(57)【要約】【課題】様々な状況下において当該状況に適したトナー像形成条件を決定することを課題とする。【解決手段】所定のタイミングで、トナー像形成手段により像担持体の表面に複数のテストトナー像を形成し、該複数のテストトナー像の単位トナー付着量をトナー付着量検知手段により検知した検知結果から、トナー像形成手段のトナー像形成条件と単位トナー付着量との関係を近似した近似式を算出し、算出した近似式を用いて、目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を決定するトナー像形成条件決定処理を実行する画像形成装置において、前記近似式を選択するにあたって、所定の選択条件に従って前記近似式の次数を選択する。【選択図】図６
2016090633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
設定されたトナー像形成条件で、画像情報に応じたトナー像を前記像担持体の表面に形成するトナー像形成手段と、
トナー付着量を検知するトナー付着量検知手段と、
所定のタイミングで、前記トナー像形成手段により前記像担持体の表面に、単位面積当たりのトナー付着量である単位トナー付着量が互いに異なる複数のテストトナー像を形成し、該複数のテストトナー像の単位トナー付着量を前記トナー付着量検知手段により検知した検知結果から、該トナー像形成手段のトナー像形成条件と単位トナー付着量との関係を近似した近似式を算出し、算出した近似式を用いて、目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を決定するトナー像形成条件決定処理を実行するトナー像形成条件決定処理手段とを有する画像形成装置において、
前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記近似式の算出にあたって、所定の選択条件に従って前記近似式の次数を選択する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、
前記近似式の近似精度に影響を与える近似精度影響情報を取得する近似精度影響情報取得手段を有し、
前記所定の選択条件は、前記近似精度影響情報取得手段が取得した近似精度影響情報に対応する次数を選択する条件を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
前記近似精度影響情報取得手段は、温度及び湿度の少なくとも一方を含む環境情報を前記近似精度影響情報として検知する環境情報検知手段を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
前記近似精度影響情報取得手段は、前記現像手段の二成分現像剤中のトナー濃度を前記近似精度影響情報として検知するトナー濃度検知手段を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記近似精度影響情報取得手段が取得した近似精度影響情報が、前回のトナー像形成条件決定処理時に選択された前記近似式の次数とは異なる次数に対応する近似精度影響情報であるときに、前記トナー像形成条件決定処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記所定の選択条件に従って選択した次数の近似式が所定の不採用条件を満たす場合、該次数とは別の次数の近似式を用いて目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記不採用条件を満たす場合、前記トナー付着量検知手段の検知結果から所定の単位トナー付着量範囲から外れるテストトナー像の単位トナー付着量を除外して、前記別の次数の近似式を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の画像形成装置において、
前記所定の不採用条件は、前記選択した次数の近似式が二次近似式であり、その二乗項の係数が正であるという条件であり、
前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記所定の選択条件に従って選択した次数の近似式が前記所定の不採用条件を満たす場合、前記別の次数の近似式として一次近似式を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記不採用条件を満たす場合、次回のトナー像形成条件決定処理時に前記複数のテストトナー像を形成するときのトナー像形成条件として、今回のトナー像形成条件決定処理時に前記複数のテストトナー像を形成したときのトナー像形成条件を補正したものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
前記所定の選択条件は、次数が異なる複数の近似式を用いて決定される複数のトナー像形成条件の間に規定以上の差が存在する場合に、該複数のトナー像形成条件の間のトナー像形成条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、所定のタイミングで、単位面積当たりのトナー付着量（単位トナー付着量）が互いに異なる複数のテストトナー像を形成し、その単位トナー付着量の検知結果に基づいてトナー像形成条件を決定する画像形成装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、所定のタイミングで、濃度（単位トナー付着量）が異なる複数のラダーパッチ（テストトナー像）を中間転写ベルト上に形成し、各ラダーパッチの濃度を検出した結果から、目標の現像バイアス電圧（トナー像形成条件）を決定する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、目標の現像バイアス電圧を決定するために、検出された各ラダーパッチの濃度と現像バイアスとの関係を一次近似（直線近似）した一次近似式を求め、求めた一次近似式を用いて目標の現像バイアス電圧を算出する。また、特許文献１には、前記一次近似式の代わりに、前記関係を曲線近似した多項式を用いてもよい旨が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、単位トナー付着量と現像バイアス等のトナー像形成条件との関係は線形性が高い。そのため、各テストトナー像の単位トナー付着量の検出結果に基づいて得られる単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を一次近似した一次近似式は、現状での単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を精度よく示したものとなる。よって、一次近似式を用いて現状に適したトナー像形成条件を決定できる場合が多い。
【０００５】
ところが、画像形成装置の状況によっては、単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係が線形から大きく外れることがあり得る。そのような状況下では、得られる一次近似式は、現状での単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を精度よく示したものとはならない。したがって、このような場合、一次近似式を用いて現状に適したトナー像形成条件を決定することは難しい。
【０００６】
一方で、このような状況においては、二次近似や三次近似などのより高い次数で近似（曲線近似）した方が、現状での単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を精度よく示す近似式を得ることが可能である。例えば、現像装置内の現像剤中のトナー濃度が低い状況や絶対湿度が高い状況などにおいては、一次近似式は当該状況での単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を精度よく示したものとはならず、二次近似式を用いた方が当該関係を精度よく示すものとなる。
【０００７】
ただし、二次以上の近似式を用いると、単位トナー付着量と現像バイアス等のトナー像形成条件との関係が高い線形性を示す状況下では、一次近似式を用いる場合よりも、現状での関係を精度よく示したものとはならない。よって、様々な状況下における単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を精度良く示すことができる１つの近似式を求めることは難しい。
【０００８】
一般には、近似式の次数を高めるほど現状の関係と高い近似精度をもつ近似式が得られるといえる。ただし、近似対象のデータが少ない場合には、近似式の次数を高めても、近似精度の高い近似式が得られるわけではない。各テストトナー像の単位トナー付着量の検出結果に基づいて近似式を求める場合、そのテストトナー像の数を増やすにも限界がある。そのため、各テストトナー像の単位トナー付着量の検出結果に基づいて得られる近似式については、近似式の次数を高めさえすれば高い近似精度が得られるというわけではない。したがって、様々な状況下における単位トナー付着量とトナー像形成条件との関係を精度良く示すことができる１つの近似式を得ることは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、像担持体と、設定されたトナー像形成条件で、画像情報に応じたトナー像を前記像担持体の表面に形成するトナー像形成手段と、トナー付着量を検知するトナー付着量検知手段と、所定のタイミングで、前記トナー像形成手段により前記像担持体の表面に、単位面積当たりのトナー付着量である単位トナー付着量が互いに異なる複数のテストトナー像を形成し、該複数のテストトナー像の単位トナー付着量を前記トナー付着量検知手段により検知した検知結果から、該トナー像形成手段のトナー像形成条件と単位トナー付着量との関係を近似した近似式を算出し、算出した近似式を用いて、目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を決定するトナー像形成条件決定処理を実行するトナー像形成条件決定処理手段とを有する画像形成装置において、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記近似式の算出にあたって、所定の選択条件に従って前記近似式の次数を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、様々な状況下において当該状況に適したトナー像形成条件を決定することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る複写機の概略構成図である。
【図２】同複写機における画像形成部の説明図である。
【図３】黒（Ｋ）色のトナーパターンを検知するための黒トナー付着量センサの一例を示す説明図である。
【図４】黒色以外の色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）のトナーパターンを検知するためのカラートナー付着量センサの一例を示す説明図である。
【図５】同複写機の制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。
【図６】実施形態１における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】１０個のテストトナー像からなる各色の１０階調の階調パターンを、色ごとに異なるトナー付着量センサで検出する例を示す説明図である。
【図８】トナー付着量を縦軸にとり、現像ポテンシャルを横軸にとったグラフに、階調パターンの検知結果データの一部をプロットしたグラフの一例である。
【図９】階調パターンの検知結果データを一次近似式で高い精度で近似できる例を示すグラフである。
【図１０】階調パターンの検知結果データを一次近似式では高い精度で近似できない例を示すグラフである。
【図１１】階調パターンの検知結果データを二次近似式で高い精度で近似できる例を示すグラフである。
【図１２】二次近似式における二乗項の係数Ａとトナー濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】二次近似式における二乗項の係数Ａと絶対湿度との関係を示すグラフである。
【図１４】実施形態１における効果確認の試験結果を示すグラフである。
【図１５】変形例１における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
【図１６】帯電バイアスと露光パワーとの関係を実験により求めたグラフである。
【図１７】二次近似式では目標のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを算出できない事態の一例を示すグラフである。
【図１８】実施形態２における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
【図１９】変形例２における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本発明を、画像形成装置としてのタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
図１は、本実施形態１に係る複写機の概略構成図である。
図１において、符号１００はプリンタ部であり、符号２００はそれを載せる給紙装置であり、符号３００はプリンタ部１００上に取り付けるスキャナであり、符号４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。
【００１３】
プリンタ部１００には、その中央に、無端状ベルトからなる像担持体としての中間転写体である中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４，１５，１６に掛け渡されており、第３支持ローラ１６を駆動ローラとして図中時計回り方向に回転移動する。また、３つの支持ローラのうち、第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、各色に対応した４つの画像形成部が対向配置されている。具体的には、ベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが並べて配置されたタンデム型画像形成部２０が対向配置されている。タンデム型画像形成部２０の上方には、露光手段としての露光装置２１が設けられている。
【００１４】
図２は、本実施形態１に係る画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの説明図である。
各画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、それぞれ、像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有している。各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの周りには、後述する帯電手段としての帯電装置、現像手段としての現像装置、電位検知手段としての電位センサ７０、クリーニング手段、除電装置などがそれぞれ配置されている。本実施形態１においては、帯電装置、現像装置、露光装置２１等によってトナー像形成手段が構成されている。
【００１５】
画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋと対向する中間転写ベルト１０の内周面側には、４つの一次転写バイアスローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋがそれぞれ中間転写ベルト１０に接触するように配設されている。一次転写バイアスローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋは、図示しない電源から一次転写バイアスが印加される。この一次転写バイアスローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋにより、画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋで形成された各トナー像を中間転写ベルト１０上に順次転写する。そして、中間転写ベルト１０上には多重トナー像たる合成カラートナー像が形成される。
【００１６】
中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての二次転写装置２２が設けられている。この二次転写装置２２においては、２つのローラ２３１，２３２間に記録材搬送部材としての無端状ベルトである二次転写ベルト２４が掛け渡されている。この二次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。この二次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上のトナー像を記録材である転写シートＳに転写する。
【００１７】
また、中間転写ベルト１０の移動方向で二次転写装置２２よりも下流である第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写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中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。
【００１８】
また、一次転写バイアスローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋによる転写位置よりも中間転写ベルト回転方向下流で二次転写装置２２よりも上流に、中間転写ベルト１０上のトナー像のトナー付着量を検出する光学的検知手段を設けている。光学的検知手段としては、反射型の光学センサであるトナー付着量センサ３１０を用いている。また、中間転写ベルト１０を挟んで、トナー付着量センサ３１０に対向する位置に、光学センサ対向ローラ３１１が設けられている。
【００１９】
また、二次転写装置２２の図中左方には、転写シートＳ上に転写されたトナー像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、加熱される無端状ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。上述した二次転写装置２２には、トナー像を中間転写ベルト１０から転写シートＳに転写後の転写シートＳをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。もちろん、二次転写装置２２としては、転写ローラや非接触の転写チャージャを使用してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持たせることが難しくなる。また、本実施形態１では、このような二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写シートＳの両面に画像を記録すべく転写シートＳを反転するシート反転装置２８も設けられている。
【００２０】
上記複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上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３２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、不図示の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は、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。
【００２１】
他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行させる。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００２２】
この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ１６を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４，１５が連れ回り回転する。
【００２３】
また、これと同時に、個々の画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋにおいて感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを回転させている。この回転させている各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別の画像情報を用いてそれぞれ露光現像し、各色のトナー像（顕像）を形成する。そして、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラートナー像を形成する。
【００２４】
このような画像形成に並行して、給紙装置２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写シートＳを繰り出す。繰り出した転写シートＳを、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送してプリンタ部１００内の給紙路に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写シートＳを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。その後、中間転写ベルト１０上の合成カラートナー像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と二次転写装置２２との間に転写シートＳを送り込む。そして、二次転写装置２２で転写して転写シートＳ上にカラートナー像を転写する。
【００２５】
トナー像転写後の転写シートＳは、二次転写ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で定着ベルト２６と加圧ローラ２７とによって熱と圧力とが加えられて転写トナー像が定着される。その後、転写トナー像が定着された転写シートＳを、切換爪５５で切り替えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り替えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００２６】
そして、トナー像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、トナー像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム型画像形成部２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００２７】
厚紙を選択してコピーした場合には、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋや、中間転写ベルト１０等の駆動速度が半分とする半速モードとしてもよい。駆動する順序などは同一となるが、駆動速度のみ半速となる。
【００２８】
次に、上述したタンデム型画像形成部２０の画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋについて詳しく説明する。なお、４つの画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点の他はほぼ同様の構成になっているので、以下、添字を省略して説明する。
【００２９】
画像形成時には、感光体４０は、図示しない駆動モータによって矢印Ａ方向に回転駆動される。そして、感光体４０は、その表面を帯電装置６０によって一様帯電された後、露光装置２１からの前述の原稿等の画像データを書込露光Ｌによって露光されて静電潜像が形成される。スキャナ３００からの画像データに基づくカラー画像信号は、図示しない画像処理部で色変換処理などの画像処理が施され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像信号として露光装置２１へ出力される。露光装置２１は、画像処理部からの画像信号を光信号に変換し、この光信号に基づいて一様に帯電された感光体４０の表面を走査して露光することで静電潜像を形成する。
【００３０】
現像装置６１は、内部に収容されるキャリアとトナーからなる二成分現像剤を表面に担持して、感光体４０との対向部まで搬送する現像剤担持体としての現像ローラ６１ａを備えている。現像ローラ６１ａには、図示しない電源より現像バイアスが印加されており、感光体４０上の静電潜像と、現像ローラ６１ａとの間に電位差である現像ポテンシャルが生じる。この現像ポテンシャルによる現像電界の作用で、現像ローラ６１ａ上の現像剤からのトナーが感光体４０の静電潜像に転移し、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。また、現像装置６１内に収容された現像剤を攪拌搬送する現像剤搬送スクリュ６１ｂを備えている。また、現像装置６１のケースには、現像ローラ６１ａから離れた側の現像剤搬送スクリュ６１ｂの下方にトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ３１２が配設されており、随時トナー濃度を検出することができる。
【００３１】
現像装置６１により、感光体４０上に形成されたトナー像は、上述のように中間転写ベルト１０上に一次転写される。感光体４０は、トナー像転写後に感光体クリーニング装置６３によって残留トナーがクリーニングされ、除電装置（不図示）により除電されて次の画像形成に備えられる。
【００３２】
また、本実施形態１では、回転体である感光体４０及び現像ローラ６１ａの回転位置を検知する回転位置検知手段を備えている。本実施形態１の回転位置検知手段は、感光体４０及び現像ローラ６１ａの回転と一体的に周回移動する被検知体と、これが検知領域を通過するのを検知するフォトインタラプタ７１とから構成される。被検知体が検知領域を通過するときの感光体４０及び現像ローラ６１ａの回転位置（位相基準回転位置）は予め決まっているので、被検知体がフォトインタラプタ７１によって検知されたタイミングに基づいて感光体４０及び現像ローラ６１ａの回転位置が位相基準回転位置に位置していることを把握することができる。
【００３３】
本実施形態１の複写機には、形成する画像の色がフルカラーのときにはすべての感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを中間転写ベルト１０表面に接触させておくフルカラーモードを備えている。さらに、黒単色のときにはＫ色以外の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃを中間転写ベルト１０の表面から離間させるモノクロモードも備えている。また、本実施形態１の複写機には、スキャナで読み取った原稿画像がモノクロ画像かカラー画像かを検知して、自動的にモノクロモードとフルカラーモードとに切替るオートカラーチェンジモードも備えている。
【００３４】
次に、本実施形態１における、目標の画像濃度（目標の単位トナー付着量）が得られるようにトナー像形成条件である現像ポテンシャを決定する画像濃度調整制御（トナー像形成条件決定処理）について説明する。
図３は、黒（Ｋ）色のトナーパターンを検知するための黒トナー付着量センサ３１０Ｋの一例を示す説明図である。
図３に示すように、黒トナー付着量センサ３１０Ｋは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子３１０ａと、正反射光を受光する受光素子３１０ｂとから構成されている。発光素子３１０ａは、中間転写ベルト１０の外周面上に光を照射し、この照射光は中間転写ベルト１０で反射される。受光素子３１０ｂは、この反射光のうちの正反射光を受光する。
【００３５】
図４は、黒色以外の色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）のトナーパターンを検知するためのカラートナー付着量センサ３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの一例を示す説明図である。
図４に示すように、カラートナー付着量センサ３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子３１０ａと、正反射光を受光する受光素子３１０ｂと、拡散反射光を受光する受光素子３１０ｃとから構成されている。発光素子３１０ａは、黒トナー付着量センサ３１０Ｋの場合と同様、中間転写ベルト１０の外周面上に光を照射し、この照射光は、中間転写ベルト１０で反射される。正反射受光素子３１０ｂは、この反射光のうちの正反射光を受光し、拡散反射光受光素子３１０ｃは、反射光のうち拡散反射光を受光する。
【００３６】
本実施形態１では、発光素子として、発光される光のピーク波長が９５０ｎｍであるＧａＡｓ赤外発光ダイオードを用いており、受光素子としては、ピーク受光感度が８００ｎｍであるＳｉフォトトランジスタなどを用いているが、ピーク波長およびピーク受光感度がこれと異なるものでも構わない。また、黒トナー付着量センサ３１０Ｋ及びカラートナー付着量センサ３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃは、中間転写ベルト１０の外周面との間に５ｍｍ程度の距離（検出距離）を設けて配設されている。本実施形態１では、これらのトナー付着量センサ３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋを中間転写ベルト１０近傍に設け、中間転写ベルト１０に形成されたトナーパターンのトナー付着量を検出し、この検出結果に基づいて作像条件を決定する。なお、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋや二次転写ベルト２４上にトナーパターンを形成して、これを検出するように配設されていても構わない。
【００３７】
トナー付着量センサ３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃ，３１０Ｋからの出力信号は、所定の付着量変換アルゴリズムによってトナー付着量に変換され、後述の制御部へ送られる。
【００３８】
図５は、本実施形態１に係る複写機の制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態１の複写機は、例えばマイクロコンピュータ等のコンピュータ装置で構成された制御部５００を備えている。制御部５００は、入力される画像情報に応じて、各画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの駆動制御を行うとともに、出力画像の画像濃度を調整する画像濃度調整制御を行うトナー像形成条件決定処理手段として機能する。
【００３９】
制御部５００は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０１と、ＣＰＵ５０１にバスライン５０２を介して接続された記憶手段としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０３及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０４と、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５とを備えている。ＣＰＵ５０１は、予め組み込まれているコンピュータプログラムである制御プログラムを実行することにより、各種演算や各部の駆動制御を実行する。ＲＯＭ５０３は、コンピュータプログラムや制御用のデータ等の固定的データを予め記憶する。ＲＡＭ５０４は、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。
【００４０】
制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、プリンタ部１００のトナー付着量センサ３１０、トナー濃度センサ３１２、電位センサ７０、フォトインタラプタ７１、湿度センサ７２等の各種センサが接続されている。ここで、プリンタ部１００のトナー付着量センサ３１０、トナー濃度センサ３１２、電位センサ７０、フォトインタラプタ７１、湿度センサ７２等の各種センサは、各センサで検出した情報を制御部５００に送り出す。また、制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、帯電装置６０に所定の帯電バイアスを印加する帯電バイアス設定部（帯電バイアス電源）３３０と、現像装置６１の現像ローラ６１ａに所定の現像バイアスを印加する現像バイアス設定部（現像バイアス電源）３４０とが接続されている。更に、制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、一次転写装置（一次転写ローラ）６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋに所定の一次転写バイアスを印加する一次転写バイアス設定部（一次転写バイアス電源）３５０と、露光装置２１の光源に所定の電圧を印加したり所定の電流を供給したりする露光設定部（光源電源部）３６０とが接続されている。更に、制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、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。制御部５００は、画像形成条件（例えば、帯電バイアス、現像バイアス、露光量、一次転写バイアスなど）の制御目標値に基づいて、各部を制御する。
【００４１】
ＲＯＭ５０３又はＲＡＭ５０４には、例えば、トナー濃度センサ３１２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が格納されている。また、ＲＯＭ５０３又はＲＡＭ５０４には、本実施形態１の複写機における各画像形成部１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの画像形成条件（例えば、帯電バイアス、現像バイアス、露光量、一次転写バイアス）の制御目標値が格納されている。
【００４２】
なお、制御部５００は、マイクロコンピュータ等のコンピュータ装置ではなく、例えば本実施形態１の複写機における制御用に作製された半導体回路素子としてのＩＣなどを用いて構成してもよい。
【００４３】
次に、本実施形態１における画像濃度調整制御について説明する。
図６は、本実施形態１における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
画像濃度調整制御を実行する条件（画像形成ジョブの開始時や終了後、電源投入時など）が満たされると、まず、制御部５００は、トナー付着量センサ３１０Ｋ，３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの校正処理を実行する（Ｓ１）。この校正処理では、中間転写ベルト１０上のトナーが付着していない表面からの正反射光を、各トナー付着量センサ３１０Ｋ，３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの受光素子で受光し、その出力信号が４．０±０．５［Ｖ］の範囲内となるように、発光素子の発光量を調整する。この調整は、発光素子がＬＥＤである場合には、そのＬＥＤに流すＬＥＤ駆動電流を調整すればよい。
【００４４】
また、制御部５００は、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に画像濃度調整用パターン潜像を作成する処理を実行する（Ｓ２）。本実施形態１における画像濃度調整用パターン潜像は、図７に示すように、色ごとに、単位面積当たりのトナー付着量（単位トナー付着量）が互いに異なる１０個のテストトナー像からなる１０階調の階調パターンを得るための潜像である。各色の画像濃度調整用パターン潜像は、露光装置２１の露光量（露光パワー）を固定して感光体上の露光部電位を固定しつつ、帯電装置６０の帯電バイアスを変化させて、現像ポテンシャルが低い側から順に１０個のパッチ潜像を形成したものである。このとき、露光パワーは、前回の画像濃度調整制御時に決定した露光パワーを用い、帯電バイアスは、前回の画像濃度調整制御時に決定した帯電バイアスが含まれるようにする。
【００４５】
次に、制御部５００は、各色の画像濃度調整用パターン潜像における各パッチ潜像の露光部電位Ｖｐを、電位センサ７０により検知する（Ｓ３）。このとき、前回の画像濃度調整制御時に決定した帯電バイアスで作像されたパッチ潜像の露光部電位については、ベタ部電位ＶＬ’として以降の処理にて用いる。
【００４６】
その後、制御部５００は、下記の式（１）より、各色の画像濃度調整用パターン潜像における各パッチ潜像の露光部電位Ｖｐについての現像ポテンシャルを算出する（Ｓ４）。なお、下記の式（１）は、いずれも［−Ｖ］を単位として用いたものである。
［現像ポテンシャル］＝［現像バイアスＶｂ］−［露光部電位Ｖｐ］  ・・・（１）
【００４７】
また、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上に形成された画像濃度調整用パターン潜像は、各現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋによりそれぞれの色のトナーによって現像される（Ｓ５）。これにより、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上には、１０階調の階調パターンが形成される。この現像時における現像バイアスＶｂは、前記式（１）に用いられた値であり、パッチ潜像ごとに異なる値の現像バイアスを用いる。ただし、前回の画像濃度調整制御時に決定した帯電バイアスで作像されたパッチ潜像については、前回の画像濃度調整制御時に決定した現像バイアスで現像する。
【００４８】
このようにして各色の画像濃度調整用パターン潜像が現像されて得られる各色の階調パターン（１０個のテストトナー像）は、それぞれ、図７に示すように、中間転写ベルト１０上に転写される。そして、トナー付着量センサ３１０Ｋ，３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃにより、各色の階調パターンのトナー付着量を検知する（Ｓ６）。
【００４９】
次に、制御部５００は、作成した階調パターンについて、前記ステップＳ６で検知したトナー付着量と、前記ステップＳ４で算出した現像ポテンシャルとの関係を近似した一次近似式と二次近似式を算出する（Ｓ７，Ｓ８）。図８は、トナー付着量を縦軸にとり、現像ポテンシャルを横軸にとったグラフに、階調パターンの検知結果データの一部をプロットしたグラフの一例である。
【００５０】
一次近似式の算出（Ｓ７）では、作成した階調パターンにおける各検知結果データ（トナー付着量と現像ポテンシャルとの組）を、最小二乗法により一次近似して、下記の式（２）に示す一次近似式を算出する。なお、本実施形態１では、有効範囲外の検知結果データは用いずに一次近似式を算出する。例えば、０．１［ｍｇ／ｃｍ２］未満の検知結果データは用いずに一次近似式を算出する。一次近似式を図８に示すグラフ上に描いたときの近似直線の傾きａは、現像能力を示す指標値である現像γである。また、この近似直線における横軸との交点の現像ポテンシャル値が現像開始電圧Ｖｋである。
［トナー付着量］  ＝  ａ×［現像ポテンシャル］  ＋  ｂ  ・・・（２）
【００５１】
二次近似式の算出（Ｓ８）では、一次近似式と同じ各検知結果データを、最小二乗法により二次近似して、下記の式（３）に示す二次近似式を算出する。この二次近似式から現像γを求める場合には、目標トナー付着量に対応する地点において二次近似式を微分したときの微分値を現像γとする。
［トナー付着量］  ＝  Ａ×［現像ポテンシャル］２  ＋  Ｂ×［現像ポテンシャル］  ＋  Ｃ  ・・・（３）
【００５２】
次に、制御部５００は、得られた一次近似式と二次近似式のうち、どちらの近似式を用いて、目標トナー付着量が得られる現像ポテンシャルを導出するかを判断する。このような判断を行う理由は、次のとおりである。
【００５３】
一般に、トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係は線形性が高いことが多いので、図９に示すように、一次近似式を用いることにより、トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を高い精度で近似した近似式が得られる場合が多い。しかしながら、例えばトナー濃度が低下している状況下においては、図１０に示すように、現像ポテンシャルが高い範囲（高画像濃度範囲）で線形性が低くなる、より詳しくは、傾きが徐々に小さくなることが確認されている。目標トナー付着量は、通常、現像ポテンシャルが高い範囲に設定されるところ、前記のような状況下では、目標トナー付着量付近において一次近似式による近似値と検知結果データとの間に大きな乖離が生じる。そのため、このような一次近似式から目標トナー付着量が得られる現像ポテンシャルを決定すると、本来の現像ポテンシャルよりも低い現像ポテンシャルが決定されてしまい、その後の画像形成動作では、単位トナー付着量が少なく、目標画像濃度よりも低い画像濃度の画像が形成されてしまう。
【００５４】
このようにトナー濃度が低下している状況下、言い換えると、トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係が現像ポテンシャルの高い範囲で傾きが徐々に小さくなるような状況下においては、図１１に示すように、二次近似式を用いることにより高い精度の近似式が得られる場合が多い。
【００５５】
図１２は、前記式（３）に示した二次近似式における二乗項の係数Ａとトナー濃度との関係を示すグラフである。
このグラフに示されるように、トナー濃度が５［ｗｔ％］未満では、二次近似式の二乗項の係数Ａの絶対値が大きくなっている。これは、トナー付着量と現像ポテンシャルとの間の線形性が低下していることを意味する。よって、５［ｗｔ％］未満という低いトナー濃度の状況下では、一次近似式では高い精度の近似式を得ることができない。一方で、この状況下では、二次近似式を用いることにより高い精度の近似式が得られる。
【００５６】
図１３は、前記式（３）に示した二次近似式における二乗項の係数Ａと絶対湿度との関係を示すグラフである。
このグラフに示されるように、絶対湿度が２０［ｇ／ｍ３］以上では、二次近似式の二乗項の係数Ａの絶対値が大きくなっている。これは、トナー付着量と現像ポテンシャルとの間の線形性が低下していることを意味する。よって、２０［ｇ／ｍ３］以上という高い絶対湿度下では、一次近似式では高い精度の近似式を得ることができない。一方で、この状況下では、二次近似式を用いることにより高い精度の近似式が得られる。
【００５７】
そこで、本実施形態１において、制御部５００は、トナー濃度センサ３１２が検知したトナー濃度と、湿度センサ７２が検知した環境情報としての絶対湿度とを、それぞれ、近似式の近似精度に影響を与える近似精度影響情報として取得する。そして、これらのトナー濃度及び絶対湿度に基づいて、目標トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを導出する近似式の次数を決定する。すなわち、これらのトナー濃度及び絶対湿度に基づいて、目標トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを導出する近似式として、一次近似式を用いるか、それとも二次近似式を用いるかを選択する。
【００５８】
具体的には、以下の条件１及び条件２のいずれかを満たす場合には、一次近似式を選択し（Ｓ９のＹｅｓ）、それ以外の場合には二次近似式を選択する（Ｓ９のＮｏ）。
（条件１）
［トナー濃度］＞［トナー濃度閾値］、かつ、［絶対湿度］＜［絶対湿度閾値１］
（条件２）
［絶対湿度］＜［絶対湿度閾値２］
ここで、本実施形態１では、前記トナー濃度閾値を５［ｗｔ％］に設定し、絶対湿度閾値１を７［ｇ／／ｍ３］に設定し、絶対湿度閾値２を２０［ｇ／／ｍ３］に設定しているが、これらの閾値は適宜設定される。
【００５９】
制御部５００は、一次近似式が選択された場合、目標トナー付着量を取得して、その目標トナー付着量を前記ステップＳ７で算出した一次近似式に代入することにより、現像ポテンシャルの値を算出する（Ｓ１０）。具体的には、下記の式（４）より、現像ポテンシャルの値を算出する。
【数１】
2016090633.tif 000003
【００６０】
一方、二次近似式が選択された場合には、目標トナー付着量を取得して、その目標トナー付着量を前記ステップＳ８で算出した二次近似式に代入することにより、現像ポテンシャルの値を算出する（Ｓ１１）。具体的には、下記の式（５）より、現像ポテンシャルの値を算出する。
【数２】
2016090633.tif 000004
【００６１】
ここで、このようにして二次近似式により算出される現像ポテンシャルが一次近似式により算出される現像ポテンシャルとの間に大きな差がある場合、目標トナー付着量付近での近似精度が悪いことが想定される。具体的には、二次近似式から得られる二次近似曲線が目標トナー付着量付近での曲率が大きく、目標トナー付着量に対応する現像ポテンシャルが過剰なものになっている懸念がある。
【００６２】
そこで、本実施形態１においては、規定値を例えば１００［Ｖ］に設定し、二次近似式により算出される現像ポテンシャルＭａｘｐｏｔ２と一次近似式により算出される現像ポテンシャルＭａｘｐｏｔ２との間に下記の式（６）に示す関係がある場合には、下記の式（７）に示す式から得られる現像ポテンシャルＭａｘｐｏｔ２’を、目標トナー付着量を得るための現像ポテンシャルとして算出する。
Ｍａｘｐｏｔ２  ≧  Ｍａｘｐｏｔ１  ＋  １００  ・・・（６）
Ｍａｘｐｏｔ２’  ＝  Ｍａｘｐｏｔ１  ＋  １００  ・・・（７）
【００６３】
また、二次近似式により算出される現像ポテンシャルが一次近似式により算出される現像ポテンシャルとの間に大きな差がある場合、逆に、目標トナー付着量に対応する現像ポテンシャルが不足したものになっている懸念もある。そこで、本実施形態１においては、規定値を例えば−５０［Ｖ］に設定し、二次近似式により算出される現像ポテンシャルＭａｘｐｏｔ２と一次近似式により算出される現像ポテンシャルＭａｘｐｏｔ２との間に下記の式（８）に示す関係がある場合には、下記の式（９）に示す式から得られる現像ポテンシャルＭａｘｐｏｔ２’を、目標トナー付着量を得るための現像ポテンシャルとして算出する。
Ｍａｘｐｏｔ２  ≦  Ｍａｘｐｏｔ１  −  ５０  ・・・（８）
Ｍａｘｐｏｔ２’  ＝  Ｍａｘｐｏｔ１  −  ５０  ・・・（９）
【００６４】
次に、制御部５００は、このようにして算出した現像ポテンシャルから、下記の式（１０）より現像バイアスを決定し、下記の式（１１）より帯電バイアスを決定する（Ｓ１２）。なお、ベタ部電位ＶＬ’は、前記ステップＳ２で検知した、前回の画像濃度調整制御時に決定した帯電バイアスで作像されたパッチ潜像の露光部電位である。なお、下記の式（１０）及び（１１）は、いずれも［−Ｖ］を単位として用いたものである。
［現像バイアス］  ＝  ［現像ポテンシャル］  ＋  ＶＬ’  ・・・（１０）
［帯電バイアス］  ＝  ［現像ポテンシャル］  ＋  １００  ・・・（１１）
なお、前記式（１１）の右辺第２項は、地肌ポテンシャルである。なお、地肌ポテンシャルとは、地肌汚れ防止のため、現像バイアスとオフセットして設定する電位差である。
【００６５】
次に、制御部５００は、露光パワーを決定する（Ｓ１３）。具体的は、まず、算出された現像ポテンシャルを用いて、所定の中間調画像濃度が目標の中間調画像濃度となるときの目標露光部電位（目標中間調露光部電位）Ｖｐｌ’を、下記の式（１２）より算出する。
Ｖｐｌ’  ＝  ε  ×  ［現像ポテンシャル］  ＋  ＶＬ  ・・・（１２）
ここで、「ε」は作像システムに対して設計される値であり、目標中間調画像濃度やライン幅などにより所定の定数が入るように決定される。中間調画像濃度は、例えば網点密度あるいはドットサイズを変化させることにより制御される。よって、網点密度あるいはドットサイズが変化するように露光条件（露光ドット数、露光パワー、露光時間のデューティ比など）を変えて中間調パターンを複数作成し、目標中間調露光部電位Ｖｐｌ’となるような露光条件を決定する。
【００６６】
以上のようにして帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーを決定したら、制御部５００は、決定した帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーに従って、次回以降の画像形成動作時における帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーを設定する。
【００６７】
なお、本実施形態１においては、画像形成ジョブの開始時や終了後、電源投入時などの予め決められた実施タイミングで、上述した画像濃度調整制御を実施するが、これに限られない。例えば、トナー濃度センサ３１２の検知結果や湿度センサ７２の検知結果を定期的に取得し、これらの検知結果が上述したトナー濃度閾値や絶対湿度閾値をまたいで変化したことを条件に、画像濃度調整制御を実施するようにしてもよい。すなわち、これらの検知結果が、前回の画像濃度調整制御時に決定された近似式の次数とは異なる次数に対応するものとなったときに、画像濃度調整制御を実施するようにしてもよい。また、例えば、トナー濃度センサ３１２の検知結果や湿度センサ７２の検知結果を定期的に取得し、これらの検知結果が、前回の画像濃度調整制御時における検知結果から所定値以上変化したときに、画像濃度調整制御を実施するようにしてもよい。
【００６８】
例えば、前回の画像濃度調整制御時には、トナー濃度がトナー濃度閾値（５［ｗｔ％］）以下である４．３［ｗｔ％］であり、前記条件１から外れていて二次近似式により現像ポテンシャルが算出されたが、その後の画像形成動作により、次の予め決められた実施タイミングが到来する前に、トナー濃度が５．３［ｗｔ％］まで上昇して前記条件１が満たされる場合がある。
また、例えば、前回の画像濃度調整制御時に絶対湿度が絶対湿度閾値２（２０［ｇ／ｍ３］）以上である２３［ｇ／ｍ３］であり、前記条件２から外れていて二次近似式により現像ポテンシャルが算出されたとき、その後に環境が変化して、次の予め決められた実施タイミングが到来する前に、絶対湿度が１８［ｇ／ｍ３］まで低下して前記条件２が満たされる場合がある。また、これらの場合とは逆に、前回の画像濃度調整制御時に条件１又は条件２が満たされていて一次近似式により現像ポテンシャルが算出されたとき、その後の状況変化によって、次の予め決められた実施タイミングが到来する前に、条件１又は条件２から外れる場合もある。
【００６９】
あるいは、例えば、前回の画像濃度調整制御時のトナー濃度が４．３［ｗｔ％］であったところ、その後の画像形成動作により、次の予め決められた実施タイミングが到来する前に、トナー濃度が５．３［ｗｔ％］まで上昇し、所定値（１［ｗｔ％］）以上の変化が生じる場合がある。
また、例えば、前回の画像濃度調整制御時の絶対湿度が２３［ｇ／ｍ３］であったところ、その後の環境変化により、次の予め決められた実施タイミングが到来する前に、絶対湿度が１８［ｇ／ｍ３］まで低下し、所定値（５［ｇ／ｍ３］）以上の変化が生じる場合がある。
【００７０】
これらの場合、前回の画像濃度調整制御時に設定したトナー像形成条件（帯電バイアス、現像バイアス、露光パワー）が現状の最適条件から外れてしまっているので、予め決められた次の実施タイミングを待たずに、即座に画像濃度調整制御を実施することが望ましい。上述したようにトナー濃度センサ３１２の検知結果や湿度センサ７２の検知結果がトナー濃度閾値や絶対湿度閾値をまたいで変化したことを条件に画像濃度調整制御を実施するように制御すれば、このような場合でも、次の予め決められた実施タイミングを待たずに、画像濃度調整制御を実施できる。
【００７１】
また、このような制御で画像濃度調整制御を実施するようにすれば、予め決められた実施タイミングに画像濃度調整制御を不必要に実施しなくても済む。そのため、過度に画像濃度調整制御が実施されてダウンタイム（画像形成動作が実行できない時間）を増やすのを避けることができ、画像濃度調整制御の実施による画像形成の生産性低下を抑制できる。
【００７２】
なお、本実施形態１では、近似精度影響情報として、トナー濃度と絶対湿度を用いる場合を例示したが、トナー濃度と絶対湿度のいずれか一方だけを用いてもよいし、トナー濃度や絶対湿度とは別の近似精度影響情報を用いてもよい。例えば、絶対湿度に替えて又は絶対湿度とともに、温度や相対湿度などの他の環境情報を用いてもよい。
【００７３】
図１４は、本実施形態１における効果確認の試験結果を示すグラフである。
この効果確認試験では、常に一次近似式を用いて現像ポテンシャルを算出した比較例と、一次近似式と二次近似式とを使い分ける本実施形態１とについて、トナー濃度を変化させて画像濃度調整制御を実施したときのトナー付着量誤差を測定した。
【００７４】
グラフに示すとおり、比較例においては、トナー濃度が５［ｗｔ％］未満まで低下した状況下では、実際のトナー付着量と目標トナー付着量との間に大きな誤差が生じ、画像濃度が目標画像濃度よりも薄いものとなった。これに対し、本実施形態においては、トナー濃度が５［ｗｔ％］未満まで低下した状況下でも、実際のトナー付着量と目標トナー付着量との間にほとんど誤差がなく、目標の画像濃度が得られた。
【００７５】
〔変形例１〕
次に、本実施形態１における画像濃度調整制御の一変形例（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では、電位センサ７０を用いずに現像ポテンシャルを算出する点で、上述した実施形態１とは異なっているが、その他の点において共通するので、共通点の説明については省略する。
【００７６】
図１５は、本変形例１における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
制御部５００は、上述した実施形態１と同様に、トナー付着量センサ３１０Ｋ，３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの校正処理を実行した後（Ｓ１）、各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に画像濃度調整用パターン潜像を作成する処理を実行する（Ｓ２１）。このときに用いる露光パワーは、前回の画像濃度調整制御時に決定した露光パワーではなく、最大露光パワーに設定し、露光部電位が十分に落ちきるように設定する。
【００７７】
次に、制御部５００は、下記の式（１３）より、各色の画像濃度調整用パターン潜像における各パッチ潜像についての現像ポテンシャルを算出する（Ｓ２２）。なお、下記の式（１３）は、いずれも［−Ｖ］を単位として用いたものである。
［現像ポテンシャル］＝［現像バイアスＶｂ］−５０  ・・・（１３）
【００７８】
以後の処理ステップＳ５〜Ｓ１２は上述した実施形態１と同じであるが、本変形例１における露光パワーを決定する処理ステップＳ２３では、以下のようにして露光パワーを決定する。
図１６は、帯電バイアスＶｃと露光パワーとの関係を実験により求めたグラフである。このグラフに示すように、帯電バイアスＶｃと露光パワーとの関係は、おおよそ下記の式（１４）のように一次関数により示すことができる。
［露光パワー］  ＝  α×Ｖｃ  ＋  β  ・・・（１４）
【００７９】
前記式（１４）中の係数α，βは、例えば下記の実験により決定することができる。まず、感光体表面の帯電電位を一定値とした状態で、露光パワーを数段階で変化さえて露光処理を行う。このときの露光部電位を実験用に取り付けた電位センサで測定することにより、その帯電バイアス時における露光パワーと露光部電位との関係を示す光減衰曲線が得られる。このような測定を、複数の異なる帯電バイアスを用いて行い、帯電バイアスごとの光減衰曲線を取得する。そして、各帯電バイアスでの光減衰曲線が所定の微分値を示す露光パワーを特定することで、各帯電バイアスでの適切な露光パワーをプロットすることができる。このプロットの一次近似式を最小二乗法により求めることで、係数α，βを決定することができる。
【００８０】
〔実施形態２〕
次に、本発明を、前記実施形態と同じく複写機に適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
なお、本実施形態２における複写機の基本的な構成及び動作は前記実施形態１と同様であるので、以下、上述した実施形態１とは異なる点を中心に説明する。
【００８１】
上述した実施形態１において、前記条件１や条件２から外れる状況のため、二次近似式を用いて目標のトナー付着量が得られるときの現像ポテンシャルを算出する場合、算出された二次近似式では、目標のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを算出できない事態が起こり得る。
【００８２】
図１７は、二次近似式では目標のトナー付着量が得られる現像ポテンシャルを算出できない事態の一例を示すグラフである。
画像濃度調整制御時に作成される階調パターンより得られるトナー付着量は、現像能力が低い状況下では、図１７に示すように、トナー付着量の低い範囲に集中する。また、現像能力が低い状況下では、図１７に示すように、トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係が線形性から大きく離れる。そのため、算出される二次近似式は、図１７に示すようなものとなり、目標トナー付着量である０．４［ｍｇ／ｃｍ２］において現像ポテンシャルの解が存在しない状況になり得る。このような状況においては、二次近似式を用いて現像ポテンシャルを算出できないので、現像ポテンシャルを更新できず、画像濃度を全く調整することができない。
【００８３】
図１８は、本実施形態２における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
制御部５００は、上述した実施形態１と同様に、前記式（２）に示す一次近似式及び前記式（３）に示す二次近似式を算出する（Ｓ１〜Ｓ８）。そして、本実施形態２において、制御部５００は、算出した二次近似式が解をもつかどうか、すなわち、二次近似式から目標トナー付着量を得るための現像ポテンシャルを算出できるかどうかを判断する（Ｓ３１）。
【００８４】
具体的には、下記の式（１５）より算出されるＤが０以上であれば、二次近似式が解を有すると判断し（Ｓ３１のＹｅｓ）、Ｄが０未満であれば、二次近似式が解を有しないと判断する（Ｓ３１のＮｏ）。このとき、二次近似式が解を有しないと判断された場合（Ｓ３１のＮｏ）、制御部５００は、一次近似式が選択し、目標トナー付着量をステップＳ７で算出した一次近似式に代入することにより、現像ポテンシャルの値を算出する（Ｓ１０）。
Ｄ  ＝  Ｂ２  −  ４×Ａ×（Ｃ−［目標トナー付着量］）  ・・・（１５）
【００８５】
また、本実施形態２において、制御部５００は、算出した二次近似式の二乗項の係数Ａが正の値であるか否かも判断する（Ｓ３２）。係数Ａが正の値である場合、二次近似式は、トナー付着量と現像ポテンシャルとの関係を示すグラフ上において下に凸の二次近似曲線として描かれるものとなる。このような状況は、現像ポテンシャルが低い範囲において、ファンデルワールス力やトナーの逆帯電などの現像ポテンシャル以外の要因でトナー付着量が増大したものと考えられる。そのため、このような二次近似式からは、目標の単位トナー付着量が得られる適切な現像ポテンシャルを得ることはできない。この場合も、制御部５００は、一次近似式が選択し、目標トナー付着量をステップＳ７で算出した一次近似式に代入することにより、現像ポテンシャルの値を算出する（Ｓ１０）。
【００８６】
本実施形態２によれば、二次近似式が解を有しない場合（Ｓ３１のＮｏ）や、算出した二次近似式の二乗項の係数Ａが正の値である場合（Ｓ３２のＹｅｓ）のように、二次近似式から目標の単位トナー付着量が得られる適切な現像ポテンシャルが決定できない状況であっても、一次近似式を用いて目標の単位トナー付着量が得られる現像ポテンシャルを一定の精度で決定することができる。よって、画像濃度を適切に調整できないような事態になるのを回避することができる。
【００８７】
なお、二次近似式から目標の単位トナー付着量が得られる適切な現像ポテンシャルが決定できない場合（Ｓ３１のＮｏ、Ｓ３２のＹｅｓ）、一次近似式を算出するときに用いる検知結果データから、所定の低トナー付着量範囲に属する検知結果データを除外してもよい。これにより、より近似精度の高い一次近似式を得ることが可能となる。
【００８８】
一方で、二次近似式が解を有し（Ｓ３１のＹｅｓ）、かつ、二次近似式の係数Ａが正の値でない場合（Ｓ３２のＮｏ）、制御部５００は、上述した実施形態１と同様、前記条件１及び前記条件２のいずれかを満たすどうかを判断し（Ｓ９）、その判断結果に応じて、一次近似式又は二次近似式を選択して現像ポテンシャルを算出する（Ｓ１０，Ｓ１１）。以後の処理ステップＳ１２〜Ｓ１３は上述した実施形態１と同じである。
【００８９】
なお、本実施形態２においても、上述した変形例１のように、電位センサ７０を用いずに現像ポテンシャルを算出するようにしてもよい。
【００９０】
また、本実施形態２においては、上述した実施形態１と同様、前記条件１又は前記条件２に従って、現像ポテンシャルの算出に用いる近似式として、一次近似式又は二次近似式を選択する処理を行っているが、これに限られない。すなわち、通常時は、現像ポテンシャルの算出に用いる近似式として例えば二次近似式のみを用い、その二次近似式から目標の単位トナー付着量が得られる適切な現像ポテンシャルが決定できない状況になったときに、一次近似式を用いて目標の単位トナー付着量が得られる現像ポテンシャルを決定するようにしてもよい。
【００９１】
〔変形例２〕
次に、本実施形態２における画像濃度調整制御の他の変形例（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は、二次近似式の解が得られない事態が継続されないように、二次近似式の解が得られない状況になったら、次回の画像濃度調整制御時に形成する画像濃度調整用のパターン潜像を変更する点で、上述した実施形態２とは異なっている。以下の説明では、上述した実施形態２とは異なる点についてのみ説明する。
【００９２】
図１９は、本変形例２における画像濃度調整制御の流れを示すフローチャートである。
制御部５００は、上述した実施形態２と同様に、トナー付着量センサ３１０Ｋ，３１０Ｙ，３１０Ｍ，３１０Ｃの校正処理を実行した後（Ｓ１）、フラグの有無に応じて選択される第１パターン潜像又は第２パターン潜像を各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に作成する処理を実行する（Ｓ４１〜Ｓ４３）。通常は、フラグが設定されていないので（Ｓ４１のＮｏ）、上述した実施形態２と同じく通常の画像濃度調整用の潜像パターンである第１パターン潜像が作成される。そして、前記式（２）に示す一次近似式及び前記式（３）に示す二次近似式を算出して（Ｓ３〜Ｓ８）、いずれかの近似式を用いて現像バイアス、帯電バイアス、露光パワーを決定する（Ｓ３１〜Ｓ１３）。
【００９３】
このとき、制御部５００は、前記処理ステップＳ３１において、算出した二次近似式が解を持たないと判断したとき（Ｓ３１のＮｏ）、本変形例では、フラグを設定したうえで（Ｓ４４）、一次近似式を用いて現像ポテンシャルの値を算出する（Ｓ１０）。
【００９４】
このようにしてフラグが設定されて画像濃度調整制御が終了した後、次の画像濃度調整制御時には、処理ステップＳ４１において、フラグが有ると判断される（Ｓ４１のＹｅｓ）。この場合、通常用いられる第１潜像パターンとは異なる第２パターン潜像を各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面に作成する（Ｓ４３）。この第２パターン潜像は、第１パターン潜像よりも高トナー付着量範囲のテストトナー像を含むものである。具体的には、例えば、第２パターン潜像を構成する各テストトナー像の作像条件は、第１パターン潜像における各テストトナー像の帯電バイアスの絶対値よりも一律に５０［Ｖ］高い絶対値をもつ帯電バイアスとする。
【００９５】
算出される二次近似式により目標トナー付着量で現像ポテンシャルの解が存在しない状況は、第１パターン潜像を構成する１０個のテストトナー像のトナー付着量が低付着量側にシフトしている場合が多い。そこで、本変形例２においては、二次近似式の解が得られない状況下になった次の画像濃度調整制御時に作成される第２パターン潜像として、第１パターン潜像よりも高トナー付着量範囲のテストトナー像を含むものとしている。これにより、高トナー付着量範囲についてもトナー付着量を検出することが可能となり、幅広いトナー付着量範囲にわたって検知結果データを得ることができる。その結果、第１パターン潜像では解が存在しない二次近似式が算出される状況であっても、第２パターン潜像を用いることで、解が存在する二次近似式を算出することが可能となる。
【００９６】
このような状況下において、第２パターン潜像を用いて得られる二次近似式は、一次近似式を用いる場合よりも高い近似精度が得られるものである。したがって、本変形例２によれば、より適切な帯電バイアス、現像バイアス、露光パワーを設定することができる。
なお、二次近似式の解が得られる状況になった場合には（Ｓ３１のＹｅｓ）、フラグの設定を解除する（Ｓ４５）。これにより、その次の画像濃度調整制御時には、再び、第１パターン潜像を用いることになる。
【００９７】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ等の像担持体と、設定された帯電バイアス、現像バイアス、露光パワー等のトナー像形成条件で、画像情報に応じたトナー像を前記像担持体の表面に形成する帯電装置、現像装置、露光装置２１等のトナー像形成手段と、トナー付着量を検知するトナー濃度センサ３１２等のトナー付着量検知手段と、所定のタイミングで、前記トナー像形成手段により前記像担持体の表面に、単位面積当たりのトナー付着量である単位トナー付着量が互いに異なる複数のテストトナー像を形成し、該複数のテストトナー像の単位トナー付着量を前記トナー付着量検知手段により検知した検知結果から、該トナー像形成手段のトナー像形成条件と単位トナー付着量との関係を近似した近似式を算出し、算出した近似式を用いて、目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を決定するトナー像形成条件決定処理を実行する制御部５００等のトナー像形成条件決定処理手段とを有する画像形成装置において、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記近似式の算出にあたって、所定の選択条件に従って前記近似式の次数を選択することを特徴とする。
上述したとおり、トナー濃度や絶対湿度などの状況に応じて、現状のトナー像形成条件と単位トナー付着量との関係を高い精度で近似できる近似式の次数は異なる。本態様によれば、所定の選択条件を適切に設定することにより、現状に適合した近似精度の高い近似式を選択することができる。このように、状況に応じて次数の異なる近似式を使い分けることが可能なので、目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を１つの近似式から決定する従来と比較して、より多くの状況下で適切なトナー像形成条件を決定することが可能である。
【００９８】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記近似式の近似精度に影響を与えるトナー濃度や絶対湿度等の近似精度影響情報を取得するトナー濃度センサ３１２や湿度センサ７２等の近似精度影響情報取得手段を有し、前記所定の選択条件は、前記近似精度影響情報取得手段が取得した近似精度影響情報に対応する次数を選択する条件を含むことを特徴とする。
これによれば、現状に応じた適切なトナー像形成条件を決定するのに好適な次数の近似式を選択することができる。
【００９９】
（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、前記近似精度影響情報取得手段は、温度及び湿度の少なくとも一方を含む絶対湿度等の環境情報を前記近似精度影響情報として検知する湿度センサ７２等の環境情報検知手段を含むことを特徴とする。
これによれば、温度や湿度などの環境によって近似式の近似精度が変わる場合であっても、現状の環境に応じた適切なトナー像形成条件を決定するのに好適な次数の近似式を選択することができる。
【０１００】
（態様Ｄ）
前記態様Ｂ又はＣにおいて、前記近似精度影響情報取得手段は、前記現像手段の二成分現像剤中のトナー濃度を前記近似精度影響情報として検知するトナー濃度センサ３１２等のトナー濃度検知手段を含むことを特徴とする。
これによれば、トナー濃度によって近似式の近似精度が変わる場合であっても、現状のトナー濃度に応じた適切なトナー像形成条件を決定するのに好適な次数の近似式を選択することができる。
【０１０１】
（態様Ｅ）
前記態様Ｂ〜Ｄのいずれかの態様において、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記近似精度影響情報取得手段が取得した近似精度影響情報が、前回のトナー像形成条件決定処理時に選択された前記近似式の次数とは異なる次数に対応する近似精度影響情報であるときに、前記トナー像形成条件決定処理を実行することを特徴とする。
通常、トナー像形成条件決定処理を実施したならば別の次数が選択されることになるほど近似精度影響情報が変化した場合には、現在のトナー像形成条件は現状に適合したトナー像形成条件から大きく外れたものとなっているおそれが高い。本態様によれば、このような場合に、トナー像形成条件決定処理を迅速に実行して現状に適合したトナー像形成条件に設定し直すことができる。
また、近似精度影響情報があまり変化しておらず、トナー像形成条件決定処理を実施しても同じ次数が選択されるような場合には、トナー像形成条件決定処理を実行してトナー像形成条件を設定し直す必要がないことが多い。したがって、本態様によれば、トナー像形成条件決定処理が不必要に実行される頻度を少なくできる。
【０１０２】
（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかの態様において、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記所定の選択条件に従って選択した次数の近似式（二次近似式等）が、解を有しないという条件（Ｓ３１）や二次近似式の二乗項の係数Ａが正の値をとるという条件などの所定の不採用条件を満たす場合、該次数とは別の次数の近似式（一次近似式等）を用いて目標の単位トナー付着量が得られるトナー像形成条件を決定することを特徴とする。
これによれば、選択した次数の近似式が適切なトナー像決定条件を決定できない等の不採用条件を満たす場合でも、別の次数の近似式を用いて、目標の単位トナー付着量が得られる現像ポテンシャルを一定の精度で決定することが可能である。よって、トナー像決定条件を適切に調整できないような事態になるのを回避することができる。
【０１０３】
（態様Ｇ）
前記態様Ｆにおいて、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記不採用条件を満たす場合、前記トナー付着量検知手段の検知結果から所定の単位トナー付着量範囲から外れるテストトナー像の単位トナー付着量を除外して、前記別の次数の近似式を算出することを特徴とする。
これによれば、所定の単位トナー付着量範囲から外れる誤差の多いテストトナー像の単位トナー付着量を除外することにより、前記別の次数の近似式としてより近似精度の高い近似式を算出することが可能となる。
【０１０４】
（態様Ｈ）
前記態様Ｆ又はＧにおいて、前記所定の不採用条件は、前記選択した次数の近似式が二次近似式であり、その二乗項の係数Ａが正であるという条件（Ｓ３２のＹｅｓ）であり、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記所定の選択条件に従って選択した次数の近似式が前記所定の不採用条件を満たす場合、前記別の次数の近似式として一次近似式を用いることを特徴とする。
これによれば、低い次数の近似式でトナー像決定条件を決定することができるので、演算の処理負荷を軽減することができる。
【０１０５】
（態様Ｉ）
前記態様Ｆ〜Ｈのいずれかの態様において、前記トナー像形成条件決定処理手段は、前記不採用条件を満たす場合、次回のトナー像形成条件決定処理時に前記複数のテストトナー像を形成するときのトナー像形成条件として、今回のトナー像形成条件決定処理時に前記複数のテストトナー像を形成したときのトナー像形成条件を補正したものを用いることを特徴とする。
これによれば、今回のトナー像形成条件決定処理で前記不採用条件が満たされた場合、次回のトナー像形成条件決定処理では、補正されたトナー像形成条件で複数のテストトナー像を形成することにより、前記不採用条件を満たす状況が継続されるのを抑制することが可能となる。
【０１０６】
（態様Ｊ）
前記態様Ａ〜Ｉのいずれかの態様において、前記所定の選択条件は、次数が異なる複数の近似式を用いて決定される複数のトナー像形成条件の間に規定以上の差が存在する場合に、該複数のトナー像形成条件の間のトナー像形成条件を決定することを特徴とする。
次数が異なる複数の近似式を用いて決定される複数のトナー像形成条件の間に規定以上の差が存在する場合（一次近似式と二次近似式との間で算出される現像ポテンシャルに規定値（１００［Ｖ］）以上の差が存在する場合）には、上述したように目標の単位トナー付着量付近での近似精度が悪いことが多い。そのため、目標の単位トナー付着量が得られる本来のトナー像形成条件よりも大きく外れたトナー像形成条件が決定されるおそれがある。本態様によれば、このような場合には、一次近似式を用いて算出されるトナー像形成条件と二次近似式を用いて算出されるトナー像形成条件との間でトナー像形成条件が決定されることから、目標の単位トナー付着量が得られる本来のトナー像形成条件からのずれが少ないトナー像形成条件を決定できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  中間転写ベルト
１８  画像形成部
２０  タンデム型画像形成部
２１  露光装置
２２  二次転写装置
２５  定着装置
４０  感光体
６０  帯電装置
６１  現像装置
６２  一次転写バイアスローラ
７０  電位センサ
７２  湿度センサ
１００  プリンタ部
２００  給紙装置
３００  スキャナ
３１０  トナー付着量センサ
３１２  トナー濃度センサ
４００  原稿自動搬送装置
５００  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０８】
【特許文献１】特開２０１１−１５８８３７号公報
【図１】
2016090633.tif 000005
【図２】
2016090633.tif 000006
【図３】
2016090633.tif 000007
【図４】
2016090633.tif 000008
【図５】
2016090633.tif 000009
【図６】
2016090633.tif 000010
【図７】
2016090633.tif 000011
【図８】
2016090633.tif 000012
【図９】
2016090633.tif 000013
【図１０】
2016090633.tif 000014
【図１１】
2016090633.tif 000015
【図１２】
2016090633.tif 000016
【図１３】
2016090633.tif 000017
【図１４】
2016090633.tif 000018
【図１５】
2016090633.tif 000019
【図１６】
2016090633.tif 000020
【図１７】
2016090633.tif 000021
【図１８】
2016090633.tif 000022
【図１９】
2016090633.tif 000023