(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
該帯電手段によって帯電された上記潜像担持体の表面を露光して潜像を形成する露光手段と、
該露光手段によって上記潜像担持体表面に形成された、テストパターンの潜像の電位を検知する露光電位検知手段と、
少なくともトナーを含む現像剤を表面に担持する現像剤担持体を備え、該潜像担持体上の潜像に対する該現像剤担持体の表面の電位差によって潜像にトナーを供給して現像する現像手段と、
上記テストパターンの潜像にトナーが供給されて形成されたパターントナー像の画像濃度を検知する濃度検知手段と、
上記露光手段の露光パワーを制御する露光パワー制御手段と、
上記露光手段の単位面積あたりの露光時間を制御する露光率制御手段と、
上記帯電手段を制御して、帯電後の潜像担持体の表面電位である帯電電位を制御する帯電電位制御手段と、
上記現像剤担持体の表面電位である現像バイアスを制御する現像バイアス制御手段と、
上記露光電位検知手段及び上記濃度検知手段の検知結果に基づいて作像条件を調整する作像条件調整制御手段とを有する画像形成装置において、
上記帯電電位制御手段によって変更される２水準以上の帯電電位、上記露光パワー制御手段によって変更される３水準以上の露光パワー、及び、上記露光率制御手段によって変更される２水準以上の単位面積あたりの露光時間、の合計２×３×２水準以上の作像条件の組み合わせで上記テストパターンを作像し、最適な帯電電位、露光パワー、及び現像バイアスの組み合わせを求め、
上記露光電位検知手段で検知するテストパターンの潜像の電位である露光後電位及び上記帯電電位の差である露光ポテンシャルを算出する露光ポテンシャル算出手段と、
上記露光後電位及び上記現像バイアスの差である現像ポテンシャルを算出する現像ポテンシャル算出手段と、
２水準以上の上記単位面積あたりの露光時間の条件の内の１水準は、上記単位面積あたりの露光時間が最大となるような上記テストパターンの全面を露光する露光条件（以下、ベタ露光と呼ぶ）であって、上記帯電電位及び上記露光パワーの条件を固定して上記単位面積あたりの露光時間の条件をベタ露光の条件とベタ露光以外の１水準の条件とで変化させて、下記の（１）式で定義する光減衰率を算出する光減衰率算出手段とを有し、
該光減衰率を求め、上記帯電電位が一定の条件下で、２水準の上記単位面積あたりの露光時間と３水準以上の上記露光パワーとの関係から、１水準の上記光減衰率が目標値と一致する上記露光パワーの値を求める処理を２水準以上の上記帯電電位の各条件について行い、求められた上記光減衰率が目標値と一致する上記露光パワーと上記帯電電位との組み合わせ（２水準以上）から、任意の上記帯電電位に対する最適な上記露光パワーの条件を求める第一の工程と、
各テストパターンの作像条件における、上記濃度検知手段の検知結果である上記パターントナー像の画像濃度と上記現像ポテンシャルとの関係から目標濃度に対応するために必要な現像ポテンシャルを算出する第二の工程と、
上記第一の工程で求めた任意の上記帯電電位に対する最適な上記露光パワーの条件から、任意の上記帯電電位に対する最適な条件での露光ポテンシャルを算出し、上記帯電電位と上記露光ポテンシャルとが最適な状態となる関係を算出する第三の工程と、
上記第一の工程で求めた任意の上記帯電電位に対する最適な上記露光パワーの条件から、上記帯電電位と上記露光パワーとが最適な状態となる関係を算出する第四の工程と、
上記第二の工程で算出した現像ポテンシャルから必要な露光ポテンシャルを算出する第五の工程と、
上記第三の工程で算出した上記帯電電位と上記露光ポテンシャルとが最適な状態となる関係より、上記第五の工程で算出した上記必要な露光ポテンシャルに最適な上記帯電電位を算出する第六の工程と、
上記第四の工程で算出した上記帯電電位と上記露光パワーとが最適な状態となる関係より、上記第六の工程で算出した上記帯電電位に最適な露光パワーを算出する第７の工程と、
各装置によって決まる帯電電位と現像バイアスとの関係より、上記第六の工程で算出した上記帯電電位に対応する上記現像バイアスを算出する第８の工程とを実行することによって、
装置の現状に最適な帯電電位、露光パワー、及び、現像バイアスを算出することを特徴とする画像形成装置。
光減衰率＝単位面積あたりの露光時間の露光ポテンシャル（水準１）
÷単位面積あたりの露光時間の露光ポテンシャル（ベタ露光）・・・・（１）
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記露光率制御手段は、単位面積あたりの露光するドット数を変更することによって、または、単位面積あたりの露光するドット数と各ドットの露光時間との込み合わせを変更することによって、上記テストパターンの単位面積あたりの露光時間を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
単位面積あたりの露光するドット数を変更する場合、露光するドットが互いに隣接するようなテストパターンによって、露光を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、
上記第一の工程の上記帯電電位が一定の条件下での、２水準以上の上記単位面積あたりの露光時間と３水準以上の上記露光パワーとの関係を直線近似し、該直線近似に基づいて任意の上記帯電電位の条件下での任意の露光パワーに対する光減衰率を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、
２水準以上の上記帯電電位と３水準以上の上記露光パワーとの組み合わせは、上記帯電電位が高い条件では上記露光パワーも高い値の３水準の組み合わせとすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、
上記帯電電位が一定の条件下で、上記露光パワーと上記露光後電位との関係を二次近似して、この二次近似の関係を用いて、所定の上記帯電電位の条件下における任意の露光パワーに対する露光後電位を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、
帯電電位と露光ポテンシャルの関係を直線近似して求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、感光層にチタニルフタロシアニン結晶を含有する感光体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１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、
上記露光手段は、光源から射出された光束の光量をモニタするモニタ手段を有し、
該モニタ手段は、上記光源から射出された光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部が設けられ、該開口部の周囲に入射した光束をモニタ用光束として反射する分離光学素子と、
該分離光学素子で反射されたモニタ用光束のビーム径を制限するための開口部を有する開口部材と、
該開口部材の開口部を通過したモニタ用光束を受光する受光素子とを備え、
上記分離光学素子の開口部は、第１の方向の長さＤ１が、該第１の方向に直交する第２の方向の長さＤ２よりも長く、
上記開口部材の開口部は、上記第１の方向に対応する方向の長さが、上記Ｄ１よりも短く、上記第２の方向に対応する方向の長さが、上記Ｄ２よりも長く、
上記光源から射出された光束の発散角が等方的に変化して、上記分離光学素子の開口部を通過した光束の光量がＰｓからＰｓ＋ΔＰｓに変化し、上記開口部材の開口部を通過した光束の光量がＰｍからＰｍ＋ΔＰｍに変化したとき、
｛（Ｐｓ＋ΔＰｓ）／（Ｐｍ＋ΔＰｍ）｝／（Ｐｓ／Ｐｍ）の値は、０．９７以上で１．０３以下であり
上記分離光学素子で反射されたモニタ用光束を集光する集光レンズを更に備え、
該集光レンズと該受光素子との間の光路長は、該集光レンズの焦点距離の０．９５倍以下、あるいは１．０５倍以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
上記露光手段が面発光レーザを光源として用いた光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のタイミングで、トナー像形成手段の作像条件を調整するための作像条件調整制御を実施する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置として、ある所定タイミング（電源投入時や所定時間、または所定枚数毎）に、作像条件調節制御を実施する画像形成装置が従来より知られている（例えば、特許文献１）。この作像条件調節制御においては、例えば、潜像電位変化させながら露光して、感光体上にトナーパターンを形成し、このときの潜像電位を電位センサで検知し、その潜像を現像したトナーパターンを、光学的な濃度センサ（以下、Ｐセンサと記述する場合がある）で検知する。そして、電位センサ及び濃度センサの検知結果に基づいて、常に狙いの画像濃度が得られる様に作像条件を調整する。
作像条件調節制御では、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性（以下光減衰特性と記述する場合がある）が変化したことを検知し、検知結果をフィードバックして最適な帯電電位・露光パワーを設定する制御が行われている。
【０００３】
感光体の光減衰特性は、使用環境、静電疲労の度合い、及び感光層の膜厚などによって特性が異なる。さらに、実機内では膜削れ及び静電疲労の進行、使用環境の変動が同時に生じるため、使用環境、静電疲労の度合い、及び膜厚が複合的に光減衰特性に対して影響する。よって、使用時間、作像枚数等のデータに基づいて実際の感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性を予想することは困難である。このため、作像条件調節制御によって、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性の変化を検知し、作像条件にフィードバックすることは重要なことである。
【０００４】
次に、感光体の光減衰特性が変化したときに作像条件を補正する従来の方法として、特許文献１に記載の方法について説明する。
露光装置のレーザ制御部を介して半導体レーザのレーザ発光パワーを最大光量となるように制御し、このときの電位計の出力値を感光体の残留電位Ｖｒとして検出する。本来は帯電・露光・現像・転写・クリーニング・除電プロセスを経た後の電位を残留電位Ｖｒと呼ぶが、電位計が露光・現像間にあるため、除電プロセスの代わりに、最大光量を露光し、露光後の電位を残留電位として検出している。そして、その残留電位Ｖｒが基準値（例えば、初期状態において、感光体を所定の帯電電位Ｖｄとした後、最大光量で露光したときの残留電位Ｖｒ）を超えていた場合は、残留電位Ｖｒと基準値の差分を前記所定の帯電電位Ｖｄに加えたものを目標電位とする。
カラー画像を形成するときには、各色並行して感光体の帯電装置による帯電電位Ｖｄが上記目標電位になるように電源回路（図示せず）を調整し、レーザ制御部（図示せず）を介して半導体レーザにおけるレーザ発光パワーを、露光後の感光体表面の電位である露光電位ＶＬと上記目標電位との間で所望の露光ポテンシャルを得ることができる電位になるように調整する。さらに、黒現像装置、シアン現像装置、マゼンタ現像装置、イエロー現像装置の各現像バイアスＶｂが露光電位ＶＬとの間で所望の現像ポテンシャル得ることができる現像バイアスとなるように電源回路を調整する。
【０００５】
以下、従来の残留電位Ｖｒと基準値との差分の補正について、より詳しく説明する。
まず、残留電位Ｖｒを測定するときの露光パワーについて説明する。
図５５は、帯電電位Ｖｄを６００［Ｖ］、８００［Ｖ］、及び９００［Ｖ］と変化させたときの露光パワーＬｐと露光電位ＶＬとの関係を示すグラフである。図５５（ａ）は、それ以上露光パワーを与えても電位がほとんど変化しない電位飽和状態となる露光パワーＬｐの最小値が帯電電位Ｖｄによって異なる感光体の一例である。また、図５５（ｂ）は、帯電電位Ｖｄが変わっても電位飽和状態となる露光パワーＬｐの最小値があまり変化しない感光体の一例である。なお、図中の横軸の単位は、［μＪ・ｃｍ２］であり、露光エネルギーを示すものとなっているが、露光パワーと読み変えることができる。
残留電位Ｖｒの測定では、画像形成で用いる範囲で帯電電位Ｖｄが変わっても露光後の感光体表面の電位である露光電位ＶＬの値が変化しない露光パワーＬｐ（以下、帯電非依存露光パワーＬｐαと呼ぶ）を使用する。図５５（ａ）に示す例では、０．３５［μＪ／ｃｍ２］以上、図５５（ｂ）に示す例では、０．４０［μＪ／ｃｍ２］以上の露光パワーＬｐを用いる。なお、このような帯電非依存露光パワーＬｐαで露光すると、通常の感光体では電位飽和状態となる。
【０００６】
次に、静電疲労によって感光体の光減衰特性が変化したときの補正について説明する。
図５６は、図５５（ｂ）を用いて説明した感光体の光減衰特性が変化したときの補正制御の説明図である。図５６に示す例では、０．４５［μＪ／ｃｍ２］の露光パワーを使用している。
疲労前（初期：図中実線）の残留電位Ｖｒである初期残留電位Ｖｒαの値は低く、初期帯電電位Ｖｄαとの間で、十分な露光ポテンシャル（図中の実線の矢印で示す初期露光ポテンシャルＰｏｔα）を得ることができる。一方、静電疲労後（図中一点鎖線）の感光体では残留電位Ｖｒである疲労後残留電位Ｖｒβが疲労前の初期残留電位Ｖｒαよりも高くなってしまう。このため、初期に比べて露光ポテンシャル（図中の一点鎖線の矢印で示す疲労時露光ポテンシャルＰｏｔβ）が小さくなる。そのため、初期と同じ露光ポテンシャルを得るために、帯電電位Ｖｄを、「疲労後残留電位Ｖｒβ−初期残留電位Ｖｒα」の大きさだけ嵩上げして、補正後帯電電位Ｖｄγとして、必要な露光ポテンシャル（図中の破線の矢印で示す補正後露光ポテンシャルＰｏｔγ）を得るように制御する。このように帯電電位Ｖｄを補正する制御を行うことによって、露光パワーＬｐに対する露光電位ＶＬの関係が図５６中の破線で示すような光減衰特性となり、疲労時も初期と同じ露光ポテンシャルを得ることが可能となる。
【０００７】
なお、帯電電位Ｖｄを補正するときに、帯電非依存露光パワーＬｐαを使用して、残留電位Ｖｒを測定するのは以下の理由による。
帯電電位Ｖｄが変わると露光電位ＶＬの値が変化する程度の露光パワーの一例として、露光パワーＬｐが、０．１５［μＪ／ｃｍ２］の場合について、図５６を用いて説明する。図５６に示すように、帯電非依存露光パワーＬｐαよりも低い露光パワーで露光した場合であっても、疲労後残留電位Ｖｒβと初期残留電位Ｖｒαとの関係と同様に、静電疲労時の露光電位である疲労時露光電位ＶＬβは、初期状態の露光電位である初期露光電位ＶＬαよりも高い値となる。ここで、帯電電位Ｖｄを、「疲労時露光電位ＶＬβ−初期露光電位ＶＬα」の大きさだけ嵩上げして補正後帯電電位Ｖｄδとする（Ｖｄδ＝Ｖｄ＋ＶＬβ−ＶＬα）。
そして、表面電位が補正後帯電電位Ｖｄδの感光体を同じ露光パワー（０．１５［μＪ／ｃｍ２］）で露光したときの露光電位を補正後露光電位ＶＬγとすると、補正後露光電位ＶＬγは疲労時露光電位ＶＬβよりも高い値となる。そして、そして、補正後露光電位ＶＬγが疲労時露光電位ＶＬβよりも高くなると、補正後の露光ポテンシャル（Ｖｄδ−ＶＬγ）は、初期状態での露光ポテンシャル（Ｖｄ−ＶＬα）よりも低い値となり、同じ露光パワー（０．１５［μＪ／ｃｍ２］）の作像条件において、初期状態と同じ露光ポテンシャルを得ることができない。
これに対し、帯電非依存露光パワーＬｐα（０．４５［μＪ／ｃｍ２］）で露光すると、補正後の露光電位は補正前の露光電位である疲労後残留電位Ｖｒβと同じ大きさとなるため、帯電電位Ｖｄを嵩上げした分、露光ポテンシャルを大きくすることができ、必要な露光ポテンシャルを得ることができる。これにより、任意の露光パワーに対して、初期状態と同様の露光ポテンシャルを得ることができるようになる。このため、帯電電位Ｖｄを補正するときには帯電電位Ｖｄが変わっても露光電位ＶＬの値が変化しない帯電非依存露光パワーＬｐαを使用する必要がある。
また、以下に説明する、良好なベタ画像と中間調の画像とを得るための従来の補正制御においても、感光体の表面電位が飽和状態となる残留電位Ｖｒの値を用いる。そして、この値が帯電電位Ｖｄの値によって変化すると、適切な補正を行うことができなくなるため、帯電非依存露光パワーＬｐαを使用して残留電位Ｖｒの値を求める必要がある。
【０００８】
また、画像形成装置では、ベタ画像のみでなく、ハーフトーンと呼ばれる中間調の画像も形成する。そして、感光体の光減衰特性が変化した場合、この中間調の画像も適切に作像できるように作像条件を調節する必要がある。
次に、良好なベタ画像と中間調の画像とを得るための従来の補正制御について説明する。
図５６を用いて説明したように、疲労等に対する帯電電位Ｖｄの補正制御が行われた後に、良好なベタ画像と中間調の画像を得るための露光パワーＬＰを求める制御を行う。
図５７は、ベタ画像の露光を行った場合と中間調の露光を行った場合との感光体の光減衰特性の説明図である。図５７中の実線がベタ画像の露光の場合であり、破線が中間調の露光を行った場合である。なお、中間調の露光は、ベタ画像と同じ露光パワーで、単位面積あたりの露光時間をベタ画像よりも少なくする。このため、露光されたドットの一つ一つを考えると、ベタ画像と同等の露光電位となっていることが考えられる。しかし、電位センサによる感光体表面の電位の測定はドット一つ一つではなく、ある程度の範囲で電位を測定し、その範囲内の平均値となる電位を検出する。よって、図５７に示すように、同じ露光量であっても、中間調の露光を行った場合の露光電位である中間調露光電位ＶＬｈは、ベタ画像の露光を行った場合の露光電位であるベタ露光電位ＶＬｈよりも高い値（帯電電位Ｖｄに近い値）となる。
良好なベタ画像と中間調の画像とを得るためには、露光パワーを所望の光減衰率に合わせるように調整する。この光減衰率とは、帯電電位が一定の条件下で、ベタ画像の条件で露光したときの露光ポテンシャル（ＰｏｔＡ）に対する中間調の条件で露光したときの露光ポテンシャル（ＰｏｔＢ）の比｛（ＰｏｔＢ）／（ＰｏｔＡ）｝である。そして、この光減衰率の値を所定の一定にすることにより、ベタ画像に対するハーフトーン画像の濃度を一定に揃えることができる。
図５７では光減衰率を０．７で調整する例を示す。また、本例では、ベタ画像の作像条件の露光Ｄｕｔｙは１００［％］であり、ハーフトーンの作像条件の露光Ｄｕｔｙは５０［％］である。
【０００９】
本例の良好なベタ画像と中間調の画像とを得るための補正制御では、中間調露光電位ＶＬｈに基づいて適切な露光パワーＬｐを算出する。
先ず、露光Ｄｕｔｙが５０［％］（６４値のパルス調整を行える機械の場合、３２値）になるようにセットし、光減衰率０．７となる電位、すなわち、残留電位Ｖｒ測定時の露光ポテンシャル（図中の実線の矢印で示す最大露光ポテンシャルＰｏｔＭ）×０．７が露光ポテンシャル（図中のＰｏｔＧ）となる電位を光量調整目標値Ｖｇとする。
図５７中の破線に示すように、露光Ｄｕｔｙを５０［％］に下げると、その露光電位である中間調露光電位ＶＬｈの検知結果は、Ｖｒ測定時（ベタ露光電位ＶＬｆ）のように電位が飽和せず、露光パワーＬｐを変えると中間調露光電位ＶＬも変化する（感光体の感度がある領域である）ため露光パワーを精度よく調整可能となる。
露光Ｄｕｔｙ５０［％］で露光パワーＬｐ調整を行い、中間調露光電位ＶＬｈが光量調整目標値Ｖｇとなるような露光パワーＬｐを算出する（図５７ではＬｐ＝約０．３５［μＪ／ｃｍ２］）。
次に、算出した露光パワーでベタ部（露光Ｄｕｔｙ１００［％］）の露光電位ＶＬであるベタ露光電位ＶＬｆを測定する。そして、所望のトナー付着量をえるために必要な現像ポテンシャルをベタ露光電位ＶＬｆに足し合わせ、現像バイアスＶｂを決定する。さらに、現像バイアスに地肌ポテンシャルを足し合わせ帯電電位Ｖｄを決定する。
【００１０】
なお、ある帯電電位Ｖｄのときに適正なベタ画像と中間調の画像とがとれるように適切な露光量（露光パワーＬｐ）を決定した後、その露光量でベタ露光電位ＶＬｆを求めると、ＶＬｆ≒Ｖｒとなる。
ＶＬｆ≒Ｖｒであれば再度、帯電電位Ｖｄ’を算出してもＶｄ’≒Ｖｄとなるため、Ｖｄに対して算出した最適な露光量を設定するとＶｄ’に対しても最適な露光量となる。
図５５（ｂ）の例で、例えば、Ｖｒを露光パワーＬｐ＝０．２［μＪ／ｃｍ２］で検知すると帯電電位Ｖｄによって、Ｖｒが大きく変化する。中間調制御を行った帯電電位が−６００［Ｖ］であり、帯電電位−６００［Ｖ］に対して光減衰率が０．７となる露光パワーが０．１５［μＪ／cm２］であるとすると、ＶＬｆは図５５（ｂ）のグラフより、約−２５０［Ｖ］であり、Ｖｒ（約２００［Ｖ］）よりも約５０［Ｖ］、マイナス極性に高い値となる。そして、最後の工程で所望の露光ポテンシャル得るための補正で、帯電電位が５０［Ｖ］補正され、Ｖｄ'＝−６５０[Ｖ]になる。このように、ＶＬｆがＶｒと大きく異なる場合は、Ｖｒに基づいて算出される帯電電位Ｖｄと、ＶＬｆに基づいて最後の工程で算出される帯電電位Ｖｄ'との値が、大きくことなってしまうため、露光パワーＬｐ＝０．２［μＪ／ｃｍ２］は残留電位Ｖｒを検知する場合は適切な露光量ではない。このため、光減衰特性が図５５（ｂ）のようになる感光体では、上述したように、０．４５［μＪ／ｃｍ２］のような強い露光パワー（帯電非依存露光パワーＬｐα）が必要となる。このように強い露光パワーで残留電位Ｖｒの検知を行うと帯電電位−６００［Ｖ］に対して最適な（光減衰率が０．７となる）露光パワーが０．３２［μＪ／ｃｍ２］は残留電位Ｖｒを検知する場合は適切な露光量である。
なお、上述の制御のように、露光Ｄｕｔｙを５０［％］で露光ポテンシャル×０．７が得られる電位になるように露光パワーを調整すると、その露光パワーで露光Ｄｕｔｙ１００［％］にし、露光電位ＶＬを測定した場合、ほぼ、ベタ部の露光電位ＶＬ＝残留電位Ｖｒとなる。このため、電位が飽和した状態となるほどの露光パワーで露光したときの露光ポテンシャルに対して光減衰率が０．７となるように調節した露光パワーであれば、露光Ｄｕｔｙ１００［％］に対する露光Ｄｕｔｙ５０［％］の光減衰率が０．７となる。本例では、ベタ露光時（Ｄｕｔｙ１００［％］）では露光パワーを少し変えてもほぼ電位が変わらない領域の露光パワーを画像で使用している。この領域は、例えば図５７のような感光体の場合、帯電電位が−８００［Ｖ］に対して、０．３５［μＪ／ｃｍ２］〜０．４３［μＪ／ｃｍ２］あたりの領域であり、露光パワーの変化に対して感光体電位の変化が少ない領域である。この場合０．３６［μＪ／ｃｍ２］に露光パワーが設定されたと仮定し、その後、露光パワーが少し変わって０．３５［μＪ／ｃｍ２］に変わったとしても、図５７のＶＬｆの曲線を参照すると殆ど電位は変化しない。このような露光パワーの領域で画像を作像しているため、その最適露光パワーでベタ露光すると、露光パワーを変化させても露光電位が殆ど変わらない、すなわち、露光パワーに対する電位の感度が無いため、ベタ露光では露光パワーを精度良く調整できない。そのため、露光パワーに対して感度があるように露光Ｄｕｔｙを５０［％］に落として（同じ露光パワーでも露光時間が半分になり、光量が半分になるためVLｈのように露光パワーに対して感度がある）、露光パワーを調整している。
【００１１】
このように、従来の画像形成装置では、残留電位Ｖｒを検知し、その検知結果に基づいて露光パワーを調節し、調節した露光パワーに基づいて、現像バイアスＶｂ及び帯電電位Ｖｄを求め、作像条件調節制御を行っている。この作像条件調節制御によって、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性の変化が生じても、良好なベタ画像とハーフトーン画像とを得ることができる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１８４５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の作像条件調節制御では、残留電位Ｖｒを検出するために、帯電電位Ｖｄが変わっても露光電位ＶＬの値が変化しないほどの、また、露光後の感光体の表面電位が飽和した状態となるほどの露光パワーを使用する必要があり、このような露光パワーを実現するために、従来は、半導体レーザの発光パワーを最大して残留電位Ｖｒを検出している。半導体レーザの発光パワーを最大にすることは、レーザや感光体の耐久性にとっては好ましくない。また、高生産を狙ってプロセス線速が上がると残留電位を検知するためのレーザの出力もさらに高く設定する必要があり、レーザ及び感光体にとって負担が大きいものとなる。
また、近年では高生産性・高画質化（高密度書込み）が求められており、その両立が課題となっている。その手法としてポリゴンスキャナを高回転化することが考えられるが、この方法では、ポリゴンスキャナにおける騒音の増大、消費電力の増大、及び耐久性の低下を生じてしまう。高生産性と高密度化を両立させる他の手法として光源から射出される光束のマルチビーム化がある。そこで、近年では垂直共振器形面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の２次元アレイを用いる方式が使用されつつある。この方式では、消費電力が従来の端面発光レーザに比べて一桁程度小さく、より多くの光源を容易に二次元的に集積することが可能である。
本方式によるマルチビーム化により、高生産性（高プロセス線速）対応が可能な他、ポリゴンスキャナの回転数も下げられるというメリットがある反面、面発光レーザアレイは発光出力が低く、出力を上げると劣化しやすいという課題がある。そして、発光出力が低いと、帯電電位Ｖｄが変わっても露光電位ＶＬの値が変化しないほどの、また、露光後の感光体の表面電位が飽和した状態となるほどの露光パワーを得ることができず、従来のように残留電位Ｖｒに基づいた作像条件調節制御を行うことが困難であるという課題がある。
【００１４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、帯電電位が変わっても露光後の感光体表面の電位である露光電位の値が変化しないほどの露光パワーを用いることなく、最適な帯電電位及び露光パワーを設定する制御を行うことができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、該帯電手段によって帯電された上記潜像担持体の表面を露光して潜像を形成する露光手段と、該露光手段によって上記潜像担持体表面に形成された、テストパターンの潜像の電位を検知する露光電位検知手段と、少なくともトナーを含む現像剤を表面に担持する現像剤担持体を備え、該潜像担持体上の潜像に対する該現像剤担持体の表面の電位差によって潜像にトナーを供給して現像する現像手段と、上記テストパターンの潜像にトナーが供給されて形成されたパターントナー像の画像濃度を検知する濃度検知手段と、上記露光手段の露光パワーを制御する露光パワー制御手段と、上記露光手段の単位面積あたりの露光時間を制御する露光率制御手段と、上記帯電手段を制御して、帯電後の潜像担持体の表面電位である帯電電位を制御する帯電電位制御手段と、上記現像剤担持体の表面電位である現像バイアスを制御する現像バイアス制御手段と、上記露光電位検知手段及び上記濃度検知手段の検知結果に基づいて作像条件を調整する作像条件調整制御手段とを有する画像形成装置において、上記帯電電位制御手段によって変更される２水準以上の帯電電位、上記露光パワー制御手段によって変更される３水準以上の露光パワー、及び、上記露光率制御手段によって変更される２水準以上の単位面積あたりの露光時間、の合計２×３×２水準以上の作像条件の組み合わせで上記テストパターンを作像し、最適な帯電電位、露光パワー、及び現像バイアスの組み合わせを求め、上記露光電位検知手段で検知するテストパターンの潜像の電位である露光後電位及び上記帯電電位の差である露光ポテンシャルを算出する露光ポテンシャル算出手段と、上記露光後電位及び上記現像バイアスの差である現像ポテンシャルを算出する現像ポテンシャル算出手段と、２水準以上の上記単位面積あたりの露光時間の条件の内の１水準は、上記単位面積あたりの露光時間が最大となるような上記テストパターンの全面を露光する露光条件（以下、ベタ露光と呼ぶ）であって、上記帯電電位及び上記露光パワーの条件を固定して上記単位面積あたりの露光時間の条件をベタ露光の条件とベタ露光以外の１水準の条件とで変化させて、下記の（１）式で定義する光減衰率を算出する光減衰率算出手段とを有し、該光減衰率を求め、上記帯電電位が一定の条件下で、２水準の上記単位面積あたりの露光時間と３水準以上の上記露光パワーとの関係から、１水準の上記光減衰率が目標値と一致する上記露光パワーの値を求める処理を２水準以上の上記帯電電位の各条件について行い、求められた上記光減衰率が目標値と一致する上記露光パワーと上記帯電電位との組み合わせ（２水準以上）から、任意の上記帯電電位に対する最適な上記露光パワーの条件を求める第一の工程と、各テストパターンの作像条件における、上記濃度検知手段の検知結果である上記パターントナー像の画像濃度と上記現像ポテンシャルとの関係から目標濃度に対応するために必要な現像ポテンシャルを算出する第二の工程と、上記第一の工程で求めた任意の上記帯電電位に対する最適な上記露光パワーの条件から、任意の上記帯電電位に対する最適な条件での露光ポテンシャルを算出し、上記��電電位と上記露光ポテンシャルとが最適な状態となる関係を算出する第三の工程と、上記第一の工程で求めた任意の上記帯電電位に対する最適な上記露光パワーの条件から、上記帯電電位と上記露光パワーとが最適な状態となる関係を算出する第四の工程と、上記第二の工程で算出した現像ポテンシャルから必要な露光ポテンシャルを算出する第五の工程と、上記第三の工程で算出した上記帯電電位と上記露光ポテンシャルとが最適な状態となる関係より、上記第五の工程で算出した上記必要な露光ポテンシャルに最適な上記帯電電位を算出する第六の工程と、上記第四の工程で算出した上記帯電電位と上記露光パワーとが最適な状態となる関係より、上記第六の工程で算出した上記帯電電位に最適な露光パワーを算出する第７の工程と、各装置によって決まる帯電電位と現像バイアスとの関係より、上記第六の工程で算出した上記帯電電位に対応する上記現像バイアスを算出する第８の工程とを実行することによって、装置の現状に最適な帯電電位、露光パワー、及び、現像バイアスを算出することを特徴とするものである。
光減衰率＝単位面積あたりの露光時間の露光ポテンシャル（水準１）÷単位面積あたりの露光時間の露光ポテンシャル（ベタ露光）・・・・（１）
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記露光率制御手段は、単位面積あたりの露光するドット数を変更することによって、または、単位面積あたりの露光するドット数と各ドットの露光時間との込み合わせを変更することによって、上記テストパターンの単位面積あたりの露光時間を変更することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、単位面積あたりの露光するドット数を変更する場合、露光するドットが互いに隣接するようなテストパターンによって、露光を行うことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記第一の工程の上記帯電電位が一定の条件下での、２水準以上の上記単位面積あたりの露光時間と３水準以上の上記露光パワーとの関係を直線近似し、該直線近似に基づいて任意の上記帯電電位の条件下での任意の露光パワーに対する光減衰率を求めることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、２水準以上の上記帯電電位と３水準以上の上記露光パワーとの組み合わせは、上記帯電電位が高い条件では上記露光パワーも高い値の３水準の組み合わせとすることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記帯電電位が一定の条件下で、上記露光パワーと上記露光後電位との関係を二次近似して、この二次近似の関係を用いて、所定の上記帯電電位の条件下における任意の露光パワーに対する露光後電位を算出することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、帯電電位と露光ポテンシャルの関係を直線近似して求めることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記潜像担持体として、感光層にチタニルフタロシアニン結晶を含有する感光体を用いることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記露光手段は、光源から射出された光束の光量をモニタするモニタ手段を有し、該モニタ手段は、上記光源から射出された光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部が設けられ、該開口部の周囲に入射した光束をモニタ用光束として反射する分離光学素子と、該分離光学素子で反射されたモニタ用光束のビーム径を制限するための開口部を有する開口部材と、該開口部材の開口部を通過したモニタ用光束を受光する受光素子とを備え、上記分離光学素子の開口部は、第１の方向の長さＤ１が、該第１の方向に直交する第２の方向の長さＤ２よりも長く、上記開口部材の開口部は、上記第１の方向に対応する方向の長さが、上記Ｄ１よりも短く、上記第２の方向に対応する方向の長さが、上記Ｄ２よりも長く、上記光源から射出された光束の発散角が等方的に変化して、上記分離光学素子の開口部を通過した光束の光量がＰｓからＰｓ＋ΔＰｓに変化し、上記開口部材の開口部を通過した光束の光量がＰｍからＰｍ＋ΔＰｍに変化したとき、｛（Ｐｓ＋ΔＰｓ）／（Ｐｍ＋ΔＰｍ）｝／（Ｐｓ／Ｐｍ）の値は、０．９７以上で１．０３以下であり上記分離光学素子で反射されたモニタ用光束を集光する集光レンズを更に備え、該集光レンズと該受光素子との間の光路長は、該集光レンズの焦点距離の０．９５倍以下、あるいは１．０５倍以上であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記露光手段が面発光レーザを光源として用いた光走査装置であることを特徴とするものである。
【００１６】
上記請求項１乃至１０の画像形成装置においては、テストパターンの作像条件として、単位面積あたりの露光時間が２水準以上で変更されるため、帯電電位と露光パワーとが一定の条件下での光減衰率を算出することができる。この光減衰率とは、帯電電位が一定の条件下で、単位面積あたりの露光時間の値が大きい条件で露光したときの露光ポテンシャル（ＰｏｔＡ）に対する単位面積あたりの露光時間の値が小さい条件で露光したときの露光ポテンシャル（ＰｏｔＢ）の比｛（ＰｏｔＢ）／（ＰｏｔＡ）｝である。
また、詳細は図４７を用いて後述するように、帯電電位が一定の条件下での露光パワーと光減衰率との関係は、直線近似が可能である。請求項１の画像形成装置では、露光パワーが３水準以上で変更され、帯電電位が一定の条件下での露光パワーと光減衰率との組み合わせは３つ以上あるため、露光パワーと光減衰率との関係を示す直線近似の近似式が算出可能（前記組み合わせが二つ以上あれば算出可能）である。この直線近似の近似式と予め決められた適正な光減衰率とに基づいて、１水準の帯電電位における適正な露光パワーを算出することができる。
また、詳細は図４８を用いて後述するように、帯電電位が一定の条件下での露光パワーと露光電位との関係は、画像形成で通常設定する露光パワーの範囲においては、二次近似が可能である。請求項１の画像形成装置では、露光パワーが３水準以上で変更され、帯電電位が一定の条件下での露光パワーと露光電位との組み合わせは３つ以上あるため、露光パワーと露光電位との関係を示す二次近似の近似式が算出可能である。この二次近似の近似式と、先に算出した１水準の帯電電位における適正な露光パワーとに基づいて、１水準の帯電電位における適正な露光電位を算出することができる。
また、詳細は図４９を用いて後述するように、帯電電位と、その帯電電位における適正な露光パワーで露光がなされたときに露光ポテンシャルとの関係は、直線近似が可能である。請求項１の画像形成装置では、帯電電位が２水準以上で変更され、帯電電位とそのときの露光ポテンシャルとの組み合わせは２つ以上あるため、帯電電位と適正な露光が行われた露光ポテンシャルとの関係を示す直線近似の近似式が算出可能である。この直線近似の近似式と、所定のトナー付着量を得るために必要な現像ポテンシャルの値に装置の構成によって決まる地肌ポテンシャルの値を加えることによって求められる露光ポテンシャルとに基づいて、作像条件調節制御で求めるべき帯電電位を算出することができる。
ここで算出した帯電電位と上述した地肌ポテンシャルとの差から、作像条件調節制御で求めるべき現像バイアスを算出することができる。
また、詳細は図５０を用いて後述するように、帯電電位と、その帯電電位における適正な露光パワーとの関係は、直線近似が可能である。請求項１の画像形成装置では、帯電電位が２水準以上で変更され、帯電電位とそのときに適正な露光パワーとの組み合わせは２つ以上あるため、帯電電位と適正な露光パワーとの関係を示す直線近似の近似式が算出可能である。この直線近似の近似式と、先に求めた作像条件調節制御で求めるべき帯電電位とに基づいて、作像条件調節制御で求めるべき露光パワーを算出することができる。
このように、請求項１の画像形成装置では、２水準以上の帯電電位、３水準以上の露光パワー、及び２水準以上の単位面積あたりの露光時間からなる合計２×３×２水準以上の作像条件の組み合わせでテストパターンを作像しており、特別に大きな露光パワーを用いることなく、最適な帯電電位及び露光パワーを算出することができる。また、２×３×２水準以上のテストパターンの何れも露光パワー調整のみの特別なテストパターンではない。
【発明の効果】
【００１７】
上記請求項１乃至１０の発明によれば、特別に大きな露光パワーを用いる必要がないため、帯電電位が変わっても露光後の感光体表面の電位である露光電位の値が変化しないほどの露光パワーを用いることなく、最適な帯電電位及び露光パワーを設定する制御を行うことができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、画像形成装置として、タンデム型のフルカラーの電子写真複写機（以下、単に「複写機６００」という。）への適用例である。
【００１９】
まず、本実施形態の複写機６００全体の構成について説明する。
図１は、本実施の形態の複写機６００全体を示す概略構成図である。複写機６００は、画像形成を行う複写機本体１００と、この複写機本体１００が上方に載置され、複写機本体１００に対して記録体である転写紙５の供給を行う給紙装置２００とを備える。さらに、複写機本体１００の上方に取り付けられ、原稿画像を読み取るスキャナ３００と、このスキャナ３００の上部に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。複写機本体１００には、転写紙５を手差し給紙させるための手差しトレイ６、及び、画像形成済みの転写紙５が排紙される排紙トレイ７が設けられている。
【００２０】
図２は、複写機本体１００の構成を示す拡大図である。
複写機本体１００には、中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０の材料には、ベルト伸びによる位置ずれを防止するために、機械的特性に非常に優れた材料であるポリイミドが採用されている。さらに、中間転写ベルト１０の高画質高安定化、すなわち、温湿度環境に依存せず常に安定した転写性能が得られるようにするため、抵抗調整剤としてカーボンを分散させている。そのために、ベルト色は黒色となっている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラである第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５、及び、第三支持ローラ１６に張架されている。中間転写ベルト１０が張架された状態で、駆動源としての不図示のモータが駆動し、３つの支持ローラのうちの少なくとも一つが駆動ローラとして回転駆動することによって、図２中の時計回り方向に回転駆動される。
【００２１】
図２に示すように、３つの支持ローラのうち、第一支持ローラ１４と第二支持ローラ１５との間のベルト張架部分には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応した４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋが並んで配置されている。また第一支持ローラ１４と第三支持ローラ１６との間のベルト張架部分には、中間転写ベルト１０上に形成された濃度パッチを検出するための濃度センサ３１０が取り付けられている。
【００２２】
図３は、濃度センサ３１０を備えるセンサユニット３０５と、センサユニット３０５近傍の中間転写ベルト１０との模式図である。濃度センサ３１０は、図３に示すように、図中矢印Ｗで示す感光体２０の長手方向と平行な方向（以下、ベルト幅方向Ｗと呼ぶ）に対してセンサユニット３０５の２箇所の設けられている。また、中間転写ベルト１０には詳細は後述する各色のトナーパターンが形成される。なお、図３では各色１０個のトナーパターンが示されているが、本実施形態では各色１８個のトナーパターンが形成される。また、図３に示すように、中間転写ベルト１０のベルト幅方向Ｗについて、二つの濃度センサ３１０に対応した２つの位置にトナーパターンが形成される。中間転写ベルト１０の奥側の位置には、黒のトナーパターンＴｋが形成される。一方、中間転写ベルト１０の手前側の位置には、マゼンタのトナーパターンＴｍ、シアンのトナーパターンＴｃ、及び、イエローのトナーパターンＴｙが順次形成される。そして、センサユニット３０５の手前側に配置された第一センサ３１０ａはカラートナーパターン検知用として、一方、奥側の第二センサ３１０ｂは黒トナーパターン検知用として設けられている。
図４は、第二センサ３１０ｂの模式図であり、図５は、第一センサ３１０ａの模式図である。図４及び図５中のＴｐはトナーパターンを示す。
黒トナーパターンを検知する第二センサ３１０ｂは、図４に示すように、ＬＥＤ３１５と正反射受光素子３１６とを備えた正反射型センサである。一方、カラートナーパターンを検知する第一センサ３１０ａは、図５に示すようにＬＥＤ３１５、正反射受光素子３１６、及び拡散反射受光素子３１７を備えた正反射＋拡散反射型センサである。なお、カラートナーパターンを検知するセンサとしては、図６に示すように、ＬＥＤ３１５と拡散反射受光素子３１７とを備えた拡散反射型センサを用いてもよい。
これらセンサはともに、発光素子であるＬＥＤ３１５にはピーク発光波長：λｐ＝９５０［ｎｍ］のＧａＡｓ赤外発光ダイオードを、また受光素子にはピーク受光感度：８００［ｎｍ］のＳｉフォトトランジスタを使用している。また、各センサと検知対象面である中間転写ベルト１０との距離（検出距離）は５［ｍｍ］となるように配置されている。
【００２３】
図１及び図２で示す画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの上方には、図１に示すように、露光装置９００が設けられている。この露光装置９００は、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて、レーザ制御部（図示せず）により面発光レーザ（図示せず）を駆動して書込光を出射し、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋに設けられる像担持体としての感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に静電潜像を形成するためのものである。ここで、書込光の出射は、面発光レーザに限るものではなく端面発光レーザ、またはＬＥＤアレイであってもよい。
【００２４】
画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成について説明する。以下の説明では、黒色のトナー像を形成する画像形成ユニット１８Ｋを例に挙げて説明するが、他の画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍも同様の構成を有する。ここで、図７は隣り合う２つの画像形成ユニット１８Ｍ，１８Ｋの構成を示す拡大図である。なお、図中の符号では、色の区別を示す「Ｍ」及び「Ｋ」の記号を省略しており、以下の説明でも記号は適宜省略する。
【００２５】
画像形成ユニット１８には、感光体２０の周囲に、帯電装置６０、現像装置６１、感光体クリーニング装置６３及び除電装置６４が設けられている。また、感光体２０に対して中間転写ベルト１０を介して対向する位置には、一次転写装置６２が設けられている。
【００２６】
帯電装置６０は、帯電ローラを採用した接触帯電方式のものであり、感光体２０に接触して電圧を印加することにより感光体２０の表面を一様に帯電する。この帯電装置６０には、非接触のスコロトロンチャージャなどを採用した非接触帯電方式のものも採用できる。
【００２７】
また、現像装置６１では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を使用している。なお、現像剤としては一成分現像剤を使用してもよい。この現像装置６１は、現像ケース７０内に設けられた攪拌部６６と現像部６７とに大別できる。攪拌部６６では、二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という）が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての後述する現像スリーブ６５上に供給される。この攪拌部６６は、平行な２本のスクリュー６８が設けられている。また、２本のスクリュー６８の間には、スクリュー６８の軸線方向の両端部で２本のスクリュー６８を配置した空間が互いに連通するように仕切るための仕切り板が設けられている。また、現像ケース７０には現像装置６１内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ７１が取り付けられている。
一方、現像部６７では、現像スリーブ６５が担持する現像剤のうちのトナーが感光体２０に転移される。この現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体２０と対向する現像スリーブ６５が設けられており、その現像スリーブ６５内には図示しないマグネットが固定配置されている。また、現像スリーブ６５に先端が接近するようにドクタブレード７３が設けられている。本実施の形態では、このドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔が０．３５［ｍｍ］となるように設定されている。
【００２８】
この現像装置６１では、現像剤を２本のスクリュー６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げて保持される。現像スリーブ６５に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ６５の回転に伴って搬送され、ドクタブレード７３により適正な量に規制される。なお、規制された現像剤は攪拌部６６に戻される。このようにして感光体２０と対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブ６５に印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体２０上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体２０上の静電潜像部分に転移し、感光体２０上の静電潜像は可視像化され、トナー像が形成される。
現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブ６５から離れ、攪拌部６６に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１が検出し、その検出結果に基づいて攪拌部６６にトナーが補給される。
【００２９】
一次転写装置６２は、一次転写ローラを採用しており、中間転写ベルト１０を挟んで感光体２０に押し当てるようにして設置されている。一次転写装置６２は、ローラ形状のものでなくても、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。
【００３０】
感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体２０に押し当てられるように配置される、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えている。また、本実施の形態では、クリーニング性能を高めるために感光体２０に接触する導電性のファーブラシ７６を併用している。そして、クリーニングブレード７５やファーブラシ７６により感光体２０から除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３の内部に収容される。
【００３１】
除電装置６４は、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体２０の表面電位を初期化する。
【００３２】
また、画像形成ユニット１８には、各感光体２０に対応させて、電位センサ３２０が設けられている。この電位センサ３２０は、感光体２０に対向するように設けられ、感光体２０の長手方向のセンサ取付位置は、図３に示す濃度センサ３１０と長手方向（図３のベルト幅方向Ｗ）の位置が同じとなるような位置にそれぞれ配置されている。これらの電位センサ３２０は感光体２０表面の電位を検出する。
【００３３】
画像形成ユニット１８の具体的な設定について説明する。
感光体２０の直径は６０［ｍｍ］であり、感光体２０を２８２［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動している。
また、現像スリーブ６５の直径は２５［ｍｍ］であり、現像スリーブ６５を５６４［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動している。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−（マイナス）１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲となるのが好適である。また、感光体２０と現像スリーブ６５との間隙である現像ギャップは、０．５〜０．３［ｍｍ］の範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。
また、感光体２０の感光層の厚みは３０［μｍ］であり、露光装置９００の光学系のビームスポット径は５２×５５［μｍ］であり、その光量は約０．０７５［ｍＷ］である。一例として帯電装置６０により、感光体２０の表面は−７００［Ｖ］に一様帯電され、露光装置９００によりレーザが照射された静電潜像部分の電位は、−２５０［Ｖ］となる。これに対して、現像バイアスの電圧を−５５０［Ｖ］とし、３００［Ｖ］の現像ポテンシャルを確保する。このようなプロセス条件は電位制御の結果によって適時変更される。
【００３４】
以上の構成をもつ画像形成ユニット１８では、感光体２０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体２０の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて露光装置９００からレーザによる書込光を照射し、感光体２０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、一次転写装置６２により中間転写ベルト１０上に一次転写される。一次転写後に感光体２０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置６３により除去され、その後、感光体２０の表面は、除電装置６４により除電されて、次の画像形成に供される。
【００３５】
次いで、図２に示すように、支持ローラのうちの第三支持ローラ１６に対向する位置には、二次転写装置である二次転写ローラ２４が設けられている。そして、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙５上に二次転写する際には、二次転写ローラ２４を第三支持ローラ１６に巻回された中間転写ベルト１０部分に押し当てて二次転写を行う。なお、二次転写装置としては二次転写ローラ２４を用いた構成でなくても、例えば転写ベルトや非接触の転写チャージャを用いた構成としてもよい。この二次転写ローラ２４には、二次転写ローラ２４に付着したトナーをクリーニングするローラクリーニング部９１が当接している。
【００３６】
また、二次転写ローラ２４の転写紙５搬送方向下流側には、２つのローラ２３ａ，２３ｂ間に無端ベルト状の搬送ベルト２２が張架した構成を有する。また、このさらに搬送方向下流側には、転写紙５上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。また、中間転写ベルト１０の支持ローラのうちの第二支持ローラ１５に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１７が設けられている。このベルトクリーニング装置１７は、転写紙５に中間転写ベルト１０上のトナー像を転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するためのものである。
【００３７】
また、複写機本体１００には、図１に示すように、給紙装置２００から給紙された転写紙５を、二次転写ローラ２４を経由して排紙トレイ７に案内する搬送路４８が設けられており、この搬送路４８に沿って、搬送ローラ４９ａ、レジストローラ４９ｂ、排出ローラ５６などが設けられている。搬送路４８の下流側には、転写後の転写紙５の搬送方向を、排紙トレイ７又は用紙反転装置９３に切り替える、切替爪５５が設けられている。用紙反転装置９３は、転写紙５を反転させて再び二次転写ローラ２４に向けて送り出すものである。さらに、複写機本体１００には、手差しトレイ６から搬送路４８へ合流する手差し給紙路５３が設けられ、この手差し給紙路５３の上流側には、手差しトレイ６にセットされた転写紙５を一枚ずつ給紙するための手差し給紙ローラ５０及手差し分離ローラ５１が設けられている。
【００３８】
給紙装置２００は、転写紙５を収納する複数の給紙カセット４４、これらの給紙カセット４４に収納された転写紙を一枚ずつ送り出す給紙ローラ４２及び分離ローラ４５、送り出された転写紙を給紙路４６に沿って搬送する搬送ローラ４７などから構成されている。給紙路４６は、複写機本体１００の搬送路４８に接続している。
【００３９】
次に、光走査装置である露光装置９００の構成について図８及び図９を用いて説明する。
この露光装置９００は、光源９１４、カップリングレンズ９１５、アパーチャ９１６、線像形成レンズとしてのシリンドリカルレンズ９１７、光偏向器としてのポリゴンミラー９１３、ポリゴンミラー１３を回転させる不図示のポリゴンモータ、２つの走査レンズ（９１１ａ、９１１ｂ）などを備えている。
【００４０】
カップリングレンズ９１５は、一例として焦点距離が４６．５［ｍｍ］、厚さ（図９におけるｄ２）が３．０［ｍｍ］のガラス製レンズであり、光源９１４から出射された光束を略平行光とする。
【００４１】
アパーチャ９１６は、一例として主走査方向に対応する方向の前幅が５．８［ｍｍ］、副走査方向に対応する方向の前幅が１．２２［ｍｍ］の矩形形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ９１５を介した光束のビーム径を規定する。本開口部に関しては後述する光量モニタで詳細に述べる。
【００４２】
シリンドリカルレンズ９１７は、一例として焦点距離が１０６．９［ｍｍ］、厚さ（図９におけるｄ５）が３．０［ｍｍ］のガラス製レンズであり、アパーチャ９１６の開口部を通過した光束をポリゴンミラー９１３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。
【００４３】
ポリゴンミラー９１３は、一例として内接円の半径が７［ｍｍ］の４面鏡あり、副走査方向に平行な軸の周りに等速回転する。
【００４４】
走査レンズ９１１ａは、一例として中心（光軸上）肉厚（図９におけるｄ８）が１３．５０［ｍｍ］の樹脂製レンズである。
【００４５】
走査レンズ９１１ｂは、一例として中心（光軸上）肉厚（図９におけるｄ１０）が３．５０［ｍｍ］の樹脂製レンズである。
【００４６】
光源９１４とポリゴンミラー９１３との間の光路上に配置された光学系は、カップリング光学系とも呼ばれている。本実施形態では、一例としてカップリング光学系は、カップリングレンズ９１５とアパーチャ９１６とシリンドリカルレンズ９１７とから構成されている。
【００４７】
ポリゴンミラー９１３と感光体２０との間の光路上に配置された光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、一例として走査光学系は、走査レンズ９１１ａと走査レンズ９１１ｂとから構成されている。
【００４８】
この走査光学系の副走査方向の横倍率は、一例として０．９７倍である。また、露光装置９００の光学系全体の副走査方向の横倍率は、一例として２．２倍である。
【００４９】
本実施形態では、感光体２０の表面に形成される光スポットの目標とするスポット径は、一例として主走査方向で５２［μｍ］、副走査方向で５５［μｍ］である。
【００５０】
また、一例として、光源９１４とカップリングレンズ９１５との距離（図９におけるｄ１）は４６．０６［ｍｍ］、カップリングレンズ９１５とアパーチャ９１６との距離（図９におけるｄ３）は４７．６９［ｍｍ］、アパーチャ９１６とシリンドリカルレンズ９１７との距離（図９におけるｄ４）は１０．３２［ｍｍ］、シリンドリカルレンズ９１７とポリゴンミラー９１３との距離（図９におけるｄ６）は１２８．１６［ｍｍ］である。
【００５１】
そして、ポリゴンミラー９１３と走査レンズ９１１ａの第１面（入射面）との距離（図９におけるｄ７）は４６．３１［ｍｍ］、走査レンズ９１１ａの第２面（射出面）と走査レンズ９１１ｂの第１面（入射面）との距離（図９におけるｄ９）は８９．７３［ｍｍ］、走査レンズ９１１ｂの第２面（射出面）と被走査面である感光体２０の表面との距離（図９におけるｄ１１）は１４１．３６［ｍｍ］である。
【００５２】
さらに、感光体２０における有効走査領域Ｗ１の長さ（図９におけるｄ１２）は３２３［ｍｍ］である。また、図９における角度θは６０［°］である。
【００５３】
光源９１４は、図１０に示されるように、一例として４０個の発光部１０１が１つの基板上に形成された二次元アレイ９０１を有している。この二次元アレイ９０１は、主走査方向に対応する方向（第１の方向、以下では便宜上、「Ｄｉｒ＿ｍａｉｎ方向」ともいう）から副走査方向に対応する方向（第２の方向、以下では便宜上、「Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向」ともいう）に向かって傾斜角αをなす方向（第３の方向、以下では便宜上、「Ｔ方向」という）に沿って１０個の発光部１０１が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部１０１は、Ｔ方向とＤｉｒ＿ｓｕｂ方向とにそれぞれ沿って二次元的に配列されている。
【００５４】
そして、一例として、隣接する発光部列のＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に関する間隔（図１０におけるｄｓ２）は２４．０［μｍ］、各発光部列におけるＴ方向に関する発光部間隔（図１０におけるｄ１）は２４．０［μｍ］、各発光部１０１をＤｉｒ＿ｓｕｂ方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部１０１の間隔（図１０におけるｄｓ１）は２．４［μｍ］である。すなわち、ｄｓ２＝ｄ１、及びｄｓ２＝ｄｓ１×Ｍの関係にある。
【００５５】
次に光源９１４から射出される光量を検知する光量モニタについて詳細を述べる。
光量モニタ部の説明図を図１１に示す。光量モニタ光学系は、光源９１４、カップリングレンズ９１５、第１開口板９２３、第２開口板９２６、結像レンズ９２４、フォトダイオード９２５、基板９２８から構成される。
【００５６】
第１開口板９２３は、一例として図１２（ａ）に示されるように、開口部を有し、カップリングレンズ９１５を介した光束のビーム径を規定する。この第１開口板９２３は、光束の最も光強度の大きい部分が開口部のほぼ中央を通るように配置されている。また、第１開口板９２３の開口部の周囲は、反射部材でできている。
【００５７】
そして、第１開口板９２３は、開口部の周囲の反射部材で反射された光束をモニタ用光束として利用するため、カップリングレンズ９１５を介した光束の進行方向に垂直な仮想面に対して傾斜して配置されている。すなわち、第１開口板９２３は、光源９１４から射出された光束のうち、光強度の大きい中央部分を通過させ、光強度の小さい外周部分をモニタ用光束として反射（分離）する。以下では、便宜上、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束の進行方向を「Ｑ方向」とする。
【００５８】
ここでは、第１開口板９２３の開口部は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ２は１．２８［ｍｍ］であり、主走査方向に対応する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に関する長さＤ１は５．８［ｍｍ］である。すなわち、Ｄ１＞Ｄ２である。なお、図１２（ｂ）は、開口部の中心を通るＸＹ断面図である。
【００５９】
第２開口板９２６は、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束の光路上に配置され、一例として図１３に示されるように、モニタ用光束のビーム径を制限する開口部を有している。
【００６０】
また、第２開口板９２６は、光学的にカップリングレンズ９１５の焦点位置近傍に配置されている。これにより、モニタ用光束がマルチビームのときに、各光束の主光線が第２開口板９２６の開口部に集まり、各光束が同じ形状に整形される。
【００６１】
第２開口板９２６の開口部は、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関する長さＤ４は３．２５［ｍｍ］であり、それに直交する方向の長さＤ３は３．８［ｍｍ］である。すなわち、Ｄ３＜Ｄ１であり、Ｄ４＞Ｄ２である。
【００６２】
そこで、例えば、図１４（ａ）に示されるように、発散角がＡ１の光束Ｆ０１が光源９１４から出力されると、図１４（ｂ）に示されるように、光束Ｆ０１のうちの領域Ｆｓ１の光束が第１開口板９２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ１の光束が第２開口板９２６の開口部を通過する。
【００６３】
また、例えば、図１５（ａ）に示されるように、光束Ｆ０１に比べて中心に強いピークを持つ光強度分布を有し、発散角がＡ２（＜Ａ１）の光束Ｆ０２が光源９１４から出力されると、図１５（ｂ）に示されるように、光束Ｆ０２のうちの領域Ｆｓ２の光束が第１開口板９２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ２の光束が第２開口板９２６の開口部を通過する。
【００６４】
また、図１６（ａ）に示されるように、光束Ｆ０１に比べて中心から緩やかに広がる光強度分布を有し、発散角がＡ３（＞Ａ１）の光束Ｆ０３が光源から出力されると、図１６（ｂ）に示されるように、光束Ｆ０３のうちの領域Ｆｓ３の光束が第１開口板９２３の開口部を通過し、領域Ｆｍ３の光束が第２開口板９２６の開口部を通過する。
【００６５】
ところで、光源９１４から出力される光束（光束Ｆ０とする）の発散角が大きくなると、一例として図１７に示されるように、第１開口板９２３の開口部を通過する光束（光束Ｆｓとする）の光量は減少する。なお、ここでは、光束Ｆ０の光量は、発散角が変化しても一定であると仮定している。
【００６６】
そこで、光束Ｆｓの光量を一定とするには、一例として図１８に示されるように、光束Ｆ０の発散角が設計値（ここでは、Ａ１とする）よりも大きいときは、光束Ｆ０の光量を大きくし、光束Ｆ０の発散角が設計値よりも小さいときは、光束Ｆ０の光量を小さくする必要がある。
【００６７】
このとき、第１開口板９２３で反射される光束（光束（Ｆ０−Ｆｓ）とする）の光量は、一例として図１９に示されるように、光束Ｆ０の発散角が大きくなるにつれて増加する。
【００６８】
仮に、第２開口板９２６がない場合には、光束（Ｆ０−Ｆｓ）が、フォトダイオード９２５で受光される。この場合に、従来と同様にして、自動露光パワー調整（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、以下、ＡＰＣという）を行うと、例えば、光束Ｆ０の発散角がＡ３のときには、光束Ｆ０の光量を更に少なくするように制御され、例えば、光束Ｆ０の発散角がＡ２のときには、光束Ｆ０の光量を更に多くするように制御される。これにより、光束Ｆｓの光量は上記一定値からずれることとなる。すなわち、ＡＰＣの精度が低下することとなる。
【００６９】
本実施形態では、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束の光路上に第２開口板９２６を配置し、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束を整形している。これにより、一例として図２０に示されるように、フォトダイオード９２５で受光される光束（光束Ｆｍとする）の光量は、光束Ｆ０の発散角が変化しても、光束Ｆｓの光量と同様に、ほぼ一定となる。
【００７０】
また、第１開口板９２３の開口部と第２開口板９２６の開口部との間には、Ｄ３＜Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２の関係がある。これにより、光束Ｆ０の発散角が大きく変化しても、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）をほぼ一定とすることができる。
【００７１】
ところで、第２開口板９２６の開口部の副走査方向に対応する方向に関する開口径Ｄ４を大きくすることで、フォトダイオード９２５での受光量（光束Ｆｍの光量）を増加させることができる。
【００７２】
図２１には、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を一定としたときの、Ｄ４と光束Ｆｍの光量との関係が示されている。これによると、Ｄ４を増加させると光束Ｆｍの光量は増加するが、Ｄ４がある値を超えると、光束Ｆｍの光量は減少する。これは、Ｄ４を増加させ過ぎると、（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を維持するのに、Ｄ３を小さくしなければならないためである。
【００７３】
Ｄ４がＤ２の１．４倍〜３．７倍の範囲内のときに、光束Ｆｍの光量は光束Ｆ０の光量の１０［％］を超えている。例えば、光源９１４の発光光量が１［ｍＷ］のときには、フォトダイオード９２５の受光量は０．１［ｍＷ］以上となり、フォトダイオード９２５の出力信号のＳ／Ｎ比の低下、及び応答時間の遅延を招くことなく、精度良く光量を検出することが可能となる。本実施形態では、図２１における光束Ｆｍの光量が最大となるように、Ｄ３＝３．８［ｍｍ］、Ｄ４＝３．２５［ｍｍと］した。
【００７４】
また、図２２には、Ｄ３とＤ４と（Ｋ２／Ｋ１）との関係が示されている。ここで、Ｋ１は、光束Ｆ０の発散角が所定の発散角（例えば、Ａ１）のときの（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）であり、Ｋ２は、光束Ｆ０の発散角が上記所定の発散角から主走査方向に対応する方向及び副走査方向に対応する方向に等方的に変化したときの（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）である。
【００７５】
図２２から明らかなように、Ｄ３を一定としてＤ４を大きくすると、Ｋ２／Ｋ１は大きくなる。また、Ｄ４を一定としてＤ３を小さくすると、Ｋ２／Ｋ１は小さくなる。この関係を利用し、Ｋ２／Ｋ１が０．０［％］、すなわち、光束Ｆ０の発散角が変化しても（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）が変わらないというＤ３とＤ４の組み合わせが求められる。
図２２に示されるように、ｐ１（Ｄ３＝４．３［ｍｍ］、Ｄ４＝２．５［ｍｍ］）とｐ２（Ｄ３＝２．７［ｍｍ］、Ｄ４＝４．５［ｍｍ］）とを結ぶ、Ｋ２／Ｋ１＝０．０［％］の曲線が得られる。一般的に、光量変化が３［％］以上あると画像上で濃度ムラとして認識されるので、Ｋ２／Ｋ１の変化は３［％］以内であるのが望ましい。これにより、光束Ｆ０の発散角の変化による光量検知のバラツキを±３［％］以内にすることが可能となる。
【００７６】
すなわち、光源から射出された光束の発散角が等方的に変化して、光束Ｆｓの光量がＰｓからＰｓ＋ΔＰｓに変化し、光束Ｆｍの光量がＰｍからＰｍ＋ΔＰｍに変化したとき、｛（Ｐｓ＋ΔＰｓ）／（Ｐｍ＋ΔＰｍ）｝／（Ｐｓ／Ｐｍ）の値は、０．９７以上で１．０３以下であることが好ましい。
【００７７】
そこで、Ｄ４がＤ２の１．４倍〜３．７倍の範囲内のときには、フォトダイオード９２５の受光量を十分に確保できるとともに、いずれの発散角においても、光束Ｆｓの光量と光束Ｆｍの光量の比を略一定とすることができる。
【００７８】
すなわち、発散角が大きく変化しても、光束Ｆｓの光量が一定であれば、光束Ｆｍの光量はほとんど変化しない。そこで、フォトダイオード９２５の出力レベルが一定（所定のレベル）となるように光束Ｆ０の光量を制御すると、光束Ｆｓの光量を常に一定の光量とすることが可能となる。
【００７９】
結像レンズ９２４は、Ｑ方向に関して第２開口板９２６から２０［ｍｍ］離れた位置に配置され、第２開口板９２６の開口部を通過したモニタ用光束を集光する。ここでは、結像レンズ９２４の焦点距離は２７［ｍｍ］である。
【００８０】
フォトダイオード９２５は、Ｑ方向に関して結像レンズ９２４から１０．６［ｍｍ］離れた位置に配置され、結像レンズ９２４を介したモニタ用光束を受光する。フォトダイオード９２５は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。
【００８１】
ここでは、フォトダイオード９２５の受光面は、１辺の長さが１．１［ｍｍ］の正方形状である。そして、受光面の中央付近で受光するように設定されている。
【００８２】
また、例えば、フォトダイオード９２５の受光面上に付着物や傷等があり、その部分が集光位置になると、受光量が大きく減少し、正しい信号が出力されない。そこで、Ｑ方向に関して結像レンズ９２４の焦点位置からやや離れたところにフォトダイオード９２５の受光面を配置すると、受光面上でのビーム径が大きくなり、受光面上に付着物、傷等があったとしても受光量の大きな低下を抑えることができる。
【００８３】
図２３には、目で判別できる付着物（φ５０［μｍ］）が仮にフォトダイオード９２５の受光面中央に付着しているときの、フォトダイオード９２５の出力の低下量と結像レンズ９２４からフォトダイオード９２５までの距離との関係が示されている。なお、図２３におけるｆは、結像レンズ９２４の焦点距離である。
【００８４】
結像レンズ９２４からフォトダイオード９２５までの距離が、ｆ×０．９５以下若しくはｆ×１．０５以上であれば、φ５０［μｍ］の付着物がフォトダイオード９２５の受光面中央に付着していても、フォトダイオード９２５の出力の低下は２０［％］以下であるので、出荷前の調整時に行われる光源９１４の光量校正で十分にカバーできる範囲内にある。
【００８５】
そこで、本実施形態では、結像レンズ９２４からフォトダイオード９２５までの距離を、ｆ×１．０６としている。
【００８６】
さらに、フォトダイオード９２５の受光面に垂直にモニタ用光束が入射すると、受光面からの反射光が入射光と逆の光路を通り、光源９１４へ戻ってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、一例として図１１に示されるように、モニタ用光束の受光位置での受光面の法線（図１１中のＬｎ）方向が、入射光の入射方向の全てに対して傾斜するように設定し、受光面からの反射光が光源９１４に戻らないようにしている。具体的には、入射角を１０［°］としている。
【００８７】
また、光源９１４とフォトダイオード９２５との間に配置された光学系の横倍率βが約０．５倍であり、二次元アレイ９０１の長手方向のサイズが０．３［ｍｍ］であるため、フォトダイオード９２５の受光面上では、０．３［ｍｍ］×０．５＝０．１５［ｍｍ］の長さに二次元アレイ９０１が投影される。
【００８８】
一般的に、フォトダイオードは、受光位置によって検知感度が異なっている。そこで、常に受光面の中心付近で受光されるのが望ましい。
【００８９】
本実施形態では、一例として図２４に示されるように、受光面９２５ｂのサイズ１．１［ｍｍ］の１／２よりもさらに中央に近い受光領域９２５ａで受光するように設定されている。すなわち、二次元アレイ９０１における長手方向の長さＬ、この長手方向に対応する方向に関するフォトダイオード９２５の長さＬ´とすると、（Ｌ×β）≦（Ｌ´×０．５）の関係が満足されている。
これにより、常に同じ検知感度で受光することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、一例として図１１に示されるように、光源９１４とフォトダイオード９２５は、同一の基板９２８上に実装されている。
【００９１】
次に本実施形態に用いた面発光レーザの詳細を述べる。
本実施形態の面発光レーザアレイは以下のようにして作製することができる。ＡｌＡｓ層を選択酸化した電流狭窄構造を用いた７８０ｎｍ帯面発光レーザの構造例である。波長は、感光体の感度特性に合わせて選定できる。
図２５に面発光レーザアレイの断面構造の概略図を示す。また、図２６は、活性層（８０４,８０５）の周辺である図２５中の領域Ｅの拡大説明図である。
【００９２】
ｎ―ＧａＡｓ基板８０１上に、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ量子井戸層８０２／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ障壁層８０３からなる活性層を含み、Ａｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ上部スペーサ層８０４及びＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ下部スペーサ層８０５とからなる１波長光学厚さの共振器領域８０６を、各層λ／４の光学厚さで４０．５ペアのｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ高屈折率層／ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層からなる下部反射鏡８０８と、２４ペアのｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ高屈折率層／ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層からなる上部反射鏡８０７とではさんだ構成となっている。なお、図２６中の８０７ａは、上部反射鏡８０７の最下部のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層（厚さ：λ／４）を示し、図２６中の８０８ａは、下部反射鏡８０８の最上部のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ低屈折率層（厚さ：λ／４）を示す。
さらに、ＡｌＡｓ被選択酸化層８０９（電流注入部）が共振器領域８０６からλ／４離れた上部反射鏡８０７に設けられている。なお反射鏡の各層の間には抵抗低減のために組成が徐々に変わる組成傾斜層を含む。これらの結晶成長にはＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法を用いることができる。
次に、ドライエッチング法によりメサ形状を形成する。エッチング面は下部反射鏡８０８中に達するようにすることが一般的である。次に、エッチング工程により側面が露出したＡｌＡｓ被選択酸化層８０９を、水蒸気中で熱処理し周辺を酸化させＡｌｘＯｙの絶縁物層（ＡｌｘＯｙ電流狭窄層８１０）に変え素子駆動電流の経路を中心部の酸化されていないＡｌＡｓ領域だけに制限する電流狭窄構造を形成する。
続いて、ＳｉＯ２保護層（図示せず）を設け、更にポリイミドでエッチング部を埋め込んで平坦化し、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８１１と光出射部８１２のある上部反射鏡８０７上のポリイミドからなる絶縁膜８１５とＳｉＯ２保護層（図示せず）を除去し、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８１１上の光出射部８１２以外にｐ側個別電極８１３を形成し、裏面にｎ側共通電極８１４を形成した。
【００９３】
本実施形態の場合ドライエッチング法により形成されたメサ部が各面発光レーザ素子となる。本実施形態のアレイ配置を形成する方法は、本実施形態のアレイ配置に沿ったフォトマスクを形成し、通常のフォトリソグラフ工程によりエッチング用マスクを形成し、エッチングすることで形成できる。アレイの各素子の電気的空間的分離のために素子と素子の間の溝は５［μｍ］程度以上は設けることが好ましい。あまり狭いとエッチングの制御が難しくなるからである。また、メサ部は本実施形態のような円形の他に、楕円形や、正方形、長方形の矩形など任意の形状とすることができる。また、大きさ（直径など）は１０［μｍ］程度以上設けることが好ましい。あまり小さいと素子動作時に熱がこもり特性が悪くなるからである。
【００９４】
また、副走査方向での高密度化に影響のない主走査方向の素子間隔を広げているので、各素子間の熱干渉の影響低減や、各素子の配線を通すために必要なスペースを確保することができる。
【００９５】
なお、前述した７８０ｎｍ帯面発光レーザは、別の材料でも作製できる。図２７は、図２６を用いて説明したものとは別の材料で作製した例の、活性層（８０４,８０５）の周辺である、図２５中の領域Ｅの拡大説明図である。
図２７に示すように活性層は、圧縮歪組成であってバンドギャップ波長が７８０［ｎｍ］となる３層のＧａＩｎＰＡｓ量子井戸活性層８２２と格子整合する４層の引っ張り歪みを有するＧａ０．６Ｉｎ０．４Ｐ引っ張り障壁層８２３とから構成する。また、電子を閉じ込めるためのクラッド層（本実施例ではスペーサ層）としてワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを用いる、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ上部スペーサ層８２４及び（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ下部スペーサ層８２５を備えている。キャリア閉じ込めのクラッド層（８２４,８２５）をＡｌＧａＡｓ系で形成した場合に比べて、クラッド層（８２４,８２５）と量子井戸活性層（８２２）とのバンドギャップ差を極めて大きく取ることができる。他は図２６と同様である。
【００９６】
表１には、ＡｌＧａＡｓ（スペーサ層）／ＡｌＧａＡｓ（量子井戸活性層）系７８０ｎｍ，８５０ｎｍ面発光型半導体レーザ、さらに、ＡｌＧａＩｎＰ（スペーサ層）／ＧａＩｎＰＡｓ（量子井戸活性層）系７８０ｎｍ面発光型半導体レーザの典型的な材料組成でのスペーサ層と井戸層、及び障壁層と井戸層とのバンドギャップ差が示されている。なお、スペーサ層とは、通常構成の場合には活性層と反射鏡の間にあたる層のことであって、キャリアを閉じ込めるためのクラッド層としての機能を有している層を指している。
【００９７】
【表１】
0005102082.tif 000002
【００９８】
表１に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ（スペーサ層）／ＧａＩｎＰＡｓ（量子井戸活性層）系７８０ｎｍ面発光型半導体レーザによれば、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ面発光型半導体レーザはもとより、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系８５０ｎｍ面発光型半導体レーザよりもバンドギャップ差を大きく取れることが判る。
【００９９】
具体的にクラッド層と活性層とのバンドギャップ差は、クラッド層をＡｌＧａＡｓで形成した場合の４６６［ｍｅＶ］（Ａｌ組成０．６の場合）に比べて、７６７［ｍｅＶ］であり極めて大きい。障壁層と活性層とのバンドギャップ差も同様に優位差があり、良好なキャリア閉じ込めとなる。
【０１００】
また、活性層が圧縮歪を有しているので、ヘビーホールとライトホールのバンド分離により利得の増加が大きくなった。これらにより高利得となるので、低閾値で、高出力であった。なおこの効果は、ＧａＡｓ基板とほぼ同じ格子定数を有するＡｌＧａＡｓ系で作製した７８０ｎｍや８５０ｎｍ面発光レーザでは得られない。
さらには、キャリア閉じ込め向上、歪量子井戸活性層による高利得化によって低閾値化することで、光取り出し側ＤＢＲの反射率低減が可能となり、さらに高出力化できる。
【０１０１】
また、本実施例のように利得が大きくなると温度上昇による光出力低下を抑えることができ、アレイの素子間隔をより狭くすることができる。
【０１０２】
また、活性層と障壁層は、Ａｌを含んでいない材料から構成されており、Ａｌフリー活性領域（量子井戸活性層、及びそれに隣接する層）としているので、酸素の取り込みが低減することで非発光再結合センターの形成を抑えることができ、長寿命化を図れる。これにより、書込みユニットもしくは光源ユニットの再利用が可能となる。
【０１０３】
次に本発明の実施形態である感光体について詳細を述べる。
以下、実施例により本発明について詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に何ら限定されるものではない。
【０１０４】
〔感光体作製例〕
−チタニルフタロシアニン結晶の合成−
特開２００４−８３８５９号公報、実施例１に準じて、チタニルフタロシアニン結晶を作製した。
即ち、１，３−ジイミノイソインドリン２９２部とスルホラン１８００部を混合し、窒素気流下でチタニウムテトラブトキシド２０４部を滴下する。滴下終了後、徐々に１８０［℃］まで昇温し、反応温度を１７０［℃］〜１８０［℃］の間に保ちながら５時間撹拌して反応を行なった。反応終了後、放冷した後析出物を濾過し、クロロホルムで粉体が青色になるまで洗浄し、つぎにメタノールで数回洗浄し、さらに８０［℃］の熱水で数回洗浄した後乾燥し、粗チタニルフタロシアニンを得た。
得られた熱水洗浄処理した粗チタニルフタロシアニン顔料のうち６０部を９６％硫酸１０００部に３〜５℃下撹拌、溶解し、ろ過した。得られた硫酸溶液を氷水３５０００部中に撹拌しながら滴下し、析出した結晶を濾過、ついで洗浄液が中性になるまでイオン交換水（ｐＨ：７．０、比伝導度：１．０［μＳ／ｃｍ］）により水洗を繰り返（洗浄後のイオン交換水のｐＨ値は６．８、比伝導度は２．５［μＳ／ｃｍ］であった）し、チタニルフタロシアニン顔料の水ペーストを得た。
この水ペーストにテトラヒドロフラン１５００部を加え、室温下でホモミキサー（ケニス、ＭＡＲＫ，ｆモデル）により強烈に撹拌（２０００［ｒｐｍ］）し、ペーストの濃紺色の色が淡い青色に変化したら（撹拌開始後２０分）、撹拌を停止し、直ちに減圧濾過を行なった。濾過装置上で得られた結晶をテトラヒドロフランで洗浄し、顔料のウェットケーキ９８部を得た。これを減圧下（５［ｍｍＨｇ］）、７０［℃］で２日間乾燥して、チタニルフタロシアニン結晶７８部を得た。
【０１０５】
得られたチタニルフタロシアニン粉末を、市販のＸ線回折装置（理学電機：ＲＩＮＴ１１００）により、下記の条件によりＸ線回折スペクトル測定したところ、Ｃｕ−Ｋα線（波長１．５４２［Å］）に対するブラッグ角２θが２７．２±０．２［°］に最大ピークと最低角  ７．３±０．２［°］にピークを有し、かつ７．３［°］のピークと９．４［°］のピークの間にピークを有さず、更に２６．３［°］にピークを有さないチタニルフタロシアニン粉末を得られた。その結果を図２８に示す。
また、得られた水ペーストの一部を８０℃の減圧下（５［ｍｍＨｇ］）で、２日間乾燥して、低結晶性チタニルフタロシアニン粉末を得た。水ペーストの乾燥粉末のＸ線回折スペクトルを図２９に示す。
【０１０６】
＜Ｘ線回折スペクトル測定条件＞
Ｘ線管球：Ｃｕ
電圧：５０［ｋＶ］
電流：３０［ｍＡ］
走査速度：２［°／分］
走査範囲：３［°］〜４０［°］
時定数：２［秒］
【０１０７】
−分散液の作製−
次に、先に合成したチタニルフタロシアニン結晶の分散液を作製した。下記組成の分散液を下に示す条件のビーズミリングにより作製した。
先に合成したチタニルフタロシアニン結晶          ２０部
ポリビニルブチラール（積水化学製：ＢＸ−１）    １２部
２−ブタノン                                  ３６８部
【０１０８】
市販のビーズミル分散機（ＶＭＡ−ＧＥＴＺＭＡＮＮ  ＧＭＢＨ製：ＤＩＳＰＥＲＭＡＴ  ＳＬ、ローターの直径は４５［ｍｍ］、分散室容量は５０［ｍｌ］）に直径０．５［ｍｍ］のジルコニアボールを用いた。
始めにポリビニルブチラールを溶解した２−ブタノン溶液を循環タンクに投入し、循環を行い、樹脂液が循環系に満たされ、循環タンクに戻ってくるのを確認した。次いで、チタニルフタロシアニン結晶を循環タンクに全て投入し、循環タンクで撹拌を行った後、３０００［ｒｐｍ］のローター回転数にて、６０分間循環分散を行った。
分散終了後、ビーズミル分散機よりミルベースを払い出し、更に６００部の２−ブタノンを投入し、希釈と同時に分散機に残ったミルベースをすべて払い出し、分散液を作製した。
【０１０９】
−電子写真感光体の作製−
直径３０［ｍｍ］のアルミニウムドラムに、下記組成の下引き層塗工液、電荷発生層塗工液、および電荷輸送層塗工液を、順次塗布・乾燥し、３．５［μｍ］の下引き層、０．２［μｍ］の電荷発生層、２８［μｍ］の電荷輸送層を形成し、積層感光体を作製した。
（下引き層塗工液）
酸化チタン（ＣＲ−ＥＬ：石原産業社製）                    ７０部
アルキッド樹脂（ベッコライトＭ６４０１−５０−Ｓ
（固形分５０％）、大日本インキ化学工業製）              １５部
メラミン樹脂（スーパーベッカミンＬ−１２１−６０
（固形分６０％）、大日本インキ化学工業製）              １０部
２−ブタノン                                              １００部
（電荷発生層塗工液）
前記のチタニルフタロシアニン結晶分散液を用いた。
（電荷輸送層塗工液）
ポリカーボネート（ユーピロンＺ３００：三菱ガス化学社製）    １０部
【化１】
0005102082.tif 000003
下記構造式の電荷輸送物質                                      ７部
テトラヒドロフラン                                          ８０部
【０１１０】
スキャナ３００について図１に基づいて簡単に説明する。スキャナ３００では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（図示せず）の読取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１及び第２の走行体３３，３４が往復移動する。これらの走行体３３，３４により走査された画像情報は、結像レンズ３５によってその後方に設置されている読取センサ３６の結像面に集光され、読取センサ３６によって画像信号として読込まれる。
【０１１１】
図３０は本実施の形態の複写機が備える各部の電気的な接続を示すブロック図である。
図３０に示すように、本実施の形態の複写機６００には、コンピュータ構成のメイン制御部５００が備えられており、このメイン制御部５００が各部を駆動制御する。メイン制御部５００は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５０１にバスライン５０２を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０３と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５０４とが接続されて構成されている。
【０１１２】
ＲＯＭ５０３には、濃度センサ３１０の出力値に対する単位面積当りのトナー付着量への換算に関する情報を記憶した換算テーブル（図示せず）が格納されている。
【０１１３】
メイン制御部５００には、複写機本体１００の各部、給紙装置２００、スキャナ３００、原稿自動搬送装置４００が接続されている。ここで、複写機本体１００の濃度センサ３１０及び電位センサ３２０は、検出した情報をメイン制御部５００に送り出す。
【０１１４】
次に、複写機６００の動作について説明する。
複写機６００を用いて原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、ユーザーが図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３１上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第一走行体３３および第二走行体３４が走行を開始する。これにより、第一走行体３３からの光がコンタクトガラス３１上の原稿で反射し、その反射光が第二走行体３４のミラーで反射されて、結像レンズ３５を通じて読取センサ３６に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。
【０１１５】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータが駆動し、３つの支持ローラ（１４，１５，１６）のうちの１つが回転駆動して中間転写ベルト１０が回転駆動する。また、これと同時に、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋも回転駆動する。その後、スキャナ３００の読取センサ３６で読み取った画像情報に基づいて、露光装置９００から、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に書込光がそれぞれ照射される。これにより、各感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋには、それぞれ静電潜像が形成され、現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋにより可視像化される。そして、各感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が形成される。
【０１１６】
このようにして形成された各色トナー像は、各一次転写装置６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋにより、順次中間転写ベルト１０上に重なり合うようにそれぞれ一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上には、各色トナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。なお、二次転写後の中間転写ベルト１０上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７により除去される。
【０１１７】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、ユーザーが選択した転写紙５に応じた給紙装置２００の給紙ローラ４２が回転し、給紙カセット４４の１つから転写紙５が送り出される。送り出された転写紙５は、分離ローラ４５で１枚に分離して給紙路４６に入り込み、搬送ローラ４７により複写機本体１００内の搬送路４８まで搬送される。このようにして搬送された転写紙５は、レジストローラ４９ｂに突き当たったところで止められる。
【０１１８】
レジストローラ４９ｂは、上述のようにして中間転写ベルト１０上に形成された合成トナー画像が二次転写ローラ２４に対向する二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始する。レジストローラ４９ｂにより送り出された転写紙５は、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２４との間に送り込まれ、二次転写ローラ２４により、中間転写ベルト１０上の合成トナー像が転写紙５上に二次転写される。その後、転写紙５は、二次転写ローラ２４に吸着した状態で定着装置２５まで搬送され、定着装置２５で熱と圧力が加えられてトナー像の定着処理が行われる。定着装置２５を通過した転写紙５は、排出ローラ５６により排紙トレイ７に排出されスタックされる。なお、トナー像が定着された面の裏面にも画像形成を行う場合には、定着装置２５を通過した転写紙５の搬送方向を切替爪５５により切り換え、用紙反転装置９３に送り込む。転写紙５は、そこで反転し再び二次転写ローラ２４に案内される。
【０１１９】
複写機６００では、ある所定タイミング（電源投入時や所定時間、または所定枚数毎）に、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性（以下、光減衰特性と記述する場合がある）の変化を検知し、検知結果をフィードバックして最適な帯電電位・露光パワーを設定する、作像条件調節制御を行う。
感光体の光減衰特性は、使用環境、静電疲労の度合い、及び感光層の膜厚などによって特性が異なる。
光減衰特性の環境依存性については、常温・常湿度環境、高温・高湿度環境、低温・低湿度環境などの使用環境によって、同じ帯電電位、露光パワーであっても潜像電位が異なり、光減衰カーブの形状が異なる。
また、光減衰特性の静電疲労特性については、長時間、帯電・露光を繰り返して、何十万枚も作像すると、感光体が帯電や露光の繰り返しで特性が劣化する。このため、多くの枚数を作像すると、感光体が劣化して同じ帯電電位で同じ露光パワーを設定しても、感光体の表面電位が下がりにくくなる。このため、静電疲労の度合いの違いによっても光減衰カーブの形状が異なる。
また、作像を長時間繰り返すと、転写されないで残ったトナーを感光体からクリーニングする感光体クリーニングブレードが、トナーだけでなく感光体の表面も少しずつ削っていく。このため、感光体の感光層の膜厚は経時で減少していく。そして、膜厚が変化すると、同じ帯電電位で同じ露光パワーを設定した時に感光体表面電位が異なり、膜厚の違いによっても光減衰カーブの形状が異なる。
【０１２０】
上述したように使用環境・静電疲労の度合い・膜厚によって感光体の光減衰特性が異なる。使用環境・静電疲労の度合い・膜厚の何れか一つの光減衰特性に対する影響のみを考えると、光減衰カーブの形状の変化は比較的単純に変化する。一方、実機内ではクリーニングブレードによる膜削れや静電疲労の進行、使用環境の変動が同時に発生するため、使用環境・静電疲労の度合い・膜厚が複合的に光減衰特性に対して影響するため、使用時間、作像枚数等のデータに基づいて実際の感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性を予想することは困難である。このため、作像条件調節制御によって、感光体の露光パワーに対する潜像電位の特性の変化を検知し、作像条件にフィードバックすることは重要なことである。
【０１２１】
次に、本実施の形態のＣＰＵ５０１がコンピュータプログラムに基づいて行う画像濃度制御であってセルフチェックと呼ばれる作像条件制御について説明する。この作像条件制御では、電位制御と中間調補正処理とを行う。先に説明した図３は中間転写ベルト１０上に転写される階調パターンを示す平面図であり、図３１はセルフチェック動作（電位制御）を示すフローチャート、図３２は電位制御時の現像ポテンシャルに対するトナー付着量の直線近似を示すグラフである。
【０１２２】
図３１に示すセルフチェックの処理ルーチンでは、基本的に、複写機の起動時、予め定められたコピー枚数の複写毎（つまり連続作像動作中における作像動作と作像動作との間）、一定時間毎等必要に応じて行うようになっている。ここでは起動時の実行動作について説明する。まず電源オン時の状態をジャム等の異常処理時と区別するために、電位制御の実行条件として定着装置２５の定着温度を検出する。定着温度センサからの入力信号を基に、定着装置２５の定着温度が１００［℃］を越えているか否かを判断し、定着装置２５の定着温度が１００［℃］を越えている場合には、電位制御を実行しない。これに対し、１００［℃］を超えていない場合には、セルフチェックを実行する。つまり、本複写機においては、電源ＯＮ直後における定着ローラの表面温度が１００［℃］を超えていないという条件を具備するか否かが制御部によって判断され、具備する場合にセルフチェックを実行する。かかる構成においては、ＣＰＵ５０１等から構成される制御部が、判定手段として機能している。
【０１２３】
なお、下記の説明中の記号（略号）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（Ｒｅｇｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
_ｄｉｆ．：  拡散反射光出力（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）（ＪＩＳ  Ｚ  ８１０５  色に関する用語参照）
［ｎ］：  要素数：ｎの配列変数
【０１２４】
セルフチェックにおいては、プロッタの立ち上げに先立ち、まず、２つの光学センサについて、ＬＥＤをＯＦＦしている状態での出力電圧値であるオフセット電圧（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ,Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ）をＶｏｆｆｓｅｔとして検知する（ステップ７００：以下、ステップをＳと記す）。検知終了後、プロッタ立ち上げ動作を行う（Ｓ７０１）。このプロッタ立ち上げ動作では、図３３のタイミングチャートに示すように各感光体モータ、中間転写ベルトモータ、二次転写モータ等のモータ負荷の起動と、決められた作像タイミングに従い帯電、現像、転写バイアスの立ち上げ動作等の作像動作に必要な制御負荷立ち上げ動作処理を行う。
また図３３に示すように、本発明では、この立ち上げ動作処理内で、中間転写モータの起動タイミングと同期してＰセンサ（濃度センサ３１０）のＬＥＤをＯＮする。
【０１２５】
なお、中間転写モータの起動タイミングと同期してＰセンサ（濃度センサ３１０）のＬＥＤをＯＮする制御を行うのは、以下の理由による。
作像条件調整制御が開始されると、基準トナー像の光反射量を測定するためにＬＥＤ等の発光手段がＯＮされるが、発光手段の発光量は、発光開始からの時間経過とともに、例えば図３４に示すグラフのように変化する。同図において、発光量は、発光開始から数十［μｓｅｃ］後に最大になるが、その後は、発光手段の内部温度上昇による内部抵抗の増加に伴って発光量が徐々に低下していき、内部温度上昇が飽和に達した時点で安定化する。安定化までに要する時間は数秒であるが、この間には基準トナー像の光反射率を正確に検知することができない。このため、発光手段の発光量の安定化を待ってから、光学センサによる基準トナー像の光反射率を検知しなければならない。これに対して、中間転写モータの起動タイミングと同期してＰセンサ（濃度センサ３１０）のＬＥＤをＯＮする制御を行うことにより、パッチパターンが感光体２０上に作像され、中間転写ベルト１０に転写されたのち、Ｐセンサによる検知位置まで到達するまでの間に、ＰセンサのＬＥＤの発光量を安定化させることができる。
【０１２６】
ところで、古くは、基準パッチの検知結果を精度良くフィードバックするための理想的な検知位置として、現像後であって転写前、つまり、感光体上とることが一般的であった。しかしながら、感光体上で基準パッチを検知する場合には、ＬＥＤ光の照射による感光体の光疲労を引き起こし、感光体のＬＥＤ照射部に形成される画像だけが帯状に濃くなったり薄くなったりするという問題を発生させる。このため、ＬＥＤを必要最小限の時間だけＯＮ（点灯）して、感光体の光疲労をできるだけ抑える必要があった。このような構成では、ＬＥＤをできるだけ早くＯＮして発光量の安定化を事前に図っておくという本複写機の特徴的な構成を採用することができない。
【０１２７】
そこで、本複写機においては、感光体上ではなく、中間転写ベルト１０上で各基準パッチを検知するようにしている。かかる構成では、ＬＥＤ光の照射による感光体の光疲労を引き起こすことなく、ＬＥＤを早いタイミングでＯＮしてセルフチェックの長期化を回避することができる。
【０１２８】
図３５は、ＬＥＤがおかれている環境下の温度である周囲温度Ｔａと、ＬＥＤの許容順電流ＩＦとの関係を示すグラフ（温度定格図）であ
る。図示のように、ＬＥＤにおいては、周囲温度Ｔａに応じてＬＥＤに発生させる電流値を決定する必要がある。周囲温度Ｔａが高くなるほど、ＬＥＤが許容し得る電流値が低くなるからである。
【０１２９】
ここで、光学センサの被検対象面の地肌部における光反射率が比較的高い場合には、Ｖｓｇ調整処理において、受光素子に規定量の反射光を受光させるのに必要となるＬＥＤ発光量、即ち、光学センサからの出力電圧値を既定値（例えば４．０±０．２［Ｖ］）にするのに必要となるＬＥＤ電流値、が比較的小さくなる。例えば、中間転写ベルトとして透明のものを用い、光学センサの対向ローラとして鏡面反射率の高い金属ローラ（２０°光沢度：約５００）を用い、対向ローラ表面でＬＥＤ光を反射させた場合には、Ｖｓｇ＝４．０［Ｖ］のＶｓｇを得るのに必要なＬＥＤ電流値は４〜７［ｍＡ］程度である。
【０１３０】
これに対し、本複写機では、被検対象たる中間転写ベルト１０として、温湿度環境に対する抵抗変動の小さいカーボン分散系のベルト（２０°光沢度：１２０）を採用している。この中間転写ベルト１０は、カーボン分散によって黒色を呈しており、鏡面反射率が約１／４程度と、かなり低くなっている。このような中間転写ベルト１０において、４．０［Ｖ］のＶｓｇを得るためには、ＬＥＤ電流が透明ベルトの約５倍の２０〜３５［ｍＡ］にもなってしまう。光沢度の低いベルトや表面粗さが大きいベルトでも、同様にＬＥＤ電流が相当に大きくなる。
【０１３１】
先に説明したように、ＬＥＤ電流については、周囲温度に応じた許容順電流値内で使用しなければならないという制約があるため、２０〜３５［ｍＡ］をＬＥＤに流すのは困難である。ＬＥＤ電流を許容順電流値内に留めつつ、所望のＶｓｇ値を得る方法としては、光学センサの受光素子の感度、すなわち、ＯＰアンプのゲインを上げる方法がある。これによれば、ＬＥＤ電流を許容順電流値内に留めつつ、４．０［Ｖ］のＶｓｇを得ることも可能である。但し、この方法では、受光素子に入る非常に微弱な光を単に電気回路的に増幅するだけであるので、高いＳ／Ｎ比を得ることができなくなる。
【０１３２】
そこで、本複写機では、検知対象面である中間転写ベルト１０が黒色であることへの対策として、高反射率のベルトに比べてＬＥＤ電流値を大きくすることに加えて、ＯＰアンプのゲインを上げている。両者を大きくすることで、ＬＥＤ電流値を許容順電流値内に留めつつ、Ｓ／Ｎ比の低下を抑えているのである。具体的には、ＬＥＤ電流については、周囲温度の最大値を５０［℃］、経時的な光量低下を約２／３と見込んで、１５［ｍＡ］に設定した。また、ＯＰアンプのゲインについては、ＬＥＤ電流のばらつきを２０〜３５［ｍＡ］（最大幅１５［ｍＡ］）と見込んで、２．５倍とした。これにより、環境によらず安定した転写性が得られる黒色の中間転写ベルト１０上で、光学センサとして必要なＳ／Ｎ比を確保することが可能となった。
【０１３３】
ＬＥＤは、図３６に示すように、長期的な使用に伴って、格子欠陥を徐々に増大させつつ、発光量を徐々に低下させていくという特性を持つ。この発光量の低下度合いは、ＬＥＤの材料によって異なるが、多くの場合にはＬＥＤに流す電流に依存し、電流値が大きいほど経時的な発光量低下の割合が大きくなる。同図において、発光率は、初期状態のＬＥＤの発光量を１００［％］とした場合における各時点での発光量の割合を示している。同図から、ＬＥＤの発光量の低下率は、電流値が大きいほど高く、また周囲温度が高いほど劣化の進行が加速されることがわかる。
【０１３４】
本複写機では、既に述べたように、セルフチェック中における無駄な待ち時間を無くす目的で、プロッタ立ち上げ時にＬＥＤをＯＮし、その後、プロッタ立ち下げ時までＯＮし続けている。かかる構成では、光学検知が必要なときだけＬＥＤをオンオフさせていた従来に比べて、ＬＥＤのＯＮ時間がかなり長くなる。すると、従来では発生していなかった図３６に示すような経時的なＬＥＤの発光量の低下が起こるようになる。正反射型光学センサである第二センサ３１０ｂの場合には、発光量の低下が検知精度にそれほど影響しないが、マルチ反射型光学センサである第一センサ３１０ａの場合には、発光量の低下が検知精度に影響してくる。
【０１３５】
そこで、本複写機では、ＬＥＤの経時的な光量低下によるマルチ反射型光学センサである第一センサ３１０ａによる検知精度の低下を抑えるべく、検知結果を補正するようになっている。これにより、ＬＥＤ電流の経時的な光量低下による拡散反射光出力の変動を補正するのである。
【０１３６】
次に、所定条件で一様に帯電された各感光体２０の表面電位の検知（Ｖｄ検知）を電位センサ３２０により行い（Ｓ７０２）、この検知結果に基づいて帯電装置６０のＡＣバイアスの調整を行う（Ｓ７０３）。この後、Ｖｓｇ調整を行う（Ｓ７０４）。このＶｓｇ調整では、中間転写ベルト１０の地肌部（表面）からの正反射光（Ｖｓｇ＿ｒｅｇ）がある所定範囲内（４．０±０．２［Ｖ］）となるようにＬＥＤ発光量を調整する。また光量調整後、ベルト地肌部出力（Ｖｓｇ＿ｒｅｇ，Ｖｓｇ＿ｄｉｆ）はＲＡＭに記憶しておく。
ここでＳ７０１〜Ｓ７０２は各色の画像形成ユニット１８で並列処理を、またＳ７０３は２つのＰセンサ（３１０ａ,３１０ｂ）について並列で処理を行う。
なお、ここでＶｓｇ調整の開始タイミングは、ＰセンサＬＥＤがＯＮされてからセンサ出力が安定化するまでの約５秒の時間経過後に行われるようにするために、ステップＳ７０２〜Ｓ７０３の処理後としている。
【０１３７】
次に、各感光体２０上に各色１８階調のパターンの静電潜像を形成し（Ｓ７０５）、感光体２０上のこれらの階調パターン部電位に対する電位センサ３２０の出力値を読み込んで（Ｓ７０６）、ＲＡＭ５０４に格納する。また、この電位出力とパターン作像時の現像バイアスとから現像ポテンシャルを計算しておく（Ｓ７０７）。なお、このときに形成する１８階調のパターン静電潜像の作像条件は後に詳述する。
そして、感光体２０上に形成された静電潜像は、それぞれ黒現像装置６１Ｋ、シアン現像装置６１Ｃ、マゼンタ現像装置６１Ｍ、イエロー現像装置６１Ｙにより現像させて顕像化させることにより各色のトナー像とする。
つぎに、図３に示すように、中間転写ベルト１０上に一次転写する。各色の１８階調パターンは、図３に示すように２つのＰセンサ（３１０ａ,３１０ｂ）のベルト幅方向Ｗの位置に対応する位置（Ｃ，Ｍ，Ｙについては画像中心に対し手前側４０［ｍｍ］位置に、Ｋについては画像中心に対し奥側４０［ｍｍ］位置）に作像する。
【０１３８】
次いで、ＣＰＵ５０１は、中間転写ベルト１０上に形成された階調パターンに対するＰセンサである濃度センサ３１０によって、トナー付着量検出を行う（Ｓ７０６）。このトナー付着量検出では、各色のトナー像であるパッチパターンに対するＰセンサである濃度センサ３１０の正反射光出力（Ｖｓｐ＿ｒｅｇ），拡散反射光出力（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ）を全て（１８パッチ×４色分）をＲＡＭ５０４に格納する。
【０１３９】
次に、トナーの付着量を算出する（ステップＳ７０６）。
この付着量算出アルゴリズムは、黒トナー検知用センサとカラートナー検知用センサとではセンサ構成が異なるために、別のアルゴリズムとなる。
【０１４０】
まず、黒トナーパッチの付着量変換処理について述べる。
黒トナーの付着量計算は、従来技術に示されるベルト地肌部出力（Ｖｓｇ）とパターン部出力（Ｖｓｐ）との出力比（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）を算出し、これをＲＯＭに収められている図示しない付着量変換テーブルを参照することにより、付着量を算出する。
【０１４１】
次に、カラートナーパッチの付着量変換処理について述べる。
本実施形態では、ＬＥＤ電流を高く設定しなければいけない黒色の転写ベルト上で拡散反射型センサを用いた付着量検知を行っているため、ここにおけるトナー付着量変換処理では、ＬＥＤ電流の経時的な光量低下によるセンサ出力低下、及びＶｓｇ調整（ベルト地肌部の正反射光出力が４．０［Ｖ］±０．２［Ｖ］となるようにする調整）により生じる拡散反射光出力の変動を補正する補正処理が必要となる。
カラートナーの付着量については、以下のＳＴＥＰ１〜７という６段階の処理によって演算する。
【０１４２】
ＳＴＥＰ１では、データサンプリングを行って、ΔＶｓｐやΔＶｓｇを算出する。まず、正反射光出力，拡散光出力ともに、全パッチパターン［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。これは、最終的には「センサ出力の増分をカラートナーの付着量に変化よる増分」のみで表したいためである。
正反射光出力増分については、次のようにして求める。
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］＝（Ｖｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］）−（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ．）
また、拡散反射光出力増分については、次のようにして求める。
ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］＝（Ｖｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）−（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ．）
但し、オフセット出力電圧値（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ）が、無視できるレベルに十分に小さい値となるＯＰアンプを用いた場合、この様な差分処理は省略しても構わない。
このようなＳＴＥＰ１により、図３７に示す特性曲線を得る。
【０１４３】
ＳＴＥＰ２では、感度補正係数αを算出する。
まず、ＳＴＥＰ１にて求めたΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］やΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］から、各パッチパターン毎に「（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］）／（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）」を算出する。そして、後述するＳＴＥＰ３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）に乗ずるための感度補正係数αを、次のようにして算出する。
α＝ｍｉｎ｛（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］）／（Ｖｓｐ＿Ｄｉｆ．［ｎ］）｝
このようなＳＴＥＰ２により、図３８に示すような特性曲線を得る。なお、感度補正係数αをΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］とＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］との最小値としたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値がほぼゼロであり、かつ正の値となることがあらかじめわかっているからである。
【０１４４】
ＳＴＥＰ３では、正反射光の成分分解を行う。
正反射光出力の拡散光成分については、次のようにして求める。
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．［ｎ］
＝（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）×α
また、正反射光出力の正反射成分については、次のようにして求める。
ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．［ｎ］
＝（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］）−（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．［ｎ］）
このようにして成分分解を行うと、感度補正係数αが求まるパッチ検知電圧にて、正反射光出力の正反射成分がゼロとなる。そして、この処理により、図３９に示すように、正反射光出力が［正反射光成分］と［拡散光成分］とに成分分解される。
【０１４５】
ＳＴＥＰ４では、正反射光出力の正反射成分を正規化する。次の式のようにして、各パッチパターン部の検知電圧における地肌検知電圧との比を求めて、０〜１までの正規化値へ変換する。
正規化値β［ｎ］＝（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．）／（ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ）
（＝中間転写ベルト地肌部の露出率）
このようなＳＴＥＰ４により、図４０に示すような特性曲線を得る。
【０１４６】
ＳＴＥＰ５では、拡散光出力の地肌部変動補正を行う。まず、次の式のようにして、［ベルト地肌部からの拡散光出力成分］を、［拡散光出力電圧］から除去する処理を行う。
補正後の拡散光出力＝（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ‘）
＝［拡散光出力電圧］−［地肌部検知電圧］×［正反射成分の正規化値］
＝｛ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ（ｎ）｝−｛（ΔＶｓｇ＿ｄｉｆ）×β（ｎ）｝
これにより、中間転写ベルト１０の地肌部の影響を除くことができる。よって、正反射光出力が感度を持つ低付着量域において、ベルト地肌部から直接反射される拡散光成分を、拡散光出力から、除去することができる。このような処理を行う事により、トナー付着量ゼロ〜１層形成までのトナー付着量範囲における補正後拡散光出力が、図４１に示すように、原点を通り、且つトナー付着量に対して１次線形関係のある値へと変換される。
【０１４７】
ＳＴＥＰ６では、拡散光出力の感度を補正する。具体的には、図４２に示すように、「正反射光の正反射成分の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットし、トナー低付着量域における直線関係から、拡散光出力の感度を求める。そして、この感度が予め定めた狙いの感度となるような補正を行う。ここで言う拡散光出力の感度とは、図４２に示す直線の傾きである。この傾きが、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散光出力が所定の値（図示の例ではｘ＝０．３のときｙ＝１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出する。つまり、出力電圧値の測定結果を補正するのである。
直線の傾きについては、次のような最小二乗法によって求める。
直線の傾き＝Σ（ｘ［ｉ］−Ｘ）（ｙ［ｉ］−Ｙ）／Σ（ｘ［ｉ］−Ｘ）２
Ｘ＝正反射光＿正反射成分の正規化値の平均値
ｙ＝Ｙ−直線の傾き×Ｘ
ｘ［ｉ］＝正反射光＿正反射成分の正規化値（但し、計算に用いるｘの範囲は０．０６≦ｘ≦１）
ｙ［ｉ］＝地肌部変動補正後拡散光出力
Ｙ＝地肌部変動補正後拡散光出力の平均値
【０１４８】
なお、本複写機においては、計算に用いるｘの範囲の下限値を０．０６としたが、この下限値はｘ，ｙが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。上限値については、正規化値が０〜１までの値であることから１とした。
こうして求められた感度から計算される正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを、次のようにして求める。
感度補正係数：γ＝ｂ／（直線の傾き×ａ＋ｙ切片）
そして、ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力を、この感度補正係数γの乗算によって補正する。
感度補正後の拡散光出力：（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ‘’）
＝［地肌部変動補正後拡散光出力］×［感度補正係数γ］
＝｛ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ（ｎ）‘  ｝×γ
【０１４９】
ＳＴＥＰ７では、センサ出力値をトナー付着量に変換する。ＳＴＥＰ６までの処理により、ＬＥＤ光量低下などによって生じる拡散反射出力の経時的な変動に対する補正処理が全て行われたため、最後に、センサ出力値をトナー付着量変換テーブルを参照することにより、トナー付着量への変換を行う。
上述した処理により、黒トナー、カラートナーともに付着量計算（Ｓ７０７）までができる。そして、つぎに、現像γの計算（Ｓ７０８）を行う。
【０１５０】
図３２は、図３１のＳ７０７で得られた各トナーパッチ作像時の現像ポテンシャル（現像バイアスＶｂと感光体２０の表面電位との差、単位：［−Ｋｖ］）に対し、各パッチの付着量データ（単位面積当りのトナー付着量［ｍｇ/ｃｍ２］）をプロットの例を示したものである。
【０１５１】
現像γの計算（Ｓ７０８）では、図３２に示す直線近似式（傾きを現像γと呼び、ｘ切片を現像開始電圧と呼ぶ）を計算し、狙いの付着量を得るのに必要なポテンシャルを算出（Ｓ７０９）する。そして、後述するＳ７１０からＳ７１４までのステップで、この現像ポテンシャルにマッチした帯電電位Ｖｄ、現像バイアスＶｂ、及び、露光電位ＶＬを次に述べる方法で求める。
【０１５２】
上述した１８階調パターン作成（Ｓ７０５）で作像するトナーパターンの作像条件での露光電位を図４３に示す。
図４３において、Ｖｄは帯電装置６０によって一様帯電させた感光体２０の表面電位であり、Ｖｂ、は現像スリーブ６５に印加されている現像バイアスである。また、ＬｄＰｏｗｅｒは感光体２０上での露光パワー（以下、Ｌｐと示す）を示しており、ＬｄＤｕｔｙは、単位時間あたりの露光時間を示している。帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｂとの電位差である地肌ポテンシャルは各装置によって定まり、装置によっては、帯電電位Ｖｄに大きさによって適正な地肌ポテンシャルが変化するものもあるが、複写機６００では、地肌ポテンシャルは１５０［Ｖ］で一定であり、帯電電位Ｖｄと現像バイアスＶｂとの間とは、
現像バイアスＶｂ＝帯電電位Ｖｄ−１５０［Ｖ］
の関係を満たし、作像条件の設定においては、帯電電位Ｖｄの変化に合わせて現像バイアスＶｂも変化させるように制御する。
【０１５３】
帯電電位Ｖｄは３水準（−５００［Ｖ］，−７００［Ｖ］，−９５０［Ｖ］）で変化させる。また、露光パワーＬｐは、３水準の帯電電位それぞれに対し、３水準（Ｖｄ＝−５００［Ｖ］に対し４０［μＷ］，６０［μＷ］，８０［μＷ］，Ｖｄ＝−７００［Ｖ］に対し５５［μＷ］，７５［μＷ］，９５［μＷ］，Ｖｄ＝−９５０［Ｖ］に対し７０［μＷ］，９０［μＷ］，１１０［μＷ］）で変化させる。さらに、単位面積あたりの露光時間は２水準で変化させる。本実施形態では、ＬｄＤｕｔｙを［帯電電位Ｖｄ：３水準］×［露光パワー：３水準］に対し、それぞれ３２／６４値と６４／６４値との２水準で発光することによって、単位面積あたりの露光時間を変化させる。
図４３に示す作像条件において、最初に値を振るのはＬｄＤｕｔｙの値である。これは、帯電電位Ｖｄと露光パワーＬｐとをある一定の条件に決めたときにＬｄＤｕｔｙの値を２水準で変化させる。具体的には、帯電電位Ｖｄ＝−５００［Ｖ］、露光パワーＬｐを４０［μＷ］としたときに、ＬｄＤｕｔｙを３２／６４値、即ち、領域の半分を露光した場合と、ＬｄＤｕｔｙを６４／６４値、即ち、ベタ打ちで露光した場合（ベタ露光）との感光体の表面電位を調べる。図４３中の上部に示す１８個のパッチパターンのうち、左端の２つが、帯電電位Ｖｄ＝−５００［Ｖ］、露光パワーＬｐを４０［μＷ］の条件で、ＬｄＤｕｔｙが半分のものと、最大のものとのパッチパターンである。
次に、露光パワーＬｐを４０［μＷ］から６０［μＷ］に変えて、同様に、ＬｄＤｕｔｙが半分の潜像と、最大の潜像とを形成する。さらに、露光パワーＬｐを８０［μＷ］に変えて、ＬｄＤｕｔｙが半分の潜像と、最大の潜像とを形成する。
この処理を、他の２水準の帯電電位Ｖｄについて行い、［帯電電位Ｖｄ：３水準］×［露光パワー：３水準］×［ＬｄＤｕｔｙ：２水準］で、計１８階調の潜像パターンを作成する。
【０１５４】
図４４は、ｄｕｔｙのみによって、単位面積あたりの露光時間を変化させ、単位面積あたりのドット数を３２／６４値とした場合のドット形成の露光パターンの模式図である。図４４中の矢印Ｇ方向が主走査方向であり、図中の黒塗り部分が光源を発光させ、露光を行った部分を示す。このように１［ｄｏｔ］単独でパルス点灯させることにより、単位面積あたりのドット数を３２／６４値とすることができる。また、光源を連続点灯させることによって、単位面積あたりのドット数を６４／６４値とすることができる。また、本実施形態では単位画素が１２００［ｄｐｉ］×１２００［ｄｐｉ］である。
【０１５５】
なお、単位面積あたりの露光時間を変化させる制御としては、図４４のように１［ｄｏｔ］の潜像の形成に対して露光する領域と露光しない領域とを形成する制御よりも、露光するドットと露光しないドットとの組み合わせによって単位面積あたりのドット数とする制御の方が、より潜像を安定させることができる。
図４５は、露光するドットと露光しないドットとの組み合わせによって単位面積あたりのドット数を３２／６４値とした場合のドット形成の露光パターンの模式図である。すなわち、図４５に示す例では、１［ｄｏｔ］の潜像は、全体が露光されるか、または全体が露光されないかの何れかとなる。
露光装置にもよるが、一般的に６００［ｄｐｉ］以上の高密度露光では、図４４のように１［ｄｏｔ］を単独でパルス点灯させると、露光エネルギーが低く、深い潜像が得られないため、潜像電位が安定しない。一方、図４５に示すように、露光するドットと露光しないドットとの組み合わせによって、ＬｄＤｕｔｙを変更し、単位面積あたりのドット数を変更した方が、感光体に露光される潜像が集中するため、図４４のように、潜像形成が１［ｄｏｔ］ずつＬｄＤｕｔｙを変更する例と比較して、安定した潜像を作成することができる。
【０１５６】
さらに、図４５に示す露光パターンは、露光するドットが集中し、互いに隣接するように配置されている。露光するドットを集中させることにより、図４４に示す露光パターンに比べて、露光された領域と露光されていない領域との境界となる部分が少なくなり、単位面積あたりのドット数が３２／６４値で同じであっても、潜像が安定する。
また、露光するドットが主走査方向に連続している。図４４に示す露光パターンでは光源は点いたり、消えたりを繰り返すため、潜像が不安定になりやすい。一方、図４５に示す露光パターンであれば、主走査方向にドットが連続している間は、光源を点灯させたままとするため、図４４の露光パターンに比べて、潜像が安定する。
図４４及び図４５の例では、単位画素が１２００［ｄｐｉ］×１２００［ｄｐｉ］であるが６００［ｄｐｉ］×６００［ｄｐｉ］以上の画素密度であれば、１［ｄｏｔ］のパルス幅変調、すなわち図４４のようにｄｕｔｙのみによるＬｄＤｕｔｙ変更は形成される潜像が不安定となるため、この考えが適用されるのは自明である。
また、単位面積あたりのドット数を３２／６４値とするパターンは、いわゆるハーフトーン画像を形成するパターンである。単位面積あたりのドット数をベタ露光とは異なるような潜像を形成する場合のパターンは図４４及び図４５の例に限られるものではない。例えば、実際の画像形成のハーフトーン画像を形成するときに用いる潜像パターンを用いてもよい。
【０１５７】
次に、光減衰率算出（Ｓ７１０）の手順を示す。
図４３を用いて説明した１８階調のパターンの静電潜像部に対する電位センサ３２０の出力値である露光後電位について、露光パワーＬｐを横軸、露光後電位（感光体表面電位）を縦軸としてプロットした例を図４６に示す。
光減衰率は単位面積あたりの露光時間が最大（本実施例の場合ＬｄＤｕｔｙ＝６４／６４：ベタ露光）の減衰したポテンシャルと、所定の単位面積あたりの露光時間の減衰したポテンシャル（本実施例の場合ＬｄＤｕｔｙ＝３２／６４）の割合である。図４６中のプロットを用いて説明すると、（各帯電電位から白抜きのプロットまでの矢印の長さ）／（各帯電電位から塗りつぶしのプロットまでの矢印の長さ）で求められる。帯電電位Ｖｄ＝−５００［Ｖ］で露光パワーＬｐ＝４０［μＷ］の作像条件を例に上げると、図４６中の電位差ｒ及びｓについて、ｒ／ｓによって求められる値が、この作像条件における光減衰率である。
【０１５８】
つぎに、各帯電電位の最適ＬＤパワー算出（Ｓ７１１）の手順を示す。
図４６に示すプロットに基づいて、帯電電位Ｖｄ：３水準、露光パワー：３水準の９つの作像条件におけるそれぞれの光減衰率をプロットしたものを図４７に示す。
図４７に示すように、横軸を露光パワーＬｐ、縦軸を光減衰率で表すと、各帯電電位Ｖｄに関して露光パワーＬｐと光減衰率の関係は直線近似とすることが出来る。
ここで、最適な露光パワーを決定するパラメータとして光減衰率が挙げられる。光減衰率は、単位面積当たりの露光時間が中間的な値をとる時（中間調を露光する時）の露光ポテンシャルと、ベタ露光の時の露光ポテンシャルの割合なので、この値を一定にすることは、中間調を所定の濃度に合わせる事と一致する。そして、光減衰率の適正な値は装置ごとに、また、中間調の単位面積あたりのドット数によっても異なるため、光減衰率の値は予め設定しておく必要がある。
本実施形態では光減衰率の目標値を０．７と定める。そして、図４７より、各帯電電位Ｖｄに最適な露光パワーＬｐは、各帯電電位Ｖｄについての各近似直線からＶｄ＝−５００［Ｖ］のときは６６［μＷ］、Ｖｄ＝−７００［Ｖ］のときは７４［μＷ］、Ｖｄ＝−９５０［Ｖ］の時９０［μＷ］となった。
【０１５９】
このように、各帯電電位Ｖｄに最適な露光パワーＬｐは帯電電位Ｖｄが高いほど最適な露光パワーＬｐも高くなる。このため、トナーパターン作像条件も、帯電電位Ｖｄが高い時は露光パワーＬｐも高い３水準を選択する方が測定値内に光減衰目標値（０．７）と一致する露光パワーＬｐが入り、最適な露光パワーの算出の精度が向上する。
【０１６０】
次に、各帯電電位のＶＬ算出（Ｓ７１２）の手順を示す。
図４８は、単位面積あたりの露光時間が最大（ベタ露光）の時について、露光パワーＬｐを横軸、露光後電位（感光体表面電位）を縦軸としたプロットであり、当然であるが図４６に示す６４／６４の露光後電位と同じものである。
光減衰カーブは広い範囲にわたって二次近似することは不可能であるが、限られた範囲では二次近似が可能であり、画像形成で通常設定する露光パワーの範囲においては、精度良く近似することが可能である。
この二次近似結果及び、図４７を用いて説明した、各帯電電位の最適ＬＤパワー算出（Ｓ７１１）によって算出した各帯電電位の最適露光パワーを用いて、各帯電電位Ｖｄで最適な露光パワーＬｐで露光した時のベタ部の露光電位ＶＬを図４８の曲線の近似式から求める。
近似式から求めた結果、各帯電電位で最適露光パワーで露光した時のベタ部の露光電位ＶＬは、以下のようになる。
帯電電位Ｖｄ＝−５００［Ｖ］のときは、露光パワーＬｐ＝６６［μＷ］で最適露光パワーであり、露光パワーＬｐ＝６６［μＷ］のときの露光後電位（感光体表面電位）である−１８０［Ｖ］が最適な露光パワーＬｐで露光した時のベタ部の露光電位ＶＬとなる。
同様にして、帯電電位Ｖｄ＝−７００［Ｖ］のときはＶＬ＝−２４０［Ｖ］、帯電電位Ｖｄ＝−９５０［Ｖ］のときはＶＬ＝−３００［Ｖ］となる。
【０１６１】
次に、各帯電電位に対する露光ポテンシャル算出（Ｓ７１３）の手順について説明する。
露光ポテンシャルＰｏｔ［Ｖ］はＶｄ［Ｖ］−ＶＬ［Ｖ］よって求めることができるため、各帯電電位に対する適切な露光ポテンシャルは、帯電電位Ｖｄ＝−５００［Ｖ］のときはＰｏｔ＝３２０［Ｖ］，Ｖｄ＝−７００［Ｖ］のときはＰｏｔ＝４６０［Ｖ］，Ｖｄ＝−９５０［Ｖ］のときはＰｏｔ＝６５０［Ｖ］となる。
ここで、Ｓ７１０からＳ７１３で求めた、各帯電電位Ｖｄに対する適切な露光パワーＬｐ、ベタ部の露光電位ＶＬ、及び、露光ポテンシャルＰｏｔについて表２に示す。
【０１６２】
【表２】
0005102082.tif 000004
【０１６３】
表２中の帯電電位Ｖｄと、その帯電電位に対する適切な露光ポテンシャルＰｏｔとの関係をグラフに表すと、図４９に示すようにその関係を直線近似で示すことができる。
よって、この直線を示す近似式から任意の帯電電位Ｖｄに対応する露光ポテンシャルＰｏｔを算出できる。
なお、本実施形態では、帯電電位Ｖｄと、その帯電電位に対する適切な露光ポテンシャルＰｏｔとの関係を示す直線近似の近似式を求めるときに、帯電電位Ｖｄを３水準として近似式を求めたが、帯電電位は２水準でも直線近似が成り立つ。しかしながら、精度向上を求めるならば３水準以上の帯電電位で近似した方が好ましいのは言うまでもない。
【０１６４】
次に、作像条件を決定（Ｓ７１４）する手順を示す。
上述した、現像γに基づいて算出する、狙いの付着量を得るのに必要なポテンシャルを算出（Ｓ７０９）によって、適正な現像ポテンシャルを算出することができる。
現像ポテンシャル＝露光ポテンシャル−地肌ポテンシャル
であり、本実施形態では地肌ポテンシャルは１５０［Ｖ］であるため、Ｓ７０９で算出した現像ポテンシャルに地肌ポテンシャル（１５０［Ｖ］）を足すことによって、適正な露光ポテンシャルＰｏｔ１を算出することができる。上述したように、ある帯電電位Ｖｄに対する適切な露光ポテンシャルの値は、図４９に示すように直線近似の関係がなりたつため、図４９の直線の近似式から適正な露光ポテンシャルＰｏｔ１に対応する適正な帯電電位Ｖｄ１を算出する。
ここで算出された適正な帯電電位Ｖｄ１の値から上述した地肌ポテンシャルの値を引くことによって、適正な現像バイアスＶｂ１を算出することができる。
また、表２中の帯電電位Ｖｄと露光パワーＬｐとの関係をグラフに表すと、図５０に示すようにその関係を直線近似で示すことができる。
よって、この直線を示す近似式から適正の帯電電位Ｖｄ１に対応する適正な露光パワーＬｐ１を算出することができる。
これにより、作像に用いる帯電電位Ｖｄ、現像バイアスＶｂ及び露光パワーＬｐが決定する。そして、このときの帯電電位Ｖｄに対応した帯電装置６０の印加電圧である帯電ＤＣと、現像バイアスＶｂに対応した現像スリーブ６５に印加する電圧である現像ＤＣとを決定し、作像条件を決定することができる。
なお、本実施形態では、帯電電位Ｖｄと、その帯電電位に対する適切な露光パワーＬｐとの関係を示す直線近似の近似式を求めるときに、帯電電位Ｖｄを３水準として近似式を求めたが、帯電電位は２水準でも直線近似が成り立つ。しかしながら、精度向上を求めるならば３水準以上の帯電電位で近似した方が好ましいのは言うまでもない。
また、帯電電位Ｖｄは、露光ポテンシャルＰｏｔ及び露光パワーＬｐの何れとの関係についても直線近似で示すことが出来るため、帯電電位は２水準でも露光ポテンシャルＰｏｔ及び露光パワーＬｐとの関係を示す近似式を算出することができる。しかし、精度向上を求めるならば３水準以上の帯電電位で近似した方が好ましいのは言うまでもない。
【０１６５】
なお、本実施形態では、狙いの付着量を得るのに必要なポテンシャルを算出（Ｓ７０９）に要する現像γの計算（Ｓ７０８）には、図４３を用いて説明した１８階調のパッチパターンを用いる。
上述したように、［帯電電位Ｖｄ：３水準］×［露光パワー：３水準］×［ＬｄＤｕｔｙ：２水準］で、計１８階調の潜像パターンを作成した後、各潜像パターンの電位を電位センサ３２０で検知する（Ｓ７０６）ことにより、図４６に示すように、各潜像パターンを形成したときの感光体表面電位を求めることができる。このときの各潜像パターンの感光体表面電位と、各潜像パターンの作像条件である現像バイアスとに基づいて、各潜像パターンの現像ポテンシャルを算出することができ、ポテンシャル変換（Ｓ７０７）が成される。
一方、電位を検知した後の各潜像パターンが現像され、中間転写ベルト１０上に一次転写され、中間転写ベルト１０上で濃度センサ３１０によってＰセンサ検知（Ｓ７０６）が行われ、その検知結果に基づいて付着量変換（Ｓ７０７）が行われ、各潜像パターンに対するトナーの付着量を算出することができる。
このように算出された１８階調のパッチパターンのそれぞれに対応した現像ポテンシャルと付着量との関係が図３２で示すような直線近似で示すことができる関係となり、現像γを算出（Ｓ７０８）することができる。
【０１６６】
以上の処理によってセルフチェックの全ての処理動作が終了となるため、プロッタの立ち下げ処理（Ｓ７１５）を行い、調整処理動作を終了する。
【０１６７】
本実施例では説明上、必要な現像ポテンシャルを求める処理（Ｓ７０５〜Ｓ７０９）と、現像ポテンシャルに最適な帯電電位、露光パワー、現像バイアスの関係を求める処理（ステップＳ７１０〜Ｓ７１４）を順番に書いたが、この２つの処理は並列に計算処理可能である。すなわち、セルフチェック動作としては、１８階調の作像及び検知が行われれば、露光パワーのみを最適化する動作（露光パワーを最大にして残留電位検知を行う動作）を行わなくても、最適な帯電電位、露光パワー、及び、現像バイアスを求めることが可能となる。
【０１６８】
図５１に作像条件調節制御によって画像濃度を制御した結果を示す。横軸に網点面積階調値、縦軸に画像濃度を示している。
現像能力が現像γ＝１．２６と低現像能力から現像γ＝１．７６と高い現像能力までの範囲で適切に中間調・ベタ濃度制御されていることが確認できた。
本実施形態では、減衰率が０．７になる近辺の露光パワーを（予想して）帯電電位Ｖｄとの組み合わせで露光すればよいため、残留電位Ｖｒを測定するほどの光量（露光パワー）が必要ない。
従来の画像形成装置では、感光体の疲労による残留電位Ｖｒ上昇を検知し、その分だけ帯電電位を嵩上げするという制御を行っていた。残留電位Ｖｒの検知を精度良く行うためには、露光パワーＬｐが多少変化しても露光後電位が変わらないような露光パワーＬｐＶｒを設定する必要がある。そのために、帯電電位Ｖｄと残留電位Ｖｒとの差を露光ポテンシャルＰｏｔＶｒとし、露光パワーがLｐＶｒ×０．９の時の露光ポテンシャルをＰｏｔ_Ｖｒ'としたとき、以下の（２）式の関係が成り立つような露光パワーを設定している。
Ｐｏｔ_Ｖｒ'≧０．９９×Ｐｏｔ_Ｖｒ・・・・・（２）
すなわち、露光パワーが１０［％］減少しても、帯電電位ＶｄとＶｒの差：露光ポテンシャルがＰｏｔ_Ｖｒの変化が１［％］以下となるような強い露光パワーＬｐＶｒを設定している。このような露光パワーＬｐＶｒを設定することにより、露光パワーＬｐＶｒよりさらに強い露光パワーを感光体に与えても、露光電位ＶＬは殆ど変化しないため（例えば１０［％］露光パワーを強くしても、ＶＬの変化は１［％］以内）正確な残留電位Ｖｒ検知が可能となる。このため、従来の画像形成装置では、感光体の表面電位が上記（２）式の関係を満たすような状態、すなわち、感光体の表面電位が飽和した状態となるような、強い露光パワーＬｐが必要であった。
一方、本構成では、直接（感光体の疲労特性等の変化込みで）、光減衰率０．７を得られる帯電電位・露光パワーの組み合わせを求められるため、残留電位Ｖｒを検知する必要がない。このため、本実施形態の６００では、従来の画像形成装置ほどの強い露光パワーＬｐで露光する必要がない。
【０１６９】
これまで、光学センサとして、発光手段たるＬＥＤから発した光を被検対象面で反射させて得た反射光を受光手段たる受光素子によって受光する反射型光学センサを用いた例について説明したが、透過型光学センサを用いてもよい。この場合、中間転写ベルト１０として、光透過性を発揮する材料からなるものを用い、発光手段から発した光をベルトに透過させて得た透過光を受光手段に受光させる。そして、受光手段による透過光の受光量に基づいて、基準パッチのトナー付着量を求めればよい。
また、Ｐセンサに用いる光学センサとして、図５２に示す構成のものを用いてもよい。同図において、発光手段たるＬＥＤ１２１から発せられた光は、Ｐ偏光成分とＳ偏向成分とを含んでいる。そして、偏向フィルター１２２を通ることによってＳ偏向成分がカットされてＰ偏向成分のみとなった後、被検対象面で反射して反射光となる。このとき、反射によって偏光状態が乱れて、再びＰ偏向成分とＳ偏向成分とを含むようになる。反射光は、ビームスプリッタ１２３を通ることにより、Ｐ偏向成分がスプリッタ入射前と同じ方向に進むのに対し、Ｓ偏向成分がその方向から９０［°］傾いた方向に進むようになる。これにより、Ｐ偏向成分とＳ偏向成分とが分離される。ビームスプリッタ１２３を通過した後のＰ偏向成分は、第１受光素子１２４によって受光される。また、ビームスプリッタ１２３を通過した後のＳ偏向成分は、第２受光素子１２５によって受光される。
【０１７０】
各実施形態においては、潜像担持体たる感光体２０上のトナー像を、表面無端移動体たる中間転写ベルト１０を介して記録部材たる転写紙５に転写する例について説明したが、次のような構成にしてもよい。即ち、表面無端移動体たる紙搬送ベルトを感光体との対向位置に配設し、この紙搬送ベルトの表面に保持させながら搬送している転写紙に対して、感光体上のトナー像を直接転写するのである。かかる構成でも、基準パッチについては、紙搬送ベルトの表面に保持されている転写紙ではなく、紙搬送ベルトの表面に転写させるようにすることで、紙搬送ベルトの表面上の基準パッチを光学センサに検知させることができる。
【０１７１】
また、重ね合わせの転写によって多色トナー像を形成するカラータイプの複写機について説明したが、単色トナー像だけを形成する単色タイプの画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。
【０１７２】
また、４つの感光体を並べてそれぞれの表面に互いに異なる色のトナー像を形成し、それらを重ね合わせ転写して多色トナー像を得るいわゆるタンデム方式の複写機６００について説明したが、１つの感光体を用いて多色トナー像を得る方式の画像形成装置にも、本発明の適用が可能である。図５３は、かかる方式の複写機６００の一例を示す概略構成図である。
図５３において、図１に示した複写機６００と同様の機能を発揮する部材や装置には、図１の複写機６００と同じ符号を付している。図５３の複写機６００では、中間転写ベルト１０の上方に感光体２０が１つだけ配設されており、この感光体２０の図中左側方には、回転式現像装置６１０が配設されている。この回転式現像装置６１０は、回転可能な回転軸６１０ａを中心にした法線方向に、Ｙ現像装置６１Ｙ、Ｃ現像装置６１Ｃ、Ｍ現像装置６１Ｍ、Ｋ現像装置６１Ｋを保持している。そして、回転軸６１０ａを回転させることで、これら４つの現像装置のうち、任意のものを感光体２０に対向する現像ポジションに移動させる。感光体２０の表面上に、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の静電潜像を順次形成し、回転式現像装置６１０を回転させながら、これらをそれぞれ対応する色の現像装置で順次現像していく。そして、現像によって得られたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像を中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて転写していく構成である。
【０１７３】
図５３に示す複写機６００においても、感光体２０の表面上のテストパターンの潜像の電位を検知する電位センサを設け、中間転写ベルト１０上のテストパターンのトナー像の濃度を検出する濃度センサを設けることにより、図１を用いて説明した複写機６００と同様の作像条件調節制御を行うことができる。また、図５３に示す複写機６００の場合、すべての色のトナー像が感光体２０の表面上に形成されるため、濃度センサを、感光体２０の表面上のテストパターンのトナー像の濃度を検出するように配置してもよい。
図５４は、図５３に示す複写機６００で、感光体２０常のテストパターンを検知する構成のタイミングチャートである。図５４に示すように、ＰセンサＬＥＤをＯＮにするタイミングは、図５４に示すように書き込み信号の入力が始まる前とする。このようにＰセンサ検知よりも前にＰセンサＬＥＤをＯＮにすることにより、ＰセンサのＬＥＤの発光量を安定化させることができる。
【０１７４】
以上、本実施形態によれば、画像形成装置である複写機６００は、潜像担持体である感光体２０の表面を帯電する帯電手段である帯電装置６０と、帯電装置６０によって帯電された感光体２０の表面を露光して潜像を形成する露光手段である露光装置９００とを備える。また、露光装置９００によって感光体２０表面に形成された、テストパターンの潜像の電位を検知する露光電位検知手段である電位センサ３２０と、少なくともトナーを含む現像剤を表面に担持する現像剤担持体である現像スリーブ６５を備え、感光体２０上の潜像に対する現像スリーブ６５の表面の電位差によって潜像にトナーを供給して現像する現像手段である現像装置６１とを備える。また、テストパターンの潜像にトナーが供給されて形成されたパターントナー像の画像濃度を検知する濃度検知手段である濃度センサ３１０を備える。また、メイン制御部５００は、露光パワー制御手段として、露光装置９００の光源９１４の出力を制御して露光パワーを制御し、露光率制御手段として露光装置９００の光源９１４のＯＮ−ＯＦＦを制御して、単位面積あたりの露光時間を制御する。さらに、メイン制御部５００は、帯電電位制御手段として、帯電装置６０を制御して、帯電後の感光体２０の表面電位である帯電電位Ｖｄを制御し、現像バイアス制御手段として、現像スリーブ６５の表面電位である現像バイアスＶｂを制御する。このように、メイン制御部５００は、作像条件調整制御手段として、電位センサ３２０及び濃度センサ３１０の検知結果に基づいて作像条件を調整する。そして、テストパターンの作像条件として、メイン制御部５００は、帯電電位制御手段として、帯電電位Ｖｄを３水準で変更し、また、露光パワー制御手段として、露光パワーを３水準で変更し、さらに、露光率制御手段としてＬｄＤｕｔｙを変更し、単位面積あたりの露光時間を２水準で変更する。このように、テストパターンを合計３×３×２の作像条件の組み合わせで作像し、１８階調のテストパターンを形成する。
ＬｄＤｕｔｙが２水準で変更されるため、帯電電位Ｖｄと露光パワーＬｐとが一定の条件下での光減衰率を算出することができる。
また、図４７を用いて説明したように、帯電電位Ｖｄ一定の条件下での露光パワーＬｐと光減衰率との関係は、直線近似が可能である。複写機６００では、露光パワーＬｐが３水準で変更され、帯電電位Ｖｄ一定の条件下での露光パワーＬｐと光減衰率との組み合わせは３つあるため、露光パワーＬｐと光減衰率との関係を示す直線近似の近似式が算出可能である。この直線近似の近似式と予め決められた適正な光減衰率とに基づいて、１水準の帯電電位Ｖｄにおける適正な露光パワーＬｐを算出することができる。
また、図４８を用いて説明したように、帯電電位Ｖｄ一定の条件下での露光パワーＬｐと露光電位ＶＬとの関係は、画像形成で通常設定する露光パワーＬｐの範囲においては、二次近似が可能である。複写機６００では、露光パワーＬｐが３水準で変更され、帯電電位Ｖｄ一定の条件下での露光パワーＬｐと露光電位ＶＬとの組み合わせは３つあるため、露光パワーＬｐと露光電位ＶＬとの関係を示す二次近似の近似式が算出可能である。この二次近似の近似式と、先に算出した１水準の帯電電位Ｖｄにおける適正な露光パワーＬｐとに基づいて、１水準の帯電電位Ｖｄにおける適正な露光電位ＶＬを算出することができる。
また、図４９を用いて説明したように、帯電電位Ｖｄと、その帯電電位Ｖｄにおける適正な露光パワーＬｐで露光がなされたときに露光ポテンシャルとの関係は、直線近似が可能である。複写機６００では、帯電電位Ｖｄが３水準で変更され、帯電電位Ｖｄとそのときの露光ポテンシャルとの組み合わせは３つある。このため、帯電電位Ｖｄと適正な露光が行われた露光ポテンシャルとの関係を示す直線近似の近似式が算出可能である。この直線近似の近似式と、所定のトナー付着量を得るために必要な現像ポテンシャルの値に装置の構成によって決まる地肌ポテンシャル（１５０［Ｖ］）を加えることによって求められる露光ポテンシャルとに基づいて、作像条件調節制御で求めるべき帯電電位Ｖｄ１を算出することができる。
ここで算出した帯電電位Ｖｄ１と上述した地肌ポテンシャル（１５０［Ｖ］）との差から、作像条件調節制御で求めるべき現像バイアスＶｂ１を算出することができる。
また、図５０を用いて説明したように、帯電電位Ｖｄと、その帯電電位Ｖｄにおける適正な露光パワーとの関係は、直線近似が可能である。複写機６００では、帯電電位Ｖｄが３水準で変更され、帯電電位Ｖｄとそのときに適正な露光パワーＬｐとの組み合わせは２つ以上あるため、帯電電位Ｖｄと適正な露光パワーＬｐとの関係を示す直線近似の近似式が算出可能である。この直線近似の近似式と、先に求めた帯電電位Ｖｄ１とに基づいて、作像条件調節制御で求めるべき露光パワーＬｐ１を算出することができる。
このように、複写機６００では、３水準の帯電電位Ｖｄ、３水準の露光パワーＬｐ、及び２水準の単位面積あたりの露光時間であるＬｄＤｕｔｙからなる合計３×３×２水準の作像条件の組み合わせで、１８階調のテストパターンを作像する。これにより、特別に大きな露光パワーを用いることなく、最適な帯電電位及び露光パワーを算出することができる。また、１８階調のテストパターンの何れも感光体２０の表面電位が飽和した状態となるほどの強い露光パワーを用いたテストパターンではない。
このように、複写機６００では、特別に大きな露光パワーＬｐを用いる必要がないため、帯電電位Ｖｄが変わっても露光後の感光体２０表面の電位である露光電位ＶＬの値が変化しないほどの、また、感光体２０の表面電位が飽和した状態となるほどの露光パワーＬｐを用いることなく、最適な帯電電位Ｖｄ１及び露光パワーＬｐ１を設定する制御を行うことができる。
また、帯電電位Ｖｄが変わっても露光電位ＶＬの値が変化しないほどの露光パワーＬｐを用いることがないため、大きな露光パワーを得ることが困難なＶＣＳＥＬを用いた装置であっても、良好な作像条件調節制御を行うことができる。また、ＶＣＳＥＬを用いない（例えば、端面発光レーザを用いた）従来の装置であっても、レーザ出力を抑制することができ、レーザや感光体の耐久性の向上を図ることができる。
【０１７５】
また、複写機６００は、メイン制御部５００は、露光率制御手段として、図４５に示すように、単位面積あたりの露光するドット数を変更することによって、または、図４４に示すように、単位面積あたりの露光するドット数と各ドットの露光Ｄｕｔｙとの組み合わせを変更することによって、テストパターンの単位面積あたりの露光時間を変更する。これにより、露光Ｄｕｔｙが３２／６４値のハーフトーン画像と、６４／６４値のベタ画像との２水準の単位面積あたりの露光時間を設定することができる。
【０１７６】
また、複写機６００は、単位面積あたりの露光するドット数を変更する場合、図４５に示すように、露光するドットが互いに隣接するようなテストパターンによって、露光を行うことで、テストパターンの潜像の安定化を図ることができる。
【０１７７】
また、複写機６００では、メイン制御部５００が、電位センサ３２０で検知するテストパターンの潜像の電位である露光後電位としての露光電位ＶＬ及び帯電電位Ｖｄの差である露光ポテンシャルを算出する露光ポテンシャル算出手段と機能し、さらに、露光電位ＶＬ及び現像バイアスＶｂの差である現像ポテンシャルを算出する現像ポテンシャル算出手段として機能する。また、２水準のＬｄＤｕｔｙの条件の内の１水準は、単位面積あたりの露光時間が最大となるようなテストパターンの全面を露光する露光条件（ＬｄＤｕｔｙ：６４／６４値）（以下、ベタ露光と呼ぶ）である。また、メイン制御部５００は、帯電電位Ｖｄ及び露光パワーＬｐの条件を固定して、ＬｄＤｕｔｙの条件をベタ露光の条件とベタ露光以外の１水準の条件（ＬｄＤｕｔｙ：３２／６４値）とで変化させて、下記の（３）式で定義する光減衰率を算出する光減衰率算出手段としての機能を有する。
第一の工程として、図４６を用いて説明したように、ベタ露光以外の水準（ＬｄＤｕｔｙ：３２／６４値）についての光減衰率を求める。そして、図４７に示すように、帯電電位Ｖｄ一定の条件下で、２水準のＬｄＤｕｔｙと３水準の露光パワーＬｐとの関係から、光減衰率が目標値０．７と一致する露光パワーＬｐの値を求める処理を３水準の帯電電位Ｖｄの各条件について求める。次に、求められた光減衰率が０．７と一致する露光パワーと帯電電位Ｖｄとの組み合わせ（３水準）から、任意の帯電電位Ｖｄに対する最適な露光パワーＬｐの条件を求める。
また、第二の工程として、図３２を用いて説明したように、各テストパターンの作像条件における、濃度センサ３１０の検知結果であるパターントナー像の画像濃度と現像ポテンシャルとの関係から目標濃度に対応するために必要な現像ポテンシャルを算出する。
また、第三の工程として、該第一の工程で求めた任意の帯電電位Ｖｄ対する最適な露光パワーＬｐの条件から、図４８に示すように、任意の帯電電位Ｖｄに対する最適な条件での露光ポテンシャルを算出し、図４９に示すように、帯電電位Ｖｄと露光ポテンシャルとが最適な状態となる関係を算出する。
また、第三の工程として、第一の工程で求めた任意の帯電電位Ｖｄに対する最適な露光パワーＬｐの条件から、図５０に示すように帯電電位Ｖｄと露光パワーＬｐとが最適な状態となる関係を算出する。
また、第五の工程として、第二の工程で算出した現像ポテンシャルから必要な露光ポテンシャルを算出する。
また、第６の工程として、第三の工程で算出した帯電電位Ｖｄと露光ポテンシャルとが最適な状態となる関係（図４９）より、第五の工程で算出した必要な露光ポテンシャルに最適な帯電電位Ｖｄ１を算出する。
また、第７の工程として、第四の工程で算出した帯電電位Ｖｄと露光パワーＬｐとが最適な状態となる関係より、第六の工程で算出した帯電電位Ｖｄ１に最適な露光パワーＬｐ１を算出する。
また、第８の工程として、複写機６００によって決まる帯電電位と現像バイアスとの関係（現像バイアス＝帯電電位−地肌ポテンシャル、地肌ポテンシャルは装置の構成によって決まる。）より、第六の工程で算出した帯電電位Ｖｄ１に対応する現像バイアスＶｂ１を算出する。
このような、各工程を経て、複写機６００の現状に最適な帯電電位Ｖｄ１、露光パワーＬｐ１、及び、現像バイアスＶｂ１を算出する。
このように複写機６００では、最適な帯電電位Ｖｄ１、露光パワーＬｐ１、及び、現像バイアスＶｂ１を算出するまでの何れの工程においても、特別に大きな露光パワーＬｐを用いる処理が無い。このため、帯電電位Ｖｄが変わっても露光電位ＶＬの値が変化しないほど露光パワーＬｐを用いることなく、作像条件調節制御を行うことができる。
（ＬｄＤｕｔｙ：３２／６４値における露光ポテンシャル）／（ＬｄＤｕｔｙ：６４／６４値における露光ポテンシャル）・・・・・（３）
【０１７８】
また、複写機６００は、第一工程の帯電電位Ｖｄ一定の条件下での、２水準のＬｄＤｕｔｙと３水準の露光パワーＬｐとの関係を直線近似し（図４７）、直線近似に基づいて任意の帯電電圧Ｖｄの条件下での任意の露光パワーＬｐに対する光減衰率を求める。直線近似を用いることにより、ＬｄＤｕｔｙと露光パワーＬｐとの組み合わせの数が少なくても、帯電電位Ｖｄ一定の条件下において、最適な光減衰率を得ることができる帯電電位Ｖｄを算出することができる。これにより、最低限必要なテストパターンの数を少なくすることができる。
【０１７９】
また、複写機６００は、図４３に示すように、３水準の帯電電位Ｖｄと３水準の露光パワーＬｐとの組み合わせは、帯電電位Ｖｄが高い条件では露光パワーＬｐも高い値の３水準の組み合わせとしている。実際の画像形成において、帯電電位Ｖｄが高い条件では、露光パワーＬｐも大きくなるため、帯電電位Ｖｄが高い条件では露光パワーＬｐも高い値の３水準の組み合わせとすることにより、実際の画像形成に近い条件でテストパターンを作成することができる。
【０１８０】
また、複写機６００は、帯電電位Ｖｄ一定の条件下で、露光パワーＬｐと露光電位ＶＬとの関係を二次近似して（図４８）、この二次近似の関係を用いて、所定の帯電電位Ｖｄの条件下における任意の露光パワーＬｐに対する露光電位ＶＬを算出する。二次近似を用いることにより、露光パワーＬｐと露光電位ＶＬとの組み合わせの数が少なくても、帯電電位Ｖｄ一定の条件下において、任意の露光パワーＬｐに対する露光電位ＶＬを算出することができる。これにより、最低限必要なテストパターンの数を少なくすることができる。
【０１８１】
感光体２０として、感光層にチタニルフタロシアニン結晶を含有する感光体を用いることにより、光源９１４として、光の波長が７２０［ｎｍ］以上で、波長が比較的に長いＶＣＳＥＬを用いた露光装置９００に対応可能な感光体２０を実現することができる。
【０１８２】
また、露光装置９００は、光源９１４から射出された光束の光量をモニタするモニタ手段である光量モニタ部（図１１）を有し、光量モニタ部は、光源９１４から射出された光束の最も光強度の大きい部分がそのほぼ中央を通る開口部が設けられ、開口部の周囲に入射した光束をモニタ用光束として反射する分離光学素子である第１開口板９２３を備える。また、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束のビーム径を制限するための開口部を有する開口部材である第２開口板９２６と、第２開口板９２６の開口部を通過したモニタ用光束を受光する受光素子であるフォトダイオード９２５とを備える。第１開口板９２３の開口部は、図１２に示すように、第１の方向の長さＤ１が、第１の方向に直交する第２の方向の長さＤ２よりも長く、第２開口板９２６の開口部は、第１の方向に対応する方向の長さが、Ｄ１よりも短く、第２の方向に対応する方向の長さが、Ｄ２よりも長い。また、光源９１４から射出された光束の発散角が等方的に変化して、第１開口板９２３の開口部を通過した光束の光量がＰｓからＰｓ＋ΔＰｓに変化し、第２開口板９２６の開口部を通過した光束の光量がＰｍからＰｍ＋ΔＰｍに変化したとき、｛（Ｐｓ＋ΔＰｓ）／（Ｐｍ＋ΔＰｍ）｝／（Ｐｓ／Ｐｍ）の値は、０．９７以上で１．０３以下である。さらに、第１開口板９２３で反射されたモニタ用光束を集光する集光レンズである結像レンズ９２４を更に備え、結像レンズ９２４とフォトダイオード９２５との間の光路長は、結像レンズ９２４の焦点距離の０．９５倍以下、あるいは１．０５倍以上である。これにより、常に同じ検知感度で受光することができる。
【０１８３】
また、露光装置９００が面発光レーザであるＶＣＳＥＬを光源９１４として用いた光走査装置であることにより、マルチビーム化が可能となり、高生産性（高プロセス線速）対応が可能な他、ポリゴンスキャナの回転数も下げられる。また、消費電力を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本実施形態に係る複写機を示す概略構成図。
【図２】同複写機における中間転写ユニットとその周囲構成とを示す拡大構成図。
【図３】同複写機の中間転写ベルトとその表面に形成された階調パターン像とを示す模式図。
【図４】同複写機のセンサユニットにおける第二センサを示す拡大構成図。
【図５】同センサユニットにおける第一センサを示す拡大構成図。
【図６】第一センサに適用可能な拡散反射型センサの構成図。
【図７】同複写機における４つの画像形成ユニットのうち、２つを示す拡大構成図。
【図８】露光装置の光学系の概略構成図。
【図９】露光装置の光学系の各部材間の距離の説明図。
【図１０】光源として用いる二次元アレイの説明図。
【図１１】光量モニタ部の説明図。
【図１２】第１開口板の説明図、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）中のＸ−Ｙ平面の断面図。
【図１３】第２開口板の斜視説明図。
【図１４】光束Ｆ０１の光強度分布の説明図、（ａ）は、光強度分布、（ｂ）は、各開口板を通過する光束の分布の説明図。
【図１５】光束Ｆ０２の光強度分布の説明図、（ａ）は、光強度分布、（ｂ）は、各開口板を通過する光束の分布の説明図。
【図１６】光束Ｆ０３の光強度分布の説明図、（ａ）は、光強度分布、（ｂ）は、各開口板を通過する光束の分布の説明図。
【図１７】光束Ｆ０の光量を一定と仮定した場合の光束Ｆ０及び光束Ｆｓの発散角と光量との関係を示すグラフ。
【図１８】光束Ｆｓの光量を一定とするように調整が成された場合の光束Ｆ０及び光束Ｆｓの発散角と光量との関係の一例を示すグラフ。
【図１９】光束Ｆ０の発散角と第１開口板で反射される光束の光量との関係を示すグラフ。
【図２０】光束Ｆ０の発散角とフォトダイオードで受光される光束の光量との関係を示すグラフ。
【図２１】（光束Ｆｓの光量／光束Ｆｍの光量）を一定としたときの、Ｄ４と光束Ｆｍの光量との関係を示すグラフ。
【図２２】Ｄ３とＤ４と（Ｋ２／Ｋ１）との関係を示すグラフ。
【図２３】付着物が受光面中央に付着しているときの、結像レンズからフォトダイオードまでの距離とフォトダイオードの出力の低下量との関係を示すグラフ。
【図２４】フォトダイオードの受光面と受光領域との説明図。
【図２５】面発光レーザアレイの断面構造の概略図。
【図２６】図２５中の領域Ｅの拡大説明図。
【図２７】図２６とは別の材料で作製した例の図２５中の領域Ｅの拡大説明図。
【図２８】感光体作製例で得られたチタニルフタロシアニン結晶のＸ線回折スペクトルを表した図。
【図２９】水ペーストの乾燥粉末のＸ線回折スペクトルを表した図。
【図３０】同複写機の電気回路の要部を示すブロック図。
【図３１】同複写機の制御部によって行われるセルフチェックにおける制御フローを示すフローチャート。
【図３２】現像ポテンシャルと基準パッチのトナー付着量との関係を示すグラフ。
【図３３】同複写機における各機器のオンオフタイミングを示すタイミングチャート。
【図３４】ＬＥＤの発光開始初期における発光特性を示すグラフ。
【図３５】ＬＥＤの周囲温度Ｔａと、ＬＥＤの許容順電流ＩＦとの関係を示すグラフ。
【図３６】長期的な使用に伴うＬＥＤの発光量変化特性を示すグラフ。
【図３７】基準パッチのトナー付着量と、ＶｓｐやＶｓｇとの関係を示すグラフ。
【図３８】基準パッチのトナー付着量と、△Ｖｓｐや△Ｖｓｇと、感度補正係数αとの関係を示すグラフ。
【図３９】基準パッチのトナー付着量と、拡散反射成分と、正反射成分との関係を示すグラフ。
【図４０】基準パッチのトナー付着量と、正反射光における正反射成分の正規化値との関係を示すグラフ。
【図４１】基準パッチのトナー付着量と、△Ｖｓｐ＿ｄｉｆと、地肌部変動補正量との関係を示すグラフ。
【図４２】市販遮光における正反射成分の正規化値と、地肌部変動補正後の拡散光による出力値との関係を示すグラフ。
【図４３】１８階調のパッチパターンの説明図。
【図４４】露光Ｄｕｔｙが３２／６４値のハーフトーン画像の説明図。
【図４５】露光Ｄｕｔｙが３２／６４値のハーフトーン画像の他の例の説明図。
【図４６】（Ｓ７０５）で作像するトナーパターンの作像条件での露光電位を示すグラフ。
【図４７】露光パワーと光減衰率との関係を示すグラフ。
【図４８】露光パワーに基づいて露光電位を求める工程を説明するグラフ。
【図４９】帯電電位と露光ポテンシャルとの関係を示すグラフ。
【図５０】帯電電位と露光パワーとの関係を示すグラフ。
【図５１】画像濃度を制御した結果を示すグラフ。
【図５２】ビームスプリッタ方式の光学センサを示す拡大構成図。
【図５３】回転式現像装置を搭載した複写機を示す概略構成図。
【図５４】感光体上で濃度検知を行う場合のタイミングチャート。
【図５５】静電疲労によって感光体の光減衰特性が変化したときの補正制御の説明図。
【図５６】中間調制御の説明図。
【図５７】ベタ画像の露光を行った場合と中間調の露光を行った場合との感光体の光減衰特性の説明図。
【符号の説明】
【０１８５】
５        転写紙
６        手差しトレイ
１０      中間転写ベルト
１７      ベルトクリーニング装置
１８      画像形成ユニット
２０      感光体
６０      帯電装置
６１      現像装置
６５      現像スリーブ
６７      現像部
１００    複写機本体
２００    給紙装置
３００    スキャナ
３０５    センサユニット
３１０    濃度センサ
３１０ａ  第一センサ
３１０ｂ  第二センサ
３１５    ＬＥＤ
３１６    正反射受光素子
３１７    拡散反射受光素子
３２０    電位センサ
４００    原稿自動搬送装置
５００    メイン制御部
５０１    ＣＰＵ
５０３    ＲＯＭ
５０４    ＲＡＭ
６００    複写機
９００    露光装置
９０１    二次元アレイ
９１４    光源
Ｌｐ      露光パワー
Ｖｂ      現像バイアス
Ｖｄ      帯電電位
ＶＬ      露光電位
Ｖｒ      残留電位
【図１】
0005102082.tif 000005
【図２】
0005102082.tif 000006
【図３】
0005102082.tif 000007
【図４】
0005102082.tif 000008
【図５】
0005102082.tif 000009
【図６】
0005102082.tif 000010
【図７】
0005102082.tif 000011
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図４３】
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