CN1475867A - 图像形成装置及图像形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像形成装置及图像形成方法。在优化直流显影偏压(Vavg)时，形成具有比感光体的周长(L0)长的长度(L1)的补丁图像(Ivn)。然后，通过根据其中的长度(L0)上采样到的传感器输出的平均值求该补丁图像(Ivn)的调色剂浓度，就能够求与光学浓度(OD)的平均值(ODavg)对应的值。通过这样做，能够消除对应于感光体的旋转周期而出现的浓度变动对补丁图像的影响，高精度地求直流显影偏压(Vavg)的最佳值。抑制装置结构上的变动因素所引起的补丁图像的浓度变动的影响，稳定地形成画质良好的调色剂图像。

Description

图像形成装置及图像形成方法

技术领域

本发明涉及图像形成装置及图像形成方法，在载像体上形成静电潜像的过程中，同时，通过使调色剂从承载调色剂的调色剂载体移动到所述载像体的表面上，来对所述静电潜像进行显影以形成调色剂图像。

背景技术

作为应用电子照相技术的复印机、打印机、传真机等图像形成装置，已知有分别沿规定的方向旋转移动的载像体和调色剂载体被保持在接触状态的接触显影方式的、和它们被保持在脱离状态的非接触显影方式的。其中，在接触显影方式的图像形成装置中，直流电压或在直流电压上叠加了交流电压的显影偏压被施加在调色剂载体上，在其表面上承载的调色剂接触载像体上的静电潜像时，按照其表面电位，一部分移动到载像体一侧而形成调色剂图像。

此外，在非接触显影方式的图像形成装置中，作为显影偏压的交变电压被施加到调色剂载体上而在调色剂载体与载像体之间的间隙中形成交变电场，通过该交变电场的作用，调色剂飞翔而形成调色剂图像。

在这种图像形成装置中，有时由于装置的个体差异、时变、或温湿度等装置的周围环境的变化而使调色剂图像的图像浓度不同。因此，以往提出了用于稳定图像浓度的各种技术。作为这种技术，例如有下述技术：在载像体上形成测试用的小图像(补丁(patch)图像)，根据该补丁图像的浓度，优化影响图像浓度的浓度控制因子。此技术力图对浓度控制因子一边进行各种变更设定一边在载像体上形成规定的调色剂图像，同时，将载像体上的调色剂图像、或该调色剂图像转印到中间转印媒体等中间体上而成的调色剂图像作为补丁图像来检测其图像浓度，通过调节浓度控制因子以使此补丁图像浓度与预先设定的目标浓度一致，来得到期望的图像浓度。

在这种图像形成装置中，由于装置结构上的变动因素，形成的调色剂图像的图像浓度有时周期性地变动。作为这种浓度变动的主要原因，例如有调色剂载体或载像体的偏心、变形或表面损伤等。此外，在载像体的表面由感光体形成、通过用光束对该表面进行曝光来形成静电潜像的图像形成装置中，有时也由于载像体面内的感光体的感光度偏差或其温度变化而使图像浓度周期性地变化。

因此，作为补丁图像而形成的调色剂图像的浓度不仅根据浓度控制因子的设定值、而且也根据上述浓度变动发生变化。如果作为补丁图像浓度而检测出的值包含这种浓度变动的影响，则不能正确地把握浓度控制因子和图像浓度之间的对应关系。因此，即使根据补丁图像浓度对浓度控制因子进行了优化，也难以将浓度控制因子设定为恰当的值。

在现有图像形成装置中，未充分考虑这种装置结构引起的浓度变动对补丁图像浓度的影响，根据包含浓度变动影响的补丁图像浓度来进行浓度控制因子的设定，所以有时在偏离本来最佳条件的图像形成条件下进行图像形成，其结果是，有时未必能够形成有足够画质的调色剂图像。

发明内容

本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种图像形成装置及图像形成方法，能够抑制装置结构上的变动因素引起的补丁图像的浓度变动的影响，稳定地形成画质良好的调色剂图像。

本发明一种形式如下构成。为了排除伴随载像体的旋转移动而产生的周期性的补丁图像浓度变动的影响，在载像体的周长以上的长度上形成补丁图像，对其中与载像体的周长相当的长度检测其调色剂浓度。如前所述，补丁图像的浓度对应于载像体的移动周期进行周期性地变动，所以在只根据此移动周期中的一部分区间的检测结果而求出的补丁图像的调色剂浓度上，不仅叠加有伴随图像形成条件的变化的浓度变化，而且叠加有此周期性变动造成的浓度变化。因而，这样求出的调色剂浓度有时未正确地反映该图像形成条件下的补丁图像浓度。与此相反，在本发明中，根据补丁图像中与载像体的周长相当的长度上的检测结果来找出该图像形成条件下的补丁图像的调色剂浓度，所以能够不受载像体的旋转移动造成的周期性的浓度变动的影响，正确地找出该图像形成条件下的补丁图像浓度。

而且，这样，通过在实机中在与载像体的周长相当的长度上形成补丁图像并求其调色剂浓度，能够排除载像体具有的初始偏心量、以及其时变或各单元的组合造成的尺寸偏差等其他因素引起的以载像体的移动周期为周期的浓度变动的影响。

于是，根据这样排除浓度变动的影响而求出的补丁图像的调色剂浓度，就能够高精度地进行浓度控制因子的优化，所以在此图像形成装置中，能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

此外，本发明的另一形式如下构成。在形成补丁图像时调色剂载体旋转1周以上，所以能够使调色剂载体的旋转造成的图像浓度变化全部反映到形成的1个补丁图像的图像浓度上。即，在载像体的表面上形成了延伸与调色剂载体的1周对应的长度以上的补丁图像，如果调色剂载体没有变形，在其1周上没有变动，则该补丁图像的周方向上的图像浓度是一样的。另一方面，如果调色剂载体有变形，则通过其旋转，间隙或接触压力等周期性地变动，所以在1个补丁图像内产生浓度的变动。

这样，间隙或接触压力等的变动作为1个补丁图像内的浓度变动来出现，所以通过形成这种补丁图像，能够掌握变动的程度。然后，能够根据其结果来消除变动对得到的补丁图像的图像浓度的影响。因此，此图像形成装置能够不受变动的影响，高精度地控制图像形成条件，其结果是，能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

再者，本发明的另一形式如下构成。显影位置上显影的调色剂图像的浓度根据载像体及调色剂载体的构造或特性上的偏差等而发生一些变化。而且，它们分别旋转移动，所以作为补丁图像而形成的调色剂图像的浓度除了根据载像体及调色剂载体的构造或特性上的偏差之外，还对应于它们的移动周期来复杂地变动。

在本发明中，能够分别提取出补丁图像出现的浓度变动中由于载像体的构造或特性等而产生的浓度变动、和由于调色剂载体的构造或特性等而产生的浓度变动。即，在补丁图像上的各点的调色剂浓度上叠加出现以调色剂载体的移动周期为周期的浓度变动和以载像体的移动周期为周期的浓度变动，而在补丁图像中与调色剂载体的周长对应的长度中出现以调色剂载体的移动周期为周期的浓度变动。因此，通过在长度与调色剂载体的周长对应的检测区域内求其调色剂浓度，就能够知道以调色剂载体的移动周期为周期的浓度变动的状况。另一方面，由于在各个检测区域中检测出的调色剂浓度上叠加有以载像体的移动周期为周期的变动，所以通过查看位置互不相同的多个检测区域之间的浓度的差异，就能够知道以载像体的移动周期为周期的浓度变动的状况。

因此，在此图像形成装置中，能够分别应对由于载像体及调色剂载体各自的构造或特性上的偏差等而产生的浓度变动，通过对这些浓度变动对补丁图像的影响进行适当的处理，能够排除其影响，其结果是，能够将浓度控制因子设定为最佳的状态，稳定地形成画质良好的调色剂图像。

附图说明

图1是本发明的图像形成装置的一实施形式图。

图2是图1的图像形成装置的电结构的方框图。

图3是该图像形成装置的显影器的剖面图。

图4是浓度传感器的结构图。

图5是图1的图像形成装置中的浓度控制因子优化处理的概要流程图。

图6是图1的图像形成装置中的初始化动作的流程图。

图7是图1的图像形成装置中的预动作的流程图。

图8A及图8B是中间转印带的基本概况的示例图。

图9是图1的图像形成装置中的尖峰噪声除去处理的流程图。

图10是图1的图像形成装置中的尖峰噪声除去的示意图。

图11A、图11B及图11C是调色剂的粒径和反射光量之间的关系的示意图。

图12A及图12B是调色剂的粒径分布和OD值变化的对应图。

图13是图1的图像形成装置中的控制目标值导出过程的流程图。

图14A及图14B是求控制目标值的查找表的示例图。

图15是图1的图像形成装置中的显影偏压设定处理的流程图。

图16是图1的图像形成装置中的直流显影偏压最佳值计算处理的流程图。

图17是图1的图像形成装置中的曝光能量设定处理的流程图。

图18是低浓度用补丁图像的图。

图19是图1的图像形成装置中的曝光能量最佳值计算处理的流程图。

图20是本发明的图像形成装置的第一实施方式中形成的高浓度用补丁图像的图。

图21A及图21B是以感光体周期产生的图像浓度变动的图。

图22是补丁图像的浓度变动的示例图。

图23是高浓度用补丁图像的另一实施方式的图。

图24是本发明的图像形成装置的第二实施方式中形成的高浓度用补丁图像的图。

图25A至图25C是第二实施方式中的显影辊旋转造成的间隙及图像浓度的变动的曲线图。

图26A及图26B是第二实施方式中求补丁图像浓度的平均值的方法说明图。

图27是本发明的图像形成装置的第三实施方式中形成的高浓度用补丁图像的图。

图28A及图28B是第三实施方式中的显影辊旋转造成的间隙及图像浓度的变动的曲线图。

图29是第四实施方式中的补丁图像形成动作的流程图。

图30是第四实施方式中的中间转印带的表面上转印的补丁图像的图。

图31A至图31C是感光体及显影辊的偏心、和基于此的两者间隙变动的图。

图32是按照间隙变动而产生的补丁图像浓度变动的图。

图33是第四实施方式中的最佳显影偏压决定动作的流程图。

图34是对用各直流显影偏压Vn形成的补丁图像Ivn绘出其调色剂浓度davg(n)的图。

图35是作为连续图像而构成的补丁图像的示例图。

具体实施方式

(I)装置的结构

图1是本发明的图像形成装置的一个实施方式的图。而图2是图1的图像形成装置的电结构的方框图。此图像形成装置使黄(Y)、青(C)、品红(M)、黑(K)4色调色剂重合来形成全色图像，只用黑(K)调色剂来形成单色图像。在此图像形成装置中，按照来自用户的图像形成请求从主计算机等的外部设备将图像信号提供给主控制器11后，引擎控制器10按照来自此主控制器11的指令来控制引擎部EG的各部，在片材S上形成与图像信号对应的图像。

在此引擎部EG中，沿图1的箭头方向D1设有可自由旋转的感光体2。此外，在此感光体2的周围，沿其旋转方向D1，分别配置有充电单元3、旋转显影单元4及清洁部5。充电单元3从充电控制部103施加充电偏压，使感光体2的外周面均匀地充电到规定的表面电位。

然后，从曝光单元6向由此充电单元3充电了的感光体2的外周面照射光束L。此曝光单元6按照从曝光控制部102提供的控制指令将光束L曝光到感光体2上，在感光体2上形成与图像信号对应的静电潜像。例如，从主计算机等的外部设备经接口112向主控制器11的CPU111提供图像信号后，引擎控制器10的CPU101按规定的时序向曝光控制部102输出与图像信号对应的控制信号，据此从曝光单元6将光束L照射到感光体2上，在感光体2上形成与图像信号对应的静电潜像。此外，在按照需要来形成后述补丁图像的情况下，从CPU101向曝光控制部102提供与预先设定的规定图案的补丁图像信号对应的控制信号，在感光体2上形成与该图案对应的静电潜像。这样，在本实施方式中，感光体2以本发明的“载像体”而发挥作用。

这样形成的静电潜像由作为本发明的“显影部件”来发挥作用的显影单元4进行调色剂显影。即，在本实施方式中，显影单元4包括可绕轴心自由旋转的支持架40、未图示的旋转驱动部、可自由装卸在支持架40上并内含各色调色剂的黄显影器4Y、青显影器4C、品红显影器4M、及黑显影器4K。如图2所示，此显影单元4由显影器控制部104控制。然后，根据来自此显影器控制部104的控制指令来旋转驱动显影单元4，同时，将这些显影器4Y、4C、4M、4K选择性地定位到与感光体2对置的规定的显影位置，将选择出的颜色的调色剂施加到感光体2的表面上。由此，感光体2上的静电潜像由选择调色剂色被显影。还有，图1示出黄显影器4Y被定位在显影位置的状态。

这些显影器4Y、4C、4M、4K都具有同一构造。因此，这里参照图3来详细说明显影器4K的结构，而其他显影器4Y、4C、4M的构造及功能也与此相同。图3是此图像形成装置的显影器的剖面图。在此显影器4K中，在内部装有调色剂T的壳体41上通过轴安装有供给辊43及显影辊44，该显影器4K被定位到上述显影位置后，显影辊44与感光体2接触(接触显影方式)或者相隔规定的间隙(非接触显影方式)与感光体2对置定位，并且这些辊43、44与主体一侧所设的旋转驱动部(未图示)配合，沿规定的方向旋转。此显影辊44由铜、铝、不锈钢等金属或合金做成圆筒状，以便被施加后述显影偏压。2个辊43、44一边接触一边旋转，从而将黑调色剂擦附在显影辊44的表面，在显影辊44表面上形成规定厚度的调色剂层。

此外，在此显影器4K中，配置有限制刮板45，用于将显影辊44的表面上形成的调色剂层的厚度限制在规定厚度。此限制刮板45由不锈钢或磷青铜等板状部件451、和板状部件451的前端部上安装的橡胶或树脂部件等弹性部件452构成。此板状部件451的后端部被固定在壳体41上，在显影辊44的旋转方向D3上，板状部件451的前端部上安装的弹性部件452被设置得比板状部件451的后端部更靠上游一侧。于是，此弹性部件452弹性地接触显影辊44表面，将显影辊44的表面上形成的调色剂层最终限制为规定的厚度。

还有，构成显影辊44表面的调色剂层的各调色剂颗粒通过与供给辊43、限制刮板45摩擦而带电，以下说明调色剂带负电的情况，但是通过适当变更装置各部的电位，也可以使用带正电的调色剂。

这样，通过显影辊44的旋转，显影辊44的表面上形成的调色剂层依次被传输到与其表面上形成有静电潜像的感光体2对置的位置。然后，来自显影器控制部104的显影偏压被施加到显影辊44上后，显影辊44上承载的调色剂按照感光体2的表面电位而部分地附着在感光体2的表面各部分上，这样，感光体2上的静电潜像被显影为该调色剂色的调色剂图像。这样，在本实施方式中，显影器控制部104作为本发明的“偏压施加装置”来发挥作用。

作为向显影辊44施加的显影偏压，可以使用直流电压、或叠加了交流电压的直流电压，特别是在将感光体2和显影辊44脱离配置、使调色剂在两者之间飞翔来进行调色剂显影的非接触显影方式的图像形成装置中，为了高效地使调色剂飞翔，最好采用对直流电压叠加正弦波、三角波、矩形波等交流电压的电压波形。虽然这种直流电压的大小及交流电压的振幅、频率、占空比等是任意的，但是以下在本说明书中，不管显影偏压是否有交流成分，都将其直流成分(平均值)称为直流显影偏压Vavg。

这里，作为非接触显影方式的图像形成装置中的优选的上述显影偏压，可以使用下述显影偏压。例如，显影偏压的波形是在直流电压上叠加了矩形波交流电压，其矩形波的频率是3kHz，振幅Vpp是1400V。此外，如后所述，在本实施方式中，可以将显影偏压Vavg作为浓度控制因子之一来变更，但是，作为其可变范围，可以考虑对图像浓度的影响或感光体2的特性偏差等，设为例如(-110)V～(-330)V。还有，这些数值等不限于上述情况，应该按照装置结构进行适当地变更。

此外，如图2所示，在各显影器4Y、4C、4M、4K中分别设有存储器91～94来存储与该显影器的制造批号或使用历史、内含调色剂的特性等有关的数据。再者，在各显影器4Y、4C、4M、4K中分别设有连接器49Y、49C、49M、49K。然后，按照需要，将它们有选择地与主体一侧所设的连接器108相连，经接口105在CPU101和各存储器91～94之间进行数据的发送和接收，进行与该显影器有关的消耗品管理等各种信息的管理。而且，在本实施方式中，通过主体侧连接器108和各显影器侧的连接器49Y等机械式的配合来相互进行数据发送和接收，但是也可以例如用无线通信等电磁装置非接触地进行数据发送和接收。此外，存储各显影器4Y、4C、4M、4K特有的数据的存储器91～94最好是非易失性存储器，即使在电源关闭状态或该显影器从主体上拆下的状态下，也能够保存其数据，作为这种非易失性存储器，例如可以使用闪速存储器或强电介质存储器、EEPROM等。

回到图1，继续说明装置结构。如上所述，用显影单元4显影了的调色剂图像在一次转印区TR1中被一次转印到转印单元7的中间转印带71上。转印单元7包括架设在多个辊72～75上的中间转印带71、和通过对辊73进行旋转驱动而使中间转印带71沿规定的旋转方向D2旋转的驱动部(未图示)。再者，在夹着中间转印带71与辊73对置的位置上设有二次转印辊78，可通过未图示的电磁离合器相对于该皮带71表面进行接触/脱离移动。于是，在将彩色图像转印到片材S上的情况下，使感光体2上形成的各色调色剂图像在中间转印带71上重合来形成彩色图像，并且在从盒8中取出并传输到中间转印带71和二次转印辊78之间的二次转印区TR2的片材S上二次转印彩色图像。此外，这样形成了彩色图像的片材S经由定影单元9被传输到装置主体的顶面部上所设的排出托盘部。这样，在本实施方式中，中间转印带71作为本发明的“中间体”来发挥作用。

还有，向中间转印带71一次转印调色剂图像后的感光体2由未图示的消电部件对其表面电位进行复位，进而由清洁部5除去其表面残留的调色剂后，由充电单元3进行下次充电。

然后，在需要继续形成图像的情况下，重复上述动作来形成所需页数的图像，结束一系列图像形成动作，装置变为待机状态，直至收到新的图像信号；在本装置中，为了抑制待机状态下的功耗，使其动作转移到停止状态。即，停止感光体2、显影辊44及中间转印带71等的旋转驱动，同时，停止向显影辊44施加显影偏压及向充电单元3施加充电偏压，装置变为动作停止状态。

此外，在辊75的近旁，配置有清洁器76、浓度传感器60及垂直同步传感器77。其中，清洁器76可通过未图示的电磁离合器相对于辊75来接近/脱离移动。然后，在移动到辊75一侧的状态下，清洁器76的刮板接触辊75上架设的中间转印带71的表面，在二次转印后除去中间转印带71的外周面上残留附着的调色剂。此外，垂直同步传感器77是用于检测中间转印带71的基准位置的传感器，作为用于得到与中间转印带71的旋转驱动关联而输出的同步信号、即垂直同步信号Vsync的垂直同步传感器来发挥作用。这样，在此装置中，为了协调各部的动作时序，同时使各色形成的调色剂图像正确地重合，装置各部的动作根据此垂直同步信号Vsync来控制。再者，浓度传感器60作为本发明的“浓度检测部件”来发挥作用，与中间转印带71的表面对置设置，如后所述来构成，测定中间转印带71的外周面上形成的补丁图像的调色剂浓度。

还有，在图2中，标号113是主控制器11中所设的图像存储器，用于存储从主计算机等的外部设备经接口112提供的图像信号；标号106是ROM，用于存储CPU101执行的运算程序或控制引擎部EG的控制数据等；而标号107是RAM，临时存储CPU101中的运算结果或其他数据。

图4是浓度传感器的结构图。此浓度传感器60具有LED等发光元件601，用于向中间转印带71的表面区域中的、辊75上卷绕的卷绕区域71a照射光。此外，在此浓度传感器60上设有偏振光分光镜603、用于照射光量监视的受光单元604及照射光量调整单元605，用于如后所述按照从CPU101提供的光量控制信号S1来调整照射光的照射光量。

如图4所示，此偏振光分光镜603被配置在发光元件601和中间转印带71之间，将从发光元件601射出的光分割为具有与中间转印带71上的照射光的入射面平行的偏振方向的p偏振光、和具有与其垂直的偏振方向的s偏振光。p偏振光原封不动地入射到中间转印带71，而s偏振光从偏振光分光镜603中被取出后，入射到用于照射光量监视的受光单元604，从此受光单元604的受光元件642将与照射光量成正比的信号输出到照射光量调整单元605。

此照射光量调整单元605根据来自受光单元604的信号、和来自引擎控制器10的CPU101的光量控制信号S1对发光元件601进行反馈控制，将来自发光元件601的、中间转印带71上照射的照射光量调整为与光量控制信号S1对应的值。这样，在本实施方式中，能够大范围地、适当地变更调整照射光量。

此外，在本实施方式中，向用于照射光量监视的受光单元604中所设的受光元件642的输出端施加有输入补偿电压641，只要光量控制信号S1不超过某个信号电平，发光元件601就被维持在熄灭状态。通过这样，来预防噪声或温度漂移等引起的发光元件601的误点亮。

这样，规定电平的光量控制信号S1从CPU101被提供给照射光量调整单元605后，发光元件601点亮，向中间转印带71照射作为照射光的p偏振光。于是，此p偏振光由中间转印带71反射，由反射光量检测单元607检测反射光的光成分中的p偏振光的光量和s偏振光的光量，将与各光量对应的信号输出到CPU101。

如图4所示，此反射光量检测单元607包括：配置在反射光的光路上的偏振光分光镜671；受光单元670p，接受通过偏振光分光镜671的p偏振光，输出与该p偏振光的光量对应的信号；以及受光单元670s，接受由偏振光分光镜671分割出的s偏振光，输出与该s偏振光的光量对应的信号。在此受光单元670p中，受光元件672p接受来自偏振光分光镜671的p偏振光，将来自此受光元件672p的输出用放大电路673p放大后，将其放大信号作为相当于p偏振光的光量信号Vp而输出到CPU101。此外，受光单元670s与受光单元670p同样具有受光单元672s及放大电路673s，输出相当于s偏振光的光量信号Vs。因此，能够独立地求出反射光的光成分中互不相同的2个成分光(p偏振光和s偏振光)的光量。

此外，在本实施方式中，向受光单元672p、672s的输出端分别施加有输出补偿电压674p、674s，即使在来自各受光元件的输出为零、即反射光量为零时，放大电路673p、673s的输入电位也为规定的正电位。通过这样，能够避免各放大电路673p、673s在零输入附近的死区，输出与反射光量对应的恰当的输出电压。

这些输出电压Vp、Vs的信号经未图示的A/D转换电路被输入到CPU101，同时，CPU101按照需要以规定的时间间隔(在本实施方式中为每隔8msec)对这些输出电压Vp、Vs进行采样。

这样，按适当的时序、例如装置电源被接通的时刻、某一个单元刚被更换后等的时刻，CPU101进行显影偏压或曝光能量等影响图像浓度的浓度控制因子的优化处理，来稳定图像浓度。更具体地说，对应于规定的补丁图像图案，将ROM106中预先存储的图像数据作为图像信号，一边对各调色剂色分别分多级来变更上述浓度控制因子一边执行图像形成动作，形成与该图像信号对应的测试用的小图像(补丁图像)，同时，由浓度传感器60检测其调色剂浓度，根据其结果找出得到期望的图像浓度的条件。以下说明此浓度控制因子的优化处理。

(II)优化处理

图5是本实施方式中的浓度控制因子优化处理的概要流程图。该优化处理按照其处理顺序由以下6个序列构成：初始化动作(步骤S1)、预动作(步骤S2)、导出控制目标值(步骤S3)、设定显影偏压(步骤S4)、设定曝光能量(步骤S5)及后处理(步骤S6)，以下，对上述各序列分别说明其动作的细节。

(A)初始化动作

图6是本实施方式中的初始化动作的流程图。在此初始化动作中，首先作为准备动作(步骤S101)，对显影单元4进行旋转驱动，定位到所谓的原始位置，同时，用电磁离合器使清洁器71及二次转印辊78从中间转印带71移动到脱离位置。然后，在此状态下开始中间转印带71的驱动(步骤S102)，接着通过开始感光体2的旋转驱动及消电动作来启动感光体2(步骤S103)。

然后，检测表示中间转印带71的基准位置的垂直同步信号Vsync，确认其旋转后(步骤S104)，开始向装置各部施加规定的偏压(步骤S105)。即，从充电控制部103向充电单元3施加充电偏压，使感光体2充电到规定的表面电位，接着从未图示的偏压发生部向中间转印带71施加规定的一次转印偏压。

从此状态起进行中间转印带71的清洁动作(步骤S106)。即，使清洁器76接触中间转印带71的表面，在此状态下使中间转印带71旋转大致1周，除去其表面上残留附着的调色剂或污物。然后，使施加了清洁偏压的二次转印辊78接触中间转印带71。此清洁偏压的极性与执行通常的图像形成动作中向二次转印辊78提供的二次转印偏压相反，因此二次转印辊78上残留附着的调色剂转移到中间转印带71表面上，进而由清洁器76从中间转印带71的表面上除去。这样，中间转印带71及二次转印辊78的清洁动作结束后，使中间转印带71从二次转印辊71脱离的同时，切断清洁偏压。然后，等待下一垂直同步信号Vsync(步骤S107)，切断充电偏压及一次转印偏压(步骤S108)。

此外，在本实施方式中，不限于执行浓度控制因子的优化处理时，CPU101可以按照需要与其他处理独立来执行此初始化动作。即，在继续执行下一动作时(步骤S109)，在执行到上述步骤S108的状态下结束初始化动作，转移到下一动作。另一方面，在未预定下一动作的情况下，作为停止处理(步骤S110)，使清洁器76从中间转印带71脱离的同时，停止消电动作及中间转印带71的旋转驱动。在此情况下，中间转印带71最好在其基准位置位于与垂直同步传感器77对置的位置紧前的状态下被停止。这是因为，在以后的动作中中间转印带71被旋转驱动时，其旋转状态根据垂直同步信号Vsync来确认，而如果像上述那样做，则能够按照在驱动开始后是否立即检测出垂直同步信号Vsync来在短时间内判断有无异常。

(B)预动作

图7是本实施方式中的预动作的流程图。在此预动作中，作为后述形成补丁图像之前的前期处理，同时进行2个处理。即，为了高精度地进行浓度控制因子的优化处理，进行装置各部的动作条件的调整(预动作1)；与此并行，进行各显影器4Y、4C、4M、4K中分别设置的显影辊44的旋转处理(预动作2)。

(B-1)设定动作条件(预动作1)

在图7所示的左侧的流程(预动作1)中，首先进行浓度传感器60的校正(步骤S21a、S21b)。在步骤S21a的校正(1)中，检测浓度传感器60的发光元件601处于熄灭状态时受光单元670p、670s的各输出电压Vp、Vs，作为暗输出Vpo、Vso来存储。接着，在步骤S21b的校正(2)中，改变向发光元件601提供的光量控制信号S1以变为低光量/高光量这2种点亮状态，按其各个光量来检测受光单元670p的输出电压Vp。然后，根据这3点的值，来求出调色剂未附着的状态下输出电压Vp为规定的基准电平(在本实施方式中，是3V加上上述暗输出Vpo的值)的发光元件601的基准光量。这样算出使发光元件601的光量为此基准光量的光量控制信号S1的电平，将其值设定为基准光量控制信号(步骤S22)。这以后，在需要点亮发光元件601时，从CPU101向照射光量调整单元605输出此基准光量控制信号，由此，发光元件601被反馈控制为始终按此基准光量来发光。

此外，将发光元件601处于熄灭状态时的输出电压Vpo、Vso作为本传感器系统的“暗输出”来存储，当如后所述检测调色剂图像的浓度时，通过从各输出电压Vp、Vs中减去此值，能够排除暗输出的影响来高精度地检测调色剂图像的浓度。

还有，发光元件601点亮的状态下来自受光单元672p的输出信号依赖于来自中间转印带71的反射光量，但是如后所述，由于中间转印带71的表面状态在光学上未必是均匀的，所以在求此状态下的输出时，最好取中间转印带71的1周范围内输出的平均值。另一方面，在发光元件601熄灭的状态下，无需这样检测中间转印带71的1周范围内的输出信号，但是为了减小检测误差，最好对几点上的输出信号进行平均。

在本实施方式中，中间转印带71表面是白色的，所以光的反射率高，该带71上若附着某一种颜色的调色剂，则其反射率降低。因此，在本实施方式中，随着中间转印带71表面上的调色剂附着量的增加，来自受光单元的输出电压Vp、Vs从基准电平逐渐降低，可以根据这些输出电压Vp、Vs的大小来估计调色剂的附着量，进而估计调色剂图像的浓度。

此外，在本实施方式中，根据彩色(Y、C、M)调色剂和黑(K)调色剂之间反射特性的不同，后述黑调色剂的补丁图像的浓度根据来自该补丁图像的反射光中的p偏振光的光量来求，而彩色调色剂的补丁图像的浓度根据p偏振光、s偏振光的光量比来求，所以能够在很宽的动态范围内高精度地求图像浓度。

暂且回到图7，继续说明预动作。中间转印带71的表面状态未必可以说在光学上是一样的，而且随着使用，调色剂有时也会熔融等而逐渐变色或变脏。为了防止这种中间转印带71的表面状态的变化使调色剂图像的浓度检测产生误差，在本实施方式中，取得了与中间转印带71的1周范围内的基本概况、即未承载调色剂图像的状态下中间转印带71表面的浓淡有关的信息。具体地说，使发光元件601按先前求出的基准光量来发光，一边对来自受光单元670p、670s的输出电压Vp、Vs进行采样一边使中间转印带71旋转1周(步骤S23)，将各样本数据(本实施方式中的样本数：312)作为基本概况存储到RAM107中。这样，通过预先掌握中间转印带71的表面各部分的浓淡程度，能够更正确地估计其上形成的调色剂图像的浓度。

然而，在来自上述浓度传感器60的输出电压Vp、Vs上，有时叠加有辊75及中间转印带71的微小的污物或损伤造成的反射率的变化、甚至是传感器电路中混入的电噪声等引起的尖峰状的噪声。图8A及图8B是中间转印带的基本概况的示例图。在中间转印带71的1周以上的范围内，用浓度传感器60检测来自其表面的反射光量并绘图后，如图8A所示，来自传感器60的输出电压Vp有时不仅对应于中间转印带71的周长或其旋转周期而周期性地变化，而且在其波形上叠加有宽度很窄的尖峰状的噪声。此噪声有可能既包含与上述旋转周期同步的成分，又包含与其不同步的不规则的成分。图8B放大了这种样本数据串的一部分。在此图中，由于噪声叠加，各样本数据中附有标号Vp(8)、Vp(19)的2个数据比其他数据突出地大，而附有标号Vp(4)、Vp(16)的2个数据比其他突出地小。还有，这里描述了2个传感器输出中的p偏振光成分，但是对s偏振光成分也可以同样考虑。

浓度传感器60的检测点直径例如是2～3mm左右，而且认为中间转印带71的变色或变脏一般在更大的范围内产生，所以可以认为这种局部突出的数据受到上述噪声的影响。这样，如果根据叠加有噪声的样本数据来求基本概况或补丁图像的浓度，通过其结果来设定浓度控制因子，则有时未必能够将各浓度控制因子设定为最佳的状态，反而使图像质量变差。

因此，在本实施方式中，如图7所示，在步骤S23中对中间转印带71的1周范围进行传感器输出的采样之后，执行尖峰噪声除去处理(步骤S24)。

图9是本实施方式中的尖峰噪声除去处理的流程图。在此尖峰噪声除去处理中，提取已取得的“原始的”即未加工的样本数据串中连续的一部分区间(在本实施方式中是与21个样本相当的长度)(步骤S241)，除去此区间中包含的21个样本数据中电平位于前3个及后3个的数据后(步骤S242、S243)，求其余15个数据的算术平均(步骤S244)。然后，将其平均值看作该区间中的平均电平，通过将步骤S242及S243中除去的6个数据置换为此平均值来得到除去了噪声的“校正后”的样本数据串(步骤S245)。进而，按照需要对下一区间也重复上述步骤S241～S245，同样除去尖峰噪声(步骤S246)。

以图8B所示的数据串为例，参照图10来详细说明通过上述处理进行的尖峰噪声除去。图10是本实施方式中的尖峰噪声除去的示意图。在图8B的数据串中，被认为在比其他数据突出地大的2个数据Vp(8)及Vp(19)、比其他数据突出地小的数据Vp(4)及Vp(16)中出现了噪声的影响。在此尖峰噪声除去处理中，由于除去了各样本数据中的前3名(图9的步骤S242)，所以除去了这些数据中被认为包含噪声的2个数据在内的3个数据Vp(8)、Vp(14)及Vp(19)。同样，也除去了被认为包含噪声的2个数据在内的3个数据Vp(4)、Vp(11)及Vp(16)(图9的步骤S243)。然后，如图10所示，通过将这6个数据置换为其他15个数据的平均值Vpavg(由附有斜线的圆圈来表示)，来除去原数据串中包含的尖峰噪声。

还有，在实施此尖峰噪声除去时，提取的样本数、除去的数据数、并不限于上述，可以为任意的个数，但是有的选法非但不能达到足够的噪声除去效果，反而有可能增大误差，所以最好根据以下观点来慎重地决定。

即，如果提取出对噪声的发生频度来说太短的区间的数据串，则在执行噪声除去处理的区间内不包含噪声的概率很高，而且运算处理的次数也增大，所以效率不高。另一方面，如果提取太宽的区间的数据串，则连同传感器输出中的显著的变动、即反映检测对象的浓度变化的变动量也被平均，不能正确地求本来目的的浓度特性。

此外，由于噪声发生的频度不恒定，所以如果只从提取出的数据串中这样一律地分别除去规定个数的前几个或后几个数据，则有可能连上述例子中的数据Vp(11)、Vp(14)那样不包含噪声的数据也除去了，或者相反不能充分除去噪声。其中，即使除去了几个不包含噪声的数据，如图10所示，这些数据Vp(11)、Vp(14)和平均值Vpavg之差也比较小，所以将这些数据置换为平均值Vpavg造成的误差小。另一方面，在未除去而残留包含噪声的数据的情况下，通过用包含该数据而求出的平均值来置换其他数据，误差反而有可能增大。因此，除去的数据数与提取出的数据的样本数的比率最好被决定得与实际装置中发生的噪声的频度同等或比其大一些。

在本实施方式中，如图8A所示，由于噪声的影响，偏向比本来特性大的一侧的数据和偏向比本来特性小的一侧的数据的频度大体相同，而且噪声本身的发生频度是25％以下(在21个样本中为5个样本以下)左右，根据这一实验事实，如上所述构成了尖峰噪声除去处理。

还有，尖峰噪声除去处理方法除了上述以外，还有各种方法。例如，通过对采样得到的“原始的”样本数据实施以往周知的低通滤波处理，也能够去除尖峰状的噪声。但是，在现有滤波处理中，虽然能够缓和噪声波形的尖锐度，但是其结果是，不仅包含噪声的数据改变原值，而且其周边的数据也改变原值，所以由于发生噪声的形式，有可能导致大的误差。

与此相反，在本实施方式中，将各样本数据中个数与发生噪声的频度对应的前几个/后几个数据置换为平均值，同时，其他数据原封不动，因此产生这种误差的可能性就很低。

此外，此尖峰噪声除去处理不仅在求上述基本概况时进行，而且在如后所述求调色剂图像的图像浓度时对作为其反射光量而取得的样本数据也被实施。

(B-2)显影器的空转动作(预动作2)

以往知道，处于电源关闭状态、或者尽管电源接通但是未进行图像形成动作的动作停止状态的期间持续很长时间后而进行图像形成时，有时在图像上会出现周期性的浓度斑纹。在本说明书中，将此现象称为放置条纹(banding)现象，本申请发明人发现这是下述情况引起的：由于调色剂被各显影器的显影辊44承载着而放置了很长时间，难以离开显影辊44，而且其程度在显影辊44表面上不一样，所以显影辊44上的调色剂层逐渐变得不均匀。例如，在图3所示的本实施方式的显影器4K中，在显影辊44的旋转停止了的状态下，处于供给辊43或限制刮板45接触其表面中的一部分的状态，而且其表面中位于壳体41内侧的部分处于被大量调色剂覆盖的状态，而露出壳体41外部的部分承载着薄调色剂层而暴露在大气中等，显影辊44的表面状态在其圆周方向上变得不均匀。

这样在显影辊44表面为不均匀状态、装置长时间被置于动作停止状态后，在进行下次图像形成之前重新优化浓度控制因子的情况下，放置条纹现象产生的补丁图像浓度斑纹有可能影响该优化处理。

因此，在本实施方式的图像形成装置中，为了在形成补丁图像之前消除放置条纹现象，进行各显影辊44的空转动作。具体地说，如图7右侧的流程(预动作2)所示，首先将黄显影器4Y配置到与感光体2对置的显影位置上(步骤S25)，将直流显影偏压Vavg设定为在其可变范围内其绝对值为最小的值(步骤S26)，通过主体一侧的旋转驱动部使显影辊44至少旋转1周(步骤S27)。然后，使显影单元4旋转来切换显影器(步骤S28)的同时，使其他显影器4C、4M、4K依次位于显影位置，使其上分别设置的显影辊44同样空转1周以上。通过这样使各显影辊44分别空转1周以上，显影辊44表面的调色剂层由供给辊43及限制刮板45暂时剥去并重新形成，在继续形成的补丁图像中，这样重新形成、更均匀状态的调色剂层被用于图像形成，所以难以发生放置条纹现象所造成的浓度斑纹。

还有，在上述预动作2中，在其步骤S26中使直流显影偏压Vavg的绝对值为最小。其理由如下所述。

如后所述，作为影响图像浓度的浓度控制因子的直流显影偏压Vavg的绝对值|Vavg|越大，则形成的调色剂图像的浓度越高。这是因为，直流显影偏压的绝对值|Vavg|越大，则感光体2上的静电潜像中由光束L曝光的区域、即应使调色剂附着的表面区域和显影辊44之间的电位差越大，更加促进从显影辊44开始的调色剂移动，但是在取得中间转印带71的基本概况时，不希望发生这种调色剂移动。这是因为，如果从显影辊44移动到感光体2上的调色剂在一次转印区TR1中被转印到中间转印带71上，则会改变来自中间转印带71的反射光量，所以不能正确地来求基本概况。

在本实施方式中，如后所述，能够将直流显影偏压Vavg作为浓度控制因子之一在规定的可变范围内多级变更设定。因此，通过将直流显影偏压Vavg在其可变范围内设定为其绝对值最小的值，实现最难发生调色剂从显影辊44移动到感光体2的状态，而将中间转印带71上的调色剂附着抑制到最少限度。基于同样的理由，在显影偏压具有交流分量的装置中，最好将其振幅设定得小于通常的图像形成时。例如，如前所述，在将显影偏压的振幅Vpp设为1400V的装置中，可以将此振幅Vpp设为1000V左右。而在将直流显影偏压Vavg以外的参数、例如显影偏压的占空比或充电偏压等用作浓度控制因子的装置中，也最好适当设定此浓度控制因子，以便实现难以发生上述调色剂移动的条件。

此外，在本实施方式中，通过并行同时执行上述预动作1及预动作2来缩短处理时间。即，在预动作1中，为了取得基本概况而使中间转印带71旋转至少1周，最好为了进行传感器校正再旋转2周，总共需要旋转3周，同时，在预动作2中，最好使各显影辊44尽量多地旋转，而且这些动作能够相互独立地进行，所以通过并行进行这些动作，能够在确保各个处理所需的时间的同时，缩短优化处理整体所需的时间。

(C)导出控制目标值

在本实施方式的图像形成装置中，如后所述，作为补丁图像而形成2种调色剂图像，进行各浓度控制因子的调节，使其浓度达到预定的浓度目标值，但并不是将此目标值设定为恒定，而是按照装置的工作状况来变更。其理由如下所述。

如前所述，在本实施方式的图像形成装置中，通过检测来自在感光体2上显影并一次转印到中间转印带71的表面上的调色剂图像的反射光量来估算其图像浓度。这样根据调色剂图像的反射光量来求图像浓度的技术以往被广泛使用，但是如下详述，这种来自中间转印带71上承载的调色剂图像的反射光量(或与其对应的来自浓度传感器60的传感器输出Vp、Vs)、和最终转印材料的片材S上形成的调色剂图像的光学浓度(OD值)之间的对应关系并不是唯一决定的，而是根据装置或调色剂的状态来微妙地变化。即，根据传感器输出而估算出的补丁图像的“调色剂浓度”、和形成的图像的真的“图像浓度”严格地说并不一致。因此，即使像现有技术那样控制各浓度控制因子以使基于传感器输出的“调色剂浓度”恒定，片材S上最终形成的图像的“图像浓度”也会根据调色剂的状态产生变动。

这样传感器输出和片材S上的OD值不一致的原因之一是，经过定影过程而融着在片材S上的调色剂、和不定影而只附着在中间转印带71表面上的调色剂的反射状态不同。图11A至图11C是调色剂的粒径和反射光量之间的关系的示意图。如图11A所示，在最终在片材S上得到的图像Is中，通过定影过程中的加热/加压而熔融的调色剂Tm为融着在片材S上的状态。因此，其光学浓度(OD值)反映调色剂融着的状态下的反射光量，但是其大小主要由片材S上的调色剂密度(例如，可以由单位面积的调色剂质量来表示)来决定。

与此相反，在不经过定影过程的中间转印带71上的调色剂图像中，各调色剂颗粒不过是个别地附着在中间转印带71表面上。因此，即使调色剂密度相同(即定影后的OD值相等)，例如在图11B所示的粒径小的调色剂T1高密度地附着的状态、和图11C所示的粒径大的调色剂T2更低密度地附着并且中间转印带71的表面部分地暴露的状态下，其反射光量也未必相同。换言之，即使来自定影前的调色剂图像相同，定影后的图像浓度(OD值)也不一定相同。根据本申请发明人的实验得知，一般有下述倾向：在反射光量相等的情况下，如果大粒径调色剂在构成调色剂图像的调色剂颗粒中所占的比率高，则定影后的图像浓度高。

这样，片材S上的OD值和来自中间转印带71上的调色剂图像的反射光量之间的对应根据调色剂的状态、特别是其粒径分布来变化。图12A及图12B是调色剂的粒径分布和OD值变化的对应图。为了形成调色剂图像，各显影器中所装的调色剂颗粒的粒径全部集中在设计中心值是理想的。然而，如图12A所示，实际上其粒径具有各种形式的分布，其形式因调色剂的种类或制法而异自不待言，即使是按同一规格制造的调色剂，也会按其每个制造批号、每个产品而有微妙的差异。

由于这些各种粒径的调色剂的质量或带电量不同，所以如果用具有这种粒径分布的调色剂来进行图像形成，则这些调色剂并不是均匀地被消耗，而是由其装置选择性地消耗适合的粒径的调色剂，而其他调色剂则不太消耗而残留在显影器内。因而，随着调色剂的不断消耗，显影器内残留的调色剂的粒径分布也在不断变化。

如前所述，来自定影前的调色剂图像的反射光量根据构成图像的调色剂的粒径来变化，所以即使调节各浓度控制因子而使此反射光量始终恒定，片材S上定影后的图像浓度也未必恒定。图12B示出控制各浓度控制因子以使来自调色剂图像的反射光量恒定、即来自浓度传感器60的输出电压恒定，同时，进行图像形成的情况下片材S上的图像的光学浓度(OD值)的变化。例如，如图12A的曲线a所示，在调色剂的粒径很好地集中在设计上的中心值附近的情况下，如图12B的曲线a所示，即使显影器内的调色剂不断消耗，OD值也大致被保持在目标值。与此相反，例如如图12A的曲线b所示，在使用了具有更宽粒径分布的调色剂的情况下，如图12B的曲线b所示，虽然最初是设计中心值附近的粒径的调色剂被主要消耗，得到大致符合目标值的OD值，但是随着调色剂不断消耗，这种调色剂的比例减小，代之以粒径更大的调色剂被用于图像形成，所以OD值逐渐上升。再者，还有下述情况：如图12A的各虚线所示，根据调色剂或显影器的制造批号，分布的中央值一开始就偏离设计值，对应于此，片材S上的OD值也如图12B的各虚线所示，随着调色剂消耗量的增加而呈现各种变化。

作为这样左右调色剂特性的主要因素，除了上述调色剂的粒径分布以外，还有例如调色剂母颗粒内的颜料分散状态、或调色剂母颗粒和添加剂的混合状态造成的带电性的变化等。这样，调色剂特性按每个产品而有微妙的差异，所以片材S上的图像浓度未必恒定，浓度变化的程度因使用的调色剂而各不相同。因此，在控制各浓度控制因子以使来自浓度传感器的输出电压恒定的现有图像形成装置中，有时不能避免调色剂特性偏差所造成的图像浓度变动，未必能得到令人满意的图像质量。

因此，在本实施方式中，按照装置的工作状况，对后述2种补丁图像，分别设定根据来自浓度传感器60的输出而算出的、表示图像浓度的尺度的图像浓度评价值(后述)的控制目标值，通过调节各浓度控制因子以使对各补丁图像得到的评价值达到此控制目标值，来保持片材S上的图像浓度恒定。图13是本实施方式中的控制目标值导出过程的流程图。在此过程中，对各调色剂色，分别求与此调色剂的使用状况，具体地说是在填充到显影器时刻求出的调色剂的粒径分布等初始特性、和该显影器中残存的调色剂量的相应的控制目标值。首先选择调色剂色之一(步骤S31)，作为用于CPU101推断该调色剂的使用状况的信息，取得与被选调色剂色有关的调色剂个性信息、表示曝光单元6形成的点数的点计数值及与显影辊旋转时间有关的信息(步骤S32)。这里，以求与黑色对应的控制目标值的情况为例来进行说明，但是对其他调色剂色也是同样的。

“调色剂个性信息”是按照显影器4K中填充的调色剂的特性而写入到该显影器4K中所设的存储器94中的数据。在此装置中，鉴于上述调色剂的粒径分布等诸特性因制造批号而异，将调色剂的特性分类为8种类型。然后，根据制造时的分析来判定其调色剂属于哪种类型，将表示此的3比特数据作为调色剂个性信息给显影器4K。此数据在该显影器4K被安装到显影单元4中时从存储器94中被读出，存储到引擎控制器10的RAM107中。

此外，“点计数值”是用于推断显影器4K内残存的调色剂量的信息。作为推断调色剂余量的方法，根据图像形成页数的累计值来求是最简便的，但是形成1页图像所消耗的调色剂量是不恒定的，所以用此方法难以得知正确的余量。另一方面，曝光单元6在感光体2上形成的点数表示感光体2上由调色剂显影的点数，所以更正确地反映了调色剂的消耗量。因此，在本实施方式中，对曝光单元6形成了要由该显影器4K显影的感光体2上的静电潜像时的点数进行计数并存储到RAM107中，将此点计数值作为表示该显影器4K的调色剂余量的参数。

再者，“显影辊旋转时间”是用于更详细地推断显影器4K内残存的色剂的特性的信息。如前所述，在显影辊44表面上形成有调色剂层，通过其中一部分调色剂向感光体2上移动来进行显影。此时，在显影辊44表面上，未用于显影的调色剂被传输到与供给辊43接触的位置，由该辊43剥去并形成新的调色剂层，但是通过这样反复对显影辊44的附着、剥离，调色剂疲劳，其特性逐渐发生变化。这种调色剂的特性变化随着显影辊44的不断旋转而进行。因此，即使例如显影器4K内的调色剂余量相同，未使用的新鲜调色剂和重复几次附着、剥离的旧调色剂的特性有时也不同，用它们形成的图像的浓度未必相同。

因此，在本实施方式中，根据表示调色剂余量的点计数值、和表示调色剂特性变化程度的显影辊旋转时间这2个参数的组合来推断显影器4K中内含的调色剂的状态，通过按照其状态细致地设定控制目标值来达到稳定画质。

还有，这些信息也被用于管理装置各部的损耗状况来提高维护性。即，1个点计数相当于0.015mg的调色剂量，12000000点计数的消耗量大致为180g，为几乎用完各显影器内贮留的调色剂的状态。此外，显影辊的旋转时间的累计值10600sec相当于A4连续打印8000页，再继续图像形成在图像质量方面是不希望的。因此，在本实施方式中，在这些信息中的某一个达到上述值时，在未图示的显示部上显示通知调色剂用完的信息，提醒用户更换显影器。

根据这样取得的与装置的工作状况有关的各信息，按其状况来决定控制目标值。在本实施方式中，与根据表示调色剂类型的调色剂个性信息、和点计数值及显影辊旋转时间的组合推断出的残存调色剂特性对应的最佳控制目标值预先通过实验来求，此值作为每种调色剂类型的查找表被存储在引擎控制器10的ROM106中。CPU101根据取得的调色剂个性信息，对应于这些查找表中调色剂的类型来选择应参照的1个表(步骤S33)，从该表中读出与该时刻的点计数值和显影辊旋转时间的组合对应的值(步骤S34)。

此外，在本实施方式的图像形成装置中，用户能够通过未图示的操作部进行规定的操作输入，按照喜好、或者按照需要在规定的范围内增减要形成的图像的浓度。即，每当用户将图像浓度增加或减少1级，就对从上述查找表中读出的值加上或减去规定的补偿值、例如每1级为加上或减去0.005，其结果被设定为此时对于黑色的控制目标值Akt并存储到RAM107中(步骤S35)。这样求出黑色的控制目标值Akt。

图14A及图14B是求控制目标值的查找表的示例图。此表是在使用黑色、其特性属于“类型0”的调色剂的情况下参照的表。在本实施方式中，分别对应于后述高浓度用、低浓度用的2种补丁图像，对各调色剂色分别准备与8种类型的调色剂特性对应的8种表，存储在引擎控制器10中所设的ROM106中。这里，图14A是与高浓度补丁图像对应的表的一例，而图14B是与低浓度用补丁图像对应的表的一例。

假设上述步骤S32中取得的调色剂个性信息例如表示“类型0”，则在后续步骤S33中，从8种表中选择与调色剂个性信息“0”对应的图14的表。然后，根据取得的点计数值和显影辊旋转时间来求控制目标值Akt。例如，对高浓度用补丁图像，如果点计数值是1500000次计数、显影辊旋转时间是2000sec，则参照图14A，与它们的组合相当的值0.984就是此情况下的控制目标值Akt。再者，例如在用户将图像浓度设定得比其标准状态高1级的情况下，此值加上0.005所得的值0.989就为控制目标值Akt。同样，对低浓度用补丁图像也能够求控制目标值。

将这样求出的控制目标值Akt存储到引擎控制器10的RAM107中，在以后的各浓度控制因子的设定中使根据补丁图像的反射光量求出的评价值与该控制目标值一致。

这样，通过执行上述步骤S31～S35，可以对一种调色剂色求出控制目标值，而通过对各调色剂色重复上述处理(步骤S36)，可以对所有调色剂色求出其控制目标值Ayt、Act、Amt及Akt。这里，下标y、c、m及k分别表示各调色剂色即黄、青、品红及黑，而下标t表示是控制目标值。

(D)设定显影偏压

在此图像形成装置中，可以改变向显影辊44提供的直流显影偏压Vavg、和对感光体2进行曝光的曝光光束L的单位面积的能量(以下，简称“曝光能量”)E，通过调节它们来进行图像浓度的控制。这里，说明将直流显影偏压Vavg的可变范围从低电平一侧起变更设定为V0至V5这6级、而将曝光能量E的可变范围从低等级一侧起变更设定为等级0至3这4级来求各个最佳值的情况，但是可以按照其装置的规格来适当改变这些可变范围及其分割数。还有，在先前描述过的将直流显影偏压Vavg的可变范围设为(-110)V～(-330)V的装置中，最低电平V0相当于电压的绝对值最小的(-110)V，而最高电平V5相当于电压的绝对值最大的(-330)V。

图15是本实施方式中的显影偏压设定处理的流程图。在此处理中，首先将曝光能量E设定为等级2(步骤S41)，接着将直流显影偏压Vavg从最小电平V0起逐次增加1级电平，同时，用各偏压值来形成作为高浓度用补丁图像的实(ベタ)图像(solid image)(步骤S42、S43)。

这里，在对补丁图像的形状或形成位置等没有特别的安排的情况下，(a)感光体2的偏心、变形等的影响及/或(b)显影辊44的偏心、变形等的影响仍然发生，补丁图像浓度的检测值会变动。对此，像后述实施方式那样，通过精心选择补丁图像的形状或形成位置等，能够抑制补丁图像的浓度变动的影响，稳定地形成画质良好的调色剂图像。其细节将在后面进行说明。

对这样用各直流显影偏压形成的补丁图像Iv0～Iv5，对应于来自其表面的反射光量对从浓度传感器60输出的电压Vp、Vs进行采样(步骤S44)。然后，与前述导出基本概况时(图7)同样，从样本数据中除去尖峰噪声后(步骤S45)，根据此数据来计算除去了传感器系统的暗输出或基本概况的影响的各补丁图像的“评价值”(步骤S46)。

如前所述，此装置中的浓度传感器60呈现下述特性：调色剂未附着在中间转印带71上的状态下输出电平最大，随着调色剂量增多，其输出减小。再者，由于在此输出上加有暗输出造成的补偿，所以难以将来自该传感器的输出电压数据直接用作评价调色剂附着量的信息。因此，在本实施方式中，对得到的数据进行加工，变换为更能反映调色剂附着量大小的数据、即评价值，使得能容易地进行以后的处理。

以黑调色剂色的补丁图像为例来更具体地说明该评价值的计算方法。根据下式：

Ak(n)＝1-{Vpmeank(n)-Vpo}/{Vpmean_b-Vpo}

计算用黑调色剂显影的6个补丁图像中第n个补丁图像Ivn(其中，n＝0、1、…5)的评价值Ak(n)。这里，上式的各项的意义分别如下所述。

首先，Vpmeank(n)是作为与来自第n个补丁图像Ivn的反射光中的p偏振光分量对应的输出电压Vp从浓度传感器60输出、采样到的各样本数据的除去噪声后的平均值。即，例如与第一个补丁图像Iv0对应的值Vpmeank(0)是在该补丁图像中的长度L0上作为来自浓度传感器60的输出电压Vp而被检测出后、施加尖峰噪声除去处理并存储到RAM107中的74个样本数据的算术平均。其中，上式中的各项的下标k表示是黑色的值。

此外，Vpo是在先前的预动作1中在熄灭了发光元件601的状态下取得的来自受光单元670p的暗输出电压。这样，通过从采样到的输出电压中减去暗输出电压Vpo，能够排除暗输出的影响，精度更高地求调色剂图像的浓度。

再者，Vpmean_b是先前求出并存储在RAM107中的基本概况数据中的、在中间转印带71上与检测用于计算上述Vpmeank(n)的74个样本数据的位置相同的位置上检测出的各样本数据的平均值。

即，对黑色的第n个补丁图像Ivn的评价值Ak(n)是从调色剂附着前的中间转印带71的表面得到的传感器输出Vp的平均值、和从附着了调色剂的补丁图像Ivn得到的传感器输出Vp的平均值分别减去传感器的暗输出后取两者之比，从1中减去该值而得到的。因此，在作为补丁图像的调色剂完全未附着在中间转印带71上的状态下，Vpmeank(n)＝Vpmean b，评价值Ak(n)为零；而在中间转印带71的表面由黑调色剂完全覆盖、反射率为零的状态下，Vpmeank(n)＝Vpo，评价值Ak(n)＝1。

这样，如果不是直接使用传感器输出电压Vp的值而是使用评价值Ak(n)，则能够消除中间转印带71的表面状态造成的影响，高精度地测定补丁图像的图像浓度。此外，由于按照中间转印带71上的补丁图像的浓淡进行校正，所以能够进一步提高图像浓度的测定精度。再者，能够用从表示调色剂未附着的状态的最小值0到表示中间转印带71的表面被高密度的调色剂覆盖的状态的最大值1的值来标准化表示补丁图像Ivn的浓度，所以在以后的处理中特别适用于估计调色剂图像的浓度。

还有，对黑以外的调色剂色、即黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)，由于反射率比黑色高，即使在调色剂覆盖中间转印带71的表面的状态下，其反射光量也不是零，所以有时不能用如上所述求出的评价值来高精度地表示其浓度。因此，在本实施方式中，作为在求对这些调色剂色的评价值Ay(n)、Ac(n)、Am(n)时使用的样本数据，不是将与p偏振光成分对应的输出电压Vp，而是将从其中减去暗输出Vpo所得的值除以从与s偏振光分量对应的输出电压Vs中减去其暗输出Vso所得的值而得到的值PS、即PS＝(Vp-Vpo)/(Vs-Vso)用作各位置上的样本数据，通过这样，对这些调色剂色也能够高精度地估计其图像浓度。此外，与黑色的情况同样，通过考虑从调色剂附着前的中间转印带71的表面得到的传感器输出，消除中间转印带71的表面状态造成的影响，并且按照中间转印带71上的补丁图像的浓淡进行校正，所以就能够提高图像浓度的测定精度。

例如对青色(C)，其评价值Ac(n)，可以通过下式

Ac(n)＝1-{PSmeanc(n)-PSo}/{PSmean_b-PSo}

来求。这里，PSmeanc(n)是根据青色的第n个补丁图像Ivn的各位置上的传感器输出Vp、Vs求出的上述值PS的去除噪声后的平均值。此外，PSo是与中间转印带71的表面由彩色调色剂完全覆盖的状态下的传感器输出Vp、Vs对应的上述值PS，是该值PS可取的最小值。再者，PSmean_b是根据在中间转印带71的各位置上作为基本概况而采样到的传感器输出Vp、Vs求出的上述值PS的平均值。

通过如上所述定义与彩色调色剂对应的评价值，与先前描述过的黑色的情况同样，能够用从表示调色剂完全未附着在中间转印带71上的状态(此时，PSmeanc(n)＝PSmean_b)的最小值0到表示该带71完全被调色剂覆盖的状态(此时，PSmeanc(n)＝Pso)的最大值1的值来标准化表示补丁图像Ivn的浓度。

这样求出各补丁图像的调色剂浓度(更准确地说是其评价值)后，根据其值来计算直流显影偏压Vavg的最佳值Vop(步骤S47)。图16是本实施方式中的直流显影偏压最佳值计算处理的流程图。还有，此处理的内容不依赖于调色剂色，是相同的，所以在图16及下述中，省略了与调色剂色对应的评价值的下标(y、c、m、k)，但是不言而喻，评价值及其目标值对于各调色剂色是不同的值。

首先，将参数n设定为0(步骤S471)，比较评价值A(n)即A(0)、和先前求出的控制目标值At(例如在黑色时是Akt)(步骤S472)。此时，如果评价值A(0)在控制目标值At以上，则意味着在直流显影偏压Vavg的最小值V0上得到了超过目标浓度的图像浓度，所以不用讨论比其更高的显影偏压，将此时的直流显影偏压V0作为最佳值Vop而结束处理(步骤S477)。

与此相反，在评价值A(0)未达到目标值At时，读出用高1级电平的直流显影偏压V1形成的补丁图像Iv1的评价值A(1)，求其与评价值A(0)之差，并且判断此差值是否在规定值Da以下(步骤S473)。这里，在两者之差是规定值Da以下的情况下，与上述同样将直流显影偏压V0作为其最佳值Vop。这样做的理由将在后面详述。

另一方面，在两者之差大于规定值Da的情况下进行步骤S474，比较评价值A(1)和控制目标值At。此时，如果评价值A(1)在目标值At以上，则目标值At大于评价值A(0)而且在A(1)以下，即A(0)＜At≤A(1)，所以在直流显影偏压V0和V1之间存在用于得到目标图像浓度的直流显影偏压的最佳值Vop。即，V0＜Vop≤V1。

因此，在这种情况下进行步骤S478，通过计算来求最佳值Vop。作为其计算方法有各种方法，例如可以将评价值相对于直流显影偏压Vavg的变化在V0至V1的区间内近似为适当的函数，也可以将此函数的值成为目标值At的直流显影偏压Vavg作为其最佳值Vop。其中用直线来近似评价值的变化的方法最简单，但是通过适当选择直流显影偏压Vavg的可变范围，能够以足够的精度来求最佳值Vop。当然也可以采用其他方法，例如导入更精确的近似函数来计算最佳值Vop，但是如果考虑装置的检测误差或偏差等，则未必现实。

另一方面，在步骤S474中目标值At大于评价值A(1)的情况下，将n递增1(步骤S475)，重复上述步骤S473～S475来求直流显影偏压的最佳值Vop，直至n达到最大值(步骤S476)，但是在步骤S476中尽管n达到最大值(n＝5)也没有求出最佳值Vop、即与6个补丁图像对应的评价值都未达到目标值时，将使浓度达到最大的直流显影偏压V5作为最佳值Vop(步骤S477)。

这样，在本实施方式中，将与各补丁图像Iv0～Iv5对应的评价值A(0)～A(5)分别和目标值At进行比较，根据其大小关系来求用于得到目标浓度的直流显影偏压的最佳值Vop，但是如上所述，在步骤S473中，在与连续2个补丁图像对应的评价值A(n)和A(n+1)之差在规定值Da以下时，将直流显影偏压Vn作为最佳值Vop。其理由如下所述。

即，如后面的第一实施例所述，如果直流显影偏压Vavg增大，则片材S上的图像浓度OD增加，但是在直流显影偏压Vavg比较大的区域中呈现下述特性：其增加率减小，逐渐饱和。这是因为，调色剂以某种程度高密度地附着后，即使再增多调色剂附着量，图像浓度也不太增加。这样，在图像浓度的增加率减小的区域中，如果为了进一步提高图像浓度而增大直流显影偏压Vavg，则尽管浓度不会太增加，却只会过分增大调色剂的消耗量，是不现实的。相反，在这种区域中，通过在可容许的范围内将浓度变化设定得尽可能低，能够将图像浓度的降低抑制到最小限度，同时大大减少调色剂消耗量。

因此，在本实施方式中，在图像浓度相对于直流显影偏压Vavg的增加率比规定值小的区域中，将尽可能低的值设定为直流显影偏压的最佳值Vop。具体地说，在分别表示用Vn及Vn+1这2种直流显影偏压Vavg形成的各补丁图像Ivn、Iv(n+1)的浓度的评价值A(n)和A(n+1)之差为规定值Da以下的情况下，将较低一方的直流显影偏压、即Vn的值设定为其最佳值Vop。这里，希望此值Da的选择，使得在有2个图像的评价值只相差Da时，两者的浓度之差达到用肉眼不能容易地判别的程度、或者其装置中两者的浓度之差可容许的程度。

通过这样做，尽管图像浓度几乎不增加，却防止将直流显影偏压Vavg设定为不必要高的值，实现图像浓度和调色剂消耗量之间的协调。

如上所述，能得到规定的实图像浓度的直流显影偏压Vavg的最佳值Vop被设定为从其最小值V0到最大值V5的范围内的某一个值。还有，在此图像形成装置中，从提高画质的观点来看，使感光体2上的静电潜像中对应于图像信号而不附着调色剂的部分(非画线部)的表面电位和直流显影偏压Vavg之间的电位差始终恒定(例如，325V)，如上所述若求出直流显影偏压Vavg的最佳值Vop，则从充电控制部103向充电单元3提供的充电偏压的大小也据此被变更，使上述电位差保持恒定。

(E)设定曝光能量

接着，将曝光能量E设定为其最佳值。图17是本实施方式中的曝光能量设定处理的流程图。如图17所示，其处理内容与先前描述的显影偏压设定处理(图15)基本相同。即，首先将直流显影偏压Vavg设定为先前求出的最佳值Vop(步骤S51)，接着一边使曝光能量E从最小等级的等级0起逐次地增加1个等级，一边用各等级来形成补丁图像(步骤S52、S53)。然后，对与来自各补丁图像的反射光量对应的传感器输出Vp、Vs进行采样(步骤S54)，从其样本数据中除去尖峰噪声(步骤S55)，同时，求各补丁图像的浓度(步骤S56)，根据其结果来求曝光能量的最佳值Eop(步骤S57)。

在此处理(图17)中，其处理内容与上述显影偏压设定处理(图15)的不同的是，它是根据要形成的补丁图像的图案/个数、和评价值来求曝光能量的最佳值Eop的运算处理，其他方面则两者进行大致相同的处理。因此，这里主要说明其不同点。

在此图像形成装置中，感光体2表面由光束L曝光而形成与图像信号对应的静电潜像，但是在例如实图像那样被曝光的面积比较大的高浓度图像中，即使改变曝光能量E，静电潜像的电位分布特性也不太变化。与此相反，在例如细线图像或半色调图像那样被曝光的区域零星地散布在感光体2表面上的低浓度图像中，曝光能量E使其电位分布特性变化很大。这种电位分布特性的变化带来调色剂图像的浓度变化。即，曝光能量E的变化不太影响高浓度图像，但是在低浓度图像中对其浓度影响很大。

因此，在本实施方式中，首先形成曝光能量E对图像浓度影响小的实图像作为高浓度用补丁图像，根据其浓度来求直流显影偏压Vavg的最佳值，同时，在求曝光能量E的最佳值时形成低浓度用补丁图像。因此，在此曝光能量设定处理中，使用与直流显影偏压设定处理中形成的补丁图像不同图案的补丁图像。

还有，虽然对曝光能量E的高浓度图像的影响小，但是如果使其可变范围过宽，则高浓度图像的浓度变化也增大。为了防止这种情况，作为曝光能量E的可变范围，可以使曝光能量从最小(等级0)变化到最大(等级3)时与高浓度图像(例如实图像)对应的静电潜像的表面电位的变化在20V以内，最好在10V以内。

图18是低浓度用补丁图像的图。如先前所述，在本实施方式中，将曝光能量E变更设定为4级，这里，用其各等级各形成1个、共形成4个补丁图像Ie0～e3。此外，如图18所示，这里所用的补丁图像的图案由相互隔离配置的多个细线构成，更详细地说，是1“开(ON)”10“关(OFF)”的1个虚线图案。低浓度用补丁图像的图案并不限于此，但是如果这样使用线或点相互孤立的图案，则更能够使曝光能量E的变化反映到图像浓度的变化上，能够精度更高地求其最佳值。

此外，各补丁图像的长度L4被设定得小于高浓度用补丁图像的长度L1。这是因为，在此曝光能量设定处理中，直流显影偏压Vavg已经被设定为其最佳值Vop，在此最佳条件下，不产生以感光体2周期为周期的浓度斑纹(相反，在此状态下，如果产生浓度斑纹，则Vop不是直流显影偏压Vavg的最佳值)。但是，另一方面，也有可能发生伴随显影辊44的变形而造成的浓度斑纹，所以作为补丁图像的浓度，最好使用在与显影辊44的周长相当的长度上进行平均所得的值，因此，补丁图像的周长L4被设定得大于显影辊44的周长。还有，在非接触显影方式的装置中，在显影辊44及感光体2各自的表面的移动速度(圆周速度)不同的情况下，考虑其圆周速度比，将长度与显影辊44的1周对应的补丁图像形成在感光体2上即可。

此外，可以使各补丁图像的间隔L5小于高浓度用补丁图像的间隔L2。这是因为，来自曝光单元6的光束L的能量密度能够在比较短的时间内变更，特别是在其光源由半导体激光器构成的情况下，能够在极短的时间内变更其能量密度。通过这样构成各补丁图像的形状及其配置，如图18所示，能够在中间转印带71的1周上形成所有补丁图像Ie0～Ie3，随之处理时间也被缩短。

对这样形成的低浓度用补丁图像Ie0～Ie3，与先前描述过的高浓度补丁图像的情况同样求表示其图像浓度的评价值。然后，根据此评价值、和从与先前描述过的高浓度补丁图像用的查找表不同的另外准备的低浓度补丁图像用的查找表(图14B)导出的控制目标值来计算曝光能量的最佳值Eop。图19是本实施方式中的曝光能量最佳值计算处理的流程图。在此处理中，也与图16所示的显影偏压最佳值计算处理同样，从用低能级形成的补丁图像起依次将其评价值与目标值At进行比较，通过求使评价值与目标值一致的曝光能量E的值决定其最佳值Eop(步骤S571～S577)。

但是，在通常使用的曝光能量E的范围内，在细线图像浓度和曝光能量E之间不出现在实图像浓度和直流显影偏压之间的关系中看到的饱和特性，所以与图16的步骤S473相当的处理被省略。这样，求出能得到期望的图像浓度的曝光能量E的最佳值Eop。

(F)后处理

通过如上所述分别求出直流显影偏压Vavg、曝光能量E的最佳值，此后成为可以规定的图像质量来进行图像形成的状态。因此，此时可以结束浓度控制因子优化处理，既可以停止中间转印带71等的旋转驱动，使装置转移到待机状态，甚至也可以进行某些调节动作以控制其他浓度控制因子，这样，由于后处理的内容是任意的，所以这里省略其说明。

(III)第一实施例(消除感光体2造成的影响)

在图1的图像形成装置中，由于补丁图像的浓度对应于感光体2的移动周期而周期性地变动，所以在只根据此移动周期中的一部分区间的检测结果而求出的补丁图像的调色剂浓度上，不仅叠加有图像形成条件(显影偏压)的变化造成的浓度变化，而且叠加有此周期性变动造成的浓度变化。因此，这样求出的调色剂浓度有时未正确地反映该图像形成条件下的补丁图像浓度。因此，在第一实施例中，根据补丁图像中与感光体2的周长相当的长度上的检测结果来求该图像形成条件下的补丁图像的调色剂浓度。由此，能够不受感光体2的旋转移动造成的周期性的浓度变动的影响，正确地求该图像形成条件下的补丁图像浓度。以下，参照图20至图22来进行说明。

图20是本发明的图像形成装置的第一实施例中形成的高浓度用补丁图像的图。在本实施例中，如图20所示，对应于分6级变更设定的直流显影偏压Vavg，在中间转印带71的表面上依次形成6个补丁图像Iv0～Iv5。其中前5个补丁图像Iv0～Iv4在与感光体2的旋转方向对应的补丁长度方向D2上形成长度L1。此长度L1比圆筒形的感光体2的周长还长。另一方面，最后的补丁图像Iv5形成比感光体2的周长短的长度L3。这样做的理由将在后面详述。此外，在变更设定直流显影偏压Vavg时，在显影辊44的电位达到均匀之前有若干延时，所以预计此延时，相隔间隔L2来形成各补丁图像。中间转印带71表面中实际可承载调色剂图像的区域是图中所示的图像形成区域710，但是由于如上所述构成补丁图像的形状及配置，所以能够在图像形成区域710上形成的补丁图像为3个左右，6个补丁图像在如图20所示的中间转印带71的2周上形成。

这里，参照图1、图21A及图21B来说明如上所述设定补丁图像长度的理由。图21A及图21B是以感光体周期产生的图像浓度变动的图。如图1所示，感光体2被做成圆筒形(设其周长为L0)，由于制造上的偏差或热变形等，其形状有时不是完全的圆筒，或者具有偏心，在这种情况下，形成的调色剂图像的图像浓度有时产生与感光体2的周长L0对应的周期性变动。这是因为，在感光体2和显影辊44接触的状态下进行调色剂显影的接触显影方式的装置中，两者的接触压力变动，此外在两者被脱离配置来进行调色剂显影的非接触显影方式的装置中，使调色剂在两者间飞翔的电场的强度变化，在任一装置中，调色剂从显影辊44移动到感光体2的概率都以感光体2的旋转周期来周期性地变动。此外，感光体2的光特性最好在其面内是一样的，而且不依赖于周围温度等环境、而是稳定的，但是实际上存在部分性的特性偏差，而且其特性根据温度来变化，这种感光体2的光特性的偏差也是周期性的浓度变动的一个原因。

如图21A所示，特别是在直流显影偏压Vavg的绝对值|Vavg|比较低的情况下此浓度变动的幅度很大，随着该值|Vavg|增大而缩小。例如，如果将直流显影偏压的绝对值|Vavg|设定为比较小的值Va来形成补丁图像，则如图21B所示，其图像浓度OD根据感光体2上的位置在幅度D1的范围内变化。同样，即使在用其他直流显影偏压来形成补丁图像的情况下，其图像浓度也如图21B的斜线部分所示在某个范围内变动。即，补丁图像的浓度OD不仅根据直流显影偏压Vavg的大小，而且根据其感光体2上的形成位置来变动。因而，为了根据其图像浓度来求直流显影偏压Vavg的最佳值，需要排除与上述感光体2的旋转周期对应的浓度变动对补丁图像的影响。

因此，在本实施例中，形成长度L1超过感光体2的周长L0的补丁图像，如后所述将在其中的长度L0上求出的浓度的平均值作为该补丁图像的浓度。通过这样做，抑制了与感光体2的旋转周期对应的浓度变动对各补丁图像的浓度的影响，其结果是，能够根据其浓度来恰当地求直流显影偏压Vavg的最佳值。参照图22来进一步详细说明其理由。

图22是补丁图像的浓度变动的示例图。如上所述，补丁图像的光学浓度OD对应于感光体2的周长L0周期性地变动。直流显影偏压的绝对值|Vavg|越小，则其变动的大小就越大。即，如图22所示，在用其绝对值最小的直流显影偏压V0形成的补丁图像中，光学浓度OD变动的幅度大，而用比其大的直流显影偏压V2，则变动的幅度更小，进而用绝对值最大的直流显影偏压V5则光学浓度OD几乎没有变动。

这里，考虑在比感光体2的周长L0短的区间中检测具有这种浓度变动的补丁图像的浓度的情况。例如，在用直流显影偏压V0形成的补丁图像Iv0中，位置P1上的光学浓度OD是图22所示的值OD1，而位置P2上的光学浓度OD是该图所示的值OD2。因而，在位置P1附近由浓度传感器60检测出的调色剂浓度为与光学浓度OD1对应的值，而在位置P2附近检测出的调色剂浓度为与光学浓度OD2对应的值，等等，其值因检测的位置而差异很大。

这样，如果将只在感光体2的周长L0的一部分区间中检测出的调色剂浓度作为该补丁图像Iv0的调色剂浓度，则结果因其检测位置而差异很大，不能正确地求作为浓度控制因子的直流显影偏压Vavg和补丁图像浓度之间的对应关系，其结果是，不能恰当地求直流显影偏压Vavg的最佳值，导致图像质量降低。

与此相反，在本实施例中，在补丁长度方向D2上形成具有超过感光体2的周长L0的长度L1的补丁图像Iv0，在其中的长度L0上对采样到的浓度传感器60的多个输出进行平均，用其平均值来求该补丁图像Iv0的浓度。因此，这样求出的该补丁图像Iv0的调色剂浓度为与图22所示的光学浓度ODavg对应的值，能够排除浓度变动的影响，唯一地求直流显影偏压Vavg和补丁图像浓度之间的对应关系。然后，通过根据此关系来求与期望的图像浓度对应的直流显影偏压Vavg的值，就能够将直流显影偏压Vavg设定为其最佳值，形成画质良好的调色剂图像。

还有，如图22所示，在其可变范围内用最大的直流显影偏压V5形成的补丁图像Iv5中，浓度变动少，其光学浓度OD不依赖于位置，大致是恒定的值OD3。因而，在此补丁图像Iv5中，不必在其长度L0上进行平均，而是可以根据更短区间中的检测结果来求该补丁图像Iv5的调色剂浓度。因此，在本实施例中，如图20所示，使最后的补丁图像Iv5的长度L3小于感光体2的周长L0。通过这样做，能够缩短补丁图像的形成及其处理所需的时间，并且减少补丁图像形成中消耗的调色剂量。

这样，为了排除对应于感光体周期而产生的浓度变动对浓度控制因子优化处理的影响，最好使补丁图像的长度与感光体2的周长L0相同或者比其长，但是不必将所有补丁图像都设为这种长度，要将几个补丁图像设为这种长度，应该按照各装置中出现的浓度变动的程度或所要求的图像质量的等级适当地确定。例如，在以感光体周期为周期的浓度变动的影响比较小的情况下，也可以将至少1个补丁图像、例如只将直流显影偏压Vavg最小的条件下形成的补丁图像Iv0设为长度L1，将其他补丁图像Iv1～Iv5设为比其短的长度L3或与其不同的其他长度。

相反，也可以将所有补丁图像设为长度L1，但是在此情况下，存在处理时间及调色剂消耗量增大这一问题。此外，即使在将直流显影偏压Vavg设为最大的状态下也出现与感光体周期对应的浓度变动，这从图像质量的观点来看是不希望的，本来应该决定直流显影偏压Vavg的可变范围，使得至少在设定为其最大值时不出现这种浓度变动。在这样设定直流显影偏压Vavg的可变范围的情况下，至少在其最大值上不出现这种浓度变动，所以无需将此情况下的补丁图像的长度设为L1。

此外，各补丁图像Ivn不必是图20所示的具有长方形形状的连续图案的图像。例如如图23所示，也可以用补丁长度方向D2上的长度L0的范围内离散地配置的多个补丁片If来构成补丁图像Ivn。图23是高浓度用补丁图像的另一实施例的图。可以对各补丁片If来自浓度传感器60的输出进行采样，根据它们的平均值来求补丁图像Ivn的调色剂浓度。在这样做的情况下，与形成图20所示的连续图案的补丁图像的情况相比，就能够用很少的数据量使处理更简单，减少调色剂的消耗量，同时，在存在更细间距的浓度变动的情况下，精度会稍稍降低。因而，将补丁图像Ivn设为什么样的图案，应该按照装置的规格或特性来适当决定。

如上所述，在第二实施例的图像形成装置中，在进行直流显影偏压Vavg的优化时，形成具有感光体2的周长L0以上的长度L1的补丁图像Ivn(其中，n＝0、1、…、5)，在其中的长度L0上进行平均来求各补丁图像Ivn的调色剂浓度。因此，能够消除由于感光体2的形状或特性的偏差而产生的浓度变动的影响，高精度地求直流显影偏压Vavg的最佳值。在本实施例中，直流显影偏压相当于本发明的“浓度控制因子”，包含直流显影偏压V0的图像形成条件(此外还包含曝光能量或充电偏压等)相当于本发明的“低浓度侧图像形成条件”。

此外，通过将用直流显影偏压的最大值V5形成的补丁图像Iv5设为比周长L0短的长度L3，来达到缩短处理时间和减少调色剂消耗量。在本实施例中，包含直流显影偏压V5的图像形成条件(此外还包含曝光能量或充电偏压等)相当于本发明的“高浓度侧图像形成条件”。

然后，根据这样求出的补丁图像的调色剂浓度来求直流显影偏压的最佳值Vop，在其最佳直流显影偏压Vop下进行曝光能量E的优化及图像形成，从而在此图像形成装置中，能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

还有，在上述实施例中，将浓度传感器60与中间转印带71的表面对置配置，来检测中间转印带71上一次转印的作为补丁图像的调色剂图像的浓度，但是并不限于此，例如也可以将浓度传感器面向感光体2的表面配置，来检测感光体2上显影的调色剂图像的浓度。

此外，例如，在上述实施例中，在优化直流显影偏压Vavg时，形成比感光体2的周长L0长的补丁图像Ivn，并且在其中的长度L0上对浓度传感器60的输出进行采样，根据其平均值来求该补丁图像Ivn的调色剂浓度。即，未考虑在补丁图像内其浓度如何变动。这是因为，在此装置中，通过这样求补丁图像的平均调色剂浓度来排除周期性的浓度变动的影响，能够以所需的足够的精度来求直流显影偏压Vavg的最佳值Vop。但是，采样到的数据的处理方法并不限于这样求平均值。例如，在需要找出图像浓度达到最高的位置时等，有时根据情况也需要知道补丁图像的浓度对应于感光体2的旋转周期是如何变化的。在这种情况下，通过用其他适当的处理方法来处理采样到的数据，就能得到期望的信息。

此外，例如在上述实施例中，在优化曝光能量E时，形成了长度L4比感光体2的周长L0短的补丁图像。这是因为，在曝光能量E的优化中，由于先前优化了直流显影偏压Vavg而使与感光体2的周长L0对应的浓度变动几乎未出现；否则，最好与优化显影偏压时同样，将补丁图像设为感光体2的周长L0以上的长度，根据其中的长度L0来求调色剂浓度。

此外，例如在上述实施例中，作为控制图像浓度的浓度控制因子的直流显影偏压及曝光能量是可变的，但是既可以只使它们中的一个可变来控制图像浓度，也可以使用其他浓度控制因子。再者，在上述实施例中，使充电偏压跟踪直流显影偏压来变化，但是并不限于此，也可以使充电偏压固定，能够独立于直流显影偏压来变更。然后，通过按照需要将补丁图像的长度设为感光体的周长以上，能够排除感光体引起的浓度变动的影响，高精度地进行浓度控制因子的优化。

(IV)第二及第三实施例(消除显影辊44造成的影响)

图24是本发明的图像形成装置的第二实施例中形成的高浓度用补丁图像的图。在本实施例中，根据规定图案的补丁图像信号，如图24所示，在圆筒状的感光体2的长度方向上的端部附近的表面区域A1上形成补丁图像Ivn(n＝0～4)。此区域A1相当于本发明的“补丁图像区域”，其圆周方向的长度Lp被确定以使得在此补丁图像区域A1随着感光体2沿箭头方向D1的旋转而通过显影位置DP的期间中，显影辊44旋转超过1周。即，假设显影辊44的半径为r，则由于显影辊44以感光体2的1.6倍的圆周速度旋转，所以，被确定为

Lp＞2pr/1.6＝1.25pr。

以下参照图25A至图25C、图26A及图26B来说明这样做的理由。图25A至图25C是显影辊旋转造成的间隙及图像浓度的变动的曲线图。而图26A及图26B是第二实施例中求补丁图像浓度的平均值的方法的说明图。

显影辊44未必为完全的圆筒形状，往往有其表面的凹凸或弯曲、偏心等造成的变形。这里，以显影辊44如图24所示在加工阶段是弯曲的情况为例来进行说明，但是对其他变形的情况也可以同样考虑。由于这种变形，补丁图像区域A1近旁的显影辊44和感光体2之间的间隙G如图25A所示对应于显影辊44的周长2pr而周期性地变动。间隙G这样变动时，显影偏压在显影位置DP上产生的交变电场的强度变化，所以调色剂的飞翔量变化，其结果是，即使在各图像形成条件下形成了同一图案的图像，也如图25B所示，其图像的浓度对应于间隙G的变动而周期性地变化，在间隙G大时为低浓度，在间隙G小时为高浓度。图25B示出作为互不相同的3种图像形成条件(1)～(3)用直流显影偏压V0～V2来形成同一图案的图像时的图像浓度的变化。还有，根据显影辊44的半径r及该感光体2之间的圆周速度比可知，其在感光体2上的圆周方向上的变动周期为1.25pr。

这里，考虑现有图像形成装置中的优化处理，为了可靠地用补丁传感器来检测形成的补丁图像的浓度，补丁图像一般被形成得比补丁传感器的检测点直径大一些。但是，在实际的装置中，形成补丁图像时的间隙G的大小对其图像浓度影响很大。例如，如图25B所示，间隙G1时在图像形成条件(1)下形成的补丁图像的光学浓度OD01以及间隙G2时在图像形成条件(2)下形成的补丁图像的光学浓度OD02之差几乎消失，在更严重的情况下，有时会与本来的关系相反来进行检测。这样，由于间隙变动而使各图像形成条件的差别不能正确地反映到补丁图像浓度上的情况下，不能根据其光学浓度来正确地进行最佳图像形成条件的设定。

与此相反，在本实施例的图像形成装置中，使补丁图像的长度Lp大于上述间隙变动引起的浓度变化的周期1.25pr。再者，在本实施例中，将这种沿补丁图像的圆周方向的长度Lp中与显影辊44的1周对应的长度1.25pr相当的区域的光学浓度的平均值作为该补丁图像的浓度。因此，如图25C所示，各图像形成条件(显影偏压)下的补丁图像浓度的平均值(在图面上，只图示3种OD11～OD13)不受间隙变动的影响，正确地反映了图像形成条件的不同，所以能够根据其光学浓度设定恰当的图像形成条件。

这里，上述补丁图像浓度的平均值可以通过各种方法来求。例如，可以如图26A所示，对将感光体2上的补丁图像转印到中间转印带71上而成的图像Im上的几个点进行采样，可以用浓度传感器60检测各点的光学浓度，求在各点上检测出的光学浓度的平均值；也可以如图26B所示，在图像Im上的长度1.25pr上连续地进行浓度检测，对其间来自浓度传感器60的输出电压进行积分。还有，在图26A及图26B中，虽然将浓度传感器60的检测点设为圆形，但是并不限于此。

图27是本发明的图像形成装置的第三实施例中形成的高浓度用补丁图像的图。而图28A及图28B是第三实施例中的显影辊旋转造成的间隙及图像浓度的变动的曲线图。如图27所示，本实施例中的补丁图像Ip不是像第二实施例那样沿圆周方向延伸的形状，而是比浓度传感器60的检测点直径大一些。此补丁图像Ip被形成在与显影辊44上的同一区域A2对置的感光体2上的位置上。即，决定感光体2上的补丁潜像Ip的位置，使得在各图像形成条件下对应于补丁图像信号而形成在感光体2上的补丁潜像通过显影位置DP而被调色剂显影时，在显影位置DP上与此补丁潜像对置的始终为显影辊44上的同一区域A2。这种位置关系可以根据引擎控制器10控制的显影辊44及感光体2的转速等来决定。

因此，如图28A所示，在与区域A2对置的感光体2上形成各补丁图像Ip时，间隙G始终为同一间隙G3。因此，如图28B所示，图像形成条件(1)～(3)下形成的各补丁图像的图像浓度OD21、OD22、OD23反映了图像形成条件的不同，不受间隙变动影响，能够根据其图像浓度恰当地设定图像形成条件。

如上所述，在第二及第三实施例中，通过分别形成上述形状或位置的补丁图像，排除了间隙变动对根据其图像浓度进行的图像形成条件优化处理的影响。通过在这样恰当地设定的图像形成条件下进行图像形成，就能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

此外，这两个实施例按照上述补丁图像形成动作的不同，分别具有如下所述的特征，可以按照装置的规格等来区分使用它们。

在第二实施例的装置中，在与显影辊44的1周对应的长度以上进行补丁图像的形成及其浓度检测，根据其补丁图像的浓度，能够进行更细致的控制。即，例如也可以连续检测与显影辊44的1周的长度对应的补丁图像的浓度，根据其浓度变化求显影辊44的旋转造成的间隙变动程度或其间隙的最大值、最小值等的间隙分布特性。然后，引擎控制器10在以后的动作中按照其间隙特性来进行控制，从而能够进一步提高特性质量和装置的稳定性。

另一方面，在第三实施例的装置中，在与感光体2表面的显影辊44上的同一区域A2对应的区域中形成点状的补丁图像Ip。因此，只需对各补丁图像的各1点分别进行浓度检测即可，所以控制比较简单，并能够在短时间内进行处理。再者，能够在显影辊44的各次旋转时形成补丁图像，还能够进一步缩短处理时间。

此外，在上述第二及第三实施例中，为了对显影位置DP供给规定量的调色剂，将显影辊44和感光体2的圆周转速比设为1∶1.6，但是两者的圆周速度比并不限于此，而是任意的，在第一实施例中按照其圆周速度比可以适当决定补丁图像的长度Lp。

此外，例如在上述第三实施例的装置中，各补丁图像的图像浓度的相对关系不受间隙变动的影响，但是各补丁图像的绝对图像浓度根据形成补丁图像时的间隙G3的大小来变化，所以为了精度更高地控制图像形成条件，间隙G3的值最好是已知的，从这个观点来看，也可以进一步添加用于求此间隙G3的结构或处理。

此外，上述第二及第三实施例都具有做成圆筒形的显影辊44及感光体2，但是它们也可以是其他形状，例如也可以是在多个辊上架设的带。

(V)第四实施例(消除感光体2及显影辊44造成的影响)

在图1的图像形成装置中，显影位置上显影的调色剂图像的浓度根据感光体2及显影辊44的构造或特性上的偏差等而发生一些变化。而且，它们分别旋转移动，所以作为补丁图像而形成的调色剂图像的浓度除了根据感光体2及显影辊44的构造或特性上的偏差之外，还对应于它们的移动周期而复杂地变动。

因此，在第四实施例中，分别提取出补丁图像上出现的浓度变动中由于感光体2的构造或特性等而产生的浓度变动、和由于显影辊44的构造或特性等而产生的浓度变动。即，在补丁图像上的各点的调色剂浓度上叠加出现以显影辊44的移动周期为周期的浓度变动和以感光体2的移动周期为周期的浓度变动，而在补丁图像中与显影辊44的周长对应的长度中出现以显影辊44的移动周期为周期的浓度变动。因而，通过在长度与显影辊44的周长对应的检测区域内求其调色剂浓度，就能够知道以显影辊44的移动周期为周期的浓度变动的状况。另一方面，由于在各个检测区域中检测出的调色剂浓度上叠加有以感光体2的移动周期为周期的变动，所以通过查看位置互不相同的多个检测区域之间的浓度差别，就能够知道以感光体2的移动周期为周期的浓度变动的状况。

因此，在第四实施例中，能够分别应对由于感光体2及显影辊44各自的构造或特性上的偏差等而产生的浓度变动，通过对这些浓度变动对补丁图像的影响进行适当的处理，能够排除其影响，其结果是，能够将浓度控制因子设定为最佳的状态，稳定地形成画质良好的调色剂图像。以下，参照图进行详述。

图29是第四实施例中的补丁图像形成动作的流程图。在本实施例中，在从绝对值|Vavg|最小的V0到最大的V5之间分6级变更设定直流显影偏压Vavg，用其各级来形成补丁图像。首先，选择4色中的1种调色剂色、例如选择黄色，使显影单元4旋转，将与该色对应的显影器4Y中所设的显影辊44配置到与感光体2对置的位置上(步骤S431)。接着，对CPU101的内部计数器的计数值n进行复位(步骤S432)。然后，将直流显影偏压Vavg设定为Vn(这里，由于n＝0，所以Vn＝V0)(步骤S433)。这里，判断计数值n是否是5(步骤S434)，在此情况下由于n＝0，所以进行到步骤S435，形成图30所示的由4个补丁片Pf1～Pf4构成的补丁图像Iv0。图30是第四实施例中的中间转印带的表面上转印的补丁图像的图。还有，补丁图像的图像图案是任意的，例如可以使用实图像或半色调图像等。此外，使补丁图像为这种形状的理由将在后面详述。

然后，递增计数值n(步骤S436)，同时，返回到步骤S433，重复步骤S433～S436的处理，直至计数值达到5。

另一方面，在步骤S434中计数值n是5时，进行至步骤S437，形成只由补丁片Pf1构成的补丁图像Iv5，然后，进行显影器的切换(步骤S438)。更具体地说，使图1所示的显影单元4向左旋转90度。通过这样做，取代黄显影器4Y而将青显影器4C定位到与感光体2对置。

这样用各显影偏压形成补丁图像的结果是，在中间转印带71上，沿其移动方向D2，依次排列分别用5级直流显影偏压Vn(n＝0，1，…，4)形成的由4个补丁片Pf1～Pf4构成的5种补丁图像Ivn(n＝0，1，…，4)、和用直流显影偏压V5形成的由1个补丁片Pf1构成的补丁图像Iv5。此补丁片数总共是21个。还有，图30只代表性地示出用一个直流显影偏压Vn形成的由4个补丁片Pf1～Pf4构成的补丁图像Ivn。

这里，参照图31A～图31C及图32来说明用各直流显影偏压Vn形成的补丁图像Ivn为如上所述形状的理由。图31A至图31C是感光体及显影辊的偏心、和基于此的两者间隙变动的图。而图32是按照间隙变动而产生的补丁图像浓度变动的图。如前所述，在这种图像形成装置中，有时出现与感光体2及显影辊44的旋转周期同步的图像浓度变动。作为这种浓度变动的原因的一例，这里讨论感光体2及显影辊44具有偏心的情况。还有，作为引起这种周期性的浓度变动的原因，可以认为，除了感光体2及显影辊44的偏心以外，例如还有由它们的摩损所造成的变形或其表面产生的损伤/污物、甚至是感光体2的面内的感光度偏差等。虽然它们引起的浓度变动的程度互不相同，但都以感光体2及显影辊44的旋转周期来变动，所以对它们的影响也可与以下描述的具有偏心的情况同样来考虑。

在感光体2具有偏心的情况下，其面向显影位置DP的部分的半径与其旋转周期To同步，例如如图31A所示的随时刻t来周期性地增减。这里所说的感光体2的偏心量，是指连接感光体2及显影辊44各自的中心轴的线段上的感光体2的半径和其平均半径之差。另一方面，显影辊44在感光体2旋转1周的期间中旋转5周，所以其旋转周期Td是感光体2的旋转周期To的1/5。因此，其偏心造成的半径变动例如如图31B所示。其结果是，显影位置DP(图4)上的感光体2和显影辊44之间的间隙G复杂地变动，如图31C所示。

在非接触显影方式的图像形成装置中，间隙G中产生的交变电场的电场强度使间隙G中的调色剂飞翔量发生变化，所以这种间隙变动带来图像浓度的变化。即，如图32的曲线a所示，形成的图像的浓度按照间隙G的变动而周期性地变化。因此，作为用于优化浓度控制因子的指标而形成的补丁图像浓度也根据其形成位置来变化，此浓度变动有时影响优化处理。例如，即使在将浓度控制因子的直流显影偏压Vavg设定为某个恒定的值，图32所示的位置A上形成的补丁图像和位置B上形成的补丁图像的图像浓度也差异很大，如果根据其图像浓度来求直流显影偏压Vavg的最佳值，则其结果差异就很大。

因此，在此装置中，鉴于上述浓度变动与感光体2及显影辊44的旋转周期同步来出现，如图30所示，在1个图像形成条件(在本实施例中，由直流显影偏压Vavg的值来决定)下的补丁图像Ivn由4个补丁片Pf1～Pf4构成。此各补丁片Pf1等的形成使得覆盖4个检测区域Rd，该4个检测区域Rd被等间隔地配置在与感光体2的周长Lo相当的区间中，分别具有与显影辊44的周长相当的长度(即显影辊44的周长乘以圆周速度比1.6所得的值)Ld。更具体地说，考虑图像形成或调色剂浓度检测中的位置偏移等，将各补丁片Pf1～Pf4设为比检测区域Rd大一些的长方形。通过这样做，以显影辊44的旋转周期为周期的浓度变动作为各补丁片内的浓度变动来出现，同时，以感光体2的旋转周期为周期的浓度变动作为各补丁片相互间的浓度差来出现，可以分别处理它们。还有，此检测区域Rd是为了确定浓度传感器60检测调色剂浓度的区域而虚拟地设置的，在感光体2或中间转印带71的表面上无需任何特别的结构。

在这样形成的各补丁片Pf1～Pf4上，随着间隙G的变动，出现例如图32所示的浓度变动。即，在例如补丁片Pf1中，其图像浓度根据位置在从最高浓度d1max到最低浓度D1min之间变动。在此浓度变动上，叠加出现有感光体2引起的浓度变动(图32的曲线b)和显影辊44引起的浓度变动。其中，显影辊44引起的周期性的浓度变动可以通过在与其周长相当的长度Ld上进行平均来消除其影响。即，如果对补丁片Pf1中的长度Ld求其平均图像浓度D1avg，则其平均值d1avg如图32的圆圈Q所示，大致为表示感光体2引起的浓度变动的曲线b上包含的值。

同样，如果对其他补丁片Pf2、Pf3及Pf4也在其长度Ld上求其平均图像浓度，则分别以显影辊44的旋转周期为周期的浓度变动被消除，如图32的圆圈所示，这些值呈现大致以感光体2的旋转周期为周期的浓度变动。然后，通过对各补丁片Pf1～Pf4求出的平均图像浓度的4个值进行平均，就能够求排除了以感光体2的旋转周期为周期的浓度变动影响的补丁图像Ivn的平均图像浓度davg(n)。

另一方面，用直流显影偏压Vavg的可变范围内的最大值V5形成的补丁图像Iv5由1个补丁片Pf1构成。这是因为，如果增大直流显影偏压Vavg，则图像浓度增加，浓度变动随之减小，这样在直流显影偏压Vavg大的区域中浓度变动的影响小，未必需要如上所述构成补丁图像。在本实施例中，在将直流显影偏压Vavg设为最大值V5时，通过形成由1个补丁片构成的补丁图像Iv5，来减少调色剂消耗量。

这样，在本实施例中，用6级直流显影偏压V0～V5中图像浓度较低的5级偏压值V0～V4形成由4个补丁片Pf1～Pf4构成的补丁图像Ivn、将直流显影偏压Vavg设定为这些值V0～V4中的某一个而成的图像形成条件相当于本发明的“选择图像形成条件”。将多级图像形成条件中的哪一个作为选择图像形成条件不限于上述，是任意的，但是由于在如上所述图像浓度比较低的条件下浓度变动显著出现，所以最好至少在图像浓度最低的低浓度侧图像形成条件下如上所述构成补丁图像。

接着，根据上述讨论来说明在排除补丁图像的浓度变动的影响的同时决定最佳显影偏压的方法。图33是第四实施例中的最佳显影偏压决定动作的流程图。对如上所述形成的共21个补丁片，在各补丁片随着中间转印带71的移动而移动到与浓度传感器60对置的位置上时用浓度传感器60来检测其调色剂浓度(步骤S47A)。此时，CPU101以恒定周期对来自浓度传感器60的输出信号进行采样，所以对各补丁片在其补丁长度D2上的位置互不相同的多处检测位置上检测出其调色剂浓度。

然后，使CPU101的内部计数器的计数值n从0到4逐次增加1(步骤S47B、S47E)，同时，对用各显影偏压Vn形成的各4个补丁片Pf1～Pf4求各自的平均调色剂浓度d1avg～d4avg(步骤S47C)。更具体地说，例如将补丁片Pf1的多处采样到的调色剂浓度数据中与显影辊44的周长相当的长度Ld相当的范围内检测出的数据的平均值作为该补丁片Pf1的平均调色剂浓度d1avg。同样，对其他补丁片Pf2等也分别求平均调色剂浓度d2avg等。

接着，求这样求出的各补丁片Pf1～Pf4各自的平均调色剂浓度d1avg～d4avg的平均值，将其作为补丁图像Ivn的平均调色剂浓度davg(n)(步骤S47D)。然后，通过一边递增计数值n一边重复上述步骤S47C、S47D直至在步骤S16中判断为n＝5，来求分别用直流显影偏压V0～V4形成的补丁图像Iv0～Iv4的平均调色剂浓度davg(0)～davg(4)。

另一方面，对用直流显影偏压V5形成的只由补丁片Pf1构成的补丁图像Iv5，将此补丁片Pf1的平均调色剂浓度作为该补丁图像Iv5的平均调色剂浓度davg(5)(步骤S47G)。

然后，由这样求出的各补丁图像Ivn各自的平均调色剂浓度davg(n)，例如根据图34所示的原理求直流显影偏压Vavg的最佳值Vop(步骤S47H)。图34是对用各直流显影偏压Vn形成的补丁图像Ivn绘出其调色剂浓度davg(n)的图。通过如上所述求各补丁图像Ivn的平均调色剂浓度davg(n)，可以求出直流显影偏压Vavg和补丁图像浓度之间的关系。如果根据其结果求调色剂浓度达到规定的目标浓度dt的直流显影偏压，则它是直流显影偏压Vavg的最佳值Vop。在图34所示的例子中，目标浓度dt位于用直流显影偏压V2形成的补丁图像Iv2的浓度davg(2)和用直流显影偏压V3形成的补丁图像Iv3的浓度davg(3)之间，所以可以用直线或其他适当的函数在这2个点之间进行插值，作为与表示浓度dt的直线的交点(附有号)相当的直流显影偏压的值，就可以求其最佳值Vop。

这样，对1种调色剂色求出能得到期望的图像浓度的直流显影偏压Vavg的最佳值Vop后，将其值存储到存储器127中，在以后的图像形成中将根据存储器127中存储的值而设定的显影偏压施加到显影辊44上。

然后，通过对4种调色剂色分别执行上述处理，来求各调色剂色的直流显影偏压Vavg的最佳值Vop，通过在这样优化的图像形成条件下进行图像形成，能够在此图像形成装置中稳定地形成画质良好的调色剂图像。还有，如图1所示，在中间转印带71上形成作为补丁图像的调色剂图像的位置(一次转印区TR1)和检测其调色剂浓度的位置(与浓度传感器60对置的位置)相隔很远，并且能够相互独立地进行补丁图像形成和其调色剂浓度检测这2个处理，所以就能够在这2个位置上同时并行执行2个处理。因此，例如在进行用黄色形成的补丁图像的浓度检测的期间中，进行后续的青色的补丁图像形成，如果像这样并行进行各调色剂色的处理，则能够缩短整个处理所需的时间。

如上所述，在本实施例的图像形成装置中，使直流显影偏压Vavg起浓度控制因子的作用，在对直流显影偏压Vavg进行各种变更的同时，形成补丁图像，并且检测其调色剂浓度，根据其检测结果来求直流显影偏压Vavg的最佳值Vop。此外，各补丁图像由中间转印带71表面中与感光体2的周长Lo相当的区域内等间隔地配置的多个补丁片构成，而且各补丁片具有与显影辊44的周长相当的长度Ld。然后，对这样形成的各补丁片取检测出的调色剂浓度的平均，并且对各补丁片的调色剂浓度进行平均，求各补丁图像的调色剂浓度。因此，这就能够消除感光体2及显影辊44的结构引起的周期性的浓度变动的影响，其结果是，能够根据补丁图像浓度将直流显影偏压Vavg设定为最佳的状态，稳定地形成画质良好的调色剂图像。

还有，在上述的第四实施例中，形成有由4个补丁片Pf1～Pf4构成的补丁图像Ivn，但是构成1个补丁图像的补丁片数并不限于此，按照感光体和显影辊之间的尺寸比，并且按照以各自的旋转周期出现的浓度变动的程度适当地决定即可。但是，为了高精度地提取以感光体的旋转周期为周期的浓度变动，最好对感光体的1周设置至少2处检测区域。

再者，补丁图像例如也可以是同时覆盖多个检测区域的长方形的连续图像。图35是作为连续图像而构成的补丁图像的示例图。在本发明中，补丁图像Ivn虽然覆盖多个检测区域Rd的整个表面，但是对其他区域可以采用任意的结构。因此，如图35所示，可以形成同时覆盖所有多个检测区域Rd的连续图像的补丁图像Ivn，此外，也可以形成覆盖各检测区域Rd中的几个、例如每2个覆盖的补丁片。

这里，图30及图35所示的2种补丁图像相比，图35所示的补丁图像消耗的调色剂量多。因此，例如根据显影辊和感光体之间的尺寸比大、或者形成的补丁片数可以很少等理由而使各检测区域Rd的间隔很大的情况下，如图30所示，通过形成由多个补丁片构成的补丁图像，能够减少调色剂消耗量。另一方面，在检测区域相互的间隔比较小的情况下，这样做的优点很少，如果考虑补丁图像形成位置和调色剂浓度检测位置的位置重合精度或图像端部的浓度斑纹造成的检测误差等，倒不如最好采用图35所示的连续图像。

此外，在上述实施例中，使感光体和显影辊44之间的圆周速度比为1.6，即显影辊44以感光体2的1.6倍的圆周速度旋转，而两者的圆周速度比也可以是其他值。但是，在此情况下，各补丁片Pf1等的长度需要按照其圆周速度比来增减。例如，在圆周速度比为1、即两者以相同圆周速度来旋转的装置中，“与显影辊的周长相当的长度”等于显影辊的周长。因此，在此情况下，使各检测区域Rd的长度与显影辊的周长相同即可。

此外，在上述实施例中，使显影辊44的周长为感光体2的周长Lo的0.32倍，但是两者的尺寸比也可以是其他值。

此外，例如在上述实施例中，将浓度传感器60与中间转印带71的表面对置配置，检测中间转印带71上承载的补丁图像的浓度，但是并不限于此，例如也可以将浓度传感器面向感光体2的表面来配置，检测感光体2上显影的补丁图像的浓度。

此外，例如，在上述实施例中，浓度传感器60由向中间转印带71的表面照射光、并且检测从其表面反射的光量的反射光传感器构成，但是除此之外，也可以例如将浓度传感器的发光元件和受光元件设置成夹着中间转印带而对置，检测透过中间转印带的光量。

此外，例如在上述实施例中，为了求各补丁片的平均调色剂浓度，求在各补丁片的不同的位置上采样到的多个调色剂浓度数据的平均值，但是并不限于此，例如也可以在各检测区域Rd中连续检测来自浓度传感器60的输出电压，根据其积分值来求平均调色剂浓度。

(VI)其他

还有，本发明并不限于上述实施例，只要不脱离其精神，在上述以外可以进行各种变更。例如，在上述实施例中，将直流显影偏压用作浓度控制因子，但是除此之外，也可以使显影偏压的振幅Vpp、向充电单元3提供的充电偏压、曝光光束L的能量密度等起浓度控制因子的作用。

此外，上述实施例是感光体2和显影辊44相隔间隙G对置配置的非接触显影方式的图像形成装置，但是对在两者接触的状态下进行显影的接触显影方式的装置也能够应用本发明。在接触显影方式的装置中，虽然没有像上述实施例那样间隙G变动的问题，但是有时感光体和显影辊之间的接触压力根据它们的偏心等周期性地变动，并且感光体的特性偏差等具有与上述非接触显影方式的装置同样的问题。因此，在接触显影方式的图像形成装置中有时也同样出现周期性的浓度变动，通过应用本发明就能排除其影响。

此外，上述实施例是具有作为暂时承载感光体2上显影的调色剂图像的中间媒体的中间转印带71的图像形成装置，但是对具有转印鼓或转印辊等其他中间媒体的图像形成装置、或包括中间媒体并将感光体2上形成的调色剂图像直接转印到作为最终转印材料的片材S上的图像形成装置也能够应用本发明。

此外，上述实施例是用黄、青、品红、黑这4色调色剂，可形成全色图像而构成的图像形成装置，但是使用的调色剂色及其色数并不限于此，而是任意的，例如对只用黑调色剂来形成单色图像的装置也可应用本发明。

再者，在上述实施例中，对根据来自装置外部的图像信号来执行图像形成动作的打印机应用了本发明，但是对按照用户的图像形成请求、例如按动复印按钮在装置内部生成图像信号、根据其图像信号来执行图像形成动作的复印机，或根据经通讯线路提供的图像信号来执行图像形成动作的传真机当然也可应用本发明。

发明的效果

如上所述，根据本发明一个形态，至少在1个图像形成条件下，最好在图像浓度最低的图像形成条件下，在与载像体的移动方向对应的补丁长度方向上形成具有所述载像体的周长以上的补丁图像，其中由于根据对与载像体的周长相当的长度的检测结果来求该图像形成条件下的补丁图像的调色剂浓度，所以就能够不受载像体的旋转移动造成的周期性的浓度变动的影响，正确地求该图像形成条件下的补丁图像浓度。

然后，根据这样排除浓度变动的影响而求出的补丁图像的调色剂浓度，可以高精度地进行浓度控制因子的优化，所以就能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

此外，根据本发明的另一个形态，能够抑制间隙或接触压力等的变动对补丁图像的图像浓度的影响，使图像形成条件可以恰当地反映到其图像浓度上，因此通过根据其图像浓度来控制图像形成条件，就能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

再者，根据本发明的另一个形态，能够分别提取补丁图像出现的浓度变动中由于载像体的构造或特性等而产生的浓度变动、和由于调色剂载体的构造或特性等而产生的浓度变动。然后，通过在排除这些浓度变动的影响的同时求补丁图像的调色剂浓度，根据其结果来控制装置各部，就能够稳定地形成画质良好的调色剂图像。

Claims (34)

1.一种图像形成装置，具有：

载像体，被做成无接头状，通过沿规定的方向旋转移动来传输其表面上承载的静电潜像；

显影部件，通过向所述静电潜像施加调色剂，用调色剂对该静电潜像进行显影而形成调色剂图像；以及

浓度检测部件，检测作为补丁图像而形成的调色剂图像的调色剂浓度，

其特征在于，

通过多级变更设定影响图像浓度的浓度控制因子，一边使图像形成条件分多级改变、一边在各图像形成条件下形成补丁图像，并用上述浓度检测部件检测其调色剂浓度，根据其检测结果优化上述浓度控制因子，而且

在上述多级图像形成条件中图像浓度最低的低浓度侧图像形成条件下形成的补丁图像在与上述载像体的移动方向对应的补丁长度方向上具有上述载像体的周长以上的长度，用上述浓度检测部件对该补丁图像中与上述载像体的周长相当的部分进行浓度检测，求上述低浓度侧图像形成条件下的补丁图像的调色剂浓度。

2.如权利要求1所述图像形成装置，其中，

在上述低浓度侧图像形成条件下形成的上述补丁图像具有沿所述补丁长度方向连续延伸的长方形形状。

3.如权利要求2所述图像形成装置，其中，

对在上述低浓度侧图像形成条件下形成的所述补丁图像，将根据上述补丁长度方向上位置互不相同的多个检测位置上的各个检测结果而求出的各位置上的调色剂浓度的平均值作为该补丁图像的调色剂浓度。

4.如权利要求1所述图像形成装置，其中，在上述低浓度侧图像形成条件下形成的上述补丁图像由上述补丁长度方向上形成的多个补丁片构成。

5.如权利要求4所述图像形成装置，其中，

对在上述低浓度侧图像形成条件下形成的上述补丁图像，将上述多个补丁片的调色剂浓度的平均值作为该补丁图像的调色剂浓度。

6.如权利要求1至5中任一项所述图像形成装置，其中，

在上述多级图像形成条件中图像浓度最高的高浓度侧图像形成条件下形成的补丁图像的上述补丁长度方向上的长度比上述载像体的周长短。

7.如权利要求1至5中任一项所述图像形成装置，其中，

上述载像体的表面由感光体形成，通过用光束对该感光体表面进行曝光来形成上述静电潜像。

8.如权利要求1至5中任一项所述的图像形成装置，还具有：

偏压施加部件，通过向上述显影部件施加规定的显影偏压，而使调色剂从上述显影部件移动到上述载像体上，而且

将上述显影偏压用作上述浓度控制因子。

9.如权利要求1至5中任一项所述图像形成装置，还具有：

中间体，可暂时承载上述载像体表面上显影的调色剂图像，而且

其构成使得上述浓度检测部件检测上述中间体表面上承载的作为补丁图像的调色剂图像的调色剂浓度。

10.一种图像形成装置，具有：

载像体，被做成无接头状，通过沿规定的方向旋转移动来传输其表面上承载的静电潜像；

显影部件，通过向上述静电潜像施加调色剂，用调色剂对该静电潜像进行显影而形成调色剂图像；以及

浓度检测部件，检测作为补丁图像而形成的调色剂图像的调色剂浓度；

通过多级变更设定影响图像浓度的浓度控制因子，一边使图像形成条件分多级改变、一边在各图像形成条件下形成补丁图像，并用上述浓度检测部件检测其调色剂浓度，根据其检测结果来优化上述浓度控制因子，

这种图像形成装置的特征在于，

上述多个补丁图像中的至少1个以上在与上述载像体的移动方向对应的补丁长度方向上具有上述载像体的周长以上的长度，而且

用上述浓度检测部件对该补丁图像中与上述载像体的周长相当的部分进行浓度检测，求该补丁图像的调色剂浓度。

11.一种图像形成方法，在被做成无接头状、沿规定的方向旋转移动的载像体的表面上形成静电潜像，并通过向上述静电潜像施加调色剂，用调色剂对该静电潜像进行显影而形成调色剂图像，

其特征在于，

通过多级变更设定影响图像浓度的浓度控制因子，一边使图像形成条件分多级改变、一边在各图像形成条件下形成补丁图像，并用浓度检测部件检测其调色剂浓度，根据其检测结果来优化上述浓度控制因子；而且

在上述多级图像形成条件中图像浓度最低的低浓度侧图像形成条件下，形成在与上述载像体的移动方向对应的补丁长度方向上具有上述载像体的周长以上的长度的补丁图像，并用上述浓度检测部件对该补丁图像中与上述载像体的周长相当的部分进行浓度检测，求上述低浓度侧图像形成条件下的补丁图像的调色剂浓度。

12.如权利要求11所述图像形成方法，通过向显影部件施加规定的显影偏压而使调色剂从上述显影部件移动到上述载像体上，用调色剂对上述静电潜像进行显影，其中，

将上述显影偏压作为上述浓度控制因子。

13.一种图像形成装置，具有：

载像体，在表面上承载静电潜像；

调色剂载体，一边沿规定的旋转方向旋转一边将其表面上承载的调色剂传输到与上述载像体对置的显影位置上；以及

控制部件，一边将形成有上述静电潜像的上述载像体的表面送入上述显影位置，一边使上述调色剂载体表面上承载的调色剂移动到上述载像体上，用调色剂对上述静电潜像进行显影而形成图像，

这种图像形成装置的构成，其特征在于，

上述控制部件根据上述载像体上的补丁图像区域中形成的补丁图像的图像浓度而控制图像形成条件，而且

在上述补丁图像区域通过上述显影位置的期间，使上述调色剂载体旋转1周以上。

14.如权利要求13所述图像形成装置，其中，

上述控制部件根据上述补丁图像中在上述调色剂载体旋转1周的期间通过上述显影位置的区域的图像浓度来控制上述图像形成条件。

15.一种图像形成装置，具有：

载像体，在表面上承载静电潜像；

调色剂载体，一边沿规定的旋转方向旋转一边将其表面上承载的调色剂传输到与上述载像体对置的显影位置上；以及

控制部件，使上述调色剂载体表面上承载的调色剂移动到上述载像体上，用调色剂对上述静电潜像进行显影而形成图像，

这种图像形成装置的特征在于，

上述控制部件在上述载像体表面中的上述显影位置上在与上述调色剂载体上的规定区域对置的区域内形成补丁图像，并根据该补丁图像的图像浓度来控制图像形成条件。

16.如权利要求13至15中任一项所述图像形成装置，其中，

上述控制部件向上述调色剂载体施加交变电压，使上述调色剂载体上承载的调色剂向上述载像体飞翔。

17.如权利要求13至15中任一项所述图像形成装置，其中，

上述调色剂载体与上述载像体表面以规定的间隔相隔而对置配置。

18.一种图像形成方法，一边将形成有静电潜像的载像体的表面送入规定的显影位置，一边将调色剂载体表面上承载的调色剂传输到上述显影位置，使该调色剂移动到上述载像体上，用调色剂对上述静电潜像进行显影而形成图像，

其特征在于，

根据上述载像体上的补丁图像区域中形成的补丁图像的图像浓度来控制图像形成条件，而且

在上述补丁图像区域通过上述显影位置的期间，使上述调色剂载体旋转1周以上。

19.一种图像形成方法，一边将形成有静电潜像的载像体的表面送入规定的显影位置，一边将调色剂载体表面上承载的调色剂传输到上述显影位置上，使该调色剂移动到上述载像体上，用调色剂对上述静电潜像进行显影以形成图像，

其特征在于，

在上述载像体表面中的在上述显影位置上与上述调色剂载体上的规定区域对置的区域中形成补丁图像，并且根据该补丁图像的图像浓度来控制图像形成条件。

20.一种图像形成装置，具有：

载像体，被做成无接头状，通过沿规定的方向旋转移动，将其表面上承载的静电潜像传输到规定的显影位置上；以及

调色剂载体，通过一边在其表面上承载调色剂一边沿规定的方向旋转，向上述显影位置传输上述调色剂，

通过使上述调色剂载体上承载的调色剂移动到上述载像体上，用调色剂对上述静电潜像进行显影而形成调色剂图像，

这种图像形成装置的特征在于，

通过多级变更设定影响图像浓度的浓度控制因子，使图像形成条件一边分多级改变、一边在各图像形成条件下形成作为补丁图像的调色剂图像，并检测其调色剂浓度，根据其检测结果来优化上述浓度控制因子，而且

在上述多级图像形成条件中的至少1个选择图像形成条件下形成上述补丁图像，使其覆盖上述载像体的外周面上沿其圆周方向配置在互不相同的位置上的所有多个检测区域，上述多个检测区域分别在与上述载像体的移动方向对应的补丁长度方向上具有与上述调色剂载体的周长对应的长度，对上述各检测区域检测其调色剂浓度，求该补丁图像的调色剂浓度。

21.如权利要求20所述图像形成装置，其中，

在上述选择图像形成条件下，将根据上述多个检测区域中的一个检测区域内互不相同的多个检测位置上的检测结果求出的各检测位置上的调色剂浓度的平均值，作为上述补丁图像中该检测区域中的调色剂浓度。

22.如权利要求21所述图像形成装置，其中，

在上述选择图像形成条件下，将上述各检测区域上分别求出的调色剂浓度的平均值作为上述补丁图像的调色剂浓度。

23.如权利要求22所述图像形成装置，其中，

上述各检测区域被等间隔地配置在长度与上述载像体的周长相当的范围内。

24.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，其中，

在上述选择图像形成条件下形成的上述补丁图像由与上述各检测区域分别对应的多个补丁片构成。

25.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，其中，

在上述选择图像形成条件下，上述补丁图像具有沿上述补丁长度方向连续延伸、全部覆盖上述多个检测区域的长方形形状。

26.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，其中，

其构成使得，上述载像体的周长为与上述调色剂载体的周长对应长度的整数倍。

27.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，其中，

上述多级图像形成条件中图像浓度最低的低浓度侧图像形成条件为上述选择图像形成条件。

28.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，其中，

上述载像体的表面由感光体形成，通过用光束对该感光体表面进行曝光来形成上述静电潜像。

29.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，还具有：

偏压施加部件，向上述调色剂载体施加规定的显影偏压，

将上述显影偏压用作上述浓度控制因子。

30.如权利要求20至23中任一项所述图像形成装置，还具有：

中间体，可暂时承载上述载像体表面上显影的调色剂图像，而且

其构成使得检测上述中间体表面上承载的作为补丁图像的调色剂图像的调色剂浓度。

31.一种图像形成装置，具有：

载像体，被做成无接头状，通过沿规定的方向旋转移动，将其表面上承载的静电潜像传输到规定的显影位置上；以及

调色剂载体，通过一边在其表面上承载调色剂一边沿规定的方向旋转，向上述显影位置传输上述调色剂，

通过在上述显影位置上使上述调色剂载体上的调色剂移动到上述载像体上的静电潜像上，形成上述静电潜像的调色剂图像作为补丁图像，并检测该补丁图像的调色剂浓度，根据该调色剂浓度来控制装置各部，

这种图像形成装置的特征在于，

将上述补丁图像的多处分别作为检测区域检测调色剂浓度，并根据上述多个检测区域的调色剂浓度求上述补丁图像的调色剂浓度，而且

上述多个检测区域分别在与上述载像体的移动方向对应的补丁长度方向上具有与上述调色剂载体的周长对应的长度。

32.如权利要求31所述图像形成装置，其中，

上述补丁图像由分别对应于上述多个检测区域而形成的多个补丁片构成。

33.如权利要求31所述图像形成装置，其中，

上述补丁图像具有沿上述补丁长度方向连续延伸的长方形形状。

34.一种图像形成方法，其中

在被做成无接头状、沿规定的方向旋转移动的载像体的表面上形成静电潜像，并且

通过使调色剂从一边在其表面上承载调色剂一边沿规定的方向旋转的调色剂载体移动到上述载像体，用调色剂对上述静电潜像进行显影而形成调色剂图像，

其特征在于，

通过多级变更设定影响图像浓度的浓度控制因子，使图像形成条件一边分多级改变、一边在各图像形成条件下形成作为补丁图像的调色剂图像，并检测其调色剂浓度，根据其检测结果优化上述浓度控制因子，而且

在上述多级图像形成条件中的至少1个图像形成条件下形成上述补丁图像，使其覆盖在与上述载像体的移动方向对应的补丁长度方向上具有与上述调色剂载体的周长对应的长度、而且在上述载像体的外周面上沿其圆周方向配置在互不相同的位置上的所有多个检测区域，并对上述各检测区域检测其调色剂浓度，求该补丁图像的调色剂浓度。

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