(57)【要約】【課題】画質調整動作に用いられる画像形成条件算出のための基準パッチパターンが、電位センサによる検知誤差やトナーの消費の増加あるいはクリーニング部への機械的負荷の増加などを生じさせない構成を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成条件を校正する制御部２００において、固定した画像形成条件において主走査方向幅や階調性を異ならせた複数のパッチパターンを対象とした潜像電位を検知し、検知結果に基づき前記画像形成条件を目標とする画像形成条件となるように校正する際に、パッチパターンの一つと他のパッチパターンからの潜像電位に基づいて、画像形成条件校正に用いられる画像形成条件を設定するための補正係数を割り出し、該補正係数に基づき画像形成条件校正時に用いられる、少なくとも画像形成条件校正対象であるパッチパターンの潜像電位を補正する電位補正処理を実行可能であることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成条件校正のために潜像担持体上に形成される複数のパッチパターンを対象として該パッチパターンの潜像電位およびトナー付着量をそれぞれ検知する検知手段と、該検知手段からの検知結果に応じて目標とする画像形成条件として用いられる帯電電位、書き込み出力、現像バイアスを対象として画質調整のための校正を行う制御部を備えた画像形成装置であって、
前記パッチパターンとして、少なくとも２段階以上の主走査方向幅を有するパターンを形成し、
前記パッチパターンの一つは、前記画像形成条件校正時に形成されるパッチパターンと同様な主走査方向幅を設定され、他のパッチパターンは、少なくとも２以上の画像形成条件による主走査方向幅が用いられ、
前記制御部は、固定した画像形成条件において前記各パッチパターンを対象とした潜像電位を検知し、検知結果に基づき前記画像形成条件を目標とする画像形成条件となるように校正する際に、前記パッチパターンの一つと他のパッチパターンからの潜像電位に基づいて、画像形成条件校正に用いられる画像形成条件を設定するための補正係数を割り出し、該補正係数に基づき画像形成条件校正時に用いられる、少なくとも前記画像形成条件校正対象であるパッチパターンの潜像電位を補正する電位補正処理を実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記補正係数として、前記画像形成条件校正時に形成されるものと同様な主走査方向幅を有するパッチパターンの一つから得られる潜像電位および前記２以上の画像形成条件による主走査方向幅を有する他のパッチパターンから得られる潜像電位をプロットした結果を直線近似させて得られた傾きおよび切片を用い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】
前記制御部には温度検知手段が接続され、該制御部は、該温度検知手段が前回の電位補正処理時での温度変化量を超えたときに前記電位補正処理を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部には印刷枚数検知手段が接続され、該制御部は、前回の電位補正処理時から所定の印刷枚数を超えた時点で前記補正処理を実行することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部には、前記パッチパターンの潜像電位検知結果と前記パッチパターンでのトナー付着量検知結果に基づく現像能力の変化量が前回の電位補正処理時の変化量に対して閾値を超えた場合に前記電位補正処理を実行することを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記パッチパターンは、潜像担持体の移動周期に対応して形成されることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記パッチパターンは、前記帯電電位設定に用いられる部材が回転体である場合、該回転体の回転周期に対応して形成されることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御部は、画像形成に用いられる帯電手段、現像手段および露光書き込み手段での作像条件を固定した状態で露光書き込み領域を変化させて複数のパッチパターンを形成し、複数のパッチパターンの潜像電位検知結果に基づきパッチパターンの主走査方向幅を設定することを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記複数形成されたパッチパターンのうちで、最大主走査方向幅を有するパッチパターン同士での潜像電位の差分が所定範囲となるようにパッチパターンの主走査方向幅を算出し、その結果に基づき２以上の作像条件により作成されるパッチ派端を対象として潜像電位を検知することを特徴とする請求項１乃至５または８のうちのいずれか一つに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、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、パッチパターンを用いて画像形成に必要な情報を取得するための制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている可視像を転写体に転写して複写出力を得ている。
画像形成装置により得られる画像には、単一色のモノクロ画像だけでなく、フルカラーを含む多色画像がある。
多色画像を得る際には、一例として各色の作像部で形成された画像をベルトなどの中間転写体に１次転写により順次転写して重畳画像を形成し、重畳画像を記録紙などの記録媒体に対して２次転写により一括転写する場合がある。
【０００３】
ところで、各色の作像部では、色再現性などを始めとした画像品質の安定化を達成することが要求されている。このため、潜像担持体として用いられる感光体ドラムに対する画像形成条件である、帯電特性、書き込み特性、現像特性を対象とした条件設定により形成したパッチパターンを用いることが知られている。
パッチパターンを用いる目的の一つに、画像濃度を調整して出力画像の画像濃度を保証することが挙げられる。
【０００４】
この場合の方法には、潜像担持体に用いられる感光体上でのパッチパターンの潜像電位検知、光学センサを用いた付着トナー量の検知、潜像電位と付着トナー量とを用いて現像ポテンシャルとトナー付着量との関係に係る直線近似式を求めることが行われる。
そして、直線近似式から現像γ(直線近似式での傾き)、現像開始電圧(直線近似式において付着量が０の時の現像ポテンシャル)との関係式を用いて所望のトナー付着量が得られる画像形成条件を制御することが行われる。
【０００５】
具体的には、次の手順が用いられる。
（１）感光体上に帯電バイアス若しくはレーザダイオード(ＬＤ)の書き込み密度を変化させることにより複数個の基準パッチパターンを形成する。
（２）形成されたパッチパターンの潜像電位を電位センサにより検知し、検知結果に基づいて潜像電位を求める。
（３）潜像電位と現像バイアスに基づき各トナーパッチの現像ポテンシャルを算出する。
（４）静電潜像を現像部においてトナーを用いて可視像処理し、感光体から中間転写体であるベルトに転写する。
（５）転写されたパッチパターンに対してＬＥＤ光を照射し、反射光（製版社光あるいは拡散反射光）を光学センサにより検知する。この倍に用いられる光学センサは、フォトダイオードやフォトトランジスタである。
（６）光学センサからの検知結果をトナー付着量に変換し、各パッチパターンでのトナーの付着量を割り出す。
（７）各パッチパターンでのトナー付着量を濃度保証対象となる現像ポテンシャルに対して実際に得られた現像ポテンシャルに関するデータ出力し、その近似直線の傾きである現像γ、およびｘ切片である現像開始電圧（Ｖｋ）を算出する。
（８）（７）において算出された結果に基づき、補正すべき現像バイアス、帯電バイアスを決定し、画像形成条件にフィードバックする。
【０００６】
一方、画像形成条件のフィードバック制御に関しては、（７）の結果に基づき、目標とする中間調濃度が得られる中間調電位を算出し、レーザダイオード（ＬＤ）よる書き込み密度を変化させて複数のディザパターンを用いることがある。
この場合には、複数のディザパターンにおける潜像電位を検知し、検知結果に基づき、中間調電位となるようにレーザダイオード（ＬＤ）での書き込み密度をフィードバックする。
以上の手順により、現時点での現像バイアス、帯電バイアスおよび書き込み密度をフィードバック制御することによりベタが像部での濃度および中間調画像部での濃度を所望の濃度に適正化することができる。
【０００７】
以上の手順、つまりベタ画像部および中間調画像部での濃度補正に関して電位センサおよびトナー濃度センサを用いる構成としては、例えば、特許文献１において提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に開示されている構成を用いて上述した手順によりベタ画像および中間調画像部での濃度補正を適正化する際にパッチパターンを用いようとすると次の問題がある。
つまり、センサとパッチパターンとの対応関係が整合しないと潜像電位検出の際に誤検知が生じる虞がある。これにより、画像形成条件を適正化できない場合がある。以下、この理由について説明する。
図１７は、パッチパターンとセンサによる検知範囲との関係を説明するための図である。
同図において、（Ａ）は、パッチパターンの主走査方向幅内に電位センサの検知領域が含まれる場合を示しており、（Ｂ）は、電位センサの検知領域に対してパッチパターンの主走査方向幅が小さい場合を示している。
（Ｂ）に示すように、電位センサの検知領域がパッチパターンの主走査方向幅からはみ出る場合には、(Ａ)に示した場合に比べて感光体表面での地肌電位の影響を受けて実際のパターン部での検知結果とは異なる結果が得られてしまう。
図１８は、パッチパターンの大きさとこの大きさから得られた検知電位の相関関係を示す線図である。
同図に示すように、パッチパターンの主走査幅が電位センサの検知領域よりも小さい場合には、検知領域がパッチパターンの主走査方向幅よりも大きくなるに従って、感光体の地肌電位の影響を受けて実際のパッチパターンでの検知電位との間に誤差が大きくなる。
図１９は、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係から得られる現像γを示す線図であり、同図に示すように、パッチパターンの主走査方向幅が小さい場合には、その幅が大きい場合に比べて現像γ(傾き)が大きくなる傾向が得られる。このため、目標のトナー付着量となるとき現像ポテンシャルは、適正時でのそれに比べて小さい値が得られる。
【０００９】
このように現像ポテンシャルが小さい値で得られると、画像形成条件の他の要素である現像バイアスも小さい値が選択され、現像バイアスに基づき地肌ポテンシャルを一定化するための帯電バイアスも小さい値が選択されることになる。
さらに加えて、現像ポテンシャルが小さい値を選択されることに応じて、所望の中間調濃度となるときの中間調濃度が小さい状態と判断されてレーザダイオード(ＬＤ)の出力も小さく設定されることになる。このため、書き込み光の強度を設定するレーザダイオード（ＬＤ）の出力が所望の濃度に対応する出力よりも低い値に設定されることになる。
以上のごとく、画像形成条件に用いられる現像バイアス、帯電バイアスおよび書き込み用レーザダイオードの出力値がそれぞれ濃度の薄くなる傾向が得られる値を選択されて設定されることになる。このため、フィードバック制御による画質調整動作後に得られる画像濃度は、初期条件での画像濃度と異なり、薄めとなる。
【００１０】
従って、パッチパターンの主走査方向幅が電位センサによる検知領域を充分含む大きさに形成して上述した不具合を生じさせないようにすることが重要となる。
しかし、電位センサによる検知領域よりも角に大きい主走査方向幅を有するパッチパターンを形成した場合には、トナーの消費量増加やトナークリーニング部に対して過度のトナートナー流入が生じ易くなり、機構部材への負荷の増加などの新たな問題が生じる。
また、上述したベタ画像や中間調画像の画像濃度がパッチパターンの主走査方向幅と電位センサによる検知領域との大きさの違いにより正確に割り出すことができなくなるのを避けるには、電位センサを感光体に近づけることも考えられるが、この場合には、感光体の機械的誤差の影響を受ける場合がある。つまり、感光体がドラムである場合には、感光体の機械的誤差による偏心の影響を受けやすくなる。例えば、偏心による電位センサとの距離の変化によりパッチパターンの検知領域が変化することや電位センサへのトナー飛散が原因する汚損などの問題が生じる。
【００１１】
本発明は、画質調整動作に用いられる画像形成条件算出のための基準パッチパターンが、電位センサによる検知誤差やトナーの消費の増加あるいはクリーニング部への機械的負荷の増加などを生じさせない構成を備えた画像形成装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するため、本発明は、画像形成条件補正のために潜像担持体上に形成される複数のパッチパターンを対象として該パッチパターンの潜像電位およびトナー付着量をそれぞれ検知する検知手段と、該検知手段からの検知結果に応じて目標とする画像形成条件として用いられる帯電電位、書き込み強度、現像バイアスを対象として画質調整のための校正を行う制御部を備えた画像形成装置であって、前記パッチパターンとして、少なくとも２段階以上の主走査方向幅を有するパターンを形成し、前記パッチパターンの一つは、前記画像形成条件校正時に形成されるパッチパターンと同様な主走査方向幅を設定され、他のパッチパターンは、少なくとも２以上の画像形成条件による主走査方向幅が用いられ、前記制御部は、固定した画像形成条件において前記各パッチパターンを対象とした潜像電位を検知し、検知結果に基づき前記画像形成条件を目標とする画像形成条件となるように校正する際に、前記パッチパターンの一つと他のパッチパターンからの潜像電位に基づいて、画像形成条件校正に用いられる画像形成条件を設定するための補正係数を割り出し、該補正係数に基づき画像形成条件校正時に用いられる、少なくとも前記画像形成条件校正対象であるパッチパターンの潜像電位を補正する電位補正処理を実行可能であることを特徴とする画像形成装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画像形成条件校正時に用いられる主走査方向幅を有するパッチパターンと少なくとも２以上の画像形成条件による主走査方向幅を有するパッチパターンを用いることで地肌電位の影響を低減して電位センサによる誤検知を低減できる。
これにより、形成されたパッチパターンから得られるデータに基づき濃度調整の適正化およびパッチパターン形成に消費されるトナー量の増加やクリーニング部への負荷増加を防止しながら適正濃度を維持させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を説明するための図である。
【図２】図２に示した制御部に接続されるセンサの構成を説明するための斜視図である。
【図３】図１に示した画像形成装置に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】図１に示した画像形成装置で用いられる画像濃度調整用パッチパターンの一例を示す図である。
【図５】図４に示したパッチパターンの変形例を示す図である。
【図６】図４に示したパッチパターンの一部変形例を示す図である。
【図７】図３に示した制御部において実行される電位補正処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】パッチパターンの主走査方向幅と電位センサにより検知された潜像電位をプロットした結果から得られる近似直線式を示す線図である。
【図９】図３に示した制御部で実行される画像濃度調整処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１０】書き込みユニットに用いられる書き込みレーザの光減衰曲線を示す図である。
【図１１】現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を説明するための近似直線式を示す線図である。
【図１２】帯電バイアス、現像バイアスを固定した状態で書き込みレーザ出力を複数段階のステップに変化させて階調毎の調整用パターンを示す図である。
【図１３】書き込みレーザ出力とパターン部電位との関係を示す電図である。
【図１４】図３に示した制御部において実行された電位補正処理後の現像ポテンシャルとトナー付着量との関係および電位補正処理されていない場合の現像ポテンシャルとトナー付着量との関係についての対比結果を示す線図である。
【図１５】図３に示した制御部で実行される、調整用パターンの主走査方向幅を適正化するための処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１５に示した処理手順に用いられるパッチパターンの一例を示す図である。
【図１７】パッチパターンとセンサによる検知範囲との関係を説明するための図である。
【図１８】パッチパターンの大きさとこの大きさから得られた検知電位の相関関係を示す線図である。
【図１９】現像ポテンシャルとトナー付着量との関係から得られる現像γを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図である。
図１に示す画像形成装置１００は、４連タンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。しかし、本発明では、これに限ることなく、４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式等のフルカラー機でも良いし、１ドラム型直接転写方式等のモノクロ機でも良い。
中間転写方式では、複数の作像ステーションが中間転写体として用いられる転写ベルトの展張方向に沿って並置されている。
つまり、図１においては、像担持体であり、中間転写体である中間転写ベルト１の展張面に沿って、作像ステーションに用いられる潜像担持体である感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが並設されている。
符号に付記したＹはイエロー、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｋはブラックの色をそれぞれ示している。
図１においてイエロー（Ｙ）の作像ステーションを代表して説明すると、以下の通りである。
感光体ドラム２Ｙの回りにはその回転方向順に、帯電手段としての帯電チャージャ３、書込みユニット４Ｙ、現像ユニット５Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ６Ｙ、感光体クリーニングユニット７Ｙ、クエンチングランプ８Ｙが配置されている。他の色の作像ステーションにおいても同様である。
書込みユニット４の上方には、スキャナ部９、ＡＤＦ１０等が設けられている。
【００１６】
中間転写ベルト１は、複数のローラ１１、１２、１３で回転可能に支持されており、ローラ１２に対向する部位にはクリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングユニット１５が設けられている。
ローラ１３に対向する部位には、転写手段としての二次転写ローラ１６が設けられている。
装置本体の下部には、複数の給紙トレイ１７が設けられている。これらのトレイに収容された記録媒体としての記録紙２０は、ピックアップローラ２１、給紙ローラ２２で給紙され、搬送ローラ対２３で搬送され、レジストローラ対２４により所定のタイミングで二次転写部位へ送られる。
二次転写部位の用紙搬送方向下流側には定着手段としての定着ユニット２５が設けられている。図１において、符号２６は排紙トレイを、２７はスイッチバックローラ対を示している。
【００１７】
図１に示す構成において、画像形成動作に関して説明すると次の通りである。
プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム周辺、中間転写ベルト周辺、給紙搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイから記録紙の給紙が開始される。
一方、各感光体ドラム２は帯電チャージャ３によってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット４から照射される書込み光によってその表面を画像データに従って露光される。
露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体ドラム２は、現像ユニット５からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。
図１においては感光体ドラム２が四色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体ドラム上に現像されることになる。
各感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１との接点において、感光体ドラムに対向して設置された一次転写ローラ６に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１上に転写される。
この一次転写動作のタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト１上にフルカラートナー像が形成される。
【００１８】
中間転写ベルト１上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ部において、レジストローラ対２４によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙２０に転写される。この時、二次転写ローラ１６に印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって二次転写が行われる。
フルカラートナー像を転写された記録紙２０は、定着ユニット２５を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。
片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ２６へ、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部へ搬送されていく。
用紙反転部へ到達した記録紙２０は、ここでスイッチバックローラ対２７により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部を出るように搬送される。これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。
表裏反転された記録紙は定着ユニット方向には戻らず、再給紙搬送経路を通過して本来の給紙経路に合流する。
【００１９】
この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像を転写されて、定着ユニット２５を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。
また各部の動作を最後まで説明すると、一次転写部を通過した感光体ドラム２はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット７により除去される。
その後、クエンチングランプ８によってその表面を一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。
また、二次転写部を通過した中間転写ベルト１に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらもブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１５によってこれを除去され、次のトナー像の転写に備える。
この様な動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。
【００２０】
図１において中間転写ベルト１の近傍には、このベルト１上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段としてトナー像検知センサ３０が設けられている。トナー像検知センサ３０は、光学センサなどのように、トナー像からの反射光を受光して検知が可能なセンサが用いられる。
トナー像検知センサ３０は、中間転写ベルト１の表面に形成された画像パターンのトナー像の濃度を検知し、その検知結果が画像ムラの補正制御に用いられる。
図１に示す構成では、トナー像検知センサ３０が、中間転写ベルト１のローラ１１に巻きついている部分に対向する位置（二次転写前の位置）Ｐ１に配置されている。
トナー像検知センサは、二次転写部の下流側に配置することも可能であり、この場合には、中間転写ベルト１の内方に配置されている、振れ止めのためのバックアップローラ１４に対向させて配置される（図１において、便宜上、符号３０’で示す）。
【００２１】
トナー像検知センサ３０により濃度を検知されるトナー像は、感光体に形成された後中間転写ベルト１に転写された制御用パターン画像が対象として用いられる。
【００２２】
本形態に係る画像形成装置に用いられる電位センサ３１（Ｙ，Ｃ，Ｍ．Ｋ）は、感光体の移動方向において露光位置下流側に配置されて露光書き込みにより形成された静電潜像の電位を検知する手段として用いられる。
電位センサは、図示しないが、次の構成からなる。
感光体の表面に対向配置された電位測定電極、この測定電極と感光体との間に配置されたチョッパである音叉型振動子、交流電圧測定回路および直流電圧測定回路を備えた構成である。
この構成では、音叉型振動子を圧電素子などにより振動させて電位測定電極と感光体表面との間の有効な対向面積を周期的に変化させる。これにより、感光体上の静電潜像と電位測定電極との距離が周期的に変化した際に生じる両者間の電界での静電容量変化が生じ、電位測定電極に電荷が誘起されるのを利用して交流信号が測定対象として取り込まれる。このような構成は、例えば、特開平１１−３５２１６７号公報等により周知となっている。
【００２３】
一方、上述したトナー像検知センサ３０は、図２に示すように、中間転写ベルト１の移動方向を横断する方向に長手方向を有するセンサ基板３２に並置された４個のセンサヘッド３０ａ〜ｄを備えて構成されている。図２に示したトナー像検知センサ３０は、図１において中間転写ベルト１が掛け回されているローラの近傍に位置する２次転写位置手前側（図１において符号Ｐ１で示す位置）に配置されている場合である。
尚、図２に示した構成では、色毎に対応する数のセンサヘッドを備えた場合が示されており、この構成では、４箇所のトナー付着量を同時に検知することができるが、このセンサヘッドの数に限られないこともちろんである。例えば、１個又は２個のセンサヘッドを備えたヘッド１個品又は２個品のトナー像検知センサ３０の構成であってもよいし、各色専用にセンサヘッドを備えたヘッド４個品乃至７個品のトナー像検知センサ３０の構成であってもよい。
【００２４】
一方、上述した電位センサ３１は、図３に示す制御部２００の入力側に接続されている。
図３において制御部２００は、例えばマイクロコンピュータで構成され、演算処理手段としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１、記憶手段としての不揮発性メモリのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０２及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３等を有している。
この制御部２００には、作像ステーション４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、書込みユニット４、トナー像検知センサ３０が用いられる光学センサユニット３０などが電気的に接続されている。尚、図３においては、光学センサユニットに符号３０が付してある。
制御部２００は、後で説明するが、環境変動、印刷枚数さらには前回の補正時で得られる現像能力の変化量に対応して電位補正処理を行うために、図示していないが次の部材が接続されている。
つまり、環境変動に関しては温度検知手段が接続され、印刷枚数に関しては枚数カウンタなどの印刷枚数検知手段が接続され、そして現像能力の変化量に関しては所定値の閾値が予め記憶されている。
【００２５】
そして、制御部２００は、ＲＡＭ２０２内に記憶している制御プログラムに基づいて、画像形成に係る機器の制御、および後で説明する特徴となるパッチパターンの形成制御、そしてパッチパターンの電位検知に基づく画像形成条件校正のための画質調整制御を行うようになっている。
不揮発性メモリであるＲＡＭ２０２には、光学センサユニット３０各光学センサの検出値からトナー濃度（トナー付着量）を算出するときに用いる出力換算情報としての後述の出力換算データ（変換テーブル）や出力換算式（アルゴリズム）を記憶している。
【００２６】
本形態では、画質調整のために後述する構成からなる画像濃度調整パターンが用いられる。以下、画像濃度調整パターンおよびこれを検知する構成について説明する。
本形態においては、図４に示すように、画像濃度調整用パターンを直列に作像し、かつ検知用センサを１ヘッドとする検知構成とした。尚、図４において中間転写ベルト１の幅方向両側に配置されているセンサは、中間転写ベルト１に形成される位置ズレ補正パターンを検知する位置ズレ検知用センサを示している。
図４において、画像濃度調整用パターンを画像領域幅において画像中心に配置されている。これは、主走査方向の作像幅内での濃度偏差に対して中央部が最も影響を受けにくいからである。
これら画像濃度調整用パターンは、５階調であり、レーザダイオード（以下、便宜上、Ｌｄと称する）のパワーを固定とし、帯電バイアスと現像バイアスを順次変更することにより、現像ポテンシャルを変えて作像するアナログパターンである。
画像濃度調整用パターンは５階調とした場合を挙げたが、階調数は、作像システムの安定性等から適切な階調数を選択することが望ましい。例えば、図５は、画像濃度調整用パターンの他の例を示す図であり、同図に示すパターンは、作像バイアスを切り換えないでＬＤ−ＤＵＴＹ形式あるいはドットマトリックス形式のように、密度を切り換えることで階調の異なるパターンを作成することも可能である。
【００２７】
制御部２００では、上述したパターンの形成に際して、階調数を切り換えることで形成することに加えて、図６に示すように、主走査方向幅の異なるパッチパターンＡ、Ｂを形成する。
Ａパッチは、画像形成条件の校正に用いるパッチパターンと同様な主走査方向幅を有し、Ｂパッチは、Ａパッチとは異なる主走査方向幅を有している。
特に、Ｂパッチは、図１９のような検知特性を持つ電位センサにおいて、パッチパターンの主走査幅による検出誤差が±２％となるのは主走査幅２０ｍｍ以上のパッチパターンであることを目安とし、２０ｍｍ以上の主走査幅を持つパターンとする。なお、図６に示した各パッチにおいて、２種類のパターンにおける副走査方向幅は同一としているが、Ｂパッチに関しては、主走査方向に代えて副走査方向幅を大きくすることも可能である。
【００２８】
以上のパッチパターン画像を用いて制御部２００では、図７に示す手順により２種類のパターンから得られる潜像電位を基に、地肌電位の影響を低減した状態で画質調整制御が実行される。
図７は、上述したＡパッチ、Ｂパッチの作成および各パッチを対象とした潜像電位の取得および取得した潜像電位に基づく補正係数の割り出しを説明するフローチャートである。
図７において、作像条件に用いられる帯電バイアス、現像バイアス、書き込みＬＤ出力を固定した状態で書き込み幅を変えつつ主走査方向幅の異なるパッチパターンを作成する（ステップＳ１）。
この場合に各パッチの作成条件は、上述したとおりである。
感光体上に形成された各パッチが中間転写ベルト１に転写され、電位センサ３１によって潜像電位が検知される（ステップＳ２）。
【００２９】
ステップＳ１において取得した各パッチの潜像電位と各パッチの主走査方向幅との層間関係をプロットして補正係数を割り出す（ステップＳ３）。
図８は、主走査方向幅と電位センサ３１により検知された潜像電位をプロットした結果を最小二乗法により直線近似した結果を示している。この結果から、補正係数として傾きα、切片βを割り出すようにする。
補正係数α、βは、パッチパターンから得られる潜像電位に地肌電位を含ませることで実際のパッチパターンでの潜像電位を得るために用いられる。つまり、画質調整用に形成されたパッチパターンを対象として得られる潜像電位に対して地肌電位分を含むパッチパターンから得られる潜像電位を対比することで地肌電位に影響されないパッチパターンのみを対象とした潜像電位を求めることができる。
【００３０】
ステップＳ３において得られた補正係数を保存する（ステップＳ４）。
補正係数を保存することにより、画質調整時に補正係数に基づく潜像電位を用いることで、画質調整時に対象となる画像形成条件である帯電バイアス、現像バイアスさらには書き込み出力のフィードバック制御に関する精度が高められることになる。
【００３１】
以上のように、作像条件を固定した状態で主走査方向幅を異ならせた複数のパッチパターンを作成する。そして、検知された潜像電位の補正処理を実行可能とすることで、実際のパッチパターンのみを対象とした潜像電位を割り出し、目標とする画像濃度を得るための作像条件、つまり画像形成条件の校正が制御部２００において実行される。
【００３２】
制御部２００において実行される画質調整処理のための手順は次の通りである。
図９は、画質調整処理手順を説明するためのフローチャートである。
図９に示した手順では、画質調整用パッチパターンを対象として画像濃度調整用パターンの作成後、そのパターンの現像前に潜像電位が検知され、現像ポテンシャルが求められるようになっている。尚、図９においてパッチパターンに関しては階調パターンと表記していることを前置きしておく。
図９において、まず、トナー像検知センサ３０の校正が実行される（ステップＳＴ１０）。
この場合には、中間転写ベルト地肌部からの正反射光を、受光素子が４．０±０．５［Ｖ］の範囲に収まるように、ＬＥＤ電流が調整される。
【００３３】
ステップＳ１０の後に画像濃度調整用パターン潜像が形成される（ステップＳ１１）。
この場合には、図４に示した画像濃度調整パターンを有した基準パッチパターンが形成される。このパッチパターンは、目標とする画像濃度に対する現段階での画像濃度を割り出すために用いられる。そして、基準パッチパターンは、Ａパッチ（図４参照）と同様な主走査方向および副走査方向での大きさを有しており、露光電位を固定した上で、順次現像バイアス、帯電バイアスを変化させた階調とされている。
画像濃度調整用パターン潜像は、前回の画質調整処理において設定された帯電バイアスが用いられ、さらに、ＬＤ出力も同様に前回の画質調整処理で設定された値が用いられる。
但し、画質調整処理が初回時である場合には、図１０に示す光減衰曲線を参考にして書き込みＬＤ出力が安定している部分を用いる。
【００３４】
画像濃度調整用パターンが形成されると、電位センサ３１によって潜像電位が検知される（ステップＳ１２）。
【００３５】
次いで、電位センサ３１により検知された画像濃度調整用パターンの潜像電位の補正が行われる（ステップＳ１３）。
この場合の補正に関しては、ステップＳ１１で形成された基準パッチパターンとして用いられる画像濃度調整用パッチパターンの潜像電位を電位センサ３１により検知し、潜像電位Ｖｐを取得する。また、前回の作像条件により作成されたパッチパターンの潜像電位はベタ部電位ＶＬとして保存する。
これら潜像電位Ｖｐ，ベタ部電位ＶＬは、次の（１）式、（２）式により補正される。この場合には、図７で説明した補正係数α、βが用いられる。
パッチパターン潜像電位（補正後）Ｖｐ’＝α×パッチパターン潜像電位（補正前）Ｖｐ＋β・・・・（１）
ベタ部電位（補正後）＝α×ベタ部電位（補正前）＋β・・・（２）
【００３６】
パッチパターン潜像電位Ｖｐ’およびベタ部電位ＶＬ’が補正されると、これらの補正値を基にして基準パッチパターン、ベタ部の各部で現像を行うための現像ポテンシャルが求められる。
現像ポテンシャル（−Ｖ）は、次の式（３）により求められる。
現像ポテンシャル（−Ｖ）＝現像バイアスＶｂ（−Ｖ）−パッチパターン潜像電位（補正後）ＶＰ’（−Ｖ）・・・・（３）
現像に際しては、ステップＳ１１で形成した基準パッチパターン潜像に現像バイアスを順次変化させて現像ポテンシャルの低い側から可視像化し、最後に前回の現像バイアスを用いて可視像化する（ステップＳ１４）。
【００３７】
可視像処理された基準パッチパターンを対象として、画像濃度の判定が行われる。この場合には、可視像化された基準パッチパターンの各階調パターンからの反射光が検知され（ステップＳ１５）、検知結果がトナーの付着量に変換される（ステップＳ１６）。
ステップＳ１５で実行される階調パターンからの反射光の検知には、正反射光、拡散反射光がパッチパターンの色に応じて選択あるいは合わせて用いられる。これは、パッチパターンのトナー色による反射率の違いが検知誤差に繋がるのを防止することを意図したものである。
検知結果からトナーの付着量に変換する方法としては、本出願人の先願である特開２００６−１３９１８０号公報に開示されているように、正反射型光学センサおよび拡散反射型光学センサからの出力信号と付着量との関係を設定したマップを用いる。
【００３８】
トナーの付着量が割り出されると、次に現像能力を算出する（ステップS１７）。
現像能力は、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す直線近似式を算出することにより取得する。
図１１は、上記の現像ポテンシャルおよびトナー付着量をプロットした結果を示す線図である。詳しくは、潜像電位から算出された現像ポテンシャルとトナー付着量に関するデータを用いて得られた結果を最小二乗法により直線近似したもの（Ｙ＝α×Ｘ＋β）が現像能力として用いられる。
図１１において、近似直線式における傾きが現像γ（γ＝α）となり、直線近似式とＸ軸との交点が現像開始電圧Ｖｋ（Ｖｋ＝−β／α）となる。
【００３９】
現像能力算出後に作像バイアスを算出する（ステップＳ１８）。
図１１においてステップ１４において得られた源造ポテンシャルＶｐを求める。
手順は次の通りである。
（１）現像γの近似直線式を取得。
（２）最大目標付着量を取得。
（３）狙いの付着量が得られる源造ポテンシャルを算出。
以上の手順は図１１において表記されている。
ステップＳ１８において取得された現像ポテンシャルを現像バイアスに変換する。
ここで、トナー付着量をＭとし、現像γをγとし、現像開始電圧をＶｋとし、潜像電位をＶｓとし、現像バイアスをＶｂとし、現像ポテンシャルをＶｐとしたとき、上記直線関係式からこれらの各パラメータは、次の関係を持つ。
（Ｉ）Ｍ＝γ×（Ｖｐ−Ｖｋ）・・・（４）
（ＩＩ）Ｖｐ＝Ｖｓ−Ｖｂ・・・・・（５）
（ＩＩＩ）Ｖｓ＝（Ｍ／γ＋Ｖｋ）＋ＶＢ・・・（６）
以上の関係に基づき、ステップＳ１３で検出したベタ部電位ＶＬ’を用いて現像バイアスＶｂが以下の式（７）により算出される。
現像バイアスＶｂ（−Ｖ）＝現像ポテンシャルＶｐ’（−Ｖ）＋ベタ部電位ＶＬ’（−Ｖ）・・・（７）
一方、算出された現像バイアスＶｂと潜像電位Ｖｓおよび現像ポテンシャルＶｐにより目標とする帯電電位（帯電バイアス）を以下の式（８）により算出する。
帯電バイアス（−Ｖ）＝現像バイアスＹｂ（−Ｖ）＋２００（−Ｖ）・・・（８）
尚、２００（−Ｖ）は、地肌汚れ防止のために現像バイアスＶｂをオフセットして設定する電位差である。
【００４０】
上述したように現像バイアスＶｂ，帯電バイアスがそれぞれ目標とする画像濃度が得られる値として算出されると、画像調整条件の残る一つのパラメータである書き込みＬＤの出力が算出される（ステップＳ１９）。
現像ポテンシャルを用いて中間調部が目標の中間調濃度となるための狙いとする中間調電位Ｖｐｌ’は、以下の式（１０）により算出される。
Ｖｐｌ’＝ε×現像ポテンシャルＶｐ＋ＶＬ・・・・（１０）
εは、作像システムに対して設計される値であり、狙いとする中間調濃度やライン幅などにより所定の定数適用するように決定される。
算出された中間調部電位に基づき、先に説明した基準パターンでの階調パターンと同様に書き込みようＬＤ出力の調整用パターンを作成する。この場合のパターンは、図５に示した網点ディザあるいはＤｕｔｙ変化により作成された中間調パターンである。
詳しくは、図１２において、帯電バイアス、現像バイアスを固定した状態で書き込みＬＤ出力を複数段階のステップに変化させて階調毎の調整用パターンが作成される。
これら各調整用パターンでの潜像電位を電位センサ３１により検知し、潜像電位と書き込みＬＤ出力との相関を、図１３に示すように、Ｘ−Ｙ平面上にプロットする。
プロットした結果を直線近似することにより、狙いとする調整用パターン部電位Ｖｐｌ’となるときの書き込みＬＤ出力を算出する。
電位センサ３１により検知される調整用パターンの潜像電位Ｖｐは、以下の式（１１）により補正される。これにより、上述した現像ポテンシャルを含めた補正後の値と同様に調整用パターンの潜像電位が校正されることになる。
調整用パターン潜像電位（補正後）Ｖｐ’＝α×Ｖｐ＋β・・・（１１）
調整用パターンの潜像電位が補正されると、これに対応するように書き込みＬＤの出力が決定される。
【００４１】
以上の式に基づき、画像形成条件校正対象である現像バイアスＶｂ，帯電バイアス、書き込みＬＤの出力がそれぞれ前回の基準パターンおよび調整用パターンを対象とした値から更新される（ステップＳ２０）。
【００４２】
上述した補正後の各パラメータを用いた結果は、図１４に示すとおりである。
図１４において、パッチパターンの電位補正処理を行わない場合には、現像γが高めに算出されることになるが、電位補正処理によりパッチパターンを対象として正確な潜像電位を算出することができる。これにより、画像濃度調整に必要な各パラメータの条件を目標とする条件に整合させ易くできる。
【００４３】
上述した制御部２００では、画像濃度の調整による画質調整を行うための電位補正処理を対象とするだけでなく、環境変動に対応しても実行するようになっている。この理由は次の通りである。
つまり、画像形成装置では、装置内の環境、特に温度の変化が生じると、筐体フレームの熱膨張係数に従って組み込まれている機器の対向関係が変化することがある。特に、電位センサと感光体との間の検知距離が変化することや、感光体ドラムでの帯電特性が変化することがある。
この結果、パッチ部電位補正処理に用いられる潜像電位検知結果に誤差が生じる虞がある。本発明では、このような環境変化の際に生じる検知誤差を解消するようになっている。
環境の変化が所定条件、例えば温度変化量が前回での電位補正処理時での温度変化量を超えた場合に、上述したパッチパターンの電位補正処理を行うようになっている。これにより、環境変化が生じた場合に電位検知誤差が生じるのを抑制することができる。
【００４４】
一方、環境変化とは別に感光体の帯電特性が変化してしまう場合として、帯電を始めとする画像形成処理が繰り返し行われることが原因となることがある。
本発明では、このような場合、つまり、帯電特性の変化が生じる場合をも対象として、上述したパッチパターンの電位補正処理が実行されるようになっている。
また、パッチパターンの電位補正処理は、上述した場合に加えて、画像濃度調整処理時に算出される現像γが大きく変化した場合も対象とすることができる。
つまり、現像γが大きく変化すると、画像形成条件に用いられる各パラメータが大きく変化してしまうことや感光体の帯電特性が変化していることがある。
そこで、本発明では、現像γが許容範囲を超えるように大きく変化しやすくなる環境変動時に上述したパッチパターンの電位補正処理を行うことで潜像電位検知誤差が生じるのを防止するようになっている。
また、電位検知誤差が発生する場合として、装置内に装備されている機器類の機械的誤差が原因する場合がある、例えば、感光体や帯電電部材にローラなどに回転体を用いた場合にはそれらの偏心が電位センサの検知距離に変化を及ぼし、検知誤差が生じる。
そこで、本発明では、帯電電位設定に用いられる帯電ローラ等の回転部材の回転周期を考慮して、回転周期に対応するようにパッチパターンを形成するようになっている。これにより、回転部材に形成されるパッチパターンは、一様な回転周期条件の下で形成されることになり、偏心の影響、つまり回転ムラによる検知距離の変化を小さくすることができる。尚、感光体はドラム上に限らずベルトを用いる場合もある。この場合には、ベルトの弛みなどが原因して回転周期と同じようなムラが発生する。そこで、ベルトを用いた場合には感光体の移動周期に対応してパッチパターンを形成することも可能である。
【００４５】
また、パッチパターンの潜像電位検知結果とパッチパターンでのトナー付着量検知結果に基づく現像能力の変化量が前回の電位補正処理時の変化量に対して閾値を超えた場合に前記電位補正処理を実行するようになっている。
【００４６】
制御部２００では、画像濃度調整処理に用いられるパッチパターンの主走査方向幅が異なるものを用いて基準パッチパターンでの潜像電位の検知精度を高めるようになっている。以下に、主走査方向幅が異なるパッチにおける適正幅を決定する処理について説明する。
このような主走査方向幅が異なるパッチパターンを形成する際には、トナーの消費量増加やトナーの量増加によるクリーニング部での負荷増加を防止する処理が実行される。この場合のパッチパターンの大きさに関しては、図６に示したＡパッチおよびＢパッチのうちのＢパッチが対象となる。
【００４７】
以下、制御部２００で実行されるパッチ幅最適化処理について図１５に示すフローチャートを用いて説明する。
（一）複数の異なる主走査方向幅を有するパッチパターン潜像を形成する（ステップＳ２１）。
この場合には、作像条件（帯電バイアス、現像バイアス、書き込みＬＤパワー）を固定の状態で、図１６に示すように、露光幅を変えることにより複数の主走査方向幅の異なるパターンを作成する。また、副走査長さは、画質調整動作時に作成するパッチパターンの副走査幅と同一とする。なお、図１６は中間転写ベルト上のパターン画像を示している。
【００４８】
（二）パッチパターン潜像の潜像電位を検知する（ステップＳ２２）。
電位センサ３１を用いてステップＳ２１において作成されたパッチパターン潜像の電位を検知する。
【００４９】
（三）パッチパターンの主走査方向幅に関する最適幅を算出する（ステップＳ２３）  。
この場合には、ステップＳ２１において作成したパッチパターンの主走査方向幅と、ステップＳ２２において検出したパッチパターンの潜像電位の相関をプロットする。
その結果より、最も主走査幅の大きいパッチパターンの潜像電位からの誤差が所定の誤差範囲内に収まるときのパッチパターンの主走査幅を画質調整動作に用いる。
本形態では、電位センサが検知距離３．０ｍｍを持たせて取り付けられている場合、次の条件が用いられている。最も主走査方向幅の大きいパターンの潜像電位からの誤差が±２％の範囲内に収まるときのパッチパターンをＢパッチに用いるとした場合、Ｂパッチの主走査方向幅は２０ｍｍとなる。
【００５０】
（四）ステップＳ２３において求めたＢパッチの主走査方向幅の最適値を保存する（ステップＳ２４）。
Ｂパッチの主走査方向幅最適値を保存することにより、前述した画像調整処理の際のパッチ形成において参照することができる。
制御部２００では、複数形成されたパッチパターンのうちで、最大主走査方向幅を有するパッチパターン同士での潜像電位の差分が所定範囲となるようにパッチパターンの主走査方向幅を算出し、その結果に基づき２以上の作像条件により作成されるパッチパターンを対象として潜像電位を検知する処理を行う。
【００５１】
以上の処理による主走査方向幅の最適化が行われることで、基準パッチパターンに比べて大きさが大きくなる場合があるＢパッチの形成時には、次の利点が得られる。つまり、Ｂパッチが過大な大きさとなるのを防止することにより無駄なトナーの消費を抑えると共に、トナー量増加によるクリーニング部への負荷増加を抑えることができる。
【００５２】
Ｂパッチの主走査方向幅を最適化した場合においても、前述した環境変動に応じてパッチ幅最適化処理を行うことで、Ｂパッチの主走査方向幅を最適な状態で得ることができる。また、パッチ最適化処理は、環境変動に限らず、前述した画像濃度調整処理と同様に、装置内での機器類の機械的誤差や感光体での帯電特性の変化等を対象として適宜行うことができる。これにより、パッチ部電位補正処理時での検知誤差を招くことない主走査方向幅を決定することができる。
尚、パッチ幅最適化処理を実施する際の条件としては、前述した電位補正処理の実施条件よりも実行頻度を下げた状態を維持することが望ましい。これは、正規の画像濃度調整処理の実行機会が妨げられないようにするためである。
【００５３】
以上の構成においては、画像濃度調整処理の際に形成される基準パッチパターンに加えて電位センサの占有領域が基準パッチパターンと異なるパッチパターンを用いることにより、地肌部の電位の影響を除外して実際のパッチパターンでの潜像電位を割り出せる。
これにより、パッチパターンの潜像電位を検知する際の誤検知を低減して画像濃度調整処理に対するパッチ電位補正処理を用いることにより画像濃度調整処理で得られる画像形成条件の精度を高めることができる。
しかも、異なる大きさのパッチパターンを形成する際には、パッチパターンの主走査方向幅を最適化することができるので、過度なトナー消費を抑えることができ、過度のトナーが侵入するクリーニング部での負荷増加を防止することができる。
さらに、画像濃度調整処理により決定された画像形成条件は、環境変動や機械的誤差等の影響に対応して調整できるので、常時適正化された精度の高い条件に更新することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  中間転写ベルト
２  感光体
３  帯電チャージャ
４  書き込みユニット
５  現像ユニット
３０  トナー像検知センサ
３１  電位センサ
２００  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００４−１８４５８３号公報
【図１】
2015068977.tif 000003
【図２】
2015068977.tif 000004
【図３】
2015068977.tif 000005
【図４】
2015068977.tif 000006
【図５】
2015068977.tif 000007
【図６】
2015068977.tif 000008
【図７】
2015068977.tif 000009
【図８】
2015068977.tif 000010
【図９】
2015068977.tif 000011
【図１０】
2015068977.tif 000012
【図１１】
2015068977.tif 000013
【図１２】
2015068977.tif 000014
【図１３】
2015068977.tif 000015
【図１４】
2015068977.tif 000016
【図１５】
2015068977.tif 000017
【図１６】
2015068977.tif 000018
【図１７】
2015068977.tif 000019
【図１８】
2015068977.tif 000020
【図１９】
2015068977.tif 000021