(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体の表面が目標帯電電位となるように該表面を一様に帯電させる帯電手段と、
画像データに基づいて、該帯電手段により帯電された該潜像担持体の表面を露光してドット状の静電潜像であるドット潜像を形成する静電潜像形成手段と、
該潜像担持体の表面上の静電潜像部分又は非静電潜像部分にトナーを静電的に付着させて現像する現像手段と、
該現像手段の現像により該潜像担持体の表面上に形成されたトナー像を、最終的には記録材上に転写させる転写手段と、
多階調のパッチパターンを該静電潜像形成手段により該潜像担持体の表面に形成し、該多階調のパッチパターンにおける各潜像パッチの電位を電位検知手段により検知するとともに、該各潜像パッチを該現像手段により現像して得た各トナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検知手段により検知し、これらの検知結果に基づいて画像濃度調整制御を行う画像濃度調整制御手段とを備えた画像形成装置において、
上記多階調のパッチパターンを構成する潜像パッチのうち所定の低濃度範囲に属する１又は２以上の低濃度潜像パッチは、面積階調制御の最小画素単位である基本ドットマトリクスが周期的に配置され、かつ、対応する濃度に応じて該基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の数及び配置が１つのドット潜像又は２以上のドット潜像群からなる単位ドット潜像の単位で決められたものであり、
上記１又は２以上の低濃度潜像パッチの一部又は全部は、単位ドット潜像の中心間距離の中で最小値となる最小中心間距離が最大となるように基本ドットマトリクス内における単位ドット潜像の配置が決められたドット離散潜像パッチであり、
上記静電潜像形成手段が画像データに基づいて上記所定の低濃度範囲に属する濃度に対応したドット潜像を形成するときの上記基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置は、複数の単位ドット潜像が互いに隣接するものを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
上記１又は２以上の低濃度潜像パッチは、基本ドットマトリクス内に２以上の単位ドット潜像が配置されたものであって、基本ドットマトリクス内のいずれの箇所に追加の単位ドット潜像を配置しても最大となる最小中心間距離が変わらない単位ドット潜像の配置を備えた潜像パッチの中で最も低い濃度に対応した潜像パッチよりも濃度が低い全潜像パッチであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
上記画像濃度調整制御手段が行う画像濃度調整制御は、上記電位検知手段により検知した各潜像パッチの電位と該各潜像パッチを上記現像手段により現像したときの現像バイアスとから現像ポテンシャルを算出し、上記トナー付着量検知手段により検知した該各潜像パッチに対応した各トナーパッチのトナー付着量と該各潜像パッチに対応する現像ポテンシャルとの関係を直線近似し、直線近似した当該関係から基準画像濃度に対応する所定のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを特定し、上記帯電手段の目標帯電電位、上記現像手段の現像バイアス、上記静電潜像形成手段の露光パワーのうちの１つ以上の作像条件を制御するものであ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のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
上記静電潜像形成手段の光源は、面発光レーザーであ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、潜像担持体の表面上にドット状の静電潜像であるドット潜像を形成し、これを現像して得たトナー像を最終的に記録材上に転写して画像形成を行う、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のデジタル画像形成装置においては、潜像担持体の表面上にドット潜像を形成し、例えば反転現像であれば露光された静電潜像部分にトナーが付着し、正規現像であれば露光されていない非静電潜像部分にトナーが付着することで、トナー像が形成される。以下、反転現像を例に挙げて説明する。現像により潜像担持体の静電潜像部分に付着するトナーの量は、静電潜像面積、現像ポテンシャル（現像剤担持体表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差）、トナーの帯電量などによって決まる。そして、出力画像上の階調あるいは濃淡は、一般に、基本ドットマトリクス（例えば９×９ドット）当たりのドット潜像の数を制御したり（以下、「面積階調制御」という。）、１ドットのドット潜像に付着するトナーの付着量を制御したり（以下、「濃度階調制御」という。）、これらの制御を組み合わせたりすることにより実現する。具体的には、面積階調制御であれば基本ドットマトリクス当たりのドット潜像の数を多くし、濃度階調制御であれば露光時間を長くすることで、出力画像の高濃度部を実現できる。逆に、面積階調制御であれば基本ドットマトリクス当たりのドット潜像の数を少なくし、濃度階調制御であれば露光時間を短くすることで、出力画像の低濃度部を実現できる。
【０００３】
近年、高画質化によるドット潜像の書込密度（ドット潜像密度）の向上と画像形成速度の向上により、１ドット当たりの光書込時間が短くなってきている。そのため、１ドット当たりの光書込時間を変更することで画像の階調を表現する濃度階調制御では、分解能を上げることが難しく、濃度階調制御により制御できる１ドット当たりの階調数は減少している。例えば、１２００ｄｐｉ〜４８００ｄｐｉのように高密度なドット潜像を形成する高速な画像形成装置においては、濃度階調制御により実現可能な１ドット当たりの階調数は４階調程度である。そのため、多段階の階調を再現するためには面積階調制御を採用するのが望ましい。
【０００４】
一方、多くの画像形成装置では、画質維持のため、所定のタイミングで様々な濃度調整制御を実行する（特許文献１や特許文献２）。具体的には、例えば、互いに画像濃度が異なるように形成された複数の潜像パッチ（静電潜像）からなる画像濃度調整用のパッチパターンを書き込み、そのパッチパターンの各潜像パッチの電位を検知する。その後、このパッチパターンを現像し、その現像後のパッチパターンの各パッチ（トナーパッチ）に付着しているトナーの付着量を検知する。そして、検知した潜像電位から求まる現像ポテンシャルとトナー付着量との関係から、所定の濃度指標値（例えば基準画像濃度（例えばベタ画像の目標濃度）となる所定のトナー付着量を得るための現像ポテンシャル）を算出し、この濃度指標値に基づいて各種作像条件を調整し、画像濃度を安定させる制御を行う。
【０００５】
このような濃度調整制御を行うにあたっては、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を高精度に検出することが重要となる。そして、この関係を高い精度で得るには、一般に、幅広い濃度範囲にわたって多数の潜像パッチが分布した多階調のパッチパターンを形成することが望まれる。しかしながら、濃度調整制御の時間短縮化に伴い、形成できる潜像パッチ数には制限がかかるため、なるべく少ない数の潜像パッチからなる多階調パッチパターンで上述した関係を高精度に検出することが要求される。この要求に応えるためには、なるべく少ない数の潜像パッチをなるべく広い濃度範囲に分布させた多階調パッチパターンが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来の画像形成装置では、低濃度部（ハイライト部）の潜像パッチに付着するトナーの付着量が本来のトナー付着量よりも多く付着するという現象が生じていた。そのため、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を検出する際に低濃度部の潜像パッチのトナー付着量を用いると、当該関係の検出精度が落ちてしまう。また、このような低濃度部の潜像パッチのトナー付着量を用いずに現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を検出すると、その関係を検出するのに用いるパッチの濃度分布範囲が狭くなるので、当該関係を高い精度で検出することが難しくなる。
【０００７】
図６５は、従来の画像形成装置において検知した現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を多数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の関係は、線形関係であり、そのプロットした点を直線近似して得られる直線の傾きと切片によって特定することができる。図６５に示した近似直線は、高濃度部における複数の潜像パッチについて求めたものである。図６５に示すように、高濃度部における潜像パッチのプロット点はいずれも近似直線に近く、近似直線の精度が高いことが伺える。一方、低濃度部における潜像パッチのプロット点を見ると、この近似直線に対してトナー付着量が多い側へ大きく外れている。この結果から、低濃度部における潜像パッチのトナーの付着量が本来のトナー付着量よりも多く付着していることが確認できる。
【０００８】
図６５に示すグラフの例では、高濃度部における潜像パッチを多くして高濃度部の潜像パッチだけでもある程度高い精度で近似直線を求めることができている。しかしながら、上述したように、近年の濃度調整制御の時間短縮化に伴い、形成できるパッチ数には制限があるので、高濃度部だけの狭い濃度範囲内で数少ない潜像パッチから高い精度の近似直線を得ることは難しい状況となっている。
【０００９】
図６６は、低濃度の潜像パッチを濃度階調制御で作成した例を示す説明図である。
図６６に示した濃度階調制御の低濃度潜像パッチは、基本ドットマトリクス（９×９ドット）全体のドットに対して光が照射されて、基本ドットマトリクス全体の電位が濃度に応じて一様に落とされる。そして、付着する全トナーの総帯電量が、現像バイアスＶｂと基本ドットマトリクス全体の合計潜像電位との差分値（現像ポテンシャル）と等しくなる量のトナーがこの低濃度潜像パッチに付着することになる。この低濃度潜像パッチに付着するトナーの付着量のイメージは、図６６の下部に示すようなものとなる。この場合、この低濃度潜像パッチのトナー付着量はおおよそ目標量となり、狙いの画像濃度が得られる。
【００１０】
図６７は、電位計により図６６に示した潜像パッチと同じ潜像電位が検知される潜像パッチを従来の画像形成装置における面積階調制御で作成した場合の一例を示す説明図である。
図６７に示した面積階調制御の低濃度潜像パッチは、基本ドットマトリクス（９×９ドット）内の左上隅３×３ドット分と右下隅３×３ドット分にドット潜像が書き込まれたもので、左上隅や右下隅においてドット潜像が集中している。１ドットの潜像書込時に照射される光のスポット径は一般に１つのドット潜像よりも大きいので、１ドットの潜像書込時には隣接ドットにも光が照射される。そのため、図６７に示した低濃度潜像パッチのようにドット潜像が集中した箇所が存在する場合、書込光が重ねて照射されるドット潜像（特に３×３ドットの中央に位置するドット潜像）の潜像電位は予定の電位よりも大きく落ち込み、現像ポテンシャルが予定よりもずっと大きなものとなる。ところが、このような低濃度潜像パッチを一般的な電位計で検知した場合、その検知結果はこのように大きく落ち込んだ電位を基本ドットマトリクス全体で平均した値と同様の値（すなわち図６６に示した濃度階調制御の低濃度潜像パッチと同様の値）をとることになる。ところが、このように局所的に大きく落ち込んだ電位部分に付着するトナー付着量のイメージは、図６７の下部に示すようなものとなり、図６６に示した濃度階調制御の低濃度潜像パッチの場合と比較してトナー付着量が多いものとなる。そして、このようにトナー付着量が多くなるという不具合は、基本ドットマトリクス全体のドット数に対するドット潜像数の比率が低い低濃度部ほど顕著なものとなる。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、より少ないパッチ数の多階調パッチパターンで高精度な濃度調整制御が可能な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】
【００１２】
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、該潜像担持体の表面が目標帯電電位となるように該表面を一様に帯電させる帯電手段と、画像データに基づいて、該帯電手段により帯電された該潜像担持体の表面を露光してドット状の静電潜像であるドット潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像担持体の表面上の静電潜像部分又は非静電潜像部分にトナーを静電的に付着させて現像する現像手段と、該現像手段の現像により該潜像担持体の表面上に形成されたトナー像を、最終的には記録材上に転写させる転写手段と、多階調のパッチパターンを該静電潜像形成手段により該潜像担持体の表面に形成し、該多階調のパッチパターンにおける各潜像パッチの電位を電位検知手段により検知するとともに、該各潜像パッチを該現像手段により現像して得た各トナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検知手段により検知し、これらの検知結果に基づいて画像濃度調整制御を行う画像濃度調整制御手段とを備えた画像形成装置において、上記多階調のパッチパターンを構成する潜像パッチのうち所定の低濃度範囲に属する１又は２以上の低濃度潜像パッチは、面積階調制御の最小画素単位である基本ドットマトリクスが周期的に配置され、かつ、対応する濃度に応じて該基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の数及び配置が１つのドット潜像又は２以上のドット潜像群からなる単位ドット潜像の単位で決められたものであり、上記１又は２以上の低濃度潜像パッチの一部又は全部は、単位ドット潜像の中心間距離の中で最小値となる最小中心間距離が最大となるように基本ドットマトリクス内における単位ドット潜像の配置が決められたドット離散潜像パッチであり、上記静電潜像形成手段が画像データに基づいて上記所定の低濃度範囲に属する濃度に対応したドット潜像を形成するときの上記基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置は、複数の単位ドット潜像が互いに隣接するものを含む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に記載の画像形成装置において、上記１又は２以上の低濃度潜像パッチは、基本ドットマトリクス内に２以上の単位ドット潜像が配置されたものであって、基本ドットマトリクス内のいずれの箇所に追加の単位ドット潜像を配置しても最大となる最小中心間距離が変わらない単位ドット潜像の配置を備えた潜像パッチの中で最も低い濃度に対応した潜像パッチよりも濃度が低い全潜像パッチであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、上記画像濃度調整制御手段が行う画像濃度調整制御は、上記電位検知手段により検知した各潜像パッチの電位と該各潜像パッチを上記現像手段により現像したときの現像バイアスとから現像ポテンシャルを算出し、上記トナー付着量検知手段により検知した該各潜像パッチに対応した各トナーパッチのトナー付着量と該各潜像パッチに対応する現像ポテンシャルとの関係を直線近似し、直線近似した当該関係から基準画像濃度に対応する所定のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを特定し、上記帯電手段の目標帯電電位、上記現像手段の現像バイアス、上記静電潜像形成手段の露光パワーのうちの１つ以上の作像条件を制御するものであ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のいずれか１項に記載の画像形成装置において、上記静電潜像形成手段の光源は、面発光レーザーであることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、画像濃度調整制御に用いる多階調のパッチパターンを構成する潜像パッチのうち、少なくとも所定の低濃度範囲に属する１又は２以上の低濃度潜像パッチについては、面積階調制御により濃度に対応した潜像パッチを形成する。当該１又は２以上の低濃度潜像パッチは、面積階調制御の最小画素単位である基本ドットマトリクスが周期的に配置された構造をとったもので、対応する濃度に応じて基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の数及び配置が単位ドット潜像の単位で決められたものである。そして、本発明では、当該１又は２以上の低濃度潜像パッチの一部又は全部が、パッチ全体に配置された各単位ドット潜像の中心間距離の中で最小値となる最小中心間距離が最大となるように基本ドットマトリクス内における単位ドット潜像の配置が決められたドット離散潜像パッチとなっている。このようなドット離散潜像パッチは、対応する濃度を得るために基本ドットマトリクス内に必要なドット潜像の数を単位ドット潜像の単位で配置する際、各単位ドット潜像が互いに最も離れた配置となり、静電潜像形成手段による露光が重なって潜像電位が予定の電位よりも大きく落ち込むドット潜像の数を減らすことができる。また、静電潜像形成手段による露光が重なって潜像電位が予定の電位よりも大きく落ち込むドット潜像の電位の落ち込み度合いを軽減することができる。よって、低濃度潜像パッチにおいて予定のトナー付着量よりもトナー付着量が多くなるという不具合が抑制される。その結果、パッチ数が少ない多階調パッチパターンを用いて画像濃度調整制御の濃度指標値を得るための関係（例えば現像ポテンシャルとトナー付着量との関係）を検出する際に、当該低濃度潜像パッチのトナー付着量の検知結果を用いても、その検出精度を落とすようなことはない。したがって、低濃度部を含む幅広い濃度範囲内に分散させた潜像パッチからなる多階調パッチパターンを用いて当該関係を検出することができる。よって、当該関係を高精度に検出することができ、高精度な濃度調整制御が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、本発明によれば、より少ないパッチ数の多階調パッチパターンで高精度な濃度調整制御が可能となるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図２】同複写機における中間転写ユニットとその周囲構成とを示す拡大構成図。
【図３】同複写機の中間転写ベルトとその表面に形成された階調パターン像とを示す模式図。
【図４】同複写機のセンサユニットにおける第二センサを示す拡大構成図。
【図５】同センサユニットにおける第一センサを示す拡大構成図。
【図６】第一センサに適用可能な拡散反射型センサの構成図。
【図７】同複写機における４つの画像形成ユニットのうち、２つを示す拡大構成図。
【図８】露光装置の光学系の概略構成図。
【図９】露光装置の光学系の各部材間の距離の説明図。
【図１０】光源として用いる二次元アレイの説明図。
【図１１】光量モニタ部の説明図。
【図１２】第１開口板の説明図、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）中のＸ−Ｙ平面の断面図。
【図１３】第２開口板の斜視説明図。
【図１４】光束Ｆ０１の光強度分布の説明図、（ａ）は、光強度分布、（ｂ）は、各開口板を通過する光束の分布の説明図。
【図１５】光束Ｆ０２の光強度分布の説明図、（ａ）は、光強度分布、（ｂ）は、各開口板を通過する光束の分布の説明図。
【図１６】光束Ｆ０３の光強度分布の説明図、（ａ）は、光強度分布、（ｂ）は、各開口板を通過する光束の分布の説明図。
【図１７】光束Ｆ０の光量を一定と仮定した場合の光束Ｆ０及び光束Ｆｓの発散角と光量との関係を示すグラフ。
【図１８】光束Ｆｓの光量を一定とするように調整が成された場合の光束Ｆ０及び光束Ｆｓの発散角と光量との関係の一例を示すグラフ。
【図１９】光束Ｆ０の発散角と第１開口板で反射される光束の光量との関係を示すグラフ。
【図２０】光束Ｆ０の発散角とフォトダイオードで受光される光束の光量との関係を示すグラフ。
【図２１】（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を一定としたときの、Ｄ４と光束Ｆｍの光量との関係を示すグラフ。
【図２２】Ｄ３とＤ４と（Ｋ２／Ｋ１）との関係を示すグラフ。
【図２３】付着物が受光面中央に付着しているときの、結像レンズからフォトダイオードまでの距離とフォトダイオードの出力の低下量との関係を示すグラフ。
【図２４】フォトダイオードの受光面と受光領域との説明図。
【図２５】面発光レーザアレイの断面構造の概略図。
【図２６】図２５中の領域Ｅの拡大説明図。
【図２７】図２６とは別の材料で作製した例の図２５中の領域Ｅの拡大説明図。
【図２８】感光体作製例で得られたチタニルフタロシアニン結晶のＸ線回折スペクトルを表した図。
【図２９】水ペーストの乾燥粉末のＸ線回折スペクトルを表した図。
【図３０】同複写機の電気回路の要部を示すブロック図。
【図３１】同複写機の制御部によって行われるセルフチェックにおける制御フローを示すフローチャート。
【図３２】同複写機における各機器のオンオフタイミングを示すタイミングチャート。
【図３３】ＬＥＤの発光開始初期における発光特性を示すグラフ。
【図３４】ＬＥＤの周囲温度Ｔａと、ＬＥＤの許容順電流ＩＦとの関係を示すグラフ。
【図３５】長期的な使用に伴うＬＥＤの発光量変化特性を示すグラフ。
【図３６】基準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３７】基準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３８】基準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３９】基準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４０】基準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４１】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４２】露光Ｄｕｔｙが３２／６４値のハーフトーン画像の説明図。
【図４３】露光Ｄｕｔｙが３２／６４値のハーフトーン画像の他の例の説明図。
【図４４】露光装置に搭載された、光源ドライバ、光源、両者が実装される基板、この基板上で光源ドライバと光源の各発光部とを電気的に接続する配線を示した概略図。
【図４５】同光源ドライバと光源の各発光部とを接続する配線の等価回路の概要を示す説明図。
【図４６】発光部を発光させるときの時定数と立ち上がり特性を示すグラフ。
【図４７】パターン例１における１０階調パターンを示す説明図。
【図４８】パターン例２における１０階調パターンを示す説明図。
【図４９】各パターン例について、その１０階調パターンの各パッチ電位の検知結果から計算した現像ポテンシャルと各パッチのトナー付着量との関係をプロットしたグラフ。
【図５０】最もドット潜像を平均的に離散させる配置を説明する説明図。
【図５１】注目ドットに対する隣接主走査ドットラインと隣接副走査ドットラインとの交点に存在するドットを隣接ドットとし、この隣接ドットと注目ドットとを結んだ仮想直線と主走査ドットラインとのなす角度をθとする場合の説明図。
【図５２】θを振ったときの基本ドットマトリクス内における潜像面積比率と最小中心間距離との関係を示すグラフ。
【図５３】θ＝３０°の場合のドット配置の例を示す説明図。
【図５４】θ＝１５°の場合のドット配置の例を示す説明図。
【図５５】θ＝６０°の場合のドット配置の例を示す説明図。
【図５６】θ＝７５°の場合のドット配置の例を示す説明図。
【図５７】パターン例３における１０階調パターンを示す説明図。
【図５８】光源として端面発光型の４チャンネルＬＤアレイを用いた変形例２における発光部列を説明するための説明図。
【図５９】静電疲労によって感光体の光減衰特性が変化したときの補正制御の説明図。
【図６０】中間調制御の説明図。
【図６１】ベタ画像の露光を行った場合と中間調の露光を行った場合との感光体の光減衰特性の説明図。
【図６２】４ドット×４ドットの簡易な基本ドットマトリクスがにおいてドット潜像の数を１ドット単位で変化させた１６階調のパッチパターンを作成する例を示す説明図。
【図６３】４つの低濃度パッチの基本ドットマトリクスの一例を示す説明図。
【図６４】４つの低濃度パッチの基本ドットマトリクスの他の例を示す説明図。
【図６５】従来の画像形成装置において検知した現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を多数プロットしたグラフ。
【図６６】低濃度の潜像パッチを濃度階調制御で作成した例を示す説明図。
【図６７】電位計により図６６に示した潜像パッチと同じ潜像電位が検知される潜像パッチを従来の画像形成装置における面積階調制御で作成した場合の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態は、画像形成装置として、タンデム型のフルカラーの電子写真複写機（以下、単に「複写機６００」という。）への適用例である。
【００１７】
まず、本実施形態の複写機６００全体の構成について説明する。
図１は、本実施形態の複写機６００全体を示す概略構成図である。
複写機６００は、画像形成を行う複写機本体１００と、この複写機本体１００が上方に載置され、複写機本体１００に対して記録体である転写紙５の供給を行う給紙装置２００とを備える。さらに、複写機本体１００の上方に取り付けられ、原稿画像を読み取るスキャナ３００と、このスキャナ３００の上部に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。複写機本体１００には、転写紙５を手差し給紙させるための手差しトレイ６、及び、画像形成済みの転写紙５が排紙される排紙トレイ７が設けられている。
【００１８】
図２は、複写機本体１００の構成を示す拡大図である。
複写機本体１００には、中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０の材料には、ベルト伸びによる位置ずれを防止するために、機械的特性に非常に優れた材料であるポリイミドが採用されている。さらに、中間転写ベルト１０の高画質高安定化、すなわち、温湿度環境に依存せず常に安定した転写性能が得られるようにするため、抵抗調整剤としてカーボンを分散させている。そのために、ベルト色は黒色となっている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラである第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５、及び、第三支持ローラ１６に張架されている。中間転写ベルト１０が張架された状態で、駆動源としての不図示のモータが駆動し、３つの支持ローラのうちの少なくとも一つが駆動ローラとして回転駆動することによって、図２中の時計回り方向に回転駆動される。
【００１９】
図２に示すように、３つの支持ローラのうち、第一支持ローラ１４と第二支持ローラ１５との間のベルト張架部分には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応した４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋが並んで配置されている。また第一支持ローラ１４と第三支持ローラ１６との間のベルト張架部分には、中間転写ベルト１０上に形成された多階調パッチパターンの各トナーパッチの濃度（トナー付着量）を検出するためのトナー付着量検知手段としての濃度センサ３１０が取り付けられている。
【００２０】
図３は、濃度センサ３１０を備えるセンサユニット３０５と、センサユニット３０５近傍の中間転写ベルト１０とを示す模式図である。
センサユニット３０５には、２つの濃度センサ３１０ａ，３１０ｂが搭載されており、２つの濃度センサ３１０ａ，３１０ｂは、図３に示すように、図中矢印Ｗで示す感光体２０の長手方向と平行な方向（以下「ベルト幅方向Ｗ」という。）に２箇所設けられている。また、中間転写ベルト１０には詳細は後述する各色のトナーパッチが形成される。なお、図３では各色１０個のトナーパッチからなるトナーパターンが示されているが、トナーパッチ数に限定はない。また、図３に示すように、中間転写ベルト１０のベルト幅方向Ｗについて、二つの濃度センサ３１０に対応した２つの位置にトナーパターンが形成される。
【００２１】
中間転写ベルト１０の奥側の位置には、黒のトナーパターンＴｋが形成される。一方、中間転写ベルト１０の手前側の位置には、マゼンタのトナーパターンＴｍ、シアンのトナーパターンＴｃ、及び、イエローのトナーパターンＴｙが順次形成される。そして、センサユニット３０５の手前側に配置された第一濃度センサ３１０ａはカラートナーパターン検知用として、一方、奥側の第二濃度センサ３１０ｂは黒トナーパターン検知用として設けられている。
【００２２】
図４は、第二濃度センサ３１０ｂの模式図であり、図５は第一濃度センサ３１０ａの模式図である。図４及び図５中のＴｐはトナーパターンを示す。
黒トナーパターンを検知する第二濃度センサ３１０ｂは、図４に示すように、ＬＥＤ３１５と正反射受光素子３１６とを備えた正反射型センサである。一方、カラートナーパターンを検知する第一濃度センサ３１０ａは、図５に示すようにＬＥＤ３１５、正反射受光素子３１６、及び拡散反射受光素子３１７を備えた正反射＋拡散反射型センサである。なお、カラートナーパターンを検知するセンサとしては、図６に示すように、ＬＥＤ３１５と拡散反射受光素子３１７とを備えた拡散反射型センサを用いてもよい。これらセンサはともに、発光素子であるＬＥＤ３１５にはピーク発光波長：λｐ＝９５０［ｎｍ］のＧａＡｓ赤外発光ダイオードを、また受光素子にはピーク受光感度：８００［ｎｍ］のＳｉフォトトランジスタを使用している。また、各センサと検知対象面である中間転写ベルト１０との距離（検出距離）は５［ｍｍ］となるように配置されている。
【００２３】
図１及び図２で示す画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの上方には、図１に示すように、静電潜像形成手段としての露光装置９００が設けられている。この露光装置９００は、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて、レーザ制御部（図示せず）により光源である面発光レーザ（図示せず）を駆動して書込光を出射し、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋに設けられる潜像担持体としての感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に静電潜像を形成するためのものである。ここで、書込光の出射は、面発光レーザに限るものではなく端面発光レーザ、またはＬＥＤアレイであってもよい。
【００２４】
画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成について説明する。なお、画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成はいずれも同様の構成であるため、以下の説明では色分け符号を適宜付すことなく説明する。
図７は隣り合う２つの画像形成ユニット１８の構成を示す拡大図である。
【００２５】
画像形成ユニット１８には、感光体２０の周囲に、帯電手段としての帯電装置６０、現像手段としての現像装置６１、クリーニング手段としての感光体クリーニング装置６３及び除電手段としての除電装置６４が設けられている。また、感光体２０に対して中間転写ベルト１０を介して対向する位置には、転写手段を構成する一次転写装置６２が設けられている。
【００２６】
帯電装置６０は、帯電ローラを採用した接触帯電方式のものであり、感光体２０に接触して電圧を印加することにより感光体２０の表面を一様に帯電する。この帯電装置６０には、非接触のスコロトロンチャージャなどを採用した非接触帯電方式のものも採用できる。
【００２７】
また、現像装置６１では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を使用している。なお、現像剤としては一成分現像剤を使用してもよい。この現像装置６１は、現像ケース７０内に設けられた攪拌部６６と現像部６７とに大別できる。攪拌部６６では、二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての後述する現像スリーブ６５上に供給される。この攪拌部６６は、平行な２本のスクリュー６８が設けられている。また、２本のスクリュー６８の間には、スクリュー６８の軸線方向の両端部で２本のスクリュー６８を配置した空間が互いに連通するように仕切るための仕切り板が設けられている。また、現像ケース７０には現像装置６１内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ７１が取り付けられている。一方、現像部６７では、現像スリーブ６５が担持する現像剤のうちのトナーが感光体２０に転移される。この現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体２０と対向する現像スリーブ６５が設けられており、その現像スリーブ６５内には図示しないマグネットが固定配置されている。また、現像スリーブ６５に先端が接近するようにドクタブレード７３が設けられている。本実施形態では、このドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔が０．３５［ｍｍ］となるように設定されている。
【００２８】
この現像装置６１では、現像剤を２本のスクリュー６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げて保持される。現像スリーブ６５に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ６５の回転に伴って搬送され、ドクタブレード７３により適正な量に規制される。なお、規制された現像剤は攪拌部６６に戻される。このようにして感光体２０と対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブ６５に印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体２０上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体２０上の静電潜像部分に転移し、感光体２０上の静電潜像は可視像化され、トナー像が形成される。現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブ６５から離れ、攪拌部６６に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１が検出し、その検出結果に基づいて攪拌部６６にトナーが補給される。
【００２９】
一次転写装置６２は、一次転写ローラを採用しており、中間転写ベルト１０を挟んで感光体２０に押し当てるようにして設置されている。一次転写装置６２は、ローラ形状のものでなくても、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。
【００３０】
感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体２０に押し当てられるように配置される、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えている。また、本実施形態では、クリーニング性能を高めるために感光体２０に接触する導電性のファーブラシ７６を併用している。そして、クリーニングブレード７５やファーブラシ７６により感光体２０から除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３の内部に収容される。
【００３１】
除電装置６４は、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体２０の表面電位を初期化する。
【００３２】
また、画像形成ユニット１８には、各感光体２０に対応させて、電位検知手段としての電位センサ３２０が設けられている。この電位センサ３２０は、感光体２０の表面に対向するように設けられ、感光体２０の長手方向のセンサ取付位置は、図３に示す濃度センサ３１０と長手方向（図３のベルト幅方向Ｗ）の位置が同じとなるような位置にそれぞれ配置されている。これらの電位センサ３２０は感光体２０表面の電位を検出する。
【００３３】
画像形成ユニット１８の具体的な設定について説明する。
感光体２０の直径は６０［ｍｍ］であり、感光体２０を３８０［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動している。また、現像スリーブ６５の直径は２５［ｍｍ］であり、現像スリーブ６５を５７０［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動している。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−（マイナス）１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲となるのが好適である。また、感光体２０と現像スリーブ６５との間隙である現像ギャップは、０．５〜０．３［ｍｍ］の範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。また、感光体２０の感光層の厚みは３０［μｍ］であり、露光装置９００の光学系のビームスポット径は５２×５５［μｍ］であり、その光量は約０．１０１［ｍＷ］である。一例として帯電装置６０により、感光体２０の表面は−７００［Ｖ］に一様帯電され、露光装置９００によりレーザが照射された静電潜像部分の電位は、−２５０［Ｖ］となる。これに対して、現像バイアスの電圧を−５５０［Ｖ］とし、３００［Ｖ］の現像ポテンシャルを確保する。このような作像条件は画像濃度調整制御等の結果によって適時変更される。
【００３４】
以上の構成をもつ画像形成ユニット１８では、感光体２０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体２０の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて露光装置９００からレーザによる書込光を照射し、感光体２０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、一次転写装置６２により中間転写ベルト１０上に一次転写される。一次転写後に感光体２０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置６３により除去され、その後、感光体２０の表面は、除電装置６４により除電されて、次の画像形成に供される。
【００３５】
次いで、図２に示すように、支持ローラのうちの第三支持ローラ１６に対向する位置には、二次転写装置である二次転写ローラ２４が設けられている。そして、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙５上に二次転写する際には、二次転写ローラ２４を第三支持ローラ１６に巻回された中間転写ベルト１０部分に押し当てて二次転写を行う。なお、二次転写装置としては二次転写ローラ２４を用いた構成でなくても、例えば転写ベルトや非接触の転写チャージャを用いた構成としてもよい。この二次転写ローラ２４には、二次転写ローラ２４に付着したトナーをクリーニングするローラクリーニング部９１が当接している。
【００３６】
また、二次転写ローラ２４の転写紙５搬送方向下流側には、２つのローラ２３ａ，２３ｂ間に無端ベルト状の搬送ベルト２２が張架した構成を有する。また、このさらに搬送方向下流側には、転写紙５上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。また、中間転写ベルト１０の支持ローラのうちの第二支持ローラ１５に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１７が設けられている。このベルトクリーニング装置１７は、転写紙５に中間転写ベルト１０上のトナー像を転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するためのものである。
【００３７】
また、複写機本体１００には、図１に示すように、給紙装置２００から給紙された転写紙５を、二次転写ローラ２４を経由して排紙トレイ７に案内する搬送路４８が設けられており、この搬送路４８に沿って、搬送ローラ４９ａ、レジストローラ４９ｂ、排出ローラ５６などが設けられている。搬送路４８の下流側には、転写後の転写紙５の搬送方向を、排紙トレイ７又は用紙反転装置９３に切り替える、切替爪５５が設けられている。用紙反転装置９３は、転写紙５を反転させて再び二次転写ローラ２４に向けて送り出すものである。さらに、複写機本体１００には、手差しトレイ６から搬送路４８へ合流する手差し給紙路５３が設けられ、この手差し給紙路５３の上流側には、手差しトレイ６にセットされた転写紙５を一枚ずつ給紙するための手差し給紙ローラ５０及手差し分離ローラ５１が設けられている。
【００３８】
給紙装置２００は、転写紙５を収納する複数の給紙カセット４４、これらの給紙カセット４４に収納された転写紙を一枚ずつ送り出す給紙ローラ４２及び分離ローラ４５、送り出された転写紙を給紙路４６に沿って搬送する搬送ローラ４７などから構成されている。給紙路４６は、複写機本体１００の搬送路４８に接続している。
【００３９】
次に、光走査装置である露光装置９００の構成について図８及び図９を用いて説明する。
この露光装置９００は、光源９１４、カップリングレンズ９１５、アパーチャ９１６、シリンドリカルレンズ９１７、光偏向器としてのポリゴンミラー９１３、ポリゴンミラー９１３を回転させる不図示のポリゴンモータ、２つの走査レンズ９１１ａ，９１１ｂなどを備えている。
【００４０】
カップリングレンズ９１５は、一例として焦点距離が４６．５［ｍｍ］、厚さ（図９におけるｄ２）が３．０［ｍｍ］のガラス製レンズであり、光源９１４から出射された光束を略平行光とする。アパーチャ９１６は、一例として主走査方向に対応する方向の前幅が５．８［ｍｍ］、副走査方向に対応する方向の前幅が１．２２［ｍｍ］の矩形形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ９１５を介した光束のビーム径を規定する。本開口部に関しては後述する光量モニタで詳細に述べる。シリンドリカルレンズ９１７は、一例として焦点距離が１０６．９［ｍｍ］、厚さ（図９におけるｄ５）が３．０［ｍｍ］のガラス製レンズであり、アパーチャ９１６の開口部を通過した光束をポリゴンミラー９１３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。ポリゴンミラー９１３は、一例として内接円の半径が７［ｍｍ］の４面鏡あり、副走査方向に平行な軸の周りに等速回転する。走査レンズ９１１ａは、一例として中心（光軸上）肉厚（図９におけるｄ８）が１３．５０［ｍｍ］の樹脂製レンズである。走査レンズ９１１ｂは、一例として中心（光軸上）肉厚（図９におけるｄ１０）が３．５０［ｍｍ］の樹脂製レンズである。
【００４１】
光源９１４とポリゴンミラー９１３との間の光路上に配置された光学系は、カップリング光学系とも呼ばれている。本実施形態では、一例としてカップリング光学系は、カップリングレンズ９１５とアパーチャ９１６とシリンドリカルレンズ９１７とから構成されている。ポリゴンミラー９１３と感光体２０との間の光路上に配置された光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、一例として走査光学系は、走査レンズ９１１ａと走査レンズ９１１ｂとから構成されている。この走査光学系の副走査方向の横倍率は、一例として０．９７倍である。また、露光装置９００の光学系全体の副走査方向の横倍率は、一例として２．２倍である。
【００４２】
本実施形態では、感光体２０の表面に形成される光スポットの目標とするスポット径は、一例として主走査方向で５２［μｍ］、副走査方向で５５［μｍ］である。また、一例として、光源９１４とカップリングレンズ９１５との距離（図９におけるｄ１）は４６．０６［ｍｍ］、カップリングレンズ９１５とアパーチャ９１６との距離（図９におけるｄ３）は４７．６９［ｍｍ］、アパーチャ９１６とシリンドリカルレンズ９１７との距離（図９におけるｄ４）は１０．３２［ｍｍ］、シリンドリカルレンズ９１７とポリゴンミラー９１３との距離（図９におけるｄ６）は１２８．１６［ｍｍ］である。そして、ポリゴンミラー９１３と走査レンズ９１１ａの第１面（入射面）との距離（図９におけるｄ７）は４６．３１［ｍｍ］、走査レンズ９１１ａの第２面（射出面）と走査レンズ９１１ｂの第１面（入射面）との距離（図９におけるｄ９）は８９．７３［ｍｍ］、走査レンズ９１１ｂの第２面（射出面）と被走査面である感光体２０の表面との距離（図９におけるｄ１１）は１４１．３６［ｍｍ］である。さらに、感光体２０における有効走査領域Ｗ１の長さ（図９におけるｄ１２）は３２３［ｍｍ］である。また、図９における角度θは６０［°］である。
【００４３】
光源９１４は、図１０に示されるように、一例として４０個の発光部１０１が１つの基板上に形成された二次元アレイ９０１を有している。この二次元アレイ９０１は、主走査方向に対応する方向（第１の方向、以下では便宜上、「Ｄｉｒ＿ｍａｉｎ方向」ともいう。）から副走査方向に対応する方向（第２の方向、以下では便宜上、「Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向」ともいう。）に向かって傾斜角αをなす方向（第３の方向、以下では便宜上、「Ｔ方向」という。）に沿って１０個の発光部１０１が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部１０１は、Ｔ方向とＤｉｒ＿ｓｕｂ方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
【００４４】
そして、一例として、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔（図１０におけるｄｓ２）は４８．０［μｍ］、各発光部列におけるＴ方向に関する発光部間隔（図１０におけるｄ１）は４８．０［μｍ］、各発光部１０１をＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部１０１の間隔（図１０におけるｄｓ１）は４．８［μｍ］である。すなわち、ｄｓ２＝ｄ１、及びｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係にある。
【００４５】
次に光源９１４から射出される光量を検知する光量モニタについて詳細を述べる。
光量モニタ部の説明図を図１１に示す。光量モニタ光学系は、光源９１４、カップリングレンズ９１５、第１開口板９２３、第２開口板９２６、結像レンズ９２４、フォトダイオード９２５、基板９２８から構成される。
【００４６】
第１開口板９２３は、一例として図１２（ａ）に示されるように、開口部を有し、カップリングレンズ９１５を介した光束のビーム径を規定する。この第１開口板９２３は、光束の最も光強度の大きい部分が開口部のほぼ中央を通るように配置されている。また、第１開口板９２３の開口部の周囲は、反射部材でできている。そして、第１開口板９２３は、開口部の周囲の反射部材で反射された光束をモニタ用光束として利用するため、カップリングレンズ９１５を介した光束の進行方向に垂直な仮想面に対して傾斜して配置されている。すなわち、第１開口板９２３は、光源９１４から射出された光束のうち、光強度の大きい中央部分を通過させ、光強度の小さい外周部分をモニタ用光束として反射（分離）する。以下では、便宜上、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束の進行方向を「Ｑ方向」とする。ここでは、第１開口板９２３の開口部は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ２は１．２８［ｍｍ］であり、主走査方向に対応する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に関する長さＤ１は５．８［ｍｍ］である。すなわち、Ｄ１＞Ｄ２である。なお、図１２（ｂ）は、開口部の中心を通るＸＹ断面図である。
【００４７】
第２開口板９２６は、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、一例として図１３に示されるように、モニタ用光束のビーム径を制限する開口部を有している。また、第２開口板９２６は、光学的にカップリングレンズ９１５の焦点位置近傍に配置されている。これにより、モニタ用光束がマルチビームのときに、各光束の主光線が第２開口板９２６の開口部に集まり、各光束が同じ形状に整形される。第２開口板９２６の開口部は、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ４は３．２５［ｍｍ］であり、それに直交する方向の長さＤ３は３．８［ｍｍ］である。すなわち、Ｄ３＜Ｄ１であり、Ｄ４＞Ｄ２である。
【００４８】
そこで、例えば、図１４（ａ）に示されるように、発散角がＡ１の光束Ｆ０１が光源９１４から出力されると、図１４（ｂ）に示されるように、光束Ｆ０１のうちの領域Ｆｓ１の光束が第１開口板９２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ１の光束が第２開口板９２６の開口部を通過する。
【００４９】
また、例えば、図１５（ａ）に示されるように、光束Ｆ０１に比べて中心に強いピークを持つ光強度分布を有し、発散角がＡ２（＜Ａ１）の光束Ｆ０２が光源９１４から出力されると、図１５（ｂ）に示されるように、光束Ｆ０２のうちの領域Ｆｓ２の光束が第１開口板９２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ２の光束が第２開口板９２６の開口部を通過する。
【００５０】
また、図１６（ａ）に示されるように、光束Ｆ０１に比べて中心から緩やかに広がる光強度分布を有し、発散角がＡ３（＞Ａ１）の光束Ｆ０３が光源から出力されると、図１６（ｂ）に示されるように、光束Ｆ０３のうちの領域Ｆｓ３の光束が第１開口板９２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ３の光束が第２開口板９２６の開口部を通過する。
【００５１】
ところで、光源９１４から出力される光束（光束Ｆ０とする）の発散角が大きくなると、一例として図１７に示されるように、第１開口板９２３の開口部を通過する光束（光束Ｆｓとする）の光量は減少する。なお、ここでは、光束Ｆ０の光量は、発散角が変化しても一定であると仮定している。
【００５２】
そこで、光束Ｆｓの光量を一定とするには、一例として図１８に示されるように、光束Ｆ０の発散角が設計値（ここでは、Ａ１とする）よりも大きいときは、光束Ｆ０の光量を大きくし、光束Ｆ０の発散角が設計値よりも小さいときは、光束Ｆ０の光量を小さくする必要がある。このとき、第１開口板９２３で反射される光束（光束（Ｆ０−Ｆｓ）とする）の光量は、一例として図１９に示されるように、光束Ｆ０の発散角が大きくなるにつれて増加する。仮に、第２開口板９２６がない場合には、光束（Ｆ０−Ｆｓ）が、フォトダイオード９２５で受光される。この場合に、従来と同様にして、自動露光パワー調整（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ、以下、ＡＰＣという）を行うと、例えば、光束Ｆ０の発散角がＡ３のときには、光束Ｆ０の光量を更に少なくするように制御され、例えば、光束Ｆ０の発散角がＡ２のときには、光束Ｆ０の光量を更に多くするように制御される。これにより、光束Ｆｓの光量は上記一定値からずれることとなる。すなわち、ＡＰＣの精度が低下することとなる。
【００５３】
本実施形態では、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束の光路上に第２開口板９２６を配置し、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束を整形している。これにより、一例として図２０に示されるように、フォトダイオード９２５で受光される光束（光束Ｆｍとする）の光量は、光束Ｆ０の発散角が変化しても、光束Ｆｓの光量と同様に、ほぼ一定となる。
【００５４】
また、第１開口板９２３の開口部と第２開口板９２６の開口部との間には、Ｄ３＜Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２の関係がある。これにより、光束Ｆ０の発散角が大きく変化しても、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）をほぼ一定とすることができる。
【００５５】
ところで、第２開口板９２６の開口部の副走査方向に対応する方向に関する開口径Ｄ４を大きくすることで、フォトダイオード９２５での受光量（光束Ｆｍの光量）を増加させることができる。
【００５６】
図２１には、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を一定としたときの、Ｄ４と光束Ｆｍの光量との関係が示されている。これによると、Ｄ４を増加させると光束Ｆｍの光量は増加するが、Ｄ４がある値を超えると、光束Ｆｍの光量は減少する。これは、Ｄ４を増加させ過ぎると、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を維持するのに、Ｄ３を小さくしなければならないためである。
【００５７】
Ｄ４がＤ２の１．４倍〜３．７倍の範囲内のときに、光束Ｆｍの光量は光束Ｆ０の光量の１０［％］を超えている。例えば、光源９１４の発光光量が１［ｍＷ］のときには、フォトダイオード９２５の受光量は０．１［ｍＷ］以上となり、フォトダイオード９２５の出力信号のＳ／Ｎ比の低下、及び応答時間の遅延を招くことなく、精度良く光量を検出することが可能となる。本実施形態では、図２１における光束Ｆｍの光量が最大となるように、Ｄ３＝３．８［ｍｍ］、Ｄ４＝３．２５［ｍｍと］した。
【００５８】
また、図２２には、Ｄ３とＤ４と（Ｋ２／Ｋ１）との関係が示されている。ここで、Ｋ１は、光束Ｆ０の発散角が所定の発散角（例えば、Ａ１）のときの（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）であり、Ｋ２は、光束Ｆ０の発散角が上記所定の発散角から主走査方向に対応する方向及び副走査方向に対応する方向に等方的に変化したときの（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）である。
【００５９】
図２２から明らかなように、Ｄ３を一定としてＤ４を大きくすると、Ｋ２／Ｋ１は大きくなる。また、Ｄ４を一定としてＤ３を小さくすると、Ｋ２／Ｋ１は小さくなる。この関係を利用し、Ｋ２／Ｋ１が０．０［％］、すなわち、光束Ｆ０の発散角が変化しても（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）が変わらないというＤ３とＤ４の組み合わせが求められる。図２２に示されるように、ｐ１（Ｄ３＝４．３［ｍｍ］、Ｄ４＝２．５［ｍｍ］）とｐ２（Ｄ３＝２．７［ｍｍ］、Ｄ４＝４．５［ｍｍ］）とを結ぶ、Ｋ２／Ｋ１＝０．０［％］の曲線が得られる。一般的に、光量変化が３［％］以上あると画像上で濃度ムラとして認識されるので、Ｋ２／Ｋ１の変化は３［％］以内であるのが望ましい。これにより、光束Ｆ０の発散角の変化による光量検知のバラツキを±３［％］以内にすることが可能となる。すなわち、光源から射出された光束の発散角が等方的に変化して、光束Ｆｓの光量がＰｓからＰｓ＋ΔＰｓに変化し、光束Ｆｍの光量がＰｍからＰｍ＋ΔＰｍに変化したとき、｛（Ｐｓ＋ΔＰｓ）／（Ｐｍ＋ΔＰｍ）｝／（Ｐｓ／Ｐｍ）の値は、０．９７以上で１．０３以下であることが好ましい。
【００６０】
そこで、Ｄ４がＤ２の１．４倍〜３．７倍の範囲内のときには、フォトダイオード９２５の受光量を十分に確保できるとともに、いずれの発散角においても、光束Ｆｓの光量と光束Ｆｍの光量の比を略一定とすることができる。すなわち、発散角が大きく変化しても、光束Ｆｓの光量が一定であれば、光束Ｆｍの光量はほとんど変化しない。そこで、フォトダイオード９２５の出力レベルが一定（所定のレベル）となるように光束Ｆ０の光量を制御すると、光束Ｆｓの光量を常に一定の光量とすることが可能となる。
【００６１】
結像レンズ９２４は、Ｑ方向に関して第２開口板９２６から２０［ｍｍ］離れた位置に配置され、第２開口板９２６の開口部を通過したモニタ用光束を集光する。ここでは、結像レンズ９２４の焦点距離は２７［ｍｍ］である。
【００６２】
フォトダイオード９２５は、Ｑ方向に関して結像レンズ９２４から１０．６［ｍｍ］離れた位置に配置され、結像レンズ９２４を介したモニタ用光束を受光する。フォトダイオード９２５は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。ここでは、フォトダイオード９２５の受光面は、１辺の長さが１．１［ｍｍ］の正方形状である。そして、受光面の中央付近で受光するように設定されている。
【００６３】
また、例えば、フォトダイオード９２５の受光面上に付着物や傷等があり、その部分が集光位置になると、受光量が大きく減少し、正しい信号が出力されない。そこで、Ｑ方向に関して結像レンズ９２４の焦点位置からやや離れたところにフォトダイオード９２５の受光面を配置すると、受光面上でのビーム径が大きくなり、受光面上に付着物、傷等があったとしても受光量の大きな低下を抑えることができる。
【００６４】
図２３には、目で判別できる付着物（φ５０［μｍ］）が仮にフォトダイオード９２５の受光面中央に付着しているときの、フォトダイオード９２５の出力の低下量と結像レンズ９２４からフォトダイオード９２５までの距離との関係が示されている。なお、図２３における「ｆ」は、結像レンズ９２４の焦点距離である。
【００６５】
結像レンズ９２４からフォトダイオード９２５までの距離が、ｆ×０．９５以下若しくはｆ×１．０５以上であれば、φ５０［μｍ］の付着物がフォトダイオード９２５の受光面中央に付着していても、フォトダイオード９２５の出力の低下は２０［％］以下であるので、出荷前の調整時に行われる光源９１４の光量校正で十分にカバーできる範囲内にある。そこで、本実施形態では、結像レンズ９２４からフォトダイオード９２５までの距離を、ｆ×１．０６としている。
【００６６】
さらに、フォトダイオード９２５の受光面に垂直にモニタ用光束が入射すると、受光面からの反射光が入射光と逆の光路を通り、光源９１４へ戻ってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、一例として図１１に示されるように、モニタ用光束の受光位置での受光面の法線（図１１中のＬｎ）方向が、入射光の入射方向のすべてに対して傾斜するように設定し、受光面からの反射光が光源９１４に戻らないようにしている。具体的には、入射角を１０［°］としている。
【００６７】
また、光源９１４とフォトダイオード９２５との間に配置された光学系の横倍率βが約０．５倍であり、二次元アレイ９０１の長手方向のサイズが０．３［ｍｍ］であるため、フォトダイオード９２５の受光面上では、０．３［ｍｍ］×０．５＝０．１５［ｍｍ］の長さに二次元アレイ９０１が投影される。
【００６８】
一般的に、フォトダイオードは、受光位置によって検知感度が異なっている。そこで、常に受光面の中心付近で受光されるのが望ましい。
【００６９】
本実施形態では、一例として図２４に示されるように、受光面９２５ｂのサイズ１．１［ｍｍ］の１／２よりもさらに中央に近い受光領域９２５ａで受光するように設定されている。すなわち、二次元アレイ９０１における長手方向の長さＬ、この長手方向に対応する方向に関するフォトダイオード９２５の長さＬ´とすると、（Ｌ×β）≦（Ｌ´×０．５）の関係が満足されている。これにより、常に同じ検知感度で受光することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、一例として図１１に示されるように、光源９１４とフォトダイオード９２５は、同一の基板９２８上に実装されている。
【００７１】
次に本実施形態に用いた面発光レーザの詳細を述べる。
本実施形態の面発光レーザアレイは以下のようにして作製することができる。ＡｌＡｓ層を選択酸化した電流狭窄構造を用いた７８０ｎｍ帯面発光レーザの構造例である。波長は、感光体の感度特性に合わせて選定できる。
図２５に面発光レーザアレイの断面構造の概略図を示す。
また、図２６は、活性層（８０４，８０５）の周辺である図２５中の領域Ｅの拡大説明図である。
【００７２】
ｎ−ＧａＡｓ基板８０１上に、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ量子井戸層８０２／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ障壁層８０３からなる活性層を含み、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ上部スペーサ層８０４及びＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ下部スペーサ層８０５とからなる１波長光学厚さの共振器領域８０６を、各層λ／４の光学厚さで４０．５ペアのｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ高屈折率層／ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層からなる下部反射鏡８０８と、２４ペアのｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ高屈折率層／ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層からなる上部反射鏡８０７とではさんだ構成となっている。なお、図２６中の８０７ａは、上部反射鏡８０７の最下部のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層（厚さ：λ／４）を示し、図２６中の８０８ａは、下部反射鏡８０８の最上部のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層（厚さ：λ／４）を示す。さらに、ＡｌＡｓ被選択酸化層８０９（電流注入部）が共振器領域８０６からλ／４離れた上部反射鏡８０７に設けられている。なお反射鏡の各層の間には抵抗低減のために組成が徐々に変わる組成傾斜層を含む。これらの結晶成長にはＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法を用いることができる。
【００７３】
次に、ドライエッチング法によりメサ形状を形成する。エッチング面は下部反射鏡８０８中に達するようにすることが一般的である。次に、エッチング工程により側面が露出したＡｌＡｓ被選択酸化層８０９を、水蒸気中で熱処理し周辺を酸化させＡｌｘＯｙの絶縁物層（ＡｌｘＯｙ電流狭窄層８１０）に変え素子駆動電流の経路を中心部の酸化されていないＡｌＡｓ領域だけに制限する電流狭窄構造を形成する。続いて、ＳｉＯ２保護層（図示せず）を設け、更にポリイミドでエッチング部を埋め込んで平坦化し、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８１１と光出射部８１２のある上部反射鏡８０７上のポリイミドからなる絶縁膜８１５とＳｉＯ２保護層（図示せず）を除去し、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８１１上の光出射部８１２以外にｐ側個別電極８１３を形成し、裏面にｎ側共通電極８１４を形成した。
【００７４】
本実施形態の場合ドライエッチング法により形成されたメサ部が各面発光レーザ素子となる。本実施形態のアレイ配置を形成する方法は、本実施形態のアレイ配置に沿ったフォトマスクを形成し、通常のフォトリソグラフ工程によりエッチング用マスクを形成し、エッチングすることで形成できる。アレイの各素子の電気的空間的分離のために素子と素子の間の溝は５［μｍ］程度以上は設けることが好ましい。あまり狭いとエッチングの制御が難しくなるからである。また、メサ部は本実施形態のような円形の他に、楕円形や、正方形、長方形の矩形など任意の形状とすることができる。また、大きさ（直径など）は１０［μｍ］程度以上設けることが好ましい。あまり小さいと素子動作時に熱がこもり特性が悪くなるからである。
【００７５】
また、副走査方向での高密度化に影響のない主走査方向の素子間隔を広げているので、各素子間の熱干渉の影響低減や、各素子の配線を通すために必要なスペースを確保することができる。
【００７６】
なお、前述した７８０ｎｍ帯面発光レーザは、別の材料でも作製できる。
図２７は、図２６を用いて説明したものとは別の材料で作製した例の、活性層（８０４，８０５）の周辺である、図２５中の領域Ｅの拡大説明図である。
図２７に示すように活性層は、圧縮歪組成であってバンドギャップ波長が７８０［ｎｍ］となる３層のＧａＩｎＰＡｓ量子井戸活性層８２２と格子整合する４層の引っ張り歪みを有するＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐ引っ張り障壁層８２３とから構成する。また、電子を閉じ込めるためのクラッド層（本実施形態ではスペーサ層）としてワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを用いる、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ上部スペーサ層８２４及び（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ下部スペーサ層８２５を備えている。キャリア閉じ込めのクラッド層（８２４，８２５）をＡｌＧａＡｓ系で形成した場合に比べて、クラッド層（８２４，８２５）と量子井戸活性層（８２２）とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができる。他は図２６と同様である。
【００７７】
表１には、ＡｌＧａＡｓ（スペーサ層）／ＡｌＧａＡｓ（量子井戸活性層）系７８０ｎｍ，８５０ｎｍ面発光型半導体レーザ、さらに、ＡｌＧａＩｎＰ（スペーサ層）／ＧａＩｎＰＡｓ（量子井戸活性層）系７８０ｎｍ面発光型半導体レーザの典型的な材料組成でのスペーサ層と井戸層、及び障壁層と井戸層とのバンドギャップ差が示されている。なお、スペーサ層とは、通常構成の場合には活性層と反射鏡の間にあたる層のことであって、キャリアを閉じ込めるためのクラッド層としての機能を有している層を指している。
【００７８】
【表１】
0005725403.tif 000002
【００７９】
表１に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ（スペーサ層）／ＧａＩｎＰＡｓ（量子井戸活性層）系７８０ｎｍ面発光型半導体レーザによれば、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ面発光型半導体レーザはもとより、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系８５０ｎｍ面発光型半導体レーザよりもバンドギャップ差を大きく取れることが判る。
【００８０】
具体的にクラッド層と活性層とのバンドギャップ差は、クラッド層をＡｌＧａＡｓで形成した場合の４６６［ｍｅＶ］（Ａｌ組成０．６の場合）に比べて、７６７［ｍｅＶ］であり極めて大きい。障壁層と活性層とのバンドギャップ差も同様に優位差があり、良好なキャリア閉じ込めとなる。
【００８１】
また、活性層が圧縮歪を有しているので、ヘビーホールとライトホールのバンド分離により利得の増加が大きくなった。これらにより高利得となるので、低閾値で、高出力であった。なおこの効果は、ＧａＡｓ基板とほぼ同じ格子定数を有するＡｌＧａＡｓ系で作製した７８０ｎｍや８５０ｎｍ面発光レーザでは得られない。さらには、キャリア閉じ込め向上、歪量子井戸活性層による高利得化によって低閾値化することで、光取り出し側ＤＢＲの反射率低減が可能となり、さらに高出力化できる。また、本実施形態のように利得が大きくなると温度上昇による光出力低下を抑えることができ、アレイの素子間隔をより狭くすることができる。
【００８２】
また、活性層と障壁層は、Ａｌを含んでいない材料から構成されており、Ａｌフリー活性領域（量子井戸活性層、及びそれに隣接する層）としているので、酸素の取り込みが低減することで非発光再結合センターの形成を抑えることができ、長寿命化を図れる。これにより、書込ユニットもしくは光源ユニットの再利用が可能となる。
【００８３】
次に、本実施形態の感光体について詳細を述べる。
〔感光体作製例〕
−チタニルフタロシアニン結晶の合成−
特開２００４−８３８５９号公報、実施例１に準じて、チタニルフタロシアニン結晶を作製した。即ち、１，３−ジイミノイソインドリン２９２部とスルホラン１８００部を混合し、窒素気流下でチタニウムテトラブトキシド２０４部を滴下する。滴下終了後、徐々に１８０［℃］まで昇温し、反応温度を１７０［℃］〜１８０［℃］の間に保ちながら５時間撹拌して反応を行った。反応終了後、放冷した後析出物を濾過し、クロロホルムで粉体が青色になるまで洗浄し、つぎにメタノールで数回洗浄し、さらに８０［℃］の熱水で数回洗浄した後乾燥し、粗チタニルフタロシアニンを得た。得られた熱水洗浄処理した粗チタニルフタロシアニン顔料のうち６０部を９６％硫酸１０００部に３〜５℃下撹拌、溶解し、ろ過した。得られた硫酸溶液を氷水３５０００部中に撹拌しながら滴下し、析出した結晶を濾過、ついで洗浄液が中性になるまでイオン交換水（ｐＨ：７．０、比伝導度：１．０［μＳ／ｃｍ］）により水洗を繰り返（洗浄後のイオン交換水のｐＨ値は６．８、比伝導度は２．５［μＳ／ｃｍ］であった）し、チタニルフタロシアニン顔料の水ペーストを得た。この水ペーストにテトラヒドロフラン１５００部を加え、室温下でホモミキサー（ケニス、ＭＡＲＫ，ｆモデル）により強烈に撹拌（２０００［ｒｐｍ］）し、ペーストの濃紺色の色が淡い青色に変化したら（撹拌開始後２０分）、撹拌を停止し、直ちに減圧濾過を行った。濾過装置上で得られた結晶をテトラヒドロフランで洗浄し、顔料のウェットケーキ９８部を得た。これを減圧下（５［ｍｍＨｇ］）、７０［℃］で２日間乾燥して、チタニルフタロシアニン結晶７８部を得た。
【００８４】
得られたチタニルフタロシアニン粉末を、市販のＸ線回折装置（理学電機：ＲＩＮＴ１１００）により、下記の条件によりＸ線回折スペクトル測定したところ、Ｃｕ−Ｋα線（波長１．５４２［Å］）に対するブラッグ角２θが２７．２±０．２［°］に最大ピークと最低角７．３±０．２［°］にピークを有し、かつ７．３［°］のピークと９．４［°］のピークの間にピークを有さず、更に２６．３［°］にピークを有さないチタニルフタロシアニン粉末を得られた。その結果を図２８に示す。また、得られた水ペーストの一部を８０℃の減圧下（５［ｍｍＨｇ］）で、２日間乾燥して、低結晶性チタニルフタロシアニン粉末を得た。水ペーストの乾燥粉末のＸ線回折スペクトルを図２９に示す。
【００８５】
＜Ｘ線回折スペクトル測定条件＞
Ｘ線管球：Ｃｕ
電圧：    ５０［ｋＶ］
電流：    ３０［ｍＡ］
走査速度：２［°／分］
走査範囲：３［°］〜４０［°］
時定数：  ２［秒］
【００８６】
−分散液の作製−
次に、先に合成したチタニルフタロシアニン結晶の分散液を作製した。下記組成の分散液を下に示す条件のビーズミリングにより作製した。
先に合成したチタニルフタロシアニン結晶        ２０部
ポリビニルブチラール（積水化学製：ＢＸ−１）  １２部
２−ブタノン                                ３６８部
【００８７】
市販のビーズミル分散機（ＶＭＡ−ＧＥＴＺＭＡＮＮＧＭＢＨ製：ＤＩＳＰＥＲＭＡＴＳＬ、ローターの直径は４５［ｍｍ］、分散室容量は５０［ｍｌ］）に直径０．５［ｍｍ］のジルコニアボールを用いた。始めにポリビニルブチラールを溶解した２−ブタノン溶液を循環タンクに投入し、循環を行い、樹脂液が循環系に満たされ、循環タンクに戻ってくるのを確認した。次いで、チタニルフタロシアニン結晶を循環タンクにすべて投入し、循環タンクで撹拌を行った後、３０００［ｒｐｍ］のローター回転数にて、６０分間循環分散を行った。分散終了後、ビーズミル分散機よりミルベースを払い出し、更に６００部の２−ブタノンを投入し、希釈と同時に分散機に残ったミルベースをすべて払い出し、分散液を作製した。
【００８８】
−電子写真感光体の作製−
−直径３０［ｍｍ］のアルミニウムドラムに、下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、順次塗布・乾燥し、３．５［μｍ］の下引き層、０．２［μｍ］の電荷発生層、２８［μｍ］の電荷輸送層を形成し、積層感光体を作製した。
（下引き層塗工液）
酸化チタン（ＣＲ−ＥＬ：石原産業社製）  ７０部
アルキッド樹脂（ベッコライトＭ６４０１−５０−Ｓ（固形分５０％）、大日本インキ化学工業製）                              １５部
メラミン樹脂（スーパーベッカミンＬ−１２１−６０（固形分６０％）、大日本インキ化学工業製）                              １０部
２−ブタノン                          １００部
（電荷発生層塗工液）
前記のチタニルフタロシアニン結晶分散液を用いた。
（電荷輸送層塗工液）
ポリカーボネート（ユーピロンＺ３００：三菱ガス化学社製）  １０部
下記の化１に示す構造式の電荷輸送物質                        ７部
【化１】
0005725403.tif 000003
テトラヒドロフラン                                        ８０部
【００８９】
スキャナ３００について図１に基づいて簡単に説明する。
スキャナ３００では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（図示せず）の読取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１及び第２の走行体３３，３４が往復移動する。これらの走行体３３，３４により走査された画像情報は、結像レンズ３５によってその後方に設置されている読取センサ３６の結像面に集光され、読取センサ３６によって画像信号として読込まれる。
【００９０】
図３０は、本実施形態の複写機が備える各部の電気的な接続を示すブロック図である。
図３０に示すように、本実施形態の複写機６００には、コンピュータ構成のメイン制御部５００が備えられており、このメイン制御部５００が各部を駆動制御する。メイン制御部５００は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０１にバスライン５０２を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０３と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０４とが接続されて構成されている。ＲＯＭ５０３には、濃度センサ３１０の出力値に対する単位面積当りのトナー付着量への換算に関する情報を記憶した換算テーブル（図示せず）が格納されている。メイン制御部５００には、複写機本体１００の各部、給紙装置２００、スキャナ３００、原稿自動搬送装置４００が接続されている。ここで、複写機本体１００の濃度センサ３１０及び電位センサ３２０は、検出した情報をメイン制御部５００に送り出す。
【００９１】
次に、複写機６００の動作について説明する。
複写機６００を用いて原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、ユーザーが図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３１上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第一走行体３３および第二走行体３４が走行を開始する。これにより、第一走行体３３からの光がコンタクトガラス３１上の原稿で反射し、その反射光が第二走行体３４のミラーで反射されて、結像レンズ３５を通じて読取センサ３６に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。
【００９２】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータが駆動し、３つの支持ローラ１４，１５，１６のうちの１つが回転駆動して中間転写ベルト１０が回転駆動する。また、これと同時に、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋも回転駆動する。その後、スキャナ３００の読取センサ３６で読み取った画像情報に基づいて、露光装置９００から、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に書込光がそれぞれ照射される。これにより、各感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋには、それぞれ静電潜像が形成され、現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋにより可視像化される。そして、各感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が形成される。
【００９３】
このようにして形成された各色トナー像は、各一次転写装置６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋにより、順次中間転写ベルト１０上に重なり合うようにそれぞれ一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上には、各色トナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。なお、二次転写後の中間転写ベルト１０上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７により除去される。
【００９４】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、ユーザーが選択した転写紙５に応じた給紙装置２００の給紙ローラ４２が回転し、給紙カセット４４の１つから転写紙５が送り出される。送り出された転写紙５は、分離ローラ４５で１枚に分離して給紙路４６に入り込み、搬送ローラ４７により複写機本体１００内の搬送路４８まで搬送される。このようにして搬送された転写紙５は、レジストローラ４９ｂに突き当たったところで止められる。
【００９５】
レジストローラ４９ｂは、上述のようにして中間転写ベルト１０上に形成された合成トナー画像が二次転写ローラ２４に対向する二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始する。レジストローラ４９ｂにより送り出された転写紙５は、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２４との間に送り込まれ、二次転写ローラ２４により、中間転写ベルト１０上の合成トナー像が転写紙５上に二次転写される。その後、転写紙５は、二次転写ローラ２４に吸着した状態で定着装置２５まで搬送され、定着装置２５で熱と圧力が加えられてトナー像の定着処理が行われる。定着装置２５を通過した転写紙５は、排出ローラ５６により排紙トレイ７に排出されスタックされる。なお、トナー像が定着された面の裏面にも画像形成を行う場合には、定着装置２５を通過した転写紙５の搬送方向を切替爪５５により切り換え、用紙反転装置９３に送り込む。転写紙５は、そこで反転し再び二次転写ローラ２４に案内される。
【００９６】
複写機６００では、ある所定タイミング（電源投入時や所定時間、または所定枚数毎）に、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性（以下、光減衰特性と記述する場合がある）の変化を検知し、検知結果をフィードバックして最適な帯電電位、露光パワー、現像バイアス等を設定する画像濃度調整制御を行う。この画像濃度調整制御は、本実施形態のＣＰＵ５０１がコンピュータプログラムに基づいて行うものであり、セルフチェックと呼ばれる制御である。
【００９７】
特に、感光体の光減衰特性は、使用環境、静電疲労の度合い、及び感光層の膜厚などによって特性が異なる。光減衰特性の環境依存性については、常温・常湿度環境、高温・高湿度環境、低温・低湿度環境などの使用環境によって、同じ帯電電位、露光パワーであっても潜像電位が異なり、光減衰カーブの形状が異なる。また、光減衰特性の静電疲労特性については、長時間、帯電・露光を繰り返して、何十万枚も作像すると、感光体が帯電や露光の繰り返しで特性が劣化する。このため、多くの枚数を作像すると、感光体が劣化して同じ帯電電位で同じ露光パワーを設定しても、感光体の表面電位が下がりにくくなる。このため、静電疲労の度合いの違いによっても光減衰カーブの形状が異なる。また、作像を長時間繰り返すと、転写されないで残ったトナーを感光体からクリーニングする感光体クリーニングブレードが、トナーだけでなく感光体の表面も少しずつ削っていく。このため、感光体の感光層の膜厚は経時で減少していく。そして、膜厚が変化すると、同じ帯電電位で同じ露光パワーを設定した時に感光体表面電位が異なり、膜厚の違いによっても光減衰カーブの形状が異なる。
上述したように使用環境・静電疲労の度合い・膜厚によって感光体の光減衰特性が異なる。使用環境・静電疲労の度合い・膜厚の何れか一つの光減衰特性に対する影響のみを考えると、光減衰カーブの形状の変化は比較的単純に変化する。一方、実機内ではクリーニングブレードによる膜削れや静電疲労の進行、使用環境の変動が同時に発生するため、使用環境・静電疲労の度合い・膜厚が複合的に光減衰特性に対して影響するため、使用時間、作像枚数等のデータに基づいて実際の感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性を予想することは困難である。このため、画像濃度調節制御によって、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性の変化を検知し、作像条件にフィードバックすることは重要なことである。
【００９８】
図３１は、セルフチェック動作（電位制御）を示すフローチャートである。
なお、セルフチェックに用いる中間転写ベルト１０上のトナーパターンは、先に説明した図３に示したものである。図３１に示すセルフチェックの処理ルーチンでは、基本的に、複写機の起動時、予め定められたコピー枚数の複写毎（つまり連続作像動作中における作像動作と作像動作との間）、一定時間毎等必要に応じて行うようになっている。ここでは起動時の実行動作について説明する。まず電源オン時の状態をジャム等の異常処理時と区別するために、電位制御の実行条件として定着装置２５の定着温度を検出する。定着温度センサからの入力信号を基に、定着装置２５の定着温度が１００［℃］を越えているか否かを判断し、定着装置２５の定着温度が１００［℃］を越えている場合には、電位制御を実行しない。これに対し、１００［℃］を超えていない場合には、セルフチェックを実行する。つまり、本複写機においては、電源ＯＮ直後における定着ローラの表面温度が１００［℃］を超えていないという条件を具備するか否かが制御部によって判断され、具備する場合にセルフチェックを実行する。かかる構成においては、ＣＰＵ５０１等から構成される制御部が、判定手段として機能している。
【００９９】
セルフチェックにおいては、プロッタの立ち上げに先立ち、まず、２つの濃度センサ３１０ａ，３１０ｂ（これらを適宜「濃度センサ３１０」という。）について、ＬＥＤ３１５をＯＦＦしている状態での出力電圧値であるオフセット電圧（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ）をＶｏｆｆｓｅｔとして検知する（ステップ７００：以下、ステップをＳと記す。）。ここで、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇは、正反射受光素子３１６で受光した正反射光の出力電圧値であり、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆは、拡散反射受光素子３１７で受光した拡散反射光の出力電圧値である。検知終了後、プロッタ立ち上げ動作を行う（Ｓ７０１）。このプロッタ立ち上げ動作では、図３２のタイミングチャートに示すように各感光体モータ、中間転写ベルトモータ、二次転写モータ等のモータの起動タイミングと、決められた作像タイミングとに従い、帯電、現像、転写バイアスの立ち上げ動作等の作像動作に必要な制御立ち上げ動作処理を行う。また図３２に示すように、本実施形態では、この立ち上げ動作処理内で、中間転写モータの起動タイミングと同期して濃度センサ３１０のＬＥＤ３１５をＯＮする。
【０１００】
なお、中間転写モータの起動タイミングと同期して濃度センサ３１０のＬＥＤ３１５をＯＮする制御を行うのは、以下の理由による。
作像条件調整制御が開始されると、基準トナー像の光反射量を測定するためにＬＥＤ等の発光手段がＯＮされるが、発光手段の発光量は、発光開始からの時間経過とともに、例えば図３３に示すグラフのように変化する。同図において、発光量は、発光開始から数十［μｓｅｃ］後に最大になるが、その後は、発光手段の内部温度上昇による内部抵抗の増加に伴って発光量が徐々に低下していき、内部温度上昇が飽和に達した時点で安定化する。安定化までに要する時間は数秒であるが、この間には基準トナー像の光反射率を正確に検知することができない。このため、発光手段の発光量の安定化を待ってから、光学センサによる基準トナー像の光反射率を検知しなければならない。これに対して、中間転写モータの起動タイミングと同期して濃度センサ３１０のＬＥＤ３１５をＯＮする制御を行うことにより、多階調パッチパターンが感光体２０上に作像され、これが現像されたトナーパターンが中間転写ベルト１０に転写されたのち、濃度センサ３１０による検知位置まで到達するまでの間に、濃度センサ３１０のＬＥＤ３１５の発光量を安定化させることができる。
【０１０１】
ところで、古くは、トナーパターンの濃度検知を精度良く行うための理想的な検知位置として、現像後であって転写前、つまり、感光体上とることが一般的であった。しかしながら、感光体上でトナーパターンの濃度を検知する場合には、ＬＥＤ光の照射による感光体の光疲労を引き起こし、感光体のＬＥＤ照射部に形成される画像だけが帯状に濃くなったり薄くなったりするという問題を発生させる。そこで、本実施形態においては、感光体上ではなく、中間転写ベルト１０上でトナーパターンを検知するようにしている。かかる構成では、ＬＥＤ光の照射による感光体の光疲労を引き起こすことがない。
【０１０２】
図３４は、ＬＥＤがおかれている環境下の温度である周囲温度Ｔａと、ＬＥＤ３１５の許容順電流ＩＦとの関係を示すグラフ（温度定格図）である。
図示のように、ＬＥＤ３１５においては、周囲温度Ｔａに応じてＬＥＤ３１５に発生させる電流値を決定する必要がある。周囲温度Ｔａが高くなるほど、ＬＥＤ３１５が許容し得る電流値が低くなるからである。ここで、濃度センサ３１０の被検対象面である中間転写ベルト１０の地肌部における光反射率が比較的高い場合には、Ｖｓｇ調整処理において、受光素子に規定量の反射光を受光させるのに必要となるＬＥＤ発光量、即ち、濃度センサ３１０からの出力電圧値を既定値（例えば４．０±０．２［Ｖ］）にするのに必要となるＬＥＤ電流値、が比較的小さくなる。ここで、Ｖｓｇとは、中間転写ベルト１０の地肌部を検知した濃度センサ３１０の出力電圧値である。
【０１０３】
例えば、中間転写ベルト１０として透明のものを用い、濃度センサ３１０の対向ローラとして鏡面反射率の高い金属ローラ（２０°光沢度：約５００）を用い、対向ローラ表面でＬＥＤ光を反射させた場合には、４．０［Ｖ］のＶｓｇを得るのに必要なＬＥＤ電流値は４〜７［ｍＡ］程度である。
これに対し、本実施形態では、被検対象たる中間転写ベルト１０として、温湿度環境に対する抵抗変動の小さいカーボン分散系のベルト（２０°光沢度：１２０）を採用している。この中間転写ベルト１０は、カーボン分散によって黒色を呈しており、鏡面反射率が約１／４程度と、かなり低くなっている。このような中間転写ベルト１０において、４．０［Ｖ］のＶｓｇを得るためには、ＬＥＤ電流が透明ベルトの約５倍の２０〜３５［ｍＡ］にもなってしまう。光沢度の低いベルトや表面粗さが大きいベルトでも、同様にＬＥＤ電流が相当に大きくなる。
【０１０４】
先に説明したように、ＬＥＤ電流については、周囲温度に応じた許容順電流値内で使用しなければならないという制約があるため、２０〜３５［ｍＡ］をＬＥＤに流すのは困難である。ＬＥＤ電流を許容順電流値内に留めつつ、所望のＶｓｇ値を得る方法としては、濃度センサ３１０の受光素子の感度、すなわち、ＯＰアンプのゲインを上げる方法がある。これによれば、ＬＥＤ電流を許容順電流値内に留めつつ、４．０［Ｖ］のＶｓｇを得ることも可能である。但し、この方法では、受光素子に入る非常に微弱な光を単に電気回路的に増幅するだけであるので、高いＳ／Ｎ比を得ることができなくなる。
【０１０５】
そこで、本実施形態では、検知対象面である中間転写ベルト１０の表面が黒色であることへの対策として、高反射率のベルトに比べてＬＥＤ電流値を大きくすることに加えて、ＯＰアンプのゲインを上げている。両者を大きくすることで、ＬＥＤ電流値を許容順電流値内に留めつつ、Ｓ／Ｎ比の低下を抑えているのである。具体的には、ＬＥＤ電流については、周囲温度の最大値を５０［℃］、経時的な光量低下を約２／３と見込んで、１５［ｍＡ］に設定した。また、ＯＰアンプのゲインについては、ＬＥＤ電流のばらつきを２０〜３５［ｍＡ］（最大幅１５［ｍＡ］）と見込んで、２．５倍とした。これにより、環境によらず安定した転写性が得られる黒色の中間転写ベルト１０上で、濃度センサ３１０として必要なＳ／Ｎ比を確保することが可能となった。
【０１０６】
ＬＥＤ３１５は、図３５に示すように、長期的な使用に伴って、格子欠陥を徐々に増大させつつ、発光量を徐々に低下させていくという特性を持つ。この発光量の低下度合いは、ＬＥＤ３１５の材料によって異なるが、多くの場合にはＬＥＤに流す電流に依存し、電流値が大きいほど経時的な発光量低下の割合が大きくなる。同図において、発光率は、初期状態のＬＥＤの発光量を１００［％］とした場合における各時点での発光量の割合を示している。同図から、ＬＥＤの発光量の低下率は、電流値が大きいほど高く、また周囲温度が高いほど劣化の進行が加速されることがわかる。
【０１０７】
本実施形態では、既に述べたように、セルフチェック中における無駄な待ち時間を無くす目的で、プロッタ立ち上げ時にＬＥＤ３１５をＯＮし、その後、プロッタ立ち下げ時までＯＮし続けている。かかる構成では、光学検知が必要なときだけＬＥＤをオンオフさせていた従来に比べて、ＬＥＤのＯＮ時間がかなり長くなる。すると、従来では発生していなかった図３５に示すような経時的なＬＥＤ３１５の発光量の低下が起こるようになる。正反射型光学センサである第二濃度センサ３１０ｂの場合には、発光量の低下が検知精度にそれほど影響しないが、マルチ反射型光学センサである第一濃度センサ３１０ａの場合には、発光量の低下が検知精度に影響してくる。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、ＬＥＤ３１５の経時的な光量低下によるマルチ反射型光学センサである第一濃度センサ３１０ａによる検知精度の低下を抑えるべく、検知結果を補正するようになっている。これにより、ＬＥＤ電流の経時的な光量低下による拡散反射光出力の変動を補正するのである。
【０１０９】
次に、所定条件で一様に帯電された各感光体２０の表面電位（感光体地肌部電位Ｖｄ）の検知（Ｖｄ検知）を電位センサ３２０により行い（Ｓ７０２）、この検知結果に基づいて帯電装置６０のＡＣバイアスの調整を行う（Ｓ７０３）。この後、Ｖｓｇ調整を行う（Ｓ７０４）。このＶｓｇ調整では、中間転写ベルト１０の地肌部（表面）からの正反射光（Ｖｓｇ＿ｒｅｇ）がある所定範囲内（４．０±０．２［Ｖ］）となるように濃度センサ３１０のＬＥＤ発光量を調整する。また光量調整後、ベルト地肌部出力（Ｖｓｇ＿ｒｅｇ，Ｖｓｇ＿ｄｉｆ）はＲＡＭに記憶しておく。ここでＳ７０１〜Ｓ７０２は各色の画像形成ユニット１８で並列処理を、またＳ７０３は２つの濃度センサ３１０ａ，３１０ｂについて並列で処理を行う。なお、ここでＶｓｇ調整の開始タイミングは、濃度センサ３１０のＬＥＤ３１５がＯＮされてからセンサ出力が安定化するまでの約５秒の時間経過後に行われるようにするために、ステップＳ７０２〜Ｓ７０３の処理後としている。
【０１１０】
次に、各感光体２０上に各色１０階調のパッチパターン（多階調パッチパターン）の静電潜像を形成し（Ｓ７０５）、各感光体２０上における１０階調パターンの各パッチ電位に対する電位センサ３２０の出力値を読み込んで（Ｓ７０６）、ＲＡＭ５０４に格納する。また、このセンサ出力値（各パッチの電位）とこのパッチパターンを現像したときの現像バイアスとから現像ポテンシャルを計算しておく（Ｓ７０７）。なお、このときに形成する１０階調のパッチパターンの作像条件及びパターン構造は後に詳述する。
【０１１１】
そして、感光体２０上に形成された静電潜像は、それぞれ黒現像装置６１Ｋ、シアン現像装置６１Ｃ、マゼンタ現像装置６１Ｍ、イエロー現像装置６１Ｙにより現像させて顕像化させることにより各色のトナー像とする。つぎに、図３に示すように、中間転写ベルト１０上に一次転写する。各色の１０階調パターンは、図３に示すように２つの濃度センサ３１０ａ，３１０ｂのベルト幅方向Ｗの位置に対応する位置（Ｃ、Ｍ、Ｙについては画像中心に対し手前側４０［ｍｍ］位置に、Ｋについては画像中心に対し奥側４０［ｍｍ］位置）に作像する。
【０１１２】
次いで、ＣＰＵ５０１は、上述した１０階調パターンを現像して中間転写ベルト１０上に転写したトナーパターンに対するトナー付着量を濃度センサ３１０（Ｐセンサ）によって検知する（Ｓ７０６）。このトナー付着量検知では、各色のトナーパターンに対する濃度センサ３１０の正反射光出力（Ｖｓｐ＿ｒｅｇ）、拡散反射光出力（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）をすべてのトナーパッチ（１０パッチ×４色分）をＲＡＭ５０４に格納する。次に、トナーの付着量を算出する（ステップＳ７０７）。この付着量算出アルゴリズムは、黒トナー検知用センサとカラートナー検知用センサとではセンサ構成が異なるために、別のアルゴリズムとなる。
【０１１３】
まず、黒トナーパッチの付着量変換処理について述べる。
黒トナーの付着量計算は、従来技術に示されるベルト地肌部出力（Ｖｓｇ）とパッチ部出力（Ｖｓｐ）との出力比（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）を算出し、これをＲＯＭに収められている図示しない付着量変換テーブルを参照することにより、付着量を算出する。
【０１１４】
次に、カラートナーパッチの付着量変換処理について述べる。
本実施形態では、ＬＥＤ電流を高く設定しなければいけない黒色の中間転写ベルト１０上で拡散反射型センサを用いた付着量検知を行っているため、ここにおけるトナー付着量変換処理では、ＬＥＤ電流の経時的な光量低下によるセンサ出力低下、及びＶｓｇ調整（ベルト地肌部の正反射光出力が４．０［Ｖ］±０．２［Ｖ］となるようにする調整）により生じる拡散反射光出力の変動を補正する補正処理が必要となる。本実施形態では、カラートナーの付着量については、以下のＳＴＥＰ１〜７という６段階の処理によって演算する。
【０１１５】
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、各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ）のトナーパターンについて、正反射光出力、拡散光出力ともに、それを構成する全パッチ（ｎ＝Ｃ１〜Ｃ１０，Ｍ１〜Ｍ１０，Ｙ１〜Ｙ１０）における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とするための処理である。
正反射光出力増分については、次のようにして求める。
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］＝（Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］）−（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ）
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。
ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］＝（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）−（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ）
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３６に示す特性曲線を得る。
【０１１６】
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、パッチごとに「（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。
α＝ｍｉｎ｛（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］）／（Ｖｓｐ＿Ｄｉｆ．［ｎ］）｝
このようなＳＴＥＰ２により、図３７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。
【０１１７】
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。
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．［ｎ］＝（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）×α
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。
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．［ｎ］＝（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］）−（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．［ｎ］）
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、この処理により、図３８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。
【０１１８】
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、各パッチの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。
正規化値β［ｎ］＝（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．）／（ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ）（＝中間転写ベルト地肌部の露出率）
このようなＳＴＥＰ４により、図３９に示すような特性曲線を得る。
【０１１９】
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］から除去する処理を行う。
補正後の拡散光出力＝（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’）
＝［拡散光出力電圧］−［地肌部検知電圧］×［正反射成分の正規化値］
＝｛ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ（ｎ）｝−｛（ΔＶｓｇ＿ｄｉｆ）×β（ｎ）｝
これにより、中間転写ベルト１０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。このような処理を行うことにより、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４０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へと変換される。
【０１２０】
ＳＴＥＰ６では、拡散光出力の感度を補正する。
具体的には、図４１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、トナー低付着量域における直線関係から、拡散光出力の感度を求める。そして、この感度が予め定めた狙いの感度となるような補正を行う。ここで言う拡散光出力の感度とは、図４１に示す直線の傾きである。この傾きが、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散光出力が所定の値（図示の例ではｘ＝０．３のときｙ＝１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出する。
【０１２１】
つまり、出力電圧値の測定結果を補正するのである。直線の傾きについては、次のような最小二乗法によって求める。
直線の傾き＝Σ（ｘ［ｉ］−Ｘ）（ｙ［ｉ］−Ｙ）／Σ（ｘ［ｉ］−Ｘ）２
Ｘ＝正反射光＿正反射成分の正規化値の平均値
ｙ＝Ｙ−直線の傾き×Ｘ
ｘ［ｉ］＝正反射光＿正反射成分の正規化値（但し、計算に用いるｘの範囲は０．０６≦ｘ≦１）
ｙ［ｉ］＝地肌部変動補正後拡散光出力
Ｙ＝地肌部変動補正後拡散光出力の平均値
【０１２２】
なお、本実施形態においては、計算に用いるｘの範囲の下限値を０．０６としたが、この下限値はｘ，ｙが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。上限値については、正規化値が０〜１までの値であることから１とした。こうして求められた感度から計算される正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを、次のようにして求める。
感度補正係数：γ＝ｂ／（直線の傾き×ａ＋ｙ切片）
そして、ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力を、この感度補正係数γの乗算によって補正する。
感度補正後の拡散光出力：（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’’）
＝［地肌部変動補正後拡散光出力］×［感度補正係数γ］
＝｛ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ（ｎ）’｝×γ
【０１２３】
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じる拡散反射出力の経時的な変動に対する補正処理がすべて行われたため、最後に、補正後のセンサ出力値をトナー付着量変換テーブルを参照することにより、トナー付着量への変換を行う。上述した処理により、黒トナー、カラートナーともに付着量計算（Ｓ７０７）までができる。そして、つぎに、現像γの計算（Ｓ７０８）を行う。
【０１２４】
現像γの計算処理（Ｓ７０８）では、図３１のＳ７０７で得られた現像ポテンシャル（各色１０階調パッチパターンの各パッチを現像したときの現像バイアスＶｂと各パッチの検知電位との差分値）に対し、各パッチのトナー付着量データ（単位面積当りのトナー付着量［ｍｇ/ｃｍ２］）をプロットしたデータの直線近似式（傾きを現像γと呼び、ｘ切片を現像開始電圧と呼ぶ。）を計算し、狙いのトナー付着量（ベタ画像の目標トナー付着量）を得るのに必要な現像ポテンシャルを算出する（Ｓ７０９）。そして、後述するＳ７１０からＳ７１４までのステップで、この現像ポテンシャルにマッチした帯電電位Ｖｄ、現像バイアスＶｂ、及び、露光電位ＶＬを算出する。
【０１２５】
上述したステップ（Ｓ７０５）で作成する１０階調のパッチパターンの作像条件は、以下の通りである。
帯電電位Ｖｄ      ＝−７００［Ｖ］
現像バイアスＶｂ  ＝−５５０［Ｖ］
露光パワー（ＬＤパワー）＝  ０．１０１［ｍＷ］
書込密度  ＝  ２４００［ｄｐｉ］×２４００［ｄｐｉ］
なお、帯電電位Ｖｄは、帯電装置６０によって一様帯電させた感光体２０の表面電位（地肌部電位）であり、現像バイアスＶｂは現像スリーブ６５に印加されている電圧値である。また、露光パワー（ＬＤパワー）は、感光体２０上での露光パワー（以下「Ｌｐ」と示す。）である。また、ＬＤｄｕｔｙは、単位面積あたりの露光時間を示す。
【０１２６】
図４２は、ｄｕｔｙのみによって、単位面積（１ドット面積）あたりの露光時間を変化させて、単位面積（６４ドット分の面積）あたりの潜像面積を３２ドット分とした場合（３２／６４値）の潜像パターンを示す模式図である。図４２中の矢印Ｇ方向が主走査方向であり、図中の黒塗り部分が光源を発光させ、露光を行った潜像部分を示す。
このように各ドットを露光する際のｄｕｔｙを変更することでドット、単位面積（６４ドット分の面積）あたりの潜像面積（潜像ドット数）を３２／６４値とすることができる。また、光源を連続点灯させることによって、単位面積あたりの潜像ドット数を６４／６４値とすることができる。
【０１２７】
なお、単位面積あたりの露光時間を変化させる制御としては、図４２のように１ドットドットの潜像の形成に対して露光する領域と露光しない領域とを形成する制御よりも、露光するドットと露光しないドットとの組み合わせによって単位面積あたりのドット数とする制御の方が、より潜像を安定させることができる。
【０１２８】
図４３は、露光するドットと露光しないドットとの組み合わせによって単位面積あたりの潜像ドット数を３２／６４値とした場合の潜像パターンを示す模式図である。
図４３に示す例では、１ドットドットの潜像は、ドット全体が露光されるか、またはドット全体が露光されないかの何れかとなる。図４３に示すように、露光するドットと露光しないドットとの組み合わせによって、ＬＤｄｕｔｙを変更し、単位面積あたりの潜像ドット数を変更した方が、感光体に露光される潜像が集中するため、図４２のように、潜像形成が１ドットドットずつＬＤｄｕｔｙを変更する例と比較して、安定した潜像を作成することができる。
【０１２９】
さらに、図４３に示す潜像パターンは、露光するドット（潜像ドット）が集中し、互いに隣接するように配置されている。露光するドット（潜像ドット）を集中させることにより、図４２に示す潜像パターンに比べて、露光された領域と露光されていない領域との境界となる部分が少なくなり、単位面積あたりの潜像ドット数が３２／６４値で同じであっても、潜像が安定する。また、露光するドットが主走査方向に連続している。図４２に示す潜像パターンでは光源が点灯と消灯を頻繁に繰り返すため、潜像が不安定になりやすい。これに対し、図４３に示す潜像パターンであれば、主走査方向に潜像ドットが連続している間は、光源を点灯させたままとするため、図４２の潜像パターンに比べて、潜像が安定する。
【０１３０】
図４４は、露光装置９００に搭載された、光源ドライバ９３１、複数の発光部を有する光源９１４、両者が実装される基板９３３、この基板９３３上で光源ドライバ９３１と光源９１４の各発光部とを電気的に接続する配線９３２Ａ，９３２Ｂ，９３２Ｃを示した概略図である。
ここでは、説明の便宜上、４０個の発光部のうちの３個の発光部９３０Ａ，９３０Ｂ，９３０Ｃのみを例示して示す。また、図示では、発光部９３０Ａ，９３０Ｂ，９３０Ｃに発光レベル電流を供給する光源ドライバ９３１を構成するＩＣパッケージのピンをＩＣピン９３１ａ，９３１ｂ，９３１ｃとし、光源９１４のパッケージのピンを光源ピン９１４ａ，９１４ｂ，９１４ｃとし、ＩＣピン９３１ａと光源ピン９１４ａとをつなぐ配線を配線９３２Ａとし、ＩＣピン９３１ｂと光源ピン９１４ｂとをつなぐ配線を配線９３２Ｂとし、ＩＣピン９３１ｃと光源ピン９１４ｃとをつなぐ配線を配線９３２Ｃとする。
【０１３１】
図４５は、光源ドライバ９３１と光源９１４の各発光部９３０Ａ，９３０Ｂ，９３０Ｃとを接続する配線の等価回路の概要を示す説明図である。
図４５において、ＩＣピン９３１ａの容量をＣ１１、ＩＣピン９３１ｂの容量をＣ２１、ＩＣピン９３１ｃの容量をＣ３１とし、配線９３２Ａのカップリング容量をＣ１２、配線９３２Ｂのカップリング容量をＣ２２、配線９３２Ｃのカップリング容量をＣ３２とし、発光部９３０Ａの容量成分をＣ１３、発光部９３０Ｂの容量成分をＣ２３、発光部９３０Ｃの容量成分をＣ３３とする。また、発光部９３０Ａの抵抗成分をＲ１、発光部９３０Ｂの抵抗成分をＲ２、発光部９３０Ｃの抵抗成分をＲ３とする。
【０１３２】
図４６は、発光部を発光させるときの時定数と立ち上がり特性を示すグラフである。
光源ドライバ９３１から発光部９３０Ａに至るまでの系（チャンネル）には、Ｃ１＝Ｃ１１＋Ｃ１２＋Ｃ１３の容量成分が存在し、この容量成分Ｃ１と発光部９３０Ａの抵抗成分Ｒ１とにより、この系全体では時定数τ１＝Ｒ１×Ｃ１が生じる。他の発光部についても同様である。例えば、ある一定電流をパルス状に印加する場合、その絶対値を１としたとき、時定数τは電流の大きさが（１−ｅ−１）となるまでの時間を示している。一方、立ち上がり特性については、例えば、ある一定電流をパルス状に印加する場合、その絶対値を１としたとき、電流の大きさが０．１から０．９に変化するまでの時間（立ち上がり時間ｔａ）で示すことができる。パルス状の波形について応答特性を考える場合には、立ち上がり特性を考えるのが分かりやすいので、両者の関係式より立ち上がり特性と時定数との関係を求めると、立ち上がり時間ｔａ＝２．２×τとなる。これは立ち下がり時間についても同様に当てはまる。つまり、配線９３２Ａ，９３２Ｂ，９３２Ｃが長くてカップリング容量Ｃ１２，Ｃ２２，Ｃ３２が大きいほど、時定数τが大きくなり、立ち上がり時間が長くなるという関係となる。
【０１３３】
本実施形態の光源９１４は、発光部が４０個と多いため、光源９１４と光源ドライバ９３１との間の配線パターンが複雑化し、配線が長くなって配線のカップリング容量が増加し、立ち上がり時間が比較的長い。立ち上がり時間ｔａは、一般に、光源９１４が多チャンネルのＶＣＳＥＬである場合には１０［ｎｓｅｃ］以下であり、端面発光ＬＤである場合には５［ｎｓｅｃ］以下である。ドット潜像を形成する際、この立ち上がり時間が確保できないと、安定した光量が得られずドット潜像の形成が不安定となる。一方で、安定した光量を得るためにドット潜像を集中させ過ぎると、ドット潜像が少ない低濃度のパッチにおいて、上述した検知ステップ（Ｓ７０６）において検知されるパッチ潜像の電位と当該パッチのトナー付着量との関係が、本来の関係（直線関係）から大きく外れてしまう。
【０１３４】
図４７は、１０階調パターンの一作成例（以下「パターン例１」という。）を示す説明図である。
図４８は、１０階調パターンの他の作成例（以下「パターン例２」という。）を示す説明図である。
これらの１０階調パターンは、いずれも、書込密度が２４００ｄｐｉ×２４００ｄｐｉであり、各パッチが２４ドット×２４ドットの基本ドットマトリクスを繰り返して構成されたものである。各パターン例の１０階調パターンを構成する互いに濃度が異なる１０個のパッチは、パターン例ごとに、図示したパターン１〜１０のようなドット潜像パターンをもつ基本ドットマトリクスによって構成されている。いずれのパターン例におけるパッチも、対応する濃度に応じて基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の数及び配置が単位ドット潜像の単位で互いに異なるように形成されている。なお、ここで説明するパターン例１及びパターン例２は、いずれも、１つのドット潜像単位で（すなわち、単位ドット潜像が１つの潜像ドットである。）、ドット潜像の数及び配置を異ならせて、濃度が異なったパッチを形成している。これらのパターン例１及びパターン例２は、このような面積階調制御により１０階調パターンが形成されているが、その基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置がパターン例間で異なっている。なお、いずれのパターン例も、基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の数は同じである。
【０１３５】
基本ドットマトリクス全体に対する基本ドットマトリクス内に書き込まれた潜像ドットの割合（以下「潜像割合」という。）をａとしたとき、パターン６までは、潜像割合ａは０．５以下である。すなわち、基本ドットマトリクス内における潜像面積の比率が５０％以下である。このとき、互いに隣接して配置された集中ドット潜像群の主走査方向における長さをｃｍ［ドット］とし、集中ドット潜像群の副走査方向における長さをｃｓ［ドット］とし、主走査方向の書込密度をρｍ［ｄｐｉ］とし、副走査方向の書込密度をρｓ［ｄｐｉ］とした場合、（ρｍ×ρｓ）／（６００２）＝（２４００×２４００）／（６００２）＝１６である。したがって、集中ドット潜像群の寸法をｃｍ×ｃｓ≦１６を満たすように設定すれば、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中しないようにすることができる。
【０１３６】
６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合には、ドット潜像が集中して形成されていても、パッチ潜像の電位と当該パッチのトナー付着量との関係が本来の直線関係から大きく外れてしまうという問題が発生していなかった。したがって、２４００［ｄｐｉ］×２４００［ｄｐｉ］という高い書込密度である本実施形態においても、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上に潜像ドットが集中しないように各濃度のパッチを形成することで、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合と同様に、上記問題を発生させないようにすることができる。その結果、パッチ潜像の電位と当該パッチのトナー付着量との関係を検出するための１０階調パターンに低濃度部分のパッチを含ませることができ、濃度範囲の広いパッチパターンを用いることができ、当該関係の高精度な検出が可能となり、高精度な濃度調整制御が可能となる。
【０１３７】
ａ≦０．５のときの集中ドット潜像群の寸法ｃｍ×ｃｓについて、パターン例１及びパターン例２についてそれぞれ計算した。パターン例１の１０階調パターンでは、パターン１のパッチがｃｍ×ｃｓ＝５×５＝２５であり、パターン２〜６がいずれも６×６＝３６である。一方、パターン例２の１０階調パターンでは、パターン１〜６のいずれのパッチもｃｍ×ｃｓ＝１×１＝１である。パターン例１では、集中ドット潜像群の寸法ｃｍ×ｃｓが最も小さい、すなわち、もっともドット潜像が集中していないパターン１でも、ｃｍ×ｃｓ＝２５となり、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中している。これに対し、パターン例２では、各ドット潜像が隣り合わないように分散しているので、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中することがなくなっている。
【０１３８】
ここでの説明では、１ドットに対して露光する場合と露光しない場合の２値のみで階調を表したが、１ドットの階調数が３以上であってもよく、この場合、ｃｍ＝１／２など、ｃｍやｃｓが整数以外の数値をとる。
【０１３９】
図４９は、各パターン例について、その１０階調パターンの各パッチ電位の検知結果から計算した現像ポテンシャルと各パッチのトナー付着量との関係をプロットしたグラフである。
このグラフの横軸に示した現像ポテンシャルは、１０階調パターンを現像したときの現像バイアスと当該１０階調パターンの各パッチを電位センサ３２０で読み取った電位との差分値である。また、このグラフの縦軸に示したトナー付着量は、１０階調パターンを現像して得た各トナーパッチの濃度を濃度センサ３１０で読み取った値から算出したものである。
【０１４０】
図４９に示すグラフにおいて、パターン例１を見ると、低濃度部のパッチであるパターン１〜６、特に濃度が低い４つのパターン１〜４あたりで、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係が直線関係からトナー付着量の多い側に外れている。これに対し、パターン例２を見ると、１０個のパッチすべてで直線関係が成り立っている。一般に、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係は直線関係となるため、パターン例２の場合、低濃度部のパッチについても当該関係を高い精度良く検出するのに役立つ。
【０１４１】
パターン例２では、ドット潜像が集中しないように分散させるべく、低濃度部のパッチについてのドット潜像の配置パターンを工夫している。具体的には、低濃度部のパッチについては、単位ドット潜像（ここでは単位ドット潜像が１つのドット潜像からなるので、以下、単にドット潜像という。）の中心間距離の中で最小値となる最小中心間距離が最大となるように、基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置が決められたドット離散潜像パッチとしている。
【０１４２】
最もドット潜像を平均的に離散させる配置は、図５０に示すように、ドット潜像間の中心同士を結んでできる仮想直線のなす角度（以下「中心間角度」という。）がすべて６０°となるように離散する配置である。この場合、ドット潜像間の中心間距離はすべて等しくなり、ドット潜像は均等に離散する。しかしながら、書込ドットは格子状に配置するという制約があるため、このようにドット潜像を均等に離散させることは困難である。そこで、中心間角度が６０°より少しずれた場合にドット潜像がどのように配置されるかを検討する。
【０１４３】
図５１に示すように、注目ドットが存在する主走査方向の主走査ドットラインに隣接する隣接主走査ドットラインと、注目ドットが存在する副走査方向の副走査ドットラインに隣接する隣接副走査ドットラインとの交点に存在するドットを隣接ドットとし、この隣接ドットと注目ドットとを結んだ仮想直線と主走査ドットラインとのなす角度をθとする。そして、主走査ドットラインの間隔及び副走査ドットラインの間隔を変更して書込密度が変わらないようにθを振ったとき、なるべくドット潜像が離散するようにドット潜像を配置した場合に最も近い同士のドット潜像間における中心間距離を最小中心間距離と定義し、基本ドットマトリクス内における潜像面積比率と最小中心間距離との関係を図５２のグラフに示した。なお、θ＝６０°の場合がすべてのドット間の中心間距離が等距離となるため最小中心間距離は一番大きくなり、θ＝６０°からずれるにつれてドット間の中心間距離が等距離からずれていき、最小中心間距離が小さくなる。
【０１４４】
θ＝６０°からずれた場合における潜像面積比率の増加に伴う最小中心間距離の変化傾向を分析するため、まず、θが６０°から±１５°ずれた状態すなわちθ＝４５°と７５°のときの潜像面積比率における最小中心間距離を算出した。図５２に示すように、同じ１５°のずれでも、θ＝４５°の方が、θ＝７５°よりも、潜像面積比率の増加に伴う最小中心間距離の減少量（以下「減少率」という。）が少ない。すなわち、θ＝４５°〜６０°の間は、最小中心間距離の減少率が少なく、θ＝６０°を超えると、最小中心間距離の減少率が大きくなることを示している。また、θが６０°より大きい場合に、θ＝４５°の場合の最小中心間距離の減少率が等しい減少率をもつのは、図５２に示したように、θ＝６４°の場合である。θ＝４５°の場合の最小中心間距離の減少率が許容範囲（潜像面積比率がおおよそ１００％になるまでは最小中心間距離を１ドット以上確保できる範囲）とすると、θ＝４５°〜６４°までが許容範囲内であると言える。
【０１４５】
また、θ＝４５°以下の例を見てみる。図５３はθ＝３０°の場合のドット配置の例を示すものであり、図５４はθ＝１５°の場合のドット配置の例を示すものである。ドット配置は格子状に並べる必要があるため、図５３及び図５４のように直角三角形を基本として、その整数倍となるように主走査方向、副走査方向に並べるという制約がある。このとき、直角三角形の１つの角がθに相当し、もう１つの角度は（９０°−θ）となる。すなわち、図５３に示すθ＝３０°のドット配置は、図５５に示すθ＝６０°の主走査方向と副走査方向を入れ替えたものであり、等価であると言える。同様に、図５４に示すθ＝１５°のドット配置は、図５６に示すθ＝７５°の主走査方向と副走査方向を入れ替えたものであり、等価であると言える。このように、θ＝４５°以下の場合、主走査方向と副走査方向を入れ替えれば（９０°−θ）の場合と等価となるため、先ほどの最小中心間距離の減少率の許容範囲の上限値であるθ＝６４°は、（９０°−６４°）＝２６°と等価となる。よって、最小中心間距離の減少率の許容範囲はθ＝２６°〜６４°に広がる。
【０１４６】
上記パターン例２において、ａ≦０．５のパターン１〜６についてのθを求めると、パターン１ではθ＝５３°、パターン２ではθ＝５６°、パターン３〜６ではθ＝４５°となっている。したがって、上記パターン例２における低濃度パッチに対応したパターン１〜６はいずれも最小中心間距離の減少率が許容範囲に収まるように、最小中心間距離をなるべく大きくとるようにドット潜像を配置した潜像パターンであるといえる。
【０１４７】
なお、本実施形態における露光装置９００は、ポリゴン面数が６面であり、書込画角が３９°であり、書込幅が３２８［ｍｍ］であり、画周波数ｂは４２．８［ＭＨｚ］となるので、ｂ／１００＝４２．８／１００＝０．４２８であるため、ｃｍは０．４２８ドット以上点灯していれば、露光波形の立ち上がりに関しては問題ない。すなわち、パターン例２における潜像パターンでも、安定した多階調パッチパターンを形成することができる。
【０１４８】
〔変形例１〕
次に、上記露光装置９００の構成及び画像濃度調整制御に用いる多階調パッチパターンの一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１における光源９１４は、上記実施形態と同様に４０個の発光部１０１が１つの基板上に形成された二次元アレイ９０１を有している。ただし、本変形例１では、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔（図１０におけるｄｓ２）が２４．０［μｍ］であり、各発光部列におけるＴ方向に関する発光部間隔（図１０におけるｄ１）が２４．０［μｍ］であり、各発光部１０１をＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部１０１の間隔（図１０におけるｄｓ１）が２．４［μｍ］である。
【０１４９】
図５７は、１０階調パターンの更に他の作成例（以下「パターン例３」という。）を示す説明図である。
本変形例１における多階調パッチパターンは、図５７に示すように上記実施形態の場合と同様に１０階調パターンであるが、書込密度が４８００［ｄｐｉ］×４８００［ｄｐｉ］である点で、異なっている。また、本変形例１の１０階調パターンを構成する互いに濃度が異なる１０個のパッチは、２４ドット×２４ドットの基本ドットマトリクスを繰り返して構成されたものであり、上記パターン例２のパターン１〜１０のようなドット潜像パターンをもつ基本ドットマトリクスによって構成されている。ただし、本変形例１のパターン例３では、２つのドット潜像単位で（すなわち、本変形例１では単位ドット潜像が２つの潜像ドットの群からなる。）、ドット潜像の数及び配置を異ならせて、濃度が異なったパッチを形成している。本変形例１に係るパターン例３の１０階調パターンにおいて、パターン１〜１０の各パッチにおける潜像面積比率はいずれも他のパターン例の場合と同様である。
【０１５０】
本変形例１の場合、（ρｍ×ρｓ）／（６００２）＝（４８００×４８００）／（６００２）＝６４となるので、集中ドット潜像群（本変形例１では単位ドット潜像に相当する。）の寸法をｃｍ×ｃｓ≦６４を満たすように設定すれば、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中しないようにすることができる。ａ≦０．５のときの集中ドット潜像群の寸法ｃｍ×ｃｓについて、パターン例３について計算した。パターン例３の１０階調パターンは、パターン１〜６のいずれのパッチもｃｍ×ｃｓ＝２×１＝２である。よって、パターン例３では、単位ドット潜像が隣り合わないように分散しており、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中することがない。
【０１５１】
このパターン例３における現像ポテンシャルとトナー付着量との関係は、上記パターン例１及びパターン例２と一緒に図４９に示した。パターン例３を見ると、１０個のパッチすべてで直線関係が成り立っている。よって、パターン例３の場合、低濃度部のパッチについても当該関係を高い精度良く検出するのに役立つ。
【０１５２】
なお、本変形例１における露光装置９００は、ポリゴン面数が６面であり、書込画角が３９°であり、書込幅が３２８［ｍｍ］であり、画周波数ｂは１７１．２［ＭＨｚ］となるので、ｂ／１００＝１７１．２／１００＝１．７１２であるため、ｃｍは１．７１２ドット以上点灯していれば、露光波形の立ち上がりに関しては問題ない。すなわち、パターン例３のようにｃｍ＝２である単位ドット潜像の単位で濃度を調整したパッチパターンであれば、安定した多階調パッチパターンを形成することができる。
【０１５３】
〔変形例２〕
次に、上記露光装置９００の構成及び画像濃度調整制御に用いる多階調パッチパターンの他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２における光源９１４は、上記実施形態における二次元アレイ（基板面に対して垂直方向に光を照射するＶＣＳＥＬ型のもの）ではなく、基板面に対して平行な方向へ光りを照射するいわゆる端面発光型の４チャンネルＬＤアレイである。本変形例２では、図５８に示すように、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔（図５８におけるｄｓ）が９．６［μｍ］である。
【０１５４】
本変形例２における多階調パッチパターンは、上記実施形態の場合と同様に１０階調パターンであるが、書込密度が１２００［ｄｐｉ］×１２００［ｄｐｉ］である点で、異なっている。また、本変形例２の１０階調パターンを構成する互いに濃度が異なる１０個のパッチは、２４ドット×２４ドットの基本ドットマトリクスを繰り返して構成されたものであり、上記パターン例２のパターン１〜１０のようなドット潜像パターンをもつ基本ドットマトリクスによって構成されている。具体的には、１つのドット潜像単位で（すなわち、本変形例２では単位ドット潜像が１つの潜像ドットからなる。）、ドット潜像の数及び配置を異ならせて、濃度が異なったパッチを形成している。本変形例２に係る１０階調パターン（以下「パターン例４」という。）において、パターン１〜１０の各パッチにおける潜像面積比率はいずれも他のパターン例の場合と同様である。
【０１５５】
本変形例２の場合、（ρｍ×ρｓ）／（６００２）＝（１２００×１２００）／（６００２）＝４となるので、集中ドット潜像群（本変形例２では単位ドット潜像に相当する。）の寸法をｃｍ×ｃｓ≦４を満たすように設定すれば、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中しないようにすることができる。ａ≦０．５のときの集中ドット潜像群の寸法ｃｍ×ｃｓについて、パターン例４について計算した。パターン例４の１０階調パターンは、パターン１〜６のいずれのパッチもｃｍ×ｃｓ＝１×１＝１である。よって、パターン例４では、単位ドット潜像すなわち各ドット潜像が隣り合わないように分散しており、６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］の書込密度の場合以上にドット潜像が集中することがない。
【０１５６】
なお、このパターン例４における現像ポテンシャルとトナー付着量との関係は図示しないが、上記パターン例２や上記パターン例３と同様に、１０個のパッチすべてで直線関係が成り立つ。よって、パターン例４の場合でも、低濃度部のパッチについても当該関係を高い精度良く検出するのに役立つ。
【０１５７】
なお、本変形例２における露光装置９００は、ポリゴン面数が６面であり、書込画角が３９°であり、書込幅が３２８［ｍｍ］であり、画周波数ｂは１０７．０［ＭＨｚ］となるので、ｂ／２００＝１０７．０／２００＝０．５３５であるため、ｃｍは０．５３５ドット以上点灯していれば、露光波形の立ち上がりに関しては問題ない。すなわち、パターン例２のようにｃｍ＝１である単位ドット潜像の単位で濃度を調整したパッチパターンであれば、安定した多階調パッチパターンを形成することができる。
【０１５８】
本実施形態（上記変形例１及び２を含む。以下同じ。）では、上述した１０階調パターンを形成し、各パッチの電位及び各パッチのトナー付着量を検知して、図４９に示すような直線近似式を算出し、算出した直線近似式に基づいて、狙いのトナー付着量（ベタ画像の目標トナー付着量）を得るのに必要な現像ポテンシャルを算出する（Ｓ７０９）。狙いのトナー付着量をＭｍａｘとし、直線近似式の傾きをγ、ｙ切片をｂとすると、必要な現像ポテンシャルＰｍａｘは、Ｍｍａｘ＝γ×Ｐｍａｘ＋ｂＰｍａｘ＝（Ｍｍａｘ−ｂ）／γから求めることができる。
【０１５９】
このようにして狙いのトナー付着量を得るのに必要な現像ポテンシャルを算出したら（Ｓ７０９）、次に、感光体２０の残留電位Ｖｒを検知する（Ｓ７１０）。この検知では、露光装置９００の露光パワーを最大光量となるように制御し、このときの電位センサ３２０で読み取った電位を感光体２０の残留電位Ｖｒとする。本来は、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、除電のプロセスを経た後の電位を残留電位Ｖｒと呼ぶが、本実施形態では電位センサ３２０が露光と現像との間に配置されているため、除電プロセスの代わりに最大光量での露光を行い、このような最大露光後の電位を残留電位として検出している。
【０１６０】
この残留電位Ｖｒが基準値（例えば、初期状態において、感光体２０を所定の帯電電位Ｖｄとした後、最大光量で露光したときの残留電位Ｖｒ）を超えていた場合、残留電位Ｖｒと基準値の差分を前記所定の帯電電位Ｖｄに加えたものを目標帯電電位として設定する（Ｓ７１１）。カラー画像を形成するときには、各色並行して感光体２０の帯電装置６０による帯電電位Ｖｄが上記目標帯電電位になるように電源回路（図示せず）を調整し、露光装置９００の光源ドライバ９３１を介して光源９１４における露光パワーを、露光後の感光体表面の電位である露光電位ＶＬと上記目標電位との間で所望の露光ポテンシャルを得ることができる電位になるように調整する（Ｓ７１１）。さらに、各色の現像装置の各現像バイアスＶｂが露光電位ＶＬとの間で所望の現像ポテンシャルが得られるような現像バイアスとなるように、電源回路を調整する（Ｓ７１１）。
【０１６１】
ここで、従来の残留電位Ｖｒと基準値との差分の補正について、より詳しく説明する。
まず、残留電位Ｖｒを測定するときの露光パワーについて説明する。
図５９は、帯電電位Ｖｄを６００［Ｖ］、８００［Ｖ］、及び９００［Ｖ］と変化させたときの露光パワー（ＬＤＰｏｗｅｒ）Ｌｐと露光電位ＶＬとの関係を示すグラフである。なお、図５９（ａ）は、それ以上露光パワーを与えても電位がほとんど変化しない電位飽和状態となる露光パワーＬｐの最小値が帯電電位Ｖｄによって異なる感光体の一例である。また、図５９（ｂ）は、帯電電位Ｖｄが変わっても電位飽和状態となる露光パワーＬｐの最小値があまり変化しない感光体の一例である。図中の横軸の単位は、［μＪ・ｃｍ２］であり、露光エネルギーを示すものとなっているが、露光パワーと読み変えることができる。
【０１６２】
残留電位Ｖｒの測定では、画像形成で用いる範囲で帯電電位Ｖｄが変わっても露光後の感光体表面の電位である露光電位ＶＬの値が変化しない露光パワーＬｐ（以下、帯電非依存露光パワーＬｐαと呼ぶ）を使用する。図５９（ａ）に示す例では、０．３５［μＪ／ｃｍ２］以上、（図５９（ｂ）に示す例では、０．４０［μＪ／ｃｍ２］以上の露光パワーＬｐを用いる。なお、このような帯電非依存露光パワーＬｐαで露光すると、通常の感光体では電位飽和状態となる。
【０１６３】
次に、静電疲労によって感光体の光減衰特性が変化したときの補正について説明する。
図６０は図５９（ｂ）を用いて説明した感光体の光減衰特性が変化したときの補正制御の説明図である。
図６０に示す例では、０．４５［μＪ／ｃｍ２］の露光パワーを使用している。疲労前（初期：図中実線）の残留電位Ｖｒである初期残留電位Ｖｒαの値は低く、初期帯電電位Ｖｄαとの間で、十分な露光ポテンシャル（図中の実線の矢印で示す初期露光ポテンシャルＰｏｔα）を得ることができる。一方、静電疲労後（図中一点鎖線）の感光体では残留電位Ｖｒである疲労後残留電位Ｖｒβが疲労前の初期残留電位Ｖｒαよりも高くなってしまう。このため、初期に比べて露光ポテンシャル（図中の一点鎖線の矢印で示す疲労時露光ポテンシャルＰｏｔβ）が小さくなる。そのため、初期と同じ露光ポテンシャルを得るために、帯電電位Ｖｄを、（疲労後残留電位Ｖｒβ−初期残留電位Ｖｒα）の大きさだけ嵩上げして、補正後帯電電位Ｖｄγとして、必要な露光ポテンシャル（図中の破線の矢印で示す補正後露光ポテンシャルＰｏｔγ）を得るように制御する。このように帯電電位Ｖｄを補正する制御を行うことによって、露光パワーＬｐに対する露光電位ＶＬの関係が図６０中の破線で示すような光減衰特性となり、疲労時も初期と同じ露光ポテンシャルを得ることが可能となる。
【０１６４】
なお、帯電電位Ｖｄを補正するときに、帯電非依存露光パワーＬｐαを使用して、残留電位Ｖｒを測定するのは以下の理由による。
帯電電位Ｖｄが変わると露光電位ＶＬの値が変化する程度の露光パワーの一例として、露光パワーＬｐが、０．１５［μＪ／ｃｍ２］の場合について、図６０を用いて説明する。図５３に示すように、帯電非依存露光パワーＬｐαよりも低い露光パワーで露光した場合であっても、疲労後残留電位Ｖｒβと初期残留電位Ｖｒαとの関係と同様に、静電疲労時の露光電位である疲労時露光電位ＶＬβは、初期状態の露光電位である初期露光電位ＶＬαよりも高い値となる。ここで、帯電電位Ｖｄを、（疲労時露光電位ＶＬβ−初期露光電位ＶＬα）の大きさだけ嵩上げして補正後帯電電位Ｖｄδとする（Ｖｄδ＝Ｖｄ＋ＶＬβ−ＶＬα）。そして、表面電位が補正後帯電電位Ｖｄδの感光体を同じ露光パワー（０．１５［μＪ／ｃｍ２］）で露光したときの露光電位を補正後露光電位ＶＬγとすると、補正後露光電位ＶＬγは疲労時露光電位ＶＬβよりも高い値となる。そして、補正後露光電位ＶＬγが疲労時露光電位ＶＬβよりも高くなると、補正後の露光ポテンシャル（Ｖｄδ−ＶＬγ）は、初期状態での露光ポテンシャル（Ｖｄ−ＶＬα）よりも低い値となり、同じ露光パワー（０．１５［μＪ／ｃｍ２］）の作像条件において、初期状態と同じ露光ポテンシャルを得ることができない。これに対し、帯電非依存露光パワーＬｐα（０．４５［μＪ／ｃｍ２］）で露光すると、補正後の露光電位は補正前の露光電位である疲労後残留電位Ｖｒβと同じ大きさとなるため、帯電電位Ｖｄを嵩上げした分、露光ポテンシャルを大きくすることができ、必要な露光ポテンシャルを得ることができる。これにより、任意の露光パワーに対して、初期状態と同様の露光ポテンシャルを得ることができるようになる。このため、帯電電位Ｖｄを補正するときには帯電電位Ｖｄが変わっても露光電位ＶＬの値が変化しない帯電非依存露光パワーＬｐαを使用する必要がある。また、以下に説明する、良好なベタ画像と中間調の画像とを得るための補正制御においても、感光体の表面電位が飽和状態となる残留電位Ｖｒの値を用いる。そして、この値が帯電電位Ｖｄの値によって変化すると、適切な補正を行うことができなくなるため、帯電非依存露光パワーＬｐαを使用して残留電位Ｖｒの値を求める必要がある。
【０１６５】
以上のようにして、感光体２０の残留電位Ｖｒを検知し（Ｓ７１０）、各目標電位（目標帯電電位Ｖｄ、現像バイアスＶｂ、目標露光電位ＶＬ）を算出したら（Ｓ７１１）、次に、ベタ画像だけでなく、ハーフトーンと呼ばれる中間調の画像も形成する（Ｓ７１２）。そして、感光体２０の光減衰特性が変化した場合、この中間調の画像も適切に作像できるように作像条件を調節する。詳しくは、良好なベタ画像と中間調の画像とを得るための補正制御、具体的には、図６０を用いて説明したように、疲労等に対する帯電電位Ｖｄの補正制御が行われた後に、良好なベタ画像と中間調の画像を得るための最適な露光パワーＬｐを求める制御を行う（Ｓ７１３）。
【０１６６】
図６１は、ベタ画像の露光を行った場合と中間調の露光を行った場合との感光体の光減衰特性の説明図である。
図６１中の実線がベタ画像の露光の場合であり、破線が中間調の露光を行った場合である。なお、中間調の露光は、ベタ画像と同じ露光パワーで、単位面積あたりの露光時間をベタ画像よりも少なくする。単位面積あたりの露光面積を変えることで中間調を表す手法を用いても構わない。電位センサによる感光体表面の電位の測定はドット一つ一つではなく、ある程度の範囲で電位を測定し、その範囲内の平均値となる電位を検出する。よって、図６１に示すように、同じ露光量であっても、中間調の露光を行った場合の露光電位である中間調露光電位ＶＬｈは、ベタ画像の露光を行った場合の露光電位であるベタ露光電位ＶＬｈよりも高い値（帯電電位Ｖｄに近い値）となる。良好なベタ画像と中間調の画像とを得るためには、露光パワーを所望の光減衰率に合わせるように調整する。この光減衰率とは、帯電電位が一定の条件下で、ベタ画像の条件で露光したときの露光ポテンシャル（ＰｏｔＡ）に対する中間調の条件で露光したときの露光ポテンシャル（ＰｏｔＢ）の比｛（ＰｏｔＢ）／（ＰｏｔＡ）｝である。そして、この光減衰率の値を所定の一定にすることにより、ベタ画像に対するハーフトーン画像の濃度を一定に揃えることができる。図６１では光減衰率を０．７で調整する例を示す。また、本例では、ベタ画像の作像条件の露光Ｄｕｔｙは１００［％］であり、ハーフトーンの作像条件の露光Ｄｕｔｙは５０［％］である。本例では露光Ｄｕｔｙを変更したが、露光Ｄｕｔｙを変更せずに単位面積あたりの露光面積を５０％にしても構わない。
【０１６７】
本例の良好なベタ画像と中間調の画像とを得るための補正制御では、中間調露光電位ＶＬｈに基づいて適切な露光パワーＬｐを算出する。先ず、露光Ｄｕｔｙが５０［％］（４値のパルス調整を行える機械の場合、２値）になるようにセットし、光減衰率０．７となる電位、すなわち、残留電位Ｖｒ測定時の露光ポテンシャル（図中の実線の矢印で示す最大露光ポテンシャルＰｏｔＭ）×０．７が露光ポテンシャル（図中のＰｏｔＧ）となる電位を光量調整目標値Ｖｇとする。図６１中の破線に示すように、露光Ｄｕｔｙを５０［％］に下げると、その露光電位である中間調露光電位ＶＬｈの検知結果は、Ｖｒ測定時（ベタ露光電位ＶＬｆ）のように電位が飽和せず、露光パワーＬｐを変えると中間調露光電位ＶＬも変化する（感光体の感度がある領域である）ため露光パワーを精度よく調整可能となる。露光Ｄｕｔｙ５０［％］で露光パワーＬｐ調整を行い、中間調露光電位ＶＬｈが光量調整目標値Ｖｇとなるような露光パワーＬｐを算出する（図６１ではＬｐ＝約０．３５［μＪ／ｃｍ２］）。次に、算出した露光パワーでベタ部（露光Ｄｕｔｙ１００［％］）の露光電位ＶＬであるベタ露光電位ＶＬｆを測定する。そして、所望のトナー付着量をえるために必要な現像ポテンシャルをベタ露光電位ＶＬｆに足し合わせ、現像バイアスＶｂを決定する。さらに、現像バイアスに地肌ポテンシャルを足し合わせ帯電電位Ｖｄを決定する。
【０１６８】
なお、ある帯電電位Ｖｄのときに適正なベタ画像と中間調の画像とがとれるように適切な露光量（露光パワーＬｐ）を決定した後、その露光量でベタ露光電位ＶＬｆを求めると、ＶＬｆ≒Ｖｒとなる。ＶＬｆ≒Ｖｒであれば再度、帯電電位Ｖｄ’を算出してもＶｄ’≒Ｖｄとなるため、Ｖｄに対して算出した最適な露光量を設定するとＶｄ’に対しても最適な露光量となる。図５９（ｂ）の例で、例えば、Ｖｒを露光パワーＬｐ＝０．２［μＪ／ｃｍ２］で検知すると帯電電位Ｖｄによって、Ｖｒが大きく変化する。中間調制御を行った帯電電位が−６００［Ｖ］であり、帯電電位−６００［Ｖ］に対して光減衰率が０．７となる露光パワーが０．１５［μＪ／ｃｍ２］であるとすると、ＶＬｆは図５９（ｂ）のグラフより、約−２５０［Ｖ］であり、Ｖｒ（約２００［Ｖ］）よりも約５０［Ｖ］、マイナス極性に高い値となる。そして、最後の工程で所望の露光ポテンシャル得るための補正で、帯電電位が５０［Ｖ］補正され、Ｖｄ’＝−６５０［Ｖ］になる。
【０１６９】
このように、ＶＬｆがＶｒと大きく異なる場合は、Ｖｒに基づいて算出される帯電電位Ｖｄと、ＶＬｆに基づいて最後の工程で算出される帯電電位Ｖｄ’との値が、大きくことなってしまうため、露光パワーＬｐ＝０．２［μＪ／ｃｍ２］は残留電位Ｖｒを検知する場合は適切な露光量ではない。このため、光減衰特性が図５９（ｂ）のようになる感光体では、上述したように、０．４５［μＪ／ｃｍ２］のような強い露光パワー（帯電非依存露光パワーＬｐα）が必要となる。このように強い露光パワーで残留電位Ｖｒの検知を行うと帯電電位−６００［Ｖ］に対して最適な（光減衰率が０．７となる）露光パワーが０．３２［μＪ／ｃｍ２］は残留電位Ｖｒを検知する場合は適切な露光量である。
なお、上述の制御のように、露光Ｄｕｔｙを５０［％］で露光ポテンシャル×０．７が得られる電位になるように露光パワーを調整すると、その露光パワーで露光Ｄｕｔｙ１００［％］にし、露光電位ＶＬを測定した場合、ほぼ、ベタ部の露光電位ＶＬ＝残留電位Ｖｒとなる。このため、電位が飽和した状態となるほどの露光パワーで露光したときの露光ポテンシャルに対して光減衰率が０．７となるように調節した露光パワーであれば、露光Ｄｕｔｙ１００［％］に対する露光Ｄｕｔｙ５０［％］の光減衰率が０．７となる。
【０１７０】
本例では、ベタ露光時（Ｄｕｔｙ１００［％］）では露光パワーを少し変えてもほぼ電位が変わらない領域の露光パワーを画像で使用している。この領域は、例えば図６１のような感光体の場合、帯電電位が−８００［Ｖ］に対して、０．３５［μＪ／ｃｍ２］〜０．４３［μＪ／ｃｍ２］あたりの領域であり、露光パワーの変化に対して感光体電位の変化が少ない領域である。この場合０．３６［μＪ／ｃｍ２］に露光パワーが設定されたと仮定し、その後、露光パワーが少し変わって０．３５［μＪ／ｃｍ２］に変わったとしても、図６１のＶＬｆの曲線を参照すると殆ど電位は変化しない。このような露光パワーの領域で画像を作像しているため、その最適露光パワーでベタ露光すると、露光パワーを変化させても露光電位が殆ど変わらない、すなわち、露光パワーに対する電位の感度が無いため、ベタ露光では露光パワーを精度良く調整できない。そのため、露光パワーに対して感度があるように露光Ｄｕｔｙを５０［％］に落として（同じ露光パワーでも露光時間が半分になり、光量が半分になるためＶＬｈのように露光パワーに対して感度がある）、露光パワーを調整している。
【０１７１】
このように、残留電位Ｖｒを検知し、その検知結果に基づいて露光パワーを調節し、調節した露光パワーに基づいて、現像バイアスＶｂ及び帯電電位Ｖｄを求め、作像条件調節制御を行っている。この作像条件調節制御によって、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性の変化が生じても、良好なベタ画像とハーフトーン画像とを得ることができる。
【０１７２】
以上、本実施形態に係る複写機６００は、潜像担持体としての感光体２０と、感光体２０の表面が目標帯電電位となるように該表面を一様に帯電させる帯電手段としての帯電装置６０と、画像データに基づいて、帯電装置６０により帯電された感光体２０の表面を露光してドット状の静電潜像であるドット潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置９００と、感光体２０の表面上の静電潜像部分又は非静電潜像部分にトナーを静電的に付着させて現像する現像手段としての現像装置６１と、現像装置６１の現像により感光体２０の表面上に形成されたトナー像を最終的には記録材としての転写紙５上に転写させる転写手段としての中間転写ベルト１０等と、多階調のパッチパターン（１０階調パターン）を露光装置９００により感光体２０の表面に形成し、多階調のパッチパターンにおける各潜像パッチの電位を電位検知手段としての電位センサ３２０により検知するとともに、各潜像パッチを現像装置６１により現像して得た各トナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検知手段としての濃度センサ３１０により検知し、これらの検知結果に基づいて画像濃度調整制御を行う画像濃度調整制御手段としてのメイン制御部５００とを備えた画像形成装置である。この複写機６００において、多階調のパッチパターンを構成する潜像パッチのうち所定の低濃度範囲（ａ≦０．５）に属する１又は２以上の低濃度潜像パッチ（パターン１〜６のパッチ）は、面積階調制御の最小画素単位である基本ドットマトリクスが周期的に配置され、かつ、対応する濃度に応じて基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の数及び配置が単位ドット潜像（上記変形例２では２以上のドット潜像群からなり、他の例では１つのドット潜像からなる。）の単位で決められたものである。そして、パッチ２〜６の低濃度潜像パッチは、単位ドット潜像の中心間距離の中で最小値となる最小中心間距離が最大となるように基本ドットマトリクス内における単位ドット潜像の配置が決められたドット離散潜像パッチである。低濃度潜像パッチをこのようなドット離散潜像パッチとすることで、低濃度の潜像パッチにおいて予定のトナー付着量よりもトナー付着量が多くなるという不具合が抑制される。その結果、パッチ数が少ない多階調パッチパターンを用いて画像濃度調整制御の濃度指標値（現像γや現像開始電圧）を得るための関係（現像ポテンシャルとトナー付着量との関係）を検出する際に、当該低濃度潜像パッチのトナー付着量の検知結果を用いても、その検出精度を落とすようなことはない。したがって、低濃度部を含む幅広い濃度範囲内に分散させた潜像パッチからなる多階調パッチパターンを用いて当該関係を検出することができるようになり、当該関係を高精度に検出することが可能となり、高精度な濃度調整制御が可能となる。
【０１７３】
ここで、ドット離散潜像パッチについて、説明の簡略化のために、図６２を用いて、基本ドットマトリクスが４ドット×４ドットである場合でドット潜像の数を１ドット単位で変化させて１６階調のパッチパターンを作成する例で説明する。各パッチは、それぞれ、図６２に示したパターン１〜１６の各基本ドットマトリクスを周期的に配置したものである。この１６階調パターンのパターン２は、各ドット潜像（図中ハッチング部分）の中心間距離は、全中心間距離の中で、図示の基本ドットマトリクス中の２つのドット潜像間の中心間距離が最小値となる。この最小値を最小中心間距離とし、このパターン２では２．８ドットである。同様に、パターン３について見ると、各ドット潜像の中心間距離が最小値となるのは、図示の基本ドットマトリクスにおいて横に並んだ又は縦に並んだ２つのドット潜像間の中心間距離であり、２ドットである。このようにして求められる各パターンの最小中心間距離は、図６２においてかっこ書きされている。
【０１７４】
ここで、図６２における例えばパターン２の基本ドットマトリクスを見ると、その左上に位置するドット潜像に対し、追加のドット潜像を配置する箇所としては、図示の箇所（左から３ドット目かつ下から２ドット目の箇所）のほか、残り１４箇所存在する。しかしながら、仮に、図示の箇所以外に追加のドット潜像を配置した場合、その最小中心間距離は２．８ドット未満となる。例えば、追加のドット潜像を左から１ドット目かつ下から３ドット目の箇所に配置した場合、最小中心間距離は１ドットとなる。また、追加のドット潜像を左から３ドット目かつ下から３ドット目の箇所に配置した場合、最小中心間距離は２．２ドットとなる。また、追加のドット潜像を左から４ドット目かつ下から１ドット目の箇所に配置した場合、最小中心間距離はおよそ１．４ドットとなる。すなわち、図示のパターン２は、最小中心間距離が最大でとり得る値であるおよそ２．８となるように、基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置が決められている。図６２の例では、パターン２〜８、すなわち、基本ドットマトリクス内に２以上の単位ドット潜像が配置されていてａ≦０．５である低濃度パッチについては、すべて、このようなドット離散潜像パッチとなるようにドット潜像の配置が決められている。
【０１７５】
図６３は、ａ≦０．５の濃度範囲に属する４つの低濃度パッチの基本ドットマトリクスの一例を示す説明図である。図６３に示す多階調パッチパターンは、８ドット×８ドットの基本ドットマトリクスを用い、単位ドット潜像が４つのドット潜像からなる例（ｃｍ＝４、ｃｓ＝１）である。これらの低濃度パッチも、ドット離散潜像パッチで構成されている。例えばパターン２を見ると、各単位ドット潜像の中心間距離のうち最小となる最小中心間距離はおよそ５．７ドットである。図６３に示す４つの低濃度パッチも、最小中心間距離が最大でとり得る値となるように（最も長くなるように）、基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置が決められている。
【０１７６】
図６４は、ａ≦０．５の濃度範囲に属する４つの低濃度パッチの基本ドットマトリクスの他の例を示す説明図である。図６４に示す多階調パッチパターンは、８ドット×８ドットの基本ドットマトリクスを用い、単位ドット潜像が４つのドット潜像からなる例であるが、単位ドット潜像を構成する４つのドット潜像の並びが、図６３に示したものとは異なっている。つまり、図６４に示す多階調パッチパターンの単位ドット潜像は、ｃｍ＝２でｃｓ＝２である。図６４に示す４つの低濃度パッチも、ドット離散潜像パッチで構成されている。例えばパターン２を見ると、各単位ドット潜像の中心間距離のうち最小となる最小中心間距離はおよそ５．７ドットである。図６４に示す４つの低濃度パッチも、最小中心間距離が最大でとり得る値となるように（最も長くなるように）、基本ドットマトリクス内におけるドット潜像の配置が決められている。
【０１７７】
また、本実施形態において、ドット離散潜像パッチで構成されている低濃度潜像パッチは、基本ドットマトリクス内に２以上の単位ドット潜像が配置されたものであって、基本ドットマトリクス内のいずれの箇所に追加の単位ドット潜像を配置しても最大となる最小中心間距離が変わらない単位ドット潜像の配置を備えた潜像パッチの中で最も低い濃度に対応した潜像パッチよりも濃度が低い全潜像パッチである。図６２を用いて説明すると、基本ドットマトリクス内に２以上の単位ドット潜像が配置されたパターン２〜１６のうち、基本ドットマトリクス内のいずれの箇所に追加の単位ドット潜像を配置しても最大となる最小中心間距離が変わらずに１ドットとなる単位ドット潜像の配置を備えた潜像パッチは、パターン９〜１６である。そして、これらのパターン９〜１６の中で最も低い濃度に対応したものはパターン９である。本実施形態では、パターン９よりも濃度が低い全潜像パッチ、すなわち、パターン２〜８については、すべてドット離散潜像パッチで構成されている。
【０１７８】
また、本実施形態においては、露光装置９００が画像データに基づいて所定の低濃度範囲（ａ≦０．５）に属する濃度に対応したドット潜像を形成するときに行う階調制御は、上述した多階調のパッチパターンにおける当該所定の低濃度範囲に属する低濃度潜像パッチを形成するときの階調制御とは異なるものとするのが好ましい。例えば、画像形成時における低濃度部分の階調制御では、上述したドット離散潜像パッチのように基本ドットマトリクス内のドット潜像を分散配置するのではなく、基本ドットマトリクス内のドット潜像を集中して配置する。上述したようにドット潜像が分散して配置されていると、光源が点灯と消灯を頻繁に繰り返すことになるため、安定したドット潜像を形成することが難しく、画像全体で見ると画像濃度ムラとなりやすい。よって、画像濃度調整制御のために形成する多階調パッチパターンについては、ドット離散潜像パッチのように基本ドットマトリクス内のドット潜像を分散配置して検出精度の向上を図るが、画像形成時においては安定したドット潜像を形成するために、基本ドットマトリクス内のドット潜像を集中させた面積階調制御を行う。もちろん、画像形成時には濃度階調制御を採用してもよい。
【０１７９】
また、本実施形態で行う画像濃度調整制御は、電位センサ３２０により検知した各潜像パッチの電位と各潜像パッチを現像装置６１により現像したときの現像バイアスとから現像ポテンシャルを算出し、濃度センサ３１０により検知した各潜像パッチに対応した各トナーパッチのトナー付着量と各潜像パッチに対応する現像ポテンシャルとの関係を直線近似し、直線近似した当該関係から基準画像濃度（例えばベタ画像の濃度）に対応する所定のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを特定し、帯電装置６０の目標帯電電位、現像装置６１の現像バイアス、露光装置９００の露光パワーのうちの１つ以上の作像条件を制御する。本実施形態によれば、これらの作像条件の基準となる現像ポテンシャルを高い精度で特定できるので、これらの作像条件を高精度に調整することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  中間転写ベルト
１８  画像形成ユニット
２０  感光体
６０  帯電装置
６１  現像装置
６２  一次転写装置
６３  感光体クリーニング装置
６４  除電装置
３１０  濃度センサ
３２０  電位センサ
５００  メイン制御部
６００  複写機
９００  露光装置
９０１  二次元アレイ
９１４  光源
９３１  光源ドライバ
９３２  配線
９３３  基板
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８１】
【特許文献１】特開平０７−２５３６９４号公報
【特許文献２】特開平１０−０１３６７５号公報
【図１】
0005725403.tif 000004
【図２】
0005725403.tif 000005
【図３】
0005725403.tif 000006
【図４】
0005725403.tif 000007
【図５】
0005725403.tif 000008
【図６】
0005725403.tif 000009
【図７】
0005725403.tif 000010
【図８】
0005725403.tif 000011
【図９】
0005725403.tif 000012
【図１０】
0005725403.tif 000013
【図１１】
0005725403.tif 000014
【図１２】
0005725403.tif 000015
【図１３】
0005725403.tif 000016
【図１４】
0005725403.tif 000017
【図１５】
0005725403.tif 000018
【図１６】
0005725403.tif 000019
【図１７】
0005725403.tif 000020
【図１８】
0005725403.tif 000021
【図１９】
0005725403.tif 000022
【図２０】
0005725403.tif 000023
【図２１】
0005725403.tif 000024
【図２２】
0005725403.tif 000025
【図２３】
0005725403.tif 000026
【図２４】
0005725403.tif 000027
【図２５】
0005725403.tif 000028
【図２６】
0005725403.tif 000029
【図２７】
0005725403.tif 000030
【図２８】
0005725403.tif 000031
【図２９】
0005725403.tif 000032
【図３０】
0005725403.tif 000033
【図３１】
0005725403.tif 000034
【図３２】
0005725403.tif 000035
【図３３】
0005725403.tif 000036
【図３４】
0005725403.tif 000037
【図３５】
0005725403.tif 000038
【図３６】
0005725403.tif 000039
【図３７】
0005725403.tif 000040
【図３８】
0005725403.tif 000041
【図３９】
0005725403.tif 000042
【図４０】
0005725403.tif 000043
【図４１】
0005725403.tif 000044
【図４２】
0005725403.tif 000045
【図４３】
0005725403.tif 000046
【図４４】
0005725403.tif 000047
【図４５】
0005725403.tif 000048
【図４６】
0005725403.tif 000049
【図４７】
0005725403.tif 000050
【図４８】
0005725403.tif 000051
【図４９】
0005725403.tif 000052
【図５０】
0005725403.tif 000053
【図５１】
0005725403.tif 000054
【図５２】
0005725403.tif 000055
【図５３】
0005725403.tif 000056
【図５４】
0005725403.tif 000057
【図５５】
0005725403.tif 000058
【図５６】
0005725403.tif 000059
【図５７】
0005725403.tif 000060
【図５８】
0005725403.tif 000061
【図５９】
0005725403.tif 000062
【図６０】
0005725403.tif 000063
【図６１】
0005725403.tif 000064
【図６２】
0005725403.tif 000065
【図６３】
0005725403.tif 000066
【図６４】
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【図６５】
0005725403.tif 000068
【図６６】
0005725403.tif 000069
【図６７】
0005725403.tif 000070