(57)【要約】【課題】トナーの消費量を抑えつつも高精度でプロセスコントロールを行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成時プロセスコントロール実行部１１０が、トナーパターンＴ２を、中間転写ベルト２７の周面の循環移動の方向と交差する方向にトナー像に並べて形成させる画像形成時パターン形成部１２３と、トナーパターンＴ２におけるトナー付着量を検出する光学センサ１０７及び付着量算出部１１３と、その算出結果に基づいてトナー像の形成条件の調整を行う画像形成時調整部１２４と、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を、所定の決定条件に応じて決定する時期決定部１２２と、時期決定部１２１で決定された時期が到来すると画像形成時パターン形成部１２３に形成指示を与える形成指示部１２２と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環移動する周面の画像形成領域にトナー像が形成されて該トナー像を保持する像保持体と、該像保持体の前記周面に前記トナー像を形成する像形成部と、前記像保持体が前記周面に保持している前記トナー像をシート状の記録媒体に転写する転写部と、該転写部によって前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着させる定着部と、前記トナー像を前記周面に形成する画像形成時に、前記トナー像の形成条件の調整を実行する画像形成時プロセスコントロール実行部と、を有する画像形成装置において、
前記画像形成時プロセスコントロール実行部が、
所定のトナーパターンの形成指示を受けて、前記周面の前記像形成領域以外の非画像形成領域に前記トナーパターンを、前記像形成部に形成させる画像形成時パターン形成部を備え、
前記非画像形成領域が、前記周面の循環移動の方向と交差する方向に、前記画像形成領域と並ぶ領域に位置し、
前記画像形成時プロセスコントロール実行部が、更に、
前記トナーパターンにおけるトナー付着量を検出する画像形成時付着量検出部と、
前記画像形成時付着量検出部での検出結果に基づいて前記形成条件の調整を行う画像形成時調整部と、
前記画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を、所定の決定条件に応じて決定する時期決定部と、
前記時期決定部で決定された時期が到来すると前記画像形成時パターン形成部に前記形成指示を与える形成指示部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成時を除く非画像形成時に、前記トナー像の形成条件の調整を実行する非画像形成時プロセスコントロール実行部を、更に備え、
前記非画像形成時プロセスコントロール実行部が、
前記像形成部に、前記周面へと第２のトナーパターンを形成させる非画像形成時パターン形成部と、
前記第２のトナーパターンにおけるトナー付着量を検出する非画像形成時付着量検出部と、
前記非画像形成時付着量検出部での検出結果に基づいて、前記形成条件を調整する非画像形成時調整部を備え、
前記画像形成時プロセスコントロール実行部が、前記非画像形成時調整部によって調整された前記形成条件を更に調整するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成時プロセスコントロール実行部が、
前記像形成部が今回形成しようとする前記トナー像と、過去に形成された前記トナー像と、の画像面積率の移動平均値を算出する移動平均値算出部を、さらに備え、
前記決定条件が、前記移動平均値算出部で算出された画像面積率の移動平均値、あるいは、該画像面積率の移動平均値の変化量を含んだ条件であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記決定条件が、前記画像形成時付着量検出部で検出されたトナー付着量を含んだ条件であることを特徴とする請求項１から３のうち何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像形成部周辺の温湿度を検出する温湿度検出部を更に備え、
前記決定条件が、前記温湿度検出部で検出された温湿度環境を含んだ条件であることを特徴とする請求項１から４のうち何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像形成部が動作を停止していた停止時間を計測するタイマーを更に備え、
前記決定条件が、前記タイマーで計測された停止時間を含んだ条件であることを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機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画像形成装置では、使用環境（温度・湿度）の変化や、構成部品の経時変化によって、出力されるトナー像における画像濃度が変動することがある。そのため、このような画像形成装置では、安定した画像濃度を得るために、プロセスコントロールと呼ばれる次のような処理が行われることが多い。プロセスコントロールでは、まず、感光体ドラムや中間転写ベルト等といった像保持体の周面に、所定のトナーパターンが形成され、そのトナーパターンにおけるトナーの付着量が検出される。その検出結果に基づいて、所定の目標付着量を得るのに必要な、画像の形成条件が算出される。このとき算出される形成条件としては、例えば、感光体ドラムを帯電する際の帯電バイアス、露光する際の露光強度、静電潜像をトナーで現像する際の現像バイアス等が挙げられる。トナー像の形成は、このようなプロセスコントロールで算出された形成条件で行われる。そして、プロセスコントロールを適宜に行うことで、安定した画像濃度が得られる。
【０００３】
ここで、プロセスコントロールを行う時期としては、電源投入直後や、一連の画像形成が終了した後等というように、画像形成装置において画像形成が行われていない非画像形成時が挙げられる。しかしながら、このように非画像形成時にのみプロセスコントロールを行っていたのでは、例えば一連の画像形成中における画像濃度の変動要因には対応できなくなる可能性がある。
【０００４】
そこで、一連の画像形成中に、像保持体の周面における次のような領域にトナーパターンを形成してプロセスコントロールを行う技術が提案されている。例えば、ある用紙へのトナー像と次の用紙へのトナー像との間の領域（以下、紙間と呼ぶ）にトナーパターンを形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１。）。また、像保持体の周面の循環移動の方向と交差する主走査方向に、トナー像と並べてトナーパターンを形成する技術が提案されている（例えば、特許文献２。）。これらの特許文献１、２に記載の技術によれば、一連の画像形成中にもプロセスコントロールが行われるので、一連の画像形成中における画像濃度の変動要因にも対応可能となっている。
【０００５】
ここで、一般に、上記の紙間は、特に、像保持体の周面の循環移動の方向（即ち、副走査方向）に狭い領域となる。このため、特許文献１に記載の技術では、トナーパターンが、途中にトナー像の形成を挟んで複数の紙間に亘って形成されることとなっている。トナー像の形成自体も画像濃度の変動要因となることがあり、特許文献１に記載の技術では、このような変動要因を間に挟みつつプロセスコントロールが行われるので、その精度が低下する恐れがある。
【０００６】
他方、特許文献２に記載の技術では、主走査方向に、トナー像に隣接する広い領域にトナーパターンを作成することができるので、プロセスコントロールが１度に行われる。このため、特許文献２に記載の技術は、特許文献１に記載の技術に比べてその精度が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献２に記載の技術では、プロセスコントロールの実行時期が、実験等により予め決められている。この点は、特許文献１に記載の技術でも同様である。即ち、何れの特許文献１、２に記載の技術でも、トナー像の形成が、用紙の枚数に換算して所定枚数分に達する毎にプロセスコントロールが実行される。そのため、このように決められた間隔で実行されるプロセスコントロールの間での急激な変動要因にまでは対応できない可能性がある。このような急激な変動要因に対応するべく、プロセスコントロールの実行頻度を高めることが考えられる。しかしながら、プロセスコントロールの実行頻度が高まると、トナーパターンの形成回数が多くなってトナーの消費量が増大する恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は、トナーの消費量を抑えつつも高精度でプロセスコントロールを行うことができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明は、循環移動する周面の画像形成領域にトナー像が形成されて該トナー像を保持する像保持体と、該像保持体の前記周面に前記トナー像を形成する像形成部と、前記像保持体が前記周面に保持している前記トナー像をシート状の記録媒体に転写する転写部と、該転写部によって前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着させる定着部と、前記トナー像を前記周面に形成する画像形成時に、前記トナー像の形成条件の調整を実行する画像形成時プロセスコントロール実行部と、を有する画像形成装置において、前記画像形成時プロセスコントロール実行部が、所定のトナーパターンの形成指示を受けて、前記周面の前記像形成領域以外の非画像形成領域に前記トナーパターンを、前記像形成部に形成させる画像形成時パターン形成部を備え、前記非画像形成領域が、前記周面の循環移動の方向と交差する方向に、前記画像形成領域と並ぶ領域に位置し、前記画像形成時プロセスコントロール実行部が、更に、前記トナーパターンにおけるトナー付着量を検出する画像形成時付着量検出部と、前記画像形成時付着量検出部での検出結果に基づいて前記形成条件の調整を行う画像形成時調整部と、前記画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を、所定の決定条件に応じて決定する時期決定部と、前記時期決定部で決定された時期が到来すると前記画像形成時パターン形成部に前記形成指示を与える形成指示部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置となっている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明では、トナー像の画像濃度の変動が予想されるときにプロセスコントロールの実行時期を早める等といったことが可能となる。また、逆にそのような変動が当分来ない、あるいは変動が小さいと予想されるときにはプロセスコントロールの実行時期を遅らせてトナーの消費量を抑えることも可能となる。このように請求項１に記載の発明によれば、トナーの消費量を抑えつつも高精度でプロセスコントロールを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に共通の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】図２に示されている現像装置を、図中の矢印Ａ１方向に見るとともに内部構造を透視した状態で示す図である。
【図４】図１に示されている制御部の模式的なハードウェアブロック図である。
【図５】非画像形成時プロセスコントロール実行部を示す機能ブロック図である。
【図６】図４に示されている機能ブロックによって実行される非画像形成時のプロセスコントロールを表すフローチャートである。
【図７】図６に示されているフローチャートのステップＳ１０４で形成される、非画像形成時のトナーパターンを示す模式図である。
【図８】図６に示されているフローチャートのステップＳ１０６で得られるトナー付着量と、ステップＳ１０５で得られる現像ポテンシャルとの関係を示すグラフである。
【図９】画像形成時プロセスコントロール実行部を示す機能ブロック図である。
【図１０】図９に示されている時期決定部で、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。
【図１１】図９及び図１０に示されている機能ブロックによって実行される画像形成時のプロセスコントロールを表すフローチャートである。
【図１２】形成されるトナー像の画像面積率と現像γとの関係を示すグラフである。
【図１３】トナー像の画像面積率が急激に上昇したときに現像γが高まる様子を示すグラフである。
【図１４】図１１に示されているフローチャートのステップＳ２０５で形成される、画像形成時のトナーパターンを示す模式図である。
【図１５】図１１のフローチャートのステップＳ２０７で行われる現像バイアスの調整について示す模式図である。
【図１６】画像形成時調整部によるトナー濃度制御基準値の調整について示す模式図である。
【図１７】第２実施形態において画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。
【図１８】第３実施形態において画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。
【図１９】画像形成装置の内部の温湿度によって現像装置の現像γが変動する様子を表すグラフである。
【図２０】第４実施形態において画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。
【図２１】現像装置の動作とトナーの帯電量との関係を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第１〜第４の４つの実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、本発明の４つの実施形態に共通する画像形成装置の概略構成について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に共通の画像形成装置の概略構成図である。図２は、図１の画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【００１４】
図１に示されている画像形成装置１は、シート状の記録媒体Ｓに、トナー像を形成して定着させる複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などとして用いられるものである。この画像形成装置１は、レーザ光Ｌを照射する露光装置３と、レーザ光Ｌによって静電潜像が形成され且つ該静電潜像からトナー像を形成するプロセスユニット５と、を備えている。また、画像形成装置１は、プロセスユニット５からトナー像が転写される中間転写ユニット７と、その中間転写ユニット７からトナー像を記録媒体Ｓに転写する二次転写部８と、を備えている。そして、画像形成装置１は、二次転写部８によって転写されたトナー像を記録媒体Ｓに定着させる定着装置９を備えている。さらに、画像形成装置１は、トナー像が定着された記録媒体Ｓを一時的に保持するストックトレイ１１と、複数枚の記録媒体Ｓを収容する給紙トレイ１３と、排出ローラ４１と、トナーボトルを収容するためのボトル収容部４３と、を備えている。排出ローラ４１は、定着後の記録媒体Ｓを、ストックトレイ１１へと排出するものである。露光装置３、プロセスユニット５、中間転写ユニット７を合わせたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。また、二次転写部８が、本発明にいう転写部の一例に相当する。また、定着装置９が、本発明にいう定着部の一実施形態に相当する。
【００１５】
露光装置３は、後述する帯電装置１７によって帯電された感光体ドラム１５の表面に、レーザ光Ｌを照射して画像データに応じた静電潜像を形成するものである。露光装置３は、レーザ光Ｌを放射する半導体レーザからなる光源と、レーザ光Ｌを主走査方向に偏向させる光偏向器と、偏向されたレーザ光Ｌを被走査面としての感光体ドラム１５の表面に向けて集光する光走査光学系と、を備えている。
【００１６】
プロセスユニット５は、感光体ドラム１５の表面を帯電させるプロセス、感光体ドラム１５の表面の静電潜像を現像してトナー像を形成するプロセス、感光体ドラム１５の表面の転写残トナーを除去するプロセス、を順次繰り返して行うものである。
【００１７】
プロセスユニット５は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、それぞれの色に対応する部材には、「Ｙ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｋ」を付す。）のそれぞれのトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。本実施形態の画像形成装置１は、これらのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが、並列されたいわゆるタンデム式のものとなっている。
【００１８】
プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれは、画像形成装置１の本体に対して着脱可能に構成されており、寿命到達時や消耗時に、これらに該当するプロセスカートリッジを交換できるようになっている。以下、プロセスカートリッジの構造について説明する。尚、各色のプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、その構造が同一であるので、以下では、特に色について区別することなく説明を行う。図２でも色を識別する符号は省略されている。
【００１９】
プロセスカートリッジ１０は、図２に示すように、露光装置３から照射されたレーザ光Ｌによって静電潜像が形成される感光体ドラム１５と、前記感光体ドラム１５を帯電させる帯電装置１７と、を備えている。また、プロセスカートリッジ１０は、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１９と、前記感光体ドラム１５の表面をクリーニングするクリーニング装置２１と、を備えている。プロセスカートリッジ１０では、カラー画像の色分解成分に対応するＹＭＣＫ何れかの色のトナーが現像装置１９内に収容されている。
【００２０】
感光体ドラム１５は、画像形成信号に対応して走査されたレーザ光Ｌによって静電潜像が形成され、後述する現像装置１９のトナーによって未定着画像としてのトナー像が形成される。帯電装置１７は、帯電バイアスを印加することによって感光体ドラム１５の表面を所望の極性および所望の電位に一様に帯電させる。現像装置１９は、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。クリーニング装置２１は、後述する中間転写ユニット７に転写されずに感光体ドラム１５の表面に残留した転写残トナーを前記感光体ドラム１５の表面から除去するものである。
【００２１】
以下、現像装置１９について、図２と、次に述べる図３とを参照しながら説明する。図３は、図２に示されている現像装置を、図中の矢印Ａ１方向に見るとともに内部構造を透視した状態で示す図である。現像装置１９は、ケース１９１に、現像ローラ１９２、第１スクリュー１９３、及び第２スクリュー１９４が収納されて構成されている。ケース１９１内には、トナーと磁性キャリアとからなる現像剤が収納される。現像剤は、第１スクリュー１９３及び第２スクリュー１９４の回転により、ケース１９１内を図３中の矢印Ａ２方向に循環搬送されつつ攪拌される。攪拌によりトナーと磁性キャリアが混合されつつ摩擦帯電される。
【００２２】
現像ローラ１９２は、磁界発生手段としてのマグネットローラが内部に設けられている。現像ローラ１９２は、表面に現像剤を保持しながら回転することによって、前記トナーを感光体ドラム１５と対向する現像領域へ搬送する。現像ローラ１９２は、現像バイアス電源から現像バイアスが印加されている。このため、現像領域において、現像ローラ１９２の表面電位と感光体ドラム１５の表面の静電潜像における電位との間に電位差が発生し、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、現像剤中のトナーが静電潜像に付着する。これにより、感光体ドラム１５上の静電潜像がトナー像として現像される。
【００２３】
このような現像が繰り返されると、ケース１９１内のトナーが減っていく。ケース１９１における第２スクリュー１９４の下部には、このケース１９１内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ１９５が設けられている。このトナー濃度センサ１９５としては、ケース１９１内の透磁率を計測することでトナー濃度を検出するタイプのものが採用されている。このタイプのトナー濃度センサ１９５では、ケース１９１内のトナー濃度が低下すると出力が上昇する。そして、このトナー濃度センサ１９５の出力値が、後述のトナー濃度制御基準値を超えて上昇すると、ケース１９１に開口したトナー補給口１９１ａからトナーが補給されるようになっている。
【００２４】
図１に示されている中間転写ユニット７は、感光体ドラム１５の表面のトナー像を記録媒体Ｓの表面に転写するものである。中間転写ユニット７は、無端状の中間転写ベルト２７と、前記中間転写ベルト２７が張架され且つ該中間転写ベルト２７を周回させるクリーニングバックアップローラ２５および二次転写バックアップローラ１２と、を備えている。また、中間転写ユニット７は、各色に対応する複数の感光体ドラム１５のそれぞれに対向するとともに前記中間転写ベルト２７を前記複数の感光体ドラム１５のそれぞれに押し当てる複数の一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋを備えている。また、中間転写ユニット７は、ベルトクリーニング装置３３を備えている。中間転写ベルト２７は、テンションローラ３５によって所定の張力に保持された状態で、図面上の反時計回りに周回される。中間転写ベルト２７が、本発明にいう像保持体の一例に相当する。
【００２５】
一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋは、トナーの電荷の極性とは逆の極性で一次転写バイアスが印加されている。このため、感光体ドラム１５の表面から中間転写ベルト２７側にトナーを引き寄せて該中間転写ベルト２７にトナー像を一次転写する。
【００２６】
二次転写部８は、前記中間転写ベルト２７に記録媒体Ｓを押し当てる二次転写ローラ３１を備えている。二次転写ローラ３１は、二次転写バックアップローラ１２に対向して設けられている。二次転写ローラ３１は、トナーの電荷の極性とは逆の極性で二次転写バイアスが印加されている。このため、中間転写ベルト２７の表面から記録媒体Ｓ側にトナーを引き寄せて該記録媒体Ｓにトナー像を二次転写する。
【００２７】
ベルトクリーニング装置３３は、中間転写ベルト２７に当接するクリーニングブレードがブレードホルダに保持されて構成されている。クリーニングブレードは、中間転写ベルト２７の周回方向に対してカウンタ方向で前記中間転写ベルト２７に接触し、中間転写ベルト２７の表面の転写残トナーを堰き止めて除去する。
【００２８】
定着装置９は、記録媒体Ｓ上の未定着トナー像を加熱および加圧して、記録媒体Ｓにそのトナー像を定着させるものである。定着装置９は、定着ベルトを有する加熱機構部９１と、定着ベルトと圧接して該定着ベルトを回転駆動する加圧ローラ９２と、を備えている。
【００２９】
給紙トレイ１３は、画像形成装置１の下部に設けられている。給紙トレイ１３には、用紙などの記録媒体Ｓが複数枚収容されている。記録媒体Ｓは、給紙ローラ３７によって一枚毎に給紙トレイ１３から引き出されて、画像形成装置１内に形成された記録媒体搬送経路Ｒを搬送される。
【００３０】
ボトル収容部４３は、画像形成装置１の上部に設けられている。ボトル収容部４３には、トナーボトル４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋが収容されている。トナーボトル４５Ｙには、カラー画像の色分解成分に対応するＹ色のトナーが充填される。トナーボトル４５Ｍには、カラー画像の色分解成分に対応するＭ色のトナーが充填される。トナーボトル４５Ｃには、カラー画像の色分解成分に対応するＣ色のトナーが充填される。トナーボトル４５Ｋには、カラー画像の色分解成分に対応するＫ色のトナーが充填される。
【００３１】
各トナーボトル４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋ内の各色のトナーは、それぞれ図示しないトナー供給送置によって、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの現像装置１９のケース１９１におけるトナー補給口１９１ａに接続されている。そして、上述したように、トナー濃度センサ１９５の出力値がトナー濃度制御基準値を超えて上昇すると、このトナー補給口１９１ａへと各トナーボトル４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋのトナーが補給される。
【００３２】
次に、上述のように構成された画像形成装置１の基本的動作について説明する。
【００３３】
画像形成装置１において画像形成動作が開始されると、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの感光体ドラム１５が図面上の反時計回りに回転駆動される。そして、各感光体ドラム１５の表面がそれぞれの帯電装置１７によって所定の極性に一様に帯電される。
【００３４】
次いで、帯電された各感光体ドラム１５の表面に、露光装置３からレーザ光Ｌがそれぞれ照射されて、各感光体ドラム１５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１５への露光に使われる画像情報は、所望のフルカラー画像をＹ色、Ｍ色、Ｃ色およびＫ色の色情報に分解した単色の画像情報とされる。
【００３５】
次いで、各感光体ドラム１５の表面の静電潜像に、各現像装置１９によってトナーが供給され、静電潜像からトナー像が形成される。また、各一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋに一次転写バイアスが印加される。これにより、各感光体ドラム１５に形成された各所のトナー像が、図中の反時計回りに周回する中間転写ベルト２７上に順次重ね合わされて転写される。また、トナー像の転写後の各感光体ドラム１５の表面に残留する転写残トナーは、クリーニング装置２１によって除去される。
【００３６】
また、給紙ローラ３７が不図示の駆動装置によって回転され、給紙トレイ１３から一枚の記録媒体Ｓが記録媒体搬送経路Ｒに送り出される。記録媒体搬送経路Ｒに送り出された記媒体Ｓは、一対のレジストローラ３９によってタイミングが計られて、二次転写ローラ３１とこれに対向する二次転写バックアップローラ１２との間に送られる。このとき、二次転写ローラ３１には二次転写バイアスが印加されており、これにより中間転写ベルト２７上のトナー像が記録媒体Ｓ上に一括して転写される。また、トナー像の転写後の中間転写ベルト２７の表面に残留する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置３３によって除去される。
【００３７】
トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置９へと搬送され、加熱機構部９１の定着ベルトと加圧ローラ９２との間のニップ部において記録媒体Ｓに熱と圧力とが加えられることによってトナー像が記録媒体Ｓに定着される。そして、ニップ部を通過した記録媒体Ｓは、その後、排出ローラ４１によってストックトレイ１１へと排出される。
【００３８】
図１に示されているように、この画像形成装置１には、以上に説明した各構成要素の動作を制御する制御部１００が搭載されている。図４は、図１に示されている制御部の模式的なハードウェアブロック図である。この図４に示されているように、制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１及びＩ／Ｏ部１０２を備えている。また、制御部１００は、記憶要素として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０４と、所定の不揮発性メモリ１０５と、を備えている。ＣＰＵ１０１、Ｉ／Ｏ部１０２、ＲＡＭ１０３、ＲＯＭ１０４、及び不揮発性メモリ１０５は、バス１０６で接続されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０４に記憶されている処理プログラム等に従って各種処理を実行する。ＲＡＭ１０３には、処理中のプログラムの展開や、各種データの一時保存等が行われる。ＲＯＭ１０４には、各種処理プログラムや、それらの処理プログラムにおいて使われるパラメータ等が記憶されている。また、不揮発性メモリ１０５には、後述するトナー像の形成条件等、電源遮断後も保存される各種情報が記憶される。Ｉ／Ｏ部１０２は、画像形成装置１における駆動モータや各種デバイス、あるいは各種センサ等と、制御部１００とのデータのやり取りを行う。
【００３９】
この制御部１００の制御の下、画像形成装置１では、用紙へのトナー像の形成や定着等が行われる。そして、使用環境（温度・湿度）の変化や、構成部品の経時変化等に起因した画像濃度の変動を抑えるため、画像形成装置１では、制御部１００によって以下に説明するプロセスコントロールが実行される。プロセスコントロールでは、中間転写ベルト２７の周面に所定のトナーパターンが形成され、そのトナーパターンにおけるトナーの付着量が検出される。その検出結果に基づいて、所定の目標付着量を得るのに必要な、トナー像の形成条件が算出される。
【００４０】
以下、本発明の第１実施形態において実行されるプロセスコントロールについて説明する。
【００４１】
図１に示されているように、画像形成装置１では、中間転写ベルト２７上のトナーパターンにおけるトナーの付着量を検出するための光学センサ１０７が設けられている。この光学センサ１０７は、中間転写ベルト２７の循環移動方向について、Ｋ色のプロセスカートリッジ１０Ｋの下流側で、二次転写ローラ３１の上流側となる位置に配置されている。図２に示されているように、各色のプロセスカートリッジ１０の現像装置１９には、感光体ドラム１５の表面電位を検出する電位センサ１９６が設けられている。プロセスコントロールでは、光学センサ１０７の検出結果と電位センサ１９６の検出結果とが用いられる。
【００４２】
プロセスコントロールには、画像形成装置において画像形成が行われていない非画像形成時に実行されるものと、画像形成時に実行されるものとの２種類がある。まず、非画像形成時のプロセスコントロールについて説明する。尚、以下では、特に断らない限り、色については区別せずに説明を行う。
【００４３】
本実施形態では、非画像形成時のプロセスコントロールが、電源投入時と、画像形成装置１で画像形成が行われた用紙の枚数が予め定められた枚数を超えた時点との２つの時点で実行される。非画像形成時のプロセスコントロールは、制御部１００における次のような機能ブロックによって実行される。以下、この非画像形成時のプロセスコントロールを実行する機能ブロックを非画像形成時プロセスコントロール実行部と呼ぶ。図５は、非画像形成時プロセスコントロール実行部を示す機能ブロック図である。図５に示されている非画像形成時プロセスコントロール実行部１１０は、非画像形成時パターン形成部１１１と、現像ポテンシャル算出部１１２と、付着量算出部１１３と、非画像形成時調整部１１４と、条件メモリ１１５とを備えている。非画像形成時プロセスコントロール実行部１１０が、本発明にいう非画像形成時プロセスコントロール実行部の一例に相当する。
【００４４】
非画像形成時パターン形成部１１１は、各色のプロセスカートリッジ１０と露光装置３とに、後述する非画像形成時用のトナーパターンを形成させる。非画像形成時パターン形成部１１１は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。この非画像形成時パターン形成部１１１が、本発明にいう非画像形成時パターン形成部の一例に相当する。
【００４５】
現像ポテンシャル算出部１１２は、各色のプロセスカートリッジ１０において感光体ドラム１５に形成されるトナーパターンの静電潜像（パターン潜像）Ｇｒ１に対する電位センサ１９６での検出結果に基づいて現像ポテンシャルを算出する。現像ポテンシャルは、現像バイアスが印加された現像ローラ１９２と静電潜像の電位との間の電位差である。現像ポテンシャル算出部１１２は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。
【００４６】
付着量算出部１１３は、中間転写ベルト２７上のトナーパターンＴ１に対する光学センサ１０７での検出結果に基づいて、そのトナーパターンＴ１におけるトナーの付着量を算出する。付着量算出部１１３は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。光学センサ１０７と付着量算出部１１３とを合わせたものが、本発明にいう非画像形成時付着量検出部の一例に相当する。
【００４７】
非画像形成時調整部１１４は、各色のプロセスカートリッジ１０と露光装置３とでトナー像を形成するときの形成条件を、現像ポテンシャル算出部１１２での算出結果と、付着量算出部１１３での算出結果とに基づいて調整する。非画像形成時調整部１１４は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。非画像形成時調整部１１４が、本発明にいう非画像形成時調整部の一例に相当する。
【００４８】
条件メモリ１１５は、非画像形成時調整部１１４で調整された形成条件が記憶される。各色のプロセスカートリッジ１０と露光装置３は、この条件メモリ１１５に記憶されている形成条件に基づいてトナー像の形成を行う。条件メモリ１１５は、図４に示されている不揮発性メモリ１０５がその役割を果たす。
【００４９】
非画像形成時のプロセスコントロールは、以上の機能ブロックによって次のような処理の流れで実行される。図６は、図４に示されている機能ブロックによって実行される非画像形成時のプロセスコントロールを表すフローチャートである。この図６のフローチャートが表す非画像形成時のプロセスコントロールは、電源投入時と、画像形成装置１で画像形成が行われた用紙の枚数が予め定められた枚数を超えた時点との２つの時点のうちのいずれかの時点が到来すると開始される。まず、プロセスコントロールにおけるトナーパターンの形成等に使われる各種デバイスや各種駆動モータに非画像形成時パターン形成部１１１によって電源が投入され、プロセスコントロールのための準備が行われる（ステップＳ１０１）。次に、非画像形成時パターン形成部１１１は、光学センサ１０７について次のような調整を行う（ステップＳ１０２）。ここで、本実施形態では、光学センサ１０７は、中間転写ベルト２７の幅方向（即ち、主走査方向）について、中央部と両端部との３箇所に配置されている。ステップＳ１０２では、それら３箇所の光学センサ１０７それぞれについて調整が行われる。
【００５０】
光学センサ１０７は、中間転写ベルト２７に向かってＬＥＤ光を照射し、受光素子で反射光を検出するセンサである。また、光学センサ１０７は、受光素子として、正反射光を受光する正反射受光素子と、拡散反射光を受光する拡散反射受光素子との２つの受光素子を備えている。ステップＳ１０２では、中間転写ベルト２７の地肌部にＬＥＤ光を照射したときの正反射受光素子の出力電圧が４ＶとなるようにＬＥＤ電流が調整される。調整したＬＥＤ電流の値は、条件メモリ１１５に記憶される。
【００５１】
ステップＳ１０２では、まず、前回に調整され条件メモリ１１５に記憶されていたＬＥＤ電流の値で所定時間に亘ってＬＥＤ光の照射が行われる。そして、その間の正反射受光素子の出力電圧の平均値が算出される。その算出された平均値が、４Ｖを中心とした所定範囲内に収まっているか否かが判定される。所定範囲内に収まっている場合、ＬＥＤ電流の調整は行われない。一方、所定範囲内に収まっていない場合、正反射受光素子の出力電圧が４ＶとなるようにＬＥＤ電流が調整され、調整結果が条件メモリ１１５に記憶される。以上の処理が、３箇所の光学センサ１０７それぞれについて行われる。
【００５２】
ステップＳ１０２の次に、各色のプロセスカートリッジ１０の現像装置１９に設けられているトナー濃度センサ１９５によって、現時点での現像装置１９のケース１９１内のトナー濃度が検出される（ステップＳ１０３）。続いて、非画像形成時パターン形成部１１１が、次のようなトナーパターンの形成を行う（ステップＳ１０４）。
【００５３】
図７は、図６に示されているフローチャートのステップＳ１０４で形成される、非画像形成時のトナーパターンを示す模式図である。図７に示されている非画像形成時のトナーパターンＴ１は、ＹＭＣＫ各色のトナーについて５つのパッチＰ１からなっている。各パッチＰ１は、フルトーンまでの５段階の階調のうちのいずれかに対応している。非画像形成時のトナーパターンＴ１は、各色５つずつ、合計で２０個のパッチＰ１が、矢印Ｄ１が示す中間転写ベルト２７の移動方向（即ち、副走査方向）に１列に並べられたものである。ここで、上述したように、光学センサ１０７は、矢印Ｄ２が示す中間転写ベルト２７の幅方向（即ち、主走査方向）について、中央部と両端部との３箇所に配置されている。本実施形態では、非画像形成時のトナーパターンＴ１は、中間転写ベルト２７の周面において、中央部の光学センサ１０７によってＬＥＤ光が照射される位置に、１列に並べられたものである。また、トナーパターンＴ１における色の並び順は、図１に示されている４色のプロセスカートリッジ１０の並び順と同じ、矢印Ｄ１が示す中間転写ベルト２７の移動方向の上流側から下流側にかけてＹＭＣＫの並び順となっている。これは、各色のプロセスカートリッジ１０が、互いに同じタイミングでパッチＰ１の形成を行うためである。本実施形態では、これにより、非画像形成時のプロセスコントロールの時間短縮が図られている。
【００５４】
また、本実施形態では、各パッチＰ１の形状は、主走査方向（矢印Ｄ２）の幅が１０ｍｍで、副走査方向（矢印Ｄ１）の幅が１４．４ｍｍの矩形状となっている。そして、トナーパターンＴ１は、このようなパッチＰ１が、５．６ｍｍの間隔を開けて副走査方向（矢印Ｄ１）に１列に並べられたものとなっている。また、各色について５つというパッチＰ１の数は、プロセスカートリッジ１０における感光体ドラム１５の周長内に１色分のパッチＰ１が全て収まるような数となっている。これにより、４色のパッチＰ１が、互いに重なることなく同じタイミングで形成されるようになっている。このトナーパターンＴ１が、本発明にいう第２のトナーパターンの一例に相当する。
【００５５】
図６のフローチャートにおけるステップＳ１０４では、このような非画像形成時のトナーパターンＴ１が、条件メモリ１１５にその時点で記憶されている形成条件を使って行われる。
【００５６】
ここで、本実施形態では、ステップＳ１０４における非画像形成時のトナーパターンＴ１の形成時に、各色のプロセスカートリッジ１０において、電位センサ１９６による次のような電位の検出が行われる（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５では、電位センサ１９６は、感光体ドラム１５の周面に形成される各パッチＰ１の静電潜像（パターン潜像）の電位（潜像電位）を検出する。
【００５７】
さらに、ステップＳ１０５では、検出したパターン潜像の潜像電位より、現像ポテンシャル算出部１１２が、トナーパターンＴ１をなす各パッチＰ１の現像ポテンシャルを、下記式を使って算出する。
【００５８】
現像ポテンシャル［−Ｖ］＝現像バイアス［−Ｖ］−潜像電位［−Ｖ］・・・（１）
【００５９】
尚、本実施形態では、現像ポテンシャル、現像バイアス、及び潜像電位が、いずれも負極性となっているため、単位が［−Ｖ］となっている。
【００６０】
そして、ステップＳ１０４における非画像形成時のトナーパターンＴ１の形成後に、光学センサ１０７よるＬＥＤ光の照射と正反射光及び拡散反射光の検出が行われる（ステップＳ１０６）。ここで、本実施形態では、拡散反射が殆ど起きないＫ色のパッチＰ１については正反射光の検出のみ行い、他のＹＭＣ３色のパッチＰ１について正反射光及び拡散反射光の検出が行われる。
【００６１】
次に、ステップＳ１０６での検出結果に基づいて、非画像形成時のトナーパターンＴ１をなす各パッチＰ１におけるトナー付着量を、付着量算出部１１３が算出する（ステップＳ１０７）。本実施形態では、正反射光の受光素子の出力電圧に対する線形変換と、拡散反射光の受光素子の出力電圧に対する線形変換とを用いてトナー付着量を算出している。このような線形変換を用いたトナー付着量の算出方法は、例えば特開２００６−１３９１８０号公報等に記載されているように公知の算出方法であり、これ以上の説明を割愛する。
【００６２】
ステップＳ１０６でトナーパターンＴ１をなす各パッチＰ１のトナー付着量が算出されると、非画像形成時調整部１１４が、そのトナー付着量と、上記のステップＳ１０５で算出された現像ポテンシャルとの一次関係式を次のように求める（ステップＳ１０８）。一次関係式は次式で表される。
【００６３】
トナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］＝現像γ×現像ポテンシャル［−Ｖ］＋現像開始電圧［−Ｖ］・・・（２）
【００６４】
図８は、図６に示されているフローチャートのステップＳ１０６で得られるトナー付着量と、ステップＳ１０５で得られる現像ポテンシャルとの関係を示すグラフである。この図８に示されているグラフＧ１では、横軸に現像ポテンシャルがとられ、縦軸にトナー付着量がとられている。そして、このグラフＧ１上に、フローチャートのステップＳ１０６で得られたトナー付着量と、ステップＳ１０５で得られた現像ポテンシャルとの関係が●印でプロットされている。ステップＳ１０８では、このプロット点に対する最初二乗法により、グラフＧ１上で直線Ｌ１にて示されている上記（２）式の一次関係式が求められる。
【００６５】
次に、非画像形成時調整部１１４は、予め定められたトナーの目標付着量を得るのに必要な現像バイアスを次の手順で算出する（ステップＳ１０９）。まず、図８に示されているように、上記（２）式においてトナーの目標付着量に対応する現像ポテンシャル（目標ポテンシャルと呼ぶ）が算出される。ここで、目標付着量は、各色のトナーについてフルトーンを得るのに必要な付着量である。トナーにおける顔料の着色度合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。次に、算出された目標ポテンシャルから、目標付着量を得るのに必要な現像バイアスが次式を用いて算出される。
【００６６】
現像バイアス［−Ｖ］＝目標ポテンシャル［−Ｖ］＋潜像電位［−Ｖ］・・・（３）
【００６７】
ここで、（３）式における潜像電位とは、ステップＳ１０５においてフルトーンのパッチＰ１について検出された潜像電位である。また、ステップＳ１０９では、算出された現像バイアスから、更に、次式を用いて帯電バイアスが算出される。
【００６８】
帯電バイアス［−Ｖ］＝現像バイアス［−Ｖ］＋１００〜２００［−Ｖ］・・・（４）
【００６９】
ステップＳ１０９では、ＹＭＣＫ各色のプロセスカートリッジ１０について、このようにして現像バイアスと帯電バイアスとが算出される。算出された各色の現像バイアス及び帯電バイアスは、条件メモリ１１５に記憶される。
【００７０】
続いて、非画像形成時調整部１１４は、次のような手順で露光装置３が照射するレーザ光Ｌの光量を設定する（ステップＳ１１０）。まず、ステップＳ１０９で算出した目標ポテンシャルを用いて、目標の中間調濃度となるための狙いの中間調潜像電位を算出する。中間調潜像電位は次式を用いて算出する。
【００７１】
中間調潜像電位＝係数α×目標ポテンシャル＋潜像電位［−Ｖ］・・・（５）
【００７２】
（５）式における係数αは各プロセスカートリッジ１０に対して設計される値であり、狙いの中間調濃度やライン幅などから決定される。また、（５）式における潜像電位は、（３）式における潜像電位と同じものである。ステップＳ１１０では、中間調潜像電位の算出後に、光量調整用のパターンを作成する。このとき作成するパターンはディザパターンを用いる。現像バイアス、帯電バイアスは固定の状態で、露光装置におけるレーザダイオードの出力（以下、ＬＤパワーと呼ぶ）を複数の段階で変化させて光量調整用のパターンを作成する。そして、このパターンの作成中に、このパターンをなす複数のパッチそれぞれのパターン潜像の潜像電位が、電位センサ１９６で検出される。その後、ＬＤパワーと潜像電位との一次関係式が最小二乗法により求められる。その求められた一次関係式に基づいて、上記の狙いの中間調潜像電位に対応するＬＤパワーが算出される。
【００７３】
ステップＳ１１０では、ＹＭＣＫ各色のプロセスカートリッジ１０について、このようにしてＬＤパワーが算出される。算出された各色のＬＤパワーは、条件メモリ１１５に記憶される。
【００７４】
最後に、非画像形成時調整部１１４は、プロセスカートリッジ１０の現像装置１９に対するトナー補給の基準となるトナー濃度制御基準値について、次のような手順で調整する（ステップＳ１１１）。トナー濃度制御基準値は条件メモリ１１５に記憶されており、ステップＳ１１１での調整は、その記憶されているトナー濃度制御基準値に対して行われる。
【００７５】
ステップＳ１１１での調整は、ステップＳ１０３で検出されたトナー濃度と、ステップＳ１０８で求められた上記（２）式における現像γとを使って行われる。まず、検出されたトナー濃度と、現時点でのトナー濃度制御基準値とが比較される。このとき、両者の差異が予め定められた規定を超えている場合、ステップＳ１１１では何も行わないものとする。一方、両者の差異がこの規定以下である場合、以下の手順で、トナー濃度制御基準値の調整が行われる。
【００７６】
まず、Δγ＝現像γ検出値−現像γ目標値、が算出される。ここで、現像γ目標値はあらかじめ装置毎に決められ、例えば１．０［ｍｇ／ｃｍ２／−ｋＶ］等と定められている。例えばこの「１．０」という値は、現像ポテンシャルが１０００［−Ｖ］で１．０［ｍｇ／ｃｍ２］のトナーが感光体に付着することを示している。この場合、現像開始電圧が０［−Ｖ］、目標トナー付着量が０．５［ｍｇ／ｃｍ２］であれば、５００［−Ｖ］の現像ポテンシャルが必要となる。現像ポテンシャル［−Ｖ］＝現像バイアス−潜像電位であるので、潜像電位が５０［−Ｖ］とすると、現像バイアスは、５５０［−Ｖ］となる。
【００７７】
上記のΔγが所定の値を超えると現像バイアスが設定可能な範囲を超えたり、異常画像が発生する恐れがあるので、Δγが目標範囲になるようにトナー濃度制御基準値を調整する。この調整は、Δγが正の値の場合に、所定値だけトナー濃度制御基準値を上昇させ、Δγが負の値の場合に、所定値だけトナー濃度制御基準値を低下させて行われる。
【００７８】
ステップＳ１１１では、ＹＭＣＫ各色のプロセスカートリッジ１０について、このようにしてトナー濃度制御基準値が調整される。調整後の各色のトナー濃度制御基準値は、条件メモリ１１５に記憶される。
【００７９】
ステップＳ１１１の処理を以て、図８のフローチャートが示す非画像形成時のプロセスコントロールが終了する。このプロセスコントロールの後に実行されるトナー像の形成は、プロセスコントロールにおいて調整されて条件メモリ１１５に記憶された現像バイアス、帯電バイアス、ＬＤパワー、及びトナー濃度制御基準値という形成条件の下で行われる。そして、本実施形態では、このようにして行われる画像形成時にも以下に説明するプロセスコントロールが行われ、上記のように調整された形成条件が更に調整される。以下、この画像形成時のプロセスコントロールについて説明する。
【００８０】
画像形成時のプロセスコントロールは、制御部１００における次のような機能ブロックによって実行される。以下、この画像形成時のプロセスコントロールを実行する機能ブロックを画像形成時プロセスコントロール実行部と呼ぶ。図９は、画像形成時プロセスコントロール実行部を示す機能ブロック図である。図９に示されている画像形成時プロセスコントロール実行部１２０は、時期決定部１２１と、形成指示部１２２と、画像形成時パターン形成部１２３と、画像形成時調整部１２４と、を備えている。また、画像形成時プロセスコントロール実行部１２０は、図５に示されている付着量算出部１１３と条件メモリ１１５も備えている。画像形成時プロセスコントロール実行部１２０が、本発明にいう画像形成時プロセスコントロール実行部の一例に相当する。
【００８１】
時期決定部１２１は、非画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定する。具体的には、トナー像の形成が、用紙の枚数にして何枚に達したらプロセスコントロールを実行するかを決定する。時期決定部１２１は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。この時期決定部１２１が、本発明にいう時期決定部の一例に相当する。
【００８２】
ここで、時期決定部１２１は、更に次のような機能ブロックで得られる決定条件に応じて非画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定する。図１０は、図９に示されている時期決定部で、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。時期決定部１２１は、移動平均値算出部１２５で算出される次のような移動平均値に応じて非画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定する。
【００８３】
移動平均値算出部１２５は、今回形成するトナー像を表す画像データＧｄを分析し、その今回のトナー像と、所定枚数分の過去のトナー像との画像面積率の移動平均値を算出する。移動平均値算出部１２５は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。この移動平均値算出部１２５が、本発明にいう移動平均値算出部の一例に相当する。
【００８４】
本実施形態では、図４に示されている不揮発性メモリ１０５に、様々な画像面積率の移動平均値と、各移動平均値に対応するプロセスコントロールの実行時期が記載された時期決定対応テーブルＴｂ２が記憶されている。時期決定部１２１は、この時期決定対応テーブルＴｂ２を参照し、移動平均値算出部１２５で算出された画像面積率の移動平均値に対応するプロセスコントロールの実行時期を求める。以上に説明した画像面積率の移動平均値に基づくプロセスコントロールの実行時期については後で更に詳細に説明する。
【００８５】
図９に示されている形成指示部１２２は、時期決定部１２１で決定された実行時期が到来すると、画像形成時パターン形成部１２３に後述する画像形成時のトナーパターンＴ２の形成指示を与える。形成指示部１２２は、図４に示されているＣＰＵ１０１がその役割を果たす。この形成指示部１２２が、本発明にいう形成指示部の一例に相当する。
【００８６】
画像形成時パターン形成部１２３は、各色のプロセスカートリッジ１０と露光装置３とに、後述する画像形成時用のトナーパターンＴ２を形成させる。画像形成時パターン形成部１２３は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。この画像形成時パターン形成部１２３が、本発明にいう画像形成時パターン形成部の一例に相当する。
【００８７】
画像形成時のトナーパターンＴ２が形成されると、光学センサ１０７が検出を行う。そして、付着量算出部１１３が、その検出結果に基づいて、トナーパターンＴ２におけるトナーの付着量を算出する。光学センサ１０７と付着量算出部１１３とを合わせたものは、本発明にいう画像形成時付着量検出部の一例にも相当している。
【００８８】
画像形成時調整部１２４は、付着量算出部１１３で算出されたトナーの付着量に応じて、条件メモリ１１５に記憶されている現像バイアス等の形成条件を調整する。ここで、本実施形態では、図４に示されている不揮発性メモリ１０５に、様々なトナー付着量と、各トナー付着量に対応する形成条件に対する調整量が記載された調整量対応テーブルＴｂ１が記憶されている。画像形成時調整部１２４は、この調整量対応テーブルＴｂ１を参照し、トナーの付着量に応じた調整量を求める。そして、画像形成時調整部１２４は、その求めた調整量を用いて現像バイアス等の形成条件を調整する。この形成条件の調整についても後で更に詳細に説明する。画像形成時調整部１２４は、図４に示されているＣＰＵ１０１及びＩ／Ｏ部１０２がその役割を果たす。この画像形成時調整部１２４が、本発明にいう画像形成時調整部の一例に相当する。
【００８９】
画像形成時のプロセスコントロールは、以上の機能ブロックによって次のような処理の流れで実行される。図１１は、図９及び図１０に示されている機能ブロックによって実行される画像形成時のプロセスコントロールを表すフローチャートである。この図１１のフローチャートが表す画像形成時のプロセスコントロールは、図１の画像形成装置１において画像データに基づいたトナー像の形成が始まると開始される。まず、画像形成時パターン形成部１２３によって各種デバイスや各種駆動モータに電源が投入されて像形成のための準備が行わるとともに、光学センサ１０７による検出の準備が行われる（ステップＳ２０１）。ここでは、光学センサ１０７のシャッターが開けられ、ＬＥＤが点灯される。
【００９０】
次に、移動平均値算出部１２５によって今回の画像データＧｄについて分析が行われ、次のように画像面積率の移動平均値が算出される（ステップＳ２０２）。まず、今回トナー像が形成される用紙のサイズと、そのトナー像の画像面積が画像データＧｄから求められ、今回の画像面積率が算出される。そして、今回のトナー像と、所定枚数分の過去のトナー像との画像面積率の移動平均値が次式によって算出される。
【００９１】
Ｍ（ｉ）＝（１／Ｎ）×｛Ｍ（ｉ−１）×（Ｎ−１）＋Ｘ（ｉ）｝・・・（６）
【００９２】
ここで、Ｎは、今回の分も含む像形成の所定の累積枚数である。Ｍ（ｉ）は、今回も含む画像面積率の移動平均値、Ｍ（ｉ−１）は、前回までの画像面積率の移動平均値、Ｘ（ｉ）は、今回の画像面積率である。
【００９３】
画像面積率の移動平均値が算出されると、時期決定部１２１が、時期決定対応テーブルＴｂ２を参照してプロセスコントロールの実行時期を決定する（ステップＳ２０３）。
【００９４】
ここで、本実施形態において、画像面積率の移動平均値に基づいてプロセスコントロールの実行時期を決定する理由について説明する。現像装置１９から感光体ドラム１５へのトナーの付着のし易さを表す指数として、現像ポテンシャルとトナー付着量との一次関係式を表す上記の（２）式における現像γが挙げられる。現像γが高いほどトナーは付着し易すく、現像γが低いほどトナーは付着し難い。その結果、現像γが高いほどトナー像の画像濃度が濃くなりがちとなり、現像γが低いほどトナー像の画像濃度が薄くなりがちとなる。即ち、現像γが変化すると、トナー像の画像濃度に変動が起き易くなる。
【００９５】
この現像γは、形成されるトナー像の画像面積率と次のような関係にある。図１２は、形成されるトナー像の画像面積率と現像γとの関係を示すグラフである。この図１２に示されているグラフＧ２では、横軸に画像面積率がとられ、縦軸に現像γがとられている。そして、画像面積率と現像γとの関係が◇印でプロットされている。このグラフＧ２から分かるように、画像面積率が高いトナー像を形成するほど現像γが高くなる傾向がある。画像面積率が高い画像を出力する場合、一定期間内における現像装置１９のトナー入れ替え量が多いため、現像装置１９に長い時間存在しているトナー量が少ない。そのため、過剰に帯電したトナーが少ないので、画像面積率が低い画像を出力した場合（トナーの帯電量が高い状態）に比べて現像γが高くなると考えられる。
【００９６】
そして、このような現像γの変動は、トナー像の画像面積率が急激に上昇したときに高まり易い。図１３は、トナー像の画像面積率が急激に上昇したときに現像γが高まる様子を示すグラフである。この図１３に示されているグラフＧ３では、縦軸に現像γがとられ、横軸にトナー像の形成枚数がとられている。そして、画像面積率が５％のトナー像を１００枚の用紙に形成した後、画像面積率が８０％のトナー像を連続して形成したときの現像γが◇印でプロットされている。このグラフＧ３からわかるように、画像面積率を切り替えた直後では現像γが急激に変化している。一方で、一定枚数以上印刷を行うと現像γがある一定の値で維持されることがわかる。高い画像面積率に切り替わった直後は、現像装置１９のトナー入れ替え量が急激に増加するため、トナー帯電量が低下し、現像γが急に変化するものと考えられる。その後、トナー入れ替え量が多い状態で変化しないと、トナー帯電量が一定に維持され現像γが一定の状態となるものと考えられる。
【００９７】
以上のことから、画像面積率が変化すると現像γが変動し画像濃度の変動が起き易くなることが分かる。そこで、画像面積率に応じた実行時期でプロセスコントロールを実行して画像濃度の変動を抑えることが考えられる。本実施形態では、過去の画像面積率も反映させるべく、画像面積率の移動平均値に応じてプロセスコントロールの実行時期が決定される。
【００９８】
上述したように、この実行時期の決定は、時期決定対応テーブルＴｂ２の参照によって行われる。この時期決定対応テーブルＴｂ２には、画像面積率の移動平均値についての様々な数値範囲と、各数値範囲に対応した実行時期としての用紙の枚数とが記載されている。図１１のフローチャートにおけるステップＳ２０３では、この時期決定対応テーブルＴｂ２の参照により、画像面積率の移動平均値が高いほどプロセスコントロールの実行時期を早めて画像濃度の変動を抑えている。また、画像面積率の移動平均値が低いほどプロセスコントロールの実行時期を遅らせて、プロセスコントロールに伴うトナーの消費量を抑えている。
【００９９】
尚、上述の図１３のグラフＧ３から分かるように、現像γは、画像面積率が変動した直後に変動し、一定の画像面積率での像形成が続くと一定の値に維持される。そこで、本実施形態とは異なり、画像面積率の移動平均値の変化量に応じてプロセスコントロールの実行時期を決定してもよい。即ち、時期決定対応テーブルＴｂ２を、画像面積率の移動平均値の変化量についての様々な数値範囲と、各数値範囲に対応した実行時期（用紙の枚数）とが記載されたものとしてもよい。この場合、画像面積率の移動平均値の変化量が大きいほどプロセスコントロールの実行時期を早め、変化量が小さいほどプロセスコントロールの実行時期を遅らせることとする。これにより、トナーの消費量を一層抑えることが可能となる。
【０１００】
ステップＳ２０３において、画像面積率の移動平均値に応じて実行時期（用紙の枚数）が決定されると、次に、形成指示部１２２が、現時点の用紙枚数についてのカウント値と、上記の実行時期とを比較する（ステップＳ２０４）。そして、カウント値が実行時期に達しない場合（ステップＳ２０４におけるＮｏ判定）、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、形成指示部１２２が、今回始まった一連の像形成が終了したか否かを判定する。像形成が終了していない場合（ステップＳ２０８におけるＮｏ判定）、形成指示部１２２は、用紙枚数をカウントアップする（ステップＳ２０９）。その後、処理がステップＳ２０２に戻ってそれ以降の処理が繰り返される。
【０１０１】
一方、上記のカウント値が実行時期に達した場合（ステップＳ２０４におけるＹｅｓ判定）、形成指示部１２２が画像形成時パターン形成部１２３にトナーパターンの形成指示を与える（ステップＳ２０５）。その形成指示を受けて、画像形成時パターン形成部１２３が次のようなトナーパターンを形成する。
【０１０２】
図１４は、図１１に示されているフローチャーとのステップＳ２０５で形成される、画像形成時のトナーパターンを示す模式図である。図７に示されている画像形成時のトナーパターンＴ２は、中間転写ベルト２７の周面において、トナー像の画像形成領域Ａｒ１に次のように並ぶ非画像形成領域Ａｒ２に形成される。非画像形成領域Ａｒ２は、矢印Ｄ１が示す中間転写ベルト２７の循環移動の方向（即ち、副走査方向）と交差する、矢印Ｄ２が示す幅方向（即ち、主走査方向）に、画像形成領域Ａｒ１の両側に並んで２つ設けられている。画像形成時のトナーパターンＴ２は、各非画像形成領域Ａｒ２に１列ずつ、合計で２列形成される。これら２列の画像形成時のトナーパターンＴ２は、同一のトナーパターンである。そして、上記のように３箇所に配置された光学センサ１０７のうち、両端部の光学センサ１０７によってＬＥＤ光が照射される位置に形成される。
【０１０３】
各列の画像形成時のトナーパターンＴ２は、副走査方向（矢印Ｄ１）の上流側から下流側にかけてＹＭＣＫの順に、各色２つずつ、合計で８個のパッチＰ２が並べられたものである。ＹＭＣの３色については、フルトーンのパッチＰ２が各色２つずつ設けられる。一方、Ｋ色については、ハーフトーンのパッチＰ２が２つ設けられる。Ｋ色のパッチＰ２をハーフトーンとするのは、Ｋ色では濃度が高いほど光学センサ１０７の出力の変化が小さくなり、画像濃度の変動に対する感度が下がるためである。
【０１０４】
本実施形態では、各色の２つのパッチＰ２は、１８．１６ｍｍの間隔で並べられており、色間では、４ｍｍの間隔が開けられてパッチＰ２で並べられている。また、各パッチＰ２は、５ｍｍ×５ｍｍの矩形状を有している。さらに、画像形成時のトナーパターンＴ２は、副走査方向（矢印Ｄ１）の最下流のパッチＰ２が転写されたタイミングで最上流のパッチＰ２が、光学センサ１０７の直下から５０．０ｍｍ離れた位置となるように設けられる。
【０１０５】
画像形成時には、図１に示されている画像形成装置１において、ＹＭＣＫの順に形成されて重ねられる各色のトナー像と一緒に各色のパッチＰ２が形成される。その結果、画像形成時のトナーパターンＴ２におけるパッチＰ２の配列は、図７に示されている非画像形成時のトナーパターンＴ１におけるパッチＰ１の配列とは異なり、副走査方向（矢印Ｄ１）の上流側から下流側にかけてＹＭＣＫの順となっている。このトナーパターンＴ２が、本発明にいうトナーパターンの一例に相当する。
【０１０６】
図１１のフローチャートにおけるステップＳ２０５においてこのようなトナーパターンＴ２が２列に形成されると、両端に配置された２つの光学センサ１０７によって各列のトナーパターンＴ２をなすパッチＰ２が検出される（ステップＳ２０６）。このとき、Ｋ色のパッチＰ２については正反射光のみ検出され、ＹＭＣの３色のパッチＰ２については正反射光と拡散反射光の両方について検出される。
【０１０７】
ここで、各光学センサ１０７による検出は次のようなタイミングで行われる。まず、上述したトナーパターンＴ２のレイアウトと、中間転写ベルト２７の移動速度等のプロセス線速とから、光学センサ１０７の直下に最上流側のパッチＰ２が到来するタイミングが分かる。そこで、本実施形態では、このようなタイミングより少し早めにＬＥＤを点灯させるように設計されている。各パッチＰ２が光学センサ１０７の直下を通過する際には正反射光及び拡散反射光ともにその強度が低下する。本実施形態では、これらの強度が予め定めた閾値を下回ったところから各パッチＰ２の通過が認識される。そして、そのときの正反射光と拡散反射光との検出結果から、各パッチＰ２におけるトナー付着量が、図６のフローチャートにおけるステップＳ１０７と同様の方法により算出される。その後、各色について、合計で４つの同じ階調のパッチＰ２におけるトナー付着量の平均値が求められる。
【０１０８】
次に、上記のように求められた各色のトナー付着量の平均値（以下、単にトナー付着量と呼ぶ）に基づいて、画像形成時調整部１２４が、前回のプロセスコントロールで求められ条件メモリ１１５に記憶されているトナー像の形成条件を調整する（ステップＳ２０７）。本実施形態では、形成条件のうち現像バイアスが次のように調整される。
【０１０９】
図１５は、図１１のフローチャーとのステップＳ２０７で行われる現像バイアスの調整について示す模式図である。図１５（ａ）には、トナー付着量の変化を表すグラフＧ４が示され、図１５（ｂ）には、トナー付着量に応じた現像バイアスの変化を表すグラフＧ５が示されている。この図１５（ａ）に示されているように、本実施形態では、ステップＳ２０６で求められたトナー付着量が、第１の上限、第２の上限、第１の下限、及び第３の下限という４つの閾値と比較される。ここで、本実施形態では、図９に示されている調整量対応テーブルＴｂ１として、次の表に記載されているテーブルが参照される。
【０１１０】
【表１】
2015172662.tif 000003
【０１１１】
この表１に示されているように、トナー付着量と４つの閾値との比較結果に応じて現像バイアスの増減量が決定される。その結果、例えばトナー付着量が図１５（ａ）のグラフＧ４のように変化したときは、図１５（ｂ）のグラフＧ５に示されているように現像バイアスが増減される。即ち、トナー付着量が多いほど現像バイアスが低減され、トナー付着量が少ないほど現像バイアスが増加される。現像バイアスが高いほど現像装置１９におけるトナーの帯電量が多くなり、感光体ドラム１５への付着が抑えられる。一方、現像バイアスが低いほど現像装置１９におけるトナーの帯電量が少なくなり、感光体ドラム１５への付着が増やされる。これにより、次回にトナー像が形成される際の画像濃度の変動が抑えられる。
【０１１２】
ここで、トナー付着量に応じた調整の対象は、本実施形態のように現像バイアスに限らず、例えば、上述したトナー濃度制御基準値であってもよく、あるいは、露光装置３におけるＬＤ光量であってもよい。以下、調整対象としてトナー濃度制御基準値を採用した場合と、ＬＤ光量を採用した場合との２つの別例について説明する。
【０１１３】
まず、調整対象としてトナー濃度制御基準値を採用した別例について説明する。上述したようにトナー濃度制御基準値は、現像装置１９に対するトナーの補給のために使われる値である。即ち、トナー濃度センサ１９５の出力値がトナー濃度制御基準値を超えて上昇すると、現像装置１９にトナーが補給される。ここでの別例では、画像形成時調整部１２４が、前回のプロセスコントロールで求められ条件メモリ１１５に記憶されているトナー像の形成条件のうちトナー濃度制御基準値を次のように調整する。
【０１１４】
図１６は、画像形成時調整部によるトナー濃度制御基準値の調整について示す模式図である。図１６（ａ）には、トナー付着量の変化を表す、上述の図１５（ａ）と同様のグラフＧ６が示され、図１６（ｂ）には、トナー付着量に応じたトナー濃度制御基準値の変化を表すグラフＧ７が示されている。そして、ここでの別例では、図９に示されている調整量対応テーブルＴｂ１として、次の表に記載されているテーブルが参照される。
【０１１５】
【表２】
2015172662.tif 000004
【０１１６】
この表２に示されているように、トナー付着量と４つの閾値との比較結果に応じてトナー濃度制御基準値の増減量が決定される。その結果、例えばトナー付着量が図１６（ａ）のグラフＧ６のように変化したときは、図１６（ｂ）のグラフＧ７に示されているようにトナー濃度制御基準値が増減される。即ち、トナー付着量が多いほどトナー濃度制御基準値が増加され、トナー付着量が少ないほどトナー濃度制御基準値が低減される。図１６（ｂ）のグラフＧ７には、トナー濃度制御基準値がこのように変えられたときの、トナー濃度センサ１９５の出力の変化が●印でプロットされている。上述したように、トナー濃度センサ１９５の出力は、現像装置１９におけるケース１９１内のトナー濃度が低下すると出力が上昇する。逆に、トナー濃度センサ１９５の出力は、ケース１９１内のトナー濃度が上昇すると出力が低下する。
【０１１７】
トナー付着量が多くトナー濃度制御基準値が増加されると、トナー補給のための閾値が上げられることとなるので中々トナーが補給されずトナー濃度が低下してトナー濃度センサ１９５の出力が上昇する。トナー濃度が低下すると、トナーの帯電量は多くなる。その結果、感光体ドラム１５へのトナーの付着が抑えられる。一方で、トナー付着量が少なくトナー濃度制御基準値が低減されると、トナー補給のための閾値が下げられることとなるので直ぐにトナーが補給されてトナー濃度が上昇してトナー濃度センサ１９５の出力が低下する。トナー濃度が上昇すると、トナーの帯電量は少なくなる。その結果、感光体ドラム１５へのトナーの付着が増やされる。ここでの別例では、トナー濃度制御基準値の増減により現像装置１９におけるケース１９１内のトナー濃度を増減させることで、次回にトナー像が形成される際の画像濃度の変動が抑えられる。
【０１１８】
次に、調整対象としてＬＤ光量を採用した別例について説明する。トナー付着量が多い場合には、ＬＤ光量を下げてトナーの付着を抑えるように調整を行う。一方、トナー付着量が少ない場合には、ＬＤ光量を上げてトナーの付着を増やすように調整を行う。このような調整により、次回にトナー像が形成される際の画像濃度の変動が抑えられる。
【０１１９】
以上、第１実施形態と２つの別例において、画像形成時調整部による調整の一例として、現像バイアスを調整対象とした例と、トナー濃度制御基準値を調整対象とした例と、ＬＤ光量を調整対象とした例との３つが例示されている。尚、画像形成時調整部による調整は、上記の３つの調整対象のいずれか１つの調整に限るものではなく、２つ以上の調整対象を組み合わせて調整してもよい。例えば、トナー付着量が非常に少ない場合に、現像バイアスを高くし、かつ、トナー濃度制御基準値を小さく調整しトナー濃度を高くするといった調整を行ってもよい。このような調整によれば、トナーの付着をいち早く増やして画像濃度の変動をより早く抑えることができる。
【０１２０】
ここで、本実施形態では、トナー像を形成した用紙の枚数のカウント値が、用紙の枚数として決定されたプロセスコントロールの実行時期に達すると上述した形成条件の調整が行われる。この場合、長尺の用紙等が使われたとき等に中々調整が行われなくなる可能性がある。このため、上記のカウント値を、実際にトナー像を形成した用紙の枚数ではなく、例えばＡ４換算の枚数等としてもよい。ただし、この場合には、長尺の用紙に対するトナー像の形成の途中で形成条件が調整されて変化する可能性がでてくる。そのため、長尺の用紙に対するトナー像の形成の際には、上記のように求めた調整量に例えば所定の係数を乗ずる等により調整量を抑えて調整を行うこととしてもよい。
【０１２１】
また、本実施形態では、上記のように調整された形成条件は、次回のトナー像の形成の際に用いられることとしたが、調整が行われたら、今回のトナー像の形成途中であっても直ぐにその調整後の形成条件を用いることとしてもよい。
【０１２２】
図１１のフローチャートにおけるステップＳ２０７において以上に説明した調整が行われると、ステップＳ２０８に処理が進む。ステップＳ２０８では、上述したように形成指示部１２２が、今回始まった一連の像形成が終了したか否かを判定する。像形成が終了していない場合（ステップＳ２０８におけるＮｏ判定）、ステップＳ２０９で用紙枚数がカウントアップされ、ステップＳ２０２に処理が戻る。一方、像形成が終了した場合（ステップＳ２０８におけるＹｅｓ判定）、光学センサ１０７のＬＥＤが消灯される（ステップＳ２１０）。このステップＳ２１０の処理を以て、図１１のフローチャートが表す画像形成時のプロセスコントロールは終了する。
【０１２３】
尚、以上に説明した画像形成時のプロセスコントロールでは、トナー像の形成開始時点で光学センサ１０７のシャッターが開けられＬＥＤが点灯される。そして、画像形成時のプロセスコントロールの実行中は常に光学センサ１０７による検出が行われている状態にある。しかしながら、光学センサ１０７に対する制御はこれに限るものではなく、例えばトナーパターンＴ２の通過時にのみシャッターが開けられＬＥＤが点灯されるといったものであってもよい。これにより、光学センサ１０７での消費電力が抑えられることとなる。また、シャッターの開放が限定されるので、飛散トナー等による光学センサ１０７の汚れ等も抑えられることとなる。
【０１２４】
以上に説明した第１実施形態の画像形成装置１によれば、主走査方向にトナー像に並べてトナーパターンＴ２を形成させる時期が、画像面積率の移動平均値という決定条件に応じて決められる。このため、トナー像の画像濃度の変動が予想されるときにトナーパターンＴ２の形成時期を早める等といったことが可能となる。また、逆にそのような変動が当分来ないと予想されるときにはトナーパターンＴ２の形成時期を遅らせてトナーの消費量を抑えることも可能となる。このように第１実施形態の画像形成装置１によれば、トナーパターンＴ２が一定の間隔毎に形成される上述の特許文献２に記載の技術に比べ、トナーの消費量を抑えつつも高精度でプロセスコントロールを行うことができる。
【０１２５】
また、第１実施形態の画像形成装置１では、画像形成時のプロセスコントロールに先立って、非画像形成時のプロセスコントロールが行われて、トナー像の形成条件が調整される。非画像形成時は画像形成時と比べて時間的な余裕もあることから、プロセスコントロールの際に形成するトナーパターンＴ１の自由度も高い。このため、本実施形態では、非画像形成時のプロセスコントロールでは、非画像形成時のプロセスコントロールよりも多数のパッチからなるトナーパターンＴ１を形成するとともに、形成条件もより精密に調整している。そして、画像形成時のプロセスコントロールでは、そのように精密に調整された形成条件を更に調整することとしている。第１実施形態の画像形成装置１では、このような２段階のプロセスコントロールにより、より高精度での画像濃度の制御が可能となっている。
【０１２６】
また、第１実施形態の画像形成装置１では、主走査方向にトナー像に並べてトナーパターンＴ２を形成させる時期、即ち画像形成時のプロセスコントロールの実行時期が、画像面積率の移動平均値という決定条件に応じて決められる。これにより、高い画像面積率のトナー像の形成が行われて現像装置１９のトナーの帯電量が変化し易くなったときに細かな頻度で画像形成時のプロセスコントロールを実行させることが可能となっている。また、決定条件については、画像面積率の移動平均値の変化量という別例も挙げて説明を行った。この場合には、変化量が画像面積率の移動平均値の変化量が大きいほどプロセスコントロールの実行時期を早め、変化量が小さいほどプロセスコントロールの実行時期を遅らせることとする。これにより、トナーの消費量を一層抑えることが可能となる。
【０１２７】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、上述した第１実施形態とは、トナーパターン時期決定部での処理内容が異なる。以下、第２実施形態について、この第１実施形態との相違点について説明し、例えば画像形成装置の構成や、プロセスコントロールの処理内容等いった同一点については説明を割愛する。
【０１２８】
図１７は、第２実施形態において画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。尚、図１７では、図１０に示されている第１実施形態の機能ブロックと同等な機能ブロックには、図１０と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な機能ブロックについての重複説明を省略する。本実施形態の時期決定部２１０は、次の式に基づいて画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定する。
【０１２９】
実行時期＝実行時期の基準値（用紙の枚数）×補正係数・・・（７）
【０１３０】
時期決定部２１０は、移動平均値算出部１２５で算出される画像面積率の移動平均値に対応した実行時期の基準値を、上述した第１実施形態での実行時期の決定方法と同様に、時期決定対応テーブルＴｂ２を参照して求める。そして、時期決定部２１０は、その基準値に、次のような補正係数を乗ずることで、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定する。
【０１３１】
本実施形態では、上述した表１や表２におけるトナー付着量の、様々なトナー付着量と、各トナー付着量に対応する補正係数に対する調整量が記載された補正係数対応テーブルＴｂ３が、図４に示されている不揮発性メモリ１０５に記憶されている。時期決定部２１０は、この補正係数対応テーブルＴｂ３として、次の表に記載されているテーブルを参照する。
【０１３２】
【表３】
2015172662.tif 000005
【０１３３】
この表３に示されている補正係数対応テーブルＴｂ３は、上述した表１や表２に記載されている４つの閾値で区分される５つの範囲に、５つの補正係数を一対一に対応付けたものである。この補正係数対応テーブルＴｂ３により、トナー付着量の過多に応じて現像バイアス等の形成条件が調整されたときには、その調整量が大きいほど小さな補正係数が求められることとなる。
【０１３４】
本実施形態では、１回目の画像形成時のプロセスコントロールの実行時期は、第１実施形態と同様に、画像面積率の移動平均値のみによって決定される。そして、２回目以降は、前回のプロセスコントロールでのトナーパターンＴ２に対する光学センサ１０７による検出に基づいて算出されたトナー付着量で、上記の補正係数対応テーブルＴｂ３が参照される。そして、そのトナー付着量に対応した補正係数が求められて、上記の基準値に乗じられる。その結果、前回のプロセスコントロールでの調整量が大きいほど、次回のプロセスコントロールの実行時期が早められる。これにより、前回のプロセスコントロールでの調整が適切であったかの確認が、早い時期に行われ、調整が足りない場合には再度調整が行われることとなる。一方、前回のプロセスコントロールでの調整量が小さいほど、次回のプロセスコントロールの実行時期が遅らせられる。これにより、画像形成時のプロセスコントロールの実行が必要最小限に抑えられてトナーの消費量が抑えられることとなっている。
【０１３５】
尚、トナー付着量に対する補正係数は、上記の表３に記載されている値に限るものではなく、次の表に記載されている別例の値であってもよい。
【０１３６】
【表４】
2015172662.tif 000006
【０１３７】
この表４に記載されている補正係数は、上記の表３に記載されている補正係数よりも大きな値となっている。この表４の別例は、補正係数を大きくすることで画像形成時のプロセスコントロールの実行時期をなるべく遅らせてトナーの消費量を抑えたものとなっている。
【０１３８】
以上に説明した第２実施形態によれば、１度行われた画像形成時のプロセスコントロールでのトナー付着量が次回のプロセスコントロールの実行時期に反映される。つまり、この第２実施形態では、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期の決定に用いられる決定条件が、トナー付着量を含んだ条件となっている。これにより、トナー付着量の過多又は過小により前回のプロセスコントロールでの調整量が大きい場合には、次回の実行時期を早めて、画像形成時のプロセスコントロールによる画像濃度の制御精度を高めることができる。逆に、トナー付着量が適切で前回の画像形成時のプロセスコントロールでの調整量が小さい場合には、次回の実行時期を遅らせてトナーの消費量を抑えることができる。
【０１３９】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、上述した第２実施形態と同様に、第１実施形態とは、トナーパターン時期決定部での処理内容が異なる。以下、第３実施形態についても、第２実施形態と同様に、第１実施形態との相違点について説明し同一点については説明を割愛する。
【０１４０】
図１８は、第３実施形態において画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。尚、図１８では、図１０に示されている第１実施形態の機能ブロックと同等な機能ブロックには、図１０と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な機能ブロックについての重複説明を省略する。
【０１４１】
本実施形態でも、上述の第２実施形態と同様に、上記の（７）式に基づいて画像形成時のプロセスコントロールの実行時期が求められる。ここで、本実施形態では、現像装置１９の周辺における温湿度を検出する温湿度検出部３０１が設けられている。そして、時期決定部３０２において、この温湿度検出部３０１での検出結果に応じて、（７）式における補正係数が求められる。これは、画像形成装置１の内部の温湿度によって現像装置１９の現像γが変動することがあるためである。温湿度検出部３０１が、本発明にいう温湿度検出部の一例に相当する。
【０１４２】
図１９は、画像形成装置の内部の温湿度によって現像装置の現像γが変動する様子を表すグラフである。この図１９に示されているグラフＧ８では、横軸に画像面積率の移動平均値がとられ、縦軸に現像γがとられている。そして、画像面積率の移動平均値の変化に対する現像γがプロットされているが、グラフＧ８では、このプロットが３種類の温湿度環境について行なわれている。常温常湿環境（以下、ＭＭ環境と呼ぶ）について◇印でプロットされ、高温高湿環境（以下、ＨＨ環境と呼ぶ）について□印でプロットされ、低温低湿環境（以下、ＬＬ環境と呼ぶ）について△印でプロットされている。ここで、グラフＧ８におけるＭＭ環境は温度が２３℃で湿度が５０％の環境であり、ＨＨ環境は温度が２７℃で湿度が８０％の環境であり、ＬＬ環境は温度が１０℃で湿度が１５％の環境となっている。
【０１４３】
図１９のグラフＧ８から分かるように、ＭＭ環境と比較して、ＨＨ環境では画像面積率の移動平均値の変動に対して現像γが高まり易く、ＬＬ環境では現像γの変動が小さい。これは、ＨＨ環境では現像装置１９の内部でトナーの凝集が起き易く磁性キャリアと接触し難くなり、その結果、トナーの帯電量が低下し、ＬＬ環境では逆にトナーの帯電量が増すためである。上述したように現像γが高まるとトナー付着量が変動し易く、その結果、画像濃度が変動し易くなる。そのため、本実施形態では、ＨＨ環境の下では、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期が早められるようになっている。一方で、現像γの変動が小さいＬＬ環境では実行時期が遅らせられてトナーの消費量が抑えられるようになっている。
【０１４４】
本実施形態では、予め定められた３つの温湿度環境の区分（ＨＨ環境、ＭＭ環境、ＬＬ環境）それぞれに対応した３つの補正係数を記載した補正係数対応テーブルＴｂ４が設けられている。そして、時期決定部３０２が、温湿度検出部３０１での検出結果で補正係数対応テーブルＴｂ４を参照して、その検出結果に対応した補正係数を求める。例えば、ＨＨ環境については「０．４」の補正係数が対応しており、実行時期の基準値にこの補正係数が乗じられることで、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期が早められるようになっている。一方で、ＭＭ環境やＨＨ環境についてはＨＨ環境の補正係数よりも大きな値が対応しており、実行時期が遅らせられるようになっている。
【０１４５】
以上に説明した第３実施形態によれば、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期の決定に用いられる決定条件が、現像装置１９の周辺における温湿度環境を含んだ条件となっている。これにより、現像γが高まりがちなＨＨ環境では画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を早めて画像濃度の制御精度を高めることができる。逆に、現像γの変動がＨＨ環境に比べて小さいＭＭ環境やＬＬ環境では、実行時期を遅らせてトナーの消費量を抑えることができる。
【０１４６】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態も、上述した第２実施形態や第３実施形態と同様に、第１実施形態とは、トナーパターン時期決定部での処理内容が異なる。以下、第４実施形態についても、第２実施形態や第３実施形態と同様に、第１実施形態との相違点について説明し同一点については説明を割愛する。
【０１４７】
図２０は、第４実施形態において画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を決定するための機能ブロックを示す図である。尚、図２０では、図１０に示されている第１実施形態の機能ブロックと同等な機能ブロックには、図１０と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な機能ブロックについての重複説明を省略する。
【０１４８】
本実施形態でも、上述の第２実施形態と同様に、上記の（７）式に基づいて画像形成時のプロセスコントロールの実行時期が求められる。ここで、本実施形態では、タイマー４０１が設けられている。このタイマー４０１では、現像装置１９が動作を停止していた停止時間が計測される。そして、時期決定部４０２において、このタイマー４０１での計測結果に応じて、（７）式における補正係数が求められる。これは、現像装置１９の停止時間が長いほどトナーの帯電量が低下し、その結果として現像γが高まることがあるためである。タイマー４０１が、本発明にいうタイマーの一例に相当する。
【０１４９】
図２１は、現像装置の動作とトナーの帯電量との関係を模式的に示すグラフである。この図２１のグラフＧ９では、横軸に時間がとられ、縦軸にトナーの帯電量がとられている。このグラフＧ９から分かるように、現像装置１９の停止時間が長いほどトナーの帯電量が低下する。そして、現像装置１９が駆動を開始すると帯電量が増加していくが、その前の停止時間が長く帯電量の低下量が大きいほど増加の振れ幅が大きくなる。つまり、停止時間が長いほど、現像装置１９は、駆動開始後の帯電量の増加量が大きく現像γが変化し易い状態となる。そこで、本実施形態では、現像装置１９の停止時間が長いほど画像形成時のプロセスコントロールの実行時期が早められるようになっている。一方で、停止時間が短いときには実行時期が遅らせられてトナーの消費量が抑えられるようになっている。
【０１５０】
本実施形態では、所定数の時間範囲それぞれに補正係数を対応させた補正係数対応テーブルＴｂ５が設けられている。そして、時期決定部４０２が、タイマー４０１で計測された、直前の現像装置１９の停止時間で補正係数対応テーブルＴｂ５を参照して、その検出結果に対応した補正係数を求める。
【０１５１】
ここで、現像装置１９におけるトナーの帯電量は、駆動がしばらく続くと一定の値を維持するようになる。そこで、本実施形態では、繰り返し実行される画像形成時のプロセスコントロールのうち、補正係数対応テーブルＴｂ５の参照による補正係数が使われる回数が、例えば１０回といった所定回数に限られている。それ以降は、補正係数として「１．０」が使われ、実質的に上記の基準値がそのまま実行時期として使われる。これにより、トナーの帯電量が一定となった後の画像形成時のプロセスコントロールの実行に伴うトナーの消費量が抑えられる。
【０１５２】
以上に説明した第４実施形態によれば、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期の決定に用いられる決定条件が、現像装置１９の停止時間を含んだ条件となっている。これにより、停止時間が長くトナーの帯電量が低下して現像γが高まりがちな場合には、画像形成時のプロセスコントロールの実行時期を早めて画像濃度の制御精度を高めることができる。逆に、停止時間が短く現像γの変動がそれほど大きくない場合には、実行時期を遅らせてトナーの消費量を抑えることができる。
【０１５３】
尚、以上に説明した第１〜第４実施形態はいずれも本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【０１５４】
例えば、上述した第２〜第４実施形態では、本発明にいう決定条件の一例として、いずれも画像面積率の移動平均値を含んだ条件が例示されている。しかしながら、本発明にいう決定条件は、これに限るものではなく、上述のトナー付着量、温湿度環境、現像装置１９の停止時間のいずれかのみであってもよい。例えばトナー付着量のみを決定条件として用いる場合、上述の（７）式における基準値を予め定められた固定値とし、この固定値に、トナー付着量に応じた補正係数を乗ずる等といった処理が行われることとなる。
【０１５５】
また、例えば、上述した第２〜第４実施形態では、本発明にいう決定条件の一例として、トナー付着量、温湿度環境、現像装置１９の停止時間のいずれか１つを補正係数のために含んだ条件が例示されている。しかしながら、本発明にいう決定条件は、これに限るものではなく、例えば、上記の３つのうち２つ以上を補正係数のために含んだ条件であってもよい。この場合、例えば、トナー付着量と温湿度環境、温湿度環境と停止時間、停止時間とトナー付着量、あるいは３つの全てが組み合わされて補正係数が決定されることとなる。
【０１５６】
また、例えば、上述した第１〜第４実施形態では、本発明にいう画像形成装置の一例として、タンデム式の画像形成装置１が例示されている。しかしながら、本発明にいう画像形成装置は、これに限るものではなく、ロータリー式のカラーの画像形成装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１    画像形成装置（画像形成装置の一例）
３    露光装置（像形成部の一例の一部）
５    プロセスユニット（像形成部の一例の一部）
７    中間転写ユニット（像形成部の一例の一部）
８    二次転写部（転写部の一例）
９    定着装置（定着部の一例）
１０  プロセスカートリッジ
１５  感光体ドラム
１９  現像装置
２７  中間転写ベルト（像保持体の一例）
１００  制御部
１０７  光学センサ（画像形成時付着量検出部の一例の一部，非画像形成時付着量検出の一例の一部）
１１０  非画像形成時プロセスコントロール実行部（非画像形成時プロセスコントロール実行部の一例）
１１１  非画像形成時パターン形成部（非画像形成時パターン形成部の一例）
１１２  現像ポテンシャル算出部
１１３  付着量算出部（画像形成時付着量検出部の一例の一部，非画像形成時付着量検出の一例の一部）
１１４  非画像形成時調整部（非画像形成時調整部の一例）
１１５  条件メモリ
１２０  画像形成時プロセスコントロール実行部（画像形成時プロセスコントロール実行部の一例）
１２１，２０１，３０２，４０２  時期決定部（時期決定部の一例）
１２２  形成指示部（形成指示部の一例）
１２３  画像形成時パターン形成部（画像形成時パターン形成部の一例）
１２４  画像形成時調整部（画像形成時調整部の一例）
３０１  温湿度検出部（温湿度検出部の一例）
４０１  タイマー（タイマーの一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５８】
【特許文献１】特開２００３−１４０４５９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１８２８４号公報
【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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