(57)【要約】【課題】装置構成上の変動要因に起因するパッチ画像の濃度変動の影響を抑制し、画質の良好なトナー像を安定して形成する。【解決手段】感光体の周長Ｌｏに相当する長さの領域内に、現像ローラの周長に相当する長さＬｄの検出領域Ｒｄを４箇所設け、各検出領域Ｒｄを覆うパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４からなるパッチ画像を形成する。現像ローラの回転周期で現れる濃度変動は各パッチ片内の濃度変化として現れるから、各パッチ片Ｐｆ１等における平均トナー濃度ｄ１ａｖｇ等を求めることで現像ローラ回転周期での濃度変動をキャンセルすることができる。一方、こうして求めた各パッチ片のトナー濃度の平均値ｄａｖｇ（ｎ）を求めることで、感光体回転周期での濃度変動をキャンセルすることができる。【選択図】　　　　図９
2004061837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状に形成されて、所定の方向に周回移動することでその表面に担持した静電潜像を所定の現像位置に搬送する像担持体と、
その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記現像位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と
を備え、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成装置において、
画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定することにより画像形成条件を多段階に変化させながら各画像形成条件でパッチ画像としてのトナー像を形成するとともにそのトナー濃度を検出し、その検出結果に基づき前記濃度制御因子を最適化し、しかも、
前記多段階の画像形成条件のうち少なくとも１つの選択画像形成条件では、前記パッチ画像は、前記像担持体の外周面上にその周方向に互いに位置を異ならせて配置された複数の検出領域の全てを覆うように形成され、前記複数の検出領域それぞれは、前記像担持体の移動方向に対応するパッチ長さ方向において前記トナー担持体の周長に対応する長さを有するものであり、前記各検出領域についてそのトナー濃度を検出して該パッチ画像のトナー濃度を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記選択画像形成条件で形成される前記パッチ画像は、前記各検出領域それぞれに対応する複数のパッチ片からなる請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記選択画像形成条件では、前記パッチ画像は、前記パッチ長さ方向に連続して延びて前記複数の検出領域を一括して覆う短冊形状を有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記選択画像形成条件では、前記複数の検出領域のうち一の検出領域において互いに異なる複数の検出位置での検出結果に基づき求めた各検出位置でのトナー濃度の平均値を、前記パッチ画像のうち該検出領域におけるトナー濃度とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記選択画像形成条件では、前記各検出領域それぞれにおいて求めたトナー濃度の平均値を前記パッチ画像のトナー濃度とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記各検出領域は、前記像担持体の周長に相当する長さの範囲内に等間隔に配置されている請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体の周長が、前記トナー担持体の周長に対応する長さの整数倍となるように構成された請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記多段階の画像形成条件のうち画像濃度が最も低くなる低濃度側画像形成条件が前記選択画像形成条件となっている請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体の表面は感光体により形成されており、該感光体表面を光ビームにより露光することで前記静電潜像を形成する請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加するバイアス印加手段をさらに備え、
前記現像バイアスを前記濃度制御因子として用いる請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体表面において顕像化されたトナー像を一時的に担持可能に構成された中間体をさらに備え、しかも、
前記中間体表面に担持されたパッチ画像としてのトナー像のトナー濃度を検出するように構成された請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
無端状に形成されて、所定の方向に周回移動することでその表面に担持した静電潜像を所定の現像位置に搬送する像担持体と、
その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記現像位置に前記トナーを搬送するトナー担持体とを備え、
前記現像位置で前記トナー担持体上のトナーを前記像担持体上の静電潜像に移動させることによって前記静電潜像のトナー像をパッチ画像として形成するとともに、該パッチ画像のトナー濃度を検出し、該トナー濃度に基づき装置各部を制御する画像形成装置において、
前記パッチ画像の複数箇所をそれぞれ検出領域としてトナー濃度を検出するとともに、前記複数の検出領域のトナー濃度に基づき前記パッチ画像のトナー濃度を求め、しかも、
前記複数の検出領域それぞれは、前記像担持体の移動方向に対応するパッチ長さ方向において前記トナー担持体の周長に対応する長さを有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記パッチ画像は、前記複数の検出領域それぞれに対応して形成された複数のパッチ片からなる請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記パッチ画像は、前記パッチ長さ方向に連続して延びた短冊形状を有する請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
無端状に形成されて所定の方向に周回移動する像担持体の表面に静電潜像を形成するとともに、
その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転するトナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、
画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定することにより画像形成条件を多段階に変化させながら各画像形成条件でパッチ画像としてのトナー像を形成するとともにそのトナー濃度を検出し、その検出結果に基づき前記濃度制御因子を最適化し、しかも、
前記多段階の画像形成条件のうち少なくとも１つの画像形成条件では、前記像担持体の移動方向に対応するパッチ長さ方向において前記トナー担持体の周長に対応する長さを有し、かつ前記像担持体の外周面上にその周方向において互いに異なる位置に配置された複数の検出領域の全てを覆うように、前記パッチ画像を形成するとともに、前記各検出領域についてそのトナー濃度を検出して該パッチ画像のトナー濃度を求めることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、像担持体に静電潜像を形成するとともに、トナーを担持するトナー担持体から前記像担持体の表面にトナーを移動させることで前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を応用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置としては、それぞれ所定の方向に回転移動する像担持体とトナー担持体とが当接状態に保持された接触現像方式のものと、これらが離間した状態に保持された非接触現像方式のものとが知られている。このうち、接触現像方式の画像形成装置では、直流電圧もしくは直流電圧に交流電圧を重畳された現像バイアスがトナー担持体に印加されており、その表面に担持されたトナーが像担持体上の静電潜像に接触した際、その表面電位に応じて一部が像担持体側に移動することによってトナー像が形成される。
【０００３】
また、非接触現像方式の画像形成装置では、現像バイアスとしての交番電圧がトナー担持体に印加されることで像担持体との間のギャップに交番電界が形成され、この交番電界の作用によりトナーが飛翔することでトナー像が形成される。
【０００４】
このような画像形成装置では、装置の個体差、経時変化や、温湿度など装置の周囲環境の変化に起因してトナー像の画像濃度が異なることがある。そこで、従来より、画像濃度の安定化を図るための種々の技術が提案されている。このような技術としては、例えば像担持体上にテスト用の小画像（パッチ画像）を形成し、そのパッチ画像の濃度に基づいて、画像の濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化する技術がある。この技術は、濃度制御因子を種々に変更設定しながら像担持体上に所定のトナー像を形成するとともに、像担持体上のトナー像、もしくは該トナー像を中間転写媒体などの中間体に転写してなるトナー像をパッチ画像としてその画像濃度を検出し、そのパッチ画像濃度が予め設定された目標濃度と一致するように濃度制御因子を調節することで、所望の画像濃度を得ようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような画像形成装置では、装置構成上の変動要因に起因して、形成されるトナー像の画像濃度が周期的に変動することがある。このような濃度変動の要因となるものとしては、例えばトナー担持体または像担持体の偏心、変形や表面の傷などがある。また、像担持体の表面が感光体により形成されてその表面を光ビームにより露光することで静電潜像を形成する画像形成装置においては、像担持体の面内における感光体の感度のばらつきやその温度変化に起因して画像濃度が周期的に変化することもある。
【０００６】
したがって、パッチ画像として形成されたトナー像の濃度も、濃度制御因子の設定値のみならず、上記した濃度変動によっても変化することとなる。パッチ画像濃度として検出された値にこのような濃度変動の影響が含まれていると、濃度制御因子と画像濃度との対応関係を正しく把握することができない。そのため、パッチ画像濃度に基づいて濃度制御因子の最適化を行ったとしても濃度制御因子を適正な値に設定することは困難である。
【０００７】
従来の画像形成装置においては、パッチ画像濃度に与えるこのような装置構成に起因する濃度変動の影響が十分に考慮されておらず、濃度変動の影響を含んだパッチ画像の濃度に基づいて濃度制御因子の設定を行っているため、本来の最適条件から外れた画像形成条件で画像形成が行われることとなる場合があり、その結果、必ずしも十分な画質のトナー像を形成することができないことがあった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、装置構成上の変動要因に起因するパッチ画像の濃度変動の影響を抑制し、画質の良好なトナー像を安定して形成することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、無端状に形成されて、所定の方向に周回移動することでその表面に担持した静電潜像を所定の現像位置に搬送する像担持体と、その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記現像位置に前記トナーを搬送するトナー担持体とを備え、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成装置において、上記目的を達成するため、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定することにより画像形成条件を多段階に変化させながら各画像形成条件でパッチ画像としてのトナー像を形成するとともにそのトナー濃度を検出し、その検出結果に基づき前記濃度制御因子を最適化し、しかも、前記多段階の画像形成条件のうち少なくとも１つの選択画像形成条件では、前記パッチ画像は、前記像担持体の外周面上にその周方向に互いに位置を異ならせて配置された複数の検出領域の全てを覆うように形成され、前記複数の検出領域それぞれは、前記像担持体の移動方向に対応するパッチ長さ方向において前記トナー担持体の周長に対応する長さを有するものであり、前記各検出領域についてそのトナー濃度を検出して該パッチ画像のトナー濃度を求めることを特徴としている。
【００１０】
上記のように構成された画像形成装置では、現像位置において現像されるトナー像の濃度は像担持体およびトナー担持体の構造あるいは特性上のばらつき等によっていくらか変化する。しかも、これらはそれぞれ周回移動しているから、パッチ画像として形成されたトナー像の濃度は、像担持体およびトナー担持体の構造あるいは特性上のばらつきによるほか、これらの移動周期に対応して複雑に変動することとなる。
【００１１】
この発明では、パッチ画像に現れる濃度変動のうち、像担持体の構造や特性等に起因して生じるものと、トナー担持体の構造や特性等に起因して生じるものとを個別に抽出することが可能である。すなわち、パッチ画像上の各点におけるトナー濃度にはトナー担持体の移動周期での濃度変動と像担持体の移動周期での濃度変動とが重畳されて現れるが、パッチ画像のうちトナー担持体の周長に対応する長さの中にはトナー担持体の移動周期での濃度変動が現れている。したがって、トナー担持体の周長に対応する長さの検出領域内においてそのトナー濃度を求めることでトナー担持体の移動周期での濃度変動の様子を知ることができる。一方、それぞれの検出領域で検出されたトナー濃度には像担持体の移動周期での変動が重畳されているから、互いに位置の異なる複数の検出領域の間での濃度の違いをみることで像担持体の移動周期での濃度変動の様子を知ることができる。
【００１２】
そのため、この画像形成装置では、像担持体およびトナー担持体それぞれの構造や特性上のばらつき等により生じる濃度変動について個別に対応することが可能であり、これらの濃度変動がパッチ画像に及ぼす影響に対して適切な処理を行うことによってその影響を排除することができ、その結果、濃度制御因子を最適な状態に設定して画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００１３】
なお、この発明にいう「トナー担持体の周長に対応する長さ」とは、トナー担持体が１周する間に像担持体の外周面上の一点がその周方向に進む移動距離、つまり像担持体外周面のうちトナー担持体が１周する間に現像位置を通過する表面領域の長さである。したがって、トナー担持体および像担持体それぞれの表面の移動速度（周速）が等しい場合にはこの長さはトナー担持体の周長に等しいが、それ以外の場合にはその周速比に応じてこれより長くあるいは短くなる。
【００１４】
また、このように構成された画像形成装置では、パッチ画像としてのトナー像は少なくとも各検出領域の全てを覆うように形成されていればよく、それ以外の領域にまでトナー像を形成するか否かについては任意である。そこで、例えば、前記選択画像形成条件で形成される前記パッチ画像は、前記各検出領域それぞれに対応する複数のパッチ片からなるようにしてもよく、あるいは、前記パッチ長さ方向に連続して延びて前記複数の検出領域を一括して覆う短冊形状としてもよい。
【００１５】
また、上記のようにして形成したパッチ画像については、複数の検出箇所においてそのトナー濃度を検出することで濃度の変化の様子を詳しく求めることが可能であるが、より簡単には、例えば、前記複数の検出領域のうち一の検出領域において互いに異なる複数の検出位置での検出結果に基づき求めた各検出位置でのトナー濃度の平均値を、前記パッチ画像のうち該検出領域におけるトナー濃度とすることができる。このように、トナー担持体の周長に対応する長さを有する各検出領域内でそのトナー濃度を平均化することで、トナー担持体の移動周期で現れる濃度変動の影響をキャンセルすることができる。
【００１６】
さらに、こうして各検出領域それぞれにおいて求めたトナー濃度の平均値を前記パッチ画像のトナー濃度とすれば、像担持体の移動周期で現れる濃度変動の影響をキャンセルすることができ、こうすることで、トナー担持体および像担持体それぞれの移動周期で生じる濃度変動の影響を排除して当該画像形成条件におけるパッチ画像濃度を正しく求めることができる。
【００１７】
また、上記のように構成された画像形成装置において、像担持体の移動周期で現れる濃度変動を的確に把握してその影響を効果的に排除するためには、前記各検出領域は、前記像担持体の周長に相当する長さの範囲内に等間隔に配置されていることが望ましい。
【００１８】
さらに、前記像担持体の周長が、前記トナー担持体の周長に対応する長さの整数倍となるように構成されることが望ましい。このようにした場合には、像担持体表面上の各点はどの周回においてもトナー担持体上の同一位置と現像位置において対向することとなり、画像濃度の変動周期は像担持体の移動周期と同じとなる。そのため、像担持体の１周期分について濃度変動の様子を求めておけば、以後のトナー像形成における濃度変動の現れ方を予め把握することができる。そして、この濃度変動に対応して必要に応じ適宜補正処理を行えば、より濃度変動の抑制されたトナー像を形成することも可能となる。
【００１９】
このような濃度変動は、画像濃度が比較的低くなる画像形成条件で形成された画像に現れやすい。そこで、前記多段階の画像形成条件のうち画像濃度が最も低くなる低濃度側画像形成条件は、少なくとも前記選択画像形成条件となっていることが好ましい。
【００２０】
また、前記像担持体の表面は感光体により形成されており、該感光体表面を光ビームにより露光することで前記静電潜像を形成する画像形成装置では、材料の性質上、感光体の特性がその面内において比較的大きなばらつきを有することがあるから、このような像担持体を備える画像形成装置に対して上記発明を適用することが特に効果的である。
【００２１】
また、前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加するバイアス印加手段をさらに備える画像形成装置では、前記現像バイアスを前記濃度制御因子として用いることができる。
【００２２】
さらに、前記像担持体表面において顕像化されたトナー像を一時的に担持可能に構成された中間体をさらに備える画像形成装置では、前記中間体表面に担持されたパッチ画像としてのトナー像のトナー濃度を検出するように構成されてもよい。すなわち、パッチ画像として像担持体上において顕像化されたトナー像については、そのトナー濃度を像担持体上で直接検出してもよいし、そのトナー像が中間体に転写された後に中間体上で検出するようにしてもよい。
【００２３】
また、この発明は、上記したように濃度制御因子を最適化する装置のみでなく、パッチ画像のトナー濃度に基づき装置各部を制御する画像形成装置全般に有効である。すなわち、無端状に形成されて、所定の方向に周回移動することでその表面に担持した静電潜像を所定の現像位置に搬送する像担持体と、その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記現像位置に前記トナーを搬送するトナー担持体とを備え、前記現像位置で前記トナー担持体上のトナーを前記像担持体上の静電潜像に移動させることによって前記静電潜像のトナー像をパッチ画像として形成するとともに、該パッチ画像のトナー濃度を検出し、該トナー濃度に基づき装置各部を制御する画像形成装置において、前記パッチ画像の複数箇所をそれぞれ検出領域としてトナー濃度を検出するとともに、前記複数の検出領域のトナー濃度に基づき前記パッチ画像のトナー濃度を求め、しかも、前記複数の検出領域それぞれは、前記像担持体の移動方向に対応するパッチ長さ方向において前記トナー担持体の周長に対応する長さとなるようにすることができる。
【００２４】
このような画像形成装置においても、上記した装置と同様に、前記パッチ画像は、前記複数の検出領域それぞれに対応して形成された複数のパッチ片からなるようにしてもよく、また、前記パッチ長さ方向に連続して延びた短冊形状を有するように形成してもよい。
【００２５】
また、この発明にかかる画像形成方法は、無端状に形成されて所定の方向に周回移動する像担持体の表面に静電潜像を形成するとともに、その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転するトナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、上記目的を達成するため、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を多段階に変更設定することにより画像形成条件を多段階に変化させながら各画像形成条件でパッチ画像としてのトナー像を形成するとともにそのトナー濃度を検出し、その検出結果に基づき前記濃度制御因子を最適化し、しかも、前記多段階の画像形成条件のうち少なくとも１つの画像形成条件では、前記像担持体の移動方向に対応するパッチ長さ方向において前記トナー担持体の周長に対応する長さを有し、かつ前記像担持体の外周面上にその周方向において互いに異なる位置に配置された複数の検出領域の全てを覆うように、前記パッチ画像を形成するとともに、前記各検出領域についてそのトナー濃度を検出して該パッチ画像のトナー濃度を求めることを特徴としている。
【００２６】
このように構成された画像形成方法では、上記した装置と同様に、トナー担持体の移動周期に対応して現れる濃度変動と、像担持体の移動周期に対応して現れる濃度変動とがパッチ画像濃度に及ぼす影響を効果的にキャンセルして、これらの影響を排除しながら濃度制御因子の最適化を行うことができ、こうして最適化された画像形成条件の下で画像形成を行うことにより、画質の安定したトナー像を安定して形成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する非接触現像方式の画像形成装置である。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２８】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向Ｄ１に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向Ｄ１に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３は帯電制御部１０３から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。
【００２９】
そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して感光体２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介してメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力し、これに応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成される。また、必要に応じて後述するパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターンのパッチ画像信号に対応した制御信号がＣＰＵ１０１から露光制御部１０２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体２上に形成される。このように、この実施形態では、感光体２が本発明の「像担持体」として機能する。
【００３０】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部、支持フレーム４０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、図２に示すように、現像器制御部１０４により制御されている。そして、この現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されてこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２との対向位置に位置決めされるとともに、後述する現像バイアスを印加されて選択された色のトナーを感光体２の表面に付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００３１】
これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器４Ｋの構成について図３を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍについてもその構造および機能は同じである。図３は、この画像形成装置の現像器を示す断面図である。この現像器４Ｋでは、その内部にトナーＴを収容するハウジング４１に供給ローラ４３および現像ローラ４４が軸着されており、当該現像器４Ｋが所定の位置に位置決めされると、本発明の「トナー担持体」として機能する現像ローラ４４が感光体２と所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ４３、４４が本体側に設けられた回転駆動部（図示省略）と係合されて所定の方向に回転する。この現像ローラ４４は、後述する現像バイアスを印加されるべく銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金により円筒状に形成されている。そして、２つのローラ４３、４４が接触しながら回転することでブラックトナーが現像ローラ４４の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ４４表面に形成される。
【００３２】
また、この現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード４５が配置されている。この規制ブレード４５は、ステンレスやリン青銅などの板状部材４５１と、板状部材４５１の先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材４５２とで構成されている。この板状部材４５１の後端部はハウジング４１に固着されており、現像ローラ４４の回転方向Ｄ３において、板状部材４５１の先端部に取り付けられた弾性部材４５２が板状部材４５１の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材４５２が現像ローラ４４表面に弾性的に当接して現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。
【００３３】
なお、現像ローラ４４表面のトナー層を構成する各トナー粒子は、供給ローラ４３、規制ブレード４５と摩擦されたことによって帯電しており、ここではトナーが負に帯電するものとして以下説明するが、装置各部の電位を適宜変更することで正に帯電するトナーも使用可能である。また、図４では、ほぼ２層のトナー粒子からなるトナー層が形成された例を示しているが、トナー層の厚みはこれに限定されるものではない。
【００３４】
こうして現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転により感光体２と対向する現像位置に搬送される。図４は、この実施形態における現像位置を示す図である。また、図５は、現像バイアスの波形の例を示す図である。この装置では、感光体２との対向位置に配置された一の現像器（図１の例ではイエロー現像器４Ｙ）に設けられた現像ローラ４４と感光体２とが現像位置ＤＰにおいてギャップＧを隔てて対向配置されている。
【００３５】
ここで、現像ローラ４４の半径は、感光体２の半径の０．３２倍に形成されている。また、感光体２に対する現像ローラ４４の周速比、すなわち両者の表面の移動速度（周速）の比は、１．６に設定されている。したがって、この実施形態においては、「トナー担持体としての現像ローラ４４の周長に対応する長さ」は、実際の現像ローラ４４の周長に周速比１．６を乗じた値となる。また、上記半径比および周速比より、この実施形態では、感光体２が１周する間に現像ローラ４４はちょうど５周回転することとなる。
【００３６】
そして、現像ローラ４４に対して、「バイアス印加手段」としての現像器制御部１０４から現像バイアスが印加される。この現像バイアスは、図５（ａ）に示すように、直流成分Ｖａｖｇに対して振幅Ｖｐｐなる矩形波電圧が重畳された波形を有する交番電圧であり、現像ローラ４４にこの現像バイアスが印加されると、現像ローラ４４と感光体２とに挟まれた現像位置ＤＰには交番電界が発生する。この電界の作用により、現像ローラ４４に担持されたトナーＴの一部が現像ローラ４４から遊離して現像位置ＤＰに飛翔し往復運動する（符号Ｔ１）。こうして飛翔したトナーが感光体２各部にその表面電位に応じて付着することによって、感光体２上の静電潜像がトナーにより現像される。
【００３７】
上記現像バイアスにおいて、その矩形波の周波数は３ｋＨｚ、振幅Ｖｐｐは１４００Ｖである。また、後述するように、この実施形態では、現像バイアスの直流成分（以下、「直流現像バイアス」という）Ｖａｖｇを濃度制御因子として変更可能としており、パッチ画像濃度が所定の目標濃度となるようにこの直流現像バイアスＶａｖｇを調節することで所望の画像濃度を得ている。この直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲は（−１１０）Ｖ〜（−３３０）Ｖである。
【００３８】
なお、これらの数値等は上記に限定されず、装置構成に応じて適宜変更されるべきものである。また現像バイアスとしての交番電圧の波形もこれに限定されるものではなく、例えば直流成分に正弦波や三角波を重畳したものであってもよい。また例えば図５（ｂ）に示すように、そのデューティ比が５０％でない波形を用いてもよい。
【００３９】
図１に戻って、装置構成の説明を続ける。上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７８との間の二次転写領域ＴＲ２に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。このように、この実施形態では、中間転写ベルト７１が本発明の「中間体」として機能している。
【００４０】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６、濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。これらのうち、クリーナ７６は図示を省略するクリーナ駆動部によってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて制御される。さらに、濃度センサ６０は中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、後述するように中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。
【００４１】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像信号を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１２７はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのメモリである。
【００４２】
このように構成された画像形成装置では、電源が投入された直後や所定枚数の画像を形成した時点などに、ＣＰＵ１０１がメモリ１２７に記憶されたプログラムに基づいて所定の最適化処理を実行し、濃度制御因子としての直流現像バイアスＶａｖｇを最適化することで画質の向上とその安定を図っている。より具体的には、各トナー色毎に、直流現像バイアスＶａｖｇを変化させながらその都度パッチ画像として所定パターンのトナー像を形成するとともに、こうして形成したパッチ画像のトナー濃度を検出し、その検出結果に基づいて直流現像バイアスＶａｖｇの最適値を求めている。以下では、この最適化処理の主要部である「パッチ画像の形成」および「最適現像バイアスの決定」についてさらに詳しく説明する。
【００４３】
図６はこの実施形態におけるパッチ画像の形成動作を示すフローチャートである。この実施形態では、直流現像バイアスＶａｖｇをその絶対値｜Ｖａｖｇ｜が最も小さいＶ０から最も大きいＶ５までの間で６段階に変更設定し、その各段階でパッチ画像を形成する。まず、４色のうち１つのトナー色、例えばイエロー色を選択し、現像ユニット４を回転させて該色に対応する現像器４Ｙに設けられた現像ローラ４４を感光体２との対向位置に配置する（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ１０１の内部カウンタのカウント値ｎをリセットする（ステップＳ２）。そして、直流現像バイアスＶａｖｇをＶｎ（ここではｎ＝０であるからＶｎ＝Ｖ０となる）に設定する（ステップＳ３）。ここで、カウント値ｎが５であるか否かを判断する（ステップＳ４）が、この場合ｎ＝０であるからステップＳ５へ進み、図７に示す４つのパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４からなるパッチ画像Ｐ０を形成する。図７はこの実施形態において中間転写ベルトの表面に転写されたパッチ画像を示す図である。なお、パッチ画像の画像パターンは任意のもの、例えばベタ画像やハーフトーン画像などを用いることができる。また、パッチ画像をこのような形状にする理由については後に詳述する。
【００４４】
そして、カウント値ｎをインクリメントするとともに（ステップＳ６）ステップＳ３に戻り、カウント値ｎが５になるまでステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００４５】
一方、ステップＳ４においてカウント値ｎが５であったときには、ステップＳ７に進んで、パッチ片Ｐｆ１のみからなるパッチ画像Ｐ５を形成し、その後、現像器の切り換えを行う（ステップＳ８）。より具体的には、図１に示す現像ユニット４を左に９０度回転させる。こうすることで、イエロー現像器４Ｙに代わってシアン現像器４Ｃが感光体２と対向位置決めされる。
【００４６】
このように各現像バイアスでパッチ画像を形成した結果、中間転写ベルト７１上には、その移動方向Ｄ２に沿って、５段階の直流現像バイアスＶｎ（ｎ＝０，１，…，４）のそれぞれで形成されて４個のパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４からなる５種類のパッチ画像Ｐｎ（ｎ＝０，１，…，４）と、直流現像バイアスＶ５で形成されて１個のパッチ片Ｐｆ１からなるパッチ画像Ｐ５とが順に並ぶこととなる。そのパッチ片の数は全部で２１個である。なお、図７は、一の直流現像バイアスＶｎで形成されて４個のパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４からなるパッチ画像Ｐｎのみを代表的に示している。
【００４７】
ここで、各直流現像バイアスＶｎでのパッチ画像Ｐｎを上記のような形状にする理由について、図８および図９を参照しつつ説明する。図８は感光体および現像ローラの偏心と、これに基づく両者のギャップの変動を示す図である。また、図９はギャップ変動に応じて生じるパッチ画像の濃度変動を示す図である。前述したように、この種の画像形成装置では、感光体２および現像ローラ４４の回転周期に同期した画像濃度の変動が現れることがある。このような濃度変動の原因の一例として、ここでは感光体２および現像ローラ４４に偏心がある場合について検討する。なお、このような周期的な濃度変動を引き起こす原因としては、感光体２および現像ローラ４４の偏心以外にも、例えば、これらの摩耗による変形やその表面に生じた傷・汚れ、さらには感光体２の面内での感度ばらつきなどが考えられる。これらに起因する濃度変動の程度はそれぞれ異なるものの、いずれも感光体２および現像ローラ４４の回転周期で変動することとなるから、これらの影響についても以下に述べる偏心を有する場合と同様に考えることができる。
【００４８】
感光体２が偏心を有する場合、その現像位置ＤＰに面する部分の半径はその回転周期Ｔｏに同期して、例えば図８（ａ）に示すように時刻ｔとともに周期的に増減する。ここでいう感光体２の偏心量とは、感光体２および現像ローラ４４それぞれの中心軸を結ぶ線分上における感光体２の半径とその平均半径との差である。一方、現像ローラ４４は感光体２が１周する間に５周回転するから、その回転周期Ｔｄは感光体２の回転周期Ｔｏの１／５である。したがって、その偏心による半径の変動は、例えば図８（ｂ）に示すようになる。その結果、現像位置ＤＰ（図４）における感光体２と現像ローラ４４との間のギャップＧは、図８（ｃ）に示すように複雑に変動することとなる。
【００４９】
非接触現像方式の画像形成装置においては、ギャップＧに発生する交番電界の電界強度によってギャップＧにおけるトナー飛翔量が変化するため、このようなギャップ変動は画像濃度の変化をもたらす。すなわち、図９の曲線ａに示すように、形成される画像の濃度はギャップＧの変動に応じて周期的に変化する。そのため、濃度制御因子を最適化するための指標として形成されるパッチ画像の濃度もその形成位置によって変化することとなり、この濃度変動が最適化処理に影響を及ぼすことがある。例えば、濃度制御因子としての直流現像バイアスＶａｖｇをある一定の値に設定した場合であっても、図９に示す位置Ａに形成したパッチ画像と位置Ｂに形成したパッチ画像とではその画像濃度は大きく異なることとなり、その画像濃度に基づいて直流現像バイアスＶａｖｇの最適値を求めると、その結果は大きく異なったものとなってしまう。
【００５０】
そこで、この装置では、上記濃度変動が感光体２および現像ローラ４４の回転周期に同期して現れることに鑑み、図７に示すように、１つの画像形成条件（この実施形態では、直流現像バイアスＶａｖｇの値で決まる）でのパッチ画像Ｐｎを、４つのパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４により構成している。この各パッチ片Ｐｆ１等は、感光体２の周長Ｌｏに相当する区間に等間隔に配置されてそれぞれ現像ローラ４４の周長に相当する長さ（すなわち現像ローラ４４の周長に周速比１．６を掛けた値）Ｌｄを有する４つの検出領域Ｒｄを覆うように形成される。より具体的には、画像形成あるいはトナー濃度検出での位置ずれ等を考慮して、検出領域Ｒｄより若干大きな長方形として各パッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４を形成する。こうすることによって、現像ローラ４４の回転周期での濃度変動は各パッチ片内での濃度変動として現れる一方、感光体２の回転周期での濃度変動は各パッチ片相互間の濃度差として現れることとなり、これらを個別に処理することが可能となる。なお、この検出領域Ｒｄは、濃度センサ６０によりトナー濃度を検出する領域を定めるために仮想的に設けられるものであって、感光体２または中間転写ベルト７１の表面に何らの特別な構成を要するものではない。
【００５１】
このようにして形成された各パッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４には、ギャップＧの変動に伴って、例えば図９に示すような濃度変動が現れる。すなわち、例えばパッチ片Ｐｆ１においては、その画像濃度は位置によって最高濃度ｄ１ｍａｘから最低濃度ｄ１ｍｉｎまでの間で変動することとなる。この濃度変動には、感光体２に起因するもの（図９の曲線ｂ）と現像ローラ４４に起因するものとが重畳されて現れている。このうち、現像ローラ４４に起因する周期的な濃度変動については、その周長に相当する長さＬｄについて平均化することでその影響をキャンセルすることができる。すなわち、パッチ片Ｐｆ１のうち、長さＬｄ分についてその平均画像濃度ｄ１ａｖｇを求めれば、その平均値ｄ１ａｖｇは、図９の丸印Ｑに示すように、感光体２に起因する濃度変動を表す曲線ｂ上にほぼ乗る値となる。
【００５２】
同様にして、他のパッチ片Ｐｆ２、Ｐｆ３およびＰｆ４についてもその長さＬｄ分についてその平均画像濃度を求めれば、それぞれ現像ローラ４４の回転周期での濃度変動はキャンセルされて、図９に示す丸印のように、これらの値はほぼ感光体２の回転周期での濃度変動を表すものとなる。そして、各パッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４について求めた平均画像濃度の４つの値を平均化することによって、感光体２の回転周期での濃度変動の影響を排除したパッチ画像Ｐｎの平均画像濃度ｄａｖｇ（ｎ）を求めることができる。
【００５３】
一方、直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲における最大値Ｖ５で形成されるパッチ画像Ｐ５は、１つのパッチ片Ｐｆ１で構成されている。これは、直流現像バイアスＶａｖｇを大きくすると画像濃度が増加するのに伴って濃度変動は小さくなるため、このように直流現像バイアスＶａｖｇが大きい領域では濃度変動の影響が小さく、必ずしも上記のようにパッチ画像を構成する必要はないからである。この実施形態では、直流現像バイアスＶａｖｇを最大値Ｖ５としたときには１つのパッチ片のみからなるパッチ画像Ｐ５を形成するようにすることでトナー消費量の低減を図っている。
【００５４】
このように、この実施形態では、６段階の直流現バイアスＶ０〜Ｖ５のうち、より画像濃度が低くなる５段階のバイアス値Ｖ０〜Ｖ４において４つのパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４からなるパッチ画像Ｐｎを形成しており、直流現像バイアスＶａｖｇをこれらの値Ｖ０〜Ｖ４のいずれかに設定してなる画像形成条件が本発明の「選択画像形成条件」に相当する。多段階の画像形成条件のうちいずれを選択画像形成条件とするかについては上記に限定されず任意であるが、上記したように画像濃度が比較的低くなる条件では濃度変動が顕著に現れるから、少なくとも画像濃度が最も低くなる低濃度側画像形成条件ではパッチ画像を上記のように構成するのが望ましい。
【００５５】
次に、上記議論に基づいて、パッチ画像の濃度変動の影響を排除しつつ最適現像バイアスを決定する方法について説明する。図１０はこの実施形態における最適現像バイアスの決定動作を示すフローチャートである。上記のようにして形成された計２１個のパッチ片については、各パッチ片が中間転写ベルト７１の移動に伴い濃度センサ６０との対向位置に移動してくるタイミングでそのトナー濃度を濃度センサ６０により検出する（ステップＳ１１）。このとき、ＣＰＵ１０１は濃度センサ６０からの出力信号を一定周期でサンプリングしているので、各パッチ片についてはそのパッチ長さ方向Ｄ２において互いに位置の異なる複数箇所の検出位置にてそのトナー濃度が検出されることとなる。
【００５６】
そして、ＣＰＵ１０１の内部カウンタのカウント値ｎを０から４まで１ずつ増加させながら（ステップＳ１２、Ｓ１５）、各現像バイアスＶｎで形成した各４つのパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４について、それぞれの平均トナー濃度ｄ１ａｖｇ〜ｄ４ａｖｇを求める（ステップＳ１３）。より具体的には、例えばパッチ片Ｐｆ１の複数箇所でサンプリングされたトナー濃度データのうち、現像ローラ４４の周長に相当する長さＬｄに相当する範囲で検出されたデータの平均値を該パッチ片Ｐｆ１の平均トナー濃度ｄ１ａｖｇとする。同様に、他のパッチ片Ｐｆ２等についてもそれぞれ平均トナー濃度ｄ２ａｖｇ等を求める。
【００５７】
次に、こうして求めた各パッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４それぞれの平均トナー濃度ｄ１ａｖｇ〜ｄ４ａｖｇの平均値を求め、これをパッチ画像Ｐｎの平均トナー濃度ｄａｖｇ（ｎ）とする（ステップＳ１４）。そして、上記ステップＳ１３、Ｓ１４を、カウント値ｎをインクリメントしながらステップＳ１６においてｎ＝５と判断されるまで繰り返すことにより、直流現像バイアスＶ０〜Ｖ４のそれぞれで形成されたパッチ画像Ｐ０〜Ｐ４の平均トナー濃度ｄａｖｇ（０）〜ｄａｖｇ（４）が求められる。
【００５８】
一方、直流現像バイアスＶ５で形成されてパッチ片Ｐｆ１のみからなるパッチ画像Ｐ５については、そのパッチ片Ｐｆ１の平均トナー濃度を該パッチ画像Ｐ５の平均トナー濃度ｄａｖｇ（５）とする（ステップＳ１７）。
【００５９】
そして、こうして求めた各パッチ画像Ｐｎそれぞれの平均トナー濃度ｄａｖｇ（ｎ）から、例えば図１１に示す原理に基づき直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐを求める（ステップＳ１８）。図１１は、各直流現像バイアスＶｎで形成したパッチ画像Ｐｎについてそのトナー濃度ｄａｖｇ（ｎ）をプロットした図である。上記のようにして各パッチ画像Ｐｎの平均トナー濃度ｄａｖｇ（ｎ）を求めることにより、直流現像バイアスＶａｖｇとパッチ画像濃度との関係が求まる。この結果からトナー濃度が所定の目標濃度ｄｔとなる直流現像バイアスを求めれば、それが直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐである。図１１に示す例では、目標濃度ｄｔが、直流現像バイアスＶ２で形成されたパッチ画像Ｐ２の濃度ｄａｖｇ（２）と直流現像バイアスＶ３で形成されたパッチ画像Ｐ３の濃度ｄａｖｇ（３）との間に位置しているから、これら２つのプロットの間を直線あるいはその他の適当な関数により補間し、濃度ｄｔを表す直線との交点（×印を付す）に相当する直流現像バイアスの値としてその最適値Ｖｏｐを求めることができる。
【００６０】
このようにして、１つのトナー色について所望の画像濃度を得られる直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐが求まると、その値をメモリ１２７に記憶しておき、以後の画像形成においてはメモリ１２７に記憶された値に基づき設定された現像バイアスを現像ローラ４４に印加することとなる。
【００６１】
そして、４つのトナー色それぞれについて上記処理を実行することで、各トナー色における直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐが求められ、こうして最適化された画像形成条件の下で画像形成を行うことにより、この画像形成装置では、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。なお、図１に示すように、中間転写ベルト７１上においてパッチ画像としてのトナー像が形成される位置（一次転写領域ＴＲ１）とそのトナー濃度が検出される位置（濃度センサ６０との対向位置）とは大きく離れており、またパッチ画像形成とそのトナー濃度検出という２つの処理は互いに独立して行うことができるから、これら２つの位置で同時に２つの処理を並行して実行することが可能である。したがって、例えば、イエロー色で形成したパッチ画像の濃度検出を行う間に次のシアン色でのパッチ画像形成を行うというように、各トナー色での処理を並行して行うようにすれば、全体の処理に要する時間を短縮することができる。
【００６２】
以上のように、この実施形態の画像形成装置では、直流現像バイアスＶａｖｇを濃度制御因子として機能させており、直流現像バイアスＶａｖｇを種々に変更しながらパッチ画像を形成するとともに、そのトナー濃度を検出し、その検出結果に基づいて直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐを求めている。また、各パッチ画像は、中間転写ベルト７１表面のうち感光体２の周長Ｌｏに相当する領域内に等間隔に配置された複数のパッチ片からなっており、しかも、各パッチ片は、現像ローラ４４の周長に相当する長さＬｄを有している。そして、このように形成した各パッチ片について検出したトナー濃度の平均を取るとともに、各パッチ片のトナー濃度を平均して各パッチ画像のトナー濃度を求めている。そのため、感光体２および現像ローラ４４の構成に起因する周期的な濃度変動の影響をキャンセルすることができ、その結果、パッチ画像濃度に基づき直流現像バイアスＶａｖｇを最適な状態に設定して、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００６３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、４つのパッチ片Ｐｆ１〜Ｐｆ４からなるパッチ画像Ｐｎを形成しているが、１つのパッチ画像を構成するパッチ片の数はこれに限定されるものではなく、感光体と現像ローラとの寸法比に応じて、またそれぞれの回転周期で現れる濃度変動の程度に応じて適宜定めればよい。ただし、感光体の回転周期での濃度変動を精度よく抽出するためには、感光体の１周分に対して少なくとも２箇所の検出領域が設けられることが望ましい。
【００６４】
さらに、例えば、複数の検出領域を一括して覆う短冊形状の連続画像としてのパッチ画像であってもよい。図１２は連続画像として構成されたパッチ画像の例を示す図である。本発明においては、パッチ画像Ｐｎは、複数の検出領域Ｒｄについてはその全面を覆うように構成されるものの、それ以外の領域については任意の構成としてよい。したがって、図１２に示すように、複数の検出領域Ｒｄの全てを一括して覆う連続画像としてパッチ画像Ｐｎを形成してもよく、また、各検出領域Ｒｄのうちのいくつか、例えば２つずつを覆うようなパッチ片を形成するようにしてもよい。
【００６５】
ここで、図７および図１２に示す２種類のパッチ画像を比較すると、パッチ画像として消費されるトナーの量は図１２に示すものの方が多くなる。したがって、例えば、現像ローラと感光体との寸法比が大きい、もしくは、形成するパッチ片の数が少なくてよい等の理由で各検出領域Ｒｄの間隔が大きい場合には、図７に示すように、複数のパッチ片からなるパッチ画像を形成することでトナー消費量を低減することが可能である。一方、検出領域相互の間隔が比較的小さい場合にはこのようにする利点は少なく、パッチ画像形成位置とトナー濃度検出位置との位置合わせの精度や画像の端部での濃度ムラによる検出誤差等を考慮すると、むしろ図１２に示すような連続画像とした方が好ましい。
【００６６】
また、上記した実施形態では、感光体２と現像ローラ４４との周速比が１．６、つまり感光体２に対して現像ローラ４４が１．６倍の周速で回転するように構成されているが、両者の周速比はこれ以外の値であってもよい。ただし、この場合、各パッチ片Ｐｆ１等の長さはその周速比に応じて増減する必要がある。例えば、周速比が１、つまり両者が同じ周速で回転する装置においては、「現像ローラの周長に相当する長さ」は現像ローラの周長に等しい。したがって、この場合には各検出領域Ｒｄの長さを現像ローラの周長と同じにすればよい。
【００６７】
また、上記した実施形態では、現像ローラ４４の周長が感光体２の周長Ｌｏの０．３２倍となるように構成されているが、両者の寸法比は必ずしもこれ以外の値であってもよい。
【００６８】
また、例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０を中間転写ベルト７１の表面に対向配置し、中間転写ベルト７１に担持されたパッチ画像の濃度を検出するように構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば濃度センサを感光体２の表面に向けて配置し、感光体２上に現像されたパッチ画像の濃度を検出するようにしてもよい。
【００６９】
また、例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に向けて光を照射するとともにその表面から反射される光量を検出する反射型フォトセンサにより構成されているが、これ以外にも、例えば濃度センサの発光素子と受光素子とを中間転写ベルトを挟んで対向するように設置し、中間転写ベルトを透過する光量を検出するようにしてもよい。
【００７０】
また、例えば、上記した実施形態では、各パッチ片の平均トナー濃度を求めるために、各パッチ片の異なる位置において複数サンプリングしたトナー濃度データの平均値を求めているが、これに限定されるものではなく、例えば、濃度センサ６０からの出力電圧を各検出領域Ｒｄにおいて連続的に検出し、その積分値により平均トナー濃度を求めるようにしてもよい。
【００７１】
また、例えば、上記した実施形態では、直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐとして、画像濃度が目標濃度ｄｔと一致するときのバイアス値を求めるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、多段階かつ離散的に設定可能なバイアス値のうち目標濃度に最も近くなるバイアス値をその最適値とするようにしてもよい。
【００７２】
また、上記した実施形態では、直流現像バイアスを濃度制御因子として用いているが、これ以外にも、現像バイアスの振幅Ｖｐｐ、帯電ユニット３に与える帯電バイアス、露光ビームＬのエネルギー密度などを濃度制御因子として機能させることができる。
【００７３】
また、上記した実施形態は、感光体２と現像ローラ４４とがギャップＧを隔てて対向配置される非接触現像方式の画像形成装置であるが、両者が当接した状態で現像を行う接触現像方式の装置に対しても本発明を適用することが可能である。接触現像方式の装置においては上記実施形態のようにギャップＧの変動という問題はないものの、感光体と現像ローラとの当接圧がこれらの偏心等により周期的に変動することがあり、また感光体の特性ばらつき等に関しては上記した非接触現像方式の装置と同様の問題を有している。そのため、接触現像方式の画像形成装置でも同様に周期的な濃度変動が現れることがあり、本発明を適用することでその影響を排除することができる。
【００７４】
また、上記した実施形態は、感光体２上で現像されたトナー像を一時的に担持する中間媒体としての中間転写ベルト７１を有する画像形成装置であるが、転写ドラムや転写ローラなど他の中間媒体を有する画像形成装置や、中間媒体を備え感光体２上に形成されたトナー像を最終的な転写材であるシートＳに直接転写するように構成された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００７５】
また、上記した実施形態は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成可能に構成された画像形成装置であるが、使用するトナー色およびその色数はこれに限定されるものでなく任意であり、例えばブラックトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【００７６】
さらに、上記実施形態では、装置外部からの画像信号に基づき画像形成動作を実行するプリンタに本発明を適用しているが、ユーザの画像形成要求、例えばコピーボタンの押動に応じて装置内部で画像信号を作成し、その画像信号に基づき画像形成動作を実行する複写機や、通信回線を介して与えられた画像信号に基づき画像形成動作を実行するファクシミリ装置に対しても本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる画像形成装置または画像形成方法によれば、パッチ画像に現れる濃度変動のうち、像担持体の構造や特性等に起因して生じるものと、トナー担持体の構造や特性等に起因して生じるものとを個別に抽出することができる。
【００７８】
そして、これらの濃度変動の影響を排除しつつパッチ画像のトナー濃度を求め、その結果に基づいて装置各部を制御することによって、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この画像形成装置の現像器を示す断面図である。
【図４】この実施形態における現像位置を示す図である。
【図５】現像バイアスの波形の例を示す図である。
【図６】この実施形態におけるパッチ画像の形成動作を示すフローチャートである。
【図７】この実施形態において中間転写ベルトの表面に転写されたパッチ画像を示す図である。
【図８】感光体および現像ローラの偏心と、これに基づく両者のギャップの変動を示す図である。
【図９】ギャップ変動に応じて生じるパッチ画像の濃度変動を示す図である。
【図１０】この実施形態における最適現像バイアスの決定動作を示すフローチャートである。
【図１１】各直流現像バイアスで形成したパッチ画像についてそのトナー濃度をプロットした図である。
【図１２】連続画像として構成されたパッチ画像の例を示す図である。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）
３…帯電ユニット
４…現像ユニット
４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ…現像器
６…露光ユニット
１０…エンジンコントローラ
１１…メインコントローラ
４４…現像ローラ（トナー担持体）
７１…中間転写ベルト（中間体）
１０１…ＣＰＵ
１０４…現像器制御部（バイアス印加手段）
６０…濃度センサ
ＤＰ…現像位置
ＥＧ…エンジン部
Ｌｄ…現像ローラの周長に相当する長さ
Ｌｏ…感光体の周長
Ｐｆ１〜Ｐｆ４…パッチ片
Ｐｎ…（直流現像バイアスＶｎでの）パッチ画像
Ｒｄ…検出領域
【図１】
2004061837.tif 000003
【図２】
2004061837.tif 000004
【図３】
2004061837.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004061837.tif 000009
【図８】
2004061837.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004061837.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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