JP5882953B2

JP5882953B2 - 画像形成装置及び濃度検知装置及び濃度検知方法

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Publication number: JP5882953B2
Application number: JP2013133532A
Authority: JP
Inventors: 中川　健; 健中川; 進介小林; 圭佑石角
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: US20150003853A1; JP2015007733A; US9261842B2

Description

本発明は、画像の濃度補正を行う、主に電子写真方式、静電記憶方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。また、画像の濃度検知を行う濃度検知装置及び濃度検知方法に関する。

従来、カラー画像を形成する画像形成装置において、画質の安定性向上の要求が高まっている。そこで、画像形成装置における、駆動部材や画像形成部材の継続使用による経時変化、画像形成装置が設置された環境の変化、画像形成装置内の温度変化等による濃度変動を補正するための濃度補正制御が行われている。

濃度制御の一例として、特許文献１に以下のような方法が開示されている。まず、濃度制御用のトナー像（以下、テスト画像とも呼ぶ）を、中間転写ベルト等の回転体上に形成する。形成したテスト画像を、発光部と発光部から照射された光の正反射光を受光する受光部と発光部から照射された光の乱反射光を受光する受光部とから成る検知手段によって検知する。そして、検知手段で検知した検知結果に応じて、画像を形成する際の濃度が適切になるように、例えば、潜像形成時の露光量、潜像形成時の面積比率、帯電電圧、現像電圧等を制御して濃度補正を行う。

特開２００６−１４５６７９

しかしながら、画像形成装置の状態によっては、テスト画像を形成する主走査方向（像担持体の回転（周）方向と直交する長手方向）の位置によって濃度が異なることがある。これは、例えば現像ローラと現像剤塗布ブレードとの間の当接圧が主走査方向で差があることや、感光ドラムの光感度や表面電位が主走査方向でばらつきがあること等に起因する。このようなばらつきに対応するために、例えば主走査方向の複数の位置に同じ階調のテスト画像を形成し、検知結果を平均化することが考えられる。

上記のような方法で、ばらつきを抑制しようとすると、複数のテスト画像を形成するために複数の検知手段としてのセンサが必要となる。よって、複数のテスト画像の検知結果を平均化することで濃度補正制御の精度を向上させることができるものの、テスト画像の数に応じてセンサの数も増えてしまいコストアップとなってしまうという課題があった。

本出願に係る発明は、上記のような状況を鑑みてなされたものであり、濃度補正制御の精度を向上させつつ、コストアップを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、像担持体と、前記像担持体にトナー像である第１の検知用画像及び第２の検知用画像を形成する形成手段と、第１の発光素子から前記像担持体に形成された前記第１の検知用画像に向けて発光され、前記像担持体から正反射した正反射光を受光する第１の受光素子のみを有する第１の検知手段と、第２の発光素子から前記像担持体に形成された前記第２の検知用画像に向けて発光され、前記第２の検知用画像から乱反射した乱反射光を受光する第２の受光素子のみを有する第２の検知手段と、前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、前記形成手段により画像を形成する際の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像は階調の異なる複数のパッチを含み、前記第１の検知用画像として形成される複数のパッチと、前記第２の検知用画像として形成される複数のパッチとにおいて、階調の変化の順序が同じであることを特徴とする。

本発明の構成によれば、濃度補正制御の精度を向上させつつ、コストアップを抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図中間転写ベルト８０上に形成されたテスト画像とセンサを示した斜視図中間転写ベルト８０上に形成されたテスト画像２３４、２３５の詳細を示す図センサＬ２０８及びセンサＲ２１２によるセンサ出力の特性を示す図トナー量と中間転写ベルト８０からの反射率の関係を表す特性線を示す図ンサＬ２０８の出力とセンサＲ２１２の出力との平均化の精度について示した図濃度制御を説明するフローチャートセンサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図センサＬ２０８及びセンサＲ２１２によるセンサ出力の特性を示す図センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
［画像形成装置の説明］
図１は、画像形成装置の概略構成図である。本実施形態で説明する画像形成装置では、第１ステーションをイエロー（Ｙ）色のトナー画像形成用のステーションとしている。以下、第２ステーションをマゼンタ（Ｍ）色のトナー画像形成用のステーション、第３ステーションをシアン（Ｃ）色のトナー画像形成用のステーション、第４ステーションをブラック（Ｋ）色のトナー画像形成用のステーションとしている。なお、図中の参照符号の末尾にａ、ｂ、ｃ及びｄを付与した部材は、夫々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルト８０に形成するための部材を示している。しかしながら、以下の説明において色を区別する必要が無い場合には、末尾のａ、ｂ、ｃ及びｄを除いた参照符号を使用する。

まず、４つのステーションのうち第１ステーションについて説明する。なお、各ステーションとも同様の構成であるため、末尾の符号は省略する。像担持体としての感光ドラム１は、金属円筒上に感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層などからなる機能性有機材料が複数層積層されたものである。最外層は電気的導電性が低くほぼ絶縁である。帯電手段として帯電ローラ２は感光ドラム１に当接される。感光ドラム１の回転に伴い、従動回転しなから感光ドラム１の表面を均一に帯電する。帯電ローラ２には直流電圧又は交流電圧を重畳した電圧が印加される。帯電ローラ２と感光ドラム１の表面の当接ニップ部から上下流側の微小な空気ギャップで放電が発生することにより感光ドラム１は帯電される。

クリーニングユニット３ａは、感光ドラム１上の残留トナーをクリーニングする。現像手段としての現像ユニット８ａは、現像ローラ４ａ、非磁性一成分トナー５ａ、現像剤塗布ブレード７ａからなり、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。上記符号１乃至８で示した部材は、画像形成装置から着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９となっている。露光手段１１は、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤアレイから構成され、画像信号に基づいて変調された露光光１２を感光ドラム１上に照射する。

また、帯電ローラ２は帯電ローラ２への電圧供給手段である帯電バイアス電源２０に接続されている。また、現像ローラ４は現像ローラ４への電圧供給手段である現像バイアス電源２１に接続されている。また、一次転写ローラ８１は一次転写ローラ８１への電圧供給手段である一次転写バイアス電源８４に接続されている。以上が第１ステーションの構成であり、第２、第３、第４ステーションも同様の構成となっている。第１ステーションと同一の機能を有する部品は同一の符号を付し、符号の後ろにステーションごとにｂ、ｃ、ｄの記号を付している。

中間転写ベルト８０は、張架部材として二次転写対向ローラ１５、テンションローラ１４、補助ローラ８６の３本のローラにより支持されている。テンションローラ１４にバネで中間転写ベルト８０を張る方向の力が加えられており、中間転写ベルト８０に適当なテンション力が維持されるようになっている。二次転写対向ローラ１５は駆動源からの駆動力を受けて回転駆動し、二次転写対向ローラ１５の回転駆動によって外周に張架された中間転写ベルト８０が回動する。中間転写ベルト８０は感光ドラム１に対して順方向に略同速度で移動する。また、中間転写ベルト８０は、矢印方向に回転する。一次転写ローラ８１は中間転写ベルト８０を挟んで感光ドラム１と反対側に配置されており、中間転写ベルト８０の移動に伴い従動回転する。検知手段としての検知部９０は、テンションローラ１４に対向する位置に設けられ、中間転写ベルト８０上に形成されたテスト画像に光を照射し、反射された光を受光することで検知を行う。なお、検知部９０は、後述するセンサＬ２０８とセンサＲ２１２を含む。

一次転写ローラ８１の中間転写ベルト８０の回転方向の下流側には除電部材２３が配置されている。補助ローラ８６、テンションローラ１４、二次転写対向ローラ１５、除電部材２３は電気的に接地されている。なお、一次転写ローラ８１、除電部材２３は第２、第３、第４ステーションも第１ステーションと同様の構成となっている。第１ステーションと同一の機能を有する部品は同一の符号を付し、符号の後ろにステーションごとにｂ、ｃ、ｄの記号を付している。

次に画像形成動作を説明する。待機状態から印刷指令を受けると、画像形成動作がスタートする。感光ドラム１や中間転写ベルト８０等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１は帯電ローラ２によって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１上を露光手段１１からの露光光１２によって走査されることで、画像情報に従った静電潜像が形成される。ここで単位時間あたりに露光手段１１が平均的に発光している比率（点灯比率）を面積階調といい、面積階調を変えると画像濃度が変わる。

現像ユニット８内のトナー５は、現像剤塗布ブレード７によって負極性に帯電されて現像ローラ４に塗布される。そして、現像ローラ４は、現像バイアス電源２１より−３００Ｖのバイアスが供給される。感光ドラム１が回転して感光ドラム１上に形成された静電潜像が現像ローラ４に到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化され、第１ステーションにおいてはＹのトナー像が形成される。第２ステーションではＭ、第３ステーションではＣ、第４ステーションではＫのトナー像が形成される。各色の一次転写位置間の距離に応じて、色毎で一定のタイミングで時間差をつけてコントローラから画像の書き出し信号を受ける。書き出し信号が遅れて送信されることで、各感光ドラム１上に形成されたトナー像が一次転写ローラ８１により順に中間転写ベルト８０に転写されると、中間転写ベルト８０上に多重トナー像が形成される。なお、一次転写ローラ８１には、トナー像と逆極性のＤＣバイアスが印加される。

トナー像の形成動作に合わせて、記録材Ｐの搬送を行う。カセット１６に積載されている記録材Ｐは、給紙ローラ１７によりピックアップされ、搬送ローラによりレジストローラ１８にまで搬送される。記録材Ｐは、中間転写ベルト８０上に形成されたトナー像に同期して、レジストローラ１８によって中間転写ベルト８０と二次転写ローラ８２とのニップ部である二次転写部へ搬送される。二次転写ローラ８２には二次転写バイアス電源８５により、トナー像と逆極性のバイアスが印加され、中間転写ベルト８０上に形成された４色の多重トナー像は記録材Ｐ上に二次転写される。二次転写された後、中間転写ベルト８０上に残留した残留トナーは、中間転写ベルト８０上に当接するように配置された残留トナー帯電ローラ８８により帯電される。帯電された残留トナーは、中間転写ベルト８０から感光ドラム１へと転写され、ステーション内の廃トナー容器に回収される。

トナー像が二次転写された記録材Ｐは定着手段としての定着器１９へと搬送される。定着器１９で加熱及び加圧されてトナー像が定着された記録材Ｐは画像形成装置外へと排出される。

［制御ブロック図の説明］
図２は画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図である。ホストコンピュータであるＰＣ２０１は、画像形成装置２０２の内部にあるフォーマッタ２０３に対して印刷指令を出し、印刷画像の画像データをフォーマッタ２０３に送信する。フォーマッタ２０３はＰＣ２０１からの画像データを露光データに変換し、ＤＣコントローラ２０４内にある露光制御部２０７に転送する。露光制御部２０７はＣＰＵ２０６の指示により、露光データに基づき露光手段１１から発光される露光光１２のオンオフの制御を行う。

ＣＰＵ２０６はフォーマッタ２０３からの印刷指令を受け取ると画像形成シーケンスをスタートさせる。ＤＣコントローラ２０４にはＣＰＵ２０６、メモリ２０５等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。ＣＰＵ２０６は帯電高圧２１０、現像高圧２０９を制御して静電潜像の形成や、現像されたトナー像の転写等を制御することで画像形成を行う。

また、ＣＰＵ２０６は、検知部９０のセンサＬ２０８、センサＲ２１２からの検知結果を受信し、キャリブレーション制御を行う。センサＬ２０８、センサＲ２１２は、テスト画像として濃度制御用パターンを検知することができる。検知部９０によって濃度制御用パターンを検知した際の濃度制御について説明する。濃度制御は画像濃度を調整するために行われ、画像形成装置が設置された環境の温湿度条件や、各色の画像形成ステーションの使用度合いに応じて変化する画像濃度を補正することを目的としている。濃度制御を行う際には、テスト画像としての濃度制御用パターンを中間転写ベルト８０上に形成して、検知部９０によりトナーの濃度に関する値を検知する。なお、トナーの濃度に関する値としての代表的な指標は、例えば濃度が挙げられる。また、それ以外にも単位面積当たりのトナーの付着量、定着後のトナーの色度、トナーの面積被覆率、トナーがある状態での中間転写ベルト８０の反射率等、様々な指標のいずれを用いてもよい。

検知結果に基づき、ＣＰＵ２０６は、形成する画像に所望の特性が得られるよう、露光データ、帯電電圧、現像電圧等の補正を行うための補正データを求める。中間転写ベルト８０上のテスト画像がセンサＬ２０８及びセンサＲ２１２で検知された結果は、電気信号としてＣＰＵ２０６に伝えられ、ＣＰＵ２０６によってアナログ値からデジタル値に変換され、メモリ２０５に蓄えられ、補正値の算出に用いられる。

［センサの説明］
図３は、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図である。図３（ａ）は、本実施形態におけるセンサＬ２０８の断面図、図３（ｂ）はセンサＲ２１２の断面図である。

まず、図３（ａ）を用いて、センサＬ２０８について説明する。センサＬ２０８の内部には発光素子であるＬＥＤ２４２、受光素子であるフォトトランジスタ２４１が、センサハウジング２４３に取りつけられている。ＬＥＤ２４２から出射された光は、発光側の導光路２４５を通り、測定対象であるテスト画像２３４に照射される。ＬＥＤ２４２は先端が球面であるレンズ構造を有し、内蔵チップから出射した光が光軸としての中心線２５０の方向への放射強度が強くなるよう集光されている。中間転写ベルト８０で反射した正反射光とテスト画像２３４で散乱反射した乱反射光が、受光側の導光路２４４を通りフォトトランジスタ２４１で受光される。受光された光は、光量に応じて、その強弱が電気信号に変換される。

発光側の導光路２４５の中心線２５０と受光側の導光路２４４の中心線２４０は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２４６に対して同じ１５°の角度で法線に対して対称に設けられている。このような配置にすることで、中間転写ベルト８０で反射された直接反射光（正反射光）をなるべく効率良く受光側の導光路２４４に取り込むことができる。

次に、図３（ｂ）を用いて、センサＲ２１２について説明する。センサＲ２１２の内部には発光素子であるＬＥＤ２５２、受光素子であるフォトトランジスタ２５３が、センサハウジング２５６に取りつけられている。ＬＥＤ２５２から出射された光は、発光側の導光路２５４を通り、測定対象であるテスト画像２３５に照射される。ＬＥＤ２４２は先端が球面であるレンズ構造を有し、内蔵チップから出射した光が中心線２５０方向への放射強度が強くなるよう集光されている。テスト画像２３５で周囲の様々な方向に散乱反射した乱反射光の一部が受光側の導光路２５５を通りフォトトランジスタ２５３で受光される。受光された光は、光量に応じて、その強弱が電気信号に変換される。

受光側の導光路２５８の中心線は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２５１に対して４５°の角度が設けられている。さらに、受光側の導光路２５８は、直接反射光が反射する方向とは逆側の位置に設けられている。このような配置にすることで、ＬＥＤ２５２から照射された光のうち、中間転写ベルト８０からの直接反射光が受光側の導光路２５５になるべく入らないようにすることができる。

なお、ここでは一例として、センサＬ２０８が正反射光を、センサＲ２１２が乱反射光を受光する構成を説明したが、これに限られるものではなく、センサＬ２０８が乱反射光を、センサＲ２１２が正反射光を受光するような構成であってもよい。また、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２を一体として濃度検知装置とすることもできる。この場合、濃度検知装置内にＣＰＵ等の制御手段を備えることも可能である。

図４は、中間転写ベルト８０上に形成されたテスト画像とセンサを示した斜視図である。濃度制御を行う際に、中間転写ベルト８０上に、２列のテスト画像２３４、２３５を形成する。形成された夫々のテスト画像２３４、２３５は、中間転写ベルト８０の移動方向に直交した方向に互いに重複しないように形成される。そして、中間転写ベルト８０の移動方向に直交した方向に設けられたセンサＬ２０８とセンサＲ２１２によって順次検知される。中間転写ベルト８０は、二次転写対向ローラ１５が回転することで駆動され、矢印２３６の方向に移動している。中間転写ベルト８０に適度なテンションを懸けているテンションローラ１４は、中間転写ベルト８０の移動に伴って、矢印の方向に従動回転している。

テンションローラ１４の円筒曲面に対向する位置に、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２が配置されている。テンションローラ１４とセンサＬ２０８及びセンサＲ２１２との距離は略一定になるように、テンションローラ軸受に対して略一定の距離でセンサＬ２０８及びセンサＲ２１２は位置決めされている。中間転写ベルト８０上に形成された濃度制御用パターンであるテスト画像２３４、２３５は、センサＬ２０８、センサＲ２１２の検知位置を通過する際に検知される。

センサＬ２０８及びセンサＲ２１２に発光された光は、発光側の導光路を介して中間転写ベルト８０の表面、又はテスト画像２３４、２３５に照射される。中間転写ベルト８０の表面、又はテスト画像２３４、２３５から反射された反射光は、受光側の導光路を介して、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２に受光される。中間転写ベルト８０が矢印２３６方向に移動することで、テスト画像が順次センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の検知領域に移動される。なお、中間転写ベルト８０は、直接反射光を増やすために光沢度が高いことが好ましく、散乱反射を少なくするために黒色であることが好ましい。また、発光素子であるＬＥＤの発光波長はブラックのテスト画像には吸収され、カラーのテスト画像には散乱反射される波長であれば、紫外から赤外まで任意の波長を用いることができる。

［パッチの説明］
図５は、中間転写ベルト８０上に形成されたテスト画像２３４、２３５の詳細を示す図である。なお、図５に示されているパッチの符号の後に記した添え字が、夫々のパッチの色を表している。ｙはイエロー、ｍはマゼンタ、ｃはシアン、ｋはブラックのトナーからなるパッチであることを表している。

テスト画像２３４、２３５は夫々中間転写ベルト８０の両端に形成される。パッチ３２３ｙから３３６ｃからなるテスト画像２３４は、センサＬ２０８によって検知される検知領域（図中の点線で示す位置）を含むように形成されている。また、パッチ３００ｙから３１４ｃからなるテスト画像２３５は、センサＲ２１２によって検知される検知領域（図中の点線で示す位置）を含むように形成されている。中間転写ベルト８０が図中の矢印方向に移動することで、パッチ３２３ｙとパッチ３００ｙから順次センサＬ２０８、センサＲ２１２に夫々検知される。

次に、形成されている夫々のパッチについて詳細に説明する。なお、ここでは説明の便宜上、イエローのパッチについて説明するが、他の色のパッチも同様である。パッチ３０２ｙ、３０３ｙ、３０４ｙは、濃度の計測対象となるパッチである。夫々、イエロー色の淡い階調、中間の階調、濃い階調と同じイエローでも単位面積当たりのトナー量が異なるパッチが形成される。同様に、パッチ３２４ｙ、３２５ｙ、３２６ｙも、濃度の計測対象となるパッチである。夫々、イエロー色の淡い階調、中間の階調、濃い階調と同じイエローでも単位面積当たりのトナー量が異なるパッチが形成される。

他の色についても同様に濃度の計測対象となる単位面積当たりのトナー量が異なる３種類のパッチが形成される。これら３種類のパッチをセンサＬ２０８、センサＲ２１２によって検知し、トナーの濃度に関する値を求める。また、例えば左右に並んだパッチ３０２ｙと３２４ｙは、夫々同じ面積階調のイエロー色のパッチである。同じ面積階調として形成された複数のパッチは、中間転写ベルト８０の移動方向に直交する方向において、略同一のタイミングで検知される位置に形成される。これは、他の色のパッチ又は他の階調のパッチについても同様である。なお、パッチの階調の数は一例として３種類の場合で説明したが、求めたい検知精度に応じて複数種類のパッチを形成することができる。パッチ３００ｙ、３２３ｙは、画像データが１００％（面積階調が１００％）のいわゆるベタ画像のパッチである。パッチ３００ｙ、３２３ｙは、センサＬ２０８とセンサＲ２１２の間の感度差を補正するために用いられるパッチである。

また、例えばパッチ３０２ｙと３２４ｙのように、イエロー色の淡い階調として形成されたパッチの単位面積当たりのトナー量は略同一となる。また、単位面積当たりのトナー量が略同一となる複数のパッチは、中間転写ベルト８０の移動方向に直交する方向において、略同一のタイミングで検知される位置に形成される。これは、他の色のパッチ又は他の階調のパッチについても同様である。

［トナーの濃度に関する値を求める原理］
次に、本実施形態におけるトナーの濃度に関する値を求める原理について説明する。図６は、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２によるセンサ出力（電圧）の特性を示す図である。

特性線４００は、センサＬ２０８（図３（ａ）の構成）により、異なるトナー量が付着する中間転写ベルト８０上を検知した際のセンサ出力の特性を示している。つまり、中間転写ベルト８０上にトナーがない状態から、ベタ画像、さらにベタ画像以上のトナー量で形成された画像が形成された状態までのセンサ出力となる。実際は、後述するように中間転写ベルト８０の位置によってセンサ出力が異なり、且つセンサ出力はオフセットを持っているが、中間転写ベルト８０上の位置による出力変動やオフセットを補正した後の概念的な出力の特性を示している。

トナーが中間転写ベルト８０上に無い時（４０７）は、中間転写ベルト８０からの正反射光が最も大きくなるため、センサ出力が最も高くなる。トナー量が増えるにつれて中間転写ベルト８０からの正反射光が減少するため、センサ出力は低下していく。一方、トナー量が増えるにつれて徐々にトナーからの乱反射光が増加するため、センサ出力はあるトナー量を境に増加し始める。

特性線４０１は、センサＲ２１２（図３（ｂ）の構成）により、異なるトナー量が付着する中間転写ベルト８０上を検知した際のセンサ出力の特性を示している。つまり、中間転写ベルト８０上にトナーがない状態から、ベタ画像が形成された状態までのセンサ出力となる。センサＲ２１２は、中間転写ベルト８０からの正反射光はほとんど検知せず、主にトナーからの散乱反射光を検知するため、トナー量とほぼ比例してセンサ出力が増加する。

次に、ベタ画像を検知している際のセンサ出力について説明する。ベタ画像は面積印字率が１００％の画像であり、画像を形成した部分は中間転写ベルト８０の表面を１〜２層のトナーでほぼ隙間なく覆うため、中間転写ベルト８０からの正反射光が略ゼロとなる。正反射光が略ゼロとみなせる単位面積当たりのトナー量としては０．３５ｍｇ／平方センチメートル以上必要である。ベタ画像を検知した際のセンサＬ２０８のセンサ出力は４０５、センサＲ２１２のセンサ出力は４０４である。いずれも中間転写ベルト８０からの正反射光がほぼなく、トナーからの散乱反射光のみを検知している状態である。そのため、ベタ画像を検知した際のセンサ出力の比を求めることで、センサＬ２０８とセンサＲ２１２のＬＥＤが異なることによる光量の差等の左右センサの感度差を補正することができる。

感度差を補正するための係数をβとすると、
β＝センサＬ２０８によりベタ画像を検知した際のセンサ出力／センサＲ２１２によりベタ画像を検知した際のセンサ出力・・・（１）
により求めることができる。特性線４０３は、センサＲ２１２で得られたセンサ出力である特性線４０１をβ倍したものである。特性線４０３はセンサＬ２０８のセンサ出力に含まれる散乱反射光のセンサ出力分を表しており、４０５で特性線４００と接する。中間転写ベルト８０からの正反射光が略ゼロになるトナー量（４０５）よりもトナー量を増やすと、以降は中間転写ベルト８０からの正反射光はゼロのまま乱反射光が線形に増える。よって、特性線４０１と特性線４０３は共にトナー量に対して略線形にセンサ出力が増える。

特性線４０６は、特性線４００と特性線４０３の差分である。特性線４０６は、センサＬ２０８に検知された中間転写ベルト８０から反射された正味の正反射光のセンサ出力分を表しており、トナーの濃度に関する値である。トナーが中間転写ベルト８０上に無い時（４０７）のセンサ出力で、特性線４０６を規格化すると、図７に示すトナー量と中間転写ベルト８０からの正味の正反射光の反射率の関係を表す特性線となる。この正味の正反射光の反射率とトナーの濃度とが１対１で対応しており、濃度、色度等のトナーの濃度と相関がある任意の値（トナーの濃度に関する値）に変換することができる。また、このような規格化を行うことで、発光素子であるＬＥＤの光量バラツキ、照射スポットの大きさのバラツキ、受光素子であるフォトトランジスタの感度バラツキ、センサの汚れ等による、センサＬ２０８全体の感度バラツキをほぼ無くすように抑制できる。補正係数βによって補正を行うことで、センサＬ２０８により正反射光を検知するための光源と、センサＲ２１２により乱反射光を検知するための光源が異なることにより、どちらかの出力値の重みが大きくなってしまい検知精度が低下することを抑制できる。

以下に具体的な数式を一例として、トナーの濃度に関する値の計算方法を説明する。中間転写ベルト８０の表面からの出力は、中間転写ベルト８０上の位置によって異なるため、テスト画像を形成する前にテスト画像を形成する下地となる位置からの出力を予め検知する。また、センサ出力はオフセット電圧を持っているため、ＬＥＤをオフした状態でオフセット量を計測し、ＬＥＤをオンしたセンサ出力から減算する。

中間転写ベルト８０の下地をセンサＬ２０８で検知したセンサ出力をＶｓｂとする。また、中間転写ベルト８０の下地をセンサＲ２１２で検知したセンサ出力をＶｒｂとする。また、３１５上のテスト画像（例えば３２４ｙ）をセンサＬ２０８で検知したセンサ出力をＶｓｔ、３１６上のテスト画像（例えば３０２ｙ）をセンサＲ２１２で検知したセンサ出力をＶｒｔとする。ＶｓｔとＶｒｔは同じ色で同じ階調のパッチを検知した時の値である。また、ベタ画像（例えば３２３ｙ）をセンサＬ２０８で検知したセンサ出力をＶｓｋ、ベタ画像（例えば３００ｙ）をセンサＲ２１２で検知したセンサ出力をＶｒｋとする。ＶｓｋとＶｒｋは同じ色のベタ画像を検知した時の値である。Ｖｓｔ、Ｖｒｔ、Ｖｓｋ、Ｖｒｋ、Ｖｓｂ、Ｖｒｂは、いずれもセンサＬ２０８及びセンサＲ２１２で検知した電圧信号をサンプリングしてＡＤ変換した値であり、且つＬＥＤをオフした時のセンサ電圧（オフセット電圧）を引いた後の値である。３２４ｙと３０２ｙは同一階調であり、その階調のパッチを検知した際の中間転写ベルト８０からの正味の正反射光の反射率は、以下の式で求めることができる。
正味の正反射光の反射率＝（Ｖｓｔ−Ｖｓｋ／Ｖｒｋ・Ｖｒｔ）／（Ｖｓｂ−Ｖｓｋ／Ｖｒｋ・Ｖｒｂ）・・・（２）
つまり、上記の式（２）は、ＶｓｔからＶｒｔを補正係数Ｖｓｋ／Ｖｒｋで補正した算出値を、ＶｓｂからＶｒｂを補正係数Ｖｓｋ／Ｖｒｋで補正した算出値で規格化しているとも言える。前述の正味の正反射光の反射率とトナーの濃度に関する値（例えば、濃度、単位面積当たりのトナーの付着量、定着後のトナーの色度、トナーの面積被覆率）とは１対１の関係がある。予め用意されたルックアップテーブルによりトナーの濃度に関する値に変換することができる。

図８は、本実施形態におけるセンサＬ２０８の出力とセンサＲ２１２の出力との平均化の精度について示した図である。本実施形態における検知結果の算出方法の精度を確認するために、センサＬ２０８とセンサＲ２１２で検知するテスト画像の濃度が異なる場合における正味の正反射光の反射率を求めた結果を示したグラフである。

まず、同じ色で現像特性が異なるトナー（現像剤）が収容された２本のカートリッジを用意した。同じ階調のテスト画像を形成しようと同様の潜像を形成した際において、一方のカートリッジを用いて現像したテスト画像は、他方のカートリッジを用いて現像したテスト画像より濃くなる。濃いカートリッジは薄いカートリッジに対して現像ローラのトナー塗布量が１０％多くなる。また、さらに濃度差を出すために、濃いカートリッジの潜像電位（感光ドラムの電位）が薄いカートリッジよりも濃くなるように帯電、現像電位を変更した。また、中間転写ベルト８０上に形成した左右のテスト画像に濃度差を出すようにし、現像ローラのトナー塗布量が長手方向で異なる場合や感光ドラムのコート膜厚差で長手方向の感度が異なり、潜像電位が異なることを模擬した。

センサＬ２０８によって検知されるテスト画像を濃いカートリッジで現像し、センサＲ２１２によって検知されるテスト画像を薄いカートリッジで現像する。上記で説明したように、複数の階調からなるテストパッチを形成し、センサＬ２０８とセンサＲ２１２の検知結果からの正味の正反射光の反射率を求めた結果が特性線４２３となる。また、センサＬ２０８によって検知されるテスト画像も、センサＲ２１２によって検知されるテスト画像も濃いカートリッジで現像した際の正味の正反射光の反射率を求めた結果が特性線４２２となる。また、センサＬ２０８によって検知されるテスト画像を薄いカートリッジで現像し、センサＲ２１２によって検知されるテスト画像を濃いカートリッジで現像した際の正味の正反射光の反射率を求めた結果が特性線４２１となる。また、センサＬ２０８によって検知されるテスト画像も、センサＲ２１２によって検知されるテスト画像も薄いカートリッジで現像した際の正味の正反射光の反射率を求めた結果が特性線４２０となる。

これらの特性線から、特性線４２２よりも特性線４２３の方が同じ階調でも反射率が高い、すなわちトナー量が少ないという結果となっていることがわかる。よって、センサＲ２１２によって検知されるテスト画像の濃度が薄くなると、トナーの濃度に関する値も下がる傾向がわかる。また、特性線４２０よりも特性線４２１の方が同じ階調でも反射率が低い、すなわちトナー量が多いという結果となっていることがわかる。よって、センサＲ２１２によって検知されるテスト画像の濃度が濃くなると、トナーの濃度に関する値も上がる傾向がわかる。また、特性線４２１と４２３は、特性線４２０と４２２の間となる。例えば、経時変化などの影響により左右同じ階調のテスト画像を形成しようとしても、左右のテスト画像にバラツキが生じてしまう場合でも、本実施形態におけるトナーの濃度に関する値の求め方により、左右のバラツキを平均化する効果が得られることがわかる。

図９は、本実施形態の濃度制御を説明するフローチャートである。Ｓ１０１において、ＣＰＵ２０６は、濃度制御を行うための準備動作を開始する。通常の画像形成動作を行う際と同様に各アクチュエータの動作を開始させ、高圧の制御を行う。そして、センサＬ２０８とセンサＲ２１２のＬＥＤを消灯した状態におけるセンサ出力（以後、暗電圧とも呼ぶ）を検知させる。次に、センサＬ２０８とセンサＲ２１２のＬＥＤを所定光量で発光させる。ＬＥＤの光出力が安定するまで数秒必要であるため、検知を開始する充分前からＬＥＤの発光を開始させることが好ましい。

Ｓ１０２において、ＣＰＵ２０６はテスト画像を形成させる前に、中間転写ベルト８０上のテスト画像を形成する領域（下地）の信号レベルの計測を行う。中間転写ベルト８０の移動方向において、中間転写ベルト８０の略１周に渡って一定間隔でセンサＬ２０８及びセンサＲ２１２によって計測させる。夫々のセンサで検知した電気信号は定期的にＣＰＵ２０６によりでＡＤ変換され、電気信号が量子化されたデジタルデータであるサンプリング値として記憶手段であるメモリ２０５に記憶される。これによりテスト画像を形成する領域、つまり中間転写ベルト８０上にトナーが無い状態における反射光を検知することができる。

Ｓ１０３において、ＣＰＵ２０６は中間転写ベルト８０上にテスト画像を形成させる。Ｓ１０４において、ＣＰＵ２０６は、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２によって検知された検知結果としてのサンプリング値の記憶を行う。センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の両方において、テスト画像が検知領域に到達する前のタイミングから検知を開始し、サンプリング値の記憶を行う。そして、テスト画像の全てが検知領域を通過するまでの間、サンプリング値をメモリ２０５に記憶する。

Ｓ１０５において、ＣＰＵ２０６は濃度制御に使用する値を決定する。カートリッジの個体差、画像形成装置の個体差、画像形成装置の稼働状況等による色ずれの影響によって、各画像形成ステーションで形成されるテスト画像の中間転写ベルト８０上での位置は一定とならない。そこで、面積被覆率が高く、精度良く検知しやすいベタ画像を検知して出力が大きく変化したことを基準としてテスト画像の位置を特定する。このテスト画像の特定によって記憶されたサンプリング値のうちから濃度制御に使用するサンプリング値を決定する。また、同様に記憶された下地データのうちから濃度制御に使用する下地データを決定する。

Ｓ１０６において、ＣＰＵ２０６はテスト画像を検知した際の中間転写ベルト８０の正味の正反射光の反射率を演算する。演算の方法については、上述した通りである。正味の正反射光の反射率からトナーの濃度に関する値を演算する。なお、トナー濃度、トナー量、紙からの色差等、計測したいパラメータに関し、正味の正反射光の反射率との関係を示すルックアップテーブルを用意し、算出することもできる。Ｓ１０７において、ＣＰＵ２０６はトナーの濃度に関する値をフォーマッタ２０３に報知する。フォーマッタ２０３は、例えば各画像データとトナーの濃度に関する値の相関関係（以後γカーブと呼ぶ）から狙いのγカーブを得るためのγ補正テーブルを作成する。以後の印刷において、画像信号はγ補正テーブルによって画像データが補正されてＣＰＵ２０６に送られる。これにより画像データと印刷画像とのγカーブを所望の特性となるように制御することができる。なお、γ補正テーブルの作成は、ＣＰＵ２０６によって行ってもよい。以上で濃度制御の動作を終了する。

このように、正反射光を受光する一つの受光素子を有するセンサと乱反射光を受光する一つの受光素子を有するセンサとを用いて、濃度制御を行うことにより、センサを複数にしたことによるコストアップを抑制することができる。また、一つの受光素子を有する複数のセンサを用いてテストパッチを検知する構成においても、ベタ画像を検知した際のセンサ出力の比を求めるようにした。これにより、センサＬ２０８とセンサＲ２１２の発光素子としてのＬＥＤが異なることによる光量の差等の左右センサの感度差を補正することができる。よって、濃度補正制御の精度を向上させつつ、コストアップを抑制することができる。

（第２の実施形態）
先の第１の実施形態においては、砲弾型ＬＥＤから光が照射されるセンサを一例として説明した。本実施形態においては、チップ型ＬＥＤから光が照射されるセンサを用いて濃度制御を行う系について説明する。なお、先の第１の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。

［センサの説明］
図１０は、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図である。図３（ａ）は、本実施形態におけるセンサＬ２０８の断面図、図３（ｂ）はセンサＲ２１２の断面図である。

まず、図１０（ａ）を用いてセンサＬ２０８について説明する。センサＬ２０８は、中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４からの正反射光を検知する。チップＬＥＤ２６３及びチップ受光素子２６４は、回路基板２６２上にマウントし、半田付けされている。ハウジング２６５は、チップＬＥＤ２６３とチップ受光素子２６４の夫々の導光路を形成している。夫々の光路の中心線２６７及び２６６は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２６８に対して対称に１５°の角度を成すように設けられている。このような配置にすることで、先の第１の実施形態と同様に、中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４で反射された直接反射光（正反射光）をなるべく効率良く受光側の導光路に取り込むことができる。

次に、図１０（ｂ）を用いて、センサＲ２１２について説明する。センサＲ２１２は、テスト画像２３５からの乱反射光を検知する。チップＬＥＤ２７２及びチップ受光素子２７３は、回路基板上にマウントし、半田付けされている。ハウジング２７７は、チップＬＥＤ２７２とチップ受光素子２７３の夫々の導光路を形成している。発光側の光路の中心線２７５は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２７４に対して１５°の角度を成すように設けられている。また、受光側の光路の中心線２７６は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２７４に対して４５°の角度を成すように設けられている。このように配置することで、先の第１の実施形態と同様に、中間転写ベルト８０からの直接反射光が受光側の導光路になるべく入らないようにすることができる。

なお、ここでは一例として、センサＬ２０８が正反射光を、センサＲ２１２が乱反射光を受光する構成を説明したが、これに限られるものではなく、センサＬ２０８が乱反射光を、センサＲ２１２が正反射光を受光するような構成であってもよい。

図１０に示した構成では、発光素子であるＬＥＤや受光素子（フォトトランジスタ又はフォトダイオード）に樹脂モールドタイプの光学素子を用いている。リードフレームがあるため、リードフレームを折り曲げる角度を変えることで発光素子や受光素子の向きをある程度自由に変えることができるため、配置角度や配置位置に関して自由度が高いという特徴がある。これにより、光学的な特性が優れる方向（例えば、ＬＥＤは発光強度が強い方向、受光素子は受光感度が高い方向）を測定対象に向けることができる。これにより、測定対象に照射する光の強度、反射光を受光する感度に関して、発光素子及び受光素子の能力を十分に生かすことができる。しかし、リードフレームがあることによって、発光素子及び受光素子から回路基板まで一定の体積が必要となり、センサ全体としては、少し大型化してしまう。

そこで、センサの小型化を鑑みると、図１１のようなセンサを用いることも可能である。図１１のセンサは、回路基板面に直接チップを実装する表面実装タイプの光学素子を用いており、リードフレームがないため、図１０のセンサより小型化を図ることができる。面実装タイプの光学素子は、光学的な特性が優れる方向が光学素子の実装面の鉛直方向である。よって、光学素子の実装面の鉛直方向に対して光路の角度が大きくなるほど、ＬＥＤは発光強度が低下、受光素子は受光感度が低下してしまう。この点を鑑み、図１１センサは光学素子を配置している。

まず、図１１（ａ）を用いてセンサＬ２０８について説明する。センサＬ２０８は、中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４からの正反射光を検知するセンサであり、先の図１０（ａ）の構成と同様のため、ここでの詳しい説明は省略する。

次に、図１１（ｂ）を用いて、センサＲ２１２について説明する。センサＲ２１２は、テスト画像２３５からの乱反射光を検知する。面実装タイプの光学素子を使用しているため、発光強度又は受光感度を向上させるために、なるべく光学素子の導光路を発光素子の実装面の鉛直方向に近づけることが好ましい。図１１（ｂ）では、発光素子としてのＬＥＤ３５１の光路の中心線は、中間転写ベルト８０の鉛直方向３５３と同じ方向となっており、受光素子３５２の光路の中心線は、中間転写ベルト８０の鉛直方向３５３に対して２０°の角度を成すように設けられている。このような構成にすることで、発光素子の発光強度を向上させることができる。しかし、受光側の導光路が中間転写ベルト８０からの正反射光の反射域に近いため、中間転写ベルト８０からの正反射光が一部受光側入りこむ可能性がある。よって、ＬＥＤ３５１の光路の中心線を中間転写ベルト８０の鉛直方向３５３に対して２０°の角度を成すようにし、受光素子３５２の光路の中心線を中間転写ベルト８０の鉛直方向３５３と同じ方向とすることもできる。

［トナーの濃度に関する値を求める原理］
次に、本実施形態におけるトナーの濃度に関する値を求める原理について説明する。図１２は、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２によるセンサ出力の特性を示す図である。

特性線４１０は、センサＬ２０８（図１１（ａ）の構成）により、異なるトナー量が付着する中間転写ベルト８０上を検知した際のセンサ出力の特性を示している。つまり、中間転写ベルト８０上にトナーがない状態から、ベタ画像が形成された状態までのセンサ出力となる。先の第１の実施形態の図６で説明した正反射光センサと同様に、トナー量が増えるにつれて中間転写ベルト８０からの正反射光が減少するため、センサ出力は低下していく。一方、トナー量が増えるにつれて徐々にトナーからの乱反射光が増加するため、センサ出力はあるトナー量を境に増加し始める。

特性線４１１は、センサＲ２１２（図１１（ｂ）の構成）により、なるトナー量が付着する中間転写ベルト８０上を検知した際のセンサ出力の特性を示している。つまり、中間転写ベルト８０上にトナーがない状態から、ベタ画像が形成された状態までのセンサ出力となる。図１１（ｂ）のセンサＲ２１２は、トナー量がゼロのときに中間転写ベルト８０から有る程度正反射光を検知するため出力がゼロにならない。このようなセンサ出力の場合においても、先の第１の実施形態と同様にベタ画像を検知した際のセンサ出力の比を求めることで、センサＬ２０８とセンサＲ２１２のＬＥＤが異なることによる光量の差等の左右センサの感度差を補正することができる。感度差を補正するための補正係数βは、先の第１の実施形態と同様にして求めることができる。

ベタ画像を検知しているときは、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２共に乱反射のみを検知しているため、補正係数βを特性線４１１に乗じた後の特性線４１４は特性線４１０と比較すると含まれる乱反射光の成分は同じで正反射分の成分が異なる。よって、特性線４１０と特性線４１４の差分をとることで、特性線４１５を求めることができ、正反射成分のみを抽出することができる。また、特性線４１５においてトナー量がゼロの時の出力で規格化することで、先の第１の実施形態の図７と同様に、トナー量と中間転写ベルト８０からの反射率の関係を表す特性線を得ることができる。具体的な算出方法は、先の第１の実施形態と同様である。

トナーがゼロの状態で検知した正反射のセンサ出力と、ベタ画像を形成したときの正反射のセンサ出力（中間転写ベルト８０からの正反射が略ゼロになる）との比を正乱比とする。これは、中間転写ベルト８０とセンサの複合特性として正反射光の取り込み量と乱反射光の取り込み量の比を表す値である。図１０（ｂ）のセンサは、正乱比が０である。一方、図１１（ａ）のセンサは、正乱比が４、図１１（ｂ）のセンサは、正乱比が約１である。このように、正反射比の異なるセンサを用いる際にも、感度差を補正するための補正係数βを用いてセンサ出力の補正を行うことで、精度良く濃度制御を行うことができる。

センサＬ２０８とセンサＲ２１２の正乱比の差が大きいほど、正反射光を抽出した際のセンサ出力がより大きくなるため、判別精度を向上させることができる。本実施形態の一例として、良好な判別精度を得るために、正反射を検知するセンサＬ２０８の正乱比をｘ、乱反射を検知するセンサＲ２１２の正乱比をｙとすると、ｙ／ｘは０．８以下、より好ましくは０．５以下とする。このような条件にすることで、ダイナミックレンジを広げることができ、判別精度を向上させることができる。

なお、センサＬ２０８とセンサＲ２１２の光学的な光路を異ならせることで、センサＬ２０８とセンサＲ２１２の正乱比の差を大きくすることができる。具体的には、発光素子としてのＬＥＤの光軸の角度、受光素子としてのトランジスタの光軸の角度のいずれかをセンサＬ２０８とセンサＲ２１２で異ならせることで、正反射を検知する量を調整することができる。その際、正反射を検知するセンサＬ２０８は、正反射をなるべく取り込むようにＬＥＤ側の光軸と受光側の光軸の角度を中間転写ベルト８０の鉛直方向に対して対称とする。また、乱反射を検知するセンサＲ２１２は、正反射をなるべく取り込まないようにＬＥＤ側の光軸と受光側の光軸の角度を中間転写ベルト８０の鉛直方向に対して対称としないことが好ましい。また、ハウジングで形成する導光路の孔の断面積をセンサＬ２０８とセンサＲ２１２で異ならせることで、正乱比に差を持たせることもできる。

（第３の実施形態）
先の第１又は第２の実施形態においては、砲弾型ＬＥＤ又はチップ型ＬＥＤを用いたセンサを一例として説明した。本実施形態においては、偏光手段としてのビームスプリッタを用いたセンサを用いて濃度制御を行う系について説明する。なお、先の第１及び第２の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。

［センサの説明］
図１３は、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２の断面図である。図１３（ａ）は、本実施形態におけるセンサＬ２０８の断面図、図１３（ｂ）はセンサＲ２１２の断面図である。

まず、図１３（ａ）を用いてセンサＬ２０８について説明する。センサＬ２０８は、中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４からの正反射光を検知する。発光素子としてのＬＥＤ２８０から発光された光は、ビームスプリッタ２８１を介して、中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４に照射される。ＬＥＤ２８０から発光されたＰ偏光の光とＳ偏光の光とを含んだ光は、ビームスプリッタ２８１によってＳ偏光成分がカットされ、Ｐ偏光成分のみが中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４に照射される。

テスト画像２３４に照射された光は、トナーの表面で一部が反射し、一部が吸収される。一部の光がトナー層を透過し、その一部は中間転写ベルト８０で反射され、一部は吸収される。テスト画像２３４の表面で反射した光は偏光が乱れ、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光とを含むようになる。また、中間転写ベルト８０で反射された光は乱れることなくＰ偏光の光のままである。このように中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４から正反射した光は、ビームスプリッタ２８３によって、Ｓ偏光成分がカットされ、Ｐ偏光成分のみが受光素子としてのフォトダイオード２８２によって、Ｐ波光（正反射光）として受光される。

ＬＥＤ２８０の光路の中心線２８４及びフォトダイオード２８２の光路の中心線２８６は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２８５に対して対称に３０°の角度を成すように設けられている。このような配置にすることで、先の第１及び第２の実施形態と同様に、中間転写ベルト８０又はテスト画像２３４で反射された直接反射光（正反射光）をなるべく効率良く取り込むことができる。

次に、図１３（ｂ）を用いて、センサＲ２１２について説明する。センサＲ２１２は、テスト画像２３５からの乱反射光を検知する。発光素子としてのＬＥＤ２９０から発光された光は、ビームスプリッタ２９１を介して、テスト画像２３５に照射される。ＬＥＤ２９０から発光されたＰ偏光の光とＳ偏光の光とを含んだ光は、ビームスプリッタ２９１によってＳ偏光成分がカットされ、Ｐ偏光成分のみがテスト画像２３５に照射される。

テスト画像２３５に照射された光は、トナーの表面で一部が反射し、一部が吸収される。テスト画像２３５の表面で反射した光は偏光が乱れ、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光とを含むようになる。このようにテスト画像２３５から乱反射した光は、ビームスプリッタ２９３によって、Ｐ偏光成分がカットされ、Ｓ偏光成分のみが受光素子としてのフォトダイオード２９２によって、Ｓ波光（乱反射光）として受光される。

ＬＥＤ２９０の光路の中心線２９４及びビームスプリッタ２９３の光路の中心線２９６は、中間転写ベルト８０の鉛直方向２９５に対して対称に３０°の角度を成すように設けられている。このような配置にすることで、テスト画像２３５から反射された光をなるべく効率よく取り込むことができ、且つビームスプリッタ２９３によって抽出されたＳ波光をフォトダイオード２９２で受光することができる。

なお、センサＬ２０８及びセンサＲ２１２によって検知したセンサ出力を用いて、濃度補正を行う方法は、先の第１及び第２の実施形態で説明した方法と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

（応用例）
先の各実施形態においては、センサＬ２０８によって正反射を検知し、センサＲ２１２によって乱反射を検知する構成を一例として説明した。しかし、これに限られるものではなく、センサＬ２０８によって乱反射を検知し、センサＲ２１２によって正反射を検知する構成としてもよい。その場合、先の式（１）、式（２）で説明したパラメータの、正反射成分と乱反射成分を入れ替えて計算すれば良い。また、説明の便宜上、２つのセンサを用いて説明を行ったが、２つ以上の複数のセンサを用いて、同様の制御を行うことも可能である。

また、センサＬ２０８とセンサＲ２１２は必ずしも同じタイプのセンサであることに限られるものではない。センサＬ２０８とセンサＲ２１２の正乱比に、十分な判別精度を出すだけの差があれば良く、例えばセンサＬ２０８を図３（ａ）の構成とし、センサＲ２１２を図１０（ｂ）の構成にする等、任意の組み合わせにすることが可能である。各実施形態で説明した図３（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１３（ａ）の構成のセンサは、中間転写ベルト８０からの正反射を検知するセンサである。図３（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１３（ｂ）の構成のセンサは、テスト画像２３５からの乱反射を検知するセンサである。上記のような正反射を検知するタイプのセンサと、乱反射を検知するタイプのセンサの組み合わせであれば、いずれの組み合わせでもよい。

また、先の各実施形態においては、ベタ画像のセンサ出力値を用いて、センサＬ２０８とセンサＲ２１２のＬＥＤの光量差等の感度差を補正している。しかし、予め補正係数βを求めることができるように、関連するパラメータを記憶手段としてのメモリに記憶しておく構成にすると、校正用のベタ画像を形成することなく、感度差の補正を行うことができる。このような構成にすることで、感度差を補正するためのベタ画像を形成しなくてもよいため、濃度補正にかかるダウンタイムを抑制することができる。

具体的には例えば、予めベタ画像、又はベタ画像と同等の効果があるように、正反射光が略ゼロになる基準板等の基準物をセンサＬ２０８とセンサＲ２１２で検知した検知結果をメモリに記憶させる。又は、検知結果の比率、検知を行った時の光量の設定、電気回路の増幅率の設定等、補正係数βを求めるためのパラメータをメモリに記憶させ、補正係数β又はＶｓｋ／Ｖｒｋを求めることができる。また、求めた補正係数βをメモリに記憶させてもよい。基準物には、表面粗さがＬＥＤから照射される光の波長よりも大きく、平滑でない表面を有するものがよい。このような構成によって、正反射が小さい、且つ乱反射を大きい出力を得ることができる。また、少なくともいずれか一方のセンサの感度を調整する機構を設けて、補正係数β、又はＶｓｋ／Ｖｒｋが特定の定数になるように、製造段階で感度を調整しておき、濃度制御時の演算では補正係数β又はＶｓｋ／Ｖｒｋを特定の定数を用いる構成でもよい。

また、先の各実施形態においては、トナーに含有される色材が照射される光の波長に対して反射する特性を有するトナーを用いた場合についての特性を例示した。一方、トナーに含有される色材が照射される光の波長に対して吸収する特性を有するトナー（例えば、黒トナーや照射される光が可視光の場合の照射色の補色となる色のトナー）であってもよい。この場合、特性線の形状は異なるが、各実施形態で説明した方法と同様の求め方でトナーの濃度に関する値を求めることができる。その場合、補正係数βを算出する際には、黒トナーのベタ画像を検知した時のセンサ出力を用いると散乱反射光が少なくなり、出力値が小さくなる。それにより、センサの感度差の補正に誤差が生じてしまう可能性がある。よって、黒トナーの補正係数βを求める場合でも、他の色トナーのベタ画像を検知した時の補正係数βを記憶しておき、黒トナーの補正係数βとして使用することで、センサの感度差の補正の誤差を抑制することができる。

また、先の各実施形態においては、回転体としての中間転写ベルト８０上にテスト画像を形成する場合を例示したが、これに限られるものではない。テスト画像が形成される回転体としては、感光ドラムや記録材を搬送する静電搬送ベルト等、形成されたテスト画像が検知可能なものであればよい。

８０中間転写ベルト
２０６ＣＰＵ
２０８センサＬ
２１２センサＲ
２３４、２３５テスト画像

Claims

像担持体と、
前記像担持体にトナー像である第１の検知用画像及び第２の検知用画像を形成する形成手段と、
第１の発光素子から前記像担持体に形成された前記第１の検知用画像に向けて発光され、前記像担持体から正反射した正反射光を受光する第１の受光素子のみを有する第１の検知手段と、
第２の発光素子から前記像担持体に形成された前記第２の検知用画像に向けて発光され、前記第２の検知用画像から乱反射した乱反射光を受光する第２の受光素子のみを有する第２の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、前記形成手段により画像を形成する際の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像は階調の異なる複数のパッチを含み、前記第１の検知用画像として形成される複数のパッチと、前記第２の検知用画像として形成される複数のパッチとにおいて、階調の変化の順序が同じであることを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、トナーの濃度に関する値を求め、前記トナーの濃度に関する値に基づき、前記形成手段により画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１の検知結果と、前記第２の検知結果を補正係数により補正した補正結果とに基づき、前記トナーの濃度に関する値を求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１の検知手段及び前記第２の検知手段によって、ベタ画像を検知した検知結果、又は正反射光が略ゼロとなる基準物を検知した検知結果に基づき、前記補正係数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。
前記補正係数を記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記補正係数により前記第２の検知結果を補正す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。
前記第１の検知手段と前記第２の検知手段は、前記像担持体が移動する方向と直交する方向において、夫々の検知領域が重複しないように配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、前記像担持体が移動する方向と直交する方向において、重複しないように形成され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。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、有彩色であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、無彩色であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、単位面積あたりのトナー量が略同一となるように形成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、同じ色であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の検知結果から、前記第２の検知結果を前記補正係数で補正した補正結果を減じることで求めた第１の算出結果に基づき、前記トナーの濃度に関す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。
前記制御手段は、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した正反射光を第１の検知手段によって検知した第３の検知結果の値から、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した乱反射光を前記第２の検知手段によって検知した第４の検知結果を前記補正係数で補正した値を減じることで求めた第２の算出結果で、前記第１の算出結果を規格化した結果に基づき、前記トナーの濃度に関する値を求めることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、砲弾型ＬＥＤ又はチップ型ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子に反射光が受光される前に、反射光を偏光する偏光手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１の検知結果を前記第２の検知結果で補正した補正結果に基づき、前記形成手段により画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
画像形成装置に用いられる濃度検知装置であって、
第１の発光素子から像担持体に形成されたトナー像である第１の検知用画像に向けて発光され、前記像担持体から正反射した正反射光を受光する第１の受光素子のみを有する第１の検知手段と、
第２の発光素子から前記像担持体に形成されたトナー像である第２の検知用画像に向けて発光され、前記第２の検知用画像から乱反射した乱反射光を受光する第２の受光素子のみを有する第２の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、画像を形成する際の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像は階調の異なる複数のパッチを含み、前記第１の検知用画像として形成される複数のパッチと、前記第２の検知用画像として形成される複数のパッチとにおいて、階調の変化の順序が同じであることを特徴とする濃度検知装置。
前記制御手段は、前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、トナーの濃度に関する値を求め、前記トナーの濃度に関する値に基づき、画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１７に記載の濃度検知装置。
前記制御手段は、前記第１の検知結果と、前記第２の検知結果を補正係数により補正した補正結果と、に基づき、前記トナーの濃度に関する値を求めることを特徴とする請求項１８に記載の濃度検知装置。
前記制御手段は、前記第１の検知手段及び前記第２の検知手段によって、ベタ画像を検知した検知結果、又は正反射光が略ゼロとなる基準物を検知した検知結果に基づき、前記補正係数を求めることを特徴とする請求項１９に記載の濃度検知装置。
前記補正係数を記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記補正係数により前記第２の検知結果を補正することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、有彩色であることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、無彩色であることを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、単位面積あたりのトナー量が略同一となるように形成されることを特徴とする請求項１７乃至２３のいずれか１項に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、同じ色であることを特徴とする請求項１７乃至２４のいずれか１項に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知結果から、前記第２の検知結果を前記補正係数で補正した補正結果を減じることで求めた第１の算出結果に基づき、前記トナーの濃度に関する情報を求めることを特徴とする請求項１９に記載の濃度検知装置。
前記制御手段は、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した正反射光を第１の検知手段によって検知した第３の検知結果から、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した乱反射光を前記第２の検知手段によって検知した第４の検知結果を前記補正係数で補正した補正結果を減じることで求めた第２の算出結果で、前記第１の算出結果を規格化した結果に基づき、前記トナーの濃度に関する値を求めることを特徴とする請求項２６に記載の濃度検知装置。
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、砲弾型ＬＥＤ又はチップ型ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１７乃至２７のいずれか１項に記載の濃度検知装置。
前記第１の受光素子及び前記第２の受光素子に反射光が受光される前に、反射光を偏光する偏光手段を、さらに備えることを特徴とする請求項１７乃至２７のいずれか１項に記載の濃度検知装置。
前記制御手段は、前記第１の検知結果を前記第２の検知結果で補正した補正結果に基づき、画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１７に記載の濃度検知装置。
像担持体と、
前記像担持体にトナー像である第１の検知用画像及び第２の検知用画像を形成する形成手段と、
第１の発光素子から前記像担持体に形成された前記第１の検知用画像に向けて発光され、前記像担持体から正反射した正反射光を受光する第１の受光素子のみを有する第１の検知手段と、
第２の発光素子から前記像担持体に形成された前記第２の検知用画像に向けて発光され、前記第２の検知用画像から乱反射した乱反射光を受光する第２の受光素子のみを有する第２の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、前記形成手段により画像を形成する際の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１の検知結果から、前記第２の検知結果を補正係数で補正した補正結果を減じることで求めた第１の算出結果と、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した正反射光を第１の検知手段によって検知した第３の検知結果の値から、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した乱反射光を前記第２の検知手段によって検知した第４の検知結果を前記補正係数で補正した値を減じることで求めた第２の算出結果と、を求め、
前記第１の算出結果と前記第２の算出結果に基づき、前記トナーの濃度に関する値を求め、前記トナーの濃度に関する値に基づき、前記形成手段により画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記第１の検知手段及び前記第２の検知手段によって、ベタ画像を検知した検知結果、又は正反射光が略ゼロとなる基準物を検知した検知結果に基づき、前記補正係数を求めることを特徴とする請求項３１に記載の画像形成装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、単位面積あたりのトナー量が略同一となるように形成されることを特徴とする請求項３１又は３２に記載の画像形成装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、同じ色であることを特徴とする請求項３１乃至３３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
画像形成装置に用いられる濃度検知装置であって、
第１の発光素子から像担持体に形成されたトナー像である第１の検知用画像に向けて発光され、前記像担持体から正反射した正反射光を受光する第１の受光素子のみを有する第１の検知手段と、
第２の発光素子から前記像担持体に形成されたトナー像である第２の検知用画像に向けて発光され、前記第２の検知用画像から乱反射した乱反射光を受光する第２の受光素子のみを有する第２の検知手段と、
前記第１の検知手段により検知された第１の検知結果と前記第２の検知手段により検知された第２の検知結果とに基づき、画像を形成する際の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１の検知結果から、前記第２の検知結果を前記補正係数で補正した補正結果を減じることで求めた第１の算出結果と、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した正反射光を第１の検知手段によって検知した第３の検知結果の値から、検知用画像が形成されていない前記像担持体の位置から反射した乱反射光を前記第２の検知手段によって検知した第４の検知結果を前記補正係数で補正した値を減じることで求めた第２の算出結果と、を求め、
前記第１の算出結果と前記第２の算出結果に基づき、前記トナーの濃度に関する値を求め、前記トナーの濃度に関する値に基づき、画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする濃度検知装置。
前記制御手段は、前記第１の検知手段及び前記第２の検知手段によって、ベタ画像を検知した検知結果、又は正反射光が略ゼロとなる基準物を検知した検知結果に基づき、前記補正係数を求めることを特徴とする請求項３５に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、単位面積あたりのトナー量が略同一となるように形成されることを特徴とする請求項３５又は３６に記載の濃度検知装置。
前記第１の検知用画像と前記第２の検知用画像は、同じ色であることを特徴とする請求項３５乃至３７のいずれか１項に記載の濃度検知装置。