(57)【要約】【課題】本発明によれば、アナログＨＴ階調パターンのパッチ部付着量を正確に取得でき、トナー濃度を正確に算出することができ、画像濃度を適切に維持可能とする。【解決手段】感光体４０に複数のパッチを形成し、それらへのトナー付着量をトナー濃度センサ３１２により検知して作像条件を決定する。複数のパッチの作成方式を帯電条件、現像条件、露光条件を切り替えながら作成する第一の方式と、これら複数のパッチの作成方式を露光領域のマトリクスを切り替えながら作成する第二の方式とを有する。これらの方式において、トナー濃度センサ３１２より検知される感光体４０の地肌部の反射光量に基いてパッチを形成した部位の反射光量の規格化値を算出する。所定の規格化値における拡散反射光量をそれぞれ算出し、所定の規格化値における拡散反射光量の比率より、拡散反射光量とトナー付着量変換値の相関を補正する。【選択図】図２
2017003715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体を一様に帯電する帯電装置と、
一様に帯電された前記像担持体を露光することにより潜像を形成する露光装置と、
トナーとキャリアより構成される現像剤を収容する現像器と、
該現像器にトナーを補給するトナー補給装置と、
該トナー補給装置に着脱可能なトナー補充容器と、
潜像を前記現像器中のトナーにより現像する現像装置と、
前記像担持体上に形成されたトナー像の反射光を光学的手段により検知する光学濃度検知手段と、
前記検出光量を付着量変換テーブルに基づいて付着量に変換する付着量変換手段と、
を備えた作像装置を有し、
該作像装置によって前記像担持体に複数のパッチを形成し、該複数のパッチへのトナー付着量を前記光学濃度検知手段により検知して作像条件を決定する画質調整動作を有し、
前記作像装置は、
前記複数のパッチの作成方式を帯電条件、現像条件、露光条件を切り替えながら作成する第一の方式と、
前記複数のパッチの作成方式を露光領域のマトリクスを切り替えながら作成する第二の方式と、
を有し、
前記第一の方式と前記第二の方式において、前記光学濃度検知手段より検知される前記像担持体の地肌部の反射光量に基づいて前記パッチを形成した部位の反射光量の規格化値をそれぞれ算出し、
所定の規格化値における拡散反射光量をそれぞれ算出し、
前記所定の規格化値における拡散反射光量の比率より、拡散反射光量とトナー付着量変換値の相関を補正する、
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、
前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、前記付着量変換テーブルを補正する動作を着荷時に行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、前記付着量変換テーブルを補正する動作を所定の枚数間隔で実施する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、前記付着量変換テーブルを補正する動作を前記トナー補充容器の交換時に実施する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、前記付着量変換テーブルを補正する動作を前記現像剤の交換時に実施する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記光学濃度検知手段は発光光量の変更もしくは受光光量倍率の変更のうち少なくとも一つの方式による校正動作を有し、
該校正動作が実施された場合には前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、
前記付着量変換テーブルを補正する動作は着荷時に行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記画質調整動作は前記第二の方式により行う、
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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適用される電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体に潜像を形成し、潜像にトナーを現像した後、転写することにより印刷紙上に作像する画像形成装置では、画質調整動作が行われる。例えばまず、印刷動作外で現像バイアス、帯電バイアスもしくは露光条件といった作像条件を変えつつトナー像を階調パターンとして作成する。そして、作成された階調パターンのトナー像をトナー付着量検知センサを用いることによりトナー付着量を取得する。そして、現像ポテンシャル（現像電位と露光電位の差）とトナー付着量の相関よりトナーの現像能力を求め、最適な画像形成条件を決定する。その際、トナー付着量検知センサの反射光をトナー像の付着量へ変換する方法として、トナー像部の反射光を地肌部の反射光により規格化値を、実験的に求められているトナー付着量と規格化値の相関関係の付着量変換テーブル（以降、付着量変換テーブルと記載する）を用いて、トナー付着量を算出する方法がある。(例えば特許文献１参照)。
【０００３】
また、生産工程で発生するトナー粒形の差異に起因する付着量変換誤差をトナーボトルのＩＤチップに保存されているトナー粒形情報に基づいて補正する方法がある（例えば特許文献２参照）。この方式ではトナーの初期状態の粒径差に起因するトナー付着量検出誤差を抑制することは可能であるが、トナー粒径は生産工程のみならず使用により粒径分布が変動する。この場合はＩＤチップに保存されているトナー粒径情報のみでは付着量検知誤差を抑制することはできない。
【０００４】
また、トナーの特性変動量を現像ローラの回転数とドットカウンタ値より予測し、目標付着量を補正する方法が開示されている(例えば特許文献３参照)。この方式では、経時でのトナー状態変化を抑制することが可能である。しかしながら、トナー状態の変動は、作像システムの使用量だけではなく温湿度等の使用環境や現像剤の特性差等もあるため予測制御によりトナー濃度を安定的に維持することは困難である。
【０００５】
光学式のトナー付着量検知センサを用いたトナー付着量検知においては、検知対象となるトナーの反射光より付着量変換テーブルを用いてトナー付着量を算出している。この方式では、もとよりトナーの反射光とトナー付着量の相関が一律な場合はトナー付着量を適切に算出できるが、この相関が変化した場合には適切なトナー付着量が算出できない。光学式のトナー付着量検知センサでは、その感度補正をトナーパッチ部の正反射光量が所定値となるときの拡散反射光量より補正している。しかし、正反射光量はトナーパッチ部の地肌露出率により変化する。地肌露出率は経時、温湿度、トナー濃度等の条件の変化によるトナーの帯電特性、凝集特性の変化によるトナーの載り方の変化により、同一のトナー付着量でも変化する。このような場合には適切にトナー付着量検知センサの感度補正を行うことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、以上の諸問題点に鑑み、経時等のトナー状態変化により付着量算出誤差の発生しやすいアナログＨＴ（ハーフトーン）方式のトナー付着量を、それぞれの所定の地肌露出率における反射光量の比に基づいて付着量変換テーブルを補正することで付着量算出誤差を抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体を一様に帯電する帯電装置と、一様に帯電された前記像担持体を露光することにより潜像を形成する露光装置と、トナーとキャリアより構成される現像剤を収容する現像器と、該現像器にトナーを補給するトナー補給装置と、該トナー補給装置に着脱可能なトナー補充容器と、潜像を前記現像器中のトナーにより現像する現像装置と、前記像担持体上に形成されたトナー像の反射光を光学的手段により検知する光学濃度検知手段と、前記検出光量を付着量変換テーブルに基づいて付着量に変換する付着量変換手段と、を備えた作像装置を有し、該作像装置によって前記像担持体に複数のパッチを形成し、該複数のパッチへのトナー付着量を前記光学濃度検知手段により検知して作像条件を決定する画質調整動作を有し、前記作像装置は、前記複数のパッチの作成方式を帯電条件、現像条件、露光条件を切り替えながら作成する第一の方式と、前記複数のパッチの作成方式を露光領域のマトリクスを切り替えながら作成する第二の方式と、を有し、前記第一の方式と前記第二の方式において、前記光学濃度検知手段より検知される前記像担持体の地肌部の反射光量に基づいて前記パッチを形成した部位の反射光量の規格化値をそれぞれ算出し、所定の規格化値における拡散反射光量をそれぞれ算出し、前記所定の規格化値における拡散反射光量の比率より、拡散反射光量とトナー付着量変換値の相関を補正する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、アナログＨＴ（ハーフトーン）階調パターンのパッチ部付着量を正確に取得でき、トナー濃度を正確に算出することができ、画像濃度を適切に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置としての複写機の概略構成図である。
【図２】図１の装置の画像形成部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】電位制御装置周りの概略構成図である。
【図４】図１の例のような画像形成装置で用いる光学センサの例を示す断面図である。
【図５】画像濃度調整の階調パターンを示す図である。
【図６】アナログＨＴ方式でのトナー付着状態を示す図である。
【図７】中間転写ベルト上でのトナー付着状態と露光ディザを示す図である。
【図８】ドットマトリクス方式でのトナー付着状態を示す図である。
【図９】アナログＨＴ方式とドットマトリクス方式の地肌露出率と拡散反射光量の初期と経時（１００ｋ頁出力後）の変化を示す図である。
【図１０】校正点（０．３）での拡散反射光量の推移を示す図である。
【図１１】実施形態１の動作のフロー図である。
【図１２】中間転写ベルト上のレイアウトを示す図である。
【図１３】データサンプリングによるＶｓｐ、ΔＶｓｇの算出を示す図である。
【図１４】感度補正係数αの算出を示す図である。
【図１５】正反射光の成分分解を示す図である。
【図１６】拡散光出力の感度補正を示す図である。
【図１７】感度補正係数の比を示す図である。
【図１８】付着量変換テーブルの選択例を示す図である。
【図１９】感度補正の実施有無での中間転写ベルト上のトナー付着量の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
画質調整動作時に用いる階調パターンは、帯電バイアス、現像バイアスを順次に変更しながら露光をすることで作成するアナログ階調パターンである。この場合、低付着量側では付着するトナー層が薄いため経時で現像剤の粒状分布が広がり、未帯電トナーや逆帯電トナーの存在量が増加し、感光体上にトナー層が均等に付着せず、現像の穂先の跡が残るような現象が発生することがある。このような場合、トナー付着量に対して地肌の露出率が高くなる傾向となる。すなわち、トナー状態の変化により中間転写ベルト部の地肌露出率とトナー付着量の相関が変化することとなる。
一方、帯電バイアス、現像バイアスを一定にし、ディザを変更しながら露光することにより作成されるドットマトリクス階調パターンは、１ドットを形成するときの現像ポテンシャル量が大きい。そのため、トナーが感光体に安定して付着し、現像の穂先の跡が残るような現象は発生しにくい。すなわち、トナー状態の変化に対しての中間転写ベルト部の地肌露出率とトナー付着量の相関は安定して得られる。
【００１１】
画質調整動作において、電位センサを搭載しないシステムにおいては、階調パターン形成時の露光部電位を直接検知することはできないが、露光部電位が落ちきっている部分を用いることにより、露光部電位を精度よく予測することができる。階調パターンはディザ階調ならびに高光量で描く必要があるため、アナログＨＴ方式である必要がある。そのため、経時等のトナー状態変化により付着量算出誤差の発生しやすいアナログＨＴ方式のトナー付着量を用いる。すなわち、付着量算出の安定しているドットマトリクス方式を適切なタイミングで描き、それぞれの所定の地肌露出率における反射光量の比に基づいて付着量変換テーブルを補正することで付着量算出誤差を抑制する。画質調整動作時のフルカラーモードとモノクロモードのトナー付着量検知センサの発光光量の差分よりモノクロモード時のあおり角量変化を予測し、付着量変換テーブルを修正する。
【００１２】
図１は、本発明の実施対象となる画像形成装置としての複写機の概略構成図である。図１において、符号１００は複写機本体であり、符号２００はそれを載せる給紙テーブルであり、符号３００は複写機本体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】
複写機本体１００には、その中央に、無端状ベルトからなる中間転写ベルト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、図中時計回り方向に回転移動する。尚、本実施例で用いている中間転写ベルト１０の体積抵抗は１０の１０乗［Ωｃｍ＾３］となっている。体積抵抗値は、低すぎると例えばトナー付着量検知センサ対向ローラ３１１に印加されるバイアスがリークしてしまい、異常画像を引き起こしてしまう。同様に、転写ローラでリークが発生すると、転写効率不足で画像濃度低下を招く。逆に、高すぎる場合は、低画像面積時の画像濃度低下や放電による異常画像を発生させるため、適正な値が存在する。なお図示の装置においては、第３支持ローラ１６を駆動ローラとしているものとする。
【００１４】
これら３つの支持ローラのうち、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。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、画像形成手段であるタンデム画像形成部２０が対向配置されている。タンデム画像形成部２０は、図１に示すように、その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が並べて配置されている。
【００１５】
タンデム画像形成部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。中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３１、２３２間に転写シート搬送部材としての無端状ベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。２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２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写材である転写シートＳに転写する。
【００１６】
また２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。また２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えられている。もちろん、２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、本実施形態では、このような２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。
【００１７】
このような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。
【００１８】
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、原稿内容を読取る。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。
【００１９】
また、これと同時に、個々の画像形成部１８において像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを回転させる。そして、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー像（顕像）を形成する。そして、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上のトナー画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。
【００２０】
このような画像形成に並行して、給紙テーブル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。そして、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で搬送して複写機本体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。そして、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２次転写装置２２との間に転写シートＳを送り込み、２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。
【００２１】
トナー像転写後の転写シートＳは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、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を加えて転写トナー像を定着させる。その後、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。なお、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。
【００２２】
厚紙を選択してコピーした場合には、感光体や中間転写ベルトなどの駆動速度が半分となる。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。以下、厚紙をコピーする場合に、感光体や中間転写ベルトの駆動速度が半速となるモードを半速モードと呼称する。
【００２３】
次に、上述したタンデム型画像形成部の画像形成部１８について図２を参照して説明する。なお、ここでは、Ｋ色の画像形成部１８Ｋについて説明するが、他色（Ｙ、Ｍ、Ｃ色）の画像形成手段も同様の構成をしている。
画像形成部１８Ｋは、例えば、図２に示すように、ドラム状の感光体４０Ｋの周りに、帯電装置６０Ｋ、現像装置６１Ｋ、感光体クリーニング装置６３Ｋ、図示しない除電装置などを備えている。画像形成時には、感光体４０Ｋ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４０Ｋは、その表面を帯電装置６０Ｋによって一様帯電せしめられた後、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、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ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Ｋ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４０Ｋの表面を走査して露光することで静電潜像を形成する。
【００２４】
現像装置６１Ｋの現像部材たる現像ローラ６１ａには現像バイアスが印加されており、感光体４０Ｋ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形成されている。この現像ポテンシャルにより現像ローラ６１ａ上のトナーが現像ローラ６１ａから感光体４０Ｋの静電潜像に転移することで、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。また、現像装置内の現像剤搬送スクリューの底面にはトナー濃度センサ３１２Ｋが具備されており、随時トナー濃度を検知することが出来る。
【００２５】
感光体４０Ｋ上に形成されたＫトナー像は、１次転写装置６２Ｋによって中間転写ベルト１０上に一次転写される。感光体４０Ｋは、トナー像転写後に感光体クリーニング装置６３Ｋによって残留トナーがクリーニングされ、図示しない除電装置により除電されて次の画像形成に備えられる。同様にして、画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは、ドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの周りに、帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。そして、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０ＣにＹ、Ｍ、Ｃのトナー像を形成し、これらは中間転写ベルト１０上に重ね合わせて１次転写される。
【００２６】
本例の画像形成装置には、形成する画像の色がフルカラーのときには全ての感光体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。また、黒単色のときには黒以外の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを中間転写ベルト１０表面から離間させるモノクロモードを備えている。また、図示の画像形成装置には、スキャナで読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。
【００２７】
モノクロモードには、Ｋ色の感光体以外の感光体を中間転写ベルトから相対的に離間させて画像形成を行う第１モノクロモード、Ｋ色以外の現像装置の動作を停止させる第２モノクロモードの２種類ある。この第２のモノクロモードは、オートカラーチェンジモードが選択されているときに実行されるモードである。モノクロモード、フルカラーモード、オートカラーチェンジモードの切り替えは、ユーザーの意思で決定して入力できるよう、手動操作手段たる図示しない操作パネルに入力部を設けている。
【００２８】
ユーザーによって、モードを選択可能としているので、次のような利点がある。例えば、原稿画像は、カラー画像であるが、ユーザーがモノクロ画像にしたい場合は、ユーザーが操作パネルを操作して、モノクロモードを選択すれば、ユーザーの所望どおりのモノクロ画像を得ることができる。また、ユーザーがモノクロモードを選択したときは、常にＹ、Ｍ、Ｃの感光体が中間転写ベルト１０から離間しているので、Ｙ、Ｍ、Ｃの感光体の劣化を抑制することができる。また、ユーザーによってカラーモードが選択されると、オートカラーチェンジモードのようにモノクロ画像の場合は、モノクロモードに切替ることがない。よって、カラー原稿とモノクロ原稿が混在した複数の原稿を連続して印刷するときの印刷スピードは、オートカラーチェンジモードよりも速い。その結果、ユーザーが、カラーモードを選択することで、ユーザーは、カラーとモノクロが混在した複数の原稿の印刷画像を早く手に入れることができる。
【００２９】
＜実施形態１＞
本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、画像濃度制御手段の１つとして、電位制御装置４０１を持つ。電位制御装置４０１には図３に示すような構成を用いることで、適切に行うことが可能である。すなわち、トナー付着量検知センサ３１０で検知した検出値と、トナー濃度センサ３１２、環境センサである温湿度センサ（図示せず）によって検出された温湿度とトナー濃度と、感光体の露光後の表面電位と現像バイアスを入力すると、電位制御装置は帯電装置、現像装置、露光装置の帯電バイアス、現像バイアス、露光光量とトナー濃度制御目標値を出力する。この最適な作像条件にしたがって、各バイアス、トナー補給を制御することで、安定的な画像濃度を提供している。なお、本例のトナー付着量検知センサ３１０は図４に示すような１発光２受光タイプのセンサである。黒トナーは正反射光のみに基づき付着量変換を行い、カラートナーは正反射光及び、拡散反射光に基づき付着量変換を行う。
【００３０】
画質調整動作時に作成されるパターンは帯電バイアス、現像バイアスの段階的な変調と一定の露光により作成されフルディザである図５に示すようなアナログハーフトーン（ＨＴ）パターンを用いる。画質調整パターンにアナログＨＴパターンを用いることにより、現像バイアスと予測される露光部電位の差分すなわち現像ポテンシャルを予測することが求めることが可能となる。各階調ごとの現像ポテンシャルとトナー付着量の相関を取得し、最小二乗法を用いて一次近似したときの傾き量より現像能力と現像開始電圧Ｖｋを算出できる。算出された現像能力と現像開始電圧Ｖｋより目標付着量が得られるときの現像ポテンシャルを算出することで必要となる現像バイアスを求めることができる。現像バイアスが求まることで帯電バイアス、必要露光量等の作像条件も順次算出することができる。それら作像条件の算出フローの詳細については後述する。
【００３１】
しかしながらアナログＨＴパターンは先述したようにトナーの状態の変化により、トナー付着量検知センサの位置でのベルト上トナー付着量が一定であったとしても、ベルト地肌部の露出量が変化する場合がある。図６に初期状態と経時状態の中間転写ベルト上のトナー付着状態を示す。このような場合、所定の地肌露出率を校正点としてトナー付着量検知センサの検出値を補正するアルゴリズムにおいては、初期状態と同一のトナー付着量である場合でも、地肌露出率は増大する傾向がある。なお、ここでいう地肌露出率とは正反射光量の地肌反射出力とパターン部の反射出力の比を示している。
【００３２】
これに対してドットマトリクス方式は、現像バイアス、帯電バイアス、露光量を所定の値に固定し、段階的にディザを切り替えることで露光面積率を変調させ、これによって階調パターンを作成する。これを図７に示す。このようなドットマトリクス方式は、図８に示すようにトナー状態の変動に対して地肌露出率とトナー付着量の相関がロバストである。これは、トナーの層状ではなくドット成長により階調パターンを切り替えるため、容易にトナー層が削られることが無いためである。
【００３３】
図９にアナログＨＴ方式とドットマトリクス方式の地肌露出率と拡散反射光量の初期と経時（１００ｋ頁出力後：ｋ＝１０００）の変化を示す。また、図１０に校正点（０．３）での拡散反射光量の推移を示す。アナログＨＴ方式では同一の地肌露出率においても拡散反射光量が上昇している。一方、ドットマトリクス方式においては同一の地肌露出率で初期と経時における拡散反射光量の変化は小さい。すなわち、アナログＨＴ方式とドットマトリクス方式それぞれで同一の地肌露出率でも初期と経時で拡散発光量は異なるため、地肌露出率と拡散反射光量よりトナー付着量検知センサの感度補正を行うアルゴリズムにおいてはトナー付着量の検知誤差が発生する。そこで、拡散反射光量より算出される感度補正係数の変化量に基づいてトナー付着量テーブルを補正することにより正確なトナー付着量を算出することが可能となる。
【００３４】
本実施形態の動作のフローを図１１に示す。ここで「Ｓ」は「ステップ」の略記である。
S1-1：付着量変換補正の要否を判定する
下記に該当する場合、付着量変換補正が必要だと判断する。
・画像形成装置の初期起動時
・印刷枚数が所定枚数に達している場合
・現像剤交換（ＰＣＤＵ交換含む）直後
・トナーボトル交換した後、印刷枚数が所定枚数に達している場合
S1-2：トナー付着量検知センサの校正を実行する
中間転写ベルト地肌部からの正反射光を測定し、受光出力が４．０±０．５［Ｖ］の範囲に収まっているか否かを検査する。その結果範囲外であった場合はＬＥＤ電流を二分探索で切り替えていき、受光出力が範囲内になるように調整する。
S1-3：アナログＨＴ階調パターンを作成・検知する
ここで作成する画像濃度調整の階調パターンは図５に示したものである。中間転写ベルト上のレイアウトは図１２に示す。露光部電位を固定して、帯電バイアスを変化させ、現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。加えて、前回の画質調整動作にて決定した帯電バイアスを使用し作像する。階調パターンの作像バイアスは前回の画質調整動作フローにて決定されたものを階調パターンの各色パッチ数（本実施例では５パッチ）で割り、段階的に変化させていく。すなわち、ｎパッチ目の帯電バイアスＶｃ（ｎ）、Ｖｂ（ｎ）はそれぞれ下記数式１のようになる。
【数１】
2017003715.tif 000003
このときに用いる書込みＬＤパワーは、最大露光量により行うものとする。
S1-4：トナー付着量検知センサ感度補正係数を求める（アナログＨＴ階調パターン）
S-3で作成した基準パターンからの反射光を図１に記載の位置に設置した光学センサ１７を用いて検知する。本実施形態において画像濃度検出用の光学センサを画像中心に設置しており、このセンサにより、４色全ての画像濃度調整用パターンを検知する。
【００３５】
次に光学センサからの出力値をトナー付着量に変換する方法について詳細に説明する。本実施形態で使用するトナー付着量変換方法は、特許文献４に開示の方法を用いる。特許文献４に開示の方法はもちろん採用できるトナー付着量変換方法の一例である。なお、以下の説明中の記号の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルト地肌部出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ_ＯＦＦ時の出力電圧）
＿ｒｅｇ．・・・正反射光出力
＿ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力
［ｎ］・・・要素数：ｎの配列変数（トナーパッチ数）
【００３６】
先ず、Ｋトナーの付着量変換方法に関して説明する。
（i）以下の式を用いて正反射光からオフセット電圧を減ずる。
【数２】
2017003715.tif 000004
【数３】
2017003715.tif 000005
（ii）正反射データを正規化する。
【数４】
2017003715.tif 000006
（iii）ＬＵＴ（周知のようにルックアップテーブル。以下、すべて略記する。）を用いて正規化値を付着量に変換する。
正規化値に対応する付着量変換テーブルを予め作成しておき、それに対応させて付着量を得る。
以上が、Ｋトナーの付着量変換方法である。
【００３７】
次にカラートナーの付着量変換方法に関して説明する。
［ステップ１］データサンプリング：Ｖｓｐ，ΔＶｓｇ算出（図13参照）
まず初めに、正反射光出力，拡散光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。これは、センサ出力の増加分をトナー付着量の増加分のみで表すためである。
正反射光出力増分は下記数式５のとおりである。
【数５】
2017003715.tif 000007
拡散反射光出力増分は下記数式６のとおりである。
【数６】
2017003715.tif 000008
［ステップ２］感度補正係数αの算出（図１４参照）
ステップ１にて求めたΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］、ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］から、ポイント毎にΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］／ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］を算出する。そして、ステップ３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］）に乗ずる係数αの算出を行う。
【数７】
2017003715.tif 000009
ここで、αの比を最小値により求めたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値はほぼゼロであり、かつ正の値となることがわかっているからである。
［ステップ３］正反射光の成分分解（図１５参照）
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
正反射光出力の拡散光成分は下記数式８のとおりである。
【数８】
2017003715.tif 000010
正反射光出力の正反射成分は下記数式９のとおりである。
【数９】
2017003715.tif 000011
このようにして、正反射光出力から、拡散光成分を分離すれば、純粋な正反射光成分のみを抽出することができる。
［ステップ４］正反射光出力＿正反射成分の正規化
次に、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、０〜１までの正規化値へ変換する。
正規化値は下記数式１０で表される。
【数１０】
2017003715.tif 000012
［ステップ５］拡散光出力の地肌部変動補正
次に、［拡散光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散光出力成分］を除去する処理を行う。
補正後の拡散光出力は下記数式１１で得られる。
【数１１】
2017003715.tif 000013
［ステップ６］拡散光出力の感度補正（図１６参照）
「正反射光（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、そのプロット線を近似することで、拡散光出力の感度を求め、この感度があらかじめ定めた狙いの感度となるように補正を行う。前記プロット点を近似する方法としては、多項式近似（２次近似）を用いることができる。その方法を以下に示す。
【００３８】
「正反射光（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たプロット線を多項式近似（本実施形態においては、２次式近似）して、感度補正係数ηを算出する。
まず、プロット線を２次近似式（ｙ＝ξ１ｘ２＋ξ２ｘ＋ξ３）で近似して、下記のように最小二乗法により係数ξ１、ξ２、ξ３を求める。
【数１２】
2017003715.tif 000014
ここで、
ｍ：データ数
ｘ［ｉ］：正反射光＿正反射成分の正規化値
ｙ［ｉ］：地肌部変動補正後拡散光出力
である。なお、計算に用いるｘの範囲は、本実施例では０．１≦ｘ≦１．００とする。
【００３９】
上の数式８の式（１）、（２）、（３）の連立方程式を解くことで、係数ξ１、ξ２、ξ３を求めることができる。
【００４０】
こうして近似されたプロット線から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなる様な感度補正係数ηを求める。
【数１３】
2017003715.tif 000015
初期の場合はη［ａ］として保存し、経時の場合はη［ａ］’として保存する。
【００４１】
図１１に戻って説明する。
S1-5：ドットマトリクス階調パターンを作成する
ここで作成する画像濃度調整の階調パターンは図７に示したものである。帯電バイアス、現像バイアス、露光量は前回の画質調整動作時に決定されたものを用いる。段階的にディザを変化させ露光面積率を変えることにより階調を変化させる。このときに用いる書込みＬＤパワーは、最大露光量により行うものとする。
S1-6：トナー付着量検知センサ感度補正係数を求める（ドットマトリクス階調パターン）
S1-5にて作成されたドットマトリクス階調パターンにおいてもS1-4と同様のフローで感度補正係数η［ｄ］の算出を行う。着荷直後はη［ｄ］として保存し、着荷直後でない場合はη［ｄ］’として保存する。
S1-7:付着量変換テーブルを選択する
下記の数式１４よりアナログＨＴパターンとドットマトリクス階調パターンの感度補正係数の比Δηの変化量を算出する。
【数１４】
2017003715.tif 000016
算出された感度補正係数の比より図１７のテーブルを参照し図１８より付着量変換テーブルを選択する。
S1-8:アナログHTパターン部の付着量を算出する
S1-4のステップ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、数式９により求めた感度補正係数η［ａ］を乗じることで、下記数式１５のように、付着量と拡散出力との関係が予め定められた関係となるように補正する。
【数１５】
2017003715.tif 000017
【００４２】
以上が、ＬＥＤ光量低下などにより生じる光学センサの経時的な変動などに対する光学センサ出力値の補正制御（処理）である。上述のように補正することにより、温度変化、経時劣化などによる発光素子や受光素子の出力値変動に対して受光素子の出力値とトナー付着量との関係を一義的な関係に修正することができる。そして、上述した光学センサの出力値の補正を行った後、付着量変換テーブルを参照することにより、光学センサの出力値をトナー付着量に変換することができる。
【００４３】
再び図１１に戻って説明する。
S1-9：現像能力を算出する
階調パターンの潜像部の現像ポテンシャル(現像電位と露光電位の差分)と、トナー付着量の２次元配列を一次近似することにより現像能力を算出する（特許文献４に開示の方法を参照）。このときのトナー付着量は数式７にて算出、保存された補正後の感度補正係数αを用いる。
現像ポテンシャルの算出は、S1-2で作成した階調パターン潜像部電位を実験的に求められた露光部電位ＶＬを用いる。階調パターン潜像電位より、以下の式を用いて現像ポテンシャルを算出する。
【数１６】
2017003715.tif 000018
S1-10：最適作像条件を算出する
S1-9にて算出された現像能力に基づいて狙い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し、現像バイアス、帯電バイアス、露光光量の算出を行う（特許文献４に開示の方法を参照）。
S1-11：最適作像条件を保存する
S1-10で算出された作像条件を保存する。保存された作像条件は次回印刷に読み出され適用される。
なお、付着量変換が不要とした場合は、通常の画質調整動作としてS1-12〜S1-14を実施する。
S1-12〜S1-14：S1-2〜S1-4と同様の内容であるため説明を省略する。
【００４４】
以上雪衣してきた本実施形態のような感度補正の実施有無での中間転写ベルト上のトナー付着量の推移を図１９に示す。本実施形態では印刷枚数２０ｋ枚ごとに一度の頻度で制御を実施している。本実施形態の制御の実施が無い場合（ａ）では徐々にトナー付着量が薄くなる制御となっているが、実施する場合（ｂ）では、トナー付着量は適切に維持されていることがわかる。
【００４５】
以上説明してきたように、本発明は、アナログＨＴ階調パターンとドットマトリクス階調パターンの２方式でトナー付着量検知センサ補正係数を算出し、付着量変換ＬＵＴを補正する。すなわち、ドットマトリクス階調パターンで算出される付着量補正係数に基づいて、アナログＨＴ階調パターンで算出される付着量補正係数を補正することにより、アナログＨＴ階調パターンのパッチ部付着量を正確に取得できる。そして、トナー濃度を正確に算出することができ、画像濃度を適切に維持することができる。そのような画像形成装置の構成としては、像担持体と、像担持体を一様に帯電する帯電装置と、一様に帯電された像担持体を露光することにより潜像を形成する露光装置と、トナーとキャリアより構成される現像剤を収容する現像器と、現像器にトナーを補給するトナー補給装置と、トナー補給装置に着脱可能なトナー補充容器と、潜像を現像器中のトナーにより現像する現像装置と、像担持体上に形成されたトナー像の反射光を光学的手段により検知する光学濃度検知手段を有し、前記検出光量を付着量変換テーブルにもとづき付着量に変換する付着量変換手段を有し、前記作像装置によって複数のパッチを形成し、その複数のパッチのトナー付着量を光学濃度検知手段により検出し、作像条件を決定する画質調整動作を有し、前記複数のパッチの作成方式を帯電条件、現像条件、露光条件を切り替えながら作成する第一の方式と、前記複数のパッチの作成方式を露光領域のマトリクスを切り替えながら作成する第二の方式と、を有し、第一と第二の方式において、光学濃度検知手段より検出される像担持体の地肌部の反射光量に基づいてパッチ部の反射光量の規格化値をそれぞれ算出し、所定の規格化値における拡散反射光量をそれぞれ算出し、前記所定の規格化値における拡散反射光量の比率より、拡散反射光量とトナー付着量変換値の相関を補正することを特徴とする。
【００４６】
前記ＬＵＴ補正動作を着荷時に行う。すなわち、前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、付着量変換テーブルを補正する動作を着荷時に行い、トナー状態の変化での付着量変換テーブルの変化に伴う付着量変換テーブルの誤差を抑制する。前記ＬＵＴ補正動作を所定の枚数間隔で行う。すなわち、前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、付着量変換テーブルを補正する動作を所定の枚数間隔で実施し、トナー状態の変化に伴う付着量変換誤差を抑制する。また前記ＬＵＴ補正動作をトナー交換時に行う。すなわち、前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、付着量変換テーブルを補正する動作をトナー補充容器の交換時に実施し、トナー状態の変化に伴う付着量変換誤差を抑制するさらに前記ＬＵＴ補正動作を現像剤交換時に行う。すなわち、前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、付着量変換テーブルを補正する動作を現像剤交換時に実施し、トナー状態の変化に伴う付着量変換誤差を抑制する。さらに、前記ＬＵＴ補正動作をＰセンサ校正時に行う。すなわち、前記光学濃度検知手段が発光光量の変更もしくは受光光量倍率の変更のうち少なくとも一つの方式による校正動作を行える。該校正動作が実施された場合には、前記第一の方式と前記第二の方式により階調パターンを作成し、付着量変換テーブルを補正する動作を着荷時に行う。このことで、トナー状態の変化に伴う付着量変換誤差を抑制する。
【００４７】
また画質調整動作時は帯電現像切り替えによるアナログ階調パターンの作成を行う。すなわち、前記画質調整動作は前記第二の方式により行い、電位センサの無い作像システムにおいて、アナログＨＴパターン方式でもドットマトリクス方式と同等の付着量検出の安定性を提示可能とする。
【００４８】
本発明は以上説明した実施形態、実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０      ：中間転写ベルト
１６      ：駆動ローラ
１７      ：中間転写ベルトクリーニング装置
１８      ：画像形成部
２０      ：タンデム画像形成部
２１      ：露光装置
２２      ：２次転写装置
２４      ：２次転写ベルト
２５      ：定着装置
２６      ：定着ベルト
２７      ：加圧ローラ
２８      ：シート反転装置
３０      ：原稿台
３２      ：コンタクトガラス
３３      ：第１走行体
３４      ：第２走行体
３５      ：結像レンズ
３６      ：読取りセンサ
４０      ：感光体
４２      ：給紙ローラ
４３      ：ペーパーバンク
４４      ：給紙カセット
４５      ：分離ローラ
４６      ：給紙路
４７      ：搬送ローラ
４９      ：レジストローラ
５０      ：給紙ローラ
５１      ：手差しトレイ
５２      ：分離ローラ
５３      ：手差し給紙路
５５      ：切換爪
５６      ：排出ローラ
５７      ：排紙トレイ
６０      ：帯電装置
６２      ：１次転写装置
６３      ：感光体クリーニング装置
１００    ：複写機本体
２００    ：給紙テーブル
３００    ：スキャナ
３１０    ：トナー付着量検知センサ
３１１    ：トナー付着量検知センサ対向ローラ
３１２    ：トナー濃度センサ
４００    ：原稿自動搬送装置
４０１    ：電位制御装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２０１０−２６６６８２号公報
【特許文献２】特開２０１３−０５４３３７号公報
【特許文献３】特開２００４−０７８０６２号公報
【特許文献４】特開２００６−１３９１８０号公報
【図１】
2017003715.tif 000019
【図２】
2017003715.tif 000020
【図３】
2017003715.tif 000021
【図４】
2017003715.tif 000022
【図５】
2017003715.tif 000023
【図６】
2017003715.tif 000024
【図７】
2017003715.tif 000025
【図８】
2017003715.tif 000026
【図９】
2017003715.tif 000027
【図１０】
2017003715.tif 000028
【図１１】
2017003715.tif 000029
【図１２】
2017003715.tif 000030
【図１３】
2017003715.tif 000031
【図１４】
2017003715.tif 000032
【図１５】
2017003715.tif 000033
【図１６】
2017003715.tif 000034
【図１７】
2017003715.tif 000035
【図１８】
2017003715.tif 000036
【図１９】
2017003715.tif 000037