JP5777295B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置において、トナー像であるパッチ画像の濃度を検出する技術に関する。

従来、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、画像濃度を安定化させるために、顕像化されたトナー像の濃度を検知し、その結果に応じて、現像器内のトナー濃度や画像濃度を補正するために画像信号を制御する手法が各種提案されている。

下記特許文献１においては、低濃度から高濃度までの広い濃度領域をカバーする階調パターン（パッチ画像）を形成し、光センサを用いてその階調パターンを検出し、その検出結果に基づいて現像器内のトナー濃度や画像濃度を補正するために画像信号を制御する。下記特許文献１の画像形成装置に設けられた光センサは、階調パターンからの正反射光及び乱反射光を検出するセンサである。光センサからの出力電圧を階調パターンの濃度に応じた階調にするために、以下のように光センサからの出力を処理する。即ち、低濃度領域の階調パターンに対しては正反射光を検出することによって得られる出力電圧を低濃度領域の階調パターンの濃度に対応するデータとして用いる。一方、高濃度領域の階調パターンに対しては正反射光を検出することによって得られた出力電圧を乱反射光を検出することによって得られた出力電圧に所定の係数を乗算することによって算出される補正値によって補正する。そして、補正後の値を高濃度領域の階調パターンの濃度に対応するデータとして用いる。このように高濃度領域の出力電圧を補正することによって階調パターンの濃度階調に応じた出力電圧を得ることができる。

また、従来、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置が知られている。この装置では、１つの感光体と複数の現像器を備え、露光、現像、転写等の画像形成工程を複数回繰り返し、１枚の転写紙上に複数の色画像を重ね合わせることによりフルカラーのプリント画像を得る方式が一般に採用される。しかしながら、この方式には、１枚のフルカラープリント画像を得るために、３回から４回（黒色を用いた場合）の画像形成工程を繰り返す必要があり、１枚の記録媒体に画像を形成するのに要する時間が長くなるという欠点があった。

この欠点を補うために、複数の色のトナーそれぞれに対応させた複数の感光体と、感光体それぞれに対応する複数の現像器を用いた画像形成装置がある。この画像形成装置では、各感光体に得られた各色の顕像を１回の通紙で転写紙上に順次重ね合わせ、フルカラーのプリント画像を得る方法が採用される。この方法によれば、スループットを大幅に短縮できる。しかし、このような画像形成装置では、各感光体の位置精度、光学系の位置精度ずれ、機内昇温による感光体や光学系の位置変動等に起因して、各感光体上に形成される各色のトナー像が転写紙上において所望の位置に転写されないことがある。それによって各色のトナー像に関して重なるべきトナー像同士が重ならない「色ずれ」という問題が生じ、高品位なフルカラーのプリント画像を得ることが困難になる。

この色ずれを防止するために、転写紙又は転写手段の一部を成す搬送ベルト上に、パターン画像であるテストトナー像（以下では、レジパターン（レジストレーションパターン）とする）を形成する画像形成装置が知られている。そして、搬送ベルト近傍に設置されたセンサの検出結果から各色のレジパターンの形成位置を検出し、各色のレジパターンの相対位置関係にずれがある場合には各光学系の光路を補正したり、各色の画像書き出し位置を補正したりする。

レジパターンは、高濃度であるほど搬送ベルト上でのレジパターンの位置を検知する際にセンサからの出力レベルが高くなるため、搬送ベルトの表面状態が変動してもレジパターンの検出精度が低下する可能性が低くなる。その一方、レジパターンの高濃度過ぎるとレジパターンを形成するためのトナー量が多くなるためクリーニング装置に負荷をかけることになる。そこで、レジパターンの濃度を高濃度領域側の適正な濃度に調整するためにレジパターン濃度調整用のパターン（パッチ画像）を形成する画像形成装置が開示されている（下記特許文献２参照）。

画像濃度を安定化させるための階調パターンは低濃度から高濃度まで広い濃度域のパッチが含まれたパターンである。それに対して、レジパターン濃度調整用のパッチ画像は、レジパターン付近の濃度を検出できればよいため、その濃度域は階調パターンの濃度域よりも狭い。上記の階調パターン（パッチ画像）とレジパターン濃度調整用のパッチ画像は両者とも濃度を検出するために形成されるパターンであるため、同一のセンサで検出することができ、コスト削減のためにも同一のセンサで検出することが望ましい。

特開２００１−２１５８５０号公報 特開２００８−２６１９３２号公報

しかしながら、階調パターンの濃度の検知精度を重視して、階調パターン（パッチ画像）の濃度に応じた出力データを得るために用いられる所定の係数をレジパターン濃度調整用パターン（パッチ画像）に対応する出力に用いると次のような問題が生じる。即ち、上記の所定の係数はレジパターン濃度調整用パターン（パッチ画像）の濃度域に対応してないため、上記所定の係数をレジパターン濃度調整用パターン（パッチ画像）に対応する出力に用いると、レジパターンの濃度の制御を精度良く行うことができなくなる。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、画像濃度の安定化制御を適切に行えると共に、色ずれ補正に用いるパターン画像の濃度を適切に制御することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、回転する像担持体にトナー像である複数の濃度の画像パッチを含むパターン画像を形成する形成手段と、前記像担持体および前記像担持体上に形成された前記パターン画像に向けて光を照射する照射部と、前記像担持体および前記像担持体上に形成された前記パターン画像からの正反射光を受光し、それぞれの正反射光の受光光量に応じた値の信号を出力する第１の受光部であって、前記照射部によって光が照射された前記像担持体上の前記パターン画像からの正反射光を受光する第１の受光部と、前記像担持体および前記像担持体上に形成された前記パターン画像からの乱反射光を受光し、それぞれの乱反射光の受光光量に応じた値の信号を出力する第２の受光部であって、前記照射部によって光が照射された前記像担持体上の前記パターン画像からの乱反射光を受光する第２の受光部と、前記第１の受光部から出力される信号と前記第２の受光部から出力される信号とに基づいて前記パターン画像に含まれる各パッチ画像の濃度を検出する検出手段とを有し、前記形成手段は、前記パターン画像として、画像形成における画像濃度補正用の第１のパターン画像と、該第１のパターン画像よりも濃度域が狭い、色ずれ検出に用いる色ずれ検出用パターン画像の濃度を決定するための第２のパターン画像とを形成することが可能であり、前記検出手段は、前記第２のパターン画像の濃度域近傍において前記第２のパターン画像の濃度階調が前記第１のパターン画像の濃度階調よりも急峻になるように、前記第２のパターン画像の濃度を検出する際に前記第２の受光部が出力する信号に対して第１の補正係数を乗算した値を前記第１の受光部が出力する信号から減算し、前記第１のパターン画像の濃度を検出する際に前記第２の受光部が出力する信号に対して前記第１の補正係数とは異なる値の第２の補正係数を乗算した値を前記第１の受光部が出力する信号から減算することを特徴とする。

本発明によれば、画像濃度の安定化制御を適切に行えると共に、色ずれ補正に用いるパターン画像の濃度を適切に制御することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 リーダ画像処理部における信号処理の流れを示すブロック図である。 リーダ画像処理部における各制御信号のタイミングを示すタイミングチャートである。 画像形成部の制御系のブロック図である。 パッチ画像の形成工程の説明図である。 パッチ画像の濃度の測定工程の説明図である。 パッチ画像の画像濃度と受光部の出力との関係を示す図である。 濃度安定化制御で用いられるパッチ画像の一例を示す模式図である。 パッチ画像（濃度安定化制御）の画像濃度と検知出力との関係を示す図である。 ＬＵＴを作成するための、パッチ画像の画像信号と画像濃度との関係を示す図である。 パターン画像（レジパターン）を例示する図である。 色ずれ補正に用いるパターン画像（レジパターン）の濃度制御で用いられるパッチ画像の一例を示す模式図である。 パッチ画像（色ずれ補正）の画像濃度と検知出力との関係を示す図である。 各制御種類における濃度変換テーブルを示す図である。 濃度安定化制御時と、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御時とでｋ値を変えて画像形成装置を動作させた場合のフローチャートである。 ｋ値及び濃度変換テーブルを、制御の種類ごとに変えた場合と、各制御で共通にした場合の画像濃度の推移を示す図である。 ｋ値及び濃度変換テーブルを、制御の種類ごとに変えた場合と、各制御で共通にした場合の色ずれの推移の結果を示す図である。 乱反射光成分の重み付けを大きくするための別の手法（変形例）を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。以下では、本実施の形態の画像形成装置における、主としてトナー像の形成／転写に係る主要部を説明する。しかし、その他の必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、ＦＡＸ装置、複写機、複合機等、種々の画像形成装置に本発明を適用可能である。

＜画像形成部＞
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト６に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト６に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト６に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１１で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。

中間転写ベルト６は、テンションローラ６１、駆動ローラ６２、及び対向ローラ６３に掛け渡して支持され、駆動ローラ６２に駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

記録材カセット６５から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ６６で１枚ずつに分離して、レジストローラ６７へ送り出される。レジストローラ６７は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト６のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

二次転写ローラ６４は、対向ローラ６３に支持された中間転写ベルト６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ６４に正極性の直流電圧が印加されることによって、負極性に帯電して中間転写ベルト６に担持されたトナー像が記録材Ｐへ二次転写される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的にほぼ同一に構成される。以下では、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用のものであることを示すために符号に付した添え字「Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ」を省略して、総括的に説明する。

ここで、図４も併せて参照して説明する。図４は、画像形成部Ｐの制御系のブロック図である。図４では、画像形成部Ｐについては代表して１つを示してある。

画像形成部Ｐは、「像担持体」としての感光ドラム１の周囲に、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ７、クリーニング装置８を配置している（図４参照）。

感光ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。感光ドラム１は、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率が約４０％のＯＰＣ感光体である。しかし、反射率が同程度であるアモルファスシリコン系の感光体等であっても構わない。

帯電装置２は、スコロトロン帯電器を用いており、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１に照射して、感光ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電する。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されたグリッド部とを有する。帯電装置２のワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、所定の帯電バイアスが印加される。帯電装置２のグリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。ワイヤに印加される電圧にも依存するが、感光ドラム１は、ほぼグリッド部に印加された電圧に帯電する。

露光装置３は、レーザビームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１の表面に画像の静電像を書き込む。電位センサ５は、露光装置３が感光ドラム１に形成した静電像の電位を検出可能である。現像装置４は、感光ドラム１の静電像にトナーを付着させてトナー像に現像する。

一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６の内側面を押圧して、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間に一次転写部Ｔ１を形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ７に印加されることによって、感光ドラム１に担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト６へ一次転写される。

クリーニング装置８は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト６への転写を逃れて感光ドラム１に残った転写残トナーを回収する。

ベルトクリーニング装置６８（図１参照）は、中間転写ベルト６にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト６に残った転写残トナーを回収する。

詳細は後述するが、中間転写ベルト６、駆動ローラ６２に対向した位置に、レジ検センサ９９が配置されている。中間転写ベルト６上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーそれぞれによって形成される色ずれ補正用のテストトナー画像（以下、レジパターン（レジストレーションパターン））が形成される。本実施の形態の画像形成装置では、このレジ検センサ９９により、レジパターンの形成位置を検出する。これによって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれの色間のずれ量を算出し、そのずれが抑制されるように画像形成タイミング、光学系の位置を補正している。このレジパターンは、色ずれ補正に用いる「パターン画像」であり、以降、「レジパターンＱＰ」と記す（図１１）。

画像形成装置１００には、操作部２０が設けられている。操作部２０は、表示器２１８を有している。操作部２０は、画像読取部（リーダ部）ＡのＣＰＵ２１４（図１参照）及び画像形成装置１００の制御部１１０に接続されている。使用者が、操作部２０を通じて画像の種類や枚数等の諸条件を入力することができる。プリンタ部Ｂ（図１参照）は、それに応じて画像形成を行う。画像読取部Ａはリーダ画像処理部１０８を有する。

＜画像読取部＞
図２は、リーダ画像処理部１０８における信号処理の流れを示すブロック図である。図３は、リーダ画像処理部１０８における各制御信号のタイミングを示すタイミングチャートである。

図１に示すように、画像読取部Ａは、原稿台ガラス１０２上に載置された原稿Ｇの下向き面の画像を読み取る。原稿Ｇの画像は、光源１０３に照明されて、光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配列されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にレッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。光源１０３、光学系１０４及びＣＣＤセンサ１０５を含む読み取り光学系ユニットは、矢印Ｒ１０３方向に移動することにより、原稿Ｇの画像をライン毎の電気信号データ列に変換する。

原稿台ガラス１０２上には、原稿Ｇを突き当てて位置決める突き当て部材１０７が設けられている。原稿台ガラス１０２上には、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定し、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための基準白色板１０６が配置されている。ＣＣＤセンサ１０５によって得られた画像信号は、リーダ画像処理部１０８において画像処理された後、プリンタ制御部１０９に送られて画像処理される。

図２に示すように、リーダ画像処理部１０８において、クロック発生部２１１は、１画素単位のクロック（ＣＬＯＣＫ信号）を発生させる。主走査アドレスカウンタ２１２は、クロック発生部２１１のクロックを計数して１ラインの画素ごとの主走査アドレスを生成する。主走査アドレスカウンタ２１２は、ＨＳＹＮＣ信号でクリアされることにより、次の１ラインの主走査アドレスの計数を開始する。

デコーダ２１３は、主走査アドレスカウンタ２１２からの主走査アドレスをデコードして、シフトパルスやリセットパルス等の１ライン単位のＣＣＤ駆動信号を生成する。また、デコーダ２１３は、ＣＣＤセンサ１０５の１ライン読み取り信号における有効領域を表すＶＥ信号、ライン同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。

図３に示すように、ＶＳＹＮＣ信号は、副走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において、画像読み取り（スキャン）を行って、順次、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの出力信号を形成する。ＶＥ信号は、主走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において主走査開始位置のタイミングをとり、主にライン遅延のライン計数制御に用いられる。そして、ＣＬＯＣＫ信号は、画素同期信号であり、“０”→“１”の立ち上がりタイミングで画像データを転送するのに用いられる。

ＣＣＤセンサ１０５から出力される画像信号は、図２に示すように、アナログ信号処理部２０１に入力される。アナログ信号処理部２０１に入力された信号は、ここでゲイン調整、オフセット調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ２０２で各色信号毎に８ｂｉｔのデジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。デジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１は、シェーディング補正部２０３に入力されて、基準白色板１０６の読み取り信号を用いた色毎のシェーディング補正を施される。

ＣＣＤセンサ１０５の各ラインセンサは、ＲＧＢ相互に所定の距離を隔てて配置されているため、ラインディレイ回路２０４は、デジタル画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２における副走査方向の空間的ずれを補正する。具体的には、Ｂ信号に対して副走査方向で、Ｒ、Ｇの各信号を副走査方向にライン遅延させてＢ信号に合わせる。

入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサ１０５のＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの分光特性で決まる読み取り色空間を、下記数式１のようなマトリックス演算を行ってＮＴＳＣの標準色空間に変換する。

光量／画像濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＯＭにより構成され、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の輝度信号が、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の画像信号のＭ０、Ｃ０、Ｙ０の濃度信号に変換される。ライン遅延メモリ２０７は、黒文字判定部（図示せず）で、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４信号から生成されるＵＣＲ、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮ等の判定信号までのライン遅延分だけ、Ｍ０、Ｃ０、Ｙ０の画像信号を遅延させる。

マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、入力されたＭ１、Ｃ１、Ｙ１の三原色信号により黒（Ｋ）の信号を抽出し、更にプリンタ部Ｂでの記録色材の色濁りを補正する演算を施す。そして、マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、Ｍ２、Ｃ２、Ｙ２、Ｋ２の信号を各読み取り動作の度に、順次、所定のビット幅（８ｂｉｔ）で出力する。これらの信号は、ビデオカウンタ２２０にも出力される。

γ補正回路２０９は、画像読取部Ａにおいて、プリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく画像濃度補正を行う。γ補正回路２０９は、例えば、２５６バイトのＲＡＭ等で構成されたガンマ補正のＬＵＴ（階調補正テーブル）を用いて濃度変換を行う。空間フィルタ処理部である出力フィルタ２１０は、エッジ強調又はスムージング処理を行う。

＜露光装置＞
図４に示すように、画像形成装置１００は、画像形成動作を統括的に制御する制御部１１０を有する。制御部１１０は、ＣＰＵ（形成手段、検出手段、制御手段）１１１とＲＡＭ１１２とＲＯＭ１１３とを有する。

露光装置３としては、回転ミラー有するレーザスキャナを用いた。露光装置３は、レーザ出力信号に対して所望の画像濃度レベルが得られるように、レーザ光量制御回路１９０が露光出力を決定する。また、γ補正回路２０９の階調補正テーブル（ＬＵＴ）を介して生成された駆動信号に従って、パルス幅変調回路１９１により決めたパルス幅で２値のレーザ光が出力される。

予め求められたレーザ出力信号と画像濃度レベルとの関係から、所望の画像濃度が形成できるレーザ出力信号が、階調補正テーブル（ＬＵＴ）としてγ補正回路２０９に記憶され、この階調補正テーブルに則ってレーザ出力信号が決定される。

図２に示す出力フィルタ２１０で処理されたＭ４、Ｃ４、Ｙ４、Ｋ４の面順次の画像信号は、プリンタ制御部１０９に送られる。そして、露光装置３で、ＰＷＭ（パルス幅変調）を用いた２値の面積階調により濃度階調を有する画像記録が行われる。

つまり、プリンタ制御部１０９のパルス幅変調回路１９１は、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間幅）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。高濃度の画素信号に対しては、より幅の広い駆動パルスを、低濃度の画素画像信号に対しては、より幅の狭い駆動パルスを、中間濃度の画素画像信号に対しては、中間幅の駆動パルスを各々形成する。

パルス幅変調回路１９１から出力された２値のレーザ駆動パルスは、露光装置３の半導体レーザに供給され、半導体レーザを、そのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザは、高濃度画素に対しては、より長い時間駆動され、低濃度画素に対しては、より短い時間駆動されることになる。

このため、感光ドラム１に形成される静電像のドットサイズ（面積）が、画素の濃度に対応して異なる。露光装置３は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲を露光し、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲を露光する。従って、当然のことながら、高濃度画素に対応するトナー消費量は、低濃度画素に対するそれよりも大である。

＜現像装置＞
現像装置４は、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用する二成分現像方式を採用する。非磁性トナー（トナー）は、スチレン系共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させたもので平均直径が５μｍである。現像装置４は、二成分現像剤を攪拌して、磁性キャリアを正極性に、トナーを負極性にそれぞれ帯電させる。

図４に示すように、現像装置４は、紙面と垂直方向に延在する隔壁４６によって、現像容器４５内の空間が第１室（現像室）と第２室（攪拌室）とに区画される。第１室には、非磁性の現像スリーブ４１が配置されており、現像スリーブ４１の内側には磁界発生手段としてのマグネットが固定配置されている。

第１室には、第１のスクリュー４２が配置され、第１のスクリュー４２は、第１室中の現像剤を攪拌搬送する。第２室には、第２のスクリュー４３が配置され、第２のスクリュー４２は、第２室中の現像剤を攪拌しつつ第１のスクリュー４２と逆方向に搬送する。第２のスクリュー４３は、トナー搬送スクリュー３２の回転によってトナー補給槽３３から供給されたトナーを、既に現像装置４内にある現像剤に攪拌して現像剤のトナー濃度を均一化する。

隔壁４６には、紙面の手前側と奥側の端部において第１室と第２室とを相互に連通させる一対の現像剤通路が形成されている。第１と第２のスクリュー４２、４３の搬送力により、一対の現像剤通路を通じて現像容器４５内を現像剤が攪拌されつつ循環する。現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した第１室内の現像剤が一方の現像剤通路を通じて第２室へ移動する。第２室内でトナーを補給されてトナー濃度が回復した現像剤が他方の現像剤通路を通じて第１室内へ移動する。

第１室内の二成分現像剤は、第１のスクリュー４２によって現像スリーブ４１へ塗布され、マグネットの磁力によって現像スリーブ４１上に穂立ち状態で担持される。現像スリーブ４１上の現像剤は、層厚規制部材（ブレード）によって層厚を規制された後に、現像スリーブ駆動手段４４により現像スリーブ４１の回転された現像スリーブ４１に伴って感光ドラム１に対向した現像領域へ搬送される。

現像スリーブ４１には、現像バイアス電源（不図示）から、負極性の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した現像バイアス電圧（振動電圧）が印加される。これにより、負極性に帯電したトナーが、現像スリーブ４１よりも相対的に正極性になった感光ドラム１の静電像へ移転して静電像が反転現像される。

現像剤補給装置３０は、現像装置４の上部に、補給用トナーを収容したトナー補給槽３３を配置している。トナー補給槽３３の下部には、モータ３１により回転駆動されるトナー搬送スクリュー３２が設置されている。

トナー搬送スクリュー３２は、補給用トナーを、トナー搬送スクリュー３２が配置されたトナー搬送路を通して現像装置４内に供給する。トナー搬送スクリュー３２によるトナーの供給は、制御部１１０のＣＰＵ１１１が、モータ駆動回路（図示せず）を介してモータ３１の回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ１１１に接続されたＲＡＭ１１２には、モータ駆動回路に供給する制御データ等が記憶されている。トナー補給槽３３、モータ３１、及びトナー搬送スクリュー３２等が、現像剤補給装置３０を構成する。

二成分現像剤のトナー濃度を検出するため、トナー検出手段として、トナー濃度センサ１４が現像装置４に組み込まれている。トナー濃度センサ１４は、現像装置４内を循環する現像剤に接触させて配置される。トナー濃度センサ１４は、駆動コイルと基準コイルと検出コイルとを有しており、現像剤の透磁率に応じた信号を出力する。駆動コイルに高周波バイアスを印加すると、現像剤のトナー濃度に応じて検出コイルの出力バイアスが変化する。検出コイルの出力バイアスを、現像剤に接触していない基準コイルの出力バイアスと比較することで、現像剤のトナー濃度が検出される。

制御部１１０は、トナー濃度センサ１４による検出結果を、ＲＯＭ１１３に格納されている換算式を使用してトナー濃度に変換する。現像装置４内の現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄは、ＣＰＵ１１１が、トナー濃度センサ１４の測定結果に基づいて下記数式２により求める。
［数２］
（トナー濃度Ｔ／Ｄ）＝（ＳＧＮＬ値−ＳＧＮＬｉ値）／Ｒａｔｅ＋（初期Ｔ／Ｄ）
上記数式２において、ＳＧＮＬ値はトナー濃度センサの測定値、ＳＧＮＬｉ値はトナー濃度センサの初期測定値（初期値）、Ｒａｔｅは感度である。初期Ｔ／Ｄ、ＳＧＮＬｉ値は、初期設置時に測定したものを使用しており、Ｒａｔｅは、トナー濃度センサ１４の特性として、ΔＳＧＮＬのＴ／Ｄへの感度を予め測定したものである。これらの定数（初期Ｔ／Ｄ、ＳＧＮＬｉ値、Ｒａｔｅ）は、制御部１１０のＲＡＭ１１２に記憶されている。

＜紙間パッチ画像＞
図５は、パッチ画像の形成工程の説明図である。図６は、パッチ画像の濃度の測定工程の説明図である。

制御部１１０（図４）は、連続画像形成における所定枚数（例えば、５０００枚）の画像形成ごとに、画像間隔にパッチ画像Ｑを形成する。本実施の形態では、パッチ画像Ｑには２種類あり、その１つは、画像形成における画像濃度補正用の第１のパッチ画像（以下、「パッチ画像Ｑ１」という）であって、複数の濃度（階調性）を有したパッチ画像である。もう１つは、色ずれ補正に用いるレジパターンＱＰ（図１１で後述）の濃度を決めるための第２のパッチ画像（以下、「パッチ画像Ｑ２」という）であって、複数の濃度を有したパッチ画像である。パッチ画像Ｑ１（図８）とパッチ画像Ｑ２（図１２）とは濃度域が異なっている。これらは後述する。パッチ画像Ｑ１、Ｑ２について、共通する内容に言及する場合は、単に「パッチ画像Ｑ」と記す。

図４に示す制御部１１０は、露光装置３を制御してパッチ画像の静電像である「パッチ静電像」を感光ドラム１に書き込み、現像装置４により現像してパッチ画像Ｑを形成する。パッチ画像Ｑは、感光ドラム１の画像形成域外に形成される。

図４に示すように、プリンタ制御部１０９には、予め定められた画像濃度に対応した信号レベルのパッチ画像信号を発生させるパッチ画像信号発生回路であるパターンジェネレータ１９２が設けられている。パターンジェネレータ１９２からのパッチ画像信号を、パルス幅変調回路１９１に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを、露光装置３の半導体レーザに供給し、半導体レーザをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光ドラム１を走査露光する。これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ静電像が、感光ドラム１に形成される。このパッチ静電像は、現像装置４により現像される。

現像装置４の下流側で感光ドラム１に対向させて、パッチ画像Ｑの画像濃度を検出するための画像濃度センサ１２が配置されている。画像濃度センサ１２は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部１２ａと、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子をそれぞれ備える第１受光部（第１検知部）１２ｂと第２受光部（第２検知部）１２ｃとを有する。光学式センサである画像濃度センサ１２は、発光部１２ａと、発光部１２ａから出射される感光ドラム１または感光ドラム１上に形成されるトナー像からの正反射光を受光する第１受光部１２ｂと、乱反射光を受光する第２受光部１２ｃとを有する。すなわち、第１受光部１２ｂが感光ドラム１またはパッチ画像Ｑからの正反射光に応じた信号を出力するよう構成され、第２受光部１２ｃが感光ドラム１またはパッチ画像Ｑからの乱反射光に応じた信号を出力するよう構成されている。画像濃度センサ１２は、正反射光と乱反射光の両方の検知機能を併有する複合型のセンサであり、一体型構成によってコンパクトになっている。ただし、これらは別体に構成されていてもよい。

画像間のパッチ画像Ｑが画像濃度センサ１２の下を通過するタイミングで発光部１２ａは光を出射する。受光部１２ｂ、１２ｃは、その光が感光ドラム１またはパッチ画像Ｑで反射した反射光を受光し、受光量に応じたアナログ信号を出力する。

パッチ画像Ｑの反射率と感光ドラム１の表面の反射率とは異なっている。そのため、感光ドラム１からの反射光を受光することによる受光部１２ｂ、１２ｃの出力レベルと、パッチ画像Ｑからの反射光を受光することによる受光部１２ｂ、１２ｃの出力レベルとは異なる。制御部１１０のＣＰＵ１１１は、この出力レベルの差を用いてパッチ画像Ｑの濃度を検知（測定）する。

図６に示すように、画像濃度センサ１２の受光部１２ｂ、１２ｃに入射した、感光ドラム１またはパッチ画像Ｑからの反射光（近赤外光）は、アナログ電気信号に変換される。このアナログ電気信号は、制御部１１０に設けられたＡ／Ｄ変換回路１１４により、８ビットのデジタル信号に変換される。

図７（ａ）、（ｂ）は、パッチ画像Ｑの画像濃度と第１受光部１２ｂの出力、画像濃度と第２受光部１２ｃの出力との各関係を示す図である。

図７に示すように、感光ドラム１上に形成したパッチ画像Ｑの画像濃度を段階的に変えたとき、形成されたパッチ画像Ｑの濃度に応じて画像濃度センサ１２の出力が変化する。図７（ａ）には感光ドラム１からの正反射光の検知結果である第１受光部１２ｂの検出値（ｍＶ）が示され、図７（ｂ）には感光ドラム１からの乱反射光の検知結果である第２受光部１２ｃの検出値（ｍＶ）が示されている。図７（ａ）、（ｂ）では、例示としてイエローのパッチ画像Ｑの検出結果を示している。

有彩色であるイエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像Ｑの検出結果はおおよそ互いに同様の傾向を示す。しかし、ブラックのパッチ画像Ｑの検出結果はトナーから反射が起きないため、乱射光の検知結果は他の色とは大きく異なり、正反射光のような単調減少を示す。パッチ画像の光に８８０ｎｍを用いる。この光をパッチ画像Ｑに照射した場合、色トナーは透明であるので、透明トナーでは光は吸収されず、トナー表面の反射及びトナー内部での屈折が起こり、光が散乱する。従って、色トナーでは、トナー量の増加に応じて散乱光の光量は増加していく。一方、黒トナーでは光が吸収されるため、トナー量の増加に応じて散乱光の光量は減少していく。

画像濃度が高くなるにつれて、感光ドラム１に形成されるパッチ画像Ｑによる面積被覆率が大きくなる。濃度が低いパッチ画像Ｑは、パッチ画像を構成する画素の密度が疎であるので、発光部１２ａから照射された光が感光ドラム１の表面に到達し、その反射光が第１受光部１２ｂによって検出される。一方、濃度が高いパッチ画像Ｑは、パッチ画像を構成する画素の密度が密であるので、低濃度のパッチ画像Ｑに比べて発光部１２ａから照射された光が感光ドラム１の表面に到達し難い。そのため、図７（ａ）に示すように、パッチ画像Ｑの画像濃度が大きくなるに従って、正反射光の検知結果である第１受光部１２ｂの出力が小さくなる。また、乱反射光の検知結果である第２受光部１２ｃの出力は、トナー量の増加と共に減少する下地で反射された光と、トナー量の増加と共に増加するトナーにより反射された光の和になる。そのため、図７（ｂ）に示すように、パッチ画像Ｑの画像濃度が増加する途中で少し小さくなるが、全範囲であまり大きく変化しない。

このような画像濃度センサ１２の特性に基づき、画像濃度センサ１２の出力から各色の濃度信号に変換するための濃度変換テーブルを含む各色専用のテーブル１１５ａを予め用意してある。テーブル１１５ａは、濃度変換回路１１５（図６）の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路１１５は、各色とも、精度よくパッチ画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路１１５は、濃度情報をＣＰＵ１１１へと出力する。

テーブル１１５ａは、濃度安定化制御用の複数の濃度を有したパッチ画像Ｑ１と、色ずれ補正用のレジパターンＱＰの濃度を決める（制御する）ためのパッチ画像Ｑ２とで異なるテーブルとしている。これが本発明の主な特徴である。

具体的には、本実施の形態では、濃度安定化制御用のパッチ画像Ｑ１の読み取りでは、以下で説明する係数であるｋ値を、イエローにつき１．０５、マゼンタにつき１．１６、シアンにつき１．００、ブラックにつき０．０５に設定する。これにより、正反射光の検知を重視させ、低濃度域から高濃度域までの幅広い濃度域の検知精度を確保している。ここで、色ずれ補正の制御用のパッチ画像Ｑ２の読み取りにパッチ画像Ｑ１で用いたのと同様のｋ値を用いてしまうと、高濃度域の検知精度が低くなり、色ずれの精度が悪くなる傾向があった。

そこで、パッチ画像Ｑ２の読み取りにおいては、後述するｋ値を、イエローにつき２．００、マゼンタにつき２．２１、シアンにつき１．９０、ブラックにつき０．１０に設定する。これにより、乱反射光の検知を重視させ、高濃度域の検知精度を上げることができ、その結果、色ずれの少ない画像が得られる。これらを以下で詳述する。

＜濃度安定化制御＞
図８は、濃度安定化制御で用いられるパッチ画像Ｑ１の一例を示す模式図である。パッチ画像Ｑ１は、１０レベル（段階）の濃度パッチ画像から成り立っていて、低濃度域から高濃度域を網羅するようになっている。この例では、濃度０．１〜１．２までの濃度パッチを形成している。上述のように、このパッチ画像Ｑ１を画像濃度センサ１２により検知する。正反射光の検知結果である第１受光部１２ｂの検知出力を「ｐ」、乱反射光の検知結果である第２受光部１２ｃの検知出力を「ｓ」と表記すると、検知結果は、ｐ−ｋ×ｓなる算出式によって演算（算出）される。この演算は、制御部１１０のＣＰＵ１１１が行う。

第１受光部１２ｂの出力においては、実際には、正反射光以外にも乱反射光の成分も含まれる。そのため、真の正反射成分のみを取り出すためには、第１受光部１２ｂの出力値ｐに対して、乱反射成分の出力値ｓを取り除く必要がある。そのためには、一見、ｐ−ｓで算出すればよいことになる。しかし、乱反射の特性が、光源と検知センサの角度やトナーの特性によっても異なるため、出力値ｓに対して補正係数であるｋ値を乗算したものを引くことで正確な検知を行う。

上記算出式におけるｋ値は、センサ及びトナーによって一義に決定できる。しかしながら、このとき、ｋ値を変化させることによって、検知結果における正反射成分に対する乱反射成分に重み付けを変更することが可能である。本実施の形態ではｋ値（正の値とする）を大きくすることで乱反射成分の重み付けを重くすることを可能とした式を用いた（ｐ−ｋ×ｓ）。なお、重み付けの方向としては、濃度と検知結果出力との関係がとりやすい方向に決めればよい。

濃度安定化制御におけるパッチ画像Ｑ１は、レジパターン濃度調整用のパッチ画像Ｑ２よりも濃度域が広い。ここで、低濃度域はトナーの量が少ないために乱反射が少なく正反射が支配的である。トナーが下地を全て覆うまでの濃度域、例えば、濃度１．２程度までの領域においては、正反射成分での検知精度が高い。

そこで、パッチ画像Ｑ１の検知におけるｋ値は、０．１〜１．２の濃度域での検知感度が最も高くなるような値に設定する。濃度安定化制御で使用するｋ値は、イエローが１．０５、マゼンタが１．１６、シアンが１．００、ブラックが０．０５とした。イエローにおける、濃度と検知結果の関係を図９に示す。

図９に示すように、イエローについては、ｋ値＝１．０５として、算出式ｐ−ｋ×ｓにより、パッチ画像Ｑ１の画像濃度と検知出力（ｍＶ）との関係が規定される。なお、上述した図７は、パッチ画像Ｑ１の検知結果を示すものであり、図７（ａ）、（ｂ）が、それぞれ、図９における「ｐ」、「ｓ」の曲線に相当する。

図９に示すような出力と濃度との関係の濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）を、予め実測により取得し、それをテーブル１１５ａに格納しておく。そして、この濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）を用いて、パッチ画像Ｑ１の検知結果（出力）を濃度に変換することが可能である。

このようにして、各画像信号における画像濃度が上記のプロセスを経て得られる。図１０に、パッチ画像Ｑ１の画像信号と画像濃度との関係を示す。

図１０に直線で示すように、本来、画像信号に対してターゲット濃度が得られるべきである。しかし、実際には、検知結果のようにターゲット濃度からずれた結果が得られる。この検知結果を画像形成装置として適切なターゲット濃度に変換するべく、検知結果のターゲット濃度に対しての逆関数を求める。この逆関数を、画像形成における画像信号にかければ、所望のターゲット濃度のような画像濃度が得られる。そこで、この逆関数を作成し、上述の階調補正テーブル（ＬＵＴ）としてγ補正回路２０９に書き込み、これを以降の画像形成に使用する。

ここで、濃度安定化制御は、階調制御を指しており、本実施の形態では、５０００枚のプリントごとに、１０階調のパッチ画像Ｑ１（図８）を形成する。そして、そのそれぞれの濃度が、画像形成時に所望の濃度に戻るように制御するものである。

＜色ずれ補正＞
次に、色ずれ補正について説明する。図１に示すレジ検センサ９９は発光部材と受光部材を有している（図示せず）。レジ検センサ９９は、中間転写ベルト６上に形成された色ずれ補正用のレジパターンＱＰを測定し、その位置を測定する。色ずれ補正用のレジパターンＱＰは、レジ検センサ９９によって検知された後、二次転写ローラ６４に転写され、二次転写ローラ６４のクリーニング装置６９によってクリーニングされる。クリーニング装置６９は２本のファーブラシから成り立っており、＋５．５μＡの電流を印加（電源は不図示）して静電クリーニングする。

色ずれを検知するためのパターン画像としては、従来から様々なものが提案されているが、本実施の形態では、図１１に例示するようなレジパターンＱＰを採用した。

基準の色（例えば、マゼンタ）のパッチで挟むように、合わせたい色のパッチを、それぞれ搬送方向に対して斜めに形成する。そしてレジ検センサ９９によってそれぞれの位置関係を検知する。具体的には、図１１中の距離Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を検知する。

主走査方向のずれは、算出式｛（Ｂ２−Ｂ１）／２−（Ａ２−Ａ１）／２｝／２によって算出される。副走査方向のずれは、算出式｛（Ｂ２−Ｂ１）／２＋（Ａ２−Ａ１）／２｝／２によって算出される。算出はＣＰＵ１１１によってなされる。

レジ検センサ９９で検出した位置関係の結果がＣＰＵ１１１（図４）に送信される。ＣＰＵ１１１が、上記算出式によって、主走査方向のずれ、副走査方向のずれを算出する。そして、ＣＰＵ１１１は、主副のずれを補償するように、各色のプリンタ制御部１０９を制御し、感光ドラム１への画像露光の書き出し位置、タイミング、倍率補正を制御することで各色の位置ずれを合わせる。

本実施の形態では、マゼンタを基準として制御するため、マゼンタのプリンタ制御部１０９を色ずれの観点で制御することはない。上述のようなレジパターンＱＰの形成や色ずれ補正制御を全色に対して行なうことで、全色の色合せが可能である。本実施の形態では、レジパターンＱＰは紙間において感光ドラム１の画像形成域外に形成される。レジパターンＱＰは、３００紙間ごとに形成され、且つ、各色について（ＫとＭ、ＣとＭ、ＹとＭ）形成され、制御される。

レジパターンＱＰは、その画像濃度が高ければ高いほど、下地である中間転写ベルト６との信号値の差分が取れるためＳＮ比の点では好ましい。しかしながら、クリーニング装置６９によるクリーニングが困難となる。

高い濃度のパッチでもクリーニングできるようにするためには、クリーニング装置６９にコストをかけたり、クリーニングシーケンス等を用いて時間をかけたりする必要があり、好ましくない。従って、レジパターンＱＰは、レジ検センサ９９で検知できる範囲で、可能な限り薄いほうが望ましい。この観点で望ましいレジパターンＱＰの濃度は、１．１２である。そこで、本実施の形態では、１．１２をレジパターンＱＰの目標濃度とし、パッチ画像Ｑ２の濃度検知結果に基づいて、レジパターンＱＰを上記の目標濃度に制御する。

＜色ずれ補正用のレジパターン濃度制御＞
色ずれ補正用のレジパターンＱＰの濃度を、レジ検センサ９９で検知できる範囲で、可能な限り薄くするようにするために、以下の制御を行う。本実施の形態では、制御部１１０は、レジパターンＱＰの濃度が１．１２になるように制御する。

図１２は、色ずれ補正に用いるレジパターンＱＰの濃度制御で用いられるパッチ画像Ｑ２の一例を示す模式図である。パッチ画像Ｑ２は、７レベル（段階）の濃度パッチ画像から成り立っていて、濃度１．１２前後をカバーするようにしている。すなわち、最低濃度と最高濃度との中間の濃度が１．１２となっている。パッチ画像Ｑ２の濃度域は、パッチ画像Ｑ１（図８）の濃度域に対して高濃度側に片寄っていて且つ狭い。このパッチ画像Ｑ２を画像濃度センサ１２により検知する。

基本的には、上述した濃度安定化制御におけるパッチ画像Ｑ１と同じ方法でパッチ画像Ｑ２の濃度を検出する。しかし、パッチ画像Ｑ２の濃度検出で使用するｋ値は、イエローが２．００、マゼンタが２．２１、シアンが１．９０、ブラックが０．１０とした。このときのイエローにおける、濃度と検知結果の関係を図１３に示す。

ここで、ｋ値は、１．１２近傍の濃度の感度が最も高くなるような値に設定している。すなわち、上述のように、ｋ値を大きくするほど乱反射成分の検知の比重が重くなる。そうすることで高濃度領域の検知精度を高めることができる。上記したように、レジ検センサ９９で検知できる範囲で可能な限り薄いレジパターンＱＰの濃度は、１．１２である。そこで、本実施の形態では、パッチ画像Ｑ２の濃度検出においては、１．１２の検知精度が最も高くなるようなｋ値を採用した。こうすることで、精度良く、レジパターンＱＰの濃度を決定できるからである。

図１３に示すように、イエローについては、ｋ値＝２．００として、算出式ｐ−ｋ×ｓにより、パッチ画像Ｑ２の画像濃度と検知出力（ｍＶ）との関係が規定される。図１３に示すような出力と濃度との関係の濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）を、予め実測により取得し、それをテーブル１１５ａに格納しておく。そして、この濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）を用いて、パッチ画像Ｑ２の検知結果を濃度に変換することが可能である。

従って、各色毎に、パッチ画像Ｑ１とパッチ画像Ｑ２とで、濃度検出時に用いるｋ値を異ならせる。濃度安定化制御用（パッチ画像Ｑ１の濃度検知用）のｋ値及び色ずれ補正用のレジパターン濃度制御用（パッチ画像Ｑ２の濃度検知用）のｋ値は、予めＲＯＭ１１３（図４）に格納されている。このように制御種類によってｋ値を異ならせた場合の検知結果を図１４に示す。図１４は、図９と図１３に示す検知結果を合わせて示したものである。これらが、各制御種類における濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）である。

図１４からわかるように、濃度安定化制御用のパッチ画像Ｑ１の出力結果は、濃度０．１〜１．２の範囲で出力の差が大きい。具体的には、パッチ画像Ｑ１では７０．４ｍＶの差があるのに対して、色ずれ補正用のレジパターンＱＰの濃度制御のためのパッチ画像Ｑ２では５７ｍＶの差である。パッチ画像Ｑ１では、その差分だけ、濃度に対する検知結果の感度が高いことになり、パッチ画像Ｑ２に比し精度の高い検知が得られる。

一方、パッチ画像Ｑ２では、濃度１．１２の１点のみを決定することから、その近傍の検知結果の感度が高くなっている。濃度１．１２の近傍である濃度１．０〜１．２の範囲の出力の差を比較すると、パッチ画像Ｑ２では、差分が１６ｍＶあるのに対して、パッチ画像Ｑ１では、差分が１３ｍＶに留まっている。従って、この濃度領域においては、パッチ画像Ｑ２は、濃度に対する検知結果の感度が高く、パッチ画像Ｑ１に比し精度の高い検知が得られる。

上記のように、濃度安定化制御時と、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御時とでｋ値を変えて画像形成装置を動作させた場合の処理フローを図１５に示す。

まず、ステップＳ１０１では、制御部１１０のＣＰＵ１１１は、画像形成を行う。このステップにおいて、ＣＰＵ１１１は、画像形成においては、前回のステップＳ１０５で決定されγ補正回路２０９に記憶（更新）されたＬＵＴを用いて画像濃度を制御する。また、このステップにおいて、ＣＰＵ１１１は、画像形成の３００枚ごとの紙間で色ずれ補正も実行する。その色ずれ補正の際のレジパターンＱＰの濃度は、前回のステップＳ１０７で決定されたパッチ濃度を用いて制御する。初期時には、工場出荷時に設定された値で画像形成及び色ずれ補正を行う。

次に、ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１１１は、画像形成が継続しているか否かを判別し、継続していればステップＳ１０３に処理を進め、継続していなければ本処理を終了させる。

ステップＳ１０３では、ＣＰＵ１１１は、前回の制御（ステップＳ１０４〜Ｓ１０７における濃度安定化制御や色ずれ補正用のレジパターン濃度制御）が行われてから５０００枚の画像形成が行われたか否かを判別する。ＣＰＵ１１１は、前回の制御から５０００枚の画像形成が行われていない場合は、前記ステップＳ１０１に処理を戻す。一方、ＣＰＵ１１１は、前回の制御から５０００枚の画像形成が行われた場合には、画像形成を停止し、ステップＳ１０４に処理を進める。

ステップＳ１０４では、制御部１１０のＣＰＵ１１１は、濃度安定化制御用のｋ値をＲＯＭ１１３から読み込み、それを算出式ｐ−ｋ×ｓにおけるｋ値に設定する。次に、ステップＳ１０５では、濃度安定化制御が行われる。すなわち、ＣＰＵ１１１が、濃度安定化制御用の画像パターンをＲＯＭ１１３から読み込み、パターンジェネレータ１９２を制御してパッチ画像Ｑ１を感光ドラム１に形成する。ＣＰＵ１１１は、上述のように、パッチ画像Ｑ１を画像濃度センサ１２で読み込む。そして、上記の算出式ｐ−ｋ×ｓによって得られる算出値（出力値ｍＶ）を、テーブル１１５ａに格納された図９、図１４に示すような濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）を参照して画像濃度に変換する。

こうして、検知結果として得られた画像濃度から、ＣＰＵ１１１は、ターゲット濃度に対しての逆関数を求め、この逆関数を、ＬＵＴとしてγ補正回路２０９に書き込む。すなわち、ＬＵＴを更新する。次回のステップＳ１０５が実行されるまで、ここで更新されたＬＵＴが、画像形成に採用される。

次に、ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１１１は、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御用のｋ値をＲＯＭ１１３から読み込み、それを算出式ｐ−ｋ×ｓにおけるｋ値に設定する。次に、ステップＳ１０７では、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御が行われる。すなわち、ＣＰＵ１１１が、色ずれ補正用の画像パターンをＲＯＭ１１３から読み込み、パターンジェネレータ１９２を制御してパッチ画像Ｑ２を感光ドラム１に形成する。

ＣＰＵ１１１は、上述のように、パッチ画像Ｑ２を画像濃度センサ１２で読み込む。そして、上記の算出式ｐ−ｋ×ｓによって得られる算出値（出力値ｍＶ）を、テーブル１１５ａに格納された図１３、図１４に示すような濃度変換テーブル（ｐ−ｋ×ｓ）を参照して画像濃度に変換する。

こうして、検知結果として得られた画像濃度から、ＣＰＵ１１１は、レジパターンＱＰの濃度を目標濃度（１．１２）にするためのパッチ濃度を決定する。すなわち、レジパターンＱＰの濃度を目標濃度に一致させるためのレーザ出力信号を決定する。次回のステップＳ１０７の処理が実行されるまで、色ずれ補正では、ここで決定したパッチ濃度（レーザ出力信号）が採用される。

なお、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御時にも、色ずれ補正時専用のＬＵＴを用いるようにしてもよい。その場合は例えば、ＣＰＵ１１１は、図１０に示したのと同様に、パッチ画像Ｑ２の検知結果のターゲット濃度に対しての逆関数を求め、色ずれ補正時専用のＬＵＴとしてγ補正回路２０９に書き込む（更新する）。そして、色ずれ補正時においては、上記更新されたＬＵＴを使用して、レジパターンＱＰの画像濃度を目標濃度（１．１２）に制御する。

ステップＳ１０７の実行後は、ＣＰＵ１１１は、処理を前記ステップＳ１０１に戻す。

このようにして、ｋ値及び濃度変換テーブルを、制御の種類（濃度安定化制御、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御）ごとに変える。

比較のために、図１６に、ｋ値及び濃度変換テーブルを、制御の種類ごとに変えた場合と、各制御で共通にした場合の画像濃度の推移を示す。各制御で共通にする場合とは、濃度安定化制御用のｋ値及び濃度変換テーブルのみを使った場合と、色ずれ補正用のレジパターン濃度制御用のｋ値及び濃度変換テーブルのみを使った場合とを含む。また、図１７に、図１６と同様の条件における色ずれの推移の結果を示す。

いずれも、Ａ４サイズで、画像比率５％の画像を連続２００００枚通紙した際の推移である。図１６の濃度推移はイエローを例示し、図１７の色ずれはマゼンタを基準としたときのイエローの主走査のずれを示している。これらからわかるように、制御の種類ごとにｋ値と濃度変換テーブルとを変えた場合だけが、良好な濃度推移と良好な色ずれ推移を共に確保することができる。

本実施の形態によれば、互いに濃度域が異なっているパッチ画像Ｑ１とパッチ画像Ｑ２の各濃度を検出するときの、正反射光を検知する第１受光部１２ｂの出力値ｐに対する、乱反射光を検知する第２受光部１２ｃの出力値ｓの重み付けを異ならせた。これにより、濃度域の異なったパッチ画像Ｑの濃度をそれぞれ高い精度で検出することができる。

具体的には、画像形成における画像濃度補正用のパッチ画像Ｑ１の濃度検出時に比べ、色ずれ補正に用いるレジパターンＱＰの濃度を決めるためのパッチ画像Ｑ２の濃度検出時の、第２受光部１２ｃの出力値ｓの重み付けを大きくした。これにより、画像濃度の安定化制御を適切に行える。それと同時に、色ずれ補正に用いるレジパターンＱＰの濃度を適切に制御することができる。レジパターンＱＰの濃度が目標濃度に制御される結果、レジパターンＱＰの濃度が安定し、クリーニング不良が生じることなく高精度の色ずれ補正を行える。

ところで、本実施の形態においては、パッチ画像Ｑ１、パッチ画像Ｑ２は、それぞれ画像濃度補正用、色ずれ補正に用いるレジパターンＱＰの濃度制御用としたが、これらに限られない。すなわち、濃度検出時のｋ値を異ならせて重み付けを変える観点からは、２つのパッチ画像Ｑの濃度域が異なっていればよい。そして、一方のパッチ画像Ｑの濃度域が低域または高域に片寄っていれば、その領域での検出精度が高くなるように、ｋ値を設定すればよい。濃度域の片寄りについては、各パッチ画像Ｑの中心濃度で判断すればよい。ここでの中心濃度とは、最高濃度と最低濃度との中間の濃度のことである。そして、中心濃度が高い方のパッチ画像Ｑの濃度検出に、乱反射光の検知結果の重み付けを重くすればよい。

なお、パッチ画像Ｑが形成される像担持体は、感光ドラム１に限られず、記録媒体等の転写体、あるいは中間転写体であってもよい。

なお、図１５のフローにおいて、ステップＳ１０４、Ｓ１０５の処理とステップＳ１０６、Ｓ１０７の処理との順序を逆にしてもよい。また、これらの２つの処理は、いずれも、５０００枚の画像形成ごとに同時期に行ったが、それぞれ別々のタイミングで行うようにしてもよい。また、それぞれの制御間隔は５０００枚の画像形成ごとに限られず、枚数は変更してもよい。

なお、パッチ画像Ｑ（図８、図１２）の濃度のレベル（段階）数は例示であり、問わない。また、これらの濃度は無段階で変化しているものであってもよい。

ところで、第１受光部１２ｂの出力値ｐと第２受光部１２ｃの出力値ｓとの重み付けを制御種類によって異ならせる手法は、ｋ値の変更によるものに限られない。例えば、図１８に変形例を例示するように、画像濃度センサ１２と感光ドラム１との相対的な角度を変更する手法を用いてもよい。

図１８（ａ）、（ｂ）は、変形例における画像濃度センサ１２とその制御機構の模式図である。画像濃度センサ１２は感光ドラム１に対して角度を可変に構成される。上記したＣＰＵ１１１に加え、画像濃度センサ１２を可動するためのアクチュエータ１２０を備える。図１８（ａ）は、発光部１２ａから真っ直ぐ出射された光が感光ドラム１の表面で反射し、その正反射光が第１受光部１２ｂに真っ直ぐ入射する状態を示している。上記説明した実施の形態では、この図１８（ａ）に示す状態で画像濃度センサ１２が固定されていた。

濃度安定化制御時におけるパッチ画像Ｑ１の濃度検出時には、図１８（ａ）に示す状態となるようにＣＰＵ１１１が制御する。図１８（ａ）に示す状態では、第１受光部１２ｂへの正反射光の入射角θは０°である。

これに対し、色ずれ補正に用いるレジパターンＱＰの濃度を決めるためのパッチ画像Ｑ２の濃度検出時には、図１８（ｂ）に示す状態となるように、ＣＰＵ１１１が制御する。すなわち、ＣＰＵ１１１の制御に従って、アクチュエータ１２０が画像濃度センサ１２を可動し、感光ドラム１との対向角度を変える。そうすると、第１受光部１２ｂへの正反射光の入射角θが０°より大きくなって、例えば、５°となる。

ところで、この変形例においては、制御種類によってｋ値も濃度変換テーブルも変えることなく同じものを用いる。例えば、一律に濃度安定化制御用のものを採用する。変えるのは、画像濃度センサ１２の姿勢（角度）だけである。図１８（ｂ）の状態とすることで、第１受光部１２ｂへの正反射光成分が減少する。一方、第２受光部１２ｃに入射する乱反射光成分はあまり変化しない。その結果、パッチ画像Ｑ１の濃度検出時に比べ、パッチ画像Ｑ２の濃度検出時には、第２受光部１２ｃの出力値ｓの重み付けが相対的に大きくなる。

この変形例によっても、濃度域の異なったパッチ画像Ｑの濃度をそれぞれ高い精度で検出することに関し、ｋ値を異ならせる上記の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、この変形例においては、第１受光部１２ｂへの正反射光の入射角θを可変にすればよい。従って、画像濃度センサ１２の構成を変更するならば、必ずしも画像濃度センサ１２全体の角度を可変とする構成に限定する必要はない。例えば、第１受光部１２ｂの向きを可変とする、第２受光部１２ｃの向きを可変とする、あるいは、発光部１２ａからの出射光の角度を可変とする構成も考えられる。

１ 感光ドラム
１２ｂ 第１受光部
１２ｃ 第２受光部
１００ 画像形成装置
１１０ 制御部
１１１ ＣＰＵ
Ｑ パッチ画像
ＱＰ レジパターン

Claims (1)

1. 回転する像担持体にトナー像である複数の濃度の画像パッチを含むパターン画像を形成する形成手段と、
   前記像担持体および前記像担持体上に形成された前記パターン画像に向けて光を照射する照射部と、
   前記像担持体および前記像担持体上に形成された前記パターン画像からの正反射光を受光し、それぞれの正反射光の受光光量に応じた値の信号を出力する第１の受光部であって、前記照射部によって光が照射された前記像担持体上の前記パターン画像からの正反射光を受光する第１の受光部と、
   前記像担持体および前記像担持体上に形成された前記パターン画像からの乱反射光を受光し、それぞれの乱反射光の受光光量に応じた値の信号を出力する第２の受光部であって、前記照射部によって光が照射された前記像担持体上の前記パターン画像からの乱反射光を受光する第２の受光部と、
   前記第１の受光部から出力される信号と前記第２の受光部から出力される信号とに基づいて前記パターン画像に含まれる各パッチ画像の濃度を検出する検出手段とを有し、
   前記形成手段は、前記パターン画像として、画像形成における画像濃度補正用の第１のパターン画像と、該第１のパターン画像よりも濃度域が狭い、色ずれ検出に用いる色ずれ検出用パターン画像の濃度を決定するための第２のパターン画像とを形成することが可能であり、
   前記検出手段は、
   前記第２のパターン画像の濃度域近傍において前記第２のパターン画像の濃度階調が前記第１のパターン画像の濃度階調よりも急峻になるように、前記第２のパターン画像の濃度を検出する際に前記第２の受光部が出力する信号に対して第１の補正係数を乗算した値を前記第１の受光部が出力する信号から減算し、前記第１のパターン画像の濃度を検出する際に前記第２の受光部が出力する信号に対して前記第１の補正係数とは異なる値の第２の補正係数を乗算した値を前記第１の受光部が出力する信号から減算することを特徴とする画像形成装置。