(57)【要約】      （修正有）【課題】作成したトナーパッチからなる階調パターンの検出値に基づいて光学センサの校正を行う構成において、光学センサの校正が必要ない場合には、作成する階調パターン数を変更して、トナー消費量、及び画質調整時間を低減する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像濃度制御装置は、作像条件を決定するために、検知対象面及び検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、該検知結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の校正を行い、該校正結果からトナー付着量を算出し、前記階調パターンの前記作像条件は可変であり、前記光学的検知手段の前記校正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更するトナーパッチ個数変更手段を有する画像濃度制御装置。【選択図】図２
2010145538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面上に形成される静電潜像を現像剤担持体に担持されたトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像し、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを、前記検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、該検知結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行い、該感度補正結果からトナー付着量を算出する画像濃度制御装置において、
前記階調パターンの前記作像条件は可変であり、前記光学的検知手段の前記感度補正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更するトナーパッチ個数変更手段を有することを特徴とする画像濃度制御装置。
【請求項２】
像担持体表面上に形成される静電潜像を現像剤担持体に担持されたトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像し、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを、前記検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、該検知結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行い、該感度補正結果からトナー付着量を算出する画像濃度制御装置において、
前記階調パターンの前記作像条件は可変であり、前記検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値を算出し、該算出した平均値が予め設定してある値の範囲内である時に、前記光学的検知手段の前記感度補正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更するトナーパッチ個数変更手段を有することを特徴とする画像濃度制御装置。
【請求項３】
前記光学的検知手段の前回のＬＥＤ電流調整時からの温度変化に応じて、前記光学的検知手段の感度補正の必要性を判断することを特徴とする請求項１又は２記載の画像濃度制御装置。
【請求項４】
前記光学的検知手段の前回のＬＥＤ電流調整時からの印刷枚数に応じて、前記光学的検知手段の感度補正の必要性を判断することを特徴とする請求項１又は２記載の画像濃度制御装置。
【請求項５】
前記トナー付着量算出時に用いる前記検知対象面の地肌部からの正反射出力値、拡散反射出力値は前回画質調整時の値を使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像濃度制御装置。
【請求項６】
前記トナー付着量算出に用いる感度補正係数が前回画質調整時の値を使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像濃度制御装置。
【請求項７】
像担持体に対向して配置された現像剤担持体がトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を担持し、該２成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域において、前記像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する工程と、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを作成する工程と、該階調パターンを前記検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知する工程と、検知した結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行う工程と、該感度補正結果からトナー付着量を算出する工程と、を含む画像濃度制御方法において、
前記階調パターンの作像条件は可変とし、前記光学的検知手段の感度補正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更する工程を含むことを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項８】
像担持体に対向して配置された現像剤担持体がトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を担持し、該２成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域において、前記像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する工程と、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを作成する工程と、該階調パターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知する工程と、検知した結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行う工程と、該感度補正結果からトナー付着量を算出する工程と、を含む画像濃度制御方法において、
前記階調パターンの作像条件は可変とし、前記検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値を算出する工程と、前記算出した平均値が予め設定してある値の範囲内である場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更する工程を含むことを特徴とする画像濃度制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像濃度制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置における画像濃度制御装置、これに使用する画像濃度制御方法及びこの画像濃度制御方法を使用する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、使用環境（温度・湿度）の変化や経時変化に対して、形成した画像濃度が変化するといった問題があった。
そのため、常に安定した画像濃度を得るために、感光体等の像担持体上に濃度検知用階調パターンを作成し、そのパッチ濃度を光学的検知手段（以下、単にセンサともいう）により検知し、その検出値から階調パターンのトナー付着量を求め、現像ポテンシャルに対するトナー付着量の関係式（傾き：現像γ、Ｘ切片：現像開始電圧Ｖｋ）を求めるという手法が広く用いられている。
これら手法は求めた現像ポテンシャルとトナー付着量の関係式から、目標付着量となるように現像ポテンシャルを変更（具体的には、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスの変更）、トナー濃度制御基準値を変更することで、常に安定した画像濃度を得るようにしている。
階調パターンのトナー付着量を検出するための光学センサは、正反射光のみを検出するタイプと、拡散反射光のみを検出するタイプと、両者を検出するタイプなどが一般的に用いられている。これらの光学センサは、ＬＥＤなどの発光素子とフォトトランジスタなどの受光素子とで構成されている。
光学センサは検知対象面に作成されたトナーパッチにＬＥＤ光を照射し、その反射光（正反射光、拡散反射光）をフォトトランジスタなどの受光素子で受光し、その検出結果をトナー付着量に変換している。
【０００３】
しかし、この光学センサは、温度変化、経時劣化などにより発光素子の出力が変化したり、受光素子の出力が変化したりする。さらに、像担持体の経時劣化によっても受光素子の出力が変化する。そのため、受光素子の出力値を何ら補正（校正）することなく受光素子の出力値からトナー付着量を一義的に求めると、正確なトナー付着量の検知を行うことができないといった問題がある。
このような正確なトナー付着量の検知を行うことができないといった問題を解決するために従来から各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特許文献１には、光学センサ内部に白色基準板を持ち、この校正板を使用して光学センサの校正を行うことで、光学センサの経時の変化に対しても、精度よくトナー付着量の算出を行う技術が開示されている。
特許文献２には、トナー付着量の異なる１０〜１６のトナーパッチからなる階調パターンを色毎に作成し、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とを備えた光学センサを使用し、その光学センサの検出値から、光学センサの校正とトナー付着量を算出する手法が開示されている。
そのため、光学センサの内部に校正板を設けることなく、光学センサの校正を行うことができるため、センサのコストアップなしで、精度よくトナー付着量を算出することが可能となる。
【０００４】
特許文献３には、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とを備えた光学センサを使用して、トナー付着量を求める手段を有し、その光学センサの校正のために必要なトナーパッチの濃度を過去の検知結果に基づいて可変にする技術が開示されている。
そのため、多くのトナーパッチを作成しなくても、光学センサの校正と現像γを算出するためのトナーパッチを作成することが可能となる。つまりは、トナーパッチ数を少なくすることができるため、トナー消費量、画像形成装置のダウンタイムの低減という観点から非常に有効な手法である。
【特許文献１】特許第３９８２１８８号
【特許文献２】特開２００４−３５４６２３公報
【特許文献３】特開２００６−１３９１８０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、光学センサの内部に校正板を持つことは、光学センサのコストアップとなってしまう。また、特許文献２の手法では、１度の画像濃度調整の度に１０〜１６パッチのトナーパッチを作成するが、これはトナー消費量を極力低減するという観点から望ましくない。
また、階調パターン数が多いために、中間転写ベルト上に形成される階調パターンの全長が長くなることになり、光学センサが検知を開始してから終了するまでの時間が長くなってしまう。つまりは、画像濃度調整のために使用する画像形成装置のダウンタイムが長くなるという問題があった。
さらに、特許文献３の技術では、本来光学センサの校正が必要となる条件とは、光学センサに用いられている発光素子、受光素子が周囲温度の上昇などにより出力特性が変化した時、光学センサの検知面がトナーの飛散などにより汚れた時、検知対象面（転写ベルト）の表面性が荒れてきて、ベルトの地肌部の正反射光出力が低下した時などの検知条件に変化があった場合である。
【０００６】
上記した、光学センサの校正が必要となる要因はいずれも経時変化に起因するものであり、突発的、頻繁に起こりうるものではない。そのため、光学センサの校正は、画質調整を行う際に必ずしも毎回行う必要はなく、光学センサの校正が必要な場合にだけ行うようにすればよい。そうすれば、光学センサの校正のためのトナーパッチを作成する必要がないため、作成するトナーパッチ数を低減することが可能となる。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、作成したトナーパッチからなる階調パターンの検出値に基づいて光学センサの校正を行う構成において、光学センサの校正が必要ない場合には、作成する階調パターン数を変更して、トナー消費量、及び画質調整時間を低減する画像濃度制御装置、画像濃度制御方法及びこの画像濃度制御方法を使用する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体表面上に形成される静電潜像を現像剤担持体に担持されたトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像し、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを、前記検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、該検知結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行い、該感度補正結果からトナー付着量を算出する画像濃度制御装置において、前記階調パターンの前記作像条件は可変であり、前記光学的検知手段の前記感度補正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更するトナーパッチ個数変更手段を有する画像濃度制御装置を特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、像担持体表面上に形成される静電潜像を現像剤担持体に担持されたトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像し、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを、前記検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、該検知結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行い、該感度補正結果からトナー付着量を算出する画像濃度制御装置において、前記階調パターンの前記作像条件は可変であり、前記検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値を算出し、該算出した平均値が予め設定してある値の範囲内である時に、前記光学的検知手段の前記感度補正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更するトナーパッチ個数変更手段を有する画像濃度制御装置を特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、前記光学的検知手段の前回のＬＥＤ電流調整時からの温度変化に応じて、前記光学的検知手段の感度補正の必要性を判断する請求項１又は２記載の画像濃度制御装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記光学的検知手段の前回のＬＥＤ電流調整時からの印刷枚数に応じて、前記光学的検知手段の感度補正の必要性を判断する請求項１又は２記載の画像濃度制御装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記トナー付着量算出時に用いる前記検知対象面の地肌部からの正反射出力値、拡散反射出力値は前回画質調整時の値を使用する請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像濃度制御装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記トナー付着量算出に用いる感度補正係数が前回画質調整時の値を使用する請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像濃度制御装置を特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、像担持体に対向して配置された現像剤担持体がトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を担持し、該２成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域において、前記像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する工程と、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを作成する工程と、該階調パターンを前記検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知する工程と、検知した結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行う工程と、該感度補正結果からトナー付着量を算出する工程と、を含む画像濃度制御方法において、前記階調パターンの作像条件は可変とし、前記光学的検知手段の感度補正が必要ないと判断された場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更する工程を含む画像濃度制御方法を特徴とする。
【００１１】
また、請求項８に記載の発明は、像担持体に対向して配置された現像剤担持体がトナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を担持し、該２成分現像剤を前記像担持体との間に形成される現像領域において、前記像担持体表面上に形成された静電潜像を前記トナーで現像する工程と、作像条件を決定するために、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーパッチからなる階調パターンを作成する工程と、該階調パターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知する工程と、検知した結果から得られる前記光学的検知手段の出力電圧の値に基づき、前記光学的検知手段の感度補正を行う工程と、該感度補正結果からトナー付着量を算出する工程と、を含む画像濃度制御方法において、前記階調パターンの作像条件は可変とし、前記検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値を算出する工程と、前記算出した平均値が予め設定してある値の範囲内である場合に、前記階調パターンを構成する前記トナーパッチ個数を変更する工程を含む画像濃度制御方法を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像濃度制御装置を備えた画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所定の条件を満たす場合や、検知対象面である中間転写ベルトの地肌部からの正反射光出力の平均値を算出し、予め設定してある値の範囲内である場合には、光学センサの補正（校正）は行わないこととする。そのため、光学センサの補正（校正）に必要なトナーパッチを作成する必要がないため、画質調整時に作成するトナーパッチ数を低減することが可能となり、トナー消費量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタを示す概略構成図である。
図１に示すフルカラープリンタＡの装置本体内の中央部には４つのドラム状の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが等間隔で並列に配設されている。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を示す。
イエロー画像用の感光体１Ｙに着目して以下説明を行う。感光体ドラム１Ｙは図中時計回り方向に駆動モータ（図示しない）により回転駆動される。感光体ドラム１Ｙの下方側周囲には静電写真プロセスに従い帯電ローラ２、現像ローラ３を有する現像装置４、クリーニング器７等の作像手段が順に配設されている。マゼンタ、シアン、ブラックについても同様である。
感光体ドラム１は帯電装置２により、表面を一様に帯電された後、（図示しない）光学系により露光され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。現像装置４内の現像ローラ３により現像装置内の現像剤は感光体ドラム１と対向する現像ニップ領域に搬送され、像担持体である感光体ドラム１に形成された静電潜像にトナーを付着させ顕像化する。
【００１４】
感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１上部に配置されている像担持体である中間転写ベルト８上に転写される。中間転写ベルト８上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト８の移動に伴い、各色のトナー像が順に中間転写ベルト８上に転写され、色重ねが行われる。
色重ねされたトナー像は２次転写装置１２に移動し、転写紙（図示せず）に転写され、この転写紙上に画像が形成される。クリーニング装置７は感光体ドラム１上に残留した不要なトナーを拭い去り、廃トナーボトルに不要なトナーを貯留する。上記した手順を再度行うことで、繰り返し画像形成を行う。
現像装置４は現像剤担持体である現像ローラ３を備えており、現像ローラ３は感光体ドラム１に対向させるように配置される。また、現像装置４は第１スクリュ１３及び第２スクリュ１９からなる２軸の搬送スクリュを備えている。そして、第２スクリュ１９側の現像剤室の下部に位置してトナー濃度センサ５が設けられている。
トナー濃度センサ５としては、例えば、現像装置内のトナー透磁率を測定するものを使用する。ここで、トナー濃度制御は、トナー濃度センサの出力値：Ｖｔをトナー濃度の制御基準値：Ｖｔｒｅｆと比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給装置により現像装置中にトナー補給を行うことによりなされている。
【００１５】
本実施の形態における画像形成装置Ａでは、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、又は或る所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためにプロセスコントロール動作が実行される。
このプロセスコントロール動作では、各色複数の階調パターンとしての濃度検知用パッチを、帯電バイアス、現像バイアスとを適当なタイミングで順次切り換えることにより中間転写ベルト８上に作像する。
これらの階調パターンを、図１に示すように、駆動ローラ１５の近傍における中間転写ベルト８の外部に配置された光学センサ１０により検知し、その出力電圧を付着量に変換して、現像能力を表す現像γ、現像開始電圧Ｖｋの算出を行い、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値を変更する制御を行っている。
ここで、光学センサ１０は各色感光体ドラム１から中間転写ベルト８に転写するトナーの量を計測するものである。計測方法としては、中間転写ベルト８上に基準パッチを作成し、ＬＥＤ光を照射する。そして、このパターンからの反射光（正反射光、または拡散反射光）を検出する。光学センサの構成は受光素子として、フォトトランジスタ、フォトダイオードなどが用いられる。
【００１６】
図２は本実施の形態で行われるプロセスコントロール動作の内容を示すフローチャートである。
図３は図２の動作フローのトナー付着量の算出における光学センサの校正制御のＣＭＹの場合の動作フローを説明するフローチャートである。
図４は光学センサが設けられた位置に対応するように形成された階調パターンを示す概略図である。
図５は光学センサの相対光度と周囲温度特性をグラフで示す図である。
図６は光学センサの検知出力をグラフで示す図である。
図７は感度補正係数αの算出例をグラフで示す図である。
図８は正反射成分分解をグラフで示す図である。
図９は地肌部補正後の核酸反射出力をグラフで示す図である。
以下に、本実施の形態で行われるプロセスコントロール動作の内容について図２のフローチャートとともに図１及び図４を参照して説明を行う。
【００１７】
まず、電源投入時、所定枚数印刷時に各種モータや各種デバイスのバイアスがオンされ、プロセスコントロールを実行するための準備が行われる（装置立ち上げ）（Ｓ１）。
次いで、必要に応じて光学センサのＬＥＤ電流を調整する（Ｓ２）。中間転写ベルト地肌部にＬＥＤ光を照射し、その正反射光を検出する。検出した正反射光出力が４ＶになるようにＬＥＤ電流を調整する（この調整動作を以後Ｖｓｇ調整と表記する）。
ただし、Ｖｓｇ調整には時間が掛かるため、前回調整時のＬＥＤ電流値を用いて中間転写ベルト地肌部に所定の時間ＬＥＤ光を照射し、その正反射光を検出し、検出した正反射光出力の平均値を求める（この動作を以後、Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知と表記する）。その平均値が所定の範囲内である場合には、ＬＥＤ電流の調整を行う必要性がないと判断し、Ｖｓｇ調整は実行しない。
次に、現像装置４のトナー濃度センサ５の出力（Ｖｔ）を取得する（Ｓ３）。これは現在のトナー濃度を知るために測定するものであって、後述するトナー濃度の補正（Ｖｔｒｅｆ）に必要なものである。
【００１８】
次いで、階調パターンを作成する（Ｓ４）。これは現像γを検出するために必要であり、本実施の形態では、具体的に、光学センサ１０が設けられた位置に対応するように、図４に示すように主走査方向の幅１０ｍｍ、副走査方向の幅１４．４ｍｍ、パターン間隔５．６ｍｍで階調パターンを形成する。
作成する各色の階調パターンの数は感光体ドラム間ピッチに収まる数とするのが望ましい。なぜなら、作成する各色の階調パターンの全長が感光体ドラム間ピッチより長くなると、他の色と重なってしまうことになる。
そのため、書き込みの遅延を行い、他の色の階調パターンの作成を待ってから次の色の階調パターンの書き込みを開始しなくてはならなくなる。このような動作となった場合、全色の階調パターンを作成する時間が長くなってしまうことになり、調整動作にかかる時間が長くなる。
【００１９】
本実施の形態においては、感光体ドラム間ピッチが１００ｍｍのため、感光体ドラム間ピッチに収めることができる各色最大の階調パターン数は、（感光体ドラム間ピッチ１００ｍｍ）／（パターンの副走査方向の幅［１４．４ｍｍ］＋パターン間隔［５．６ｍｍ］）＝５
となるため、各色５パッチ以下でトナーパッチを作成する。
そのパターン形成の書き込みに際し、露光量はフル露光（感光体ドラム１が充分に除電される値）とし、現像バイアスと帯電バイアスをパターンごとに変更することで階調パターンを作成する（階調パターン作成時の現像バイアス、帯電バイアスの設定方法については後述する）。
次に、階調パターンを光学センサ１０で検出する（Ｓ５）。上記で作成し、中間転写ベルト８に転写させた階調パターンにおける各パターンのトナー付着量を光学センサ１０で検出する。
本実施の形態においては、Ｂｋパターンは正反射光のみ検知し、Ｃ、Ｍ、Ｙパターンは正反射光と拡散反射光の両方を検出する。また、濃度検出用の光学センサ１０は図４に示すように１つしか設置しておらず、この１つのセンサで全色の階調パターンの検知を行う。
【００２０】
次いで、光学センサ１０の検出値をトナー付着量に変換する（Ｓ６）。ここで、光学センサ１０の出力値から、トナー付着量を算出する方法について説明を行う。本実施の形態では、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とを備えた光学センサ１０を使用して、高付着量のトナーパッチを検出できるようにしている。
光学センサ１０は、図５に示す温度変化、経時劣化などにより発光素子の出力が変化したり、受光素子の出力が変化したりする。さらに、像担持体（中間転写ベルト８）の経時劣化によっても受光素子の出力が変化する。このため、受光素子の出力値を何ら感度補正（校正）することなく受光素子の出力値からトナー付着量を一義的に求めると、正確なトナー付着量の検知を行うことができないといった問題がある。
そこで、次のような光学センサの感度補正（校正）制御を行って、拡散反射光を受光する受光素子（以下、拡散反射受光素子）の出力値から、トナーパッチの付着量を求めている。
【００２１】
本実施の形態では、特許文献３に記載の方法を用いて付着量の算出を行っている。以下に、本実施形態の光学センサ校正制御について説明する。なお、以下説明中の記号（略号）の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルトの地肌部出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ＿ＯＦＦ時の出力電圧）
＿ｒｅｇ．・・・正反射光出力
＿ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力
［ｎ］・・・要素数：ｎの配列変数（トナーパッチ数）
まず、Ｂｋの場合について説明する。Ｂｋの場合におけるデータサンプリング：Ｖｓｐ，ΔＶｓｇ算出。初めに、正反射光出力の全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。これは、センサ出力の増加分をトナー付着量の増加分のみで表すためである。
【００２２】
正反射光出力増分：
△Ｖｓｇ＿ｒｅｇ＝Ｖｓｇ＿ｒｅｇ−Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ    ・・・式（Ａ）
△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］＝Ｖｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］−Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ
・・・式（Ｂ）
次に、正反射光出力を正規化する：正規化値Ｒｎの算出。
正規化値Ｒｎ［ｎ］＝△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］／△Ｖｓｇ＿ｒｅｇ・・・式（Ｃ）
最後に、付着量変換テーブルを用いて正規化値Ｒｎを付着量に変換する。正規化値に対応する付着量変換テーブルを予め作成しておき、正規化値に対する付着量変換テーブルを参照して、付着量を求める。以上が、Ｂｋの付着量変換方法である。
【００２３】
次に、図３のフローチャートを参照して、Ｃ、Ｍ、Ｙの場合について説明する。Ｃ、Ｍ、Ｙの場合におけるデータサンプリング：Ｖｓｐ，△Ｖｓｇ算出（図６）。
初めに、正反射光出力、拡散光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する（Ｓ１１）。これは、センサ出力の増加分をトナー付着量の増加分のみで表すためである。
正反射光出力増分、
△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］＝Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］−Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ
・・・式（１）
拡散反射光出力増分、
△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］＝Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］−Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ
・・・式（２）
【００２４】
次に、感度補正係数αの算出（Ｓ１２）する（図７）。
ステップ（Ｓ１１）にて求めた△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］、△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］から、ポイント毎に△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］／△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］を算出し、正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）に乗ずる係数αの算出を行う。
α＝ｍｉｎ（△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］／Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］・・・式（３）
ここで、αの比を最小値により求めたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値はほぼゼロであり、かつ正の値となることが解かっているからである。
正反射光の成分分解を実施する（Ｓ１３）（図８）。
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
正反射光出力の拡散光成分、
△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．［ｎ］＝△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］×α・・・式（４）
正反射光出力の正反射成分、
△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．［ｎ］＝△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］−△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．［ｎ］                                                ・・・式（５）
このようにして、正反射光出力から、拡散光成分を分離すれば、純粋な正反射光成分のみを抽出することができる。
【００２５】
正反射光出力＿正反射成分の正規化を実施する（Ｓ１４）。
次に、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、０〜１までの正規化値へ変換する。
正規化値、
β［ｎ］＝△Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．／△Ｖｓｇ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ（転写ベルト地肌部の露出率）                                                  ・・・式（６）
拡散光出力の地肌部変動を補正する（Ｓ１５）。
次に、［拡散光出力電圧］から［ベルトの地肌部からの拡散光出力成分］を除去する処理を行う。
補正後の拡散光出力、
△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．’＝［拡散光出力電圧］−［ベルト地肌部出力］×［正反射成分の正規化値］＝△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．（ｎ）−△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．×β（ｎ）・・・式（７）
拡散光出力の感度補正を実施する（Ｓ１６）（図９）。
「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットし、そのプロット線を近似することで、拡散光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように補正を行う。上記プロット線を近似する方法としては、多項式近似（２次近似）を用いる。
【００２６】
続いて、プロットした点を近似する方法について説明を行う。「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットしたプロット線を多項式近似（本実施の形態においては、２次式近似）して、感度補正係数ηを算出する。
まず、プロット線を２次近似式（ｙ＝ξ１ｘ２＋ξ２ｘ＋ξ３）で近似して、下記のように最小二乗法により係数ξ１、ξ２、ξ３を求める。
2010145538.tif 000003
ｍ：データ数
ｘ［ｉ］：正反射光＿正反射成分の正規化値
ｙ［ｉ］：地肌部変動補正後拡散光出力
なお、計算に用いるｘの範囲は、本実施の形態では０．１≦ｘ≦１．００とする。
【００２７】
上記、式（８）の（１）、（２）、（３）の連立方程式を解くことで、係数ξ１、ξ２、ξ３を求めることができる。こうして近似されたプロット線から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなる様な感度補正係数ηを求める。
2010145538.tif 000004
ステップ（Ｓ１６）で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、式（９）より求めた感度補正係数ηを乗じることで、付着量と拡散出力との関係が予め定められた関係となるように補正する。感度補正後の拡散光出力：△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ”について
△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ”＝［地肌部変動補正後拡散光出力］×［感度補正係数：η］＝△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ（ｎ）”×η・・・式（１０）
以上が、ＬＥＤ光量低下などにより生じる光学センサの経時的な変動などに対する光学センサ出力値の補正（校正）制御（処理）である。上記のように補正することにより、温度変化、経時劣化などによる発光素子や受光素子の出力値変動に対して受光素子の出力値とトナー付着量との関係を一義的な関係に修正することができる。
【００２８】
付着量変換テーブルを用いて△Ｖｓｐ＿ｄｉｆ”を付着量に変換する（Ｓ１７）。このステップ（Ｓ１７）までの光学センサの出力値の補正（校正）制御を行った後に、補正（校正）された光学センサの出力値に基づいて、付着量変換テーブルを参照することにより、光学センサの出力値をトナー付着量に変換することができる。これにより、経時にわたり光学センサで良好なトナー付着量検知を行うことができる。
ところが、光学センサの校正は、前述したように温度変化（図５参照）や経時変化などによる発光素子や受光素子の出力が変動した場合、さらに、検知対象（中間転写ベルト）の経時劣化によって受光素子の出力が変化した場合などに行う必要があるが、画質調整を行うたびに必ずしも光学センサの校正を行う必要はない。そのため、本実施の形態においては、光学センサの校正が必要ないと判断された場合には、前回調整時の校正値（感度補正係数）を使用することにし、校正のために作成するトナーパッチを削減するようにする。
図２に戻って、次に、現像γと現像開始電圧Ｖｋを求める（Ｓ７）。トナーパッチ作像時の現像ポテンシャルと前述したステップ（Ｓ６）で求められたトナー付着量の関係から現像γ、現像開始電圧Ｖｋを求める。
【００２９】
図１０は現像ポテンシャルとトナー付着量との関係をグラフで示す図である。具体的には、図１０に示すように、横軸を現像ポテンシャル、縦軸をトナー付着量とし、最小二乗法により１次直線式を求める。その１次直線式の傾きを現像γと呼び、Ｘ切片を現像開始電圧Ｖｋと呼ぶ。
再び図２に戻って、次いで、目標トナー付着量を得るのに必要な現像バイアスを求める（Ｓ８）。上記１次直線式に基づき、目標付着量（縦軸）から現像ポテンシャル（横軸）を求める。
目標付着量はトップ濃度を得るのに必要な値が予め決められている（トナー顔料の着色度合いとトナー粒径で決まるが、一般的には０．４〜０．６ｍｇ／ｃｍ2程度である）。  ここで求めた現像バイアス値を画像部の現像バイアス：Ｖｂとする。帯電バイアス：Ｖｃは、キャリアが感光体に飛翔しない程度の値で予め決定されている（Ｖｂ＝４００〜７５０Ｖ、Ｖｃ＝Ｖｂ＋１００Ｖ〜２００Ｖ程度が一般的である）。このようにして求めたＶｂ及びＶｃを作像時のバイアスとして設定する。
【００３０】
最後に、トナー濃度制御基準値（Ｖｔｒｅｆ）を補正する（Ｓ９）。現像γとトナー濃度センサ出力（Ｖｔ）からトナー濃度制御基準値（Ｖｔｒｅｆ）を補正する。
すなわち、△γ＝現像γ検出値−現像γ目標値、を求める。ここで、現像γ目標値は装置毎に予め決められ、例えば、１．０ｍｇ／ｃｍ2／ｋＶ｛現像ポテンシャルが１０００Ｖ（１ｋＶ）であれば、１．０ｍｇ／ｃｍ2のトナーが感光体ドラム１に付着する｝ことを意味する。
また、｛現像開始電圧＝０Ｖ、目標トナー付着量が０．５ｍｇ／ｃｍ2であれば、５００Ｖの現像ポテンシャルが必要となる。現像ポテンシャル＝Ｖｂ−Ｖｌであるので、Ｖｌ＝５０Ｖとすると、Ｖｂ＝５５０Ｖとなる。Ｖ１は露光後電位を表し、充分露光した場合の感光体ドラム１の電位なので感光体特性に依存する｝とする。
△γが所定の値を超えると、Ｖｂが設定可能な範囲を超えたり、異常画像が発生するので、△γが目標範囲になるようにトナー濃度制御基準値（Ｖｔｒｅｆ）を補正する。ただし、この時のＶｔがＶｔｒｅｆと大きく異なっている時は補正を行わない。
【００３１】
補正の例を示すと、
補正条件１：△γ≧０．３０ｍｇ／ｃｍ2／ｋＶ（高い）でかつＶｔ−Ｖｔｒｅｆ≧−０．２Ｖの時、Ｖｔｒｅｆ＝Ｖｔ−０．２Ｖ。つまり、現時点よりトナー濃度を下げるように制御基準値を設定する。
補正条件２：△γ≦０．３０ｍｇ／ｃｍ2／ｋＶ（低い）でかつＶｔ−Ｖｔｒｅｆ≦０．２Ｖの時、Ｖｔｒｅｆ＝Ｖｔ＋０．２Ｖ。つまり、現時点よりトナー濃度を上げるように制御基準値を設定する。補正条件１及び補正条件２以外ではＶｔｒｅｆ＝前回値とする。
以上が、プロセスコントロールの動作フローである。
現像γの算出において、最小二乗法により１次直線を求める際に使用するデータ点は有効範囲内に均等に分散していることが望ましい。なぜなら、データ点が近くなると、誤差要因により現像γの精度が悪くなることが考えられる。
ここで、誤差要因とは現像スリーブの周期ムラによるパッチのトナー付着量のバラツキや、転写ベルト上の傷などにより、センサの出力に誤差が生じ、正確にトナー付着量を検知できなくなるということがある。
そのため、データ点が近い（階調パターン作成時の現像ポテンシャルが近い）と、形成されるパッチの付着量の差異が小さくなるため、トナー付着量にバラツキが生じた場合、現像γの精度が悪化してしまう恐れがある。以上のことから、現像γを算出するためのトナーパッチは有効範囲内で均等に分散して作成することが求められる。
【００３２】
以下に、図２を参照して前述したプロセスコントロール動作のステップ（Ｓ４）で示した、作成する階調パターンのバイアスの設定方法（算出方法）について説明する。ここでは、各色５パッチの階調パターンを作成する場合を例に挙げて説明を行う。ただし、作成する各色のパッチ数についはこれに限定されるものではない。
まず、前回のプロセスコントロールの結果により求められた各色の現像バイアスを取得する。そして、現像バイアスから最大現像ポテンシャル：ＰｏｔＭａｘを求める。最大現像ポテンシャルは以下の式（１１）により求めることができる。
最大現像ポテンシャル：ＰｏｔＭａｘ＝（現像バイアス：Ｖｂ）−（べた部露光後電位：Ｖｌ）［−Ｖ］・・・式（１１）
ここで、べた部露光後電位：Ｖｌとは露光を行った後の感光体ドラム電位であり、感光体ドラムの特性に依存する値となる。本実施の形態ではＶｌ＝５０［−Ｖ］とする。例えば、前回のプロセスコントロールの結果、現像バイアスが５５０［−Ｖ］であったとすると、現像ポテンシャルはＰｏｔＭａｘ＝５５０−５０＝５００［−Ｖ］となる。以上のように式（１１）を用いて、各色それぞれの最大現像ポテンシャルを求める。
【００３３】
続いて、各色の最大現像ポテンシャルから、階調パターンの現像バイアスの算出を行う。ここで、ＢｋとＣ、Ｍ、Ｙでは異なる方式を用いて、現像バイアスの算出を行う。これは、ＢｋとＣ、Ｍ、Ｙで付着量検知方式が異なるためである。本実施の形態では、Ｂｋは正反射光のみを用いてトナー付着量の検知を行い、Ｃ、Ｍ、Ｙは正反射光と拡散反射光を用いてトナー付着量の検知を行っている。Ｂｋトナーの場合、照射した光は、トナー表面で吸収されてしまうため、拡散反射光の感度が得られなといった特性がある。そのため、Ｂｋトナーでは正反射光のみを用いてトナー付着量の検知を行っている。正反射光のみで付着量の検知を行う場合には、トナー濃度が高くなるにつれて感度が低下するため、付着量の検知範囲がＣ、Ｍ、Ｙと比較して狭い。以上の理由から、ＢｋとＣ、Ｍ、Ｙでは異なる方式を用いて階調パターン濃度の設定を行う。
【００３４】
＜Ｂｋの場合＞
式（１１）より求めた、最大現像ポテンシャルを以下の式（１２）に代入して、現像バイアスの算出を行う。
ＶＰｎ（Ｂｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｂｋ）×２ｎ／１５＋（べた部露光後電位：Ｖｌ）［−Ｖ］・・・式（１２）
ここで、ＶＰｎ（Ｂｋ）のｎは階調パターンのｎ番目を表す。
＜Ｃ、Ｍ、Ｙの場合＞
式（１１）で求めた各色の最大現像ポテンシャルの大きさを比較し、順序をつけていく。各色の最大現像ポテンシャルを大きい順に、ＰｏｔＭＡＸ（１）、ＰｏｔＭＡＸ（２）、ＰｏｔＭＡＸ（３）とする。
例えば、最大現像ポテンシャルが大きい順にＣ、Ｍ、Ｙであったとすると、ＰｏｔＭＡＸ（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｃ）、ＰｏｔＭＡＸ（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｍ）、ＰｏｔＭＡＸ（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｙ）となる。ただし、取得した最大現像ポテンシャルが同一であった場合には、Ｃ、Ｍ、Ｙの順とする。
【００３５】
ここで、各色の前回の現像γを比較して、順序をつけてもよい。例えば、現像γが大きい順にＣ、Ｍ、Ｙであった場合には、ＰｏｔＭＡＸ（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｙ）、ＰｏｔＭＡＸ（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｍ）、ＰｏｔＭＡＸ（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｃ）とする。
続いて、順序をつけた現像ポテンシャルを以下の式（１３）に代入し、階調パターンの現像バイアスを算出する。
ＶＰｎ（ｍ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｍ）×｛（ｍ＋３（ｎ−１））｝／１５＋（べた部露光後電位：Ｖｌ）［−Ｖ］・・・式（１３）
ここで、ＶＰｎ（ｍ）はパッチの現像バイアスを表し、ＶＰｎ（ｍ）のｎは各色の階調パターンのｎ番目、ｍはバイアスの順序（１、２、３）を表す。各色の階調パターンの現像バイアスは以下のように表すことができる。
ＶＰ１（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（１）×１／１５＋Ｖｌ
ＶＰ１（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（２）×２／１５＋Ｖｌ
ＶＰ１（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（３）×３／１５＋Ｖｌ
ＶＰ２（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（１）×４／１５＋Ｖｌ
ＶＰ２（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（２）×５／１５＋Ｖｌ
ＶＰ２（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（３）×６／１５＋Ｖｌ
ＶＰ３（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（１）×７／１５＋Ｖｌ
ＶＰ３（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（２）×８／１５＋Ｖｌ
ＶＰ３（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（３）×９／１５＋Ｖｌ
ＶＰ４（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（１）×１０／１５＋Ｖｌ
ＶＰ４（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（２）×１１／１５＋Ｖｌ
ＶＰ４（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（３）×１２／１５＋Ｖｌ
ＶＰ５（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（１）×１３／１５＋Ｖｌ
ＶＰ５（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（２）×１４／１５＋Ｖｌ
ＶＰ５（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（３）×１５／１５＋Ｖｌ
例えば、ＶＰ２（３）は、前回のプロセスコントロール結果より求められた現像バイアスが一番低い色の、２番目のパッチを指す。
次に、算出した現像バイアスを用いて、階調パターンの帯電バイアスの設定を行う。帯電バイアスの設定はＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ共通の式（１４）を用いて算出する。
帯電バイアス：ＶＰｃｎ（色）［Ｖ］＝ＶＰｎ（色）×（１＋０．０１×地肌ポテンシャル係数）＋地肌ポテンシャルオフセット・・・式（１４）
ただし、帯電バイアスの設定は地肌汚れが生じないように、地肌ポテンシャル係数、地肌ポテンシャルオフセットを設定する。
【００３６】
図１１は階調パターン算出の概略をグラフで示す図である。図１１には、（ＰｏｔＭＡＸ（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｃ））＞（ＰｏｔＭＡＸ（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｍ））＞（ＰｏｔＭＡＸ（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｙ））の場合について、階調パターン算出の概略を示している。
ここで、各色の前回現像バイアスを基に、大小関係を比較して各色の順位付けを行い、その順位に基づいて階調パターンのパッチ濃度を設定する理由について説明する。
これは、現像剤の特性の変化が起こった際にも、より安定して現像γを算出するためである。本手法では、前回プロセスコントロール時の各色の現像バイアスを基にし、その大小関係から順位付けを行い、その結果から階調パターンのバイアス値を設定する。
図１１に示すように、他の色と比較して、現像バイアスが低い（現像γが高い）場合には高付着量側に、現像バイアスが高い（現像γが低い）場合には低付着量側にトナーパッチを作成する。このように、トナーパッチを作成することで、現像γ算出時の有効範囲内に、より多くのトナーパッチを作成することが可能となる。以上が、本実施の形態における階調パターンバイアス算出方法である。
上記のように、階調パターンバイアスの設定、及びトナー付着量算出を行うことで、精度よく現像γを検出することが可能となり、安定した画像濃度を得ることが可能となる。
【００３７】
しかしながら、上記した本実施の形態による現像γの検出方法は同時に光学センサの補正（校正）を行うため、校正に必要なトナーパッチを作成する必要がある。
ここで、光学センサの補正（校正）が必要な場合とは、光学センサに用いられている発光素子、受光素子が周囲温度の上昇などにより出力特性が変化した場合、光学センサの検知面がトナーの飛散などにより汚れた場合、検知対象面（中間転写ベルト）の表面性が荒れてきて、ベルトの地肌部の正反射光出力が低下した場合などである。
上記した、光学センサの補正（校正）が必要となる要因はいずれも経時変化に起因するものであり、突発的に、又は頻繁に起こりうるものではないため、光学センサの校正は画質調整を行う際に必ずしも毎回行う必要はなく、光学センサの校正が必要な場合にだけ行うようにすればよい。
そこで、本実施の形態では、前回光学センサのＬＥＤ電流の調整を行った時からの温度変化、印刷枚数から光学センサの補正（校正）が必要であるかの判定を行う。光学センサの校正が必要ないと判定された場合には、光学センサの校正値（感度補正係数）には前回値を使用する。そのため、補正（校正）に必要なトナーパッチを作成する必要がないため、トナーパッチ数を削減した階調パターンを作成し、現像γの算出を行うことにする。
以上のように、光学センサの補正（校正）が必要かどうかの判定を行い、作成するトナーパッチ数の変更を行うことで、トナー消費量、及び画質調整に掛かる時間を低減することが可能となる。
【００３８】
図１２は階調パターン数を変更するための動作フローを示すフローチャートである。以下に、光学センサの補正（校正）の必要性の判定を行い、トナーパッチ数を変更する動作について図１及び図１２のフローチャートを用いて説明を行う。
まず、温度、通紙枚数などの情報の取得を行う（Ｓ２１）。前回のＬＥＤ電流の調整を行った時から、現在までの温度変化、通紙枚数の取得を行う。温度変化は、前回のＬＥＤ電流調整時の温度を不揮発メモリに保存しておき、現在の温度との差分値を求める。
通紙枚数については、前回のＬＥＤ電流調整時から１枚印刷する毎にカウントアップするカウンタを設ける。そして、ＬＥＤ電流の調整が行われた際にカウンタのクリアを行うようにする。
次に、光学センサ１０の補正（校正）実施の判定を行う（Ｓ２２）。ステップ（Ｓ２１）で取得した、温度変化量、通紙枚数を判定閾値と比較し、光学センサ１０の補正（校正）が必要かどうかの判定を行う。
ここで、温度変化量と通紙枚数を用いて光学センサの校正の必要性の判定を行う理由を説明する。光学センサの補正（校正）が必要な場合とは前述したように、光学センサ１０に用いられている半導体の発光素子、受光素子が周囲の温度上昇により出力変動が起こった場合である。そこで、前回のＬＥＤ電流の調整時からの温度変化量によって光学センサの補正（校正）の必要性があるかを判定する。
【００３９】
また、検知対象面である中間転写ベルト８の表面性が荒れてきた場合には、正反射出力が低下するために、光学センサ１０の補正（校正）が必要となる。このような経時的な変化を通紙枚数によって判断する。そこで、前回のＬＥＤ電流の調整時から現在までの通紙枚数によって光学センサ１０の補正（校正）の必要性があるかを判定する。
ステップ（Ｓ２２）において、光学センサ１０の補正（校正）が必要なしと判定された場合には、前回画質調整時のＶｓｇ＿ｒｅｇ、Ｖｓｇ＿ｄｉｆを使用する（Ｓ２３）。
次いで、ステップ（Ｓ２３）において、光学センサの補正（校正）が必要あると判定された場合には、実際に中間転写ベルト８の地肌部にＬＥＤを照射し、正反射光出力、拡散反射光出力の平均値を求める（Ｓ２４）。その際のＬＥＤ電流値は前回ＬＥＤ電流の調整の結果求められた値を使用する（この動作を以後Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知と表記する）。
本実施の形態では、測定サンプリング間隔：４ｍｓｅｃ、測定時間：６００ｍｓｅｃとし、地肌部の正反射光出力（Ｖｓｇ＿ｒｅｇ）、拡散反射光出力（Ｖｓｇ＿ｄｉｆ）を検出し、その平均値を算出する。
次に、ステップ（Ｓ２４）で求めたＶｓｇ＿ａｖｅ検知の結果、Ｖｓｇ＿ｒｅｇが所定の範囲内の値であるかどうかの確認を行う（Ｓ２５）。本実施の形態では３．５Ｖ≧Ｖｓｇ＿ｒｅｇ≧４．５Ｖである場合には光学センサの補正（校正）は必要なしと判断する（Ｖｓｇ＿ａｖｅ上下限判定）。
次いで、ステップ（Ｓ２５）において、Ｖｓｇ＿ａｖｅの結果が上下限範囲内の場合には、ステップ（Ｓ２４）で求めた、Ｖｓｇ＿ｒｅｇ、Ｖｓｇ＿ｄｉｆの値を以後の計算に使用する（Ｓ２６）。
ステップ（Ｓ２２）、及びステップ（Ｓ２５）の判定において、光学センサ１０の補正（校正）が必要ないと判断された場合には、補正（校正）に必要なトナーパッチを作成する必要がないため、トナーパッチ数の削減を行った階調パターンを作成する（Ｓ２７）。
【００４０】
前述した階調パターンバイアス算出方法における式（１２）、式（１３）を以下の式（１６）、式（１７）のように変更して、現像バイアスを算出する。ここでは、作成する階調パターンの数を各色２パッチ作成するものとして説明をする。ただし、作成するパッチ数は各色２パッチに限るものではないが、現像γ算出のためには各色で最低２パッチはトナーパッチを作成する必要がある。
＜Ｂｋ＞
ＶＰｎ（Ｂｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｂｋ）×２ｎ／６＋（べた部露光後電位：Ｖｌ）［−Ｖ］・・・式（１６）
＜ＣＭＹ＞
ＶＰｎ（ｍ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｍ）×｛（ｍ＋３（ｎ−１））｝／６＋（べた部露光後電位：Ｖｌ）［−Ｖ］・・・式（１７）
帯電バイアスは式（１４）を用いて算出する。上記算出式により求められた現像バイアス、帯電バイアスを用いて、階調パターンを作成する。以上のようにして階調パターンバイアスの設定を行うことで、均等に分散して作成することができる。
階調パターンを均等に分散して作成することで、現像スリーブ３の周期ムラによるトナー付着量のバラツキ、中間転写ベルト８上の傷などの誤差要因による現像γ算出精度の悪化を防ぐことができる。
光学センサの補正（校正）を行う必要がないため、前述したトナー付着量算出における式（３）、式（９）で求められる感度補正係数α、ηには前回調整時の値をそのまま使用する（Ｓ２８）。
【００４１】
ステップ（Ｓ２５）において、Ｖｓｇ＿ａｖｅの結果が上下限の範囲外であると判定された場合には、ＬＥＤ電流の調整を行う（Ｓ２９）。中間転写ベルト８の地肌部の正反射光出力値が４［Ｖ］となるようにＬＥＤ電流の調整を行う（Ｖｓｇ調整）。
また、Ｖｓｇ調整実行後の、Ｖｓｇ＿ｒｅｇ、Ｖｓｇ＿ｄｉｆの値を以後の計算に用いる。ただし、Ｖｓｇ調整には時間が掛かるため、プロセスコントロールの実行タイミングに応じてステップ（Ｓ２９）はスキップする。具体的には、印刷中の割り込みでプロセスコントロールが実行された場合には画質調整時間が長くなってしまうため、行わないようにする。
前記した階調パターンバイアス算出方法によって算出されたパターンバイアスを用いて階調パターンを作成する（Ｓ３０）。次に、前記した光学センサ校正制御方法を用いて、感度補正係数α、ηを算出する（Ｓ３１）。次いで、光学センサ１０の検出値からトナー付着量を算出する（Ｓ３２）。最後に、トナーパッチ作像時の現像ポテンシャルとステップ（Ｓ３２）で求められたトナー付着量の関係から現像γを算出する（Ｓ３３）。
以上が本発明における、トナーパッチ数を変更する制御である。光学センサ１０の校正が必要ないと判断された場合には、トナーパッチ数を削減し、また、Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知を行わないので、トナー消費量、及び調整動作に掛かる時間を低減することが可能となる。
【００４２】
次に、本発明のパターン作成動作を説明する。光学センサの補正（校正）が必要な場合には各色５パッチ、４色で計２０パッチの階調パターンを作成し、補正（校正）が必要ない場合には各色２パッチ、４色で計８パッチの階調パターンを作成するものとして以下の説明を行う。
本実施例における、光学センサ１０の補正（校正）が必要ないと判断された場合の時間短縮効果を示すために以下の２つの動作の比較を行う。すなわち、この比較は光学センサの補正（校正）を行うことが必要と判断され、Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知を行い、各色５パッチの階調パターンを作成した場合と、光学センサの補正（校正）が必要ないと判断され、各色２パッチの階調パターンを作成した場合とである。
図１３は各色５パッチの階調パターンを作成した場合と各色２パッチの階調パターンを作成した場合に作成される階調パターンを示す図である。
図１４は本実施の形態における各パラメータを表として示す図である。
各色５パッチの階調パターンを作成した場合、プロセスコントロール直前のＢｋの書き込み終了信号を基準として、Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知を行い、その終了をトリガとして、全色同時に階調パターンの作成を行う。
検知終了はＹの最終パターンまでとなる。そのため、階調パターンの検知に掛かる時間は、Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知＋（感光体ドラム間ピッチ×４色）／線速となる。これを図１４に示すパラメータを用いて計算すると、３．９３（ｓｅｃ）となる。
【００４３】
各色２パッチの階調パターンを作成した場合、Ｖｓｇ＿ａｖｅ検知を行わないため、プロセスコントロール直前の各色の書き込み終了の信号を基準として階調パターンの作成を行うことができる。
ただし、各色の書き込み終了信号から階調パターンを作成すると、全色重なってしまうことになる。これは本実施の形態においては、全色同一の光学センサ１０で検知を行うためである。そのため、上流側にある色は下流側の階調パターンの作成時間分、書き込み時間の開始を遅延させなければならない。
以上から、各色２パッチの階調パターンを作成した場合では階調パターンの検知に掛かる時間は、Ｂｋの書き込み終了信号からＹの最終パターンまでであり、
｛トナーパッチ副走査長さ×トナーパッチ総数＋間隔長さ×（トナーパッチ総数−１）｝／線速
と表せる。図１４に示すパラメータを用いて計算すると、１．２９（ｓｅｃ）となる。
各色５パッチの階調パターンを作成した場合と各色２パッチの階調パターンを作成した場合の階調パターン検知時間に掛かる時間を比較すると、各色２パッチの階調パターンを作成した場合では約２．５秒の時間短縮を行うことができる。
【００４４】
このように、前回のＬＥＤ電流調整時からの所定の条件に応じて、光学センサの校正が必要ないと判断された場合には、補正（校正）を行うためのトナーパッチを作成する必要がなくなるため、作成するトナーパッチの数を低減することができ、画質調整時に使用されるトナー消費量を削減することができる。また、トナーパッチ数の削減により、補正（校正）に掛かる時間を短縮することが可能となる。
また、検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値に応じて、光学センサの校正の必要性を判断し、光学センサの補正（校正）が必要ないと判断された場合には、補正（校正）を行うためのトナーパッチを作成する必要がなくなるため、作成するトナーパッチの数を低減することができ、画質調整時に使用されるトナー消費量を削減することができる。また、トナーパッチ数の削減により、補正（校正）に掛かる時間を短縮することが可能となる。
このように、作成するトナーパッチの数を低減ができ、画質調整時に使用されるトナー消費量を削減できる画像濃度制御方法を用いることにより、トナー消費量、及び画質調整に掛かる時間を低減することができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタを示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態で行われるプロセスコントロール動作の内容を示すフローチャートである。
【図３】図２の動作フローのトナー付着量の算出における光学センサの校正制御のＣＭＹの場合の動作フローを説明するフローチャートである。
【図４】光学センサが設けられた位置に対応するように形成された階調パターンを示す概略図である。
【図５】光学センサの相対光度と周囲温度特性をグラフで示す図である。
【図６】光学センサの検知出力をグラフで示す図である。
【図７】感度補正係数αの算出例をグラフで示す図である。
【図８】正反射成分分解をグラフで示す図である。
【図９】地肌部補正後の核酸反射出力をグラフで示す図である。
【図１０】現像ポテンシャルとトナー付着量との関係をグラフで示す図である。
【図１１】階調パターン算出の概略をグラフで示す図である。
【図１２】階調パターン数を変更するための動作フローを示すフローチャートである。
【図１３】各色５パッチの階調パターンを作成した場合と各色２パッチの階調パターンを作成した場合に作成される階調パターンを示す図である。
【図１４】本実施の形態における各パラメータを表として示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ  画像形成装置、１  像担持体（感光体ドラム）、２  現像剤担持体（現像スリーブ）、３  現像ローラ、４  現像装置、８  検知対象面（中間転写ベルト）、１０  光学的検知手段（光学センサ）、１９  第２スクリュ、Ｓ４  階調パターン（トナーパッチ）作成工程（階調パターン（トナーパッチ）作成手段）、Ｓ６  トナー付着量算出工程（トナー付着量算出手段）、Ｓ１６  光学センサ出力値校正工程（光学センサ出力値校正手段）、Ｓ２４  検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値算出工程（検知対象面の地肌部からの反射光出力の平均値算出手段）、Ｓ３３  現像γ算出（トナーパッチ個数変更）工程（現像γ算出（トナーパッチ個数変更手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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