JP2004070184A - Image forming device and method - Google Patents

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▲濱▼　高志
Takashi Hama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form a toner image with a superior picture quality by accurately determining a patch image density and thereby optimizing a density control factor. <P>SOLUTION: A light quantity reflected from a patch image and its substrate is detected and, on the basis of the detection result, the patch image density is determined. In the sample data row obtained by sampling sensor outputs Vp in a specific section, there are excluded three data in order of larger value, i.e., Vp(8), Vp(14) and Vp(19), and three data in order of smaller value, i.e., Vp(4), Vp(11) and Vp(16), the average value determined from the remaining fifteen data is found, and the above six data are replaced with the average value. As a result, spike-like noise can be removed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを対向配置させた状態で前記トナー担持体に現像バイアスを印加して前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を応用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置では、装置の個体差、経時変化や、温湿度など装置の周囲環境の変化に起因してトナー像の画像濃度が異なることがある。そこで、従来より、画像濃度の安定化を図るための種々の技術が提案されている。このような技術としては、例えば像担持体上にテスト用の小画像（パッチ画像）を形成し、そのパッチ画像の濃度に基づいて、画像の濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化する技術がある。この技術は、濃度制御因子を種々に変更設定しながら像担持体上に所定のトナー像を形成するとともに、像担持体上のトナー像、もしくは該トナー像を中間転写媒体などの他の中間体に転写してなるトナー像をパッチ画像としてその画像濃度を検出し、そのパッチ画像濃度が予め設定された目標濃度と一致するように濃度制御因子を調節することで、所望の画像濃度を得ようとするものである。
【０００３】
パッチ画像濃度を測定する技術（以下、「パッチセンシング技術」という）としては種々のものが従来より提案されているが、光学的手段によるものが最も一般的である。すなわち、パッチ画像を形成された像担持体もしくは中間体の表面領域に光を照射するとともに、該表面領域から反射または透過する光を光センサにより受光し、その光量に基づいてパッチ画像濃度を求めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにパッチ画像濃度に基づいて濃度制御因子を調節する画像形成装置では、濃度制御因子を適正に設定して良好な画質のトナー像を得るためには、形成したパッチ画像の濃度を如何に精度よく検出するかが重要な問題となる。しかしながら、上記した光センサによるパッチセンシング技術においては、以下のような問題点があった。
【０００５】
すなわち、像担持体もしくは中間体の傷や汚れによる光学特性の変化、さらには電気的ノイズ等のノイズ要因に起因して、光センサからの出力にノイズが重畳し、検出された値がパッチ画像濃度を正しく反映したものとならない場合がある。従来の画像形成装置のパッチセンシング技術においては、このようなノイズの影響が十分に考慮されておらず、このようにノイズを含んだセンサ出力から求めたパッチ画像濃度に基づいて濃度制御因子を調節しているため、濃度制御因子が必ずしも最適な状態に設定されず、その結果、画質が低下してしまうことがあった。
【０００６】
また、ノイズの発生頻度やその大きさなど、その現れ方は状況により様々であるから、検出されたセンサ出力にどのような態様のノイズが含まれているかを見極めることは困難であり、このようなノイズを効果的に除去する技術は確立されていない。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パッチ画像濃度を精度よく求め、その結果に基づいて濃度制御因子を最適化することで、画質の良好なトナー像を安定して形成することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、その表面にトナーを担持しながら前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されたパッチ画像としてのトナー像に対して該パッチ画像よりも小さな被測定箇所に光を照射するとともに、該被測定箇所からの光を受光して該被測定箇所の光学濃度に対応した濃度情報を出力する濃度検出手段とを備え、前記濃度情報より求めたパッチ画像濃度に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御する画像形成装置において、上記目的を達成するため、前記パッチ画像のうち被測定領域内の互いに異なるＮ箇所の被測定箇所のそれぞれにおいてその濃度情報を取得するとともに、前記各被測定箇所に対応したＮ個の濃度情報のうちＭ個の濃度情報に基づき前記被測定領域の画像濃度を求め、さらに、前記被測定領域の画像濃度に基づいて前記パッチ画像濃度を求めることを特徴としている。ここに、Ｎ、Ｍは２以上の自然数、かつ、Ｎ＜Ｍである。
【０００９】
このように構成された発明では、パッチ画像のうちその濃度を測定すべき被測定領域において、その領域内の複数の被測定箇所のそれぞれについて濃度検出手段によりその濃度情報を取得するとともに、こうして得たＮ個の濃度情報のうちの一部であるＭ個のみを有意な濃度情報とみなし、それらＭ個の濃度情報から当該被測定領域の画像濃度を求めるようにしている。つまり、Ｎ個の濃度情報のうち（Ｎ−Ｍ）個については何らかのノイズを含む可能性のあるものとして除外し、残るＭ個の濃度情報のみを用いて当該被測定領域の画像濃度を求めるようにしている。そのため、「発明が解決しようとする課題」の項で例示したような種々の要因によるノイズの影響で真の値から大きく変動した濃度情報がＮ個の濃度情報の中に含まれていたとしても、これを除外してより正確な画像濃度を求めることができる。
【００１０】
ここでいう「被測定領域」とは、パッチ画像として所定の寸法で形成したトナー像が占める領域のうちの一部領域であって、１つのパッチ画像に対して１つまたは複数の被測定領域を設けることができる。ここで、上記したノイズ以外に、例えば装置構成上の原因により不可避的にパッチ画像の濃度変動が現れる可能性のある場合には、このような濃度変動とノイズによる濃度情報の変化とを区別する必要がある。装置構成に起因する濃度変動は、上記したノイズによる変化よりは緩やかな変化として現れると考えられる。したがって、１つのパッチ画像の占める領域のうち一部領域のみを見た場合には、このような濃度変動は小さくなるのに対してノイズの大きさは変わらないから、上記濃度変動とノイズとの区別が容易になる。このことから、このような濃度変動によって生じる各被測定箇所における濃度情報の差がノイズより大きくならない程度の寸法に各被測定領域を設定することが好ましい。特に、比較的大きな寸法のパッチ画像を形成する場合においては種々の要因により濃度ムラが現れやすいから、１つのパッチ画像を複数の被測定領域に区分して各被測定領域ごとにその画像濃度を求めれば、ノイズの影響を効果的に排除して、パッチ画像内での濃度変化の有無やその程度をも知ることができるようになる。
【００１１】
そして、このようにノイズの影響を排除して求めたパッチ画像の濃度に基づき濃度制御因子を最適化することにより、この画像形成装置は、画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能である。
【００１２】
また、上記したように、ノイズ以外の原因による濃度変動は比較的緩やかであるから、１つの被測定領域の中の各被測定箇所から求めた各濃度情報にはあまり大きな違いは現れないはずである。したがって、これらの濃度情報の中に他より突出して大きいものもしくは小さいものがあれば、その濃度情報はノイズが混入したものと考えることができる。また、そこで、例えば、前記Ｎ個の濃度情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報を除外したものを前記Ｍ個の濃度情報とするようにしてもよい。
【００１３】
また、前記Ｍ個の濃度情報の平均値を、前記除外された（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報に対応する前記被測定箇所のそれぞれにおける新たな濃度情報とする、つまり、ノイズを含む可能性があるものとして除外した（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報を他のＭ個の平均値で置換し、該（Ｎ−Ｍ）個の新たな濃度情報および前記Ｍ個の濃度情報に基づいて前記パッチ画像の画像濃度を求めるようにしてもよい。このようにノイズにより変化してした可能性のある濃度情報を平均値に置き換えることによって、ノイズの影響を抑えつつ、当該被測定領域の濃度分布を求めることが可能となる。
【００１４】
また、１つの被測定領域における濃度分布を求める必要がなく、その平均的な画像濃度を求めればよい場合には、Ｎ個の濃度情報のうち、ノイズを含む可能性があるとして除外した（Ｎ−Ｍ）個以外のＭ個の濃度情報の平均値を、その被測定領域の画像濃度に対応した濃度情報としてもよい。
【００１５】
また、１つのパッチ画像における濃度分布を求める必要がなく、その平均的な画像濃度を求めればよい場合には、Ｎ個の濃度情報のうち、ノイズを含む可能性があるとして除外した（Ｎ−Ｍ）個以外のＭ個の濃度情報の平均値に基づいて該パッチ画像の濃度を求めるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記濃度検出手段を前記像担持体表面に向けて配置し、トナー像を担持しない状態の前記像担持体表面の光学濃度に対応した下地情報をさらに取得するとともに、該下地情報と、前記パッチ画像が形成された前記像担持体表面の濃度情報とに基づき前記パッチ画像濃度を求めるようにしてもよい。このように、パッチ画像に対応する濃度情報と、該パッチ画像が形成される下地の光学濃度を表す下地情報との両方を用いてパッチ画像濃度を求めることで、該パッチ画像の濃度をより精度よく求めることができる。例えば下地の汚れによってパッチ画像に対応する濃度情報が影響を受けていたとしても、この汚れは下地情報にも影響を与えるから、この影響をキャンセルすることが可能となる。
【００１７】
さらに、この下地情報に対しても、何らかのノイズが混入する可能性があるから、上記したパッチ画像の濃度情報と同様に、取得した下地情報の一部を除外して残りの下地情報のみを用いるようにしてもよい。すなわち、前記濃度検出手段によって前記像担持体表面のうち互いに異なるＮ１箇所の被測定箇所のそれぞれについて下地濃度情報を取得し、それらＮ１個の下地情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ１−Ｍ１）個の濃度情報を除外したＭ１個の下地情報と、前記Ｍ個の濃度情報とに基づき前記パッチ画像の画像濃度を求めるようにしてもよい。ここに、Ｎ１、Ｍ１は２以上の自然数、かつ、Ｎ１＜Ｍ１である。
【００１８】
また、前記像担持体上に形成されたトナー像を一時的に担持する中間体をさらに備え、該中間体上でパッチ画像濃度を求める装置でも同様である。
【００１９】
また、Ｎ＝Ｎ１かつＭ＝Ｍ１としてもよく、さらに、前記Ｍ個の濃度情報に対応するＭ箇所の被測定箇所と、前記Ｍ個の下地情報に対応するＭ箇所の被測定箇所とが同一となるようにしてもよい。
【００２０】
また、このようにして行うノイズ除去は、パッチ画像濃度を求めるときのみでなく、より一般に像担持体または中間体の表面の光学濃度に対応した下地情報を求める場合にも適用することが可能である。
【００２１】
また、この発明にかかる画像形成方法は、静電潜像を像担持体の表面に形成するとともに、その表面にトナーを担持するトナー担持体に所定の現像バイアスを印加して前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナー像として顕像化する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、パッチ画像としてのトナー像を形成し、該パッチ画像のうち被測定領域内のＮ箇所（Ｎは２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれにおいてその画像濃度に対応した濃度情報を取得するとともに、前記各被測定箇所の画像濃度に対応するＮ個の濃度情報のうちＭ個（Ｍは自然数、かつ、Ｍ＜Ｎ）の濃度情報に基づいて前記被測定領域の画像濃度を求め、さらに、前記被測定領域の画像濃度に基づいて前記パッチ画像のパッチ画像濃度を求め、前記パッチ画像濃度に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化することを特徴としている。
【００２２】
このように構成された発明では、上記した画像形成装置と同様に、パッチ画像のうちその濃度を測定すべき被測定領域において、その領域内の複数の被測定箇所について濃度検出手段によりその濃度情報を取得するとともに、こうして得たＮ個の濃度情報のうちの一部であるＭ個のみを有意な濃度情報とみなし、それらＭ個の濃度情報から当該被測定領域の画像濃度を求めるようにしている。つまり、Ｎ個の濃度情報のうち（Ｎ−Ｍ）個については何らかのノイズを含む可能性のあるものとし除外し、残るＭ個の濃度情報のみを用いて当該被測定領域の画像濃度を求めるようにしている。そのため、種々の要因によるノイズの影響で真の値から大きく変動した濃度情報がＮ個の濃度情報の中に含まれていたとしても、これを除外してより正確な画像濃度を求めることができる。
【００２３】
そして、このようにして求めたパッチ画像濃度に基づいて濃度制御因子の最適化を行うので、この画像形成方法では、画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能となる。
【００２４】
また、この画像形成方法においても、上記装置と同様に、前記Ｎ個の濃度情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報を除外し、それ以外のＭ個を前記Ｍ個の濃度情報としたり、さらに前記Ｍ個の濃度情報の平均値を求め、該平均値を前記除外された（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報に対応する前記被測定箇所のそれぞれにおける新たな濃度情報として、該（Ｎ−Ｍ）個の新たな濃度情報および前記Ｍ個の濃度情報に基づいて前記被測定領域の画像濃度を求めるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（Ｉ）装置の構成
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じて本発明の「像形成手段」として機能するホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２６】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向Ｄ１に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向Ｄ１に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３は帯電制御部１０３から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。
【００２７】
そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、本発明の「露光手段」として機能するものであり、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して感光体２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介してメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力し、これに応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成される。また、必要に応じて後述するパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターンのパッチ画像信号に対応した制御信号がＣＰＵ１０１から露光制御部１０２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体２上に形成される。このように、この実施形態では、感光体２が本発明の「像担持体」として機能する。
【００２８】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部、支持フレーム４０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、図２に示すように、現像器制御部１０４により制御されている。そして、この現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と対向する所定の現像位置に位置決めされて、選択された色のトナーを感光体２の表面に付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。なお、図１は、イエロー用の現像器４Ｙが現像位置に位置決めされた状態を示している。
【００２９】
これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器４Ｋの構成について図３を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍについてもその構造および機能は同じである。図３は、この画像形成装置の現像器を示す断面図である。この現像器４Ｋでは、その内部にトナーＴを収容するハウジング４１に供給ローラ４３および現像ローラ４４が軸着されており、当該現像器４Ｋが上記した現像位置に位置決めされると、本発明の「トナー担持体」として機能する現像ローラ４４が感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ４３、４４が本体側に設けられた回転駆動部（図示省略）と係合されて所定の方向に回転する。この現像ローラ４４は、後述する現像バイアスを印加されるべく銅、ステンレス、アルミニウム等の金属または合金により円筒状に形成されている。そして、２つのローラ４３、４４が接触しながら回転することでブラックトナーが現像ローラ４４の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ４４表面に形成される。
【００３０】
また、この現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード４５が配置されている。この規制ブレード４５は、ステンレスやリン青銅などの板状部材４５１と、板状部材４５１の先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材４５２とで構成されている。この板状部材４５１の後端部はハウジング４１に固着されており、現像ローラ４４の回転方向Ｄ３において、板状部材４５１の先端部に取り付けられた弾性部材４５２が板状部材４５１の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材４５２が現像ローラ４４表面に弾性的に当接して現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。
【００３１】
なお、現像ローラ４４表面のトナー層を構成する各トナー粒子は、供給ローラ４３、規制ブレード４５と摩擦されたことによって帯電しており、ここではトナーが負に帯電するものとして以下説明するが、装置各部の電位を適宜変更することで正に帯電するトナーも使用可能である。
【００３２】
このようにして現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に搬送される。そして、現像器制御部１０４からの現像バイアスが現像ローラ４４に印加されると、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。
【００３３】
現像ローラ４４に与える現像バイアスとしては、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いることができるが、特に感光体２と現像ローラ４４とを離間配置し、両者の間でトナーを飛翔させることでトナー現像を行う非接触現像方式の画像形成装置では、効率よくトナーを飛翔させるために直流電圧に対して正弦波、三角波、矩形波等の交流電圧を重畳した電圧波形とすることが好ましい。このような直流電圧の大きさおよび交流電圧の振幅、周波数、デューティ比等については任意であるが、以下、本明細書においては、現像バイアスが交流成分を有すると否とにかかわらず、その直流成分（平均値）を直流現像バイアスＶａｖｇと称することとする。
【００３４】
ここで、非接触現像方式の画像形成装置における上記現像バイアスとして好ましいものの一例を示すが、これらの数値等は下記に限定されず、装置構成に応じて適宜変更されるべきものである。例えば、現像バイアスの波形は直流電圧に矩形波交流電圧を重畳したものであり、その矩形波の周波数は３ｋＨｚ、振幅は１４００Ｖである。また、後述するように、本実施形態では現像バイアスＶａｖｇを濃度制御因子の１つとして変更可能としているが、その可変範囲としては、画像濃度への影響や感光体２の特性ばらつき等を考慮して、例えば（−１１０）Ｖ〜（−３３０）Ｖとすることができる。
【００３５】
また、図２に示すように、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの特性などに関するデータを記憶するメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにはコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられたコネクタ１０８と接続され、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では本体側コネクタ１０８と各現像器側のコネクタ４９Ｋ等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。また、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに固有のデータを記憶するメモリ９１〜９４は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。
【００３６】
図１に戻って、装置構成の説明を続ける。上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡され、本発明の「中間体」として機能する中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７８との間の二次転写領域ＴＲ２に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の感光体２は、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部５により除去された後、帯電ユニット３により次の帯電を受ける。
【００３７】
そして、引き続いてさらに画像を形成する必要がある場合には上記動作を繰り返して必要枚数の画像を形成して一連の画像形成動作を終了し、新たな画像信号が与えられるまで装置は待機状態となるが、この装置では、待機状態での電力消費を抑制するためその動作を停止状態に移行させる。すなわち、感光体２、現像ローラ４４および中間転写ベルト７１等の回転駆動を停止するとともに、現像ローラ４４への現像バイアスおよび帯電ユニット３への帯電バイアスの印加を停止することにより、装置は動作停止状態となる。
【００３８】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６、濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。これらのうち、クリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて制御される。さらに、濃度センサ６０は中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、後述するようにして構成されて中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。
【００３９】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００４０】
図４は濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサ６０は、本発明の「濃度検出手段」として機能するものであり、中間転写ベルト７１の表面領域のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域７１ａに光を照射するＬＥＤなどの発光素子６０１を有している。また、この濃度センサ６０には、後述するようにＣＰＵ１０１から与えられる光量制御信号Ｓｌに応じて照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０４および照射光量調整ユニット６０５が設けられている。
【００４１】
この偏光ビームスプリッター６０３は、図４に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト７１との間に配置されており、発光素子６０１から出射される光を中間転写ベルト７１上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そして、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト７１に入射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４の受光素子６４２から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５に出力される。
【００４２】
この照射光量調整ユニット６０５は、受光ユニット６０４からの信号と、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１からの光量制御信号Ｓｌとに基づき発光素子６０１をフィードバック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト７１に照射される照射光量を光量制御信号Ｓｌに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。
【００４３】
また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光量制御信号Ｓｌがある信号レベルを超えない限り、発光素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されている。こうすることで、ノイズや温度ドリフト等に起因する発光素子６０１の誤点灯を未然に防止している。
【００４４】
そして、所定レベルの光量制御信号ＳｌがＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１にｐ偏光が照射光として照射される。すると、このｐ偏光は中間転写ベルト７１で反射され、反射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号がＣＰＵ１０１に出力される。
【００４５】
この反射光量検出ユニット６０７は、図４に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビームスプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、そのｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｓとを備えている。この受光ユニット６７０ｐでは、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号をｐ偏光の光量に相当する信号ＶｐとしてＣＰＵ１０１に対して出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびアンプ回路６７３ｓを有しており、ｓ偏光の光量に相当する信号Ｖｓを出力する。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏光）の光量を独立して求めることができる。
【００４６】
また、この実施形態では、受光素子６７２ｐ、６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ、６７４ｓがそれぞれ印加されており、各受光素子からの出力がゼロ、すなわち反射光量がゼロのときであってもアンプ回路６７３ｐ、６７３ｓが所定の正電位となるように構成されている。こうすることによって、各アンプ回路６７３ｐ、６７３ｓのゼロ入力付近での不感帯を回避して反射光量に応じた適正な出力電圧を出力させることができる。
【００４７】
これら出力電圧Ｖｐ、Ｖｓの信号は図示を省略するＡ／Ｄ変換回路を介してＣＰＵ１０１に入力されるとともに、ＣＰＵ１０１が必要に応じてこれらの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓを所定の時間間隔（この実施形態では８ｍｓｅｃ毎）でサンプリングするように構成されている。そして、適当なタイミング、例えば装置電源が投入された時点、いずれかのユニットが交換された直後などのタイミングで、ＣＰＵ１０１が、現像バイアス、帯電バイアスや露光エネルギーなどの画像濃度に影響を与える濃度制御因子の最適化処理を行って画像濃度の安定化を図っている。より具体的には、所定のパッチ画像パターンに対応してＲＯＭ１０６に予め記憶された画像データを画像信号として、各トナー色毎に上記した濃度制御因子を多段階に変更しながら画像形成動作を実行し、該画像信号に対応したテスト用の小画像（パッチ画像）を形成するとともに濃度センサ６０によりその画像濃度を検出し、その結果に基づいて所望の画像濃度を得られる条件を見出している。以下ではこの濃度制御因子の最適化処理について説明する。
【００４８】
（ＩＩ）最適化処理
図５は、この実施形態における濃度制御因子の最適化処理の概要を示すフローチャートである。この最適化処理は、その処理順に次の６つのシーケンス：初期化動作（ステップＳ１）；プレ動作（ステップＳ２）；制御目標値の導出（ステップＳ３）；現像バイアス設定（ステップＳ４）；露光エネルギー設定（ステップＳ５）および後処理（ステップＳ６）から構成されており、以下、その動作の詳細について上記各シーケンス毎に分説する。
【００４９】
（Ａ）初期化動作
図６は、この実施形態における初期化動作を示すフローチャートである。この初期化動作では、まず準備動作として（ステップＳ１０１）、現像ユニット４を回転駆動していわゆるホームポジションに位置決めするとともに、電磁クラッチによりクリーナ７１および二次転写ローラ７８を中間転写ベルト７１から離間位置に移動させる。そして、この状態で中間転写ベルト７１の駆動を開始し（ステップＳ１０２）、次いで感光体２の回転駆動および除電動作を開始することにより感光体２を起動する（ステップＳ１０３）。
【００５０】
そして、中間転写ベルト７１の基準位置を示す垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを検出しその回転が確認されると（ステップＳ１０４）、装置各部に対し所定のバイアス印加を開始する（ステップＳ１０５）。すなわち、帯電制御部１０３から帯電ユニット３に帯電バイアスを印加して感光体２を所定の表面電位に帯電させ、引き続いて中間転写ベルト７１に対して図示を省略するバイアス発生部から所定の一次転写バイアスを印加する。
【００５１】
この状態から、中間転写ベルト７１のクリーニング動作を行う（ステップＳ１０６）。すなわち、クリーナ７６を中間転写ベルト７１の表面に当接させ、この状態で中間転写ベルト７１をほぼ１周回転させて、その表面に残留付着したトナーや汚れを除去する。そして、クリーニングバイアスを印加した二次転写ローラ７８を中間転写ベルト７１に当接させる。このクリーニングバイアスは、通常の画像形成動作を実行中に二次転写ローラ７８に与えられる二次転写バイアスとは逆の極性であり、そのため二次転写ローラ７８に残留付着したトナーは中間転写ベルト７１表面に移行し、さらにクリーナ７６によって中間転写ベルト７１の表面から除去される。こうして中間転写ベルト７１および二次転写ローラ７８のクリーニング動作が終了すると、二次転写ローラ７８を中間転写ベルト７１から離間させるとともに、クリーニングバイアスをオフする。そして、次の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを待って（ステップＳ１０７）、帯電バイアスおよび一次転写バイアスをオフにする（ステップＳ１０８）。
【００５２】
また、この実施形態では、濃度制御因子の最適化処理を実行するときに限らず、必要に応じて、ＣＰＵ１０１がこの初期化動作を他の処理とは独立して実行できるようにしている。すなわち、次の動作を引き続いて実行するときには（ステップＳ１０９）、上記したステップＳ１０８までを実行した状態で初期化動作を終了し次の動作に移行する。一方、次の動作が予定されていない場合には、停止処理として（ステップＳ１１０）、クリーナ７６を中間転写ベルト７１から離間させるとともに、除電動作および中間転写ベルト７１の回転駆動を停止する。この場合、中間転写ベルト７１は、その基準位置が垂直同期センサ７７との対向位置の直前に位置した状態で停止されることが望ましい。というのは、以後の動作で中間転写ベルト７１が回転駆動されるとき、その回転状態は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃにより確認されるが、上記のようにすれば、駆動開始後直ちに垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが検出されるか否かで短時間にて異常の有無を判断することができるからである。
【００５３】
（Ｂ）プレ動作
図７は、この実施形態におけるプレ動作を示すフローチャートである。このプレ動作では、後述するパッチ画像の形成に先立つ前処理として、２つの処理を同時に行っている。すなわち、濃度制御因子の最適化処理を精度よく行うために装置各部の動作条件の調整を行う（プレ動作１）のと並行して、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋのそれぞれに設けられた現像ローラ４４の空回し処理（プレ動作２）を行っている。
【００５４】
（Ｂ−１）動作条件の設定（プレ動作１）
図７に示す左側のフロー（プレ動作１）では、まず濃度センサ６０の校正を行う（ステップＳ２１ａ、Ｓ２１ｂ）。ステップＳ２１ａの校正（１）では、濃度センサ６０の発光素子６０１が消灯状態にあるときの受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓの各出力電圧Ｖｐ、Ｖｓを検出し、暗出力Ｖｐｏ、Ｖｓｏとして記憶しておく。次に、ステップＳ２１ｂの校正（２）では、低光量・高光量の２種の点灯状態となるように発光素子６０１に与える光量制御信号Ｓｌを変化させ、その各々の光量で受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐを検出する。そして、これら３点の値から、トナーが付着していない状態での出力電圧Ｖｐが所定の基準レベル（本実施形態では、３Ｖに上記した暗出力Ｖｐｏを加えた値）となる発光素子６０１の基準光量を求める。こうして発光素子６０１の光量がこの基準光量となるような光量制御信号Ｓｌのレベルを算出し、その値を基準光量制御信号として設定する（ステップＳ２２）。これ以後、発光素子６０１を点灯させる必要があるときには、ＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に対してこの基準光量制御信号が出力され、これにより発光素子６０１は常にその基準光量で発光するようフィードバック制御される。
【００５５】
また、発光素子６０１が消灯状態にあるときの出力電圧Ｖｐｏ、Ｖｓｏを本センサ系の「暗出力」として記憶しておき、後述するようにトナー像の濃度を検出する際に各出力電圧Ｖｐ、Ｖｓからこの値を差し引くことによって、暗出力の影響を排除してより高精度にトナー像の濃度を検出することが可能となっている。
【００５６】
なお、発光素子６０１の点灯状態での受光素子６７２ｐからの出力信号は中間転写ベルト７１からの反射光量に依存するが、後述するように中間転写ベルト７１の表面状態は光学的に必ずしも均一ではないから、この状態での出力を求める際には中間転写ベルト７１の１周分にわたる出力の平均値をとることが望ましい。一方、発光素子６０１の消灯状態ではこのように中間転写ベルト７１の１周分の出力信号を検出する必要はないが、検出誤差を小さくするためには数点での出力信号を平均するのが好ましい。
【００５７】
この実施形態においては、中間転写ベルト７１表面は白色であるため光の反射率が高く、該ベルト７１上にいずれかの色のトナーが付着するとその反射率は低下する。したがって、この実施形態では、中間転写ベルト７１表面へのトナー付着量が増えるにつれて受光ユニットからの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓが基準レベルから低下してゆくこととなり、これらの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓの大きさからトナーの付着量、ひいてはトナー像の画像濃度を見積もることが可能となっている。
【００５８】
また、この実施形態では、カラー（Ｙ、Ｃ、Ｍ）トナーとブラック（Ｋ）トナーとの間で反射特性が異なっていることに基づき、後述するブラックトナーによるパッチ画像の濃度は該パッチ画像からの反射光のうちｐ偏光の光量に基づいて求める一方、カラートナーによるパッチ画像の濃度はｐ偏光、ｓ偏光の光量比に基づいて求めるようにしているので、広いダイナミックレンジにわたって精度よく画像濃度を求めることが可能となっている。
【００５９】
さて、図７に戻って、プレ動作の説明を続ける。ところで、中間転写ベルト７１の表面状態は必ずしも光学的に一様であるとはいえず、また使用につれてトナーが融着するなどして次第に変色や汚れが生じることもある。このような中間転写ベルト７１の表面状態の変化によりトナー像の濃度検出に誤差を生じるのを防止するため、この実施形態では、中間転写ベルト７１の１周分についての下地プロファイル、つまりトナー像を担持しない状態での中間転写ベルト７１の１周分におけるその表面の濃淡に関する情報（本発明にいう「下地情報」）を取得している。具体的には、発光素子６０１を先に求めた基準光量で発光させ、受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓからの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓをサンプリングしながら中間転写ベルト７１を１周回転させ（ステップＳ２３）、各サンプルデータ（本実施形態におけるサンプル数：３１２）を下地プロファイルとしてＲＡＭ１０７に記憶しておく。このように中間転写ベルト７１の表面各部の濃淡を予め把握しておくことで、その上に形成されるトナー像の濃度をより正確に見積もることが可能になる。
【００６０】
ところで、上記した濃度センサ６０からの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓには、ローラ７５および中間転写ベルト７１の微小な汚れや傷による反射率の変化、さらにはセンサ回路に混入する電気的なノイズ等に起因するスパイク状のノイズが重畳していることがある。図８は、中間転写ベルトの下地プロファイルの例を示す図である。中間転写ベルト７１の１周分以上にわたりその表面からの反射光量を濃度センサ６０により検出してプロットすると、図８（ａ）に示すように、センサ６０からの出力電圧Ｖｐは中間転写ベルト７１の周長もしくはその回転周期に対応して周期的に変化するだけでなく、その波形には幅の狭いスパイク状のノイズが重畳することがある。このノイズは上記回転周期に同期した成分およびこれに同期しない不規則成分のいずれをも含んでいる可能性がある。図８（ｂ）はこのようなサンプルデータ列の一部を拡大したものである。この図では、ノイズの重畳により各サンプルデータのうち符号Ｖｐ（８）、Ｖｐ（１９）を付した２つのデータが他のデータより突出して大きくなっている一方、符号Ｖｐ（４）、Ｖｐ（１６）を付した２つのデータが他より突出して小さくなっている。なお、ここでは２つのセンサ出力のうちｐ偏光成分について述べたが、ｓ偏光成分についても同様に考えることができる。
【００６１】
濃度センサ６０の検知スポット径、つまり本発明の「被測定箇所」のサイズは例えば２〜３ｍｍ程度であり、また中間転写ベルト７１の変色や汚れは一般により大きな範囲で生じると考えられるから、このような局所的に突出したデータは上記ノイズの影響を受けているものとみることができる。このようにノイズが重畳したままのサンプルデータに基づき下地プロファイルやパッチ画像の濃度を求め、その結果から濃度制御因子を設定すると、各濃度制御因子を必ずしも最適な状態に設定することができなくなり、却って画像品質が劣化してしまう場合がある。
【００６２】
そこで、この実施形態では、図７に示すように、ステップＳ２３において中間転写ベルト７１の１周分についてセンサ出力のサンプリングを行った後、スパイクノイズの除去処理を実行している（ステップＳ２４）。
【００６３】
図９はこの実施形態におけるスパイクノイズ除去処理を示すフローチャートである。このスパイクノイズ除去処理では、取得した「生の」すなわち加工を加えていないサンプルデータ列のうち連続する一部の区間（本実施形態では２１サンプル分に相当する長さ）を抽出し（ステップＳ２４１）、その区間に含まれる２１個のサンプルデータのうちそのレベルが上位３つおよび下位３つに該当するデータを除去する（ステップＳ２４２、Ｓ２４３）。つまり、この例では、Ｎ１＝２１、Ｍ１＝１５である。そして、残る１５個のデータの算術平均を求める（ステップＳ２４４）。そして、その平均値をこの区間における平均レベルとみなし、ステップＳ２４２およびＳ２４３で除去した６つのデータをこの平均値に置き換えることでノイズが除去された「補正後」のサンプルデータ列を得る（ステップＳ２４５）。さらに、必要に応じて次の区間についても上記ステップＳ２４１〜Ｓ２４５を繰り返し、同様にしてスパイクノイズを除去する（ステップＳ２４６）。
【００６４】
上記処理によるスパイクノイズ除去について、図８（ｂ）に示すデータ列を例にとり、図１０を参照しながらさらに詳しく説明する。図１０は、この実施形態におけるスパイクノイズ除去の様子を示す図である。図８（ｂ）のデータ列においては、他のデータから突出して大きい２つのデータＶｐ（８）およびＶｐ（１９）、突出して小さいデータＶｐ（４）およびＶｐ（１６）にノイズの影響が現れているとみられる。このスパイクノイズ除去処理では、各サンプルデータのうち上位３つを除去しているため（図９のステップＳ２４２）、これらのデータのうちノイズを含むとみられるデータ２つを含む３つのデータＶｐ（８）、Ｖｐ（１４）およびＶｐ（１９）が除去される。同様にして、ノイズを含むとみられるデータ２つを含む３つのデータＶｐ（４）、Ｖｐ（１１）およびＶｐ（１６）も除去されている（図９のステップＳ２４３）。そして、図１０に示すように、これら６つのデータが、他の１５データの平均値Ｖｐａｖｇ（斜線を付した丸印で示す）に置き換えられることで、元のデータ列に含まれていたスパイクノイズが除去されるのである。
【００６５】
なお、このスパイクノイズ除去を実施するに際し、抽出するサンプル数、除去するデータの数は上記に限定されるものではなく、任意の個数としてよいが、その選び方によっては十分なノイズ除去効果が得られないばかりか、却って誤差を増大させてしまうおそれもあるため、以下の観点に基づき慎重に決定されることが望ましい。
【００６６】
すなわち、ノイズの発生頻度に対しあまり短い区間のデータ列を抽出したのでは、ノイズ除去処理を実行する区間内にノイズが含まれていない確率が高くなり、また演算処理の回数も増大するため効率的でない。一方、あまり広い区間のデータ列を抽出したのでは、センサ出力における有意な変動、すなわち検出対象の濃度変化を反映した変動分まで含めて平均化されてしまうこととなり、本来の目的である濃度プロファイルを正しく求めることができなくなってしまう。
【００６７】
また、ノイズ発生の頻度は一定ではないから、抽出したデータ列からこのように上位または下位それぞれ所定個数のデータを一律に除去するだけでは、上記した例におけるデータＶｐ（１１）、Ｖｐ（１４）のようにノイズを含まないデータまで除去されてしまったり、また逆にノイズが十分に除去されない可能性がある。このうち、ノイズを含まないデータがいくつか除去されてしまったとしても、図１０に示すように、これらのデータＶｐ（１１）、Ｖｐ（１４）と平均値Ｖｐａｖｇとの差は比較的小さいため、これらのデータが平均値Ｖｐａｖｇに置き換えられたことによる誤差は小さい。一方、ノイズを含むデータが除去されずに残された場合には、このデータを含めて求めた平均値で他のデータを置換することによって却って誤差が大きくなってしまうおそれがある。したがって、抽出したデータのサンプル数に対して除去するデータ数の比率は、実際の装置において発生するノイズの頻度と同等もしくはそれより若干大きくなるように決められるのが望ましい。
【００６８】
この実施形態においては、図８（ａ）に示すように、ノイズの影響により本来のプロファイルより大きい側にずれるデータと小さい側にずれるデータの頻度が同程度であり、かつノイズそのものの発生頻度が２５％以下（２１サンプル中５サンプル以下）程度であったという実験的事実に基づき、スパイクノイズ除去処理を上記のように構成しているのである。
【００６９】
なお、スパイクノイズ除去の処理方法については、上記以外にも種々の方法が考えられる。例えば、サンプリングにより得られた「生の」サンプルデータに従来より周知の低域通過フィルタ処理を施すことによっても、スパイク状のノイズを取り除くことは可能である。ただし、従来のフィルタ処理においては、ノイズ波形の鋭さを緩和することはできるものの、その結果として、ノイズを含むデータのみならずその周辺のデータも元の値から変化することとなるため、発生するノイズの態様によっては大きな誤差を招く可能性がある。
【００７０】
これに対して、本実施形態では、各サンプルデータのうちノイズの発生する頻度に応じた個数の上位／下位データを平均値に置き換える一方、それ以外のデータは元のままとしているのでこのような誤差が生じる可能性は低くなっている。
【００７１】
また、このスパイクノイズ除去処理は、上記した下地プロファイルを求めるときのみでなく、後に詳述するように、トナー像の画像濃度を求める際にその反射光量として取得したサンプルデータに対しても施される。
【００７２】
（Ｂ−２）現像器の空回し（プレ動作２）
電源オフ状態、または電源がオンであっても画像形成動作を行わず動作停止状態にある期間が長時間継続した後に画像形成を行うと、画像に周期的な濃度ムラが現れる場合があることが従来より知られている。本明細書ではこの現象を放置バンディング現象と称するが、本願発明者は、この放置バンディング現象が、トナーが各現像器の現像ローラ４４に担持されたまま長時間放置されたことにより現像ローラ４４から離れ難くなり、しかもその程度が現像ローラ４４表面上において一様でないことから現像ローラ４４上のトナー層が次第に不均一となることに起因するものであることを見出した。例えば、図３に示す本実施形態の現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の回転が停止した状態において、その表面のうちの一部に供給ローラ４３または規制ブレード４５が当接した状態となっており、さらにその表面のうちハウジング４１の内側に位置する部分は大量のトナーに覆われた状態となっているのに対し、ハウジング４１の外部に露出する部分は薄いトナー層を担持したまま大気中に曝されているなど、現像ローラ４４の表面状態はその周方向において不均一となっている。
【００７３】
このように現像ローラ４４表面が不均一な状態で長時間にわたり装置が動作停止状態におかれた後、次の画像形成を行うのに先立って濃度制御因子を新たに最適化する場合、放置バンディング現象によって生じるパッチ画像の濃度ムラがこの最適化処理に影響を与えるおそれがある。
【００７４】
そこで、この実施形態の画像形成装置では、パッチ画像を形成するのに先立って放置バンディング現象を解消するため、各現像ローラ４４の空回しを行っている。具体的には、図７の右側のフロー（プレ動作２）に示すように、まずイエロー現像器４Ｙを感光体２と対向する現像位置に配置し（ステップＳ２５）、直流現像バイアスＶａｖｇをその可変範囲においてその絶対値が最小となる値に設定した後に（ステップＳ２６）、本体側の回転駆動部により現像ローラ４４を少なくとも１周回転させる（ステップＳ２７）。そして、現像ユニット４を回転させて現像器を切り換えながら（ステップＳ２８）、他の現像器４Ｃ、４Ｍ、４Ｋを順番に現像位置に位置させて、それぞれに設けられた現像ローラ４４を同様に１周以上回転させる。こうして各現像ローラ４４をそれぞれ１周以上空回しすることによって現像ローラ４４表面のトナー層が供給ローラ４３および規制ブレード４５によりいったん剥ぎ取られて再形成されることとなり、引き続いて形成するパッチ画像ではこのように再形成されてより均一な状態のトナー層が像形成に供されるため、放置バンディング現象による濃度ムラは発生し難くなる。
【００７５】
なお、上記したプレ動作２においては、そのステップＳ２６において直流現像バイアスＶａｖｇをその絶対値が最小となるようにしている。その理由は以下のとおりである。
【００７６】
後述するように、画像濃度に影響を与える濃度制御因子としての直流現像バイアスＶａｖｇは、その絶対値｜Ｖａｖｇ｜が大きいほど形成されるトナー像の濃度が高くなる。これは、直流現像バイアスの絶対値｜Ｖａｖｇ｜が大きくなるほど、感光体２上の静電潜像のうち光ビームＬにより露光された領域、つまりトナーを付着させるべき表面領域と現像ローラ４４との電位差が大きくなって現像ローラ４４からのトナー移動がより促進されるからであるが、中間転写ベルト７１の下地プロファイルを取得する際にはこのようなトナー移動が起こることは好ましくない。というのは、現像ローラ４４から感光体２に移動したトナーが一次転写領域ＴＲ１において中間転写ベルト７１上に転写されると中間転写ベルト７１からの反射光量を変化させてしまうため、下地プロファイルを正しく求めることができなくなるからである。
【００７７】
この実施形態では、後述するように、直流現像バイアスＶａｖｇを濃度制御因子の１つとして所定の可変範囲で多段階に変更設定可能としている。そこで、直流現像バイアスＶａｖｇをその可変範囲においてその絶対値が最小となる値に設定し、現像ローラ４４から感光体２へのトナー移動が最も起こりにくい状態を実現することで、中間転写ベルト７１へのトナー付着を最少限に抑えるようにしている。同様の理由により、現像バイアスに交流成分を有する装置においてはその振幅を通常の画像形成時より小さく設定することが好ましい。例えば、前述したように、現像バイアスの振幅Ｖｐｐを１４００Ｖとしている装置では、この振幅Ｖｐｐを１０００Ｖ程度とするとよい。なお、直流現像バイアスＶａｖｇ以外のパラメータ、例えば現像バイアスのデューティ比や帯電バイアス等を濃度制御因子として用いる装置においても、上記したトナー移動がより起こりにくい条件を実現するように適宜その濃度制御因子を設定するのが好ましい。
【００７８】
また、この実施形態では、上記したプレ動作１およびプレ動作２を並行して同時に実行することで処理時間の短縮を図っている。すなわち、プレ動作１では下地プロファイルを取得するため中間転写ベルト７１の少なくとも１周、さらに望ましくはセンサ校正を行うための２周を含めた３周の周回が必要である一方、プレ動作２においては各現像ローラ４４をできるだけ多く周回させるのが好ましく、しかも、これらの動作は互いに独立して行うことが可能であることから、これらを並行して行うことでそれぞれの処理に要する時間を確保しつつ、最適化処理全体に要する時間を短縮することが可能となる。
【００７９】
（Ｃ）制御目標値の算出
この実施形態の画像形成装置では、後述するように、パッチ画像として２種類のトナー像を形成し、その濃度が予め定められた濃度目標値となるように各濃度制御因子の調節を行っているが、この目標値を一定とはせず、装置の稼動状況に応じて変更するようにしている。その理由は以下の通りである。
【００８０】
前述したように、この実施形態の画像形成装置では、感光体２上で顕像化されて中間転写ベルト７１の表面に一次転写されたトナー像からの反射光量を検出することでその画像濃度を見積もっている。このようにトナー像の反射光量から画像濃度を求める技術は従来より広く用いられているが、以下に詳述するように、このような中間転写ベルト７１上に担持されたトナー像からの反射光量（またはそれに対応する濃度センサ６０からのセンサ出力Ｖｐ、Ｖｓ）と、最終的な転写材であるシートＳ上に形成されたトナー像の光学濃度（ＯＤ値）との対応関係は一意的に定まるわけではなく、装置やトナーの状態により微妙に変化している。そのため、従来技術のように、たとえ各濃度制御因子をトナー像からの反射光量が一定となるように制御したとしても、シートＳ上に最終的に形成される画像の濃度はトナーの状態により変動してしまうこととなる。
【００８１】
このようにセンサ出力とシートＳ上のＯＤ値とが一致しない原因の一つは、定着プロセスを経てシートＳ上に融着されたトナーと、定着されず単に中間転写ベルト７１表面に付着しているだけのトナーとでその反射の状態が異なることである。図１１はトナーの粒径と反射光量との関係を示す模式図である。図１１（ａ）に示すように、最終的にシートＳ上に得られた画像Ｉｓでは、定着プロセスでの加熱・加圧によって溶融されたトナーＴｍがシートＳに融着した状態となっている。したがって、その光学濃度（ＯＤ値）はトナーが融着した状態での反射光量を反映したものとなるが、その大小は主としてシートＳ上のトナー密度（例えば、単位面積あたりのトナー質量で表すことができる）によって決まることとなる。
【００８２】
これに対して、定着プロセスを経ない中間転写ベルト７１上のトナー像では各トナー粒子が個別に中間転写ベルト７１表面に付着しているに過ぎない。したがって、たとえトナー密度が同じ（つまり定着後のＯＤ値は等しい）であったとしても、例えば図１１（ｂ）に示す粒径の小さなトナーＴ１が高密度に付着している状態と、図１１（ｃ）に示す粒径の大きなトナーＴ２がより低密度に付着して中間転写ベルト７１の表面が部分的に露出した状態とでは、その反射光量は必ずしも同じにはならない。言い換えれば、定着前のトナー像からの反射光量が同じであっても定着後の画像濃度（ＯＤ値）が同じになるとは限らない。一般には、反射光量が等しい場合、トナー像を構成するトナー粒子中に占める大粒径トナーの比率が高いと定着後の画像濃度が高くなる傾向にあることが本願発明者の実験によりわかっている。
【００８３】
このように、シートＳ上でのＯＤ値と中間転写ベルト７１上でのトナー像からの反射光量との対応はトナーの状態、特にその粒径分布によって変化する。図１２はトナーの粒径分布とＯＤ値の変化との対応を示す図である。トナー像を形成すべく各現像器に収容されているトナー粒子はその粒径が全て設計中心値に揃っているのが理想である。しかしながら、図１２（ａ）に示すように、実際にはその粒径は様々な態様の分布を有しており、その態様はトナーの種類や製法によって異なるのはもちろんのこと、同一の仕様で製造したトナーであってもその製造ロット毎、製品毎に微妙に異なっている。
【００８４】
これら様々な粒径のトナーはその質量や帯電量が異なるため、このような粒径分布を有するトナーを用いて画像形成を行うと、これらのトナーが一様に消費されるわけではなく、その装置により適合した粒径のトナーが選択的に消費される一方、それ以外のトナーはあまり消費されず現像器内に残ることとなる。したがって、トナー消費が進むにつれて現像器内に残るトナーの粒径分布も変化してゆくこととなる。
【００８５】
前述したように、定着前のトナー像からの反射光量は像を構成するトナーの粒径によって変化するから、この反射光量が常に一定となるように各濃度制御因子を調節したとしても、シートＳ上に定着された後の画像濃度は必ずしも一定とはならない。図１２（ｂ）は、トナー像からの反射光量が一定となるように、つまり濃度センサ６０からの出力電圧が一定となるように各濃度制御因子を制御しながら画像形成を行った場合のシートＳ上における画像の光学濃度（ＯＤ値）の変化を示している。例えば、図１２（ａ）に示す曲線ａのように、トナーの粒径が設計上の中心値付近によく揃っている場合には、図１２（ｂ）の曲線ａのように、現像器内のトナー消費が進んでもＯＤ値はほぼ目標値に保たれる。これに対し、例えば図１２（ａ）の曲線ｂに示すように、より幅広い粒径分布を有するトナーを用いた場合には、図１２（ｂ）の曲線ｂに示すように、当初は設計中心値付近の粒径のトナーが消費されてほぼ目標値どおりのＯＤ値が得られるものの、トナー消費が進むにつれてこのようなトナーの割合が減少し、代わってより粒径の大きなトナーが画像形成に使われるようになるためＯＤ値が次第に上昇する。さらに、図１２（ａ）の各点線で示すように、トナーまたは現像器の製造ロットによっては分布の中央値が当初より設計値からずれている場合もあり、これに対応してシートＳ上のＯＤ値も、図１２（ｂ）の各点線に示すように、トナー消費量の増加とともに様々な変化を示すこととなる。
【００８６】
このようにトナーの特性を左右する要因としては、上記したトナーの粒径分布以外にも、例えばトナー母粒子内の顔料の分散の状態や、トナー母粒子と外添剤との混合の状態によるトナーの帯電性の変化などがある。このようにトナー特性が製品毎に微妙に異なっているため、シートＳ上での画像濃度は必ずしも一定とはならず、使用するトナーにより濃度変化の程度はまちまちである。したがって、濃度センサからの出力電圧が一定となるように各濃度制御因子を制御する従来の画像形成装置においては、トナー特性のばらつきによる画像濃度の変動が避けられず、必ずしも満足できる画像品質が得られないことがあった。
【００８７】
そこで、この実施形態では、濃度センサ６０からの出力に基づいて算出されて画像濃度を表す尺度となる画像濃度の評価値（後述）の制御目標値を一定とせず装置の稼動状況に応じて変化させ、各パッチ画像から得られる評価値がこの制御目標値となるように各濃度制御因子を調節することで、シートＳ上での画像濃度が一定に保たれるようにしている。図１３はこの実施形態における制御目標値の導出プロセスを示すフローチャートである。このプロセスでは、各トナー色毎に、そのトナーの使用状況、具体的には、現像器に充填された時点で求められたトナーの粒径分布等の初期特性と、該現像器に残存しているトナーの量とに見合った制御目標値を求めている。まずトナー色の１つを選択し（ステップＳ３１）、ＣＰＵ１０１が該トナーの使用状況を推定するための情報として、選択トナー色に関するトナー個性情報、露光ユニット６により形成されたドットの数を示すドットカウント値および現像ローラ回転時間に関する情報を取得する（ステップＳ３２）。ここでは、ブラック色に対応した制御目標値を求める場合を例として説明するが、他のトナー色についても同様である。
【００８８】
「トナー個性情報」とは、現像器４Ｋに充填されているトナーの特性に応じて該現像器４Ｋに設けられたメモリ９４に書き込まれたデータである。この装置では、上記したトナーの粒径分布等の諸特性が製造ロット毎に異なることに鑑みてトナーの特性を８種のタイプに分類している。そして、製造時の分析によってそのトナーがどのタイプに属するかを判定し、それを表す３ビットのデータをトナー個性情報として各現像器４Ｋに付している。このデータは該現像器４Ｋが現像ユニット４に装着されたときにメモリ９４から読み出され、エンジンコントローラ１０のＲＡＭ１０７に記憶されている。
【００８９】
また、「ドットカウント値」は、現像器４Ｋ内に残存しているトナーの量を推定するための情報である。トナーの残量を推定する方法としては画像形成枚数の積算値から求めるのが最も簡便であるが、１枚の画像を形成することで消費されるトナーの量は一定ではないからこの方法では正確な残量を知ることは難しい。一方、露光ユニット６が感光体２上に形成したドット数は、感光体２上でトナーにより顕像化されるドットの数を表しているから、トナーの消費量をより正確に反映したものとなる。そこで、この実施形態では、当該現像器４Ｋで現像されるべき感光体２上の静電潜像を露光ユニット６が形成したときのドット数をカウントしてＲＡＭ１０７に記憶しておき、このドットカウント値を、該現像器４Ｋのトナー残量を示すパラメータとしている。
【００９０】
さらに、「現像ローラ回転時間」は、現像器４Ｋ内に残存しているトナーの特性をより詳しく推定するための情報である。前述したように、現像ローラ４４表面にはトナー層が形成されており、そのうちの一部のトナーが感光体２上に移動することで現像が行われる。このとき、現像ローラ４４表面では、現像に寄与しなかったトナーは供給ローラ４３との当接位置まで搬送され、該ローラ４３により剥ぎ取られて新たなトナー層が形成されるのであるが、こうして現像ローラ４４への付着、剥離が繰り返されることでトナーが疲労し、その特性は次第に変化してゆく。このようなトナーの特性変化は、現像ローラ４４が回転を重ねるにつれて進行する。したがって、例えば、現像器４Ｋ内のトナー残量は同じであっても、未使用のフレッシュなトナーと何度も付着、剥離を繰り返した古いトナーとではその特性が異なっていることがあり、これらを用いて形成した画像の濃度は必ずしも同じにはならない。
【００９１】
そこで、この実施形態では、トナー残量を示すドットカウント値と、トナーの特性変化の程度を示す現像ローラ回転時間との２つのパラメータの組み合わせに基づいて現像器４Ｋに内蔵されたトナーの状態を推定し、その状態に合わせてきめ細かく制御目標値を設定することで画質の安定化を図っている。
【００９２】
なお、これらの情報は装置各部の損耗状況を管理してメンテナンス性を高めるためにも用いられる。すなわち、１ドットカウントは０．０１５ｍｇのトナー量に相当しており、１２００００００ドットカウントでその消費量はほぼ１８０ｇとなって各現像器内に貯留されたトナーのほとんどを使い切った状態となる。また現像ローラの回転時間については、その積算値１０６００ｓｅｃがＡ４連続印字で８０００枚に相当しており、画像形成をこれ以上続けるのは画像品質の点で好ましくない。そこで、この実施形態では、これらの情報のいずれかが上記の値に達したときには、図示を省略する表示部にトナーエンドを報知する旨のメッセージを表示し、ユーザに対し現像器の交換を促すようにしている。
【００９３】
さて、こうして取得した装置の稼動状況に関する各情報から、その状況に応じた制御目標値を定める。この実施形態では、トナーのタイプを表すトナー個性情報と、ドットカウント値および現像ローラ回転時間の組み合わせから推定される残存トナーの特性とに応じた最適な制御目標値が予め実験的に求められており、この値はトナーのタイプ毎のルックアップテーブルとしてエンジンコントローラ１０のＲＯＭ１０６に記憶されている。ＣＰＵ１０１は、取得したトナー個性情報に基づいて、これらのルックアップテーブルのうちトナーのタイプに対応して参照すべき１つのテーブルを選択し（ステップＳ３３）、その時点でのドットカウント値と現像ローラ回転時間との組み合わせに対応する値をそのテーブルから読み出す（ステップＳ３４）。
【００９４】
また、この実施形態の画像形成装置では、図示しない操作部によりユーザが所定の操作入力を行うことによって、形成する画像の濃度を好みに応じて、または必要に応じて所定の範囲で増減できるように構成されている。すなわち、上記ルックアップテーブルから読み出された値に対して、ユーザが画像濃度を１段階増加または減少する毎に所定のオフセット値、例えば１段階あたり０．００５が加算または減算され、その結果がそのときのブラック色に対する制御目標値Ａｋｔとして設定されてＲＡＭ１０７に記憶される（ステップＳ３５）。こうしてブラック色における制御目標値Ａｋｔが求まる。
【００９５】
図１４は制御目標値を求めるルックアップテーブルの例を示す図である。このテーブルは、ブラック色でその特性が「タイプ０」に属するトナーを使用する場合に参照されるテーブルである。この実施形態では、後述する高濃度用、低濃度用の２種類のパッチ画像のそれぞれに対応して、各トナー色毎に、８タイプのトナー特性に対応する８種のテーブルが用意されて、エンジンコントローラ１０に設けられたＲＯＭ１０６に記憶されている。ここで、図１４（ａ）は、高濃度用パッチ画像に対応したテーブルの一例であり、また図１４（ｂ）は、低濃度用パッチ画像に対応したテーブルの一例である。
【００９６】
上記したステップＳ３２において取得したトナー個性情報が、例えば「タイプ０」を示すものであったとすると、続くステップＳ３３では、８種のテーブルの中からトナー個性情報「０」に対応する図１４のテーブルが選択される。そして、取得したドットカウント値と現像ローラ回転時間とに基づき制御目標値Ａｋｔが求められる。例えば、高濃度用パッチ画像については、ドットカウント値が１５０００００カウント、現像ローラ回転時間が２０００ｓｅｃであれば、図１４（ａ）を参照して、これらの組み合わせに相当する値０．９８４がこの場合の制御目標値Ａｋｔである。さらに、例えばユーザが画像濃度をその標準状態より１段階高く設定している場合には、この値に０．００５を加算した値０．９８９が制御目標値Ａｋｔとなる。同様にして、低濃度用パッチ画像についての制御目標値も求めることができる。
【００９７】
このようにして求めた制御目標値Ａｋｔについてはエンジンコントローラ１０のＲＡＭ１０７に記憶しておき、以後の各濃度制御因子の設定においてはパッチ画像の反射光量に基づき求められる評価値がこの制御目標値に一致するようにする。
【００９８】
このように、上記ステップＳ３１〜Ｓ３５を実行することにより１のトナー色についての制御目標値が求まるが、各トナー色について上記処理を繰り返すことで（ステップＳ３６）、全てのトナー色についてその制御目標値Ａｙｔ、Ａｃｔ、ＡｍｔおよびＡｋｔが求まる。ここで、添字ｙ、ｃ、ｍおよびｋは各トナー色すなわちイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックをそれぞれ表し、また添字ｔは制御目標値であることを示すものである。
【００９９】
（Ｄ）現像バイアス設定
この画像形成装置では、現像ローラ４４に与える直流現像バイアスＶａｖｇと、感光体２を露光する露光ビームＬの単位面積当たりのエネルギー（以下、単に「露光エネルギー」という）Ｅとを可変としており、これらを調節することで画像濃度の制御を行っている。ここでは、直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲を低レベル側からＶ０ないしＶ５の６段階、また露光エネルギーＥの可変範囲を低レベル側からレベル０ないし３の４段階に変更設定してそれぞれの最適値を求める場合について説明するが、これらの可変範囲およびその分割数についてはその装置の仕様に応じて適宜改変することができる。なお、先に述べた直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲を（−１１０）Ｖ〜（−３３０）Ｖとしている装置では、最も低レベルのＶ０は電圧の絶対値が最も小さい（−１１０）Ｖに、また最も高レベルのＶ５は電圧の絶対値が最も大きい（−３３０）Ｖにそれぞれ相当する。
【０１００】
図１５はこの実施形態における現像バイアス設定処理を示すフローチャートである。また、図１６は高濃度用パッチ画像を示す図である。この処理では、まず露光エネルギーＥをレベル２に設定し（ステップＳ４１）、次いで直流現像バイアスＶａｖｇを最小レベルのＶ０から１レベルずつ増加させながら、各バイアス値で高濃度用パッチ画像としてのベタ画像を形成する（ステップＳ４２、Ｓ４３）。
【０１０１】
６段階に変更設定される直流現像バイアスＶａｖｇに対応して、図１６に示すように、中間転写ベルト７１の表面には６個のパッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ５が順次形成されるが、このうち先頭から５個のパッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ４は長さＬ１に形成される。この長さＬ１は、円筒形の感光体２の周長よりも長くなるように構成されている。一方、最後のパッチ画像Ｉｖ５は感光体２の周長より短い長さＬ３に形成される。このようにする理由は後に詳述する。また、直流現像バイアスＶａｖｇを変更設定したとき、現像ローラ４４の電位が均一になるまでには若干の時間遅れがあるので、この時間遅れを見込んで各パッチ画像は間隔Ｌ２を隔てて形成される。中間転写ベルト７１表面のうち、実際にトナー像を担持可能な領域は同図に示す像形成領域７１０であるが、パッチ画像の形状および配置を上記のように構成しているため、像形成領域７１０に形成することのできるパッチ画像は３個程度となり、６個のパッチ画像は、図１６のように中間転写ベルト７１の２周分にわたって形成される。
【０１０２】
ここで、パッチ画像の長さを上記のように設定している理由について、図１および図１７を参照しつつ説明する。図１７は感光体周期で生じる画像濃度の変動を示す図である。図１に示すように、感光体２は円筒形に形成されている（その周長をＬ０とする）が、製造上のばらつきや熱変形等に起因して、その形状が完全な円筒でなかったり偏心を有する場合があり、このような場合、形成されるトナー像の画像濃度に感光体２の周長Ｌ０に対応した周期的な変動を生じることがある。というのは、感光体２と現像ローラ４４とが当接した状態でトナー現像が行われる接触現像方式の装置では両者間の当接圧が変動し、また両者が離間配置されてトナー現像が行われる非接触現像方式の装置では両者間にトナーを飛翔させる電界の強度が変化し、いずれの装置においても現像ローラ４４から感光体２へトナーが移動する確率が感光体２の回転周期で変動することとなるからである。
【０１０３】
この濃度変動の幅は、図１７（ａ）に示すように、特に直流現像バイアスＶａｖｇの絶対値｜Ｖａｖｇ｜が比較的低い場合に大きく、この値｜Ｖａｖｇ｜が大きくなるにつれて小さくなる。例えば、直流現像バイアスの絶対値｜Ｖａｖｇ｜を比較的小さい値Ｖａに設定してパッチ画像を形成すると、図１７（ｂ）に示すように、その画像濃度ＯＤは感光体２上での位置によって幅Δ１の範囲で変化することとなる。同様に、他の直流現像バイアスでパッチ画像を形成した場合でも、その画像濃度は図１７（ｂ）の斜線部に示すようにある範囲で変動する。このように、パッチ画像の濃度ＯＤは直流現像バイアスＶａｖｇの大きさだけでなく、その感光体２上への形成位置によっても変動する。したがって、その画像濃度から直流現像バイアスＶａｖｇの最適値を求めるためには、パッチ画像に及ぼす上記感光体２の回転周期に対応した濃度変動の影響を排除する必要がある。
【０１０４】
そこで、この実施形態では、感光体２の周長Ｌ０を超える長さＬ１のパッチ画像を形成し、後述するようにそのうちの長さＬ０分について求めた濃度の平均値を該パッチ画像の画像濃度としている。こうすることによって、各パッチ画像の濃度に及ぼす感光体２の回転周期に対応する濃度変動の影響を効果的に抑制しており、その結果、その濃度に基づいて直流現像バイアスＶａｖｇの最適値を適正に求めることが可能となっている。
【０１０５】
なお、この実施形態では、図１６に示すように、各パッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ５のうち、直流現像バイアスＶａｖｇを最大として形成する最後のパッチ画像Ｉｖ５については、その長さＬ３を感光体２の周長Ｌ０より小さくしている。これは、図１７（ｂ）に示すように、直流現像バイアスの絶対値｜Ｖａｖｇ｜が大きい条件で形成したパッチ画像では感光体２の回転周期に対応した濃度変動が小さいため上記のように感光体周期にわたる平均値を求める必要がないからであるが、こうすることでパッチ画像の形成およびその処理に要する時間を短縮するとともに、パッチ画像形成におけるトナー消費量を低減することが可能である。
【０１０６】
このように、感光体周期に対応して生じる濃度変動が濃度制御因子の最適化処理に及ぼす影響を排除するためにはパッチ画像の長さを感光体２の周長Ｌ０より長く形成することが望ましいが、必ずしも全てのパッチ画像をこのような長さとする必要はなく、何個のパッチ画像をこのような長さとするかは各装置において現れる濃度変動の程度や求められる画像品質のレベルに応じて適宜決定されるべきものである。例えば、感光体周期での濃度変動の影響が比較的小さい場合には、直流現像バイアスＶａｖｇが最小の条件で形成されるパッチ画像Ｉｖ０のみを長さＬ１として、他のパッチ画像Ｉｖ１〜Ｉｖ５についてはこれより短い長さＬ３に形成するようにしてもよい。
【０１０７】
逆に、全てのパッチ画像を長さＬ１に形成してもよいが、この場合には処理時間およびトナー消費量が増大するという問題がある。また直流現像バイアスＶａｖｇを最大とした状態でも感光体周期に対応した濃度変動が現れるのは画像品質の観点から好ましくなく、少なくともその最大値に設定したときにはこのような濃度変動が現れないように、直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲を定めるのが本来的である。そして、そのように直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲を設定した場合には、少なくともその最大値においてこのような濃度変動は現れないから、この場合のパッチ画像の長さをＬ１とする必要はない。
【０１０８】
図１５に戻って、現像バイアス設定処理の説明を続ける。こうして各直流現像バイアスで形成したパッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ５については、濃度センサ６０により測定されるその表面からの反射光量をサンプリングする（ステップＳ４４）。この実施形態では、長さＬ１のパッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ４では７４点（感光体２の周長Ｌ０に相当する）、また長さＬ３のパッチ画像Ｉｖ５では２１点（現像ローラ４４の周長に相当する）について、サンプリング周期８ｍｓｅｃで濃度センサ６０からの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓのサンプルデータを得ている。
【０１０９】
そして、前述した下地プロファイルの導出時（図７）と同様にして、サンプルデータからスパイクノイズを除去する（ステップＳ４５）。すなわち、長さＬ１のパッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ４では、感光体２の周長Ｌ０に相当する７４点のサンプルデータのうち、その値の大きいものおよび小さいものから順にそれぞれ１０個ずつ計２０個のデータを除外してその他の５４サンプルデータの平均値を求め、上記除外したデータをこの平均値に置換することでノイズを除去する。
【０１１０】
図１８は、高濃度用パッチ画像の拡大図である。本発明は、「Ｎ個の濃度情報のうちＭ個（ただしＭ＜Ｎ）の濃度情報の基づき被測定箇所の画像濃度を求める」ことを特徴としているが、本実施形態では濃度センサ６０からの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓが本発明の「濃度情報」に相当し、また上記の例では、Ｎ＝７４、Ｍ＝５４とした場合に相当する。そして、例えば図１８に示すように、長さＬ１のパッチ画像Ｉｖ０のうちの長さＬ０分に相当する領域ＭＲが本発明の「被測定領域」に、また濃度センサ６０による検知スポット径に相当する領域ＭＰが本発明の「被測定箇所」にそれぞれ相当する。
【０１１１】
除外するデータ数（またはその比率）については、先に述べたように、装置におけるノイズ発生頻度を鑑みて決定することが望ましい。すなわち、本実施形態の画像形成装置におけるノイズの発生頻度は、その値が大きい側に突出するものおよび小さい側に突出するものを合わせたスパイク状のノイズの発生回数が、サンプリングデータ数に対する比率で２５％以下であったため、除外するデータの個数を以下のように設定した：
サンプルデータ数が７４のとき、大きい側、小さい側各１０個；
サンプルデータ数が２１のとき、大きい側、小さい側各３個。
【０１１２】
この考え方によれば、ノイズの発生頻度に応じて除外するデータの個数（または比率）を設定すればよく、また、サンプルデータの個数に応じてそのうち除外するデータの個数を増減してもよい。また、ノイズの発生状況に応じて、大きい側と小さい側とで除外するデータの個数を異ならせることが有効な場合もある。さらに、ノイズの発生頻度を低く抑えることができる場合や、サンプルデータ数が例えば１０個程度と少ない場合には、このようなデータの除外を行わなくてよい場合もある。
【０１１３】
一方、長さＬ３のパッチ画像Ｉｖ５では、２１点のサンプルデータのうち、その値の大きいものおよび小さいものから順にそれぞれ３つずつ計６つのデータを除外してその他の１５サンプルデータの平均値を求め、上記除外したデータをこの平均値に置換することでノイズを除去する。すなわちこの場合、Ｎ＝２１、Ｍ＝１５である。
【０１１４】
そして、前述した下地プロファイルの導出時（図７）と同様にして、サンプルデータからスパイクノイズを除去した後（ステップＳ４５）、そのデータからセンサ系の暗出力や下地プロファイルの影響を除いた各パッチ画像の「評価値」を算出する（ステップＳ４６）。
【０１１５】
前述したように、この装置における濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１にトナーが付着していない状態での出力レベルが最も大きく、トナー量が多くなるにつれてその出力が小さくなるという特性を示す。さらに、この出力には暗出力によるオフセットも加わっているから、このセンサからの出力電圧データのままではトナー付着量を評価する情報として扱い難い。そこで、この実施形態では、得られたデータを加工してよりトナー付着量の大小を反映したデータ、すなわち評価値に変換し、以後の処理を容易に行えるようにしている。
【０１１６】
この評価値の算出方法について、ブラックトナー色によるパッチ画像を例としてより具体的に説明する。ブラックトナーにより現像された６個のパッチ画像のうち、第ｎ番目のパッチ画像Ｉｖｎ（ただし、ｎ＝０、１、…、５）の評価値Ａｋ（ｎ）については、以下の式：
Ａｋ（ｎ）＝１−｛Ｖｐｍｅａｎｋ（ｎ）−Ｖｐｏ｝／｛Ｖｐｍｅａｎ＿ｂ−Ｖｐｏ｝
に基づき、算出する。ここで、上式の各項の意味はそれぞれ以下のとおりである。
【０１１７】
まず、Ｖｐｍｅａｎｋ（ｎ）は、第ｎ番目のパッチ画像Ｉｖｎからの反射光のうちｐ偏光成分に対応する出力電圧Ｖｐとして濃度センサ６０から出力され、サンプリングされた各サンプルデータのノイズ除去後の平均値である。すなわち、例えば最初のパッチ画像Ｉｖ０に対応する値Ｖｐｍｅａｎｋ（０）は、該パッチ画像のうちの長さＬ０分において濃度センサ６０からの出力電圧Ｖｐとして検出された後スパイクノイズ除去処理を施されてＲＡＭ１０７に記憶された７４個のサンプルデータの算術平均である。なお、上式における各項の添字ｋは、ブラック色についての値であることを表すものである。
【０１１８】
また、Ｖｐｏは、先のプレ動作１において発光素子６０１を消灯した状態で取得した受光ユニット６７０ｐからの暗出力電圧である。このように、サンプリングされた出力電圧から暗出力電圧Ｖｐｏを差し引くことにより、暗出力の影響を排除してより高精度にトナー像の濃度を求めることが可能である。
【０１１９】
さらに、Ｖｐｍｅａｎ＿ｂは、先に求められＲＡＭ１０７に記憶されている下地プロファイルデータのうち、中間転写ベルト７１上において上記Ｖｐｍｅａｎｋ（ｎ）の算出に用いた７４個の各サンプルデータが検出されたのと同じ位置で検出された各サンプルデータの平均値である。
【０１２０】
つまり、ブラック色における第ｎ番目のパッチ画像Ｉｖｎに対する評価値Ａｋ（ｎ）とは、トナーが付着する前の中間転写ベルト７１の表面から得られたセンサ出力Ｖｐの平均値と、トナーの付着したパッチ画像Ｉｖｎから得られたセンサ出力Ｖｐの平均値とのそれぞれからセンサの暗出力を差し引いた後に両者の比を取り、その値を１から減じたものである。したがって、パッチ画像としてのトナーが中間転写ベルト７１に全く付着しない状態ではＶｐｍｅａｎｋ（ｎ）＝Ｖｐｍｅａｎ＿ｂとなって評価値Ａｋ（ｎ）がゼロとなる一方、中間転写ベルト７１の表面がブラックトナーにより完全に覆われて反射率がゼロとなった状態ではＶｐｍｅａｎｋ（ｎ）＝Ｖｐｏとなって評価値Ａｋ（ｎ）＝１となる。
【０１２１】
このように、センサ出力電圧Ｖｐの値をそのまま用いるのでなく評価値Ａｋ（ｎ）を用いると、中間転写ベルト７１の表面状態による影響をキャンセルしてパッチ画像の画像濃度を高精度に測定することができる。また、中間転写ベルト７１上のパッチ画像の濃淡に応じて補正されているため、画像濃度の測定精度をさらに向上させることができる。さらに、トナーが付着しない状態を表す最小値０から中間転写ベルト７１の表面が高密度のトナーに覆われた状態を表す最大値１までの値でパッチ画像Ｉｖｎの濃度を正規化して表すことができるので、以後の処理においてトナー像の濃度を見積もるのに好都合である。
【０１２２】
なお、ブラック以外のトナー色、すなわちイエロー色（Ｙ）、シアン色（Ｃ）およびマゼンタ色（Ｍ）については、ブラック色より反射率が高くトナーが中間転写ベルト７１の表面を覆った状態でもその反射光量はゼロではないから、上記により求めた評価値ではその濃度を精度よく表すことができない場合がある。そこで、この実施形態では、これらのトナー色に対する評価値Ａｙ（ｎ）、Ａｃ（ｎ）、Ａｍ（ｎ）を求めるに際して用いるサンプルデータとしてｐ偏光成分に対応した出力電圧Ｖｐではなく、これから暗出力Ｖｐｏを差し引いた値を、ｓ偏光成分に対応した出力電圧Ｖｓからその暗出力Ｖｓｏを差し引いた値で除した値ＰＳ、すなわちＰＳ＝（Ｖｐ−Ｖｐｏ）／（Ｖｓ−Ｖｓｏ）を各位置におけるサンプルデータとして用いることにより、これらのトナー色についても精度よくその画像濃度を見積もることを可能としている。また、ブラック色の場合と同様に、トナーが付着する前の中間転写ベルト７１の表面から得られたセンサ出力を考慮することで、中間転写ベルト７１の表面状態による影響をキャンセルし、また中間転写ベルト７１上のパッチ画像の濃淡に応じて補正されているため、画像濃度の測定精度を向上させることができる。
【０１２３】
例えばシアン色（Ｃ）に対しては、その評価値Ａｃ（ｎ）は、次式：
Ａｃ（ｎ）＝１−｛ＰＳｍｅａｎｃ（ｎ）−ＰＳｏ｝／｛ＰＳｍｅａｎ＿ｂ−ＰＳｏ｝
により求めることができる。ここで、ＰＳｍｅａｎｃ（ｎ）は、シアン色における第ｎ番目のパッチ画像Ｉｖｎの各位置におけるセンサ出力Ｖｐ、Ｖｓに基づいて求めた上記値ＰＳのノイズ除去後の平均値である。また、ＰＳｏは、中間転写ベルト７１の表面がカラートナーにより完全に覆われた状態でのセンサ出力Ｖｐ、Ｖｓに対応する上記値ＰＳであり、この値ＰＳが取りうる最小値である。さらに、ＰＳｍｅａｎ＿ｂは、中間転写ベルト７１上の各位置において下地プロファイルとしてサンプリングしたセンサ出力Ｖｐ、Ｖｓに基づき求めた上記値ＰＳの平均値である。
【０１２４】
カラートナーに対応する評価値を上記のように定義することによって、先に述べたブラック色の場合と同様に、中間転写ベルト７１にトナーが全く付着しない状態（このとき、ＰＳｍｅａｎｃ（ｎ）＝ＰＳｍｅａｎ＿ｂ）を表す最小値０から該ベルト７１が完全にトナーに覆われた状態（このとき、ＰＳｍｅａｎｃ（ｎ）＝ＰＳｏ）を表す最大値１までの値でパッチ画像Ｉｖｎの濃度を正規化して表すことができる。
【０１２５】
こうして各パッチ画像の濃度（より正確にはその評価値）が求まると、その値に基づいて直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐを算出する（ステップＳ４７）。図１９は、この実施形態における直流現像バイアスの最適値算出処理を示すフローチャートである。なお、この処理の内容はトナー色によらず同一であるため、図１９および下記においてはトナー色に対応する評価値の添字（ｙ、ｃ、ｍ、ｋ）を省略しているが、評価値およびその目標値については各トナー色毎に異なる値であることはいうまでもない。
【０１２６】
まず、パラメータｎを０に設定し（ステップＳ４７１）、評価値Ａ（ｎ）、すなわちＡ（０）と、先に求めた制御目標値Ａｔ（例えばブラック色においてはＡｋｔ）とを比較する（ステップＳ４７２）。このとき、評価値Ａ（０）が制御目標値Ａｔ以上であれば、直流現像バイアスＶａｖｇの最小値Ｖ０において目標濃度を超える画像濃度が得られていることを意味しているから、これより高い現像バイアスについては検討するまでもなく、このときの直流現像バイアスＶ０を最適値Ｖｏｐとして処理を終了する（ステップＳ４７７）。
【０１２７】
これに対して、評価値Ａ（０）が目標値Ａｔに達していないときには、１レベル高い直流現像バイアス（レベル１）において形成したパッチ画像Ｉｖ１についての評価値Ａ（１）を読み出し、評価値Ａ（０）との差を求めるとともに、その差が所定の値Δａ以下であるか否かを判断する（ステップＳ４７３）。ここで、両者の差が所定の値Δａ以下である場合には、上記と同様に直流現像バイアスの最適値Ｖｏｐをレベル０とする。このようにする理由は後に詳述する。
【０１２８】
一方、両者の差が所定の値Δａより大きい場合にはステップＳ４７４に進み、評価値Ａ（１）と制御目標値Ａｔとを比較する。このとき、評価値Ａ（１）が目標値Ａｔ以上であれば、目標値Ａｔは評価値Ａ（０）より大きくかつＡ（１）以下、すなわちＡ（０）＜Ａｔ≦Ａ（１）であるから、直流現像バイアスＶａｖｇのＶ０とＶ１との間に目標の画像濃度を得るための直流現像バイアスの最適値Ｖｏｐが存在することになる。すなわち、Ｖ０＜Ｖｏｐ≦Ｖ１である。
【０１２９】
そこで、このような場合にはステップＳ４７８に進み、計算により最適値Ｖｏｐを求める。この計算方法としては種々の方法が考えられるが、例えば直流現像バイアスＶａｖｇに対する評価値の変化をＶ０ないしＶ１の区間で適当な関数に近似し、その関数の値が目標値Ａｔとなるような直流現像バイアスＶａｖｇをその最適値Ｖｏｐとしてもよい。このうち評価値の変化を直線で近似する方法が最も簡単であるが、直流現像バイアスＶａｖｇの可変範囲を適当に選ぶことによって十分な精度で最適値Ｖｏｐを求めることが可能である。もちろんこれ以外の方法、例えばより精確な近似関数を導入して最適値Ｖｏｐを算出するようにしてもよいが、装置の検出誤差やばらつき等を考慮すると必ずしも現実的でない。
【０１３０】
一方、ステップＳ４７４において評価値Ａ（１）より目標値Ａｔの方が大きい場合には、ｎを１だけインクリメントし（ステップＳ４７５）、ｎが最大値となるまで（ステップＳ４７６）上記したステップＳ４７３〜Ｓ４７５を繰り返して直流現像バイアスの最適値Ｖｏｐを求めるが、ステップＳ４７６においてｎが最大値（ｎ＝５）となっても最適値Ｖｏｐが求まらなかった、つまり６つのパッチ画像に対応する評価値のいずれもが目標値に達していなかったときには、濃度が最大となる直流現像バイアスＶ５を最適値Ｖｏｐとする（ステップＳ４７７）。
【０１３１】
このように、この実施形態では、各パッチ画像Ｉｖ０〜Ｉｖ５に対応する評価値Ａ（０）〜Ａ（５）のそれぞれと目標値Ａｔとを比較し、その大小関係に基づいて、目標濃度を得るための直流現像バイアスの最適値Ｖｏｐを求めているが、上記したように、ステップＳ４７３においては、連続する２つのパッチ画像に対応する評価値Ａ（ｎ）とＡ（ｎ＋１）との差が所定値Δａ以下であるときには直流現像バイアスＶｎを最適値Ｖｏｐとするようにしている。その理由は以下のとおりである。
【０１３２】
すなわち、図１７（ｂ）に示すように、直流現像バイアスＶａｖｇが大きくなるとシートＳ上における画像濃度ＯＤは増加するが、直流現像バイアスＶａｖｇが比較的大きい領域ではその増加率は小さくなり、次第に飽和するという特性を示す。これは、ある程度高密度にトナーが付着すると、それ以上にトナー付着量を多くしても画像濃度はあまり増加しないからである。このように画像濃度の増加率が小さくなっている領域において、さらに画像濃度を高めるべく直流現像バイアスＶａｖｇを大きくすることは、濃度の増加はさほど見込めないにもかかわらずトナー消費量のみをむやみに増大させることとなり現実的でない。逆に、このような領域では、濃度変化を許容しうる範囲で直流現像バイアスＶａｖｇをできるだけ低く設定することによって、画像濃度の低下を最少限に抑えながらトナー消費量を大きく低減することが可能となる。
【０１３３】
そこで、この実施形態においては、直流現像バイアスＶａｖｇに対する画像濃度の増加率が所定値より小さい領域では直流現像バイアスの最適値Ｖｏｐとして可能な限り低い値を設定するようにしている。具体的には、ＶｎおよびＶｎ＋１の２種の直流現像バイアスＶａｖｇで形成した各パッチ画像Ｉｖｎ、Ｉｖ（ｎ＋１）それぞれの濃度を表す評価値Ａ（ｎ）とＡ（ｎ＋１）との差が所定値Δａ以下であった場合には、より低い方の直流現像バイアス、すなわちＶｎの値をその最適値Ｖｏｐとして設定するようにしている。ここで、この値Δａは、それぞれの評価値がΔａだけ異なる２つの画像があるとき、両者の濃度の差が肉眼では容易に判別できない程度、もしくはその装置において両者の濃度の差が許容しうる程度となるように選ぶことが望ましい。
【０１３４】
こうすることによって、画像濃度の増加がほとんどないにもかかわらず直流現像バイアスＶａｖｇを必要以上に高い値に設定してしまうことは防止されており、画像濃度とトナー消費量とのトレードオフが図られている。
【０１３５】
以上のようにして、所定のベタ画像濃度が得られる直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐが、その最小値Ｖ０から最大値Ｖ５までの範囲のいずれかの値に設定される。なお、この画像形成装置においては、画質向上の観点から、感光体２上の静電潜像のうち画像信号に対応してトナーを付着させない部分（非画線部）の表面電位と直流現像バイアスＶａｖｇとの電位差が常に一定（例えば、３２５Ｖ）となるようにしており、上記のように直流現像バイアスＶａｖｇの最適値Ｖｏｐが求まると、それに応じて帯電制御部１０３から帯電ユニット３に与えられる帯電バイアスの大きさも変更されて、上記電位差が一定に保たれている。
【０１３６】
（Ｅ）露光エネルギー設定
引き続いて、露光エネルギーＥをその最適値に設定する。図２０はこの実施形態における露光エネルギーの設定処理を示すフローチャートである。図２０に示すように、その処理内容は先に述べた現像バイアスの設定処理（図１５）と基本的に同じである。すなわち、まず直流現像バイアスＶａｖｇを先に求めた最適値Ｖｏｐに設定し（ステップＳ５１）、次いで露光エネルギーＥを最小レベルのレベル０から１レベルずつ増加させながら、各レベルでパッチ画像を形成する（ステップＳ５２、Ｓ５３）。そして、各パッチ画像からの反射光量をサンプリングし（ステップＳ５４）、そのサンプルデータからスパイクノイズを除去するとともに（ステップＳ５５）、各パッチ画像の濃度を表す評価値を求め（ステップＳ５６）、その結果に基づいて露光エネルギーの最適値Ｅｏｐを求める（ステップＳ５７）。
【０１３７】
この処理（図２０）において、その処理内容が前記した現像バイアス設定処理（図１５）と相違しているのは、形成するパッチ画像のパターン・個数と、評価値から露光エネルギーの最適値Ｅｏｐを求める演算処理とであり、その他の点については両者はほぼ共通の処理を行っている。そこで、ここでは主にその相違点について説明する。
【０１３８】
この画像形成装置では、感光体２表面が光ビームＬにより露光されることで画像信号に対応した静電潜像が形成されるが、例えばベタ画像のように露光される面積が比較的広い高濃度画像では露光エネルギーＥを変化させても静電潜像の電位プロファイルはあまり変化しない。これに対して、例えば細線画像やハーフトーン画像のように露光される領域が感光体２表面にスポット的に散在している低濃度画像では、露光エネルギーＥによりその電位プロファイルが大きく変化する。このような電位プロファイルの変化はトナー像の濃度変化をもたらす。つまり、露光エネルギーＥの変化は、高濃度画像にはあまり影響を及ぼさないのに対し、低濃度画像ではその濃度に大きく影響する。
【０１３９】
そこで、この実施形態では、まず画像濃度に対する露光エネルギーＥの影響が少ないベタ画像を高濃度用パッチ画像として形成し、その濃度に基づいて直流現像バイアスＶａｖｇの最適値を求める一方、露光エネルギーＥの最適値を求める際には低濃度用パッチ画像を形成するようにしている。そのため、この露光エネルギー設定処理においては、直流現像バイアス設定処理において形成したパッチ画像（図１６）とは異なるパターンのパッチ画像を用いている。
【０１４０】
なお、露光エネルギーＥの高濃度画像に対する影響は小さいものの、その可変範囲を広くしすぎると高濃度画像の濃度変化も大きくなってしまう。これを防止するため、露光エネルギーＥの可変範囲としては、露光エネルギーを最小（レベル０）から最大（レベル３）に変化させたときの高濃度画像（例えばベタ画像）に対応する静電潜像の表面電位の変化が２０Ｖ以内、より望ましくは１０Ｖ以内となるようにするのがよい。
【０１４１】
図２１は、低濃度用パッチ画像を示す図である。先に述べたように、この実施形態では露光エネルギーＥを４段階に変更設定するようにしており、ここではその各レベルで各１個ずつ、計４個のパッチ画像Ｉｅ０〜Ｉｅ３を形成している。また、ここで用いるパッチ画像のパターンは、図２１に示すように、互いに離隔配置された複数の細線により構成されており、より詳しくは、１オン１０オフの１ドットラインパターンである。低濃度用パッチ画像のパターンはこれに限定されるものではないが、このようにラインまたはドットが互いに孤立したパターンを用いると、より露光エネルギーＥの変化を画像濃度の変化に反映させることができ、より精度よくその最適値を求めることが可能となるのである。
【０１４２】
また、各パッチ画像の長さＬ４は、高濃度用パッチ画像の長さＬ１（図１６）より小さく設定されている。これは、この露光エネルギー設定処理では直流現像バイアスＶａｖｇが既にその最適値Ｖｏｐに設定されており、この最適条件の下では感光体２周期での濃度ムラが発生しないからである（逆に、この状態でこのような濃度ムラが発生するようならＶｏｐは直流現像バイアスＶａｖｇとして最適な値ではない）。しかし、一方で現像ローラ４４の変形に伴う濃度ムラが発生している可能性もあるので、パッチ画像の濃度としては現像ローラ４４の周長に相当する長さについて平均した値を用いるのが好ましく、そこでパッチ画像の周長Ｌ４は現像ローラ４４の周長よりは大きくなるように設定している。なお、非接触現像方式の装置において現像ローラ４４および感光体２それぞれの表面の移動速度（周速）が同一でない場合には、その周速比を考慮して現像ローラ４４の１周分に対応する長さのパッチ画像を感光体２に形成するようにすればよい。
【０１４３】
また、各パッチ画像の間隔Ｌ５については、図１６に示す間隔Ｌ２より小さくしてよい。というのは、露光ユニット６からの光ビームＬのエネルギー密度は比較的短時間で変更することが可能であり、特にその光源が半導体レーザーで構成されている場合にはきわめて短い時間でそのエネルギー密度を変更することができるからである。このように各パッチ画像の形状およびその配置を構成したことにより、図２１に示すように、中間転写ベルト７１の１周分に全てのパッチ画像Ｉｅ０〜Ｉｅ３を形成することが可能となっており、それに伴って処理時間も短縮されている。
【０１４４】
このようにして形成された低濃度用パッチ画像Ｉｅ０〜Ｉｅ３については、先に述べた高濃度パッチ画像の場合と同様にしてその画像濃度を表す評価値が求められる。そして、その評価値と、先に述べた高濃度パッチ画像用とは別に用意された低濃度パッチ画像用のルックアップテーブル（図１４（ｂ））から導き出される制御目標値とに基づいて露光エネルギーの最適値Ｅｏｐが算出される。図２２は、この実施形態における露光エネルギーの最適値算出処理を示すフローチャートである。この処理においても、図１９に示す現像バイアスの最適値算出処理と同様に、低エネルギーレベルで形成したパッチ画像から順にその評価値を目標値Ａｔと比較し、評価値が目標値と一致するような露光エネルギーＥの値を求めることでその最適値Ｅｏｐが決定される（ステップＳ５７１〜Ｓ５７７）。
【０１４５】
ただし、通常用いる露光エネルギーＥの範囲では、細線画像濃度と露光エネルギーＥとの間にはベタ画像濃度と直流現像バイアスとの関係においてみられる飽和特性（図１７（ｂ））は現れないため、図１９のステップＳ４７３に相当する処理は省かれている。このようにして、所望の画像濃度を得られる露光エネルギーＥの最適値Ｅｏｐが求められる。
【０１４６】
（Ｆ）後処理
以上のように直流現像バイアスＶａｖｇ、露光エネルギーＥについてそれぞれの最適値が求められたことにより、これ以降は所定の画像品質での画像形成が可能な状態となる。したがって、この時点で濃度制御因子の最適化処理を終了し、中間転写ベルト７１等の回転駆動を停止して装置を待機状態に移行させるようにしてもよいし、さらに他の濃度制御因子を制御すべく何らかの調節動作を行うようにしてもよく、このように後処理の内容は任意であるのでここでは説明を省略する。
【０１４７】
（Ｇ）効果
以上のように、この実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト７１の表面に光を照射するとともに、該表面からの反射光を受光する濃度センサ６０を設けている。そして、濃度センサ６０の出力電圧Ｖｐ、Ｖｓをサンプリングし、トナー像を担持しない状態とパッチ画像を担持した状態との間でのセンサ出力の違いに基づいてパッチ画像の濃度を求めているので、中間転写ベルト７１の表面状態によらず精度よくパッチ画像濃度を求めることが可能となっている。
【０１４８】
また、こうして得られたサンプリングデータ列のうちの連続するＮ個のデータについて、そのうちの値の大きいものおよび小さいものから順にそれぞれ所定個数（３個または１０個）ずつを、それ以外の（Ｎ−６）個または（Ｎ−２０）個のデータの平均値に置き換えることによって、該データ列に混入したスパイク状ノイズの除去を図っている。そのため、サンプリングデータに混入するスパイク状のノイズがパッチ画像濃度の検出結果に及ぼす影響は小さく抑えられており、より高い精度でパッチ画像濃度を求めることができる。
【０１４９】
そして、このように精度よく求めたパッチ画像濃度に基づき、濃度制御因子としての直流現像バイアスＶａｖｇ、露光エネルギーＥを最適化しているので、これらの濃度制御因子を最適な状態に設定することができ、その結果、画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能となっている。
【０１５０】
なお、上記実施形態では、中間転写ベルト７１からの反射光のうちｐ偏光成分に対応するセンサ出力Ｖｐについてそのノイズを除去する方法について説明したが、ｓ偏光成分に対応するセンサ出力Ｖｓについても同様の処理によりノイズを除去することができる。この場合、ｐ偏光とｓ偏光との間でノイズの発生状況に相関があれば、ｓ偏光成分に対応するセンサ出力Ｖｓに対するノイズ除去処理は、ｐ偏光成分に対応するセンサ出力Ｖｐのサンプルデータ列において除外したデータと同じ位置から検出したセンサ出力Ｖｓを除くようにしてもよく、また両者の間でノイズの発生状況に相関がない場合には、ｐ偏光成分、ｓ偏光成分それぞれ個別に上記したノイズ除去を行うようにしてもよい。
【０１５１】
（ＩＩＩ）その他
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０を中間転写ベルト７１の表面に対向配置し、中間転写ベルト７１に一次転写されたパッチ画像としてのトナー像の濃度を検出するように構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば濃度センサを感光体２の表面に向けて配置し、感光体２上に現像されたトナー像の濃度を検出するようにしてもよい。
【０１５２】
また、例えば、上記した実施形態では考慮していないが、濃度センサ６０と対向するローラ７５の変形や偏心等に起因して、ローラ７５の回転に伴って中間転写ベルト７１表面のうちローラ巻き掛け領域７１ａと濃度センサ６０との距離が周期的に変動する場合がある。このように距離の変動があると、受光素子６７２ｐ、６７２ｓに到達する光量が変化し、その結果、センサ出力Ｖｐ、Ｖｓも周期的に変動してしまう。そこで、このようにローラ７５の回転周期による変動が現れる場合には、その影響を排除するために、中間転写ベルト７１上の被測定領域、つまり前述したスパイクノイズ除去処理を行う際にサンプルデータを抽出する区間の長さを、ローラ７５の１周分に相当する中間転写ベルト７１表面の長さとしてもよい。そして、この長さにおける濃度情報の平均を求めれば、このローラ７５の回転周期での変動分をキャンセルすることができる。
【０１５３】
また、例えば、上記した実施形態における濃度制御因子の最適化処理は、各現像器を順番に現像位置に位置させて各現像ローラ４４の空回しを行った後に、改めて各現像器を切り換えながら順次パッチ画像を形成するように構成されているが、各現像器ごとに現像ローラの空回しとパッチ画像の形成を連続して行うようにしてもよい。このようにした場合には、現像器の切り換え動作の回数を減らすことができるので、例えば待機状態での静粛性が要求される装置では、このように構成することで現像器の切り換えに伴って生じる動作音の頻度を最少限に抑えることが可能となる。
【０１５４】
また、上記した実施形態における濃度制御因子の最適化処理の手順はその一例を示したものであって、これ以外の手順であってもよい。例えば、本実施形態ではプレ動作１およびプレ動作２を同時に開始するようにしているが、これらは必ずしも同時に実行しなくてもよい。また、画像濃度の制御目標値は少なくとも直流現像バイアスの最適値Ｖｏｐを求める時点で求められていればよく、本実施形態とは異なるタイミング、例えばプレ動作より前に制御目標値を求めるようにしてもよい。
【０１５５】
また、上記した実施形態では、下地プロファイルおよびパッチ画像濃度のそれぞれについて、取得したサンプルデータ列のうちその値の最も大きいもの、および最も小さいものから順に所定個数のデータを除外することでノイズ除去を行っているが、これに限定されるものではなく、例えば、下地プロファイルのみ、またはパッチ画像濃度のみについて上記処理によるノイズ除去を実行するようにしてもよい。
【０１５６】
また、上記した実施形態では、中間転写ベルト７１の下地プロファイルとして濃度センサ６０の出力を中間転写ベルト７１の１周分についてサンプリングした各サンプルデータを記憶するようにしているが、後にパッチ画像が形成される位置に相当する位置からのサンプルデータのみを記憶するようにしてもよく、こうすることで記憶すべきデータ量を削減することが可能である。この場合には、中間転写ベルト７１への各パッチ画像の形成位置をできるだけ一致させるようにすれば、各パッチ画像について共通の下地プロファイルを使用して演算を行うことができてさらに効率的である。
【０１５７】
また、上記した実施形態では、画像濃度を制御する濃度制御因子としての直流現像バイアスおよび露光エネルギーを可変としているが、これらのうち一方のみを可変として画像濃度を制御するようにしてもよく、また他の濃度制御因子を用いるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、帯電バイアスが直流現像バイアスに追従して変化するように構成されているが、これに限定されるものでなく、帯電バイアスを固定としたり、直流現像バイアスとは独立に変更できるようにしてもよい。
【０１５８】
また、上記した実施形態は、感光体２上で現像されたトナー像を一時的に担持する中間媒体としての中間転写ベルト７１を有する画像形成装置であるが、転写ドラムや転写ローラなど他の中間媒体を有する画像形成装置や、中間媒体を備えず感光体２上に形成されたトナー像を最終的な転写材であるシートＳに直接転写するように構成された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【０１５９】
また、上記した実施形態は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成可能に構成された画像形成装置であるが、使用するトナー色およびその色数はこれに限定されるものでなく任意であり、例えばブラックトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【０１６０】
さらに、上記実施形態では、装置外部からの画像信号に基づき画像形成動作を実行するプリンタに本発明を適用しているが、ユーザの画像形成要求、例えばコピーボタンの押動に応じて装置内部で画像信号を作成し、その画像信号に基づき画像形成動作を実行する複写機や、通信回線を介して与えられた画像信号に基づき画像形成動作を実行するファクシミリ装置に対しても本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【０１６１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、パッチ画像のうちその濃度を測定すべき被測定領域において、その領域内の複数の被測定箇所について濃度検出手段によりその濃度情報を取得するとともに、こうして得たＮ個の濃度情報のうちの一部であるＭ個のみを有意な濃度情報とみなし、それらＭ個の濃度情報から当該被測定領域の画像濃度を求めるようにしている。つまり、Ｎ個の濃度情報のうち（Ｎ−Ｍ）個については何らかのノイズを含む可能性のあるものとして除外し、残るＭ個の濃度情報のみを用いて当該被測定領域の画像濃度を求めるようにしている。そのため、種々の要因によるノイズの影響で真の値から大きく変動した濃度情報がＮ個の濃度情報の中に含まれていたとしても、これを除外してより正確な画像濃度を求めることができる。
【０１６２】
そして、こうして求めたパッチ画像濃度に基づき濃度制御因子の最適化を行っているので、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この画像形成装置の現像器を示す断面図である。
【図４】濃度センサの構成を示す図である。
【図５】この実施形態における濃度制御因子の最適化処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】この実施形態における初期化動作を示すフローチャートである。
【図７】この実施形態におけるプレ動作を示すフローチャートである。
【図８】中間転写ベルトの下地プロファイルの例を示す図である。
【図９】この実施形態におけるスパイクノイズ除去処理を示すフローチャートである。
【図１０】この実施形態におけるスパイクノイズ除去の様子を示す図である。
【図１１】トナーの粒径と反射光量との関係を示す模式図である。
【図１２】トナーの粒径分布とＯＤ値の変化との対応を示す図である。
【図１３】この実施形態における制御目標値の導出プロセスを示すフローチャートである。
【図１４】制御目標値を求めるルックアップテーブルの例を示す図である。
【図１５】この実施形態における現像バイアス設定処理を示すフローチャートである。
【図１６】高濃度用パッチ画像を示す図である。
【図１７】感光体周期で生じる画像濃度の変動を示す図である。
【図１８】高濃度用パッチ画像の拡大図である。
【図１９】この実施形態における直流現像バイアスの最適値算出処理を示すフローチャートである。
【図２０】この実施形態における露光エネルギーの設定処理を示すフローチャートである。
【図２１】低濃度用パッチ画像を示す図である。
【図２２】この実施形態における露光エネルギーの最適値算出処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）
３…帯電ユニット
４…現像ユニット
４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ…現像器
６…露光ユニット
１０…エンジンコントローラ（像形成手段）
１１…メインコントローラ
４４…現像ローラ（トナー担持体）
６０…濃度センサ（濃度検出手段）
７１…中間転写ベルト
１０１…ＣＰＵ
ＥＧ…エンジン部
Ｉｖ０〜５…（高濃度用）パッチ画像
Ｌ１…（パッチ画像Ｉｖ０の）長さ
Ｌ０…感光体２の周長
ＭＰ…被測定箇所
ＭＲ…被測定領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a developing bias is applied to the toner carrier in a state where an image carrier on which an electrostatic latent image is formed and a toner carrier for carrying toner are opposed to each other. The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for visualizing the electrostatic latent image by moving toner to a carrier.
[0002]
[Prior art]
Image forming devices such as copiers, printers, and facsimile machines that use electrophotographic technology have different image densities of toner images due to individual differences between devices, changes over time, and changes in the surrounding environment such as temperature and humidity. There is. Therefore, various techniques for stabilizing the image density have been conventionally proposed. As such a technique, for example, a technique for forming a small test image (patch image) on an image carrier and optimizing a density control factor that affects the density of the image based on the density of the patch image is used. There is. This technique forms a predetermined toner image on an image carrier while variously changing and setting a density control factor, and also forms the toner image on the image carrier or another intermediate material such as an intermediate transfer medium such as an intermediate transfer medium. The image density is detected as a patch image using the toner image transferred to the printer, and a density control factor is adjusted so that the patch image density matches a preset target density, thereby obtaining a desired image density. It is assumed that.
[0003]
Various techniques for measuring patch image density (hereinafter referred to as "patch sensing techniques") have been proposed, but optical techniques are most common. That is, while irradiating light to the surface area of the image carrier or intermediate on which the patch image is formed, light reflected or transmitted from the surface area is received by an optical sensor, and the patch image density is calculated based on the light amount. ing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the image forming apparatus that adjusts the density control factor based on the patch image density, in order to appropriately set the density control factor and obtain a good quality toner image, An important issue is how to perform accurate detection. However, the above-described patch sensing technology using an optical sensor has the following problems.
[0005]
That is, noise is superimposed on the output from the optical sensor due to a change in optical characteristics due to scratches and dirt on the image carrier or the intermediate body, and further, due to noise factors such as electric noise, and the detected value is a patch image. It may not reflect the density correctly. In the conventional patch sensing technology of the image forming apparatus, the influence of such noise is not sufficiently considered, and the density control factor is adjusted based on the patch image density obtained from the sensor output including such noise. Therefore, the density control factor is not always set to an optimal state, and as a result, the image quality may be deteriorated.
[0006]
In addition, since the appearance of the noise, such as the frequency of occurrence and its magnitude, varies depending on the situation, it is difficult to determine what form of noise is included in the detected sensor output. No technology has been established to effectively remove unnecessary noise.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to accurately obtain a patch image density and optimize a density control factor based on the result to stably form a toner image with good image quality. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus and an image forming method that can perform the method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus according to the present invention conveys the toner to a position opposed to the image carrier while carrying the toner on the surface and an image carrier configured to carry an electrostatic latent image on the surface thereof. A toner carrier, and applying a predetermined developing bias to the toner carrier to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier; and developing the electrostatic latent image with toner to form a toner. Image forming means for forming an image, and irradiating light to a measured location smaller than the patch image with respect to a toner image as a patch image formed by the image forming means, and light from the measured location is Density detecting means for receiving and outputting density information corresponding to the optical density of the measured portion, and optimizing a density control factor affecting image density based on the patch image density obtained from the density information. In the image forming apparatus for controlling the image density, in order to achieve the above object, the density information is obtained at each of N different measurement points in the measurement area of the patch image, and the respective measurement target images are measured. The image density of the measured area is obtained based on M density information of the N density information corresponding to the location, and the patch image density is further obtained based on the image density of the measured area. I have. Here, N and M are natural numbers of 2 or more and N <M.
[0009]
In the invention configured as described above, in the measurement target area of the patch image whose density is to be measured, the density detection means obtains the density information for each of the plurality of measurement points in the area, and obtains the density information in this manner. Of the N pieces of density information, only M pieces of information, which are a part, are regarded as significant density information, and the image density of the measured area is determined from the M pieces of density information. In other words, (N−M) pieces of the N pieces of density information are excluded as possibly containing some noise, and the image density of the measurement area is calculated using only the remaining M pieces of density information. I have to. Therefore, even if the density information that greatly fluctuates from the true value due to the influence of noise due to various factors as exemplified in the section of “Problems to be Solved by the Invention” is included in the N pieces of density information, By excluding this, a more accurate image density can be obtained.
[0010]
The “measurement area” here is a partial area of an area occupied by a toner image formed as a patch image with a predetermined size, and one or more measurement areas correspond to one patch image. Can be provided. Here, if there is a possibility that the density fluctuation of the patch image may appear inevitably due to, for example, a cause in the apparatus configuration other than the above-described noise, such density fluctuation and a change in density information due to the noise are distinguished. There is a need. It is considered that the density fluctuation due to the device configuration appears as a more gradual change than the above-described change due to noise. Therefore, when only a part of the area occupied by one patch image is viewed, such a density fluctuation is reduced, but the magnitude of the noise is not changed. The distinction becomes easy. For this reason, it is preferable to set each measured area to such a size that a difference in density information at each measured location caused by such a density fluctuation does not become larger than noise. In particular, when forming a patch image having a relatively large size, density unevenness is likely to appear due to various factors, so one patch image is divided into a plurality of measurement areas, and the image density is determined for each measurement area. If so, the influence of noise can be effectively eliminated, and the presence or absence and the degree of density change in the patch image can be known.
[0011]
By optimizing the density control factor based on the density of the patch image obtained by eliminating the influence of noise in this way, the image forming apparatus can stably form a toner image having good image quality. It is possible.
[0012]
In addition, as described above, since the density fluctuation due to causes other than noise is relatively gradual, there should not appear a very large difference in each density information obtained from each measurement location in one measurement area. is there. Therefore, if any of these pieces of density information is significantly larger or smaller than others, it can be considered that the density information contains noise. Therefore, for example, a predetermined number of the N pieces of density information, excluding a total of (N−M) pieces of density information, are sequentially excluded from the M pieces of density information. The information may be density information.
[0013]
In addition, the average value of the M pieces of density information may be used as new density information at each of the measured locations corresponding to the excluded (N−M) pieces of density information. The (N−M) pieces of density information that were excluded as being present were replaced with the other M pieces of average values, and the (N−M) pieces of new density information and the M pieces of density information were used. The image density of the patch image may be obtained. Thus, by replacing the density information which may have been changed by noise with the average value, it is possible to obtain the density distribution of the measured area while suppressing the influence of noise.
[0014]
In the case where it is not necessary to obtain the density distribution in one measured area, and it is sufficient to obtain the average image density, the N pieces of density information are excluded because they may contain noise (N An average value of M pieces of density information other than (−M) pieces of density information may be used as density information corresponding to the image density of the measurement target area.
[0015]
In the case where it is not necessary to obtain the density distribution of one patch image, and it is sufficient to obtain the average image density, the N pieces of density information are excluded because they may contain noise (N− The density of the patch image may be obtained based on an average value of M pieces of density information other than M pieces.
[0016]
Further, the density detecting means is arranged facing the surface of the image carrier, and further acquires background information corresponding to the optical density of the surface of the image carrier in a state where the toner image is not carried, and the background information, and The patch image density may be obtained based on density information on the surface of the image carrier on which a patch image is formed. As described above, by obtaining the patch image density using both the density information corresponding to the patch image and the background information representing the optical density of the background on which the patch image is formed, the density of the patch image can be more accurately determined. Can be asked well. For example, even if the density information corresponding to the patch image is affected by the stain on the background, the stain also affects the background information, so that the influence can be canceled.
[0017]
Furthermore, since there is a possibility that some noise may be mixed in this background information, similar to the density information of the patch image described above, a part of the acquired background information is excluded and only the remaining background information is used. You may do so. That is, the density detecting means obtains background density information for each of N1 different measurement locations on the surface of the image carrier, and among the N1 pieces of background information, those having large and / or small values. The image density of the patch image may be obtained based on M1 pieces of base information excluding a total of (N1-M1) pieces of density information, and the M pieces of density information, in order from a predetermined number. Here, N1 and M1 are natural numbers of 2 or more, and N1 <M1.
[0018]
The same applies to an apparatus that further includes an intermediate for temporarily supporting the toner image formed on the image carrier, and that obtains a patch image density on the intermediate.
[0019]
In addition, N = N1 and M = M1 may be satisfied, and the M measurement locations corresponding to the M pieces of density information and the M measurement locations corresponding to the M pieces of background information may be the same. You may make it become.
[0020]
Further, the noise removal performed in this manner can be applied not only when obtaining the patch image density, but also more generally when obtaining background information corresponding to the optical density of the surface of the image carrier or the intermediate body. is there.
[0021]
Also, the image forming method according to the present invention forms an electrostatic latent image on the surface of the image carrier, and applies a predetermined developing bias to the toner carrier that carries toner on the surface to apply an electrostatic latent image to the toner carrier. An image forming method for visualizing the electrostatic latent image as a toner image by moving a toner carried on the image carrier, forming a toner image as a patch image to achieve the above object. And obtaining density information corresponding to the image density at each of N locations (N is a natural number of 2 or more) in the measurement area in the patch image, and obtaining the image density at each of the measurement locations. The image density of the measured area is obtained based on M density information (M is a natural number and M <N) among the corresponding N pieces of density information, and further based on the image density of the measured area. Previous Obtains a patch image density of the patch image is characterized by optimizing the density control factors affecting the image density based on the patch image density.
[0022]
In the invention configured as described above, similarly to the above-described image forming apparatus, in the measurement area of the patch image whose density is to be measured, the density detection unit detects the density information of a plurality of measurement points in the area. Is obtained, and only M of the N pieces of density information thus obtained are regarded as significant density information, and the image density of the measured area is determined from the M pieces of density information. I have. That is, (N−M) of the N pieces of density information are excluded because they may contain some noise, and the image density of the measurement area is calculated using only the remaining M pieces of density information. I have to. Therefore, even if the density information that greatly fluctuates from the true value due to the influence of noise due to various factors is included in the N pieces of density information, this can be excluded to obtain a more accurate image density. .
[0023]
Then, since the density control factor is optimized based on the patch image density obtained in this manner, this image forming method can stably form a toner image with good image quality.
[0024]
Also, in this image forming method, similarly to the above-described apparatus, a predetermined number of the N pieces of density information in order from the largest and / or the smallest pieces of the N pieces of density information, a total of (N−M) pieces of density information Is excluded, and the other M are used as the M density information, and further, an average value of the M density information is obtained, and the average value is used as the excluded (N−M) density information. The image density of the measurement area may be obtained based on the (N−M) pieces of new density information and the M pieces of density information as the new density information corresponding to each of the measurement locations. Good.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(I) Configuration of device
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus forms a full-color image by superimposing four color toners of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or uses only black (K) toner. To form a monochrome image. In this image forming apparatus, when an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer functioning as an “image forming unit” of the present invention in response to an image forming request from a user, the main controller 11 The engine controller 10 controls each part of the engine unit EG according to the command, and forms an image corresponding to the image signal on the sheet S.
[0026]
In the engine section EG, the photoconductor 2 is provided rotatably in the direction of arrow D1 in FIG. A charging unit 3, a rotary developing unit 4, and a cleaning unit 5 are arranged around the photoconductor 2 along the rotation direction D1. The charging unit 3 receives a charging bias from the charging control unit 103 and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoconductor 2 to a predetermined surface potential.
[0027]
Then, the light beam L is emitted from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photoconductor 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 functions as an “exposure unit” of the present invention, and exposes the light beam L onto the photoconductor 2 in accordance with a control command given from the exposure control unit 102 to form an image on the photoconductor 2. An electrostatic latent image corresponding to the signal is formed. For example, when an image signal is provided from an external device such as a host computer to the CPU 111 of the main controller 11 via the interface 112, the CPU 101 of the engine controller 10 sends a control signal corresponding to the image signal to the exposure control unit 102 at a predetermined timing. In response to this, the light beam L is irradiated onto the photoconductor 2 from the exposure unit 6, and an electrostatic latent image corresponding to an image signal is formed on the photoconductor 2. When a patch image to be described later is formed as needed, a control signal corresponding to a patch image signal of a predetermined pattern set in advance is supplied from the CPU 101 to the exposure control unit 102, and an electrostatic control signal corresponding to the pattern is provided. A latent image is formed on photoconductor 2. As described above, in this embodiment, the photoconductor 2 functions as the “image carrier” of the present invention.
[0028]
The electrostatic latent image thus formed is developed by the developing unit 4 with toner. That is, in this embodiment, the developing unit 4 is configured so as to be rotatable about an axis, a rotation driving unit (not shown), and detachably attached to the support frame 40 so that the toner of each color can be detached. , A yellow developing device 4Y, a cyan developing device 4C, a magenta developing device 4M, and a black developing device 4K. The developing unit 4 is controlled by a developing device control unit 104 as shown in FIG. Then, based on a control command from the developing unit control unit 104, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K are selectively positioned at predetermined developing positions opposing the photosensitive member 2. And apply the toner of the selected color to the surface of the photoconductor 2. Thus, the electrostatic latent image on the photoconductor 2 is visualized in the selected toner color. FIG. 1 shows a state in which the developing unit 4Y for yellow is positioned at the developing position.
[0029]
These developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K all have the same structure. Therefore, here, the configuration of the developing device 4K will be described in more detail with reference to FIG. 3, but the structures and functions of the other developing devices 4Y, 4C, and 4M are the same. FIG. 3 is a sectional view showing a developing device of the image forming apparatus. In the developing device 4K, a supply roller 43 and a developing roller 44 are axially mounted on a housing 41 that accommodates the toner T therein, and when the developing device 4K is positioned at the above-described developing position, the present invention provides “ A developing roller 44 functioning as a “toner carrier” is positioned in contact with the photoconductor 2 or with a predetermined gap therebetween, and the rollers 43 and 44 are provided with a rotation drive unit (not shown) provided on the main body side. ) And rotate in a predetermined direction. The developing roller 44 is formed in a cylindrical shape from a metal or alloy such as copper, stainless steel, or aluminum so that a later-described developing bias is applied. When the two rollers 43 and 44 rotate while contacting each other, the black toner rubs against the surface of the developing roller 44, and a toner layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the developing roller 44.
[0030]
Further, in the developing device 4K, a regulating blade 45 for regulating the thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 to a predetermined thickness is arranged. The regulating blade 45 includes a plate-like member 451 made of stainless steel, phosphor bronze, or the like, and an elastic member 452 such as a rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 451. The rear end of the plate member 451 is fixed to the housing 41, and the elastic member 452 attached to the front end of the plate member 451 in the rotation direction D3 of the developing roller 44 is connected to the rear end of the plate member 451. It is arranged so as to be located on the upstream side. Then, the elastic member 452 elastically comes into contact with the surface of the developing roller 44 and finally regulates the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 to a predetermined thickness.
[0031]
The toner particles constituting the toner layer on the surface of the developing roller 44 are charged by being rubbed with the supply roller 43 and the regulating blade 45, and will be described below assuming that the toner is negatively charged. Positively charged toner can be used by appropriately changing the potential of each part of the apparatus.
[0032]
The toner layer formed on the surface of the developing roller 44 in this way is sequentially conveyed by the rotation of the developing roller 44 to a position facing the photoconductor 2 on which an electrostatic latent image is formed. When a developing bias from the developing device controller 104 is applied to the developing roller 44, the toner carried on the developing roller 44 partially adheres to each part of the surface of the photoconductor 2 according to the surface potential. Thus, the electrostatic latent image on the photoconductor 2 is visualized as a toner image of the toner color.
[0033]
As the developing bias applied to the developing roller 44, a DC voltage or a DC voltage with an AC voltage superimposed thereon can be used. In particular, the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are separated from each other, and toner is supplied between the two. In a non-contact development type image forming apparatus that performs toner development by flying, a voltage waveform in which an AC voltage such as a sine wave, a triangular wave, or a rectangular wave is superimposed on a DC voltage in order to efficiently fly the toner. Is preferred. Although the magnitude of the DC voltage and the amplitude, frequency, duty ratio, and the like of the AC voltage are arbitrary, hereinafter, in this specification, regardless of whether or not the developing bias has an AC component, The component (average value) is referred to as a DC developing bias Vavg.
[0034]
Here, an example of a preferable developing bias in the non-contact developing type image forming apparatus will be described. However, these numerical values and the like are not limited to the following, and should be appropriately changed according to the apparatus configuration. For example, the waveform of the developing bias is obtained by superimposing a rectangular wave AC voltage on a DC voltage, and the frequency of the rectangular wave is 3 kHz and the amplitude is 1400V. Further, as described later, in the present embodiment, the developing bias Vavg can be changed as one of the density control factors. However, the variable range is determined in consideration of the influence on the image density, the characteristic variation of the photoconductor 2, and the like. Thus, for example, (-110) V to (-330) V can be set.
[0035]
As shown in FIG. 2, each of the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K is provided with memories 91 to 94 for storing data relating to the manufacturing lot of the developing device, usage history, characteristics of the built-in toner, and the like. I have. Further, connectors 49Y, 49C, 49M, and 49K are provided in the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K, respectively. If necessary, these are selectively connected to the connector 108 provided on the main body side, and transmit and receive data between the CPU 101 and each of the memories 91 to 94 via the interface 105 to control the developing device. It manages various information such as consumables management. In this embodiment, the main body side connector 108 and the connector 49K of each developing device side and the like are mechanically fitted to each other to transmit and receive data to and from each other, but for example, by using electromagnetic means such as wireless communication. Data transmission / reception may be performed in a non-contact manner. The memories 91 to 94 for storing data unique to the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are non-volatile memories that can store the data even when the power is off or the developing device is removed from the main body. Desirably, as such a nonvolatile memory, for example, a flash memory, a ferroelectric memory, an EEPROM, or the like can be used.
[0036]
Returning to FIG. 1, the description of the device configuration will be continued. The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer area TR1. The transfer unit 7 is wound around a plurality of rollers 72 to 75 and functions as an “intermediate” of the present invention. The intermediate transfer belt 71 is rotated in a predetermined direction by driving the rollers 73 to rotate. And a driving unit (not shown) for rotating the motor. Further, a secondary transfer roller 78 is provided at a position facing the roller 73 with the intermediate transfer belt 71 interposed therebetween, the secondary transfer roller 78 being configured to be able to contact and separate from the surface of the belt 71 by an electromagnetic clutch (not shown). I have. When the color image is to be transferred to the sheet S, the toner image of each color formed on the photoreceptor 2 is superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer area TR2 between the transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78. Further, the sheet S on which the color image is formed is conveyed via the fixing unit 9 to a discharge tray provided on the upper surface of the apparatus main body. The surface potential of the photoconductor 2 after the primary transfer of the toner image to the intermediate transfer belt 71 is reset by a not-shown discharging unit, and after the toner remaining on the surface is removed by the cleaning unit 5. Then, the next charging is performed by the charging unit 3.
[0037]
Then, when it is necessary to form another image, the above operation is repeated to form the required number of images, and a series of image forming operations is completed.The apparatus is in a standby state until a new image signal is given. However, this device shifts its operation to a stop state in order to suppress power consumption in a standby state. That is, the rotation of the photosensitive member 2, the developing roller 44, the intermediate transfer belt 71, and the like is stopped, and the application of the developing bias to the developing roller 44 and the application of the charging bias to the charging unit 3 are stopped. State.
[0038]
In the vicinity of the roller 75, a cleaner 76, a density sensor 60, and a vertical synchronization sensor 77 are arranged. Of these, the cleaner 76 can move toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, while moving to the roller 75 side, the blade of the cleaner 76 contacts the surface of the intermediate transfer belt 71 wrapped around the roller 75, and the toner remaining on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Is removed. The vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting a reference position of the intermediate transfer belt 71, and is for obtaining a synchronization signal output in association with the rotation driving of the intermediate transfer belt 71, that is, a vertical synchronization signal Vsync. Functions as a vertical synchronization sensor. In this apparatus, the operation of each section of the apparatus is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync so that the operation timing of each section is aligned and the toner images formed in each color are accurately overlapped. Further, the density sensor 60 is provided so as to face the surface of the intermediate transfer belt 71, and is configured as described later, and measures the optical density of a patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71.
[0039]
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image provided from an external device such as a host computer via the interface 112, and reference numeral 106 denotes an operation performed by the CPU 101. A ROM for storing a program, control data for controlling the engine unit EG, and the like, and a reference numeral 107 is a RAM for temporarily storing a calculation result of the CPU 101 and other data.
[0040]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the density sensor. The density sensor 60 functions as a “density detecting unit” of the present invention, and emits light such as an LED that irradiates light onto a winding area 71 a wound around the roller 75 in the surface area of the intermediate transfer belt 71. An element 601 is provided. The density sensor 60 includes a polarization beam splitter 603, an irradiation light amount monitoring light receiving unit 604, and an irradiation light amount in order to adjust the irradiation light amount of the irradiation light according to a light amount control signal S1 given from the CPU 101 as described later. An adjustment unit 605 is provided.
[0041]
The polarizing beam splitter 603 is disposed between the light emitting element 601 and the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. It is split into p-polarized light having a polarization direction parallel to the plane and s-polarized light having a perpendicular polarization direction. Then, while the p-polarized light is incident on the intermediate transfer belt 71 as it is, the s-polarized light is extracted from the polarization beam splitter 603 and then is incident on the light receiving unit 604 for monitoring the irradiation light amount, and the light receiving element 642 of the light receiving unit 604 , A signal proportional to the irradiation light amount is output to the irradiation light amount adjustment unit 605.
[0042]
The irradiation light amount adjustment unit 605 performs feedback control on the light emitting element 601 based on a signal from the light receiving unit 604 and a light amount control signal S1 from the CPU 101 of the engine controller 10 to irradiate the intermediate transfer belt 71 from the light emitting element 601. The irradiation light amount is adjusted to a value corresponding to the light amount control signal Sl. Thus, in this embodiment, the irradiation light amount can be changed and adjusted appropriately over a wide range.
[0043]
Further, in this embodiment, the input offset voltage 641 is applied to the output side of the light receiving element 642 provided in the irradiation light quantity monitoring light receiving unit 604, and as long as the light quantity control signal Sl does not exceed a certain signal level, the light emitting element 601 is configured to be maintained in a light-off state. This prevents erroneous lighting of the light emitting element 601 due to noise, temperature drift, and the like.
[0044]
Then, when a predetermined level light amount control signal Sl is provided from the CPU 101 to the irradiation light amount adjustment unit 605, the light emitting element 601 is turned on, and the intermediate transfer belt 71 is irradiated with p-polarized light as irradiation light. Then, the p-polarized light is reflected by the intermediate transfer belt 71, the amount of p-polarized light and the amount of s-polarized light among the light components of the reflected light are detected by the reflected light amount detection unit 607, and a signal corresponding to each light amount is sent to the CPU 101. Is output.
[0045]
As shown in FIG. 4, the reflected light amount detection unit 607 receives a polarized light beam splitter 671 disposed on the optical path of the reflected light and a p-polarized light passing through the polarized light beam splitter 671, and corresponds to the amount of the p-polarized light. And a light receiving unit 670s that receives the s-polarized light split by the polarization beam splitter 671 and outputs a signal corresponding to the amount of the s-polarized light. In the light receiving unit 670p, the light receiving element 672p receives the p-polarized light from the polarizing beam splitter 671, amplifies the output from the light receiving element 672p by the amplifier circuit 673p, and then converts the amplified signal to a signal corresponding to the amount of p-polarized light. It is output to the CPU 101 as Vp. The light receiving unit 670s includes a light receiving element 672s and an amplifier circuit 673s, like the light receiving unit 670p, and outputs a signal Vs corresponding to the amount of s-polarized light. For this reason, the light amounts of two component lights (p-polarized light and s-polarized light) different from each other among the light components of the reflected light can be obtained independently.
[0046]
In this embodiment, output offset voltages 674p and 674s are applied to the output sides of the light receiving elements 672p and 672s, respectively. The circuits 673p and 673s are configured to have a predetermined positive potential. By doing so, it is possible to avoid a dead zone near zero input of each of the amplifier circuits 673p and 673s and output an appropriate output voltage according to the amount of reflected light.
[0047]
The signals of these output voltages Vp and Vs are input to the CPU 101 via an A / D conversion circuit (not shown), and the CPU 101 outputs these output voltages Vp and Vs at predetermined time intervals (this embodiment). In this case, sampling is performed every 8 msec). Then, at an appropriate timing, for example, when the apparatus power is turned on, or immediately after any of the units are replaced, the CPU 101 controls the density control which affects the image density such as the developing bias, the charging bias and the exposure energy. The image density is stabilized by performing factor optimization processing. More specifically, the image forming operation is executed while changing the density control factor for each toner color in multiple steps using image data stored in advance in the ROM 106 corresponding to a predetermined patch image pattern as an image signal. Then, a test small image (patch image) corresponding to the image signal is formed, the image density is detected by the density sensor 60, and conditions for obtaining a desired image density are found based on the result. Hereinafter, the process of optimizing the concentration control factor will be described.
[0048]
(II) Optimization processing
FIG. 5 is a flowchart showing the outline of the concentration control factor optimizing process in this embodiment. This optimization processing includes the following six sequences in the order of processing: initialization operation (step S1); pre-operation (step S2); derivation of a control target value (step S3); development bias setting (step S4); It comprises a setting (step S5) and a post-processing (step S6). Details of the operation will be described below for each sequence.
[0049]
(A) Initialization operation
FIG. 6 is a flowchart showing the initialization operation in this embodiment. In this initialization operation, first, as a preparatory operation (step S101), the developing unit 4 is rotationally driven to be positioned at a so-called home position, and the cleaner 71 and the secondary transfer roller 78 are separated from the intermediate transfer belt 71 by the electromagnetic clutch. Move to Then, in this state, the driving of the intermediate transfer belt 71 is started (step S102), and then the photoconductor 2 is started by starting the rotation driving and the charge removal operation of the photoconductor 2 (step S103).
[0050]
Then, when a vertical synchronization signal Vsync indicating the reference position of the intermediate transfer belt 71 is detected and its rotation is confirmed (step S104), a predetermined bias is started to be applied to each part of the apparatus (step S105). That is, a charging bias is applied to the charging unit 3 from the charging control unit 103 to charge the photosensitive member 2 to a predetermined surface potential, and subsequently, a predetermined primary transfer from the bias generation unit (not shown) to the intermediate transfer belt 71 is performed. Apply a bias.
[0051]
From this state, the cleaning operation of the intermediate transfer belt 71 is performed (Step S106). That is, the cleaner 76 is brought into contact with the surface of the intermediate transfer belt 71, and in this state, the intermediate transfer belt 71 is rotated substantially one revolution to remove toner and dirt remaining on the surface. Then, the secondary transfer roller 78 to which the cleaning bias has been applied is brought into contact with the intermediate transfer belt 71. This cleaning bias has a polarity opposite to that of the secondary transfer bias applied to the secondary transfer roller 78 during the normal image forming operation, so that the toner remaining on the secondary transfer roller 78 is removed from the intermediate transfer belt 71. The surface of the intermediate transfer belt 71 is removed from the surface of the intermediate transfer belt 71 by the cleaner 76. When the cleaning operation of the intermediate transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78 is completed in this way, the secondary transfer roller 78 is separated from the intermediate transfer belt 71, and the cleaning bias is turned off. Then, after waiting for the next vertical synchronization signal Vsync (step S107), the charging bias and the primary transfer bias are turned off (step S108).
[0052]
Further, in this embodiment, the CPU 101 can execute this initialization operation independently of other processes as necessary, not only when executing the concentration control factor optimizing process. That is, when the next operation is to be performed subsequently (step S109), the initialization operation is completed in the state where the above-described step S108 has been performed, and the process proceeds to the next operation. On the other hand, if the next operation is not scheduled, as a stop process (step S110), the cleaner 76 is separated from the intermediate transfer belt 71, and the charge removal operation and the rotation drive of the intermediate transfer belt 71 are stopped. In this case, it is desirable that the intermediate transfer belt 71 be stopped in a state where its reference position is located immediately before the position facing the vertical synchronization sensor 77. That is, when the intermediate transfer belt 71 is rotationally driven in the subsequent operation, the rotation state is confirmed by the vertical synchronization signal Vsync. In the above-described manner, the vertical synchronization signal Vsync is detected immediately after the start of driving. This is because whether or not there is an abnormality can be determined in a short time based on whether or not the abnormality is performed.
[0053]
(B) Pre-operation
FIG. 7 is a flowchart showing the pre-operation in this embodiment. In this pre-operation, two processes are simultaneously performed as a pre-process prior to the formation of a patch image described later. In other words, in parallel with the adjustment of the operating conditions of each part of the apparatus (preceding operation 1) in order to perform the optimization process of the density control factor with high precision, the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are provided respectively. The idle rotation process (pre-operation 2) of the developing roller 44 is performed.
[0054]
(B-1) Setting of operating conditions (pre-operation 1)
In the flow on the left side (pre-operation 1) shown in FIG. 7, first, calibration of the density sensor 60 is performed (steps S21a and S21b). In the calibration (1) in step S21a, the output voltages Vp and Vs of the light receiving units 670p and 670s when the light emitting element 601 of the density sensor 60 is off are detected and stored as dark outputs Vpo and Vso. Next, in the calibration (2) in step S21b, the light amount control signal S1 applied to the light emitting element 601 is changed so as to be in two lighting states of a low light amount and a high light amount, and the output of the light receiving unit 670p is changed according to each light amount. The voltage Vp is detected. Then, based on the values of these three points, the light emitting element 601 whose output voltage Vp in a state where the toner is not adhered becomes a predetermined reference level (in the present embodiment, a value obtained by adding the above dark output Vpo to 3 V). Find the reference light quantity. In this way, the level of the light quantity control signal Sl such that the light quantity of the light emitting element 601 becomes the reference light quantity is calculated, and the value is set as the reference light quantity control signal (step S22). Thereafter, when the light emitting element 601 needs to be turned on, the CPU 101 outputs this reference light quantity control signal to the irradiation light quantity adjusting unit 605, whereby the light emitting element 601 is feedback controlled so as to always emit light at the reference light quantity. You.
[0055]
The output voltages Vpo and Vso when the light emitting element 601 is in the light-off state are stored as “dark output” of the present sensor system, and when the density of the toner image is detected as described later, each output voltage Vp and Vso is stored. By subtracting this value from Vs, it is possible to detect the density of the toner image with higher accuracy by eliminating the influence of the dark output.
[0056]
The output signal from the light receiving element 672p when the light emitting element 601 is turned on depends on the amount of reflected light from the intermediate transfer belt 71, but the surface state of the intermediate transfer belt 71 is not necessarily optically uniform as described later. Therefore, when obtaining the output in this state, it is desirable to take the average value of the output over one rotation of the intermediate transfer belt 71. On the other hand, when the light emitting element 601 is turned off, it is not necessary to detect the output signal for one rotation of the intermediate transfer belt 71 as described above. However, in order to reduce the detection error, it is necessary to average the output signals at several points. preferable.
[0057]
In this embodiment, since the surface of the intermediate transfer belt 71 is white, the reflectance of light is high, and when any color toner adheres to the belt 71, the reflectance decreases. Therefore, in this embodiment, the output voltages Vp and Vs from the light receiving unit decrease from the reference level as the amount of toner adhering to the surface of the intermediate transfer belt 71 increases, and the magnitudes of these output voltages Vp and Vs Thus, it is possible to estimate the amount of adhered toner and thus the image density of the toner image.
[0058]
Further, in this embodiment, the density of a patch image using the black toner, which will be described later, is determined based on the difference in reflection characteristics between the color (Y, C, M) toner and the black (K) toner. Is determined based on the amount of p-polarized light in the reflected light, while the density of the patch image by the color toner is determined based on the ratio of the amounts of p-polarized light and s-polarized light. Therefore, the image density can be accurately determined over a wide dynamic range. It is possible to ask.
[0059]
Now, returning to FIG. 7, the description of the pre-operation will be continued. Incidentally, the surface condition of the intermediate transfer belt 71 is not always optically uniform, and the toner may be gradually fused or stained as the toner is used during use. In order to prevent such a change in the surface state of the intermediate transfer belt 71 from causing an error in the density detection of the toner image, in this embodiment, the background profile for one rotation of the intermediate transfer belt 71, that is, the toner image Information on the density of the surface of the intermediate transfer belt 71 in one rotation in a state where the intermediate transfer belt 71 is not carried (“base information” in the present invention) is acquired. Specifically, the light emitting element 601 is caused to emit light at the previously obtained reference light amount, and the intermediate transfer belt 71 is rotated once while sampling the output voltages Vp and Vs from the light receiving units 670p and 670s (step S23). The sample data (the number of samples in this embodiment: 312) is stored in the RAM 107 as a background profile. By grasping the density of each part of the surface of the intermediate transfer belt 71 in advance, it is possible to more accurately estimate the density of the toner image formed thereon.
[0060]
Incidentally, the output voltages Vp and Vs from the density sensor 60 are caused by changes in reflectance due to minute dirt or scratches on the roller 75 and the intermediate transfer belt 71, and electric noise mixed into the sensor circuit. Spike noise may be superimposed. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a base profile of the intermediate transfer belt. When the amount of reflected light from the surface of the intermediate transfer belt 71 is detected and plotted by the density sensor 60 for one or more rounds, the output voltage Vp from the sensor 60 is, as shown in FIG. Not only does it vary periodically according to the circumference or its rotation period, but its waveform may be superimposed with narrow spike noise. This noise may include both a component synchronized with the rotation cycle and an irregular component not synchronized with the rotation cycle. FIG. 8B is an enlarged view of a part of such a sample data string. In this figure, due to the superposition of noise, two of the sample data to which the codes Vp (8) and Vp (19) are markedly larger than the other data, while the codes Vp (4) and Vp ( 16) are markedly smaller than the other data. Here, the p-polarized light component of the two sensor outputs has been described, but the s-polarized light component can be similarly considered.
[0061]
The detection spot diameter of the density sensor 60, that is, the size of the "measured portion" of the present invention is, for example, about 2 to 3 mm, and the discoloration and stain of the intermediate transfer belt 71 are generally considered to occur in a larger range. Such locally protruding data can be regarded as being affected by the noise. If the density of the background profile or patch image is obtained based on the sample data with the noise superimposed as described above, and the density control factors are set based on the results, it is not always possible to set each density control factor to an optimal state. On the contrary, the image quality may be degraded.
[0062]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7, after the sensor output is sampled for one rotation of the intermediate transfer belt 71 in step S23, spike noise removal processing is executed (step S24).
[0063]
FIG. 9 is a flowchart showing the spike noise removal processing in this embodiment. In this spike noise removal processing, a continuous section (a length corresponding to 21 samples in the present embodiment) is extracted from the obtained “raw”, that is, unprocessed sample data sequence (step S241). ), Out of the 21 sample data included in the section, the data whose level corresponds to the upper three and lower three are removed (steps S242 and S243). That is, in this example, N1 = 21 and M1 = 15. Then, an arithmetic average of the remaining 15 data is obtained (step S244). Then, the average value is regarded as the average level in this section, and the “corrected” sample data string from which noise has been removed is obtained by replacing the six data removed in steps S242 and S243 with this average value (step S245). ). Further, if necessary, steps S241 to S245 are repeated for the next section, and spike noise is removed in the same manner (step S246).
[0064]
The spike noise removal by the above process will be described in more detail with reference to FIG. 10 using the data sequence shown in FIG. 8B as an example. FIG. 10 is a diagram showing how spike noise is removed in this embodiment. In the data sequence shown in FIG. 8B, the influence of noise appears on the two data Vp (8) and Vp (19) which are significantly larger than the other data, and on the data Vp (4) and Vp (16) which are significantly smaller than the other data. It seems to be. In this spike noise elimination process, since the top three of each sample data are removed (step S242 in FIG. 9), three data Vp (8) including two data which are considered to include noise among these data. ), Vp (14) and Vp (19) are removed. Similarly, three data Vp (4), Vp (11), and Vp (16) including two data considered to include noise are also removed (step S243 in FIG. 9). Then, as shown in FIG. 10, these six data are replaced with the average value Vpavg (indicated by a hatched circle) of the other 15 data, so that the spike noise included in the original data sequence is obtained. Is removed.
[0065]
In performing the spike noise removal, the number of samples to be extracted and the number of data to be removed are not limited to the above, and may be any number. However, a sufficient noise removal effect can be obtained depending on the selection method. Not only that, but there is a risk that the error may increase instead. Therefore, it is desirable that the determination be made carefully based on the following viewpoints.
[0066]
In other words, if a data string in a section that is too short for the frequency of occurrence of noise is extracted, the probability that noise is not included in the section in which the noise removal processing is performed increases, and the number of arithmetic processing increases. Not a target. On the other hand, if a data string in an excessively wide section is extracted, significant fluctuations in the sensor output, that is, fluctuations that reflect the density change of the detection target are averaged, and the density profile that is the original purpose is obtained. Can not be obtained correctly.
[0067]
In addition, since the frequency of occurrence of noise is not constant, simply removing a predetermined number of upper and lower data from the extracted data string in this manner, the data Vp (11) and Vp (14) in the above-described example. , Data that does not include noise may be removed, or conversely, noise may not be sufficiently removed. Of these, even if some data that does not include noise is removed, as shown in FIG. 10, the difference between these data Vp (11) and Vp (14) and the average value Vpavg is relatively small. The error caused by replacing these data with the average value Vpavg is small. On the other hand, if data including noise is left without being removed, the error may be increased by replacing other data with the average value obtained including this data. Therefore, it is desirable that the ratio of the number of data to be removed to the number of samples of the extracted data be determined so as to be equal to or slightly larger than the frequency of noise generated in an actual device.
[0068]
In this embodiment, as shown in FIG. 8A, the frequency of data shifted to a side larger than the original profile and the data shifted to a smaller side due to the influence of noise are almost the same, and the frequency of occurrence of noise itself is reduced. The spike noise elimination processing is configured as described above based on the experimental fact that it is about 25% or less (5 or less of 21 samples).
[0069]
Various processing methods other than those described above can be considered as a processing method for spike noise removal. For example, it is also possible to remove spike-like noise by subjecting the "raw" sample data obtained by sampling to a conventionally known low-pass filtering process. However, in the conventional filter processing, although the sharpness of the noise waveform can be reduced, as a result, not only the data including the noise but also the data around the noise change from the original value, which is generated. Depending on the mode of the noise, a large error may be caused.
[0070]
On the other hand, in the present embodiment, the upper / lower data of a number corresponding to the frequency of occurrence of noise in each sample data is replaced with an average value, while the other data is kept as it is. The likelihood of error is low.
[0071]
The spike noise removal processing is performed not only when the above-described background profile is obtained, but also on sample data obtained as the amount of reflected light when obtaining the image density of the toner image, as described later in detail. You.
[0072]
(B-2) idling of the developing device (pre-operation 2)
If image formation is performed after the power-off state or the period in which the image formation operation is not performed even when the power is on and the operation is stopped for a long time, periodic density unevenness may appear in an image. Conventionally known. In this specification, this phenomenon is referred to as a leaving banding phenomenon. However, the inventor of the present application has found that this leaving banding phenomenon is caused by the fact that the toner is left for a long time while being carried on the developing roller 44 of each developing unit. It has been found that the toner layer on the developing roller 44 becomes difficult to separate, and the degree thereof is not uniform on the surface of the developing roller 44. For example, in the developing device 4K of this embodiment shown in FIG. 3, when the rotation of the developing roller 44 is stopped, the supply roller 43 or the regulating blade 45 is in contact with a part of the surface. Further, the portion of the surface located inside the housing 41 is covered with a large amount of toner, whereas the portion exposed to the outside of the housing 41 is exposed to the air while carrying a thin toner layer. The surface state of the developing roller 44 is uneven in its circumferential direction, such as being exposed.
[0073]
When the apparatus is suspended for a long time with the surface of the developing roller 44 being non-uniform for a long time and the density control factor is newly optimized prior to performing the next image formation, it is necessary to leave the banding. The density unevenness of the patch image caused by the phenomenon may affect this optimization processing.
[0074]
Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, each developing roller 44 is idled in order to eliminate the banding phenomenon before forming a patch image. Specifically, as shown in the flow on the right side of FIG. 7 (pre-operation 2), first, the yellow developing device 4Y is arranged at a developing position facing the photoconductor 2 (step S25), and the DC developing bias Vavg is varied. After setting the absolute value to the minimum value in the range (step S26), the rotation roller of the main body rotates the developing roller 44 at least one rotation (step S27). Then, while the developing unit 4 is rotated to switch the developing device (step S28), the other developing devices 4C, 4M, and 4K are sequentially positioned at the developing position, and the developing rollers 44 provided for the respective developing devices are similarly set to one. Rotate more than lap. By rotating each developing roller 44 one or more times, the toner layer on the surface of the developing roller 44 is once peeled off and re-formed by the supply roller 43 and the regulating blade 45, and in the subsequently formed patch image, Since the toner layer thus re-formed and provided in a more uniform state is used for image formation, density unevenness due to the banding phenomenon is less likely to occur.
[0075]
In the above-described pre-operation 2, the DC developing bias Vavg is set to have the minimum absolute value in step S26. The reason is as follows.
[0076]
As will be described later, the DC developing bias Vavg as a density control factor affecting the image density increases as the absolute value | Vavg | increases, so that the density of the formed toner image increases. This is because, as the absolute value | Vavg | of the DC developing bias increases, the area of the electrostatic latent image on the photoconductor 2 exposed by the light beam L, that is, the surface area where toner is to be adhered, and the developing roller 44 This is because the potential difference is increased and the movement of the toner from the developing roller 44 is further promoted. However, it is not preferable that such a toner movement occurs when the base profile of the intermediate transfer belt 71 is acquired. This is because, when the toner transferred from the developing roller 44 to the photoconductor 2 is transferred onto the intermediate transfer belt 71 in the primary transfer area TR1, the amount of light reflected from the intermediate transfer belt 71 is changed. This is because it cannot be sought.
[0077]
In this embodiment, as described later, the DC developing bias Vavg can be changed and set in multiple steps within a predetermined variable range as one of the density control factors. Therefore, the DC developing bias Vavg is set to a value whose absolute value is minimized in the variable range, and a state in which toner movement from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is most unlikely to occur is achieved. Is minimized. For the same reason, in an apparatus having an AC component in the developing bias, it is preferable to set the amplitude to be smaller than that in normal image formation. For example, as described above, in an apparatus in which the amplitude Vpp of the developing bias is 1400 V, the amplitude Vpp may be about 1000 V. In an apparatus using a parameter other than the DC developing bias Vavg, for example, a duty ratio of a developing bias or a charging bias as a density control factor, the density control factor is appropriately adjusted so as to realize the above-described condition in which toner movement is more unlikely to occur. It is preferable to set.
[0078]
In this embodiment, the pre-operation 1 and the pre-operation 2 are executed simultaneously in parallel to reduce the processing time. In other words, the pre-operation 1 requires at least one rotation of the intermediate transfer belt 71 to acquire the base profile, and more preferably three rotations including two rotations for performing sensor calibration. It is preferable to make each developing roller 44 circulate as much as possible, and these operations can be performed independently of each other. Therefore, by performing these operations in parallel, it is possible to secure the time required for each process. In addition, the time required for the entire optimization process can be reduced.
[0079]
(C) Calculation of control target value
In the image forming apparatus of this embodiment, as described later, two types of toner images are formed as patch images, and each density control factor is adjusted so that the density becomes a predetermined density target value. However, the target value is not fixed, but is changed according to the operation state of the apparatus. The reason is as follows.
[0080]
As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the image density is detected by detecting the amount of reflected light from the toner image visualized on the photoconductor 2 and primarily transferred to the surface of the intermediate transfer belt 71. I have an estimate. The technique of obtaining the image density from the amount of reflected light of the toner image has been widely used in the past, but as will be described in detail below, the amount of reflected light from the toner image carried on the intermediate transfer belt 71 is described below. (Or the corresponding sensor outputs Vp, Vs from the density sensor 60) and the optical density (OD value) of the toner image formed on the sheet S as the final transfer material are uniquely determined. This is not the only reason, and it changes slightly depending on the state of the apparatus and the toner. Therefore, even if each density control factor is controlled so that the amount of reflected light from the toner image is constant as in the related art, the density of the image finally formed on the sheet S varies depending on the state of the toner. Will be done.
[0081]
One of the causes of the inconsistency between the sensor output and the OD value on the sheet S is that the toner fused on the sheet S through the fixing process and the toner is not fixed but simply adheres to the surface of the intermediate transfer belt 71. That is, the state of reflection is different from that of the toner that is merely present. FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the particle size of the toner and the amount of reflected light. As shown in FIG. 11A, in the image Is finally obtained on the sheet S, the toner Tm melted by heating and pressing in the fixing process is in a state of being fused to the sheet S. . Therefore, the optical density (OD value) reflects the amount of reflected light in a state where the toner is fused, and the magnitude thereof is mainly determined by the toner density on the sheet S (for example, expressed by the toner mass per unit area). Can be determined).
[0082]
On the other hand, in the toner image on the intermediate transfer belt 71 which has not undergone the fixing process, each toner particle is merely attached to the surface of the intermediate transfer belt 71 individually. Therefore, even if the toner density is the same (that is, the OD value after fixing is the same), for example, the state in which the toner T1 having a small particle diameter shown in FIG. In the state where the toner T2 having a large particle diameter adheres at a lower density and the surface of the intermediate transfer belt 71 is partially exposed as shown in FIG. 3C, the amount of reflected light is not necessarily the same. In other words, even if the amount of reflected light from the toner image before fixing is the same, the image density (OD value) after fixing is not always the same. In general, it is known from experiments by the present inventor that when the amount of reflected light is the same, the image density after fixing tends to increase when the ratio of the large particle size toner in the toner particles constituting the toner image is high. .
[0083]
As described above, the correspondence between the OD value on the sheet S and the amount of light reflected from the toner image on the intermediate transfer belt 71 changes depending on the state of the toner, particularly, its particle size distribution. FIG. 12 is a diagram showing the correspondence between the particle size distribution of the toner and the change in the OD value. Ideally, all of the toner particles contained in each developing device to form a toner image have the same particle diameter as the design center value. However, as shown in FIG. 12A, the particle size actually has a distribution in various modes, and the mode varies depending on the type and manufacturing method of the toner, and of course, with the same specifications. Even for the manufactured toner, it is slightly different for each manufacturing lot and each product.
[0084]
Since toners of these various particle sizes have different masses and charge amounts, when an image is formed using a toner having such a particle size distribution, these toners are not consumed uniformly, but the While the toner having a suitable particle diameter is selectively consumed by the apparatus, other toner is not consumed much and remains in the developing device. Therefore, as the toner consumption progresses, the particle size distribution of the toner remaining in the developing device also changes.
[0085]
As described above, since the amount of reflected light from the toner image before fixing varies depending on the particle diameter of the toner constituting the image, even if each density control factor is adjusted so that the amount of reflected light is always constant, the sheet S The image density after being fixed thereon is not always constant. FIG. 12B illustrates a sheet in which image formation is performed while controlling each density control factor so that the amount of reflected light from the toner image is constant, that is, the output voltage from the density sensor 60 is constant. The change in the optical density (OD value) of the image on S is shown. For example, as shown by a curve a in FIG. 12A, when the toner particle diameters are well aligned around a designed center value, the inside of the developing device is changed as shown by a curve a in FIG. The OD value is kept almost at the target value even when the toner consumption of the toner advances. On the other hand, when a toner having a wider particle size distribution is used as shown by a curve b in FIG. 12A, for example, the design center is initially set as shown by the curve b in FIG. Although the toner having a particle size close to the value is consumed and an OD value substantially equal to the target value can be obtained, the ratio of such a toner decreases as the toner consumption progresses, and instead, a toner having a larger particle size is used for image formation. The OD value gradually increases because it is used. Further, as shown by each dotted line in FIG. 12A, the median value of the distribution may deviate from the design value from the beginning depending on the production lot of the toner or the developing device. The OD value also shows various changes as the toner consumption increases, as shown by the dotted lines in FIG.
[0086]
Factors that affect the characteristics of the toner as described above include, for example, the state of dispersion of the pigment in the toner base particles and the state of mixing of the toner base particles and the external additives, in addition to the above-described particle size distribution of the toner. There is a change in the chargeability of the toner. As described above, since the toner characteristics are slightly different for each product, the image density on the sheet S is not always constant, and the degree of the density change varies depending on the toner used. Therefore, in the conventional image forming apparatus that controls each density control factor so that the output voltage from the density sensor becomes constant, fluctuations in image density due to variations in toner characteristics cannot be avoided, and satisfactory image quality cannot always be obtained. Was not able to be done.
[0087]
Therefore, in this embodiment, the control target value of the evaluation value (described later) of the image density, which is calculated based on the output from the density sensor 60 and serves as a scale indicating the image density, is not fixed and varies according to the operation state of the apparatus. By adjusting each density control factor so that the evaluation value obtained from each patch image becomes the control target value, the image density on the sheet S is kept constant. FIG. 13 is a flowchart showing a process of deriving a control target value in this embodiment. In this process, for each toner color, the state of use of the toner, specifically, the initial characteristics such as the particle size distribution of the toner determined at the time of filling in the developing device, and the amount of toner remaining in the developing device. The control target value corresponding to the amount of toner present is found. First, one of the toner colors is selected (step S31), and as the information for the CPU 101 to estimate the usage state of the toner, toner individuality information on the selected toner color and a dot indicating the number of dots formed by the exposure unit 6 Information on the count value and the rotation time of the developing roller is acquired (step S32). Here, a case where the control target value corresponding to the black color is obtained will be described as an example, but the same applies to other toner colors.
[0088]
The “toner individuality information” is data written in the memory 94 provided in the developing device 4K according to the characteristics of the toner filled in the developing device 4K. In this apparatus, the characteristics of the toner are classified into eight types in view of the fact that the various characteristics such as the particle size distribution of the toner are different for each production lot. Then, the type to which the toner belongs is determined by analysis at the time of manufacture, and 3-bit data representing the type is attached to each developing device 4K as toner individuality information. This data is read from the memory 94 when the developing device 4K is mounted on the developing unit 4, and is stored in the RAM 107 of the engine controller 10.
[0089]
The “dot count value” is information for estimating the amount of toner remaining in the developing device 4K. The simplest method of estimating the remaining amount of toner is to obtain it from the integrated value of the number of formed images. However, since the amount of toner consumed by forming one image is not constant, this method is accurate. It is difficult to know the remaining amount. On the other hand, the number of dots formed on the photoreceptor 2 by the exposure unit 6 represents the number of dots visualized by the toner on the photoreceptor 2, and thus reflects the amount of toner consumption more accurately. Become. Therefore, in this embodiment, the number of dots when the exposure unit 6 forms an electrostatic latent image on the photoreceptor 2 to be developed by the developing device 4K is counted and stored in the RAM 107. The value is a parameter indicating the remaining amount of toner in the developing device 4K.
[0090]
Further, the "developing roller rotation time" is information for estimating the characteristics of the toner remaining in the developing device 4K in more detail. As described above, the toner layer is formed on the surface of the developing roller 44, and a part of the toner moves on the photoconductor 2 to perform the development. At this time, on the surface of the developing roller 44, the toner not contributing to the development is conveyed to a contact position with the supply roller 43, and is stripped off by the roller 43 to form a new toner layer. As the toner adheres to and peels off from the developing roller 44 repeatedly, the toner becomes fatigued, and its characteristics gradually change. Such a characteristic change of the toner progresses as the developing roller 44 is repeatedly rotated. Therefore, for example, even if the remaining amount of toner in the developing device 4K is the same, the characteristics may be different between an unused fresh toner and an old toner which has repeatedly adhered and peeled many times. The densities of the images formed using are not always the same.
[0091]
Therefore, in this embodiment, the state of the toner built in the developing device 4K is determined based on a combination of two parameters, a dot count value indicating the remaining amount of toner, and a developing roller rotation time indicating the degree of change in the characteristic of the toner. The image quality is stabilized by estimating and finely setting the control target value according to the state.
[0092]
These pieces of information are also used for managing the state of wear of each part of the apparatus and improving maintainability. That is, one dot count corresponds to a toner amount of 0.015 mg, and the consumption amount becomes approximately 180 g at a count of 120,000,000 dots, which means that most of the toner stored in each developing device is used up. Regarding the rotation time of the developing roller, the integrated value of 10600 sec corresponds to 8000 sheets of A4 continuous printing, and it is not preferable to continue image formation any longer in terms of image quality. Therefore, in this embodiment, when any of these information reaches the above value, a message notifying the toner end is displayed on a display unit (not shown) to urge the user to replace the developing device. Like that.
[0093]
Now, a control target value corresponding to the operating status of the device is determined from the information on the operating status of the device thus obtained. In this embodiment, an optimal control target value corresponding to the toner individuality information indicating the type of toner and the characteristics of the residual toner estimated from the combination of the dot count value and the rotation time of the developing roller is experimentally obtained in advance. This value is stored in the ROM 106 of the engine controller 10 as a lookup table for each type of toner. The CPU 101 selects one of these look-up tables to be referred to in correspondence with the type of toner based on the acquired toner personality information (step S33). The dot count value and the developing roller at that time are selected. A value corresponding to the combination with the rotation time is read from the table (step S34).
[0094]
Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the density of the image to be formed can be increased or decreased within a predetermined range according to preference or as required by a user performing a predetermined operation input using an operation unit (not shown). Is configured. That is, each time the user increases or decreases the image density by one step, a predetermined offset value, for example, 0.005 per step is added to or subtracted from the value read from the lookup table. The control target value Akt for the black color at that time is set and stored in the RAM 107 (step S35). Thus, the control target value Akt for the black color is obtained.
[0095]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a lookup table for obtaining a control target value. This table is a table that is referred to when using a toner of black color whose characteristics belong to “type 0”. In this embodiment, eight types of tables corresponding to eight types of toner characteristics are prepared for each toner color in correspondence with two types of patch images for high density and low density, which will be described later. It is stored in the ROM 106 provided in the engine controller 10. Here, FIG. 14A is an example of a table corresponding to a high-density patch image, and FIG. 14B is an example of a table corresponding to a low-density patch image.
[0096]
Assuming that the toner personality information acquired in step S32 indicates, for example, “type 0”, in the subsequent step S33, the table of FIG. 14 corresponding to the toner personality information “0” is selected from the eight types of tables. Is selected. Then, the control target value Akt is obtained based on the acquired dot count value and the developing roller rotation time. For example, for a high-density patch image, if the dot count value is 1500000 counts and the developing roller rotation time is 2000 seconds, referring to FIG. Is the control target value Akt. Further, for example, when the user sets the image density one step higher than the standard state, a value 0.989 obtained by adding 0.005 to this value becomes the control target value Akt. Similarly, the control target value for the low-density patch image can be obtained.
[0097]
The control target value Akt obtained in this way is stored in the RAM 107 of the engine controller 10, and in setting each density control factor thereafter, the evaluation value obtained based on the reflected light amount of the patch image becomes the control target value. To match.
[0098]
As described above, the control target value for one toner color is obtained by executing the above-described steps S31 to S35. By repeating the above processing for each toner color (step S36), the control target values for all the toner colors are obtained. Values Ayt, Act, Amt and Akt are determined. Here, the suffixes y, c, m and k represent the respective toner colors, that is, yellow, cyan, magenta and black, respectively, and the suffix t indicates the control target value.
[0099]
(D) Development bias setting
In this image forming apparatus, the DC developing bias Vavg applied to the developing roller 44 and the energy per unit area (hereinafter simply referred to as “exposure energy”) E of the exposure beam L for exposing the photoconductor 2 are variable. Is adjusted to control the image density. Here, the variable range of the DC developing bias Vavg is set to six levels from V0 to V5 from the low level side, and the variable range of the exposure energy E is changed to four levels from the low level side to four levels from 0 to 3, and the optimum value is set. Will be described, but these variable ranges and the number of divisions can be appropriately modified according to the specifications of the device. In the above-described apparatus in which the variable range of the DC developing bias Vavg is set to (−110) V to (−330) V, the lowest level V0 is set to (−110) V having the smallest absolute value of the voltage. The highest level V5 corresponds to (-330) V having the largest absolute value of the voltage.
[0100]
FIG. 15 is a flowchart showing a developing bias setting process in this embodiment. FIG. 16 shows a high-density patch image. In this process, first, the exposure energy E is set to level 2 (step S41), and then, while the DC developing bias Vavg is increased by one level from the minimum level V0, the solid image as a high-density patch image is obtained at each bias value. Is formed (steps S42 and S43).
[0101]
Six patch images Iv0 to Iv5 are sequentially formed on the surface of the intermediate transfer belt 71, as shown in FIG. 16, corresponding to the DC developing bias Vavg changed and set in six stages. The five patch images Iv0 to Iv4 are formed to have a length L1. The length L <b> 1 is configured to be longer than the circumference of the cylindrical photoconductor 2. On the other hand, the last patch image Iv5 is formed with a length L3 shorter than the circumference of the photoconductor 2. The reason for this will be described in detail later. Further, when the DC developing bias Vavg is changed and set, there is a slight time delay until the potential of the developing roller 44 becomes uniform, so that each patch image is formed with an interval L2 in consideration of this time delay. . The area on the surface of the intermediate transfer belt 71 that can actually carry the toner image is the image forming area 710 shown in FIG. 10, but since the shape and arrangement of the patch image are configured as described above, the image forming area Approximately three patch images can be formed on 710, and six patch images are formed over two rounds of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG.
[0102]
Here, the reason why the length of the patch image is set as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 17. FIG. 17 is a diagram showing a change in image density occurring in the photoconductor cycle. As shown in FIG. 1, the photoconductor 2 is formed in a cylindrical shape (the circumferential length is L0), but the shape is not a perfect cylinder due to manufacturing variations, thermal deformation, and the like. In some cases, the image density of the toner image to be formed may have a periodic variation corresponding to the circumference L0 of the photoconductor 2. That is, in a contact developing device in which toner development is performed in a state in which the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are in contact with each other, the contact pressure between the two varies, and the toner developing is performed by separating the two. In the non-contact developing system, the intensity of the electric field that causes the toner to fly between the two varies, and in any of the apparatuses, the probability that the toner moves from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 varies with the rotation period of the photosensitive member 2. It is because it becomes.
[0103]
As shown in FIG. 17A, the width of the density fluctuation is large particularly when the absolute value | Vavg | of the DC developing bias Vavg is relatively low, and becomes smaller as this value | Vavg | increases. For example, when the absolute value | Vavg | of the DC developing bias is set to a relatively small value Va to form a patch image, the image density OD depends on the position on the photoconductor 2 as shown in FIG. It will change within the range of the width Δ1. Similarly, even when a patch image is formed with another DC developing bias, the image density fluctuates within a certain range as shown by the hatched portion in FIG. As described above, the density OD of the patch image fluctuates depending not only on the magnitude of the DC developing bias Vavg but also on the formation position on the photoconductor 2. Therefore, in order to obtain the optimum value of the DC developing bias Vavg from the image density, it is necessary to eliminate the influence of the density fluctuation corresponding to the rotation cycle of the photoconductor 2 on the patch image.
[0104]
Therefore, in this embodiment, a patch image having a length L1 exceeding the circumferential length L0 of the photoconductor 2 is formed, and an average value of the densities obtained for the length L0 is used as the image density of the patch image as described later. And By doing so, the effect of the density fluctuation corresponding to the rotation cycle of the photoconductor 2 on the density of each patch image is effectively suppressed. As a result, the optimum value of the DC developing bias Vavg is determined based on the density. It is possible to find it appropriately.
[0105]
In this embodiment, as shown in FIG. 16, the length L3 of the last patch image Iv5 of the patch images Iv0 to Iv5, which is formed with the DC developing bias Vavg at the maximum, is set to the circumference of the photosensitive member 2. It is smaller than the length L0. This is because, as shown in FIG. 17B, in a patch image formed under the condition that the absolute value | Vavg | of the DC developing bias is large, the density fluctuation corresponding to the rotation cycle of the photoconductor 2 is small, and thus the photosensitive This is because it is not necessary to calculate the average value over the body cycle, but by doing so, it is possible to shorten the time required for forming and processing the patch image and to reduce the toner consumption in forming the patch image.
[0106]
As described above, in order to eliminate the influence of the density fluctuation corresponding to the photoconductor cycle on the optimization processing of the density control factor, the length of the patch image must be formed longer than the circumference L0 of the photoconductor 2. Although it is desirable, not all patch images need to have such a length, and how many patch images have such a length depends on the degree of density fluctuation appearing in each device and the level of required image quality. Should be determined as appropriate. For example, when the influence of the density fluctuation in the photoconductor cycle is relatively small, only the patch image Iv0 formed under the condition that the DC developing bias Vavg is the minimum is set to the length L1, and the other patch images Iv1 to Iv5 are set to the length L1. The length L3 may be shorter than this.
[0107]
Conversely, all patch images may be formed to have the length L1, but in this case, there is a problem that processing time and toner consumption increase. Further, it is not preferable from the viewpoint of image quality that the density fluctuation corresponding to the photoconductor cycle appears even in the state where the DC developing bias Vavg is maximized. At least when the maximum value is set, the density fluctuation does not appear. It is essential that the variable range of the DC developing bias Vavg is determined. When the variable range of the DC developing bias Vavg is set in such a manner, such a density variation does not appear at least at the maximum value, so that it is not necessary to set the length of the patch image in this case to L1.
[0108]
Returning to FIG. 15, the description of the developing bias setting process will be continued. With respect to the patch images Iv0 to Iv5 formed with the respective DC developing biases, the amount of reflected light from the surface measured by the density sensor 60 is sampled (step S44). In this embodiment, 74 points (corresponding to the peripheral length L0 of the photoconductor 2) for the patch images Iv0 to Iv4 having the length L1, and 21 points (corresponding to the peripheral length of the developing roller 44) for the patch image Iv5 having the length L3. 2), sample data of the output voltages Vp and Vs from the density sensor 60 is obtained at a sampling period of 8 msec.
[0109]
Then, spike noise is removed from the sample data in the same manner as when the background profile is derived (FIG. 7) (step S45). That is, in the patch images Iv0 to Iv4 having the length L1, of the 74 sample data corresponding to the circumferential length L0 of the photoconductor 2, a total of 20 pieces of data, each of 10 pieces in order from the largest value to the smallest value, Is excluded, the average value of the other 54 sample data is obtained, and noise is removed by replacing the excluded data with this average value.
[0110]
FIG. 18 is an enlarged view of the high-density patch image. The present invention is characterized in that “the image density of the measured portion is obtained based on M pieces of density information (where M <N) out of N pieces of density information”. The output voltages Vp and Vs correspond to “density information” of the present invention, and in the above example, correspond to the case where N = 74 and M = 54. Then, as shown in FIG. 18, for example, an area MR corresponding to the length L0 of the patch image Iv0 having the length L1 corresponds to the “measurement area” of the present invention and the spot diameter detected by the density sensor 60. The regions MP correspond to “measured portions” of the present invention, respectively.
[0111]
As described above, it is desirable to determine the number of data to be excluded (or the ratio thereof) in consideration of the frequency of noise occurrence in the device. That is, the frequency of occurrence of noise in the image forming apparatus according to the present embodiment is expressed by a ratio of the number of occurrences of spike-like noise, which includes the ones protruding to the large side and the one protruding to the small side, as a ratio to the number of sampling data. Because it was less than 25%, the number of data to exclude was set as follows:
When the number of sample data is 74, 10 each for the large side and the small side;
When the number of sample data is 21, three for the large side and three for the small side.
[0112]
According to this concept, the number (or ratio) of data to be excluded may be set according to the frequency of occurrence of noise, and the number of data to be excluded may be increased or decreased according to the number of sample data. In some cases, it is effective to change the number of data to be excluded on the large side and the small side depending on the noise generation situation. Further, when the frequency of occurrence of noise can be suppressed low, or when the number of sample data is as small as, for example, about 10, such data exclusion may not be required.
[0113]
On the other hand, in the patch image Iv5 having the length L3, the average value of the other 15 sample data is excluded by excluding a total of 6 data of 3 sample data from the 21 sample data in the order of larger and smaller values. Then, noise is removed by replacing the excluded data with this average value. That is, in this case, N = 21 and M = 15.
[0114]
After removing spike noise from the sample data (step S45) in the same manner as when the background profile is derived (FIG. 7), each patch is obtained by removing the dark output of the sensor system and the influence of the background profile from the data. The “evaluation value” of the image is calculated (step S46).
[0115]
As described above, the density sensor 60 of this apparatus has a characteristic that the output level is largest when no toner is attached to the intermediate transfer belt 71, and the output decreases as the amount of toner increases. Further, since an offset due to a dark output is added to this output, it is difficult to treat the output voltage data from this sensor as information for evaluating the amount of toner adhered as it is. Therefore, in this embodiment, the obtained data is processed and converted into data reflecting the magnitude of the toner adhesion amount, that is, an evaluation value, so that the subsequent processing can be easily performed.
[0116]
The method of calculating the evaluation value will be described more specifically by taking a patch image of a black toner color as an example. Of the six patch images developed with the black toner, the evaluation value Ak (n) of the n-th patch image Ivn (where n = 0, 1,..., 5) is represented by the following equation:
Ak (n) = 1- {Vpmeank (n) -Vpo} / {Vpmean_b-Vpo}
Calculate based on Here, the meaning of each term in the above equation is as follows.
[0117]
First, Vpmeank (n) is output from the density sensor 60 as the output voltage Vp corresponding to the p-polarized light component of the reflected light from the n-th patch image Ivn, and the average of the sampled sample data after noise removal is performed. Value. That is, for example, the value Vpmeank (0) corresponding to the first patch image Iv0 is detected as the output voltage Vp from the density sensor 60 in the length L0 of the patch image and then subjected to spike noise removal processing. It is an arithmetic mean of 74 sample data stored in the RAM 107. Note that the subscript k of each term in the above equation represents a value for the black color.
[0118]
Vpo is a dark output voltage from the light receiving unit 670p obtained in the pre-operation 1 with the light emitting element 601 turned off. Thus, by subtracting the dark output voltage Vpo from the sampled output voltage, it is possible to eliminate the influence of the dark output and obtain the toner image density with higher accuracy.
[0119]
Further, Vpmean_b is the same as that in which 74 pieces of sample data used for calculating the above-mentioned Vpmean (n) are detected on the intermediate transfer belt 71 among the background profile data previously obtained and stored in the RAM 107. This is the average value of each sample data detected at the position.
[0120]
That is, the evaluation value Ak (n) for the n-th patch image Ivn in the black color is the average value of the sensor output Vp obtained from the surface of the intermediate transfer belt 71 before the toner adheres, and the evaluation value Ak (n). After subtracting the dark output of the sensor from each of the average values of the sensor output Vp obtained from the patch image Ivn, the ratio between the two is taken, and the value is subtracted from 1. Therefore, in a state where the toner as the patch image does not adhere to the intermediate transfer belt 71 at all, Vpmeank (n) = Vpmean_b and the evaluation value Ak (n) becomes zero, while the surface of the intermediate transfer belt 71 is completely made of black toner. And the reflectance becomes zero, Vpmean (n) = Vpo, and the evaluation value Ak (n) = 1.
[0121]
As described above, when the evaluation value Ak (n) is used instead of using the value of the sensor output voltage Vp as it is, the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 is canceled, and the image density of the patch image is measured with high accuracy. Can be. Further, since the correction is made according to the density of the patch image on the intermediate transfer belt 71, the measurement accuracy of the image density can be further improved. Further, the density of the patch image Ivn can be normalized and expressed by a value from a minimum value 0 representing a state where no toner adheres to a maximum value 1 representing a state where the surface of the intermediate transfer belt 71 is covered with high-density toner. This is convenient for estimating the density of the toner image in the subsequent processing.
[0122]
The toner colors other than black, that is, yellow (Y), cyan (C), and magenta (M) have a higher reflectance than the black color even when the toner covers the surface of the intermediate transfer belt 71. Since the amount of reflected light is not zero, the density may not be accurately represented by the evaluation value obtained as described above. Therefore, in this embodiment, the output voltage Vp corresponding to the p-polarized component is used as the sample data used when obtaining the evaluation values Ay (n), Ac (n), and Am (n) for these toner colors, but the dark output A value PS obtained by dividing the value obtained by subtracting Vpo by the value obtained by subtracting the dark output Vso from the output voltage Vs corresponding to the s-polarized component, that is, PS = (Vp−Vpo) / (Vs−Vso) is sampled at each position. By using the data as data, it is possible to accurately estimate the image density of these toner colors. Further, similarly to the case of the black color, by considering the sensor output obtained from the surface of the intermediate transfer belt 71 before the toner adheres, the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 is canceled, and Since the correction is made according to the density of the patch image on the belt 71, the measurement accuracy of the image density can be improved.
[0123]
For example, for a cyan color (C), the evaluation value Ac (n) is represented by the following equation:
Ac (n) = 1- {PSmeanc (n) -PSo} / {PSmean_b-PSo}
Can be obtained by Here, PSmeanc (n) is an average value after noise removal of the value PS obtained based on the sensor outputs Vp and Vs at each position of the n-th patch image Ivn in cyan. PSo is the above value PS corresponding to the sensor outputs Vp and Vs when the surface of the intermediate transfer belt 71 is completely covered with the color toner, and this value PS is the minimum value that can be taken. Further, PSmean_b is an average value of the above values PS obtained based on the sensor outputs Vp and Vs sampled as the base profile at each position on the intermediate transfer belt 71.
[0124]
By defining the evaluation value corresponding to the color toner as described above, the toner is not attached to the intermediate transfer belt 71 at all (PSmeanc (n) = PSmean_b) as in the case of the black color described above. ) Is normalized to represent the density of the patch image Ivn with a value from a minimum value 0 representing the state of the belt 71 to a maximum value 1 representing a state in which the belt 71 is completely covered with the toner (in this case, PSmeanc (n) = PSo). Can be.
[0125]
When the density of each patch image (more precisely, its evaluation value) is obtained, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is calculated based on the value (step S47). FIG. 19 is a flowchart showing the DC developing bias optimum value calculation processing in this embodiment. Since the contents of this processing are the same regardless of the toner color, the suffixes (y, c, m, k) of the evaluation value corresponding to the toner color are omitted in FIG. Needless to say, the target value is different for each toner color.
[0126]
First, the parameter n is set to 0 (step S471), and the evaluation value A (n), that is, A (0) is compared with the previously obtained control target value At (for example, Akt for black color) (step S471). S472). At this time, if the evaluation value A (0) is equal to or larger than the control target value At, it means that an image density exceeding the target density is obtained at the minimum value V0 of the DC developing bias Vavg, and is higher than this. It is needless to consider the developing bias, and the process is terminated with the DC developing bias V0 at this time as the optimum value Vop (step S477).
[0127]
On the other hand, when the evaluation value A (0) has not reached the target value At, the evaluation value A (1) for the patch image Iv1 formed at the DC development bias (level 1) higher by one level is read out, and the evaluation value A (0) is read. A difference from A (0) is obtained, and it is determined whether the difference is equal to or smaller than a predetermined value Δa (step S473). Here, when the difference between them is equal to or smaller than the predetermined value Δa, the optimum value Vop of the DC developing bias is set to level 0 in the same manner as described above. The reason for this will be described in detail later.
[0128]
On the other hand, if the difference is larger than the predetermined value Δa, the process proceeds to step S474, where the evaluation value A (1) is compared with the control target value At. At this time, if the evaluation value A (1) is equal to or larger than the target value At, the target value At is larger than the evaluation value A (0) and equal to or smaller than A (1), that is, A (0) <At ≦ A (1). Therefore, the optimum value Vop of the DC developing bias for obtaining the target image density exists between V0 and V1 of the DC developing bias Vavg. That is, V0 <Vop ≦ V1.
[0129]
Therefore, in such a case, the process proceeds to step S478, and the optimum value Vop is obtained by calculation. Various methods are conceivable as the calculation method. For example, a change in the evaluation value with respect to the DC developing bias Vavg is approximated to an appropriate function in a section from V0 to V1, and the DC value is such that the value of the function becomes the target value At. The developing bias Vavg may be set to the optimum value Vop. Of these methods, the method of approximating the change of the evaluation value with a straight line is the simplest, but the optimum value Vop can be obtained with sufficient accuracy by appropriately selecting the variable range of the DC developing bias Vavg. Of course, the optimum value Vop may be calculated by other methods, for example, by introducing a more accurate approximation function. However, it is not always practical in consideration of the detection error and variation of the device.
[0130]
On the other hand, if the target value At is larger than the evaluation value A (1) in step S474, n is incremented by 1 (step S475), and n is increased to the maximum value (step S476). S475 is repeated to obtain the optimum value Vop of the DC developing bias. However, even if n becomes the maximum value (n = 5) in step S476, the optimum value Vop was not obtained, that is, the evaluation corresponding to the six patch images If none of the values has reached the target value, the DC developing bias V5 at which the density becomes maximum is set to the optimum value Vop (step S477).
[0131]
As described above, in this embodiment, each of the evaluation values A (0) to A (5) corresponding to each of the patch images Iv0 to Iv5 is compared with the target value At, and the target density is determined based on the magnitude relation. Although the optimum value Vop of the DC developing bias for obtaining is obtained, as described above, in step S473, the difference between the evaluation values A (n) and A (n + 1) corresponding to two consecutive patch images is obtained. When the value is equal to or smaller than the predetermined value Δa, the DC developing bias Vn is set to the optimum value Vop. The reason is as follows.
[0132]
That is, as shown in FIG. 17B, the image density OD on the sheet S increases as the DC developing bias Vavg increases, but the rate of increase decreases in a region where the DC developing bias Vavg is relatively large, and the saturation gradually increases. It shows the characteristic that it does. This is because, when the toner adheres to a certain high density, the image density does not increase so much even if the toner adhesion amount is further increased. In such a region where the rate of increase in image density is small, increasing the DC developing bias Vavg in order to further increase the image density can only reduce the amount of toner consumption even though the increase in density is not so expected. It will increase and is not realistic. Conversely, in such a region, by setting the DC developing bias Vavg as low as possible within a range where the density change can be tolerated, it is possible to greatly reduce the toner consumption while minimizing the reduction in image density. Become.
[0133]
Therefore, in this embodiment, the lowest possible value is set as the optimum value Vop of the DC developing bias in a region where the rate of increase of the image density with respect to the DC developing bias Vavg is smaller than a predetermined value. Specifically, the difference between the evaluation values A (n) and A (n + 1) representing the densities of the respective patch images Ivn and Iv (n + 1) formed by the two types of DC developing biases Vavg of Vn and Vn + 1 is a predetermined value. If Δa or less, the lower DC developing bias, that is, the value of Vn, is set as the optimum value Vop. Here, this value Δa is such that when there are two images whose evaluation values differ by Δa, the difference between the two densities cannot be easily discriminated by the naked eye, or the difference between the two densities can be tolerated in the apparatus. It is desirable to choose so that the degree.
[0134]
This prevents the DC developing bias Vavg from being set to an unnecessarily high value even though there is almost no increase in image density, and a trade-off between image density and toner consumption is achieved. Have been.
[0135]
As described above, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg for obtaining a predetermined solid image density is set to any value in the range from the minimum value V0 to the maximum value V5. In this image forming apparatus, from the viewpoint of improving the image quality, the surface potential and the DC developing bias of the portion (non-image portion) of the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 where the toner is not attached corresponding to the image signal are set. The potential difference from Vavg is always constant (for example, 325 V). When the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is obtained as described above, the charging control unit 103 supplies the charging unit 3 with the charging value. The magnitude of the bias is also changed so that the potential difference is kept constant.
[0136]
(E) Exposure energy setting
Subsequently, the exposure energy E is set to the optimum value. FIG. 20 is a flowchart showing the exposure energy setting processing in this embodiment. As shown in FIG. 20, the processing contents are basically the same as the developing bias setting processing (FIG. 15) described above. That is, first, the DC developing bias Vavg is set to the previously obtained optimum value Vop (step S51), and then a patch image is formed at each level while increasing the exposure energy E by one from the minimum level 0 (step S51). Steps S52 and S53). Then, the amount of reflected light from each patch image is sampled (step S54), spike noise is removed from the sample data (step S55), and an evaluation value representing the density of each patch image is obtained (step S56). The optimum value Eop of the exposure energy is obtained on the basis of (Step S57).
[0137]
In this process (FIG. 20), the content of the process is different from the above-described developing bias setting process (FIG. 15) in that the optimum value Eop of the exposure energy is determined from the pattern / number of patch images to be formed and the evaluation value. In both other respects, both perform almost the same processing. Therefore, here, the difference will be mainly described.
[0138]
In this image forming apparatus, an electrostatic latent image corresponding to an image signal is formed by exposing the surface of the photoreceptor 2 with the light beam L, but the exposed area is relatively large like a solid image, for example. In the density image, even if the exposure energy E is changed, the potential profile of the electrostatic latent image does not change much. On the other hand, in a low-density image in which regions to be exposed such as a fine line image or a halftone image are scattered in a spot on the surface of the photoconductor 2, the potential profile greatly changes depending on the exposure energy E. Such a change in the potential profile causes a change in the density of the toner image. That is, the change in the exposure energy E does not significantly affect the high-density image, but greatly affects the density in the low-density image.
[0139]
Therefore, in this embodiment, first, a solid image in which the influence of the exposure energy E on the image density is small is formed as a high-density patch image, and the optimum value of the DC developing bias Vavg is obtained based on the density. When obtaining the optimum value, a low-density patch image is formed. Therefore, in this exposure energy setting processing, a patch image having a different pattern from the patch image (FIG. 16) formed in the DC developing bias setting processing is used.
[0140]
Although the effect of the exposure energy E on the high-density image is small, if the variable range is too wide, the change in the density of the high-density image becomes large. To prevent this, the variable range of the exposure energy E is an electrostatic latent image corresponding to a high-density image (for example, a solid image) when the exposure energy is changed from the minimum (level 0) to the maximum (level 3). It is preferable that the change of the surface potential is within 20 V, more preferably within 10 V.
[0141]
FIG. 21 is a diagram illustrating a low-density patch image. As described above, in this embodiment, the exposure energy E is changed and set in four stages. Here, one patch is formed at each level, and a total of four patch images Ie0 to Ie3 are formed. I have. The pattern of the patch image used here is composed of a plurality of fine lines spaced apart from each other, as shown in FIG. 21, and more specifically, is a one-dot-one-off one-dot line pattern. The pattern of the low-density patch image is not limited to this, but using such a pattern in which lines or dots are isolated from each other allows a change in exposure energy E to be reflected in a change in image density. , It is possible to obtain the optimum value with higher accuracy.
[0142]
The length L4 of each patch image is set smaller than the length L1 of the high-density patch image (FIG. 16). This is because in the exposure energy setting process, the DC developing bias Vavg has already been set to its optimum value Vop, and under this optimum condition, density unevenness does not occur in two cycles of the photoconductor (inversely, If such density unevenness occurs in this state, Vop is not an optimal value as the DC developing bias Vavg). However, on the other hand, there is a possibility that density unevenness due to the deformation of the developing roller 44 may occur. Therefore, it is preferable to use an average value of the length corresponding to the circumference of the developing roller 44 as the density of the patch image. Therefore, the circumference L4 of the patch image is set to be larger than the circumference of the developing roller 44. When the moving speed (peripheral speed) of each surface of the developing roller 44 and the photosensitive member 2 is not the same in the non-contact developing system, it corresponds to one rotation of the developing roller 44 in consideration of the peripheral speed ratio. A length of the patch image may be formed on the photoconductor 2.
[0143]
The interval L5 between the patch images may be smaller than the interval L2 shown in FIG. This is because the energy density of the light beam L from the exposure unit 6 can be changed in a relatively short time, and particularly when the light source is constituted by a semiconductor laser, the energy density can be extremely short. Can be changed. By configuring the shape and arrangement of each patch image in this way, it is possible to form all the patch images Ie0 to Ie3 in one round of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. Accordingly, the processing time is shortened.
[0144]
For the low-density patch images Ie0 to Ie3 formed in this way, evaluation values representing the image densities are obtained in the same manner as in the case of the high-density patch images described above. Then, based on the evaluation value and the control target value derived from the look-up table (FIG. 14B) for the low-density patch image prepared separately from the high-density patch image described above, the exposure energy is determined. Is calculated. FIG. 22 is a flowchart showing an exposure energy optimum value calculation process in this embodiment. Also in this processing, similarly to the processing for calculating the optimum value of the developing bias shown in FIG. 19, the evaluation values are sequentially compared with the target value At from the patch images formed at the low energy level so that the evaluation value matches the target value. The optimum value Eop is determined by calculating the value of the exposure energy E (steps S571 to S577).
[0145]
However, in the range of the exposure energy E that is normally used, the saturation characteristic (FIG. 17B) seen in the relationship between the solid image density and the DC developing bias does not appear between the fine line image density and the exposure energy E. The processing corresponding to step S473 in FIG. 19 is omitted. In this manner, the optimum value Eop of the exposure energy E for obtaining a desired image density is obtained.
[0146]
(F) Post-processing
As described above, the optimum values of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E have been obtained, so that an image can be formed with a predetermined image quality thereafter. Therefore, at this point, the optimization processing of the density control factors may be terminated, the rotation drive of the intermediate transfer belt 71 or the like may be stopped to shift the apparatus to the standby state, or the control of other density control factors may be performed. Some adjustment operation may be performed as much as possible, and the content of the post-processing is arbitrary, and thus the description thereof is omitted here.
[0147]
(G) Effect
As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the density sensor 60 that irradiates light to the surface of the intermediate transfer belt 71 and receives light reflected from the surface is provided. Then, the output voltages Vp and Vs of the density sensor 60 are sampled, and the density of the patch image is obtained based on the difference in the sensor output between the state where the toner image is not carried and the state where the patch image is carried. It is possible to accurately obtain the patch image density regardless of the surface state of the intermediate transfer belt 71.
[0148]
Further, for the N consecutive data in the sampling data string obtained in this way, a predetermined number (3 or 10) is sequentially assigned to each of the other data in the order from the largest value to the smallest value, and the other (N− By replacing the average value of 6) or (N-20) pieces of data, spike noise mixed in the data string is removed. Therefore, the influence of spike noise mixed in the sampling data on the detection result of the patch image density is suppressed to a small value, and the patch image density can be obtained with higher accuracy.
[0149]
Since the DC development bias Vavg and the exposure energy E as the density control factors are optimized based on the patch image densities accurately obtained in this manner, these density control factors can be set to the optimum state. As a result, a toner image having good image quality can be stably formed.
[0150]
In the above embodiment, the method of removing noise from the sensor output Vp corresponding to the p-polarized component of the reflected light from the intermediate transfer belt 71 has been described. However, the same applies to the sensor output Vs corresponding to the s-polarized component. Can remove noise. In this case, if there is a correlation between the noise generation status between the p-polarized light and the s-polarized light, the noise removal processing for the sensor output Vs corresponding to the s-polarized component is performed by the sample data sequence of the sensor output Vp corresponding to the p-polarized component. In the above, the sensor output Vs detected from the same position as the data excluded may be removed. If there is no correlation between the two, the p-polarized component and the s-polarized component are individually described above. Noise removal may be performed.
[0151]
(III) Other
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes other than those described above can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the density sensor 60 is arranged to face the surface of the intermediate transfer belt 71 to detect the density of a toner image as a patch image primarily transferred to the intermediate transfer belt 71. However, the present invention is not limited to this. For example, a density sensor may be arranged facing the surface of the photoconductor 2 to detect the density of the toner image developed on the photoconductor 2.
[0152]
Further, for example, although not taken into consideration in the above-described embodiment, due to the deformation or eccentricity of the roller 75 facing the density sensor 60, the roller 75 is wound around the surface of the intermediate transfer belt 71 with the rotation of the roller 75. The distance between the area 71a and the density sensor 60 may fluctuate periodically. When the distance fluctuates in this manner, the amount of light reaching the light receiving elements 672p and 672s changes, and as a result, the sensor outputs Vp and Vs also fluctuate periodically. Therefore, in the case where the fluctuation due to the rotation cycle of the roller 75 appears as described above, in order to eliminate the influence, the measured data on the measured area on the intermediate transfer belt 71, that is, the spike noise removal processing described above is performed. The length of the section to be extracted may be the length of the surface of the intermediate transfer belt 71 corresponding to one rotation of the roller 75. Then, if the average of the density information at this length is obtained, the fluctuation in the rotation cycle of the roller 75 can be canceled.
[0153]
Further, for example, the optimization processing of the density control factor in the above-described embodiment is performed by sequentially positioning each developing device at the developing position, rotating each developing roller 44, and sequentially switching each developing device again. Although the patch image is formed, the idle rotation of the developing roller and the formation of the patch image may be continuously performed for each developing unit. In such a case, the number of times of switching operation of the developing device can be reduced. For example, in a device that requires quietness in a standby state, this configuration makes it possible to reduce the number of switching operations of the developing device. It is possible to minimize the frequency of the generated operation sound.
[0154]
In addition, the procedure of the optimization process of the concentration control factor in the above-described embodiment is an example, and may be another procedure. For example, in the present embodiment, the pre-operation 1 and the pre-operation 2 are started at the same time, but they need not always be executed at the same time. Further, the control target value of the image density may be obtained at least at the time of obtaining the optimum value Vop of the DC developing bias, and the control target value may be obtained at a timing different from that of the present embodiment, for example, before the pre-operation. Is also good.
[0155]
Further, in the above-described embodiment, for each of the background profile and the patch image density, noise removal is performed by excluding a predetermined number of data from the acquired sample data sequence in the order of the largest value and the smallest value. However, the present invention is not limited to this. For example, noise removal by the above-described processing may be performed only on the background profile or only on the patch image density.
[0156]
In the above-described embodiment, each sample data obtained by sampling the output of the density sensor 60 for one rotation of the intermediate transfer belt 71 is stored as the base profile of the intermediate transfer belt 71, but a patch image is formed later. Only the sample data from the position corresponding to the position to be stored may be stored, whereby the amount of data to be stored can be reduced. In this case, if the formation positions of the patch images on the intermediate transfer belt 71 are made to match as much as possible, the calculation can be performed using a common base profile for each patch image, which is more efficient. .
[0157]
Further, in the above-described embodiment, the DC development bias and the exposure energy as the density control factors for controlling the image density are variable, but only one of them may be variable to control the image density. Other concentration control factors may be used. Further, in the above embodiment, the charging bias is configured to change following the DC developing bias.However, the present invention is not limited to this, and the charging bias may be fixed or may be independent of the DC developing bias. You may make it changeable.
[0158]
In the above-described embodiment, the image forming apparatus includes the intermediate transfer belt 71 as an intermediate medium that temporarily holds the toner image developed on the photoconductor 2. The present invention is also applicable to an image forming apparatus having a medium and an image forming apparatus having no intermediate medium and configured to directly transfer a toner image formed on the photoconductor 2 to a sheet S as a final transfer material. The invention can be applied.
[0159]
In the above-described embodiment, the image forming apparatus is configured to be able to form a full-color image using four color toners of yellow, cyan, magenta, and black. The present invention is not limited to this, and is arbitrary. For example, the present invention can be applied to an apparatus that forms a monochrome image using only black toner.
[0160]
Further, in the above embodiment, the present invention is applied to the printer that executes the image forming operation based on the image signal from the outside of the apparatus. However, the inside of the apparatus according to the user's image forming request, for example, the pressing of the copy button. The present invention can be applied to a copier that creates an image signal and executes an image forming operation based on the image signal, and a facsimile machine that executes an image forming operation based on an image signal given via a communication line. Needless to say,
[0161]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a measurement target area of a patch image whose density is to be measured, the density detection means obtains the density information for a plurality of measurement points in the area, and obtains the density information in this manner. Of the N pieces of density information, only M pieces of information, which are a part, are regarded as significant density information, and the image density of the measured area is determined from the M pieces of density information. In other words, (N−M) pieces of the N pieces of density information are excluded as possibly containing some noise, and the image density of the measurement area is calculated using only the remaining M pieces of density information. I have to. Therefore, even if the density information that greatly fluctuates from the true value due to the influence of noise due to various factors is included in the N pieces of density information, this can be excluded to obtain a more accurate image density. .
[0162]
Since the density control factor is optimized based on the patch image density thus obtained, a toner image having good image quality can be stably formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a developing device of the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a density sensor.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an outline of a concentration control factor optimizing process according to the embodiment;
FIG. 6 is a flowchart showing an initialization operation in this embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a pre-operation in this embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a base profile of an intermediate transfer belt.
FIG. 9 is a flowchart showing a spike noise removal process in this embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing how spike noise is removed in this embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the relationship between the particle size of toner and the amount of reflected light.
FIG. 12 is a diagram illustrating a correspondence between a particle size distribution of a toner and a change in an OD value.
FIG. 13 is a flowchart showing a process of deriving a control target value in this embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a look-up table for obtaining a control target value.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a developing bias setting process according to the embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a patch image for high density.
FIG. 17 is a diagram illustrating a change in image density occurring in a photoconductor cycle.
FIG. 18 is an enlarged view of a high-density patch image.
FIG. 19 is a flowchart showing a process of calculating an optimum value of a DC developing bias in the embodiment.
FIG. 20 is a flowchart showing a process of setting exposure energy in this embodiment.
FIG. 21 is a diagram illustrating a low-density patch image.
FIG. 22 is a flowchart showing an exposure energy optimum value calculation process in this embodiment.
[Explanation of symbols]
2. Photoconductor (image carrier)
3. Charging unit
4. Developing unit
4Y, 4C, 4M, 4K: developing unit
6 Exposure unit
10 ... Engine controller (image forming means)
11 ... Main controller
44 ... Developing roller (toner carrier)
60: density sensor (density detecting means)
71: Intermediate transfer belt
101 ... CPU
EG… Engine part
Iv0-5 ... (for high density) patch image
L1... Length (of patch image Iv0)
L0: circumference of photoconductor 2
MP: location to be measured
MR: area to be measured

Claims (20)

その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、
その表面にトナーを担持しながら前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されたパッチ画像としてのトナー像に対して該パッチ画像よりも小さな被測定箇所に光を照射するとともに、該被測定箇所からの光を受光して該被測定箇所の光学濃度に対応した濃度情報を出力する濃度検出手段と
を備え、
前記濃度情報より求めたパッチ画像濃度に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御する画像形成装置において、
前記パッチ画像のうち被測定領域内の互いに異なるＮ箇所（Ｎは２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれにおいてその濃度情報を取得するとともに、
前記各被測定箇所に対応したＮ個の濃度情報のうちＭ個（Ｍは自然数、かつ、Ｍ＜Ｎ）の濃度情報に基づき前記被測定領域の画像濃度を求め、さらに、
前記被測定領域の画像濃度に基づいて前記パッチ画像濃度を求めることを特徴とする画像形成装置。An image carrier configured to carry an electrostatic latent image on its surface,
A toner carrier that carries the toner to a position facing the image carrier while carrying the toner on its surface;
An image forming a toner image by applying a predetermined developing bias to the toner carrier to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier, and visualizing the electrostatic latent image with the toner. Forming means;
The toner image as the patch image formed by the image forming means is irradiated with light to a measured portion smaller than the patch image, and the light from the measured portion is received and the optical portion of the measured portion receives light. Density detecting means for outputting density information corresponding to the density,
In an image forming apparatus that controls an image density by optimizing a density control factor affecting an image density based on a patch image density obtained from the density information,
In each of the N measurement locations (N is a natural number of 2 or more) different from each other in the measurement area of the patch image, the density information is obtained,
The image density of the measured area is obtained based on M density information (M is a natural number and M <N) among the N pieces of density information corresponding to the respective measurement locations,
An image forming apparatus, wherein the patch image density is obtained based on the image density of the measured area. 前記Ｍ個の濃度情報は、前記Ｎ個の濃度情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報を除外したものである請求項１に記載の画像形成装置。The M pieces of density information are obtained by excluding a total of (N−M) pieces of density information from the N pieces of density information in a predetermined number in order from the largest value and / or the smallest value. Item 2. The image forming apparatus according to Item 1. 前記パッチ画像は、その長さが前記像担持体の周長より長くなるように形成され、しかも、前記被測定領域の長さは、前記像担持体の周長と略等しい請求項１または２に記載の画像形成装置。3. The patch image according to claim 1, wherein a length of the patch image is longer than a circumference of the image carrier, and a length of the measured area is substantially equal to a circumference of the image carrier. An image forming apparatus according to claim 1. 前記Ｍ個の濃度情報の平均値を、前記被測定領域の光学濃度に対応した濃度情報とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an average value of the M pieces of density information is density information corresponding to an optical density of the measured area. その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、
その表面にトナーを担持しながら前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されたパッチ画像としてのトナー像に対して該パッチ画像よりも小さな被測定箇所に光を照射するとともに、該被測定箇所からの光を受光して該被測定箇所の光学濃度に対応した濃度情報を出力する濃度検出手段と
を備え、
前記濃度検出手段によって前記パッチ画像のうち互いに異なるＮ箇所（Ｎは２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれについて濃度情報を取得し、それらＮ個の濃度情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報を除外したＭ個（Ｍは自然数、かつ、Ｍ＜Ｎ）の濃度情報に基づき前記パッチ画像の画像濃度を求めるとともに、
そのパッチ画像濃度に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。An image carrier configured to carry an electrostatic latent image on its surface,
A toner carrier that carries the toner to a position facing the image carrier while carrying the toner on its surface;
An image forming a toner image by applying a predetermined developing bias to the toner carrier to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier, and visualizing the electrostatic latent image with the toner. Forming means;
The toner image as the patch image formed by the image forming means is irradiated with light to a measured portion smaller than the patch image, and the light from the measured portion is received and the optical portion of the measured portion receives light. Density detecting means for outputting density information corresponding to the density,
The density detecting means obtains density information for each of N different measurement points (N is a natural number of 2 or more) in the patch image, and obtains the density information having a larger value among the N pieces of density information. Alternatively, the image density of the patch image is determined based on M pieces of density information (M is a natural number and M <N) excluding a total of (N−M) pieces of density information by a predetermined number in order from the smallest one. ,
An image forming apparatus characterized in that the image density is controlled by optimizing a density control factor affecting the image density based on the patch image density. 前記Ｍ個の濃度情報の平均値に基づき前記パッチ画像の画像濃度を求める請求項５に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5, wherein an image density of the patch image is obtained based on an average value of the M pieces of density information. 前記Ｍ個の濃度情報の平均値を、前記除外された（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報に対応する前記被測定箇所のそれぞれにおける新たな濃度情報として、該（Ｎ−Ｍ）個の新たな濃度情報および前記Ｍ個の濃度情報に基づいて前記パッチ画像の画像濃度を求める請求項２または５に記載の画像形成装置。The average value of the M pieces of density information is used as new density information at each of the measured locations corresponding to the excluded (NM) pieces of density information, and the (NM) new pieces of density information are used. The image forming apparatus according to claim 2, wherein an image density of the patch image is obtained based on density information and the M pieces of density information. 前記濃度検出手段は前記像担持体表面に向けて配置されており、しかも、
トナー像を担持しない状態の前記像担持体表面に対向する前記濃度検出手段からの前記濃度情報を該表面の光学濃度に対応した下地情報として、
該下地情報と、前記パッチ画像が形成された前記像担持体表面の濃度情報とに基づき前記パッチ画像濃度を求める請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。The density detecting means is arranged toward the surface of the image carrier, and furthermore,
The density information from the density detection unit facing the surface of the image carrier in a state not carrying a toner image as background information corresponding to the optical density of the surface,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the patch image density is obtained based on the background information and density information on the surface of the image carrier on which the patch image is formed. 前記像担持体表面のうちトナー像を担持しない互いに異なるＮ１箇所（Ｎ１は２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれが前記濃度検出手段と対向しているときの前記濃度検出手段からの前記濃度情報を各被測定箇所における前記下地情報として、それらＮ１個の下地情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ１−Ｍ１）個の下地情報を除外したＭ１個（Ｍ１は自然数、かつ、Ｍ１＜Ｎ１）の下地情報と、前記Ｍ個の濃度情報とに基づき前記パッチ画像の画像濃度を求める請求項８に記載の画像形成装置。The density from the density detection means when each of N1 different measurement places (N1 is a natural number of 2 or more) on the surface of the image carrier that does not carry a toner image is opposed to the density detection means. The information is used as the background information at each of the measured locations, and a predetermined number of the N1 background information items are removed from the N1 background information items in order from the largest value and / or the smallest value, and a total of (N1-M1) background information items are excluded. 9. The image forming apparatus according to claim 8, wherein the image density of the patch image is obtained based on M1 pieces of background information (M1 is a natural number and M1 <N1) and the M pieces of density information. 前記像担持体上に形成されたトナー像を一時的に担持する中間体をさらに備えるとともに、前記濃度検出手段は前記中間体表面に向けて配置されており、しかも、
トナー像を担持しない状態の前記中間体表面に対向する前記濃度検出手段からの前記濃度情報を該表面の光学濃度に対応した下地情報として、
該下地情報と、前記パッチ画像が形成された前記中間体表面の濃度情報とに基づき前記パッチ画像濃度を求める請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus further includes an intermediate for temporarily supporting the toner image formed on the image carrier, and the density detecting unit is disposed facing the surface of the intermediate, and
The density information from the density detection means facing the surface of the intermediate body in a state not carrying a toner image as background information corresponding to the optical density of the surface,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the patch image density is obtained based on the background information and density information on the surface of the intermediate on which the patch image is formed. 前記中間体表面のうちトナー像を担持しない互いに異なるＮ１箇所（Ｎ１は２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれが前記濃度検出手段と対向しているときの前記濃度検出手段からの前記濃度情報を各被測定箇所における前記下地情報として、それらＮ１個の下地情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ１−Ｍ１）個の下地情報を除外したＭ１個（Ｍ１は自然数、かつ、Ｍ１＜Ｎ１）の下地情報と、前記Ｍ個の濃度情報とに基づき前記パッチ画像の画像濃度を求める請求項１０に記載の画像形成装置。The density information from the density detecting means when each of N1 different measuring points (N1 is a natural number of 2 or more) which do not carry a toner image on the surface of the intermediate body is opposed to the density detecting means. Is defined as the background information at each of the measured locations, M1 obtained by excluding a total of (N1−M1) pieces of the background information from the N1 pieces of the background information, each having a predetermined number in descending order of the value and / or the value thereof. The image forming apparatus according to claim 10, wherein the image density of the patch image is obtained based on the number of pieces of background information (M1 is a natural number and M1 <N1) and the M pieces of density information. Ｎ＝Ｎ１かつＭ＝Ｍ１であり、しかも、前記Ｍ個の濃度情報に対応するＭ箇所の被測定箇所と、前記Ｍ個の下地情報に対応するＭ箇所の被測定箇所とが同一である請求項９または１１に記載の画像形成装置。N = N1 and M = M1, and the M measurement locations corresponding to the M pieces of density information are the same as the M measurement locations corresponding to the M pieces of background information. Item 12. The image forming apparatus according to item 9 or 11. その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、その表面にトナーを担持しながら前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、
前記像担時体表面の被測定箇所に光を照射するとともに、該被測定箇所からの光を受光して該被測定箇所の光学濃度に対応した濃度情報を出力する濃度検出手段と
を備え、
前記像担持体表面のうちトナー像を担持しない互いに異なるＮ２箇所（Ｎ２は２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれが前記濃度検出手段と対向しているときの前記濃度検出手段からの前記濃度情報を、前記像担持体表面の各被測定箇所における光学濃度に対応する下地情報として、
前記各被測定箇所に対応したＮ２個の下地情報のうちＭ２個（Ｍ２は自然数、かつ、Ｍ２＜Ｎ２）に基づき前記像担持体表面の光学濃度を求めることを特徴とする画像形成装置。An image carrier configured to carry an electrostatic latent image on its surface, a toner carrier that carries the toner to a position facing the image carrier while carrying toner on its surface,
An image forming a toner image by applying a predetermined developing bias to the toner carrier to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier, and visualizing the electrostatic latent image with the toner. Forming means;
Along with irradiating the measured portion on the surface of the image bearing member with light, density detecting means for receiving light from the measured portion and outputting density information corresponding to the optical density of the measured portion,
The density from the density detecting means when each of N2 different measuring points (N2 is a natural number of 2 or more) on the surface of the image carrier which does not carry a toner image is opposed to the density detecting means. Information, as background information corresponding to the optical density at each measured location on the surface of the image carrier,
An image forming apparatus, wherein an optical density of the surface of the image carrier is obtained based on M2 (M2 is a natural number and M2 <N2) of N2 pieces of base information corresponding to each of the measured portions. その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、
その表面にトナーを担持しながら前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して、前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させ、前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と、
前記像担持体上で顕像化されたトナー像を一次的に担持可能な中間体と、
前記中間体表面の被測定箇所に光を照射するとともに、該被測定箇所からの光を受光して該被測定箇所の光学濃度に対応した濃度情報を出力する濃度検出手段と
を備え、
前記中間体表面のうちトナー像を担持しない互いに異なるＮ２箇所（Ｎ２は２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれが前記濃度検出手段と対向しているときの前記濃度検出手段からの前記濃度情報を、前記中間体表面の各被測定箇所における光学濃度に対応する下地情報として、
前記各被測定箇所に対応したＮ２個の下地情報のうちＭ２個（Ｍ２は自然数、かつ、Ｍ２＜Ｎ２）に基づき前記中間体表面の光学濃度を求めることを特徴とする画像形成装置。An image carrier configured to carry an electrostatic latent image on its surface,
A toner carrier that carries the toner to a position facing the image carrier while carrying the toner on its surface;
An image forming a toner image by applying a predetermined developing bias to the toner carrier to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier, and visualizing the electrostatic latent image with the toner. Forming means;
An intermediate capable of temporarily supporting the toner image visualized on the image carrier,
Along with irradiating the measured portion on the surface of the intermediate body with light, a density detecting means for receiving light from the measured portion and outputting density information corresponding to the optical density of the measured portion,
The density information from the density detecting means when each of N2 different measuring points (N2 is a natural number of 2 or more) on the surface of the intermediate member not carrying a toner image is opposed to the density detecting means. The, as background information corresponding to the optical density at each measured location on the surface of the intermediate,
An image forming apparatus, wherein an optical density of the surface of the intermediate body is obtained based on M2 (M2 is a natural number and M2 <N2) out of N2 pieces of base information corresponding to each of the positions to be measured. 前記Ｍ２個の下地情報は、前記Ｎ２個の下地情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ２−Ｍ２）個の下地情報を除外したものである請求項１３または１４に記載の画像形成装置。The M2 pieces of background information are obtained by excluding a total of (N2−M2) pieces of background information from the N2 pieces of background information by a predetermined number in order from a large value and / or a small value. Item 15. The image forming apparatus according to Item 13 or 14. 前記Ｍ２個の下地情報の平均値を、前記除外された（Ｎ２−Ｍ２）個の下地情報に対応する前記被測定箇所のそれぞれにおける新たな下地情報とする請求項１５に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 15, wherein an average value of the M2 pieces of background information is new background information at each of the measured locations corresponding to the excluded (N2−M2) pieces of background information. 静電潜像を像担持体の表面に形成するとともに、その表面にトナーを担持するトナー担持体に所定の現像バイアスを印加して前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナー像として顕像化する画像形成方法において、
パッチ画像としてのトナー像を形成し、該パッチ画像のうち被測定領域内のＮ箇所（Ｎは２以上の自然数）の被測定箇所のそれぞれにおいてその画像濃度に対応した濃度情報を取得するとともに、
前記各被測定箇所の光学濃度に対応するＮ個の濃度情報のうちＭ個（Ｍは自然数、かつ、Ｍ＜Ｎ）の濃度情報に基づいて前記被測定領域の画像濃度を求め、さらに、
前記被測定領域の画像濃度に基づいて前記パッチ画像のパッチ画像濃度を求め、
前記パッチ画像濃度に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化することを特徴とする画像形成方法。An electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier, and a predetermined developing bias is applied to the toner carrier carrying the toner on the surface to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier. In the image forming method for visualizing the electrostatic latent image as a toner image by causing
A toner image is formed as a patch image, and density information corresponding to the image density is obtained at each of N measurement points (N is a natural number of 2 or more) in the measurement area in the patch image,
The image density of the measured area is obtained based on M density information (M is a natural number and M <N) among the N pieces of density information corresponding to the optical density of each of the measured locations,
Finding the patch image density of the patch image based on the image density of the measured area,
An image forming method comprising optimizing a density control factor that affects image density based on the patch image density. 前記Ｎ個の濃度情報のうちその値が大きいものおよび／または小さいものから順にそれぞれ所定個数ずつ、計（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報を除外し、それ以外のＭ個を前記Ｍ個の濃度情報とする請求項１７に記載の画像形成方法。Of the N pieces of density information, a predetermined number of the pieces of density information are excluded in order from the one having the largest value and / or the smallest value, and a total of (N−M) pieces of density information are excluded, and the other M pieces of density information are the M pieces of density information. The image forming method according to claim 17, wherein the information is information. 前記Ｍ個の濃度情報の平均値を求め、該平均値を前記除外された（Ｎ−Ｍ）個の濃度情報に対応する前記被測定箇所のそれぞれにおける新たな濃度情報として、該（Ｎ−Ｍ）個の新たな濃度情報および前記Ｍ個の濃度情報に基づいて前記被測定領域の画像濃度を求める請求項１８に記載の画像形成方法。An average value of the M pieces of density information is obtained, and the average value is used as new density information at each of the measured locations corresponding to the excluded (N−M) pieces of density information. 20. The image forming method according to claim 18, wherein the image density of the measured area is obtained based on the new density information and the M pieces of density information. 前記パッチ画像が形成される像担持体、もしくは該パッチ画像が転写される中間体の表面において、トナー像を担持しない状態でのその表面の光学濃度に対応する下地情報をさらに取得するとともに、該下地情報と、前記パッチ画像が形成された前記像担持体表面の濃度情報とに基づき前記パッチ画像濃度を求める請求項１７ないし１９のいずれかに記載の画像形成方法。On the surface of the image carrier on which the patch image is formed, or on the surface of the intermediate body on which the patch image is transferred, further acquiring background information corresponding to the optical density of the surface in a state where the toner image is not carried, 20. The image forming method according to claim 17, wherein the density of the patch image is obtained based on background information and density information of the surface of the image carrier on which the patch image is formed.
JP2002232252A 2002-08-09 2002-08-09 Image forming device and method Pending JP2004070184A (en)

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