(57)【要約】【課題】階調パターンのトナーパッチ数を少なくしても、精度よく現像γを算出することのでき、かつ、階調パターンのトナーパッチのうちひとつしか光学的検知手段の検出範囲内に入らない事態が発生するのを抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】制御部は、現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因である温度や湿度、所定期間の画像面積率などを検知して、検知した現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因から、トナー帯電状態を判定する。検知した現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因から、現像装置内のトナー帯電状態が不均一状態または低帯電状態であると予測される場合は、トナー帯電状態「不安定」と判定し、画像濃度調整制御であるプロセスコントロールを実行する前に、所定時間攪拌搬送スクリューを回転させて現像装置内のトナーを帯電させるトナー帯電処理を実行する。【選択図】図１８
2010008931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、
所定電位に帯電した潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
少なくともトナーを含有する現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアスを印加しながら該現像剤担持体上のトナーを該潜像担持体上の潜像に転移させて該潜像を現像する現像手段と、
現像によって得られたトナー像を該潜像担持体から転写体に転写する転写手段と、
前記転写体上のトナー像または前記潜像担持体上のトナー像からの反射光を検出する光学的検知手段と、
付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、該複数のトナーパッチを前記光学的検知手段で検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段とを備える画像形成装置において、
前記現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因を検知して、検知したトナー帯電状態を変化させる要因に基づき、前記画像濃度調整手段を実行する前に前記現像手段内のトナーを帯電させるトナー帯電処理を実行するか否かを決定する決定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記現像手段には、現像手段内の現像剤を攪拌する攪拌部材を備えており、
前記トナー帯電処理が、前記攪拌部材を所定時間回転駆動させる処理であることを特徴する画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
前記トナー帯電状態を変化させる要因に基づいて、前記攪拌部材による現像剤攪拌時間を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、
前記光学的検知手段の出力調整と、前記トナー帯電処理とを同時に実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
複数の潜像担持体と、
それぞれの潜像担持体を個別に帯電するための複数の帯電手段と、
それぞれの潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
少なくともトナーを含有する現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアスを印加しながら該現像剤担持体上のトナーをそれぞれの潜像担持体上の潜像に個別に転移させて該潜像を現像する複数の現像手段と、
それぞれの潜像担持体との対向位置を順次通過するように表面を無端移動させる無端移動体と、
それぞれの潜像担持体の現像によって得られたトナー像を、該無端移動体の表面に保持される記録体に転写するか、あるいは該無端移動体の表面に転写した後に記録体に転写する転写手段と、
該無端移動体上のトナー像からの反射光を検出する光学的検知手段と、
付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、該複数のトナーパッチを前記光学的検知手段で検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段と、
所定の位置ズレ検知用トナーパッチをそれぞれの潜像担持体から該無端移動体の表面に転写して得た位置ズレ検知パターンの前記光学的検知手段による検知結果に基づいて、それぞれの潜像担持体上におけるトナー像の相対的な位置ズレ量を算出し、その算出結果に基づいてそれぞれの潜像担持体上におけるトナー像の相対的な位置ズレを補正する位置ズレ補正手段とを備える画像形成装置において、
前記現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因を検知して、検知したトナー帯電状態を変化させる要因に基づき、前記階調パターンの作像を行う前に、位置ズレ補正手段を実行して、位置ズレ検知パターンの作像を行うか否かを決定する決定手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
前記現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因として、所定期間内に作像した画像の画像面積率を検知する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、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、画像濃度制御が行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の画像濃度制御は、次のように行われる。まず、感光体等の像担持体上にトナー付着量が互いに異なるように互いに異なる画像形成条件（現像ポテンシャル）で形成された１０〜１７個の濃度検知用トナーパッチからなる階調パターンを作成する。次に、それらトナーパッチを光学的検知手段である光学センサにより検出した検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量を算出する。次に、各トナーパッチのトナー付着量と画像形成条件（現像ポテンシャル）との関係から、直線方程式ｙ＝ａｘ＋ｂを求めた後、現像能力を示す指標値である現像γ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾きａ）および現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの切片ｂ）を求める。そして、その求めた現像γ、現像開始電圧Ｖｋに基づいて、適正なトナー付着量となる現像ポテンシャルとなるように、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスなどの作像条件を調整する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５４６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の画像濃度調整においては、１０〜１７個とトナーパッチ数が多いため、画像濃度調整の時間が長くなるとともに、トナー消費量が多くなってしまうという不具合が生じてしまう。
【０００５】
そこで、トナーパッチ数を減らして画像濃度調整を行うことで、画像濃度調整の時間短縮と、トナー消費量の低減とを図ることが考えられるが、トナーパッチ数を減らすと、階調パターン作成時に現像ムラが生じると現像γの検出誤差が大きくなるという不具合があった。これは、階調パターン作成時に現像ムラが生じると、階調パターンのトナーパッチの少なくともひとつに濃度ずれが生じる。トナーパッチ数の多い階調パターンにおいては、各トナーパッチのトナー付着量と画像形成条件（現像ポテンシャル）との関係を求める際のプロット点が多いため、現像ムラによって１、２個トナーパッチに濃度ずれが生じても現像γの検出精度にあまり影響がない。一方、トナーパッチ数を減らすと、各トナーパッチのトナー付着量と画像形成条件（現像ポテンシャル）との関係を求める際のプロット点が少ないため、現像ムラによって１、２個トナーパッチに濃度ずれが生じてしまうと、現像γの検出誤差が大きくなってしまうのである。
【０００６】
そこで、発明者らは現像ムラの発生要因について鋭意研究した結果、次のことがわかった。すなわち、画像形成によってトナーが消費されると、トナー補給装置から消費された分のトナーが現像装置内の攪拌搬送路に補給される。現像装置の攪拌搬送路に補給された新規トナーは、攪拌搬送路に設けられた搬送スクリュによって、攪拌搬送路内で攪拌搬送されることで、摩擦帯電する。この攪拌搬送路で摩擦帯電したトナーが供給搬送路へ搬送され、供給搬送路に搬送されたトナーは、現像ローラに付着して、画像形成に用いられる。
例えば、湿度が高く、トナーが帯電しにくい状態のときにおいては、トナー補給装置から補給された新規トナーは、攪拌搬送路において、十分摩擦帯電することができない。特に、近年、現像装置の小型化によって、攪拌搬送路が短くなり、このような高湿環境下において、新規トナーは、攪拌搬送路で十分摩擦帯電することができない。このように、十分帯電していない新規トナーが供給搬送路に搬送される結果、供給搬送路内には、現像装置内に比較的長い時間存在し撹拌作用を長く受けて十分に帯電したトナーと、十分に帯電していない新規トナーとが存在し、供給搬送路内のトナー帯電量が不均一になる。その結果、現像ローラ上の撹拌作用を長く受けて十分に帯電したトナーが付着した箇所は、所望の画像濃度が得られ、現像ローラ上の十分に帯電していない新規トナーが付着した箇所は、所望の画像濃度よりも濃くなり、現像ムラが生じるのである。
【０００７】
また、トナーパッチを減らして画像濃度調整を行った場合、階調パターン作成時に現像装置内のトナー帯電量が低下していると、現像γの検出ができないという不具合も生じる。具体的に説明すると、トナーパッチを検知する光学的検知手段としての光学センサは、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からなり、発光素子の反射光を受光素子で検知する。光学センサは、一般に、低付着側は、感度よく検知できるが、高付着側は、受光素子の検出感度などにより、ある程度高付着となると、感度よく検知できなくなる。すなわち、光学センサには、トナーパッチを感度よく検知することのできる所定の検出範囲がある。高湿環境下やトナー入換え量が多い場合などによって、現像装置内のトナー帯電量が低下すると、現像能力が高くなり、低い現像バイアスでもトナー付着量の多いトナーパッチが形成され、中程度の現像バイアスで作像されたトナーパッチでも、その付着量が、光学センサの検知範囲外となる場合がある。トナーパッチ数の多い階調パターンにおいては、低い現像バイアスで作成されるトナーパッチも複数あるので、現像装置内のトナー帯電量が低下して現像能力が高くなっても階調パターンのトナーパッチのいくつかを光学センサの検出範囲内に入れることができ、現像γの算出を行うことができる。しかし、階調パターンのトナーパッチを少なくすると、低い現像バイアスで作成されるトナーパッチが少なくなり、現像装置内のトナー帯電量が低下して現像能力が高くなったときに、階調パターンのトナーパッチのうちひとつしか光学センサの検出範囲内に入れることができなくなり、現像γの検出ができなくなるである。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、階調パターンのトナーパッチ数を少なくしても、精度よく現像γを算出することのでき、かつ、階調パターンのトナーパッチのうちひとつしか光学的検知手段の検出範囲内に入らない事態が発生するのを抑制することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、所定電位に帯電した潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、少なくともトナーを含有する現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアスを印加しながら該現像剤担持体上のトナーを該潜像担持体上の潜像に転移させて該潜像を現像する現像手段と、現像によって得られたトナー像を該潜像担持体から転写体に転写する転写手段と、前記転写体上のトナー像または前記潜像担持体上のトナー像からの反射光を検出する光学的検知手段と、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、該複数のトナーパッチを前記光学的検知手段で検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因を検知して、検知したトナー帯電状態を変化させる要因に基づき、前記画像濃度調整手段を実行する前に前記現像手段内のトナーを帯電させるトナー帯電処理を実行するか否かを決定する決定手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記現像手段には、現像手段内の現像剤を攪拌する攪拌部材を備えており、前記トナー帯電処理が、前記攪拌部材を所定時間回転駆動させる処理であることを特徴する画像形成装置。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、前記トナー帯電状態を変化させる要因に基づいて、前記攪拌部材による現像剤攪拌時間を変化させることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、前記光学的検知手段の出力調整と、前記トナー帯電処理とを同時に実行することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、複数の潜像担持体と、それぞれの潜像担持体を個別に帯電するための複数の帯電手段と、それぞれの潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、少なくともトナーを含有する現像剤を担持する現像剤担持体に現像バイアスを印加しながら該現像剤担持体上のトナーをそれぞれの潜像担持体上の潜像に個別に転移させて該潜像を現像する複数の現像手段と、それぞれの潜像担持体との対向位置を順次通過するように表面を無端移動させる無端移動体と、それぞれの潜像担持体の現像によって得られたトナー像を、該無端移動体の表面に保持される記録体に転写するか、あるいは該無端移動体の表面に転写した後に記録体に転写する転写手段と、該無端移動体上のトナー像からの反射光を検出する光学的検知手段と、付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成された複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成し、該複数のトナーパッチを前記光学的検知手段で検出した検出値に基づいて画像形成条件を調整する画像濃度調整手段と、所定の位置ズレ検知用トナーパッチをそれぞれの潜像担持体から該無端移動体の表面に転写して得た位置ズレ検知パターンの前記光学的検知手段による検知結果に基づいて、それぞれの潜像担持体上におけるトナー像の相対的な位置ズレ量を算出し、その算出結果に基づいてそれぞれの潜像担持体上におけるトナー像の相対的な位置ズレを補正する位置ズレ補正手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因を検知して、検知したトナー帯電状態を変化させる要因に基づき、前記階調パターンの作像を行う前に、位置ズレ補正手段を実行して、位置ズレ検知パターンの作像を行うか否かを決定する決定手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、前記現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因として、所定期間内に作像した画像の画像面積率を検知することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の発明によれば、現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因を検知して、その検知結果に基づき、画像濃度調整手段を実行する前にトナー帯電処理を実行するか否かを決定する。よって、検知した現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因から、現像手段内のトナーの帯電量が不均一と予測される場合や、現像手段内のトナー帯電量が低下していると予測される場合に、画像濃度調整手段を実行する前にトナー帯電処理を実行するよう決定すれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、画像濃度調整手段を実行する前にトナー帯電処理を行ってトナーを帯電することにより、現像手段内の所定の電位に帯電していないトナーを所定の電位にまで帯電せることができるとともに、現像手段内のトナー帯電量を均一化することができる。よって、画像濃度調整手段実行時における現像手段のトナー帯電量は、均一であるので、現像ムラが生じるのを抑制でき、階調パターンのトナーパッチに濃度ずれが生じるのを抑制することができる。その結果、少ないトナーパッチでも精度のよい現像能力を示す指標値を検出することができる。また、画像濃度調整手段実行時における現像手段のトナーは、十分帯電しているので、現像能力が大幅に高くなることがない。よって、階調パターンのトナーパッチのうちひとつしか光学的検知手段の検出範囲内に入らない事態が発生するのを抑制することができる。
また、検知した現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因から、現像手段内のトナーの帯電量が均一と予測される場合や、現像手段内のトナーが十分帯電していると予測される場合は、画像濃度調整手段を実行する前にトナー帯電処理を実行しないようにすれば、画像濃度調整の時間を短縮することができる。
【００１１】
また、請求項５の発明によれば、現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因を検知して、その検知結果に基づき、画像濃度調整手段を実行して階調パターンの作像を行う前に位置ズレ補正手段を実行して位置ズレ検知パターンの作像を行うか否かを決定する。よって、検知した現像手段内のトナー帯電状態を変化させる要因から、現像手段内のトナーの帯電量が不均一と予測される場合や、現像手段内のトナー帯電量が低下していると予測される場合に、階調パターン作像前に位置ズレ検知パターンを作像するように決定すれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、位置ズレ検知パターンを作像することで、現像手段が駆動して、現像手段内のトナーが攪拌され摩擦帯電される。よって、位置ズレ検知パターン作像後においては現像手段内のトナーの帯電量が均一化するとともに、トナーを所定の帯電電位にすることができる。よって、位置ズレ検知パターン作像後に、階調パターンを作像することで、現像ムラが抑制され、階調パターンのトナーパッチに濃度ずれが生じるのを抑制することができる。その結果、少ないトナーパッチでも精度のよい現像能力を示す指標値を検出することができる。また、少ないトナーパッチでも、階調パターンのトナーパッチのいくつかを光学的検知手段の検出範囲内に入れることができ、現像γの検出を行うことができる。
また、位置ズレ検知は、光学的検知手段を用いて、トナーパッチ間の距離を検知するので、現像ムラが生じてトナーパッチに濃度ズレがあったりしても検知結果に影響を及ぼすことがない。よって、現像手段内のトナー帯電量が不均一であったり、トナー帯電量が低下していたりしても良好にそれぞれの潜像担持体上におけるトナー像の相対的な位置ズレを検知することができる。
さらに、請求項５の発明においては、位置ズレ補正手段を実行して、それぞれの潜像担持体上におけるトナー像の相対的な位置ズレを補正するので、色ずれを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、階調パターンのトナーパッチ数を少なくしても、精度よく現像γの検出を行うことが可能となる。
また、請求項５の発明によれば、階調パターンのトナーパッチ数を少なくしても、精度よく現像γの検出を行うことが可能となるとともに、色ずれを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラーレーザプリンタ（以下、「レーザプリンタ」という。）に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るレーザプリンタの主要部を示す概略構成図である。
このレーザプリンタは、画像形成手段として、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組の作像手段たるプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の部材であることを示す。）を備えている。このプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、それぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋを有する感光体ユニット１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと、現像手段たる現像装置２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋとを備えている。
【００１４】
４色のプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの図中上方には、無端移動体たる中間転写ベルト６を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニット５０が配設されている。転写手段たる転写ユニット５０は、中間転写ベルト６の他に、ベルトクリーニングユニット５１、４つの１次転写ローラ５２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、２次転写バックアップローラ５３、駆動ローラ５４なども備えている。中間転写ベルト６は、これらローラに張架されながら、駆動ローラ５４の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの１次転写ローラ５２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト６を感光体３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト６の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト６は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体１１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト６上に４色重ね合わせトナー像（以下、カラー画像という）が形成される。カラー画像は、中間転写ベルト６の表面移動に伴って２次転写ローラ３との間の２次転写部に搬送される。
【００１５】
また、本レーザプリンタは、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのほか、その下方に図示しない潜像形成手段たる光書込ユニットが配置されており、さらにその下に図示しない給紙カセットが配置されている。図１中の一点鎖線は、転写紙の搬送経路を示している。給紙カセットから給送された転写紙は、図示しない搬送ガイドによってガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ５が設けられている一時停止位置に送られる。転写紙は、レジストローラ５により所定のタイミングで２次転写部に供給される。そして、中間転写ベルト６上に形成されたカラー画像が、転写紙上に２次転写され、転写紙上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙は、定着ユニット７でトナー像が定着された後、排紙トレイ８上に排出される。
【００１６】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋによって形成された感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト６上に順次重ね合わされて１次転写される。この重なり合って得られるカラー画像は、中間転写ベルト６の表面移動に伴って２次転写ローラ３との間の２次転写部に搬送される。また、本レーザプリンタは、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのほか、その下方に図示しない光書込ユニットが配置されており、さらにその下に図示しない給紙カセットが配置されている。図１中の一点鎖線は、転写紙の搬送経路を示している。給紙カセットから給送された転写紙は、図示しない搬送ガイドによってガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ５が設けられている一時停止位置に送られる。転写紙は、レジストローラ５により所定のタイミングで２次転写部に供給される。そして、中間転写ベルト６上に形成されたカラー画像が、転写紙上に２次転写され、転写紙上にカラー画像が形成される。このカラー画像が形成された転写紙は、定着ユニット７でトナー像が定着された後、排紙トレイ８上に排出される。
【００１７】
図２は、上記プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋのうち、イエローのプロセスユニット１Ｙの概略構成を示す拡大図である。他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについてもそれぞれ同じ構成となっているので、それらの説明は省略する。
図２において、プロセスユニット１Ｙは、上述したように、感光体ユニット１０Ｙ及び現像手段たる現像装置２０Ｙを備えている。感光体ユニット１０Ｙは、感光体１１Ｙのほか、その感光体表面をクリーニングするクリーニングブレード１３Ｙ、その感光体表面を一様帯電する帯電手段たる帯電ローラ１５Ｙ等を備えている。また、感光体表面に潤滑剤を塗布するとともに、感光体表面を除電する機能を有する潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ１２Ｙも備えている。この潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ１２Ｙは、ブラシ部が導電性繊維で構成され、その芯金部には除電バイアスを印加するための図示しない除電用電源が接続されている。
【００１８】
上記構成の感光体ユニット１０Ｙにおいて、感光体１１Ｙの表面は、電圧が印加された帯電ローラ１５Ｙにより一様帯電される。この感光体１１Ｙの表面に図示しない潜像形成手段たる光書込ユニットで変調及び偏向されたレーザ光ＬＹが走査されながら照射されると、感光体１１Ｙの表面に静電潜像が形成される。この感光体１１Ｙ上の静電潜像は、後述の現像装置２０Ｙで現像されてイエローのトナー像となる。感光体１１Ｙと中間転写ベルト６とが対向する転写手段たる１次転写部では、感光体１１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト６上に転写される。トナー像が転写された後の感光体１１Ｙの表面は、感光体クリーニング手段としてのクリーニングブレード１３Ｙでクリーニングされた後、潤滑剤塗布兼除電ブラシローラ１２Ｙで所定量の潤滑剤が塗布されるとともに除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。
【００１９】
上記現像装置２０Ｙは、上記静電潜像を現像するための現像剤として、磁性キャリア及び負帯電のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を使用している。また、この現像装置２０Ｙは、現像ケースの感光体側の開口から一部露出するように配設された現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ２２Ｙや、現像スリーブ２２Ｙの内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ、撹拌部材としての撹拌搬送スクリュー２３Ｙ，２４Ｙ、現像ドクタ２５Ｙ、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ２６Ｙ、トナー補給装置としての粉体ポンプ２７Ｙ等を備えている。現像スリーブ２２Ｙには現像電界形成手段としての図示を省略した現像バイアス電源により負の直流電圧ＤＣ（直流成分）に交流電圧ＡＣ（交流成分）が重畳された現像バイアス電圧が印加され、現像スリーブ２２Ｙが感光体１１Ｙの金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。なお、現像バイアス電圧は、負の直流電圧ＤＣ（直流成分）のみを印加するようにしてもよい。
【００２０】
図３は、マグネットローラ２８Ｙの磁極配置を示す図である。
図３に示すように、マグネットローラ２８Ｙには、感光体１１Ｙに対向する現像極Ｓ１から図中反時計周り（現像スリーブ２２Ｙによる現像剤搬送方向）に沿って順に、現像極Ｓ１（以下「Ｓ１極」という。）、搬送極Ｎ１，Ｓ２（以下、それぞれ「Ｎ１極」、「Ｓ２極」という。）、剤切れ上流極Ｎ２（以下「Ｎ２極」という。）、剤切れ・汲み上げ・規制極Ｎ３（以下「Ｎ３極」という。）という５極が設けられている（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は互いに同極で例えばＳ極。Ｎ１、Ｎ２はＳ１等とは異なる極性で例えばＮ極。）
【００２１】
本実施形態において、現像ケース内に収容された現像剤が撹拌搬送スクリュー２３Ｙ，２４Ｙで撹拌搬送されることによりトナーが摩擦帯電される。そして、第１撹拌搬送スクリュー２３Ｙが配置された供給搬送路２９ａＹ内の現像剤の一部がＮ３極による磁力で供給搬送路２９ａＹ内から汲み上げられて現像スリーブ２２Ｙ上に吸着する。現像スリーブ２２Ｙ上に吸着した現像剤は、現像スリーブ２２Ｙの回転に伴って図中反時計回りに搬送される。現像ドクタ２５Ｙにより所定の量に規制された現像剤は、現像領域でＳ１極による磁力で穂立ちし、現像電界により穂立ちした現像剤から感光体１１Ｙの表面上の静電潜像にトナーを供給して、現像処理を行う。現像後の現像剤は、Ｎ１極→Ｓ２極→Ｎ２極の磁力によって現像スリーブ２２Ｙ上に保持されながら現像スリーブ２２Ｙの回転に伴って搬送される。その後、Ｎ２極とＮ３極との間に生じる反発磁力（剥離力）および遠心力の作用を受けて、現像スリーブ２２Ｙ上から離脱（剤離れ）し、現像剤収容部内の供給搬送路２９ａＹに落下する。供給供給搬送路２９ａＹをその下流端まで搬送された現像剤は、第２撹拌搬送スクリュー２４Ｙが配置された撹拌搬送路２９ｂＹの上流端へ移動し、撹拌搬送路２９ｂＹ内でトナー補給を受ける。その後、第２撹拌搬送路２９ｂＹをその下流端まで搬送された現像剤は、供給搬送路２９ａＹの上流端へ移動する。撹拌搬送路２９ｂＹの底部を構成する現像ケース部分には、トナー濃度センサ２６Ｙが設置されている。
【００２２】
現像ケース内の現像剤のトナー濃度は、画像形成に伴うトナー消費により低下するので、トナー濃度センサ２６Ｙの出力値Ｖｔに基づいて、必要により図１に示したトナーカートリッジ３０Ｙから粉体ポンプ２７Ｙによりトナーが補給されることで適正な範囲に制御される。トナー補給制御は、出力値Ｖｔとトナー濃度制御基準値である目標出力値Ｖｔｒｅｆとの差分値Ｔｎ（＝Ｖｔｒｅｆ−Ｖｔ）に基づいて、差分値Ｔｎが＋（プラス）の場合はトナー濃度が十分高いと判断してトナーを補給せず、差分値Ｔｎが−（マイナス）の場合は差分値Ｔｎの絶対値が大きいほどトナー補給量を多くするようにして、出力値Ｖｔが目標出力値Ｖｔｒｅｆの値に近づくようにして行う。
【００２３】
本実施形態においては、図３に示すように、Ｎ２極と同極性でこれに隣接するＮ３極が、現像ドクタ２５Ｙの近接位置に配置されている。そのため、現像スリーブ２２Ｙ上に汲み上げられた現像剤が現像ドクタ２５Ｙによる規制を受けるまでの現像スリーブ上において、磁界の変極点が存在しない。現像スリーブ２２Ｙ上に汲み上げられた現像剤が現像ドクタ２５Ｙによる規制を受けるまでの現像スリーブ上において、磁界の変極点が存在すると、次のような不具合が生じる。変極点付近では、現像剤に作用する磁力が比較的強い上に、法線方向磁束密度が非常に小さいために穂立ちも起きないので、現像剤の密度が高い状態になっている。変極点の付近で現像剤が高密度の状態となる結果、現像剤に大きなストレスを常時加えることになる。そのため、キャリア表面へのトナー添加剤の埋り込みやキャリアの表層膜の磨耗等の進行が速くなり、トナー帯電特性や現像剤の粉体特性が悪化しやすく、滑らかな画像品質を長期にわたって維持することが困難であるという不具合である。
しかし、本実施形態においては、現像スリーブ２２Ｙ上に汲み上げられた現像剤が現像ドクタ２５Ｙによる規制を受けるまでの現像スリーブ上において、磁界の変極点が存在しないので、変極点が存在するものに比べ、現像ドクタ２５Ｙの上流側での現像剤ストレスを低減できる。このように、現像剤ストレスを低減することは、現像装置小型化の要請による現像剤量の少量化と、現像剤の長寿命化の相反する目的を両立するために非常に有効である。本実施形態のように、二成分現像剤を用いたカラー画像形成装置においては、トナー分散性を向上するために、シリカ（ＳｉＯ２）や酸化チタン（ＴｉＯ２）等の添加剤がトナー表面多くに外添されているが、これら添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに非常に弱い。ストレスを受けると、外添剤がトナー内部に埋没したり、表面から離脱したりする現象が発生し、現像剤（トナー、キャリアを含む）の流動性や帯電特性、さらにトナーとキャリアの物理的付着力が変化する。しかし、上述のような構成によって現像ドクタ２５Ｙの上流側での現像剤ストレスを低減することで、トナー外添剤の埋没や離脱を極力抑えることを可能にすることができる。
【００２４】
また、４つの感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋのうち、最下流側にあるブラック用の感光体１１Ｋのみ中間転写ベルト６に常に接触している転写ニップ常接状態であり、残りの感光体１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙは中間転写ベルトに対して接離可能となっている。転写紙上にカラー画像を形成する場合、４つの感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋは、それぞれ中間転写ベルト６に当接する。一方、転写紙上にブラックの単色画像を形成する場合、各カラー用の感光体１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍを中間転写ベルト６から離間させ、ブラックトナーによるトナー像が形成されるブラック用の感光体１１Ｋのみを中間転写ベルト６に当接させるようにする。
【００２５】
２次転写部よりも中間転写ベルト表面移動方向下流側には、光学的検知手段たる光学センサ６９が中間転写ベルト６のおもて面に対して所定の間隙を介して対向するように配設されている。
図４は、光学センサ６９の概略断面図である。図に示すように、光学センサ６９は、主に、発光手段としての発光素子３１１と、正反射光を受光するための第１の受光手段としての正反射受光素子３１２と、拡散反射光を受光するための第２の受光手段としての拡散反射受光素子３１３とから構成されている。発光素子３１１から発した光を、中間転写ベルト６の表面に向けて出射する。そして、中間転写ベルト６の表面や、その表面に転写されたトナーパッチで正反射した正反射光を正反射受光素子３１２によって受光して、受光量に応じた電圧を出力する。更に、中間転写ベルト６の表面や、その表面に転写されたトナーパッチで拡散反射した拡散反射光を拡散反射受光素子３１３によって受光して、受光量に応じた電圧を出力する。
【００２６】
光学センサの発光素子３１１としては、ピーク発光波長が９４０［ｎｍ］のＧａＡｓ発光ダイオードが用いられている。また、正反射受光素子３１２及び拡散反射受光素子３１３としては、ピーク分光感度波長が８５０［ｎｍ］のＳｉフォトトランジスタとを有したものを使用している。すなわち、この光学センサは、色による反射率に顕著な差のない８３０［ｎｍ］以上の赤外光を検出するものである。このような光学センサを用いることで、一つのセンサで、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ全色のトナーパッチを検知することができる。
【００２７】
図５は本複写機の電気回路の要部を示すブロック図である。同図において制御手段たる制御部１００は、演算手段たるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、データ記憶手段たる不揮発性のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、データ記憶手段たるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３等を有している。この制御部１００には、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、光書込ユニット６８、転写ユニット５０、光学センサユニット６９などが電気的に接続されている。そして、制御部１００は、ＲＡＭ１０２やＲＯＭ１０３内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。
【００２８】
制御部１００は、画像を形成するための画像形成条件の制御も行っている。具体的には、制御部１００は、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける各帯電部材に対して、帯電バイアスをそれぞれ個別に印加する制御を実施する。これにより、各色の感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用ドラム帯電電位に一様帯電せしめられる。また、制御部１００は、光書込ユニット６８のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対応する４つの半導体レーザーのパワーをそれぞれ個別に制御する。また、制御部１００は、プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける各現像ローラに、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用現像バイアス値の現像バイアスを印加する制御を実施する。これにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、現像スリーブとの間に、トナーをスリーブ表面側から感光体側に静電移動させる現像ポテンシャルを作用させて、静電潜像を現像する。
【００２９】
また、制御部１００は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御たるプロセスコントロールを実行する。
図６は、プロセスコントロールの基本フロー図である。
まず、制御部１００は、プロセスコントロールを実行する前に、光学センサ６９の初期設定を行う（Ｓ１）。具体的には、光学センサ６９の正反射受光素子３１２の出力が予め決められた所定値（４Ｖ）になるように、発光素子３１１の発光強度を調整する。なお、光学センサ６９の初期設定は、行わなくてもよい。
【００３０】
光学センサの初期設定処理が終了したら、プロセスコントロールを実行する。画像濃度調整手段である制御部１００は、図７に示すような、階調パターンを中間転写ベルト５１上における各光学センサ６９に対向する位置に色毎に自動形成する（Ｓ２）。各色の階調パターンは、トナー付着量の異なる５個程度のトナーパッチからなり、Ｋ色の階調パターン、Ｃ色の階調パターン、Ｍ色の階調パターン、Ｙ色の階調パターンの順で中間転写ベルト５１に形成される。階調パターンは、帯電、現像バイアス条件をトナーパッチ毎に変更し、露光条件は、予め決められた所定値（感光体が十分除電されるフル露光）で形成される。なお、階調パターンの各トナーパッチの現像バイアス、帯電バイアスの設定については、後述する。また、図８に示すように、各色の階調パターンの中間転写ベルト移動方向長さを、作像ピッチ（感光体距離）以下としている。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの階調パターンを同時に作像しても、階調パターンが重なることがない。よって、階調パターン作成時間を極小にすることができる。
【００３１】
次に、各色の階調パターンの各トナーパッチを検知して得られた受光素子の出力値と、付着量と受光素子の出力値との関係に基づき構築された付着量算出アルゴリズムとを用いてトナー付着量（画像濃度）に変換処理する。
【００３２】
本実施形態においては、特開２００６−１３９１８０号に記載のように、トナー付着量の算出を、トナーパッチで正反射した正反射光と、拡散反射光とを用いてトナー付着量を算出する。正反射光と拡散反射光とを用いてトナー付着量を算出することで、正反射光のみを用いてトナー付着量を算出するものに比べて、高付着量の検知範囲を広げることができる。また、特開２００６−１３９１８０号に記載のトナー付着量算出アルゴリズムを用いることで、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が変化したり、中間転写ベルト６の経時劣化によって受光素子の出力が変化したりしても、正確なトナー付着量を求めることができる。
【００３３】
以下に、本実施形態における付着量算出アルゴリズムについて、具体的に説明する。以下、説明文中の記号を次のように定義する。
Ｖｓｇ：転写ベルト地肌部を検知する光学センサからの出力電圧値（地肌部検知電圧）
Ｖｓｐ：各基準パッチを検知する光学センサからの出力電圧値（パッチ検知電圧）
Ｖｏｆｆｓｅｔ：オフセット電圧（ＬＥＤをＯＦＦしているときの出力電圧値）
＿ｒｅｇ：正反射光出力（Ｒｅｇｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
＿ｄｉｆ：拡散反射光出力（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）（ｃｆ．ＪＩＳ  Ｚ  ８１０５  色に関する用語）
［ｎ］  要素数：ｎの配列変数
【００３４】
まず、Ｋトナーの付着量算出アルゴリズムについて説明する。
ｉ）以下の式を用いて正反射光からオフセット電圧を減ずる。
ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ［Ｋ］［ｎ］＝Ｖｓｇ＿ｒｅｇ［Ｋ］［ｎ］−Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［Ｋ］＝Ｖｓｇ＿ｒｅｇ［Ｋ］−Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ［Ｋ］
【００３５】
ｉｉ）正反射データを正規化する。
正規化値Ｒｎ［Ｋ］＝ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ［Ｋ］［ｎ］／ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［Ｋ］
【００３６】
ｉｉｉ）  ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて正規化値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、それに対応させて付着量を得る。
以上が、Ｋトナーの付着量算出アルゴリズムである。
【００３７】
次に、カラートナー付着量算出アルゴリズムについて説明する。
カラートナー付着量においては、以下に示すＳＴＥＰ１〜７という７段階の処理によって演算する。
【００３８】
［ＳＴＥＰ１］
ＳＴＥＰ１では、データサンプリングを行って、ΔＶｓｐやΔＶｓｇを算出する。まず、正反射光出力，拡散反射光出力ともに、全基準パッチ［ｎ］個についてオフセット電圧との差分を計算する。これは、最終的には「センサ出力の増分をカラートナーの付着量に変化よる増分」のみで表したいためである。
【００３９】
正反射光出力増分については、次のようにして求める。
【数１】
2010008931.tif 000003
また、拡散反射光出力増分については、次のようにして求める。
【数２】
2010008931.tif 000004
但し、オフセット出力電圧値（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ）が、無視できるレベルに十分に小さい値となるＯＰアンプを用いた場合、この様な差分処理は省略しても構わない。
このようなＳＴＥＰ１により、図９に示す特性曲線を得る。
【００４０】
［ＳＴＥＰ２］
ＳＴＥＰ２では、感度補正係数αを算出する。まず、ＳＴＥＰ１にて求めたΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］やΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］から、各基準パッチ毎に「ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］／ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］」を算出する。そして、後述するＳＴＥＰ３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）に乗ずるための感度補正係数αを、次のようにして算出する。
【数３】
2010008931.tif 000005
このようなＳＴＥＰ２により、図１０に示すような特性曲線を得る。なお、感度補正係数αをΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］とＶｓｐ＿Ｄｉｆ．［ｎ］との最小値としたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値がほぼゼロであり、かつ正の値となることがあらかじめわかっているからである。
【００４１】
［ＳＴＥＰ３］
ＳＴＥＰ３では、正反射光の成分分解を行う。
正反射光出力の拡散光成分については、次のようにして求める。
【数４】
2010008931.tif 000006
また、正反射光出力の正反射成分については、次のようにして求める。
【数５】
2010008931.tif 000007
このようにして成分分解を行うと、感度補正係数αが求まるパッチ検知電圧にて、正反射光出力の正反射成分がゼロとなる。そして、図１１に示すように、正反射光出力が正反射光成分と拡散光成分とに成分分解される。
【００４２】
［ＳＴＥＰ４］
ＳＴＥＰ４では、正反射光出力の正反射成分を正規化する。次の式のようにして、各パッチ検知電圧における地肌検知電圧との比を求めて、０〜１までの正規化値へ変換するのである。
【数６】
2010008931.tif 000008
このようなＳＴＥＰ４により、図１２に示すような特性曲線を得る。
【００４３】
［ＳＴＥＰ５］
ＳＴＥＰ５では、拡散光出力の地肌部変動補正を行う。まず、次の式のようにして、ベルト地肌部からの拡散光出力成分を、拡散光出力電圧から除去する。
【数７】
2010008931.tif 000009
これにより、中間転写ベルト６の地肌部の影響を除くことができる。よって、正反射光出力が感度を持つ低付着量域において、ベルト地肌部から直接反射される拡散光成分を、拡散光出力から、除去することができる。そして、トナー付着量ゼロ〜１層形成までのトナー付着量範囲における補正後拡散光出力が、図１３に示すように、原点を通り、且つトナー付着量に対して１次線形関係のある値に変換される。
【００４４】
［ＳＴＥＰ６］
ＳＴＥＰ６では、拡散光出力の感度を補正する。具体的には、図１４に示すように、「正反射光の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、この感度があらかじめ定めた狙いの感度となる様、補正を行う。
【００４５】
「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、最小二乗法により係数ξ１、ξ２、ξ３を求める。
【数８】
2010008931.tif 000010
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、０．１≦ｘ≦１．０である。
上記（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。
【００４６】
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。
【数９】
2010008931.tif 000011
【００４７】
ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、ＳＴＥＰ６で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。
【数１０】
2010008931.tif 000012
【００４８】
［ＳＴＥＰ７］
ＳＴＥＰ７では、センサ出力値をトナー付着量に変換する。ＳＴＥＰ６までの処理により、ＬＥＤ光量低下などによって生ずる拡散反射出力の経時的な変動に対する補正処理が全て行われたため、最後に、センサ出力値をトナー付着量変換テーブルに基づいてトナー付着量に変換するのである。
以上が、カラートナーの付着量算出アルゴリズムである。
【００４９】
上述したトナー付着量算出アルゴリズムを用いて各トナーパッチのトナー付着量を算出したら、各トナーパッチのトナー付着量と各トナーパッチを作成したときの各現像ポテンシャルとの関係から、最小２乗法により直線近似した現像ポテンシャル−トナー付着量直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を各色求める。この現像ポテンシャル−トナー付着量直線から、現像能力を示す指標値である現像γ（傾きａ）および現像開始電圧Ｖｋ（切片ｂ）を各色算出する（Ｓ６）。なお、本実施形態では、直線近似としたが、２次近似を採用してもよい。ただし、２次近似を採用した場合の現像γは、プロット線の関係式の微分値とする。
【００５０】
現像γを算出したら、制御部１００は、予め決められた目標付着量を得るのに必要な現像ポテンシャルを現像γに基づいて特定した後、この現像ポテンシャルにマッチした、現像バイアスＶｂを算出する（Ｓ７）。
本実施形態においては、以下の式を用いて、現像バイアスＶｂを算出する。
【数１１】
2010008931.tif 000013
Ｖｌは、べた部露光部電位であり、本実施形態では、−５０［Ｖ］である。
また、制御部１００は、算出した現像バイアスＶｂに基づいて、帯電バイアスＶｃを決定する。帯電バイアスＶｃは、以下の式を用いて算出する。
【数１２】
2010008931.tif 000014
Ｖｆは、地肌ポテンシャルであり、本実施形態では、１４０［Ｖ］である。なお、地肌ポテンシャルＶｆとは、地肌汚れ防止のため現像バイアスＶｂとオフセットして設定するポテンシャルのことである。
また、ＬＤパワーは、帯電電位に応じて８０〜１２０％の間で調整するが、ここでは詳しい説明を割愛する。
【００５１】
現像バイアスＶｂ、帯電バイアスＶｃ、ＬＤパワーをＲＡＭ１０２などの不揮発性の記憶手段に保存する。
以上が、プロセスコントロールの制御フローである。
【００５２】
次に、階調パターンの各トナーパッチの現像バイアス、帯電バイアスの設定について説明する。
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光学センサの有効検出範囲内に均等に分散していることが望ましい。なぜなら、データ点が集中すると、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からである。ここで、誤差要因とは現像スリーブの周期ムラによるトナーパッチのトナー付着量のばらつきや、中間転写ベルト上の傷などによる光学センサ出力誤差から生ずるトナー付着量誤差である。そのため、各トナーパッチ作成時の現像バイアスを近くして、各トナーパッチの付着量の差異を小さくすると、トナー付着量にばらつきが生じた場合に変動の影響を受けやすくなるため、現像γの精度が悪化してしまう。よって、現像γを精度よく算出するという観点からトナーパッチのトナー付着量は光学センサ６９の有効検出範囲内で低付着側から高付着側にかけて、等間隔に分布することが求められる。また、データ点を等間隔に分布させることは、付着量算出の観点からも非常に重要である。
【００５３】
本実施形態は、色による反射率に顕著な差のない赤外光を検知する光学センサ６９を用いて、ひとつの光学センサ６９でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ全色の反射光を検知している。このため、複数色のトナーパッチを検知したときの出力データを用いて上記感度補正係数ηを算出できる。そのため、少トナーパッチを用いたシステムにおいてもより効率的に感度補正係数ηを求めることができる。
【００５４】
また、感度補正係数ηを精度よく求めるためには、各色のトナーパッチを光学センサ６９で検知した検知データ（出力値）から算出した正反射光＿正反射成分の正規化値ｘの多くが、０．１≦ｘ≦１．０内に入り、かつ、等間隔に分布することが重要である。すなわち、０．１≦ｘ≦１．０の範囲内に多くのデータが等間隔に分布することによって、多項式近似（ここでは２次曲線近似）が正確に行われ、その結果、感度補正係数ηとして非常に正確な値を得ることができるのである。この感度補正係数ηは付着量に直接関与しているため、感度補正係数ηを精度良く算出することで、付着量変換の精度を大幅に向上させることができる。
【００５５】
このように、現像γの算出、感度補正係数ηの算出いずれも、各色のトナーパッチが所定の範囲内で均等に分散することが重要である。そこで、本実施形態においては、このように均等分散させるために、次に示す方法を用いて階調パターンの作像バイアスを算出している。
【００５６】
以下に、本実施形態の階調パターンの作像バイアスの算出について、一例を用いて具体的に説明する。ここでは、４個のトナーパッチからなる階調パターンを作成する場合を例に挙げて、説明する。ただし、トナーパッチ数についはこれに限定されるものではない。
【００５７】
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Ｖｂを取得して、現像バイアスＶｂ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により求めることができる。
【数１３】
2010008931.tif 000015
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電位であり、感光体の特性に依存する値となる。本実施形態ではＶｌ＝−５０［Ｖ］である。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Ｖｂ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。最大現像ポテンシャルＰｏｔＭａｘの物理的意味であるが、所望のベタ濃度を得ることができる現像ポテンシャルである。本実施形態では、トナー付着量０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］のとき、ＩＤ＝１．４が得られるようなシステムとなっている。
以上のように数１３を用いて、各色それぞれの最大現像ポテンシャルＰｏｔＭａｘを求める。
【００５８】
次に、各色の最大現像ポテンシャルから、各色の階調パターンの各トナーパッチにおける現像バイアスの算出を行う。ここで、Ｋ色とＣ，Ｍ，Ｙ色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、Ｋ色とＣ，Ｍ，Ｙ色とで付着量検知方式が異なるためである。すなわち、上述したように、本実施形態においては、Ｋ色は、正反射光のみを用いて付着量の算出を行い、Ｃ，Ｍ，Ｙ色は、正反射光と拡散反射光とを用いて付着量の算出を行うためである。
【００５９】
［Ｋ色の場合］
Ｋ色トナーの場合、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いとった特性がある。そのため、Ｋ色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。また、正反射光のみで付着量の検知を行う場合には、トナー付着量が多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色のように、拡散反射光と正反射光との両方を用いて付着の検知を行うものに比べて狭くなる。よって、Ｋ色の階調パターンにおける各トナーパッチの付着量が、ベタ濃度のときのトナー付着量０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］よりも低い領域で均等分散するように、階調パターンを作像するときの現像バイアスを算出する。本実施形態においては、各トナーパッチの付着量が、０．０５［ｍｇ／ｃｍ２］≦［Ｋ］≦０．３５［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲で均等分散するように、現像バイアスを算出する。
【００６０】
具体的には、数１３より求めた、Ｋ色の最大現像ポテンシャルＰｏｔＭａｘ（Ｋ）を以下の数１４に代入して、Ｋ色の階調パターンにおける現像バイアスの算出を行う。
【数１４】
2010008931.tif 000016
ここで、ＶＰｎは各トナーパッチの現像バイアスを表し、ＶＰｎのｎは階調パターンのｎ番目を表す。
【００６１】
よって、Ｋ色の階調パターンの各トナーパッチを作像するための現像バイアスＶＰｎは、次のように表すことができる。
ＶＰ１（Ｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｋ）×（２／１５）−Ｖｌ［−Ｖ］
ＶＰ２（Ｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｋ）×（４／１５）−Ｖｌ［−Ｖ］
ＶＰ３（Ｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｋ）×（６／１５）−Ｖｌ［−Ｖ］
ＶＰ４（Ｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｋ）×（８／１５）−Ｖｌ［−Ｖ］
ＶＰ５（Ｋ）＝ＰｏｔＭａｘ（Ｋ）×（１０／１５）−Ｖｌ［−Ｖ］
【００６２】
以上のようにしてＫ色の階調パターンの各トナーパッチを作像するための現像バイアスＶＰｎを設定することにより、ベタ濃度よりも付着量が低い領域に階調パターン濃度を分散させることができる。
【００６３】
［Ｃ，Ｍ，Ｙの場合］
Ｃ，Ｍ，Ｙの階調パターンは、図１５に示すように、感度補正係数ηを算出するときに、各色のトナーパッチが、０．１≦ｘ≦１．０の範囲内で均等に分散するのが理想である。よって、Ｃ，Ｍ，Ｙの場合、各トナーパッチが、０．１≦ｘ≦１．０の範囲内で均等に分散するように、現像バイアスを算出する。
【００６４】
まず、数１３より求めた、Ｃ，Ｍ，Ｙ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。ここで、Ｃ，Ｍ，Ｙ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。
【００６５】
次に、順序をつけた最大現像ポテンシャルを以下の数１３に代入し、階調パターンの現像バイアスを算出する。
【数１５】
2010008931.tif 000017
ここで、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。
【００６６】
上記数１５から、各色の階調パターンの各トナーパッチ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
【００６７】
ＰｏｔＭＡＸ（１）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｃ）、ＰｏｔＭＡＸ（２）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｍ）、ＰｏｔＭＡＸ（３）＝ＰｏｔＭＡＸ（Ｙ）のときは、図１６に示すようなトナー付着量となる。図１５に示すように、他の色と比較して、最大現像ポテンシャルが低い（現像γが高い）Ｙ色は高付着量側に、最大現像ポテンシャルが高い（現像γが低い）Ｃ色は低付着量側にトナーパッチが作成される。
【００６８】
各色の前回現像バイアスＶｂを基に算出した最大現像ポテンシャルに基づいて、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各トナーパッチの現像バイアス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て現像γの値が高くなる方向に変動した際にも、有効範囲内により多くのトナーパッチ作成することができ、より安定して現像γを算出するためである。すなわち、本実施形態においては、他の色と比較して、最大現像ポテンシャルが最も低い色以外は、ベタ濃度よりも付着量が低い領域に、高濃度（高付着量）のトナーパッチが形成される。よって、現像剤の特性の変化が起こって現像γの値が高くなる方向に変動した際にも、最大現像ポテンシャルが最も低い色以外は、高濃度（高付着量）のトナーパッチを光学センサの検知範囲内に入れることができ、トナーパッチが減少するのを抑制することができる。
【００６９】
以上のようにしてＣ，Ｙ，Ｍ色の階調パターンの各トナーパッチを作像するための現像バイアスＶＰｎを設定することにより、各トナーパッチを０．１≦ｘ≦１．０の範囲内で均等に分散させることができる。
【００７０】
次に、各色の階調パターンを作像するときの帯電バイアスＶＰｃｎの設定について説明する。
帯電バイアスの設定はＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙ共通であり、以下の数１６を用いて算出する。
【数１６】
2010008931.tif 000018
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、地肌ポテンシャルオフセットを設定する。本実施形態において、地肌ポテンシャルオフセットは−１４０［Ｖ］である。
【００７１】
上記のように、前回のプロセスコントロールで算出した現像バイアスＶｂに基づき、階調パターンの各トナーパッチを作像するための現像バイアスＶＰｎを算出することで、光学センサ６９の検知範囲内でトナーパッチを低付着側から高付着側にかけて等間隔で分布させることができ、少ないトナーパッチでも、精度のよい付着量変換や現像γの算出を行うことができる。
【００７２】
次に、本実施形態の特徴点について、説明する。
図３に示すように、現像スリーブ２２Ｙ上に汲み上げられた現像剤が現像ドクタ２５Ｙによる規制を受けるまでの現像スリーブ上において、磁界の変極点が存在しないように構成し、現像剤の低ストレス化を図った結果、現像スリーブ上でトナーが十分に摩擦帯電することができない場合がある。その結果、現像スリーブ上に汲み上げられたトナーに帯電量が低いものが存在した場合、それが現像スリーブ上で十分に帯電されず、そのまま感光体に付着して、現像ムラが生じる場合がある。よって、供給搬送路内のトナーの帯電量を均一にして、供給搬送路内に十分に帯電していないトナーが存在しないようにすることが重要である。しかし、小型化の要請により現像装置が小さくなると、攪拌搬送路の長さが短くなり、トナー補給装置から供給された新規トナーが、攪拌搬送路内で十分に帯電されずに、供給搬送路へ搬送されてしまう場合がある。その結果、供給搬送路内のトナー帯電量が不均一となり、現像スリーブに十分に帯電していないトナーが汲み上げられて、現像ムラが生じるおそれがある。特に、高湿環境など、トナーが帯電しにくい状態のときや、単位時間または単位枚数あたりのトナー入換え量が多い場合、このような供給搬送路内のトナー帯電量の不均一が発生しやすい。
そして、このような供給搬送路内のトナー帯電量の不均一が発生している状態で画像濃度調整手段である制御部１００が、プロセスコントロールを実行した場合、階調パターンに現像ムラが生じ、トナーパッチに濃度ずれが生じてしまう。本実施形態の各色の階調パターンは、５個と少ないトナーパッチから構成されているため、トナーパッチの濃度ずれが生じると、現像γの検出誤差や感度補正係数ηの検出誤差が大きくなってしまい、画像濃度調整後に良好な画像を得ることができなくなるおそれがある。
【００７３】
さらに、小型化の要請により現像装置が小さくなると、現像装置内が低容量になり現像装置内の現像剤量が少なくなる。その結果、現像装置内の現像剤の特性変化が起こりやすい。よって、高湿環境など、トナーが帯電しにくい状態のときや、単位時間または単位枚数あたりのトナー入換え量が多い場合、現像装置内のトナー帯電量が低下しやすい。このように、現像装置内のトナーの帯電量が低下した状態で、プロセスコントロールを実行した場合、現像能力が高くなっているので、階調パターンの各トナーパッチに付着するトナー付着量が多くなってしまう。
図１７は、横軸を現像ポテンシャル縦軸を光学センサの出力値より算出したトナー付着量として、プロットしたグラフである。現像ポテンシャルとトナー付着量とは比例関係にあるが、図１７に示すようにトナー付着量が０．６［ｍｇ／ｃｍ２］を超えると、現像ポテンシャルとトナー付着量との比例関係が崩れてしまっている。これは、光学センサが、トナー付着量が０．６［ｍｇ／ｃｍ２］を超えると、正しく付着量を検知できなくなってしまったからである。よって、階調パターンの各トナーパッチに付着するトナー付着量が多くなってしまうと、多くのトナーパッチのトナー付着量が０．６［ｍｇ／ｃｍ２］を超えてしまう。本実施形態においては、本実施形態の各色の階調パターンは、５個と少ないトナーパッチから構成されているため、トナー帯電量が大幅に低下していると、光学センサの検知範囲に１個のトナーパッチしか入らなくなり、現像γを検出できなくなってしまう。
【００７４】
そこで、本実施形態においては、プロセスコントールを実行する前に、現像装置内のトナー帯電状態を予測して、現像装置内のトナー帯電量が不均一な状態や、帯電量が低い状態であることが予測されるときは、プロセスコントールを実行する前に、トナーを帯電させる処理を行っている。
以下に、実施例１、２を用いて、本実施形態の特徴点を具体的に説明する。
【００７５】
［実施例１］
図１８は、実施例１におけるプロセスコントロール実行時の制御フローである。
図に示すように、この実施例１においては、制御部１００は、光学センサ６９の初期設定を行った後（Ｓ１１）、現像装置のトナー帯電状態を判定する（Ｓ１２）。具体的には、制御部１００は、トナー帯電状態を変化させる要因として、温湿度センサ１０４で装置内部の温度や湿度を検知して、温度や湿度が所定の閾値を越えた場合は、現像装置内のトナー帯電状態が不均一状態であったり、帯電量が低い状態であったりすることが予測されるので「不安定」状態と判定する。一方、温度や湿度が所定の閾値以下の場合は、現像装置内のトナー帯電状態が、均一状態であり、また、帯電量が良好な状態であると予測されるので、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態であると判定する。
【００７６】
また、トナー帯電状態を変化させる要因として一定期間内における現像装置４のトナー入換量を検知して、一定期間内における現像装置４のトナー入換量に基づいてトナー帯電状態を予測してもよい。一定期間内における現像装置４のトナー入換量は、一定期間内における出力した画像面積率の移動平均や平均値に基づき把握する。しかし、移動平均値を用いることにより、現時点での現像剤特性を知るのに適した、過去数枚のトナー入換量の履歴を知ることができ好ましい。よって、本実施形態では移動平均値を用いることにする。この移動平均値は、簡単のため、下記の数１７に示す式に従って算出したものを用いる。
【数１７】
2010008931.tif 000019
【００７７】
ここで、「Ｎ」は画像面積率のサンプリング数（累積枚数）であり、「Ｍ（ｉ−１）」は前回算出した移動平均値であり、「Ｘ（ｉ）」は今回の画像面積率である。なお、Ｍ（ｉ）及びＸ（ｉ）は色ごとに個別に算出されるものである。
【００７８】
本実施形態のように、前回算出した移動平均値を用いて、今回の移動平均値を求めるので、過去数枚あるいは数十枚という画像面積率のデータをＲＡＭ１０２に保存する必要がなくなるため、ＲＡＭ１０２の使用領域を大幅に減少させることができる。また、累積枚数Ｎを適宜変更することで、制御のレスポンスを変更することが可能となる。例えば環境変動や経時において累積枚数Ｎを変更すると、より効果的に現像装置内のトナー帯電状態を予測することができる。
【００７９】
そして、一定期間内における画像面積率の移動平均が高い場合は、制御部１００は、現像装置内のトナー帯電状態が、不均一状態であったり、帯電量が低い状態であったりすると予測され現像装置内のトナー帯電状態が「不安定」状態と判定する。一方、画像面積率の移動平均が低い場合は、現像装置内のトナー帯電状態が、均一状態であり、また、帯電量が低い状態でないと予測され、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態であると判定する。
【００８０】
このように、本実施形態においては、制御部１００が、トナー帯電状態を変化させる要因を検知して、現像装置のトナー帯電状態を予測する予測手段として機能する。
【００８１】
制御部１００が、現像装置内のトナー帯電状態が「不安定」と判定した場合（Ｓ１２ＮＯ）は、制御部１００は、プロセスコントロールを実行する前に、撹拌部材としての撹拌搬送スクリュー２３Ｙ，２４Ｙを所定時間回転駆動させて、現像装置内のトナーを摩擦帯電させるトナー帯電処理を実行する（Ｓ１３）。
また、検知した温度や湿度、画像面積率の移動平均に基づいて、攪拌時間を変化させてもよい。例えば、下記の表１に示すような画像面積率と攪拌時間とを対応づけたＬＵＴ（ルックアップテーブル）をＲＡＭ１０２に記憶しておき、ＬＵＴを参照して画像面積率の移動平均値に対応する攪拌時間を決定する。
【表１】
2010008931.tif 000020
このように、画像面積率の移動平均が増加するにつれ、トナー帯電量が低下が大きくなることが予測されるので、画像面積率の移動平均が増加するにつれ、攪拌時間を長くする。トナー帯電状態を変化させる要因に基づいて、攪拌時間を変化させることで、無駄な攪拌を抑制し、早期にプロセスコントロールを実行することができる。また、無駄な攪拌を抑制することで、トナーにかかるストレスを抑制することができる。
【００８２】
このように所定時間現像装置内のトナーを攪拌することで、現像装置内のトナーを帯電させて、現像装置内のトナー帯電状態を、不均一状態や低帯電状態の「不安定」状態から、均一かつ所定電位に帯電した「安定」状態にすることができる。そして、所定時間現像装置内のトナーを攪拌して、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態となったら、上述したプロセスコントロールを実行する（Ｓ１４〜Ｓ１８）。このように、現像装置内のトナー帯電状態が、「不安定」状態のときは、トナー帯電処理を行って、現像装置内のトナー帯電状態を「安定」状態にしてから、プロセスコントロールを行うので、階調パターンのトナーパッチに濃度ズレが生じることが抑制され、精度のよい感度補正係数ηおよび現像γの算出を行うことができる。
また、光学センサ６９の検知範囲にひとつのトナーパッチしか入らないような事態が起こるのを抑制することができる。
【００８３】
一方、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態であると判定した場合（Ｓ１２のＹＥＳ）は、攪拌処理を行わずに、プロセスコントロールを実行する（Ｓ１４〜Ｓ１８）。これにより、無駄な攪拌動作を防止することができ、トナーにかかるストレスを抑制することができる。また、早期にプロセスコントロールを実行することができる。
【００８４】
なお、温度や湿度が高い場合においては、プロセスコントロール実行直後においては、良好な画像濃度が得られるが、トナーの入換えが生じるたびに、現像装置内のトナー帯電量が徐々に下がり、現像能力が徐々に上がっていき、徐々に画像濃度が上がっていく。このため、温度や湿度が高い場合においては、プロセスコントールの実行間隔を狭めて、画像濃度が濃くなりすぎる前に、プロセスコントロールを実行するように変更する。本実施形態においては、階調パターンのトナーパッチ数５個と少なく、また、同時に各色の階調パターンを作像できるように構成しているので、プロセスコントロールの実行時間が短い。よって、プロセスコントールを実行してもユーザーを長期間待たせてしまうことがないので、プロセスコントールの実行間隔を狭めてもユーザーに不便さをあまり感じさせることがない。
また、画像面積率の移動平均を監視して、トナー入換え量が多い場合は、早期にプロセスコントロールを実行し、トナー入換え量が少ない場合は、プロセスコントロールの実行間隔を延ばすような制御を行ってもよい。
【００８５】
また、図１８に示す制御フローにおいては、光学センサの初期設定が終了した後に、トナー帯電状態を変化させる要因検知して、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態か否かの予測をしているがこれに限られない。まず、トナー帯電状態を変化させる要因を検知して、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態か否かの判定するようにしてもよい。そして、「不安定」状態と判定した場合は、光学センサの初期設定処理と、攪拌処理とを並列実行するように制御する。このように制御することで、プロセスコントロール実行前の処理時間を短縮することが可能となり、ユーザの待ち時間の短縮化を図ることができる。
【００８６】
［実施例２］
次に、実施例２について説明する。
図１９は、実施例２におけるプロセスコントロール実行時の制御フローである。
図に示すように、実施例２においては、制御部１００は、プロセスコントロール実行時に、位置ズレ補正の実行も行うようにしたものである。
実施例１と同様に、光学センサの初期設定を行った後、トナー帯電状態を変化させる要因を検知してトナー帯電状態が「安定」状態か否かを判定する（Ｓ２１〜Ｓ２２）。制御部１００が、「不安定」状態と判定した場合（Ｓ２２のＮＯ）は、位置ズレ補正制御の実行を開始し、現像装置の各攪拌スクリュー２３、２４を攪拌して（Ｓ２３）、中間転写ベルト６に位置ズレ検知パターンを作像する（Ｓ２４）。位置ズレ検知パターンを作像したら、プロセスコントールの実行を開始して、階調パターンを作像する（Ｓ２５）。その結果、図２０に示すように、中間転写ベルト６に位置ズレ検知パターン後に、中間転写ベルト６の幅方向中央部に階調パターンが形成される。
一方、制御部１００が、「安定」状態と判定した場合（Ｓ２２のＹＥＳ）は、先にプロセスコントールの実行を開始して、階調パターンを作像し（Ｓ２６）、その後、位置ズレ補正制御の実行して位置ズレ検知パターンを作像する（Ｓ２７）。その結果、図２１に示すように、中間転写ベルト６に中間転写ベルトの幅方向中央部に階調パターンが形成された後、位置ズレ検知パターンが形成される。
【００８７】
図２０、図２１に示すように、この実施例２においては、光学センサがベルト幅方向両端部と、中央部との３箇所設けられている。中央部の光学センサ６９ｂは、図４に示した光学素子と、正反射受光素子と、拡散反射受光素子とから構成されたものである。一方、両端部に設けられる光学センサ６９ａ、６９ｃは、光学素子と正反射受光素子とを備えたものである。もちろん、両端部に設けられる光学センサ６９ａ、６９ｃを、中央部と同じ、図４に示した光学センサを用いてもよいが、両端部の光学センサ６９ａ、６９ｃは、トナーパッチを検知できればよいので、光学素子と正反射受光素子とからなる安価な光学センサを用いた方が好ましい。
【００８８】
位置ズレ検知パターンは、次のようなものである。すなわち、中間転写ベルト移動方向に対して直交する直交トナーパッチＴが、Ｃ、Ｙ、Ｋ、Ｍの順で形成され、つぎに、中間転写ベルト移動方向に対して４５°の角度をなす斜交トナーパッチＳがＣ、Ｙ、Ｋ、Ｍ順で形成される。このＣ、Ｙ、Ｋ、Ｍの直交トナーパッチＴｃ、Ｔｙ、Ｔｋ、ＴｍとＣ、Ｙ、Ｋ、Ｍの斜交パッチＳｃ、Ｓｙ、Ｓｋ、Ｓｍとで構成されるトナーパッチ群Ｇが中間転写ベルト移動方向に８個形成される。この８個のトナーパッチ群Ｇ１〜Ｇ８が、中間転写ベルト幅方向中央部と、両端部にそれぞれ形成される。なお、各トナーパッチは、ベタ濃度で形成されている。また、直交トナーパッチＴｃ、Ｔｙ、Ｔｋ、Ｔｍおよび斜交トナーパッチＳｃ、Ｓｙ、Ｓｋ、Ｓｍは、Ｃ、Ｙ、Ｋ、Ｍの順で形成されているが、これに限定されるものではない。
【００８９】
そして、中間転写ベルト上に作像された階調パターン、位置ズレ検知パターンを光学センサ６９ａ〜６９ｃで検知する（Ｓ２８）。制御部１００は、階調パターンを検知したときの中央部光学センサ６９ｂの出力値に基づいて、階調パターンの各トナーパッチのトナー付着量を算出し（Ｓ２９）、現像γを求める（Ｓ３０）。
【００９０】
次に、位置ズレ検知パターンを光学センサ６９ａ〜６９ｃで検知して結果に基づいて位置ズレ量を算出する（Ｓ３０）。横軸に検知位置（時間）縦軸にセンサ出力をとると、位置ズレ検知パターンを光学センサが検知すると、図２２に示すような波形が得られる。斜交パッチＳｃ、Ｓｙ、Ｓｋ、Ｓｍの中央部や直交パッチＴｃ、Ｔｙ、Ｔｋ、Ｔｍの中央部にきたときに、波形のピークがくる。そして、Ｋ色直交パッチＴｋの波形のピーク（Ｋ色直交パッチＴｋの中央部）を基準とし、各色の直交トナーパッチＴｃ、Ｔｙ、Ｔｍとのピーク間距離を測定することで、書き込みズレを算出する。具体的には、位置ズレ検知パターンを検知するときは、時間計測を開始し、直交トナーパッチＴｃ、Ｔｙ、Ｔｋ、Ｔｍのピークを検知したときの時間を一次記憶しておく。そして、一次記憶した計測時間と、中間転写ベルト６の表面移動速度とから、Ｋ色の直交パターンＴｋの中心と各色の直交パターンＴｃ、Ｔｙ、Ｔｍの中心間距離を算出する。このような計算結果が８個でるので、それの平均を計算することで、Ｋ色を基準とした各色の書き込みズレ（副走査線方向の位置ズレ）を算出する。
また、制御部１００は、３つの光学センサ６９ａ〜６９ｃが、同じタイミングで直交トナーパッチＴｃ、Ｔｙ、Ｔｋ、Ｔｍや傾斜トナーパッチＳｃ、Ｓｙ、Ｓｋ、Ｓｍを検知しているか否かを検知して、検知タイミングがずれている場合は、スキューズレや倍率誤差が発生していることになるので、タイミングのずれた時間から、スキューズレや倍率誤差を算出する。
【００９１】
そして、現像γに基づき現像バイアスを設定し（Ｓ３２）、算出した位置ズレ量から位置ズレ補正を実施する（Ｓ３３）。書き込みズレは、算出した書き込みズレ量に基づいて、書き込みタイミングを調整することで、補正する。スキューズレについては、光書込ユニット７０の反射ミラーの角度を調整することによって補正する。倍率誤差については、画素同期クロックの周波数を調整することで、補正する。
【００９２】
このように、実施例２においては、制御部１００が、「不安定」状態と判定した場合は、位置ズレ補正制御の実行を開始して、中間転写ベルトに位置ズレ検知パターンを作像する。位置ズレ検知パターンを作像することで、現像手段内のトナーが攪拌されて摩擦帯電する。よって、位置ズレ検知パターン形成後においては、現像手段内のトナーの帯電量が均一化するとともに、トナーを所定の帯電電位にすることができる。よって、位置ズレ検知パターン形成後にプロセスコントロールの実行を開始して、階調パターンを形成することで、階調パターンのトナーパッチに濃度ズレが生じるのを抑制することができ、精度のよい感度補正係数ηおよび現像γの算出を行うことができる。また、階調パターンのトナーパッチのうちひとつしか光学センサの検出範囲内に入らない事態が発生するのを抑制することができる。
【００９３】
また、位置ズレ検知は、光学センサ６９ａ〜６９ｃがトナーパッチを検知したときのピークが検知できればよいので、現像装置内のトナー帯電状態が、不均一状態であったり、帯電量が低い状態であったりして、現像ムラが生じてトナーパッチに濃度ズレが生じたり、トナーパッチが所定よりも濃度が濃くなったりしても、検知精度に影響を及ぼすことがない。よって、位置ズレ検知も精度よく行うことができる。
【００９４】
また、「安定」状態と予測した場合は、先にプロセスコントールの実行を開始して、階調パターンを作像し、その後、位置ズレ補正制御を実行して位置ズレ検知パターンを作像するのは、次の理由からである。
図２３（ａ）は、階調パターン形成後に、位置ズレ検知パターンを形成する場合におけるタイミングチャートである。一方、図２３（ｂ）は、位置ズレ検知パターン形成後に階調パターンを形成する場合におけるタイミングチャートである。
図２３（ａ）に示すように、本実施形態においては、全色の階調パターンを同時に作成できるよう構成し、画像形成動作の開始と同時に、光学センサに最も近接配置されているＫ色のプロセスユニットでＫ色の階調パターンを形成している。これにより、画像形成動作が開始して光学センサがトナーパッチの検知を開始するまでの時間は、Ｋ色書込み位置から光学センサまでの距離）/線速[sec]で表すことができる。
一方、位置ズレ検知パターンは、Ｋ色のトナーパッチは、Ｙ色のトナーパッチとＭ色のトナーパッチとの間に形成するものであるため、画像形成動作の開始と同時に、Ｋ色のトナーパッチの作成は、行えず、図２３（ｂ）に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に作像が開始される。よって、画像形成動作が開始して、光学センサがトナーパッチの検知を開始するまでの時間は、（イエロー書込み位置から光学センサまでの距離）/線速[sec]で表すことができる。すなわち、位置ズレ検知パターンを最初に作成した場合は、階調パターンを最初に作成した場合に比べて、３作像ピッチ分光学センサの検知開始が遅くなる。その結果、図２０、図２１に示すように、中間転写ベルト上に形成された階調パターンの先端から位置ズレ検知パターン後端までの距離と、中間転写ベルト上に形成された位置ズレ検知パターンの先端から階調パターン後端までの距離とは同じであるが、上記したように、位置ズレ検知パターンを先に形成した場合は、光学センサによる検知開始遅延があるため、その分、処理時間が長くなり、ユーザーを待たせる時間が長くなる。
【００９５】
階調パターンは、同一色のトナーパターンが中間転写ベルト移動方向に連続するものであるため、光学センサから最も近い位置にあるＫ色の書き込みを画像形成動作と同時に開始することが可能である。一方、位置ズレ検知パターンは、隣接するトナーパッチの色が異なるものであるので、位置ズレ検知パターンにおいては、光学センサから最も遠い位置にあるＹ色の書き込みから開始する必要がある。よって、位置ズレ検知パターンは、画像形成動作が開始して光学センサがトナーパッチの検知を開始するまでの時間がどおしても長くなってしまうのである。
【００９６】
よって、「安定」状態と予測した場合は、先にプロセスコントールの実行を開始して、階調パターンを作像し、その後、位置ズレ補正制御の実行して位置ズレ検知パターンを作像することで、処理時間が短くなり、ユーザーを待たせる時間を短縮することができる。
【００９７】
また、位置ズレ検知パターンを最初に作像する場合は、画像形成が開始されトナーパッチが光学センサでの検知されるまでの時間が長いので、位置ズレ検知パターンを最初に作像する場合は、位置ズレ検知パターン作像に並行して、光学センサの初期設定を行ってもよい。すなわち、この場合は、まず、トナー帯電状態を変化させる要因を検知して、現像装置内のトナー帯電状態が「安定」状態か否かの判定する。不安定状態と判定された場合は、位置ズレ検知パターンの作像を開始すると同時に光学センサの初期設定を行う。これにより、光学センサの初期設定が終了してから位置ズレ検知パターンの作像を開始するものに比べて、処理時間を短くでき、ユーザーを待たせる時間を短縮することができる。一方、トナー帯電状態が「安定」と判定された場合は、階調パターンの作像を開始してから光学センサがトナーパッチの検知を開始するまでの時間が短いので、光学センサの初期設定が終了してから、階調パターン作像を開始するようにする。
【００９８】
なお、感光体距離が、階調パターンよりも短くて、全色同時書き込みを行うことができなくても、画像形成動作が開始して光学センサがトナーパッチの検知を開始するまでの時間を、Ｋ色書込み位置から光学センサまでの距離）/線速[sec]することができる。この場合は、Ｋ、Ｍ、Ｃ，Ｙ順に書き込みを行えば、図７同様、中間転写ベルト上にＫ、Ｍ、Ｃ，Ｙの順で階調パターンを作成することができ、画像形成動作が開始して光学センサがトナーパッチの検知を開始するまでの時間を、Ｋ色書込み位置から光学センサまでの距離）/線速[sec]することができる。
【００９９】
また、「安定」状態と予測した場合は、位置ズレ補正制御を実施せずにプロセスコントロールのみを実施するようにしてもよい。これにより、ユーザーを待たせる時間を短縮することができる。
【０１００】
以上、本実施形態においては、制御部は、現像手段たる現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因である温度・湿度・所定期間の画像面積率を検知して、検知した現像手段たる現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因から、現像装置内のトナー帯電状態が不均一状態または低帯電状態であると予測される場合は、画像濃度調整制御であるプロセスコントロールを実行する前に、現像装置内のトナーを帯電させるトナー帯電処理を実行するよう決定する。これにより、現像装置内の所定の電位に帯電していないトナーを所定の電位にまで帯電せることができるとともに、現像装置内のトナー帯電量を均一化することができる。よって、プロセスコントロール実行時における現像装置のトナーは、均一に帯電しているので、階調パターンのトナーパッチに濃度ずれが生じるのを抑制することができ、精度のよい現像γの算出を行うことができる。また、現像装置内のトナーが所定の電位まで帯電しているので、現像γが非常に高くなるのを抑制することができ、階調パターンのトナーパッチのうちひとつしか光学センサの検出範囲内に入らない事態が発生するのを抑制することができる。
【０１０１】
また、制御部は、現像装置内のトナー帯電状態が、所定の帯電電位に均一に帯電していると予測されるときは、トナー帯電処理を実行せずに、プロセスコントロールを実行する。これにより、プロセスコントロール実行前の処理を短縮化することができ、ユーザーのお待たせ時間を短縮することができる。また、現像剤へのストレスを低減することができる。
【０１０２】
また、攪拌部材たる攪拌搬送スクリューを所定時間回転駆動させることで、現像装置内のトナーを摩擦帯電させることで、帯電電位の低いトナーを所定の電位に帯電させることができる。これにより、現像装置内のトナーを、所定の電位に均一に帯電することができる。
【０１０３】
また、トナー帯電状態を変化させる要因に基づいて、攪拌搬送スクリューによる現像剤攪拌時間を変化させる。これにより、トナー帯電状態を変化させる要因から、現像装置内のトナーの帯電電位が大幅に低下していない状態と予測される場合や、トナー帯電状態があまり不均一でない状態と予測される場合は、攪拌時間が短くなるように変化させるようにすれば、無駄な現像剤の攪拌を抑制することができ、プロセスコントロール実行前の処理時間を短縮することができる。また、現像剤へのストレスを必要最低限にすることができる。
【０１０４】
また、光学センサの出力調整と（初期設定）と、トナー帯電処理を同時に実行することで、光学センサの出力調整と（初期設定）を行った後にトナー帯電処理を行うものに比べて、プロセスコントロール実行前の処理時間を短縮することができ、ユーザーのお待たせ時間を短縮することができる。
【０１０５】
また、実施例２に示すように、制御部は、現像手段たる現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因である温度・湿度・所定期間の画像面積率を検知して、検知した現像手段たる現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因から、現像装置内のトナー帯電状態が不均一状態または低帯電状態であると予測される場合は、階調パターンの作像を行う前に、位置ズレ検知パターンの作像を行う。位置ズレ検知パターン作像時に現像装置が駆動して、現像装置内のトナーが攪拌され摩擦帯電される。よって、位置ズレ検知パターン作像後においては現像装置内のトナーの帯電量が均一化するとともに、トナーを所定の帯電電位にすることができる。よって、位置ズレ検知パターン作像後に、階調パターンを作像することで、現像ムラが抑制され、階調パターンのトナーパッチに濃度ずれが生じるのを抑制することができる。その結果、少ないトナーパッチでも精度のよい現像能力を示す指標値を検出することができる。また、少ないトナーパッチでも、階調パターンのトナーパッチのいくつかを光学センサの検出範囲内に入れることができ、現像γの検出を行うことができる。
また、位置ズレ検知は、光学センサを用いて、トナーパッチ間の距離を検知するので、現像ムラが生じてトナーパッチに濃度ズレがあったりしても検知結果に影響を及ぼすことがない。よって、現像装置内のトナー帯電量が不均一であったり、トナー帯電量が低下していたりしても良好に位置ズレを検知することができる。
さらに、位置ズレを補正するので、色ずれを抑制することができる。
【０１０６】
また、現像装置内のトナー帯電状態を変化させる要因として、所定期間内に作像した画像の画像面積率を検知する。所定期間における画像面積率が高い場合は、トナーの入換え量が多く、現像装置内に帯電電位の低い新規のトナーが大量に補給される。その結果、現像装置内のトナー帯電量が大幅に低下していると予測することができる。また、所定期間における画像面積率が低い場合は、トナーの入換え量が少なく、現像装置内に帯電電位の低い新規のトナーがほとんどないので、現像装置内のトナーが良好に帯電していることが予測される。このように、所定期間内に作像した画像の画像面積率を検知することによって、現像装置内のトナーの帯電状態を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】レーザプリンタの主要部を示す概略構成図。
【図２】レーザプリンタが備えるプロセスユニットのうちイエロープロセスユニットの概略構成を示す拡大図。
【図３】マグネットローラの磁極配置を示す図。
【図４】光学センサの概略断面図。
【図５】電気回路の要部を示すブロック図。
【図６】プロセスコントロールの基本フロー図。
【図７】中間転写ベルト上における階調パターンを示す模式図。
【図８】中間転写ベルト上の各色の階調パターンと、各色の感光体とを示す図。
【図９】トナーパッチのトナー付着量と、ＶｓｐやＶｓｇとの関係を示すグラフ。
【図１０】トナーパッチのトナー付着量と、△Ｖｓｐや△Ｖｓｇと、感度補正係数αとの関係を示すグラフ。
【図１１】トナーパッチのトナー付着量と、拡散反射成分と、正反射成分との関係を示すグラフ。
【図１２】トナーパッチのトナー付着量と、正反射光における正反射成分の正規化値との関係を示すグラフ。
【図１３】トナーパッチのトナー付着量と、△Ｖｓｐ＿ｄｉｆと、地肌部変動補正量との関係を示すグラフ。
【図１４】市販遮光における正反射成分の正規化値と、地肌部変動補正後の拡散光による出力値との関係を示すグラフ。
【図１５】感度補正係数η算出における理想的なデータ分散状態を示すグラフ。
【図１６】各色の階調パターンにおける現像バイアス算出の一例を示すグラフ。
【図１７】現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す図。
【図１８】実施例１におけるプロセスコントロール実行時の制御フロー図。
【図１９】実施例２におけるプロセスコントロール実行時の制御フロー図。
【図２０】中間転写ベルト上に位置ズレ検知パターン形成後、階調パターンを形成したときの図。
【図２１】中間転写ベルト上に階調パターン形成後、位置ズレ検知パターンを形成したときの図。
【図２２】位置ズレ検知パターンを光学センサが検知したときに得られる波形を示す図。
【図２３】（ａ）は、階調パターン形成後に、位置ズレ検知パターンを形成する場合におけるタイミングチャート。（ｂ）は、位置ズレ検知パターン形成後に階調パターンを形成する場合におけるタイミングチャート。
【符号の説明】
【０１０８】
６：中間転写ベルト
６９：光学センサ
３１１：発光素子
３１２：正反射受光素子
３１３：拡散反射受光素子
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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