(57)【要約】【課題】トナー帯電量が変化した場合であっても精度よく濃度補正を行うことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、感光ドラム１と、感光ドラム１を露光して静電像を形成する露光器３と、トナーを収容し、収容するトナーを静電像に付着させて感光ドラム１に画像を形成する現像器４と、制御部１１０とを備える。制御部１１０は、現像器４に収容されるトナーの帯電量を予測して、帯電量の予測結果に基づいて濃度特性（階調特性）の変化を予測する。また、制御部１１０は、濃度特性（階調特性）の予測結果に基づいて、感光ドラム１に形成される画像の画像濃度を決定して露光器３に決定した画像濃度に応じて感光ドラム１を露光させる。【選択図】図２
2017122809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、
トナーを収容し、収容する前記トナーを前記静電像に付着させて前記像担持体に画像を形成する現像手段と、
前記現像手段に収容される前記トナーの帯電量を予測して、前記帯電量の予測結果に基づいて濃度特性（階調特性）の変化を予測する予測手段と、
前記濃度特性（階調特性）の予測結果に基づいて、前記像担持体に形成される画像の画像濃度を決定して前記露光手段に決定した画像濃度に応じて前記像担持体を露光させる制御手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。
【請求項２】
前記予測手段は、前記トナーの前記帯電量を前記現像手段のトナー消費量、前記現像手段へのトナー補給量、及び前記現像手段に収容されるトナー量に基づいて、一定時間間隔で予測することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記予測手段は、前記トナーの前記帯電量の前回の予測結果と今回の予測結果の変化に対する前記濃度特性（階調特性）の変化を予測することを特徴とする、
請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段を備えており、
前記制御手段は、最大濃度で前記像担持体に形成された画像から前記濃度検出手段が検出した画像濃度に応じて決定した露光量で、前記濃度特性（階調特性）の予測結果に基づいて決定した前記画像濃度の画像を前記像担持体に形成し、前記濃度検出手段で検出する形成した該画像の濃度に応じて階調補正テーブルを更新することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段を備えており、
前記制御手段は、異なる２つの露光量で前記像担持体に形成された画像から前記濃度検出手段が検出した２つの画像濃度に応じて決定した露光量で、前記濃度特性（階調特性）に基づいて決定した前記画像濃度の画像を前記像担持体に形成し、前記濃度検出手段で検出する形成した該画像の濃度に応じて階調補正テーブルを更新することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体に形成された画像を所定の記録材に転写する転写手段を備えており、
前記制御手段は、所定の枚数の記録材への画像形成を行う毎に前記階調補正テーブルを更新することを特徴とする、
請求項４又は５記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、トナーを収容し、収容する前記トナーを前記静電像に付着させて前記像担持体に画像を形成する現像手段と、を備えた画像形成装置により実行される方法であって、
前記現像手段に収容される前記トナーの帯電量を予測して、前記帯電量の予測結果に基づいて濃度特性（階調特性）の変化を予測し、
前記濃度特性（階調特性）の予測結果に基づいて、前記像担持体に形成される画像の画像濃度を決定して前記露光手段に決定した画像濃度に応じて前記像担持体を露光させることを特徴とする、
画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
版を不要としたダイレクトイメージングプリンタは、印刷に要する時間の短縮、顧客一人一人へのサービス、大量部数の印刷、印刷不良が発生した紙の廃却という環境問題等の理由から、多くの企業に採用されている。ダイレクトイメージングプリンタには、低価格で写真印刷に適したインクジェット方式や、生産性が高くオフセット印刷の仕上がりに近い電子写真方式等の画像形成装置があり、広く普及している。従来のオフセット印刷や写真の代替としてのダイレクトイメージングプリンタは、用紙に形成する画像の色の安定性が最も重要視される。ダイレクトイメージングプリンタ内で人手を介さずに閉じた状態で色安定化制御を行うことで、色の安定性を確保する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の画像形成装置は、測定用画像を形成し、センサによる測定用画像の測定結果に基づいて、画像形成装置の濃度特性（階調特性）を理想的な濃度特性（階調特性）に制御するための画像形成条件をフィードバック制御している。このような画像形成装置は濃度特性（階調特性）を取得するために階調の異なる複数のパッチ画像を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−３０９０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、トナー粒子を帯電させて画像形成を行う電子写真方式の画像形成装置では、トナー粒子の帯電量（以下、「トナー帯電量」という。）の変化により、画像濃度や画像の品位が変化する。トナー帯電量は、画像形成装置の使用環境、画像濃度、前回の画像形成からの経過時間等に応じて大きく変化する。そのために、画像の安定化のための制御を行わなかった場合、画像の品質がこれらの条件に応じて変動してしまう。
【０００６】
従って、測定用画像の階調数を減少させてしまうと濃度特性（階調特性）を正確に把握することができない可能性がある。例えば、少量の測定用画像を形成し、当該測定用画像の測定結果に基づいて画像形成条件を補正する画像形成装置においては、トナー帯電量が変化した場合に濃度特性（階調特性）が図２２の実線から点線に変化する。予め決まった信号値の測定用画像を形成する構成においては、濃度変化が大きい信号値と測定用画像の信号値とが異なってしまうと、画像形成条件を高精度に求めることができない可能性があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トナー帯電量が変化した場合であっても少量の測定用画像を用いて精度よく濃度補正を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、トナーを収容し、収容する前記トナーを前記静電像に付着させて前記像担持体に画像を形成する現像手段と、前記現像手段に収容される前記トナーの帯電量を予測して、前記帯電量の予測結果に基づいて濃度特性（階調特性）の変化を予測する予測手段と、前記濃度特性（階調特性）の予測結果に基づいて、前記像担持体に形成される画像の画像濃度を決定して前記露光手段に決定した画像濃度に応じて前記像担持体を露光させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トナー帯電量が変化した場合であっても少量の測定用画像を用いて精度よく濃度補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の構成図。
【図２】画像形成部の説明図。
【図３】パッチ画像の形成工程の説明図。
【図４】パッチ画像の濃度測定工程の説明図。
【図５】画像濃度と画像濃度センサの検出結果の関係の説明図。
【図６】画像濃度制御処理を表すフローチャート。
【図７】第１、第２露光量と、第１、第２画像濃度Ｄ１、Ｄ２との関係の例示図。
【図８】濃度ターゲットの説明図。
【図９】自動階調補正処理を表すフローチャート。
【図１０】パッチ画像の例示図。
【図１１】濃度特性（階調特性）の説明図。
【図１２】トナー帯電量の変化による濃度特性（階調特性）の変化の例示図。
【図１３】濃度特性（階調特性）の例示図。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は濃度補正制御処理を表すフローチャート。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は濃度補正制御の効果確認用のパッチ画像の例示図。
【図１６】従来の濃度推移の例示図。
【図１７】従来の濃度特性（階調特性）の説明図。
【図１８】本実施形態の濃度推移の例示図。
【図１９】本実施形態の濃度特性（階調特性）の説明図。
【図２０】（ａ）、（ｂ）は濃度補正制御処理を表すフローチャート。
【図２１】濃度ターゲット、現像コントラスト、及び露光量の関係の例示図。
【図２２】従来の濃度特性（階調特性）の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。
【００１３】
画像形成装置１００は、操作部２０、画像読取部Ａ、及びプリンタ部Ｂを備える。操作部２０は、入力ボタン、タッチパネル、表示部２１８等を備えるユーザインタフェースである。ユーザは、操作部２０を通じて画像の種類や画像形成の枚数等の諸条件を入力することができる。操作部２０は、画像読取部Ａ及びプリンタ部Ｂに接続されており、ユーザによる入力内容を画像読取部Ａ及びプリンタ部Ｂに送信する。画像読取部Ａ及びプリンタ部Ｂは、操作部２０による入力内容に応じた処理を行う。画像読取部Ａは、操作部２０による入力内容に応じて原稿から原稿画像を読み取る。画像読取部Ａは、読み取った原稿画像を表す画像信号を生成してプリンタ部Ｂに送信する。プリンタ部Ｂは、操作部２０による入力内容に応じて、画像読取部Ａから取得する画像信号に基づく画像形成を行う。
【００１４】
プリンタ部Ｂは、中間転写ベルト６に沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列した、タンデム型のフルカラープリンタである。プリンタ部Ｂの動作は、制御部１１０により制御される。制御部１１０は、操作部２０による入力内容に応じて画像形成処理の制御を行う。
【００１５】
画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙにイエローのトナー像を形成する。画像形成部ＰＭは、感光ドラム１Ｍにマゼンタのトナー像を形成する。画像形成部ＰＣは、感光ドラム１Ｃにシアンのトナー像を形成する。画像形成部ＰＫは、感光ドラム１Ｋにブラックのトナー像を形成する。各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト６に順次重ねて一次転写される。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの詳細な構成については後述する。
【００１６】
中間転写ベルト６は、テンションローラ６１、駆動ローラ６２、及び対向ローラ６３に掛け渡して支持される。中間転写ベルト６は、駆動ローラ６２に駆動されて矢印Ｒ２方向に所定のプロセススピードで回転する。中間転写ベルト６は、回転により、一次転写されたトナー像を二次転写部Ｔ２へ搬送する。中間転写ベルト６に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されてきた記録材Ｓへ二次転写される。ベルトクリーニング部６８は、中間転写ベルト６にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２通過後に中間転写ベルト６に残留する転写残トナーを回収する。
【００１７】
記録材Ｓは、給紙カセット６５に収容されており、給紙カセット６５から二次転写部Ｔ２へ搬送される。記録材Ｓは、給紙カセット６５から分離ローラ６６により１枚ずつ給紙されてレジストローラ６７へ搬送される。レジストローラ６７は、記録材Ｓの搬送を一旦停止して待機させ、中間転写ベルト６に形成されたトナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングを合わせて、記録材Ｓを二次転写部Ｔ２へ搬送する。
【００１８】
二次転写部Ｔ２は、対向ローラ６３及び二次転写ローラ６４により構成される。二次転写ローラ６４は、対向ローラ６３に支持された中間転写ベルト６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ６４に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト６に形成された負極性に帯電するトナー像が、記録材Ｓへ二次転写される。
【００１９】
トナー像が転写された記録材Ｓは、定着器１１で加熱及び加圧されることでトナー像が定着する。記録材Ｓは、トナー像の定着後に画像形成装置１００の外部へ排出される。なお、画像形成装置１００は、環境センサ３００を備えており、自装置の設置された環境情報（温度、湿度等）を検出可能になっている。
【００２０】
（画像形成部）
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、画像形成に用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的にほぼ同一の構成である。以下の説明では、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用のものであることを示すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。図２は、画像形成部Ｐの説明図である。画像形成部Ｐは、感光ドラム１の周囲に、帯電器２、露光器３、現像器４、一次転写ローラ７、クリーニング部８、及び画像濃度センサ１２を備える。
【００２１】
感光ドラム１は、アルミニウム製のシリンダであり、外周面に負の帯電極性を持つ感光層が形成される像担持体である。感光ドラム１は、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。本実施形態の感光ドラム１は、近赤外光（波長９６０［ｎｍ］）の反射率が約４０％のＯＰＣ（Organic Photoconductor）である。この他に感光ドラム１は、近赤外光の反射率がＯＰＣと同程度であるアモルファスシリコン系の感光体等で実現可能である。
【００２２】
帯電器２は、スコロトロン帯電器であり、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１に照射して、感光ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電する。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されたグリッド部とを有する。帯電器２のワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、帯電バイアス電圧が印加される。帯電器２のグリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、グリッドバイアス電圧が印加される。
【００２３】
露光器３から照射されたレーザ光は、帯電した感光ドラム１の表面を走査する。これにより感光ドラム１の表面には、画像データに基づいた静電像が形成される。電位センサ５は、感光ドラム１の表面の電位を検出する。現像器４は、感光ドラム１の静電像にトナーを付着させて現像し、トナー像を形成する。画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成されたトナー像の画像濃度を検出する。
【００２４】
一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６の内側面を押圧して、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間に一次転写部Ｔ１を形成する。感光ドラム１に形成された負極性のトナー像は、正極性の直流電圧が一次転写ローラ７に印加されることで、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト６へ一次転写される。クリーニング部８は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト６への一次転写後に感光ドラム１に残留する転写残トナーを回収する。
【００２５】
このような構成の画像形成部Ｐは、制御部１１０により動作が制御される。制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、及びＲＯＭ（Read Only Memory）１１３を備える。露光器３は、プリンタ制御部１０９により動作が制御される。プリンタ制御部１０９は、レーザ光量制御部１９０、パルス幅変調部１９１、及びパターンジェネレータ１９２を備える。プリンタ制御部１０９は、形成する画像についてガンマ補正等の画像処理を行うための画像処理部１０８に接続される。画像処理部１０８は、ビデオカウンタ２２０及びγ補正部２０９を備える。γ補正部２０９は、ＲＡＭ１１２又はＲＯＭ１１３に記憶されたγＬＵＴ（ガンマルックアップテーブル）に基づいて、形成する画像の濃度特性（階調特性）が理想的な濃度特性（理想的な階調特性）となるように、画像データを変換する。γＬＵＴは、画像形成部Ｐにより形成される画像の階調特性（濃度特性）を補正するために画像データを変換する変換条件である。あるいは、γＬＵＴは、画像形成部Ｐにより形成される画像の階調特性（濃度特性）を補正するための階調補正条件である。
【００２６】
（露光器）
露光器３は、例えば回転ミラーの回転に応じて偏向するレーザビームで感光ドラム１を走査するレーザスキャナである。レーザ光量制御部１９０は、所望の画像濃度の画像が得られるように、露光器３から出力されるレーザビームの露光量（レーザパワー）を決定する。パルス幅変調部１９１は、γ補正部２０９により変換された画像データに基づいて、駆動信号（パルス信号）を生成する。駆動信号は二値のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、パルス幅変調部１９１から露光器３へ送信される。露光器３の半導体レーザ（光源）から発せられるレーザ光の明滅は、駆動信号に基づいて制御される。
【００２７】
レーザ光量制御部１９０は、制御部１１０により決定された露光量に基づいて露光器３の半導体レーザ（光源）のレーザパワーを制御する。パルス幅変調部１９１は、γ補正部２０９により変換された画像データに基づいて駆動信号を生成し、露光器３に転送する。なお、画像濃度を検出するための測定用画像であるパッチ画像を形成する場合、制御部１１０は、プリンタ制御部１０９を以下のように制御する。すなわち制御部１１０は、パターンジェネレータ１９２に測定用画像データを生成させ、γ補正部２０９に測定用画像データをγＬＵＴに基づいて変換させ、パルス幅変調部１９１に駆動信号を生成させる。露光器３は、パルス幅変調部１９１から転送された駆動信号に基づき、感光ドラム１を露光する。これによって、パッチ画像に対応する静電像が感光ドラム１上に形成される。
【００２８】
レーザビームの出力時間の差異により、感光ドラム１に形成される静電像のドットサイズ（面積）が変化する。画像形成装置１００が面積階調法を用いて画像を形成するために、出力画像の濃度は、所定面積においてドットサイズが大きくなると高くなる。露光器３は、高濃度の画素に対しては主走査方向に長い範囲を露光し、低濃度の画素に対しては主走査方向に短い範囲を露光する。従って、高濃度の画素に対応するトナー消費量は、低濃度の画素に対するトナー消費量よりも多くなる。
【００２９】
（現像器）
現像器４は、非磁性のトナーと磁性のキャリアとを混合した二成分現像剤を収容し、二成分現像剤を用いる二成分現像方式により静電像の現像を行う。非磁性のトナーは、例えばスチレン系共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させた平均直径が５［μｍ］の粒子である。現像器４は、二成分現像剤を攪拌して、キャリアを正極性に、トナーを負極性にそれぞれ帯電する。
【００３０】
トナーは、トナー補給槽３３からトナー搬送スクリュー３２により現像器４に供給される。現像器４は、隔壁４６によって現像容器４５内の空間が第１室（現像室）と第２室（攪拌室）とに区画される。
第１室には、非磁性の現像ローラ４１が配置される。現像ローラ４１の内側には磁界を発生するマグネットが固定配置される。第１室には第１スクリュー４２が配置される。第１スクリュー４２は、第１室中の現像剤を撹拌搬送する。第２室には、第２スクリュー４３が配置される。第２スクリュー４３は、第２室中の現像剤を撹拌しつつ第１スクリュー４２とは逆方向に搬送する。第２スクリュー４３は、トナー補給槽３３から供給されるトナーを、既に現像器４内にある現像剤と攪拌してトナー濃度を均一化する。
【００３１】
隔壁４６は、第１室と第２室とを連通する一対の現像剤通路を備える。第１、第２スクリュー４２、４３の搬送力により、現像剤が、一対の現像剤通路を通じて現像容器４５内で攪拌されつつ第１室と第２室とで循環する。現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した第１室内の現像剤は、一方の現像剤通路を通じて第２室へ移動する。第２室内でトナーを補給されてトナー濃度が回復した現像剤は、他方の現像剤通路を通じて第１室内へ移動する。
【００３２】
第１室内の現像剤は、第１スクリュー４２によって現像ローラ４１へ塗布され、マグネットの磁力によって現像ローラ４１上に穂立ち状態で担持される。現像ローラ４１に担持された現像剤は、層厚規制部材（ブレード）によって層厚を規制された後に、現像ローラ駆動部４４による現像ローラ４１の回転駆動に伴って、感光ドラム１に対向する現像領域へ搬送される。現像ローラ駆動部４４は、ＣＰＵ１１１の制御により現像ローラ４１を回転させる。現像ローラ４１は、不図示の現像バイアス電源から負極性の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧である現像バイアス電圧が印加される。負極性に帯電したトナーは、現像ローラ４１への現像バイアス電圧の印加により、現像ローラ４１よりも相対的に正極性となる感光ドラム１の静電像に移動する。これにより静電像がトナーにより反転現像される。
【００３３】
トナー補給槽３３及びトナー搬送スクリュー３２は、現像剤補給部３０を構成する。また、現像剤補給部３０は、モータ３１を備える。トナー補給槽３３は、現像器４に補給する補給用のトナーを収容しており、現像器４上部に配置される。トナー搬送スクリュー３２は、モータ３１により回転駆動される。上記の通りトナー搬送スクリュー３２は、補給用のトナーを、トナー搬送路を介して現像器４に供給する。トナー搬送スクリュー３２によるトナー供給は、制御部１１０のＣＰＵ１１１が、モータ３１の回転を制御することにより行われる。ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１２に格納されるモータ３１の回転を制御するための制御データ等に基づいて、トナー補給動作を制御する。
【００３４】
現像器４は、現像容器４５内に収容する二成分現像剤のトナー濃度検出のために、トナー濃度センサ１４を備える。トナー濃度センサ１４は、現像容器４５内を循環する現像剤に接触する位置に配置される。トナー濃度センサ１４は、駆動コイル、基準コイル、及び検出コイルを備えており、現像剤の透過率に応じた検出信号をＣＰＵ１１１へ送信する。駆動コイルに高周波バイアス電圧を印加することで、検出コイルは、現像剤のトナー濃度に応じて変化する出力バイアス電圧を出力する。検出コイルの出力バイアス電圧と、現像剤に接触していない基準コイルの出力バイアス電圧との差が、現像剤のトナー濃度を表す検出信号となる。
【００３５】
二成分現像剤は、一般的に、トナーの粒子とキャリアの粒子との混合比によりトナー帯電量が変化する。トナーの比率が小さくなるに従い、トナー粒子の帯電量が増加する。トナー粒子の帯電量が増加する場合、静電像に付着するトナー粒子の量が減少し、帯電量が減少する場合、静電像に付着するトナー粒子の量が増加する。
【００３６】
制御部１１０は、トナー濃度センサ１４からの検出信号を測定値として受信し、ＲＯＭ１１３に格納される測定値とトナー濃度との換算式を用いて、測定値から現像容器４５内のトナー濃度を算出する。ＣＰＵ１１１は、例えば現像器４内のトナー濃度Ｔ／Ｄを以下の式１により算出する。
Ｔ／Ｄ＝（ＳＧＮＬ値−ＳＧＮＬｉ値）／Ｒａｔｅ＋初期Ｔ／Ｄ    …（式１）
ＳＧＮＬ値：トナー濃度センサ１４の測定値
ＳＧＮＬｉ値：トナー濃度センサ１４の初期測定値（初期値）
Ｒａｔｅ：感度
【００３７】
初期Ｔ／Ｄ及びＳＧＮＬｉ値は、画像形成装置１００の初期設置時に測定される値である。Ｒａｔｅは、トナー濃度センサ１４の特性を表しており、ＳＧＮＬ値の変化量のトナー濃度Ｔ／Ｄへの感度を予め測定して得られた値である。これらの定数（初期Ｔ／Ｄ、ＳＧＮＬｉ値、Ｒａｔｅ）は、制御部１１０のＲＡＭ１１２に格納されている。
【００３８】
（トナー補給）
画像形成装置１００は、感光ドラム１の静電像を連続して現像することで、現像器４内の現像剤のトナー濃度が低下する。この場合、制御部１１０は、トナー補給制御を行って、トナー補給槽３３から現像器４にトナーを補給する。トナー補給制御により、現像器４内の現像剤のトナー濃度が可及的に一定に制御され、次に形成されるトナー像の画像濃度が安定する。本実施形態では、画像形成装置１００は、感光ドラム１上に静電像を面積階調によるデジタル方式で形成する。そのためにトナー補給動作は、画像濃度を検出するためのパッチ画像の画像濃度センサ１２による検出結果に基づいて行われる。感光ドラム１上の静電像は、画素毎のデジタル画像信号に基づいて形成される。
【００３９】
制御部１１０は、式２に表すように、ビデオカウントＡＴＲ（Auto Toner Replenishing）により求めた基礎補給量Ｍｖに、パッチ検ＡＴＲにより求めた補給補正量Ｍｐを加算して、補給トナー量Ｍｓｕｍを算出する。つまり制御部１１０は、形成する画像に応じて予測されるトナー消費量である基礎補給量Ｍｖに、パッチ画像から検出した事後的なトナー不足量である補給補正量Ｍｐを加算して、その時点で現像器４に供給すべき補給トナー量Ｍｓｕｍを算出する。
Ｍｓｕｍ＝Ｍｖ＋（Ｍｐ／パッチ検ＡＴＲ頻度）    …（式２）
【００４０】
（ビデオカウントＡＴＲ）
基礎補給量Ｍｖは、画像読取部Ａで生成される画像信号或いは外部のコンピュータ等から取得する画像信号により算出される。画像処理部１０８のビデオカウンタ２２０は、色毎の画像信号から、画素単位の濃度値を積算することで、各色の画像のビデオカウント値を算出する。例えば、画像濃度が１２８レベルのハーフトーン画像を、６００［ｄｐｉ］で、Ａ３フルサイズ（１６．５インチ×１１．７インチ）の記録材Ｓに形成する場合、ビデオカウント値は、「１２８×６００×６００×１６．５×１１．７＝８８９５７４４０００」となる。ＣＰＵ１１１は、予めＲＯＭ１１３に格納されているビデオカウント値と補給トナー量との関係を示すテーブルを用いて、ビデオカウント値を基礎補給量Ｍｖへ換算する。このようにして、画像形成を行う度に各画像の基礎補給量Ｍｖが算出される。
【００４１】
（パッチ検ＡＴＲ）
図３は、パッチ画像の形成工程の説明図である。図４は、パッチ画像の濃度測定工程の説明図である。図５は、画像濃度と画像濃度センサ１２の検出結果の関係の説明図である。
【００４２】
画像形成装置１００は、連続した画像形成処理中に所定枚数毎にパッチ画像を形成する。図３では、２４枚目の画像の後端と２５枚目の画像の先端とに挟まれた非画像領域（画像間隔）に、画像濃度を測定するための測定用画像であるパッチ画像Ｑが形成される。つまり、パッチ画像Ｑが２４枚毎の画像間に形成される。
【００４３】
制御部１１０は、露光器３を制御してパッチ画像Ｑの静電像であるパッチ静電像を感光ドラム１に形成し、現像器４によりパッチ静電像を現像することでパッチ画像Ｑを形成する。制御部１１０は、パッチ検ＡＴＲの濃度制御を行い、画像濃度センサ１２によるパッチ画像Ｑの画像濃度の検出結果に基づいて、パッチ画像Ｑの画像濃度が基準濃度に収束するようにトナー補給制御を行う。
【００４４】
プリンタ制御部１０９のパターンジェネレータ１９２は、予め定められた画像濃度のパッチ画像を形成するためのパッチ画像信号を生成する。パターンジェネレータ１９２は、パッチ画像信号をパルス幅変調部１９１に供給する。パルス幅変調部１９１は、パッチ画像信号に応じて、予め定められた画像濃度に対応するパルス幅を有する駆動信号を発生して露光器３に送信する。露光器３は、パルス幅変調部１９１から受信した駆動信号のパルス幅に対応する時間だけ、レーザビームにより感光ドラム１を走査する。これにより、予め定められた画像濃度に対応するパッチ静電像が、感光ドラム１に形成される。パッチ静電像は、現像器４により、予め定められた画像濃度のパッチ画像として現像される。
【００４５】
画像濃度センサ１２は、感光ドラム１の回転方向において現像器４の下流側に設けられる。画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成されたトナー像の画像濃度を検出する。パッチ画像Ｑが感光ドラム１に形成されている場合、画像濃度センサ１２は、パッチ画像Ｑの画像濃度を検出する。画像濃度センサ１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を備える発光部１２ａと、フォトダイオード等の受光素子を備える受光部１２ｂとを備える。発光部１２ａは、感光ドラム１に形成されたトナー像を照射する。受光部１２ｂは、発光部１２ａにより照射された光の反射光を受光する。受光部１２ｂが反射光を受光できる領域が画像濃度センサ１２の検出領域となる。反射光量によりトナー像の画像濃度が検出される。画像濃度センサ１２は、パッチ画像Ｑが画像濃度センサ１２の検出領域を通過するタイミングで反射光を検出する。画像濃度センサ１２は、検出した反射光量に応じた電気信号を、測定値として制御部１１０に入力する。
【００４６】
図４に示すように制御部１１０は、Ａ／Ｄ変換部１１４、及びテーブル１１５ａを有する濃度変換部１１５を備える。制御部１１０は、画像濃度センサ１２から取得した測定値（電気信号）をＡ／Ｄ変換部１１４によりデジタル信号に変換する。画像濃度センサ１２から取得する測定値は、例えば０〜５［Ｖ］のアナログ電気信号である。Ａ／Ｄ変換部１１４は、このアナログ電気信号を例えば８ビットのデジタル信号に変換する。濃度変換部１１５は、テーブル１１５ａを用いて、このデジタル信号を濃度信号に変換する。
【００４７】
図５に示すように、感光ドラム１上に形成されたパッチ画像Ｑの画像濃度を面積階調により段階的に変化させると、パッチ画像Ｑの画像濃度に応じて濃度信号が変化する。図５の例では、トナーが感光ドラム１に付着していない状態（画像濃度「０」）の画像濃度センサ１２の測定値が５［Ｖ］であり、２５５レベルの濃度信号で表される。
【００４８】
感光ドラム１に形成されるトナー像の画素毎のトナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従って、画像濃度センサ１２による測定値は小さくなる。濃度変換部１１５が有するテーブル１１５ａは、このような画像濃度センサ１２の特性に基づいて各色の画像濃度を濃度信号に変換するための情報を表す。濃度変換部１１５は、テーブル１１５ａを参照して画像濃度センサ１２の測定値から各色の濃度信号を取得する。濃度変換部１１５は、取得した濃度信号をＣＰＵ１１１に入力する。
【００４９】
画像濃度センサ１２は、対数関数の特性を有しており、画像濃度が高くなるほど検出する測定値の傾きが小さくなる。つまり、画像濃度の変化に対する検出した測定値の変化が小さくなる。そのために、画像濃度センサ１２の検出精度が低下する。本実施形態では、２ライン１スペースのパッチ画像を使用することで面積階調を下げて、パッチ画像の画像濃度を下げている。感光ドラム１に形成されるパッチ静電像は、解像度が６００［ｄｐｉ］で、副走査方向に２ライン１スペースの画像となる。
【００５０】
上記の式２の補給補正量Ｍｐは、現像器４に現像剤が十分にある状態で現像されたパッチ画像Ｑの画像濃度の検出結果を基準値として、該基準値と測定値との差分ΔＤに基づいて算出される。例えば、ＣＰＵ１１１は、予めＲＯＭ１１３に格納される、現像器４内のトナーが基準値より１［ｇ］変化したときのパッチ画像Ｑの画像濃度の測定値の変化量ΔＤｒａｔｅを用い、式３により補給補正量Ｍｐを算出する。
Ｍｐ＝ΔＤ／ΔＤｒａｔｅ    …（式３）
【００５１】
補給補正量Ｍｐ分のトナー補給は、パッチ検ＡＴＲの実行間隔内でなるべく平均して実行することで、急激な色味の変動を回避するように行われる。パッチ検ＡＴＲの実行後、算出された補給補正量Ｍｐを一度に補給すると、大量のトナー補給によりオーバーシュートが発生する可能性がある。そのため、本実施形態の画像形成装置１００は、補給補正量Ｍｐをパッチ検ＡＴＲの実行頻度で除した量のトナーを、パッチ検ＡＴＲの実行間隔で補給する。
【００５２】
以上のようにして、制御部１１０のＣＰＵ１１１は、式２により補給トナー量Ｍｓｕｍを算出する。ＣＰＵ１１１は、モータ３１を制御してトナー搬送スクリュー３２を駆動させることにより、トナー補給槽３３から現像容器４５へ補給トナー量Ｍｓｕｍのトナーを補給する。
【００５３】
（画像濃度制御）
図６は、画像濃度制御処理を表すフローチャートである。画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して同様の画像濃度制御を行う。
【００５４】
制御部１１０は、最大画像濃度Ｄｍａｘを補償するために、帯電バイアス電圧、グリッドバイアス電圧、現像バイアス電圧、露光量などの画像形成条件を決定する第１の画像濃度制御を実行する。以下の説明においては、露光量を決定する第１の画像濃度制御について説明する。以下に説明するＳ６０１〜Ｓ６０３の処理が第１の画像濃度制御である。なお、露光量以外の画像形成条件（帯電バイアス電圧、グリッドバイアス電圧、現像バイアス電圧）は、例えば、画像形成装置１００に設けられた環境センサにより取得される環境情報に基づいて決定されてもよい。制御部１１０は、画像形成部Ｐを制御して第１、第２パッチ画像Ｉ１、Ｉ２を形成する（Ｓ６０１）。第１パッチ画像Ｉ１を形成するときの第１露光量と、第２パッチ画像Ｉ２を形成するときの第２露光量とは、画像形成装置１００の設置環境毎に予め設定される異なる値である。なお、第１パッチ画像及び第２パッチ画像は、同じ画像信号値に基づいて形成される。制御部１１０は、環境センサ３００の検出結果に応じて第１、第２露光量を決定する。制御部１１０は、画像濃度センサ１２に、第１、第２パッチ画像Ｉ１、Ｉ２の画像濃度を検出させる。制御部１１０は、画像濃度センサ１２から測定値（画像濃度）を取得する（Ｓ６０２）。以下の説明において、第１パッチ画像の濃度を「Ｄ１」とし、第２パッチ画像の濃度を「Ｄ２」とする。
【００５５】
制御部１１０は、検出した第１、第２画像濃度Ｄ１、Ｄ２及び第１、第２露光量から、露光量と画像濃度との関係を導出する。図７は、第１、第２パッチ画像Ｉ１、Ｉ２を形成した第１、第２露光量と、第１、第２画像濃度Ｄ１、Ｄ２との関係を示した図である。制御部１１０は、露光量と画像濃度との関係からターゲット濃度Ｄｔｇｔの画像を形成するための露光量（作像ＬＰＷ）を決定する（Ｓ６０３）。
【００５６】
次に、制御部１１０は、画像形成部Ｐにより形成される画像の濃度特性（階調特性）が理想的な濃度特性（理想的な階調特性）となるように、γＬＵＴを生成する第２の画像濃度制御を実行する。以下に説明するＳ６０４〜Ｓ６０６の処理が第２の画像濃度制御である。制御部１１０は、第３パッチ画像Ｉ３を形成する（Ｓ６０４）。Ｓ６０４の処理において、制御部１１０は、濃度特性（階調特性）を補正するのに適したパッチ画像を形成するために、測定用画像データの画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔをトナー帯電量に基づき決定する。そして、制御部１１０は、レーザ光量制御部１９０を作像ＬＰＷに基づき制御し、画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔに基づいて第３パッチ画像Ｉ３を形成させる。制御部１１０は、画像濃度センサ１２に、第３パッチ画像Ｉ３の画像濃度（第３画像濃度Ｄ３）を検出させる。制御部１１０は、画像濃度センサ１２の検出結果から第３パッチ画像Ｉ３の第３画像濃度Ｄ３を取得する（Ｓ６０５）。
【００５７】
ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に予め記憶された修正テーブルを参照して、画像濃度Ｄ３と画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔに対応する濃度ターゲットとの差分から補正用γＬＵＴを生成する。そして、ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１２又はＲＯＭ１１３に記憶されたγＬＵＴと、生成された補正用γＬＵＴを合成して新たなγＬＵＴを生成する（Ｓ６０６）。ここで、修正テーブルは、差分と画像信号の補正量との対応関係が、画像信号値毎に記憶されたデータテーブルである。
また、ＣＰＵ１１１は、修正テーブルを参照して画像濃度Ｄ３と濃度ターゲットの比から補正用γＬＵＴを生成してもよい。この場合、修正テーブルは、比と画像信号の補正量との対応関係が、画像信号値毎に記憶されたデータテーブルである。
さらに、修正テーブルはデータテーブルの形式に限定されず、例えば、演算式によって画像信号値毎の補正量を決定する構成であってもよい。ここで、図８は、濃度ターゲットの説明図である。図８に示すように、濃度ターゲットは、画像信号値と目標濃度との対応関係を示したデータである。濃度ターゲットは、自動階調補正処理（図９）が実行されたときに取得されてＲＯＭ１１３に格納される。図９は、自動階調補正処理を表すフローチャートである。
【００５８】
自動階調補正処理について説明する。制御部１１０は、自動階調補正処理を開始すると、図１０に例示する１０階調のパッチ画像を、色毎に記録材Ｓ上に形成して出力する（Ｓ９０１）。１０階調のパッチ画像は、予め決められた自動階調補正処理用の測定用画像データに基づいて形成される。１０階調のパッチ画像を形成するための測定用画像データは、１０個の異なる画像信号値を含む。パッチ画像が形成された記録材Ｓは、画像読取部Ａにより読み取られる。制御部１１０は、画像読取部Ａによる記録材Ｓ上のパッチ画像の読取結果から画像濃度を取得する（Ｓ９０２）。
【００５９】
制御部１１０は、記録材Ｓに形成されたパッチ画像の画像濃度に基づいて、補間処理及びスムージング処理を行い、全濃度領域の濃度特性（階調特性）を取得する。制御部１１０は、取得した濃度特性（階調特性）が理想的な濃度特性（理想的な階調特性）となるように、γＬＵＴ（階調補正テーブル）を作成する（Ｓ９０３）。Ｓ９０３の処理において、制御部１１０は、例えば図１１に示すように、取得した濃度特性（階調特性）が理想的な濃度特性（理想的な階調特性）と一致するように逆変換処理を行い、γＬＵＴ（階調補正テーブル）を作成する。
【００６０】
理想的な濃度特性（理想的な階調特性）となるγＬＵＴが作成された直後に、複数のパッチ画像を形成し、画像濃度センサ１２を用いてパッチ画像の画像濃度を検出すれば、その濃度値が感光ドラム１上におけるターゲット濃度になる。γＬＵＴの作成後に、図１０に例示する１０階調のパッチ画像を色毎に形成する（Ｓ９０４）。そして、制御部１１０は、画像濃度センサ１２に、各色のパッチ画像の画像濃度を検出させる（Ｓ９０５）。制御部１１０は、画像濃度センサ１２により検出された各パッチ画像の画像濃度を、ＣＰＵ１１１へ送信させる（Ｓ９０６）。ＣＰＵ１１１は、取得した各色の画像濃度を濃度ターゲットとしてＲＡＭ１１２に保存する（Ｓ９０７）。
【００６１】
γＬＵＴ（階調補正テーブル）は、自動階調補正が実行された場合、及び、画像濃度制御が実行された場合に更新される。γ補正部２０９は、最新のγＬＵＴ（階調補正テーブル）に基づいて画像データを変換する。
【００６２】
（画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔの決定処理）
制御部１１０は、トナー帯電量に適したパッチ画像Ｉ３の画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔを決定する。制御部１１０は、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫのトナー消費量、トナー補給量、現像器４内のトナー量に基づいて、一定時間間隔でトナー帯電量を予測する。制御部１１０は、一定時間内の各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫのトナー消費量、トナー補給量、現像器４内の平均トナー量をＲＡＭ１１２に保持する。制御部１１０は、トナー粒子の帯電量予測を一定時間（タイムステップ）毎に行う。トナー粒子の帯電量は、現像ローラ４１の回転状態、つまり現像中であるか否かに応じて、以下の２つの式のいずれかにより算出される。
【００６３】
Ａ．現像ローラ４１回転時（現像中）：
トナー帯電量
＝（α−前回のトナー帯電量）×タイムステップ／β
＋（補給トナー帯電量×補給量−前回のトナー帯電量×現像量）／現像容器内トナー量
＋前回のトナー帯電量    …（式４）
α：トナー粒子の飽和帯電量
β：摩擦帯電（除電）が行われる時間速さ
Ｂ．現像ローラ４１停止時（現像停止）：
トリボ変化量＝前回のタイムステップにおけるトナー帯電量×（１−γ）    …（式５）
γ：トナー粒子からの帯電量漏洩の時間速さ
【００６４】
現像ローラ４１の回転時に用いる式４の右辺は、第３項目が示す前回のトナー帯電量に対して、第１項目及び第２項目を加算したものであり、次時間のトナー帯電量を予測する式である。第１項目は、「摩擦帯電によるトナー粒子の帯電量の変化量」を示す。第２項目は、「帯電したトナー粒子が現像すると同時に未帯電のトナー粒子が補給される分の帯電量収支」を示す。現像ローラ４１の回転停止時に用いる式５は、一定の時定数で帯電量が減衰することを示す式である。なお、トナー帯電量や補給トナー帯電量の初期値は「０」である。
【００６５】
制御部１１０は、トナー帯電量の予測結果から、前回の濃度補正制御から今回の濃度補正制御までの間のトナー帯電量の変化に対する濃度特性（階調特性）の変化を予測する。制御部１１０は、まず、前回行った濃度補正制御時のトナー帯電量ＱＭ（ｔ−１）に対する変化量ΔＱＭを、式４、式５を用いて算出する。制御部１１０は、中間調のγ特性をトナー帯電量の変化に対する最大濃度変化量から予測する。最大濃度Ｄｍａｘは、例えば以下の式により予測される。
Ｄｍａｘ＝ターゲット濃度（Dmax）×（１−（ΔＱＭ／ＱＭ（ｔ）））    …（式６）
【００６６】
制御部１１０は、予め設定される濃度値θに対して線形補間を行う。濃度値θは、トナー帯電量が変化しても濃度が変化しない閾値であり、画像形成装置１００に特有の値である。図１２は、トナー帯電量の変化による濃度特性（階調特性）の変化の例示図である。図１２に示す通り、濃度値θを境にして、トナー帯電量の変化の影響が顕著になる。これは、現像ローラ４１のトナー層が、低濃度域では、感光ドラム１に近接する層のみが現像に用いられるために帯電量の影響を受けず、中〜高濃度域では、２層、３層のトナーが現像に用いられるために帯電量の影響が大きくなるためである。なお、図１２では、濃度値θが「４００」である。
【００６７】
トナー帯電量が低下（ΔＱＭがマイナス）した場合、図１２に示す濃度特性（階調特性）が得られる。現像効率が同一でトナー帯電量が低下すると、静電像の電位に相当する現像トナー量が増加するために、濃度が濃い方向にシフトする。トナー帯電量の変化によって大きく濃度が変化する濃度域は、図１２の最大濃度Ｄｍａｘの領域となる。上記の通り、最大濃度Ｄｍａｘが露光量を可変にすることで制御される。濃度制御は、図６の処理による作像ＬＰＷの設定（Ｓ６０３の処理）により行われる。
【００６８】
中間調の画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔの補正を行うためのパッチ画像の最適化について説明する。これは、最大濃度Ｄｍａｘが露光量の設定により最適化された状態で濃度特性（階調特性）を予測することで行われる。濃度特性（階調特性）の予測のために、画像形成のために入力される画像信号（ｎ）に対する濃度Ｄ（ｎ）が、ターゲット濃度Ｄｔｇｔ（ｎ）、最大ターゲット濃度Ｄｍａｘ＿ｔｇｔ、及びＤｍａｘ（ＱＭ（ｔ））により、式７を用いて算出される。最大ターゲット濃度Ｄｍａｘ＿ｔｇｔは、最大濃度Ｄｍａｘのターゲット濃度である。Ｄｍａｘ（ＱＭ（ｔ））は、最大ターゲット濃度Ｄｍａｘ＿ｔｇｔとトナー帯電量とから算出される。図１３は、式７により得られる濃度特性（階調特性）の例示図である。
【００６９】
Ｄ（ｎ）＝ターゲット濃度Ｄｔｇｔ（ｎ）×（Ｄｍａｘ＿ｔｇｔ／Ｄｍａｘ（ＱＭ（ｔ））    …（式７）
ターゲット濃度Ｄｔｇｔ（ｎ）は、定期的に行われる自動階調補正制御時に取得される。最大濃度部の最大ターゲット濃度Ｄｍａｘ＿ｔｇｔは、先のターゲット濃度Ｄｔｇｔ（ｎ）の最大濃度部の値である。トナー帯電量から計算されるＤｍａｘ（ＱＭ（ｔ））は式６により算出される。
【００７０】
制御部１１０は、Ｓ６０３の処理で作像ＬＰＷを決定した後の濃度特性（階調特性）に基づいて、中間調補正に用いるパッチ画像の画像濃度を決定する。本実施形態では、パッチ画像の画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔを、ターゲット濃度との濃度差が最も大きいものとする。そのために、制御部１１０は、どの濃度域で濃度差が最大になるかを算出する。まず制御部１１０は、式８により、各画像信号においてターゲット濃度に対する差分を算出する。次に制御部１１０は、式９により、最大ΔＤ＿ｍａｘの信号値を算出する。
ΔＤ（ｎ）＝｜Ｄ（ｔｇｔ）−Ｄ（ｎ）｜    …（式８）
ΔＤ＿Ｍａｘ＝Ｍａｘ（ΔＤ（ｎ））    …（式９）
【００７１】
本実施形態では、制御部１１０は、式９により中間調のターゲット濃度に対して最も濃度差が大きくなる画像信号を算出し、算出結果に応じて、ＲＯＭ１１３から中間調の画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔの補正を行うためのパッチ画像を取得する。このパッチ画像の最適化は、トナー帯電量ＱＭ（ｎ）が算出されるタイミングで逐次行われる。本実施形態では、１タイムステップを出力画像１枚分としている。
【００７２】
以上のように、トナー帯電量の変化に伴う濃度特性（階調特性）の変化に応じて中間調補正に用いるパッチ画像の最適化が行われる。図１４は、濃度補正制御処理を表すフローチャートである。図１４（ａ）は、濃度補正制御処理のメインの処理を表す。
【００７３】
この処理は、画像形成処理を１００枚行う毎に実行される。そのためにＣＰＵ１１１は、前回の濃度補正制御処理を行ってから１００枚以上の記録材Ｓに対して画像形成を行ったか否かを判断する（Ｓ１４０１）。１００枚以上の記録材Ｓに対して画像形成を行った場合（Ｓ１４０１：Y）、ＣＰＵ１１１は、濃度補正制御を行い、式６により算出される最大濃度Ｄｍａｘの補正により作像ＬＰＷを決定する（Ｓ１４０２）。ＣＰＵ１１１は、最大濃度Ｄｍａｘによりパッチ画像を形成し、このパッチ画像の画像濃度から作像ＬＰＷを決定する。
【００７４】
ＣＰＵ１１１は、逐次行っているトナー帯電量の予測処理に応じて中間調の濃度補正を行うためのパッチ画像を決定し、作像ＬＰＷの露光量で感光ドラム１に形成する（Ｓ１４０３）。ＣＰＵ１１１は、画像濃度センサ１２により、感光ドラム１に形成したパッチ画像の画像濃度を検出する（Ｓ１４０４）。ＣＰＵ１１１は、検出した画像濃度に応じて中間調の濃度補正を行い、γＬＵＴ（階調補正テーブル）を更新する（Ｓ１４０５）。
【００７５】
図１４（ｂ）は、予測したトナー帯電量によりパッチ画像の濃度を決定する処理を表すフローチャートである。ＣＰＵ１１１は、トナー帯電量の変化分に応じて濃度特性（階調特性）を予測する（Ｓ１４１１）。ＣＰＵ１１１は、濃度特性（階調特性）の予測結果から、上記の式９に応じて、Ｓ１４０３で感光ドラム１に形成するパッチ画像の濃度を決定する（Ｓ１４１２）。
【００７６】
図１５は、濃度補正制御の効果確認用のパッチ画像の例示図である。図１５（ａ）に示すパッチ画像は、濃度比率（画像デューティー）が５％である。図１５（ｂ）に示すパッチ画像は、濃度比率が７０％である。本実施形態では、図１５（ａ）の画像（濃度比率５％）により画像形成処理を１００枚分行った後に、図１５（ｂ）の画像（濃度比率７０％）により画像形成処理を３００枚分行って、濃度補正制御の効果を確認した。
【００７７】
図１６は、従来のように中間調で補正するパッチ画像の濃度を一定（Ｓｉｇ：６００）とした場合の濃度推移の例示図である。濃度比率７０％の場合、最大濃度（Ｄｍａｘ）は精度よく制御可能であるが、中間調の補正精度が悪い。この例では、濃度ターゲットに対して色差ΔＥは「３」程度である。図１７は、この場合の濃度特性（階調特性）の説明図である。濃度特性（階調特性）は、トナー帯電量の変化により実線から点線に変化し、最大濃度差が生じる濃度域で濃度補正ができていないことがわかる。そのために、中間調で濃度ターゲットに対する濃度変化が大きくなる。
【００７８】
図１８は、本実施形態の濃度補正制御を行った場合の濃度推移の例示図である。濃度比率７０％時のトナー帯電量の変化によって補正用のパッチ画像の画像信号値Ｓｉｇ＿Ｔが変更（Ｓｉｇ：４５０）される。これにより、濃度特性（階調特性）は、図１９に示すように中間調が補正される。その結果、濃度ターゲットに対して色差ΔＥは「１」程度まで改善される。
【００７９】
以上のように、画像形成装置１００は、最大濃度Ｄｍａｘについての露光量（作像ＬＰＷ）を変化させて複数のパッチ画像を形成し、その画像濃度に応じて露光量を決定することでトナー帯電量が変化した場合であっても精度よく濃度補正を行うことが可能となる。
【００８０】
［第２実施形態］
第２実施形態では、最大濃度Ｄｍａｘの濃度補正（露光量補正）を、パッチ画像を用いずにトナー帯電量の変化から予測されるΔＤｍａｘを用いてフィードフォワード補正する。この場合、第１実施形態よりもパッチ画像の数を減らして、制御時間のさらなる短縮、及びトナー消費量の抑制を図ることができる。画像形成装置１００の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００８１】
図２０は、本実施形態の濃度補正制御処理を表すフローチャートである。
【００８２】
図２０（ａ）は、濃度補正制御処理のメインの処理を表す。図２０（ｂ）は、作像ＬＰＷの算出処理及び中間調の濃度補正を行うためのパッチ画像の濃度を決定する処理を表すフローチャートである。
【００８３】
ＣＰＵ１１１は、図１４（ａ）のＳ１４０１の処理と同様に前回の濃度補正制御処理を行ってから１００枚以上の記録材Ｓに対して画像形成を行った場合（Ｓ２００１：Y）に濃度補正制御を行う。ＣＰＵ１１１は、露光量（作像ＬＰＷ）を決定する（Ｓ２００２）。
ＣＰＵ１１１は、まず、式６により算出される最大濃度Ｄｍａｘに基づいて露光量（作像ＬＰＷ）を決定する（Ｓ２０１１、Ｓ２０１２）。露光量の算出は、上記した自動階調補正時に図７で例示する露光量と画像濃度との関係を表すテーブルに基づいて行ってもよく、予め設置環境毎に設定されるテーブルに基づいて行ってもよい。また、ＣＰＵ１１１は、濃度ターゲット、現像コントラスト、及び露光量の関係から露光量を算出してもよい。図２１は、濃度ターゲット、現像コントラスト、及び露光量の関係の例示図である。ＣＰＵ１１１は、自動階調補正時の現像コントラストの電位と画像濃度との関係、及び電位センサ５の検出結果を用いて、現像コントラストの電位と露光量の関係を把握して算出する。
【００８４】
ＣＰＵ１１１は、最大濃度Ｄｍａｘの補正に対する露光量（作像ＬＰＷ）が変更されると、中間調の画像濃度調整を行う。ＣＰＵ１１１は、第１実施形態と同様に、トナー帯電量の予測処理により式７、式８を用いてパッチ画像を決定して（Ｓ２０１３、Ｓ２０１４）、感光ドラム１に形成する（Ｓ２００３）。ＣＰＵ１１１は、画像濃度センサ１２により、感光ドラム１に形成したパッチ画像の画像濃度を検出する（Ｓ２００４）。ＣＰＵ１１１は、検出した画像濃度に応じて中間調の濃度補正を行い、γＬＵＴ（階調補正テーブル）を更新する（Ｓ２００５）。
【００８５】
第１実施形態と同様に濃度比率５％と７０％のパッチ画像により濃度補正制御の効果を確認したところ、最大濃度Ｄｍａｘ及び中間調のいずれでも、濃度ターゲットに対して色差ΔＥが「１」程度に抑制されることが確認できた。
【００８６】
以上のように第２実施形態は、最大濃度Ｄｍａｘの露光量調整をパッチ画像を用いずに、トナー帯電量の予測結果から決定するフィードフォワード補正である。そのために、第２実施形態は、第１実施形態よりも制御時間及びトナー消費量を抑制しつつ、トナー帯電量が変化した場合であっても精度よく濃度補正を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００８７】
１００…画像形成装置、１…感光体ドラム、２…帯電器、３…露光器、４…現像器、５…電位センサ、１２…濃度センサ、１０８…画像処理部、１１０…制御部、１１１…ＣＰＵ、３００…環境センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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