JP2005092118A

JP2005092118A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005092118A
Application number: JP2003328751A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kato; 真治加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP4280588B2

Abstract

【課題】トナー像の濃度を検出する複数の検出器の検出特性の違いなどに起因する画像濃度不良の発生を防止し、画像濃度の安定した画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転駆動される複数の感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋに電子写真方式で形成したトナー像を中間転写ベルト１０に転写しカラー画像を得る構成とする。各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋに基準トナーパッチを形成し、その基準トナーパッチのトナー濃度を第１の検出器３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋで検出する。この検出結果を基に画像濃度制御を実行する際に、中間転写ベルト１０に転写された基準トナーパッチのトナー濃度を第２の検出器３３０で検出しこの検出結果に基づいて第１の検出器３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋの出力結果を補正し、画像濃度制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンター等のタンデム方式のカラー画像形成装置、詳しくは、トナー濃度検出を行いその結果を利用して画像濃度制御を行うカラー画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式でカラー画像出力を行う画像形成装置に対する高生産性の要求が高まっており、これに応える作像方式として、複数の像担持体及び現像装置を含む画像形成ユニットを転写ベルトに対向させた位置に並列に並べ、像担持体上のトナー像を転写紙（あるいは転写ベルト）上に順次転写させる構成のタンデム方式と呼ばれる画像形成装置が主流を占めるようになってきた。

また、このような画像形成装置において、像担持体上や中間転写体上に基準トナーパッチを形成し、光学的なトナー濃度センサを用いてそのトナー濃度の測定結果に基づいて画像濃度制御を行う技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２０６７６１公報

しかしながら、このような画像形成装置においては以下の課題がある。

（１）各感光体毎に配置するトナー濃度センサの位置を感光体の幅方向（中間転写ベルトの幅方向）に対して全て同じ位置にして、それらのトナー濃度センサが検出可能なように各感光体の幅方向での同位置に１又は複数の基準トナーパッチを各色を並行して作像すると、これら各色の基準トナーパッチが中間転写ベルト上で重なり、中間転写ベルトクリーニング、２次転写クリーニング部に対する入力トナー量が増えて、クリーニング不良、トナー飛散が発生し、その後の画像品質を劣化させる。

（２）また、このような画像形成装置において、基準トナーパッチが中間転写ベルト上で重ならないように、まず、ある１色の１又は複数の基準トナーパッチの作像を終了してから、次の色の基準トナーパッチを作像する方法があるが、この方法では、空回し時間が必要となり、４色を使用する場合には、４色の基準トナーパッチを並行して作像する方式に比較して４倍近くの時間を要してしまい、ユーザーの待ち時間増加、生産性の低下につながる。

（３）中間転写ベルトの幅方向に対して、各色に対応したトナー濃度センサの設置位置及び基準トナーパッチの作像位置をずらして、基準トナーパッチのトナー濃度の検出を行うものが開示されているが、中間転写ベルトは転写紙と擦れるために傷が付きやすく、これにより、転写ベルトの表面状態は不均一となり、中間転写ベルトの幅方向に対して異なる位置にある複数（色毎）のトナー濃度センサ間の検出にばらつきが大きくなり、検出が安定しない。

（４）中間転写ベルト上でのトナー濃度を検出する画像形成装置においては、トナー濃度が変化した時に、その原因が現像装置内のトナー濃度なのか、感光体の電位なのか、中間転写ベルトへの転写率なのか等、不明確であり、例えば、原因として中間転写ベルトへの転写率が異常で中間転写ベルト上のトナー濃度が低い場合にも関わらず、現像装置内へのトナー補給量を増やしてトナー濃度を上げようとすれば、トナー飛散を生じてしまう場合がある。このように中間転写ベルト上でのトナー濃度の検出をする場合には問題が生じてしまう。

そこで、上記問題を解決する画像形成装置が提案されている。即ち、回転駆動される複数の像担持体である感光体に電子写真方式で形成したトナー像を中間転写体に転写しカラー画像を得る画像形成装置において、トナー像を光学的に検出する検出器を感光体毎に感光体に対向するように互いに感光体の軸心方向にずらして配置する。そして、基準トナーパッチを感光体毎に感光体体の軸心方向にずらして形成し、形成した基準トナーパッチの濃度をそれぞれの基準トナーパッチに対応する検出器で検出する。そして、これらの検出器の検出結果に基づいて画像濃度制御を実行する。これにより、クリーニング不良を発生させず、かつ、安定したトナー濃度検出が可能な画像形成装置を提供することができる。

ところで、この画像形成装置では、像担持体である感光体毎に、感光体上のトナー像を検出する検出器が必要であるので、例えば、それぞれの検出器の受光特性や検出特性や感光体の表面特性値が経時や環境変化により変化した場合には、感光体毎にトナー付着量を検出し画像濃度を制御しても、色間でばらつきが生じ、結果的に画像濃度変動につながるおそれがある。このような問題は、感光体上のトナー像を検出する複数の検出器を互いずらして配置した画像形成装置に限らず、複数の検出器を互いにずらしていない画像形成装置においても発生する問題である。

本発明の目的は、トナー像の濃度を検出する複数の検出器の検出特性の違いなどに起因する画像濃度不良の発生を防止し、画像濃度の安定した画像形成装置を提供することである。

本発明の目的は、経時においてもクリーニング不良を発生させず、かつ、安定したトナー濃度検出が可能な画像形成装置を提供することである。

本発明の目的は、経時においてもクリーニング不良を発生させず、かつ、安定したトナー濃度検出を可能とし、これにより、ユーザーに対して待ち時間が少なく、生産性が高く、画質の安定した画像形成装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、回転駆動される複数の像担持体上に電子写真方式で形成したトナー像を中間転写体に転写しカラー画像を得る画像形成装置において、前記像担持体毎に前記像担持体に対向して設けられ、対向する前記像担持体に形成されたトナー像の濃度を光学的に検出する複数の第１の検出器と、前記中間転写体に対向して設けられ、前記中間転写体に転写されたトナー像の濃度を光学的に検出する第２の検出器と、トナー像である基準トナーパッチを各前記像担持体上に形成し中間転写体に転写させるトナーパッチ形成手段と、前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記第１の検出器の検出結果を補正する補正手段と、補正された前記第１の検出器の検出結果に基づいて画像濃度制御を実行する画像濃度制御手段と、を備える。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記第１の検出器のうちの少なくとも２つは、互いに前記像担持体の軸心方向にずらして配置され、前記トナーパッチ形成手段は、前記第１の検出器の配置に合わせて前記基準トナーパッチを形成する。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記第２の検出器は、全ての前記第１の検出器に対して前記像担持体の軸心方向にずらして配置され、前記トナーパッチ形成手段は、前記第１及び第２の検出器の配置に合わせて前記基準トナーパッチを形成する。

請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の画像形成装置において、前記トナーパッチ形成手段は、前記第２の検出器が検出する基準トナーパッチを、複数の前記第１の検出器が検出する基準トナーパッチのうちの少なくとも１つと同じ作像条件で形成する。

請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の画像形成装置において、前記像担持体は、黒色を含む複数のトナーの色毎に対応して設けられ、黒色のトナー像が形成される前記像担持体に対応する前記第１の検出器と前記第２の検出器とは、全ての前記第１の検出器と前記第２の検出器とのうちで前記像担持体の軸心方向において最も離れた位置に配置されている。

請求項１記載の発明によれば、複数の像担持体毎に設けられた第１の検出器の検出特性が異なっても、それらの検出結果が中間転写体上のトナー濃度を検出する第２の検出器の検出結果により補正されるので、複数の検出器の検出特性の違いなどに起因する画像濃度不良の発生を防止することができ、画像濃度の安定した画像形成装置を提供することができる。これにより、環境が変化しても経時にわたって画像濃度の安定した画像形成装置を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、少なくとも２つの像担持体に対応する基準トナーパッチが互いにずれて形成され、これにより、それらの基準トナーパッチが中間転写ベルト上に互いにずれて転写されるので、中間転写クリーニング、２次転写クリーニングでのクリーニング不良や、各転写工程での転写散りによるトナー飛散が発生することを防止することができる。また、少なくとも２つの作像ユニットで並行して基準トナーパッチの作成ができるので、電位制御等のセルフチェックを実行する際のユーザーの待ち時間を短縮することができる。

請求項３記載の発明によれば、第１の検出器が検出する基準トナーパッチと、第２の検出器が検出する基準トナーパッチとを並行して作像することができ、これにより、基準トナーパッチの作成を伴う電位制御等の画像濃度制御を実行する際のユーザーの待ち時間を短縮することができる。

請求項４記載の発明によれば、同じ作像条件の基準トナーパッチ同士に基づいて補正を行うので、補正精度を高くすることができる。

請求項５記載の発明によれば、ブラックのトナーに比較して色変動に寄与の大きいその他のカラートナーに対応する第１の検出器と、第２の検出器との位置関係が、ブラックに対応する第１の検出器と第２の検出器との位置関係に比べて近くなるので、これにより、基準トナーパッチの作像位置による差を少なくして補正精度を高めることができる。

本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、画像形成装置として、タンデム型のフルカラーの電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）への適用例である。

まず、本実施の形態の複写機全体の構成について説明する。図１は、本実施の形態の複写機全体を示す概略構成図である。複写機は、画像形成を行う複写機本体１００と、この複写機本体１００が載置され複写機本体１００に対して記録材である転写紙５の供給を行う給紙装置２００と、複写機本体１００上に取り付けられ原稿画像を読み取るスキャナ３００と、このスキャナ３００の上部に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。複写機本体１００には、転写紙５を手差し給紙させるための手差しトレイ６、及び、画像形成済みの転写紙５が排紙される排紙トレイ７が設けられている。

図２は、複写機本体１００の構成を示す拡大図である。複写機本体１００には、中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、図３に示すように、ベース層１１、弾性層１２及びコート層１３の３層構造となっている。ベース層１１は、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や、伸びの大きなゴム材料に帆布などの伸びにくい材料を組み合わせた構成とされる。また、弾性層１２は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリルーブタジエン共重合ゴムなどで構成され、ベース層１１の上に形成される。また、コート層１３は、弾性層１２の表面に、例えばフッ素系樹脂がコーティングされることで形成される。そして、この中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４，１５，１６に張架された状態で、図２中時計回り方向に回転駆動される。

図２に示すように、支持ローラ１４，１５，１６のうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間のベルト張架部分には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色に対応した４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋが並んで配置されている。これらの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの上方には、図１に示すように、露光装置２１が設けられている。この露光装置２１は、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて、レーザ制御部（図示せず）により半導体レーザ（図示せず）を駆動して書込光を出射し、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋに設けられる像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に静電潜像を形成するためのものである。ここで、書込光の出射は、レーザに限るものではなく、例えばＬＥＤであってもよい。

画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成について説明する。以下の説明では、黒色のトナー像を形成する画像形成ユニット１８Ｋを例に挙げて説明するが、他の画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍも同様の構成を有する。ここで、図４は隣り合う２つの画像形成ユニット１８Ｍ，１８Ｋの構成を示す拡大図である。なお、図中の符号では、色の区別を示す「Ｍ」及び「Ｋ」の記号を省略しており、以下の説明でも記号は適宜省略する。

画像形成ユニット１８には、感光体ドラム２０の周囲に、帯電装置６０、現像装置６１、感光体クリーニング装置６３及び除電装置６４が設けられている。また、感光体ドラム２０に対して中間転写ベルト１０を介して対向する位置には、１次転写装置６２が設けられている。

帯電装置６０は、帯電ローラを採用した接触帯電方式のものであり、感光体ドラム２０に接触して電圧を印加することにより感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。この帯電装置６０には、非接触のスコロトロンチャージャなどを採用した非接触帯電方式のものも採用できる。

また、現像装置６１では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を使用している。なお、現像剤としては一成分現像剤を使用してもよい。この現像装置６１は、現像ケース７０内に設けられた攪拌部６６と現像部６７とに大別できる。攪拌部６６では、二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という）が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての後述する現像スリーブ６５上に供給される。この攪拌部６６は、平行な２本のスクリュー６８が設けられており、２本のスクリュー６８の間には、両端部で互いが連通するように仕切るための仕切り板が設けられている。また、現像ケース７０には現像装置６１内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ７１が取り付けられている。一方、現像部６７では、現像スリーブ６５に付着した現像剤のうちのトナーが感光体ドラム２０に転移される。この現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体ドラム２０と対向する現像スリーブ６５が設けられており、その現像スリーブ６５内には図示しないマグネットが固定配置されている。また、現像スリーブ６５に先端が接近するようにドクタブレード７３が設けられている。本実施の形態では、このドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔が０．９ｍｍとなるように設定されている。

この現像装置６１では、現像剤を２本のスクリュー６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げて保持される。現像スリーブ６５に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ６５の回転に伴って搬送され、ドクタブレード７３により適正な量に規制される。なお、規制された現像剤は攪拌部６６に戻される。このようにして感光体ドラム２０と対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブ６５に印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体ドラム２０上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体ドラム２０上の静電潜像部分に転移し、感光体ドラム２０上の静電潜像は可視像化され、トナー像が形成される。現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブ６５から離れ、攪拌部６６に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１が検出し、その検出結果に基づいて攪拌部６６にトナーが補給される。

１次転写装置６２は、１次転写ローラを採用しており、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム２０に押し当てるようにして設置されている。１次転写装置６２は、ローラ形状のものでなくても、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。

感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体ドラム２０に押し当てられるように配置される、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えている。また、本実施の形態では、クリーニング性能を高めるために感光体ドラム２０に接触する導電性のファーブラシ７６を併用している。このファーブラシ７６には、金属製の電界ローラ７７からバイアスが印加されており、その電界ローラ７７にはスクレーパ７８の先端が押し当てられている。そして、クリーニングブレード７５やファーブラシ７６により感光体ドラム２０から除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３の内部に収容される。その後、回収スクリュー７９により感光体クリーニング装置６３の片側に寄せられ、トナーリサイクル装置を通じて現像装置６１へと戻され、再利用する。

除電装置６４は、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム２０の表面電位を初期化する。

また、画像形成ユニット１８には、各感光体ドラム２０に対応させて、第１の検出器であるトナー濃度センサ３１０と電位センサ３２０とが設けられている。詳しくは、図５に示すように、トナー濃度センサ３１０（３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋ）は、感光体ドラム２０毎に感光体ドラム２０に対向するように設けられ、互いに感光体ドラム２０の軸心９０方向にずらして配置されている。トナー濃度センサ３１０は、光学方式の赤外光反射型センサであり感光体ドラム２０の表面に形成されたトナー像の濃度を光学的に検出するものである。電位センサ３２０（３２０Ｙ，３２０Ｃ，３２０Ｍ，３２０Ｋ）も、同じく感光体ドラム２０毎に感光体ドラム２０に対向するように設けられ、互いに感光体ドラム２０の軸心９０方向にずらして配置されている。これらの電位センサ３２０は感光体ドラム２０表面の電位を検出する。ここで、本実施の形態では、トナー濃度センサ３１０を配置するスペースを確保するために現像スリーブ６５（図４参照）を感光体ドラム２０の軸心９０を通る水平線に対して約１０度上方に配置している。

画像形成ユニット１８の具体的な設定について説明する。感光体ドラム２０の直径は６０ｍｍであり、感光体ドラム２０を２８２ｍｍ／ｓの線速で駆動している。また、現像スリーブ６５の直径は２５ｍｍであり、現像スリーブ６５を５６４ｍｍ／ｓの線速で駆動している。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−（マイナス）１０〜−３０μＣ／ｇの範囲となるのが好適である。また、感光体ドラム２０と現像スリーブ６５との間隙である現像ギャップは、０．５〜０．３ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。また、感光体ドラム２０の感光層の厚みは３０μｍであり、露光装置２１の光学系のビームスポット径は５０×６０μｍであり、その光量は約０．４７ｍＷである。一例として帯電装置６０により、感光体ドラム２０の表面は−７００Ｖに一様帯電され、露光装置２１によりレーザが照射された静電潜像部分の電位は、−１２０Ｖとなる。これに対して、現像バイアスの電圧を−４７０Ｖとし、３５０Ｖの現像ポテンシャルを確保する。このようなプロセス条件は電位制御の結果によって適時変更される。

以上の構成をもつ画像形成ユニット１８では、感光体ドラム２０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて露光装置２１からレーザによる書込光を照射し、感光体ドラム２０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、１次転写装置６２により中間転写ベルト１０上に１次転写される。１次転写後に感光体ドラム２０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置６３により除去され、その後、感光体ドラム２０の表面は、除電装置６４により除電されて、次の画像形成に供される。

次いで、図２に示すように、支持ローラのうちの第３支持ローラ１６に対向する位置には、２次転写装置である２次転写ローラ２４が設けられている。そして、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙５上に２次転写する際には、２次転写ローラ２４を第３支持ローラ１６に巻回された中間転写ベルト１０部分に押し当てて２次転写を行う。なお、２次転写装置としては２次転写ローラ２４を用いた構成でなくても、例えば転写ベルトや非接触の転写チャージャを用いた構成としてもよい。この２次転写ローラ２４には、２次転写ローラ２４に付着したトナーをクリーニングするローラクリーニング部９１が当接している。

また、２次転写ローラ２４の転写紙搬送方向下流側には、２つのローラ２３ａ，２３ｂ間に無端ベルト状の搬送ベルト２２が張架した構成を有する。また、このさらに搬送方向下流側には、転写紙５上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。また、中間転写ベルト１０の支持ローラのうちの第２支持ローラ１５に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１７が設けられている。このベルトクリーニング装置１７は、転写紙５に中間転写ベルト１０上のトナー像を転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するためのものである。

また、中間転写ベルト１０における全ての感光体ドラム２０よりも中間転写ベルト回転方向下流側には、中間転写ベルト１０に対向して第２の検出器である補正用センサ３３０が設けられている。詳しくは、補正用センサ３３０は、中間転写ベルト１０を介して第１支持ローラ１４に対向する位置に配置されている。補正用センサ３３０は、トナー濃度センサ３１０と同じ構造であり光学方式の赤外光反射型センサであって中間転写ベルト１０の表面に形成されたトナー像の濃度を光学的に検出するものである。ここで、図５には、この補正用センサ３３０とトナー濃度センサ３１０との位置関係を説明するために補正用センサ３３０を模式的に記載している。図５に示すように、補正用センサ３３０は、各トナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋに対して感光体ドラム２０の軸心９０方向にずらして配置されている。また、これらの補正用センサ３３０と各トナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋとは、感光体ドラム２０の軸心９０方向において、補正用センサ３３０、イエロー用のトナー濃度センサ３１０Ｙ、シアン用のトナー濃度センサ３１０Ｃ、マゼンタ用のトナー濃度センサ３１０Ｍ、ブラック（黒）用のトナー濃度センサ３１０Ｋの順に配置されている。つまり、補正用センサ３３０とブラック用のトナー濃度センサ３１０Ｋとは、全てのトナー濃度センサ３１０と補正用センサ３３０とのうちで感光体ドラム２０の軸心９０方向において最も離れた位置に配置されている。

また、図１に示すように、複写機本体１００には、給紙装置２００から給紙された転写紙５を２次転写ローラ２４を経由して排紙トレイ７に案内する搬送路４８が設けられており、この搬送路４８に沿って、搬送ローラ４９ａ、レジストローラ４９ｂ、排出ローラ５６などが設けられている。搬送路４８の下流側には、転写後の転写紙５の搬送方向を排紙トレイ７又は用紙反転装置９３に切り替える切替爪５５が設けられている。用紙反転装置９３は、転写紙５を反転させて再び２次転写ローラ２４に向けて送り出すものである。さらに、複写機本体１００には、手差しトレイ６から搬送路４８へ合流する手差し給紙路５３が設けられ、この手差し給紙路５３の上流側には、手差しトレイ６にセットされた転写紙５を一枚ずつ給紙するための給紙ローラ５０及分離ローラ５１が設けられている。

給紙装置２００は、転写紙５を収納する複数の給紙カセット４４、これらの給紙カセット４４に収納された転写紙を一枚ずつ送り出す給紙ローラ４２及び分離ローラ４５、送り出された転写紙を給紙路４６に沿って搬送する搬送ローラ４７などから構成されている。給紙路４６は、複写機本体１００の搬送路４８に接続している。

スキャナ３００について図１に基づいて簡単に説明する。スキャナ３００では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（図示せず）の読取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１及び第２の走行体３３，３４が往復移動する。これらの走行体３３，３４により走査された画像情報は、結像レンズ３５によってその後方に設置されている読取センサ３６の結像面に集光され、読取センサ３６によって画像信号として読込まれる。

図６は本実施の形態の複写機が備える各部の電気的な接続を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態の複写機には、コンピュータ構成のメイン制御部５００が備えられており、このメイン制御部５００が各部を駆動制御する。メイン制御部５００は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１にバスライン５０２を介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）５０３と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）５０４とが接続されて構成されている。

ＲＯＭ５０３には、トナー濃度センサ３１０，補正用センサ３３０の出力値に対する単位面積当りのトナー付着量への換算に関する情報を記憶した換算テーブル（図示せず）が格納されている。

メイン制御部５００には、複写機本体１００の各部、給紙装置２００、スキャナ３００、原稿自動搬送装置４００が接続されている。ここで、複写機本体１００のトナー濃度センサ３１０、電位センサ３２０及び補正用センサ３３０は、検出した情報をメイン制御部５００に送り出す。

次に、本実施の形態の複写機の動作について説明する。上記構成をもつ複写機を用いて原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、ユーザーが図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３１上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３３および第２走行体３４が走行を開始する。これにより、第１走行体３３からの光がコンタクトガラス３１上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３４のミラーで反射されて、結像レンズ３５を通じて読取センサ３６に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータが駆動し、支持ローラ１４，１５，１６のうちの１つが回転駆動して中間転写ベルト１０が回転駆動する。また、これと同時に、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋも回転駆動する。その後、スキャナ３００の読取センサ３６で読み取った画像情報に基づいて、露光装置２１から、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に書込光がそれぞれ照射される。これにより、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋには、それぞれ静電潜像が形成され、現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋにより可視像化される。そして、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が形成される。

このようにして形成された各色トナー像は、各１次転写装置６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋにより、順次中間転写ベルト１０上に重なり合うようにそれぞれ１次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上には、各色トナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。なお、２次転写後の中間転写ベルト１０上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７により除去される。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、ユーザーが選択した転写紙５に応じた給紙装置２００の給紙ローラ４２が回転し、給紙カセット４４の１つから転写紙５が送り出される。送り出された転写紙５は、分離ローラ４５で１枚に分離して給紙路４６に入り込み、搬送ローラ４７により複写機本体１００内の搬送路４８まで搬送される。このようにして搬送された転写紙５は、レジストローラ４９ｂに突き当たったところで止められる。なお、給紙カセット４４にセットされていない転写紙５を使用する場合、手差しトレイ６にセットされた転写紙５を給紙ローラ５０により送り出し、分離ローラ５２で１枚に分離した後、手差し給紙路５３を通って搬送される。そして、同じくレジストローラ４９ｂに突き当たったところで止められる。

レジストローラ４９ｂは、上述のようにして中間転写ベルト１０上に形成された合成トナー画像が２次転写ローラ２４に対向する２次転写部に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始する。ここで、レジストローラ４９ｂは、一般的には接地されて使用されることが多いが、転写紙５の紙粉除去のためにバイアスを印加するようにしてもよい。レジストローラ４９ｂにより送り出された転写紙５は、中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２４との間に送り込まれ、２次転写ローラ２４により、中間転写ベルト１０上の合成トナー像が転写紙５上に２次転写される。その後、転写紙５は、２次転写ローラ２４に吸着した状態で定着装置２５まで搬送され、定着装置２５で熱と圧力が加えられてトナー像の定着処理が行われる。定着装置２５を通過した転写紙５は、排出ローラ５６により排紙トレイ７に排出されスタックされる。なお、トナー像が定着された面の裏面にも画像形成を行う場合には、定着装置２５を通過した転写紙５の搬送方向を切替爪５５により切り換え、用紙反転装置９３に送り込む。転写紙５は、そこで反転し再び２次転写ローラ２４に案内される。

次に、本実施の形態のＣＰＵ５０１がコンピュータプログラムに基づいて行う画像濃度制御であってセルフチェックである電位制御処理について図７ないし図１７に基づいて説明する。ここで、図７は感光体ドラム２０上のトナー付着量とセンサ出力との関係を示すグラフ、図８は感光体ドラム２０の表面粗さとセンサ出力との関係を示すグラフ、図９は電位制御ルーチンを示すフローチャート、図１０は感光体ドラム２０上に形成するパッチパタンを説明する図、図１１は中間転写ベルト１０上に転写されるパッチパタンを示す平面図、図１２はそのパッチパタンを示す拡大図、図１５は電位制御時の電位データとトナー付着量データとの各パッチパタンにおける関係を示すグラフ、図１６は電位制御時のトナー付着量データに対する電位データと制御電位データとの直線近似を示すグラフ、図１７は電位制御テーブルを示す模式図である。

電位制御処理は、トナー濃度センサ３１０の検出結果に基づいて電位制御を行う処理であるが、トナー濃度センサ３１０は様々な要因によりその出力特性が変わってしまうことがある。そこで、本実施の形態の電位制御処理では、補正用センサ３３０の検出結果に基づいてトナー濃度センサ３１０の検出結果を補正してその補正した検出結果を用いて処理を実行する。

ここで、トナー濃度センサ３１０の出力特性の変化について例を挙げて説明する。感光体ドラム２０が新品の時、センサ特性は、図７においてラインａを示す。しかし、経時で感光体ドラム２０の表面が荒れてくると、図８に示すように、感光体ドラム２０の表面の光反射は拡散成分が増え、これによりトナー濃度センサ３１０のセンサ出力が高くなる。この結果、センサ出力特性は、図７においてラインｂのような特性となる。本実施の形態の複写機においては、後述するように感光体ドラム２０に対するトナー濃度センサ３１０の出力が一定になるようにVsg調整を定期的に行っているので、ラインｂの特性は地肌出力がラインａと同等になるように調整される。このとき，トナー濃度センサ３１０の出力が低くなるようにトナー濃度センサ３１０のＬＥＤ発光量を下げる調整が行われる為に、トナー濃度センサ３１０のセンサ出力特性は、図７においてラインｃのような特性となる。この結果、同じセンサ出力に対して，その特性がラインａ→ラインｃのように変化する為、算出するトナー付着量が変わってくる。この変化が全色同時に起こればカラーバランスとしては大きく変化しないが、本実施の形態の複写機のように色毎に異なる感光体ドラム２０を有する構成の場合は、それぞれの感光体ドラム２０の表面の劣化の仕方も異なる。また、感光体ドラム２０の表面の劣化の仕方が同じであるとしても、Vsg調整後電圧の色毎の誤差によっても、算出するトナー付着量が変わってくる。

図９に示す電位制御のルーチンでは、基本的に、複写機の起動時、予め定められたコピー枚数の複写毎（つまり連続作像動作中における作像動作と作像動作との間）、一定時間毎等必要に応じて行うようになっている。ここでは起動時の実行動作について説明する。まず電源オン時の状態をジャム等の異常処理時と区別するために、ステップＳ７０１で電位制御の実行条件として定着装置２５の定着温度を検出する。定着温度センサからの入力信号を基に、定着装置２５の定着温度が１００℃を越えているか否かを判断し、定着装置２５の定着温度が１００℃を越えている場合には（ステップＳ７０１のＮ）、異常と判定して電位制御を実行せずに処理を終了する。

定着装置２５の定着温度が１００℃を越えていない場合には（ステップＳ７０１のＹ）、所定条件で一様に帯電された各感光体ドラム２０の表面電位のチェックを電位センサ３２０により行い（ステップＳ７０２）、次に、ステップＳ７０３においてＶｓｇ調整を行う（ステップＳ７０３）。このＶｓｇ調整では、トナー濃度センサ３１０から感光体ドラム２０の地肌部（表面）に対する出力値を取り込んでトナー濃度センサ３１０から感光体ドラム２０の地肌部へ照射された光の反射光が一定値になるようにトナー濃度センサ３１０の発光量を調整する。ここでステップＳ７０２〜Ｓ７０３は各色の画像形成ユニット１８で並列処理を行う。

ステップＳ７０４ではステップＳ７０２〜Ｓ７０３の処理において異常が無いかどうかチェックする。異常がある場合は（ステップＳ７０４のＹ）、ステップＳ７１８へ進み、エラーコードを設定して処理を終了する。

ステップＳ７０４において、ステップＳ７０２〜Ｓ７０３の処理において異常が無いと判断した場合には（ステップＳ７０４のＹ）、電位制御方式が自動に設定されているか、自動ではなく固定に設定されているかを判断する（ステップＳ７０５）。

なお、先のステップＳ７０３〜Ｓ７０４では、電位制御方式に関わらず、他のトナー補給制御等で使用するためにステップＳ７０６に先立って動作を行ったものである。

ステップＳ７０５で電位制御方式が自動ではなく固定であったと判断した場合は（ステップＳ７０５のＮ）、ステップＳ７１８でエラーコードを設定して処理を終了する。一方、ステップＳ７０５で電位制御方式が自動であったと判断した場合は（ステップＳ７０５のＹ）、ステップＳ７０６〜Ｓ７０７の処理を各色の画像形成ユニット１８に対して並行して行う。

ステップＳ７０６では、図５に示すように、各感光体ドラム２０上にトナー像である基準トナーパッチとしてパッチパタン（潜像パタン）６００を形成する。パッチパタン６００は、感光体ドラム２０の軸心９０方向（幅方向）に対して色毎にずらして作像する。本実施の形態では、一つの色毎に例えば図１０に示すようにＮ個の階調濃度を持つ静電潜像であるＮ個のパッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）を感光体ドラム２０の回転方向に沿って所定の間隔で形成する。本実施の形態においては、１６個の相異なる階調濃度を持つ各辺が１５×２０ｍｍである矩形のパッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）を感光体ドラム２０の回転方向に対して、１０ｍｍの間隔をおいて形成する。また、これらの色毎のパッチパタン６００同士の感光体ドラム２０の軸心９０方向の間隔は、５ｍｍに設定されている（図１２参照）。このようにパッチパタン６００同士を近接して形成して、それらの全体の幅をＡ６幅以内に収まるようにした。

さらに、図５に示すように、これらのパッチパタン６００に加えて、補正用の基準トナーであるパッチパタン６０１を各色毎に感光体ドラム２０上に作像する。これらのパッチパタン６０１は、パッチパタン６００に対して感光体ドラム２０の軸心９０方向にずれて形成される。詳しくは、パッチパタン６０１は、中間転写ベルト１０に転写されたときに、感光体ドラム２０の軸心９０方向においてパッチパタン６００Ｙ，６００Ｃ，６００Ｍ，６００Ｋが占める領域の外側に形成される。このときのパッチパタン６００，６０１の感光体ドラム２０の軸心方向の並びは、パッチパタン６０１、パッチパタン６００Ｙ，パッチパタン６００Ｃ，パッチパタン６００Ｍ，パッチパタン６００Ｋである。なお、パッチパタン６０１の大きさやそれらの間隔はパッチパタン６００と同様であり、パッチパタン６０１の作像条件は、パッチパタン６００の作像条件と同じである。ここに、ステップＳ７０６によりトナーパッチ形成手段の機能が実行される。

このようにパッチパタン６００，６０１を形成することにより、中間転写ベルト１０にパッチパタン６００，６０１が転写された際には、図１１に示すように中間転写ベルト１０上で各色のパッチパタン６００，６０１が重なることなく形成される。ここで、図１２に中間転写ベルト１０上のパッチパタン６００，６０１を拡大して示す。

次のステップＳ７０７では、感光体ドラム２０上のこれらのパッチパタン６００の電位に対する電位センサ３２０の出力値を読み込んでＲＡＭ５０４に格納する。そして、感光体ドラム２０上の４色分のパッチパタン６００，６０１を並列動作で、黒現像装置６１Ｋ、シアン現像装置６１Ｃ、マゼンタ現像装置６１Ｍ、イエロー現像装置６１Ｙに現像させて顕像化させることにより各色のトナー像とする。

次いで、ＣＰＵ５０１は、感光体ドラム２０のパッチパタン６００に対するトナー濃度センサ３１０によるトナーの濃度検出、及び、中間転写ベルト１０に転写されたパッチパタン６０１に対する補正用センサによる濃度検出を行う（ステップＳ７０８）。このトナー濃度検出では、各色のトナー像であるパッチパタン６００，６０１に対するトナー濃度センサ３１０，補正用センサ３３０の出力値を各色毎にＶｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）としてＲＡＭ５０４に格納する。

次に、トナーの付着量を算出する（ステップＳ７０９）。すなわち、ＲＡＭ５０４に格納したトナー濃度センサ３１０，補正用センサ３３０の出力値をＲＯＭ５０３に格納されている換算テーブルを参照し、単位面積当りのトナー付着量に換算してＲＡＭ５０４に再び格納する。

次に、ステップＳ７０９で算出したトナー濃度センサ３１０の検出値に基づく感光体ドラム２０上のトナーの付着量を、補正用センサ３３０の検出値に基づいて補正する（ステップＳ７１０、補正手段）。まず、先に求めた感光体ドラム２０上のトナー付着量（以後、ドラム上のトナー付着量ともいう）と、中間転写ベルト１０上のトナー付着量（以後、ベルト上のトナー付着量ともいう）の関係は、４つのトナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋに対してそれぞれのトナー付着量の真値とのずれに相当する係数をA、感光体ドラム２０から中間転写ベルト１０へのトナーの転写率（％）をαとすると、次の式で示される。
ドラム上トナー付着量(K)＝ベルト上トナー付着量(K)/α-----------(1)
ドラム上トナー付着量(M)＝ベルト上トナー付着量(M)/α-----------(2)
ドラム上トナー付着量(C)＝ベルト上トナー付着量(C)/α-----------(3)
ドラム上トナー付着量(Y)＝ベルト上トナー付着量(Y)/α-----------(4)

しかし、実際の検出結果にはそれぞれの検出誤差が加わる為、以下のようになる。ここで、補正用センサ３３０に対してそれぞれのトナー付着量真値とのずれに相当する係数をBとする。
ドラム上トナー付着量(K)×A（K）＝ベルト上トナー付着量(K)×B（K）/α-----(5)
ドラム上トナー付着量(M)×A（M）＝ベルト上トナー付着量(M)×B（M）/α-----(6)
ドラム上トナー付着量(C)×A（C）＝ベルト上トナー付着量(C)×B（C）/α-----(7)
ドラム上トナー付着量(Y)×A（Y）＝ベルト上トナー付着量(Y)×B（Y）/α-----(8)

Bに関しては補正用センサ３３０が単一である為、色間での差は無いと言える。転写率αは本実施の形態においては、約９５％である。そこでB=1として考えると、
ドラム上トナー付着量(K)×A（K）＝ベルト上トナー付着量(K)/α---------(9)
ドラム上トナー付着量(M)×A（M）＝ベルト上トナー付着量(M)/α---------(10)
ドラム上トナー付着量(C)×A（C）＝ベルト上トナー付着量(C)/α---------(11)
ドラム上トナー付着量(Y)×A（Y）＝ベルト上トナー付着量(Y)/α---------(12)
となる。

次に、これらの式を基にして、これまでに検出した感光体ドラム２０上のトナー付着量と中間転写ベルト１０上のトナー付着量とから、感光体ドラム２０上のトナー付着量を補正した補正後トナー付着量を求める。まず、ブラック（K）を例に説明する。

ブラック（K）においては、トナーの高付着量部において、トナー濃度センサ３１０Ｋ、補正用センサ３３０の出力が飽和する為、トナーの低付着量域のデータを取るようにパッチパターン６００，６０１の作像条件を設定し、作像する。このときのトナー濃度センサ３１０Ｋ、補正用センサ３３０の検出結果を表１に示す。この結果をグラフにすると図１３のようになる。

ここで、A（K）＝1.0497と求められる。

次に、マゼンタ(M)に関するトナー濃度センサ３１０Ｍ、補正用センサ３３０の検出結果を表２に示す。この結果をグラフにすると図１４のようになる。

ここでA（M）＝1.025と求められる。同様にA(C)=1.057、A(Y)=1.002であった。

本実施の形態においては、上述した式(9)〜(12)を変形した次の式に基づいて、感光体ドラム２０上のトナー付着量を算出する。
ドラム上トナー付着量(K)＝ベルト上トナー付着量(K)/α/A（K）---------(13)
ドラム上トナー付着量(M)＝ベルト上トナー付着量(M)/α/A（M）---------(14)
ドラム上トナー付着量(C)＝ベルト上トナー付着量(C)/α/A（C）---------(15)
ドラム上トナー付着量(Y)＝ベルト上トナー付着量(Y)/α/A（Y）---------(16)

ベルト上トナー付着量を真値とすれば、補正後ドラム上トナー付着量は、次式によって求められる。
補正後ドラム上トナー付着量(K)＝ドラム上トナー付着量(K)×α×A（K）---(17)
補正後ドラム上トナー付着量(M)＝ドラム上トナー付着量(M)×α×A（M）---(18)
補正後ドラム上トナー付着量(C)＝ドラム上トナー付着量(C)×α×A（C）---(19)
補正後ドラム上トナー付着量(Y)＝ドラム上トナー付着量(Y)×α×A（Y）---(20)

例えば、感光体ドラム２０上の(M)に対するトナー付着量検出結果が0.506であった場合、補正後の感光体ドラム２０上のトナー付着量は式(18)に従い、0.506×1.025×0.95＝0.493(mg/cm²)と求められる。

ここで、補正の別の形態を説明する。この形態では、中間転写ベルト１０上のカラートナー付着量検出の検出精度が低い場合を考慮し、カラーの付着量を(M)トナーを基準に設定する。これによってカラーの付着量検出バランスを保つ。具体的にはA(M)=1として考え、A(C)'=A（C）／A（M）＝1.057/1.025=1.031、A(Y)'=A（Y）／A（M）＝1.002/1.025=0.978となる。なお形態では色バランスに影響の少ない(K)の補正は行わない。

ここで、(M)の中間転写ベルト１０上のトナー付着量を基準に考えると、補正後の感光体ドラム２０上のトナー付着量は下式によって求められる。
補正後ドラム上トナー付着量(M)＝ドラム上トナー付着量(M)×α×A（M）/A（M）-(21)
補正後ドラム上トナー付着量(C)＝ドラム上トナー付着量(C)×α×A（C）/A（M）-(22)
補正後ドラム上トナー付着量(Y)＝ドラム上トナー付着量(Y)×α×A（Y）/A（M）-(23)

例えば、感光体ドラム２０上の(C)のトナー付着量検出結果が0.456であった場合、(C)の補正後ドラム上トナー付着量は式(22)に従い、0.456×1.031×0.95＝0.447(mg/cm²)と求められる。

このようにして上記２つの補正の方法などにより各色のトナー付着量を補正して算出した後、ステップＳ７１１〜Ｓ７１３を実行する。以下、これらのステップについて詳細に説明する。

ここで、図１５はこれまでの処理で得られた感光体ドラム２０上のパッチパタン６００の電位データとトナー付着量データとの各パッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）における関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたものである。Ｘ軸は電位ポテンシャル（現像バイアス電位ＶＢと感光体ドラム２０の表面電位との差）（単位Ｖ）を示し、Ｙ軸は単位面積当りのトナー付着量（mg/cm^２）を示している。本実施の形態においては、上述したように赤外光反射型センサのような光学方式のセンサでトナー濃度センサ３１０を構成しており、赤外光反射型センサは、一般的に、図１５に示すように、トナー付着量が多い多付着部において飽和特性を示し、得られた検出値が実際のトナー付着量に対応しなくなる。このため、多付着部において得られたトナー濃度センサ３１０の検出値をそのまま用いてトナー付着量を算出してしまうと、実際の付着量とは異なった付着量を得ることになり、このトナー付着量を基に行うトナー補給制御を正確に行うことができなくなってしまう。

そこで、本実施の形態におけるＣＰＵ５０１は、各色のパッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）毎に、電位センサ３２０とトナー濃度センサ３１０とから得られたパッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）の電位と、その顕像化後のトナー付着量のデータとを後述のように電位データＸｎ（ｎ＝１〜１０）とトナー付着量データＹｎとの関係（現像装置６１の現像γ特性）の直線区間だけ選択し、この区間のデータに対して最小自乗法を適用することにより各現像装置６１の現像特性の直線近似を後述するような方法によって行い、現像特性の近似直線方程式を各色毎に得、この近似直線方程式により各色毎に制御電位を計算するようにしている。

最小自乗法の計算は次の式を用いる。
Ｘａｖｅ＝ΣＸｎ／ｋ---------(31)
Ｙａｖｅ＝ΣＹｎ／ｋ---------(32)
Ｓｘ＝Σ（Ｘｎ−Ｘａｖｅ）×（Ｘｎ−Ｘａｖｅ）-----------(33)
Ｓｙ＝Σ（Ｙｎ−Ｙａｖｅ）×（Ｙｎ−Ｙａｖｅ）-----------(34)
Ｓｘｙ＝Σ（Ｘｎ−Ｘａｖｅ）×（Ｙｎ−Ｙａｖｅ）---------(35)
電位センサ３２０とトナー濃度センサ３１０とから得られたパッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）の電位、顕像化後のトナー付着量のデータから求まる近似直線方程式をＹ＝Ａ１×Ｘ＋Ｂ１としたとき、係数Ａ１、Ｂ１は上記変数を用いて、
Ａ１＝Ｓｘｙ／Ｓｘ------------------(36)
Ｂ１＝Ｙａｖｅ−Ａ１×Ｘａｖｅ------(37)
と表せる。

また、近似直線方程式の相関係数Ｒは、
Ｒ×Ｒ＝（Ｓｘｙ×Ｓｘｙ）／（Ｓｘ×Ｓｙ）---------(38)
と表わせる。本実施の形態では、ＣＰＵ５０１は、ステップＳ７０９までにおいて、各色毎に電位センサ３２０とトナー濃度センサ３１０とから得られたパッチパタン６００（６００ａ，６００ｂ，６００ｃ・・・）の電位データＸｎ、顕像化後のトナー付着量データＹｎの数値が若い方から５個のデータの組、
（Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ５）
（Ｘ２〜Ｘ６、Ｙ２〜Ｙ６）
（Ｘ３〜Ｘ７、Ｙ３〜Ｙ７）
（Ｘ４〜Ｘ８、Ｙ４〜Ｙ８）
（Ｘ５〜Ｘ９、Ｙ５〜Ｙ９）
（Ｘ６〜Ｘ１０、Ｙ６〜Ｙ１０）
を取り出し、上述した式(31)〜(38)に従って直線近似計算を行うとともに、相関係数Ｒを算出して下記のような６組の近似直線方程式および相関係数(39)〜(44)を得る。
Ｙ１１＝Ａ１１×Ｘ＋Ｂ１１；Ｒ１１---------(39)
Ｙ１２＝Ａ１２×Ｘ＋Ｂ１２；Ｒ１２---------(40)
Ｙ１３＝Ａ１３×Ｘ＋Ｂ１３；Ｒ１３---------(41)
Ｙ１４＝Ａ１４×Ｘ＋Ｂ１４；Ｒ１４---------(42)
Ｙ１５＝Ａ１５×Ｘ＋Ｂ１５；Ｒ１５---------(43)
Ｙ１６＝Ａ１６×Ｘ＋Ｂ１６；Ｒ１６---------(44)
ＣＰＵ５０１は、得られた６組の近似直線方程式のうちから相関係数Ｒ１１〜Ｒ１６内の最大値のものに対応する１組の近似直線方程式を近似直線方程式として選択する。

次に、メイン制御部５００（ＣＰＵ５０１）は、ステップＳ７１１で、各色毎に上述の選択した近似直線方程式において、図１６に示すようにＹの値が必要最大トナー付着量Ｍｍａｘとなる時のＸの値、すなわち現像ポテンシャルの値Ｖｍａｘを算出する。黒現像装置６１Ｋ、シアン現像装置６１Ｃ、マゼンタ現像装置６１Ｍ、イエロー現像装置６１Ｙの各現像バイアス電位ＶＢと感光体ドラム２０上の各色の画像露光による表面電位（露光電位）ＶＬとは上述の式から次の式(45)、(46)で与えられる。
Ｖｍａｘ＝（Ｍｍａｘ−Ｂ１）／Ａ１--------------------(45)
ＶＢ−ＶＬ＝Ｖｍａｘ＝（Ｍｍａｘ−Ｂ１）／Ａ１--------(46)
ＶＢとＶＬとの関係は近似直線方式(E)の係数を用いて表わすことができる。したがって(46)式は、
Ｍｍａｘ＝Ａ１×Ｖｍａｘ＋Ｂ１---------(47)
となる。

ここで、感光体ドラム２０の露光前の帯電電位ＶＤと現像バイアス電位ＶＢとの関係は、図１６に示すような直線方程式、すなわち、
Ｙ＝Ａ２＊Ｘ＋Ｂ２---------(48)
とＸ軸との交点のＸ座標ＶＫ（現像装置６１の現像開始電圧）と、実験的に求めた地汚れ余裕電圧Ｖαとから、
ＶＤ−ＶＢ＝ＶＫ＋Ｖα---------(49)
で与えられる。

したがって、Ｖｍａｘ、ＶＤ、ＶＢ、ＶＬの関係は、(46)、(49)式により決まる。この例ではＶｍａｘを参照値として、これと各制御電圧ＶＤ、ＶＢ、ＶＬの関係をあらかじめ実験等によって求め、図１７に示すようにテーブル化して電位制御テーブルＴ１としてＲＯＭ５０３に格納しておく。

そして、ＣＰＵ５０１はステップＳ７１２で、電位制御テーブルＴ１から各色毎に上記算出したＶｍａｘに最も近いＶｍａｘを選択し、その選択したＶｍａｘに対応した各制御電圧（電位）ＶＢ、ＶＤ、ＶＬを目標電位とする。

次に、ステップＳ７１２で、露光装置２１のレーザ制御部を介して半導体レーザのレーザ発光パワーを最大光量となるように制御し、電位センサ３２０の出力値を取り込むことにより感光体ドラム２０の残留電位を検出する（ステップＳ７１３）。そして、ステップＳ７１４で、その残留電位が０でない時にはステップＳ７１２で決定した目標電位ＶＢ、ＶＤ、ＶＬに対してその残留電位分の補正を行って目標電位とする。

ステップＳ７１５では、以上のステップＳ７０５〜Ｓ７１４においてエラーが無いかどうか判断する。ここで１色でもエラーがあった場合は（ステップＳ７１５のＮ）、他の色だけ制御を行っても画像濃度変動が大きくなり、またこの後行うステップＳ７１６の動作が無駄になるために、エラーコードをセットして（ステップＳ７１８）、処理を終了する。この場合は作像条件は更新せず、次回セルフチェックが成功するまで前回と同じ作像条件で作像する。

ステップＳ７１５において、エラー無しと判断した場合は（ステップＳ７１５のＹ）、ステップＳ７１６で、各色並行して感光体ドラム２０の帯電装置６０による帯電電位ＶＤが上記目標電位になるように電源回路（図示せず）を調整し、レーザ制御部（図示せず）を介して半導体レーザにおけるレーザ発光パワーを感光体ドラム２０の表面電位ＶＬが上記目標電位になるように調整し、かつ、黒現像装置６１Ｋ、シアン現像装置６１Ｃ、マゼンタ現像装置６１Ｍ、イエロー現像装置６１Ｙの各現像バイアス電位ＶＢがそれぞれ上記目標電位になるように電源回路を調整する（画像濃度制御手段）。

そして、ステップＳ７１７では、ステップＳ７１６でエラーが有ったか否かを判断する。ステップＳ７１６でエラーが無かった場合には（ステップＳ７１７のＹ）、処理を終了する。一方、ステップＳ７１６でエラーが有った場合には（ステップＳ７１７のＮ）、ステップＳ７１８へ進みエラーコードを設定して処理を終了する。

このような電位制御は画像品質を一定に維持するために特にカラー画像形成装置においては重要な制御である。

以上説明したように、本実施の形態においては、複数の感光体ドラム２０毎に設けられたトナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋの検出特性が異なっても、それらの検出結果が中間転写ベルト１０上のトナー濃度を検出する補正用センサ３３０の検出結果により補正されるので、複数のトナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍ，３１０Ｋの検出特性の違いなどに起因する画像濃度不良の発生を防止することができ、画像濃度の安定した複写機を提供することができる。これにより、環境が変化しても経時にわたって画像濃度の安定した複写機を提供することができる。

また、本実施の形態においては、画像濃度制御である電位制御を実行するための各感光体ドラム２０に対応するパッチパタン６００が図１１に示すように、中間転写ベルト１０上に互いにずれて転写されるので、ベルトクリーニング装置１７、ローラクリーニング部９１に対してかかる負荷が軽くなるので、それらでのクリーニング不良や、各転写工程での転写散りによるトナー飛散が発生することを防止することができる。また、各感光体ドラム２０上に並行して各色のパッチパタン６００の形成ができるので、電位制御を実行する際のユーザーの待ち時間を短縮することができる。

また、本実施の形態においては、パッチパタン６００と、パッチパタン６０１とを並行して作像することができ、これにより、パッチパタン６００の作成を伴う電位制御等の画像濃度制御を実行する際のユーザーの待ち時間を短縮することができる。

また、本実施の形態においては、同じ作像条件のパッチパタン６００，６０１同士に基づいてトナー濃度の補正を行うので、補正精度を高くすることができる。

また、本実施の形態においては、ブラック(K)に対応するトナー濃度センサ３１０Ｋが他のトナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍよりも補正用センサ３３０から遠い位置に配置されているので、つまり、ブラック(K)のトナーに比較して色変動に寄与の大きいその他のカラー(Y,C,M)トナーに対応するトナー濃度センサ３１０Ｙ，３１０Ｃ，３１０Ｍと、補正用センサ３３０との位置関係が、ブラック(K)に対応するトナー濃度センサ３１０Ｋと補正用センサ３３０との位置関係に比べて近くなるので、これにより、パッチパタン６００，６０１の作像位置による差を少なくして補正精度を高めることができる。

また、本実施の形態においては、各色のパッチパタン６００全体がＡ６幅以内に収まるようにしたので、通常出力される画像はＡ６幅以上であるため、これによって各色のパッチパタン６００位置における変動が少なく、検出位置による色毎の検出誤差が少なくなり、高速で精度の高い複写機を提供することができる。

なお、本実施の形態では、画像濃度制御である電位制御処理において、４色に対して電位センサ３２０、トナー濃度センサ３１０の出力を並列に処理するために、各チャンネルで独立したサンプリング周期４ｍｓｅｃのＡ／Ｄを採用している。

また、本実施の形態は、画像形成装置として複写機を例に説明したが、これに限るものではなく、プリンタなどであってもよい。

本発明の一実施の形態の複写機全体を示す概略構成図である。複写機本体の構成を示す拡大図である。中間転写ベルトの構造を示す断面図である。隣り合う２つの画像形成ユニットの構成を示す拡大図である。トナー濃度センサ、電位センサ、感光体を主に示す平面図である。複写機が備える各部の電気的な接続を示すブロック図である。感光体ドラム上のトナー付着量とセンサ出力との関係を示すグラフである。感光体ドラムの表面粗さとセンサ出力との関係を示すグラフである。電位制御ルーチンを示すフローチャートである。感光体ドラム上に形成するパッチパタンを説明するための説明図である。中間転写ベルト上に転写されるパッチパタンを示す平面図。そのパッチパタンを示す拡大図である。黒色に関する感光体ドラム上のトナー付着量と中間転写ベルト上のトナー付着量との関係を示すグラフである。マゼンタに関する感光体ドラム上のトナー付着量と中間転写ベルト上のトナー付着量との関係を示すグラフである。電位制御時の電位データとトナー付着量データとの各パッチパタンにおける関係を示すグラフである。電位制御時のトナー付着量データに対する電位データと制御電位データとの直線近似を示すグラフである。電位制御テーブルを示す模式図である。

符号の説明

１０中間転写ベルト（中間転写体）
２０感光体ドラム（像担持体）
９０軸心
３１０トナー濃度センサ（第１の検出器）
３３０補正用検出器（第２の検出器）
６００，６０１パッチパタン（基準トナーパッチ）
Ｓ７０６トナーパッチ形成手段
Ｓ７１０補正手段
Ｓ７１６画像濃度制御手段

Claims

回転駆動される複数の像担持体上に電子写真方式で形成したトナー像を中間転写体に転写しカラー画像を得る画像形成装置において、
前記像担持体毎に前記像担持体に対向して設けられ、対向する前記像担持体に形成されたトナー像の濃度を光学的に検出する複数の第１の検出器と、
前記中間転写体に対向して設けられ、前記中間転写体に転写されたトナー像の濃度を光学的に検出する第２の検出器と、
トナー像である基準トナーパッチを各前記像担持体上に形成し中間転写体に転写させるトナーパッチ形成手段と、
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記第１の検出器の検出結果を補正する補正手段と、
補正された前記第１の検出器の検出結果に基づいて画像濃度制御を実行する画像濃度制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記第１の検出器のうちの少なくとも２つは、互いに前記像担持体の軸心方向にずらして配置され、
前記トナーパッチ形成手段は、前記第１の検出器の配置に合わせて前記基準トナーパッチを形成する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第２の検出器は、全ての前記第１の検出器に対して前記像担持体の軸心方向にずらして配置され、
前記トナーパッチ形成手段は、前記第１及び第２の検出器の配置に合わせて前記基準トナーパッチを形成する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記トナーパッチ形成手段は、前記第２の検出器が検出する基準トナーパッチを、複数の前記第１の検出器が検出する基準トナーパッチのうちの少なくとも１つと同じ作像条件で形成する、ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の画像形成装置。
前記像担持体は、黒色を含む複数のトナーの色毎に対応して設けられ、
黒色のトナー像が形成される前記像担持体に対応する前記第１の検出器と前記第２の検出器とは、全ての前記第１の検出器と前記第２の検出器とのうちで前記像担持体の軸心方向において最も離れた位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の画像形成装置。