JP2007086817A - Image formation apparatus and image formation method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce detection errors and to appropriately set density control factors in a density control technique by which the density of a toner image formed as a patch image is detected and a density control is performed based on the detected result. <P>SOLUTION: The density control factor is optimized based on a variation rate of the patch image densities against a varied density control factor. The detected results of the patch image densities are corrected based on information on an image carrier acquired before the formation of the patch images. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置において画像濃度を安定化させる技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for stabilizing image density in an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile machine.

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転写媒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。   In image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimile machines that apply electrophotographic technology, the image density of the toner image differs due to individual differences, changes over time, and changes in the surrounding environment such as temperature and humidity. There is. In view of this, various techniques for stabilizing the image density have been proposed. As such a technique, for example, a test small image (patch image) is formed on an image carrier, and a density control factor that affects the density of the image is optimized based on the density of the patch image. There is. This technique forms a predetermined toner image on an image carrier while variously changing and setting a density control factor, and also uses the toner image on the image carrier or another transfer medium such as an intermediate transfer medium. The image density is detected using the toner image transferred to the patch image as the patch image, and a desired image density is obtained by adjusting the density control factor so that the patch image density matches the preset target density. It is what.

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転写媒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。   Various techniques for measuring the density of a patch image (hereinafter referred to as “patch sensing technique”) have been proposed in the past, but the technique using optical means is the most common. That is, the surface area of the image carrier or transfer medium on which the patch image is formed is irradiated with light, and the light reflected or transmitted from the surface area is received by an optical sensor, and the patch image density is obtained based on the light quantity. ing.

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、上記した従来のパッチセンシング技術では、形成された画像の濃度が直接的に測定されるのではなく、パッチ画像として像担持体もしくは転写媒体の表面に一時的に担持されているトナー像から出射される光量を検出し、その検出結果から間接的に画像濃度を見積もっているに過ぎないため、センサ出力が必ずしも最終的な画像濃度を正しく反映しているとは言えない場合がある。また、センサの特性ばらつきや検出誤差によってセンサ出力と最終的な画像濃度との間に齟齬を生じることもある。   In an image forming apparatus that adjusts the density control factor based on the patch image density, the density of the formed patch image is accurately detected in order to obtain a good quality image by appropriately setting the density control factor. How to do is an important issue. However, in the conventional patch sensing technology described above, the density of the formed image is not directly measured, but from a toner image temporarily carried on the surface of the image carrier or transfer medium as a patch image. Since the amount of emitted light is detected and the image density is only indirectly estimated from the detection result, the sensor output may not necessarily reflect the final image density correctly. In addition, there may be a gap between the sensor output and the final image density due to variations in sensor characteristics and detection errors.

また、上記のように感光体や転写媒体などの像担持体上に形成されるトナー画像の画像濃度を濃度センサによって測定する場合、その測定結果は単に像担持体に付着されるトナー量のみで決定されるのではなく、像担持体の表面状態、例えば反射率や表面粗さ等に応じて測定結果が変動することがある。例えば、画像形成装置の累積印字枚数の増大に伴って像担持体の表面色が変化すると、トナー付着量が同一であったとしても表面色の変化に応じて濃度センサからの出力が変動してしまい、正確な濃度測定が困難となる。また、像担持体の表面状態が不均一となっている場合には表面状態による影響を無視することができなくなる。   Further, when the image density of a toner image formed on an image carrier such as a photosensitive member or a transfer medium is measured by a density sensor as described above, the measurement result is simply the amount of toner attached to the image carrier. Rather than being determined, the measurement result may vary depending on the surface state of the image carrier, such as reflectivity or surface roughness. For example, when the surface color of the image carrier changes as the cumulative number of printed sheets of the image forming apparatus increases, the output from the density sensor fluctuates according to the change in the surface color even if the toner adhesion amount is the same. Thus, accurate concentration measurement becomes difficult. Further, when the surface state of the image carrier is not uniform, the influence of the surface state cannot be ignored.

このようにセンサ出力が最終的な画像濃度を正しく反映していないと、このセンサ出力から誤って見積もられた画像濃度に基づいて濃度制御因子が調節されることとなる。その結果、濃度制御因子はその最適値から外れた状態に設定されてしまう。特に、例えばベタ画像を形成したときのように比較的高密度にトナーが付着した状態では、トナー付着量の増減に対して最終的な画像濃度の変化は小さいため、センサ出力のわずかなズレであってもそれにより設定される濃度制御因子の値は大きく変化してしまい、その結果、濃度制御因子がその最適値とは大きく異なる状態に設定されて、画像品質が損なわれるほか、下記のような不具合を生じることがあった。   Thus, if the sensor output does not correctly reflect the final image density, the density control factor is adjusted based on the image density that is erroneously estimated from the sensor output. As a result, the concentration control factor is set to be out of the optimum value. In particular, in the state where the toner is attached at a relatively high density as in the case of forming a solid image, for example, the final change in the image density is small with respect to the increase / decrease of the toner adhesion amount, so that the sensor output is slightly shifted. Even if it exists, the value of the density control factor that is set changes greatly. As a result, the density control factor is set to a state that is significantly different from the optimum value, and the image quality is impaired. There was a case where a malfunction occurred.

例えば、ベタ画像などの高濃度画像において、センサ出力から求まる画像濃度が実際の画像濃度より低く見積もられた場合、装置はさらに画像濃度を上昇させるべく濃度制御因子を調節することとなる。その結果、トナー付着量が過剰となって転写・定着不良を起こしたり、トナーの消費量が異常に多くなってしまうことがある。また、必要以上にトナー付着量が高くなる条件の下で画像形成を繰り返すことにより、先の画像形成の履歴が後に形成する画像に影響を及ぼしたり、さらには装置の寿命を著しく縮めてしまうことがある。   For example, in the case of a high density image such as a solid image, when the image density obtained from the sensor output is estimated to be lower than the actual image density, the apparatus adjusts the density control factor to further increase the image density. As a result, an excessive toner adhesion amount may cause transfer / fixing failure, or the toner consumption amount may be abnormally increased. In addition, by repeating image formation under conditions where the toner adhesion amount becomes higher than necessary, the history of previous image formation may affect the image to be formed later, and the life of the apparatus may be significantly shortened. There is.

さらに、形成されるパッチ画像の画像濃度は様々な要因の組み合わせによって決まるものであるから、その画像濃度に基づいて、画像濃度に影響を与える複数の濃度制御因子を個別に最適化するためには複雑な処理が必要となる。そのため、従来の濃度制御技術では、このような複雑な行わせることによって装置コストの上昇を招いたり、処理に長時間がかかって画像形成のスループットが低下するなどの問題があった。そこで、より簡易な方法で、しかも確実に濃度制御因子を最適化することのできる技術の確立が望まれている。   Furthermore, since the image density of the patch image to be formed is determined by a combination of various factors, in order to individually optimize a plurality of density control factors that affect the image density based on the image density. Complex processing is required. For this reason, the conventional density control technique has problems such as an increase in apparatus cost due to such complicated operations, and a long processing time and a reduction in image formation throughput. Therefore, establishment of a technique capable of optimizing the concentration control factor with a simpler method and surely is desired.

この発明の目的は、トナー像の画像濃度に基づき濃度制御因子を適切な状態に設定し、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である。   An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and an image forming method capable of stably forming a toner image having good image quality by setting an appropriate density control factor based on the image density of the toner image. It is.

上記目的を達成するため、この発明は、像担持体上のトナー像の画像濃度を求めるのに先立って、像担持体に関する情報を補正情報として予め記憶しておき、トナー像の画像濃度を求める際には、濃度センサからの出力をそのまま用いて画像濃度を求めるのではなく、そのセンサ出力を補正情報によって補正している。これによって像担持体の表面状態による影響がキャンセルされてトナー像の画像濃度のみを反映した補正値が求められる。そして、この補正値に基づきトナー像の画像濃度を求めることでトナー像の画像濃度を高精度に測定することができ、その測定結果に基づき安定した濃度で画像を形成することが可能となる。   In order to achieve the above object, according to the present invention, prior to obtaining the image density of the toner image on the image carrier, information relating to the image carrier is stored in advance as correction information to obtain the image density of the toner image. In this case, the output from the density sensor is not used as it is to obtain the image density, but the sensor output is corrected by the correction information. As a result, the influence of the surface state of the image carrier is canceled, and a correction value reflecting only the image density of the toner image is obtained. Then, by obtaining the image density of the toner image based on the correction value, the image density of the toner image can be measured with high accuracy, and an image can be formed with a stable density based on the measurement result.

また、濃度センサからの出力に対して像担持体の表面状態が与える影響は、後述するように像担持体に形成されるトナー像の濃淡に応じて異なる。つまり、比較的濃度の低いトナー像が像担持体上に形成されている場合には、発光素子からの光の一部がトナー像を通過して像担持体で反射された後、再度像担持体を通過して受光素子で受光されるため、像担持体の表面状態に応じて濃度センサからの出力が比較的大きく異なる。一方、トナー像が濃くなるにしたがってトナー像を通過して像担持体に入射する光はもちろんのこと、像担持体で反射された後に再度像担持体を通過して受光素子に入射する光も少なくなり、像担持体の表面状態が濃度センサからの出力に及ぼす影響は少なくなる。したがって、トナー像の濃淡を全く考慮せずに一律に補正情報に基づきトナー像の画像濃度を求めたのではその精度に一定の限界がある。これに対し、本発明の如く像担持体上のトナー像の濃淡に応じて前記補正情報を補正することによって画像濃度の測定精度がさらに向上する。   Further, the influence of the surface state of the image carrier on the output from the density sensor varies depending on the density of the toner image formed on the image carrier as will be described later. That is, when a relatively low density toner image is formed on the image carrier, a part of the light from the light emitting element passes through the toner image and is reflected by the image carrier, and then the image carrier again. Since the light passes through the body and is received by the light receiving element, the output from the density sensor varies relatively greatly depending on the surface state of the image carrier. On the other hand, not only light that passes through the toner image and enters the image carrier as the toner image becomes darker, but also light that passes through the image carrier again after being reflected by the image carrier and enters the light receiving element. As a result, the influence of the surface state of the image carrier on the output from the density sensor is reduced. Therefore, if the image density of the toner image is uniformly determined based on the correction information without considering the density of the toner image, there is a certain limit in the accuracy. On the other hand, the measurement accuracy of the image density is further improved by correcting the correction information according to the density of the toner image on the image carrier as in the present invention.

ここで、補正情報については、像担持体にトナー像を形成する前に濃度センサから出力される信号に基づき求めるようにしてもよく、こうして求めた補正情報を記憶部に記憶しておけばよい。また、補正情報を求めるにあたって、像担持体にトナー像を形成する前に濃度センサから出力される信号を構成するサンプリングデータそのものを補正情報として用いてもよいが、そのサンプリングデータにスパイク状のノイズが重畳してしまうことがある。このようなスパイク状ノイズを除去するためには、例えばサンプリングデータのうち上位レベルおよび/または下位レベルをキャンセルするとともに、該キャンセルデータを残りのサンプリングデータの平均値に置き換えるのが効果的である。   Here, the correction information may be obtained based on a signal output from the density sensor before the toner image is formed on the image carrier, and the correction information thus obtained may be stored in the storage unit. . In obtaining correction information, the sampling data itself that constitutes the signal output from the density sensor before forming the toner image on the image carrier may be used as correction information. May overlap. In order to remove such spike noise, it is effective to cancel, for example, the upper level and / or the lower level of the sampling data and replace the canceled data with the average value of the remaining sampling data.

また、上記のようにトナー像が濃くなるにしたがって像担持体の表面状態が濃度センサからの出力に及ぼす影響は少なくなるため、トナー像が濃くなるにしたがって補正情報に基づく補正量を小さくなるように設定することで精度良くトナー像の画像濃度が求められる。   Further, as the toner image becomes darker as described above, the influence of the surface state of the image carrier on the output from the density sensor is reduced, so that the correction amount based on the correction information is reduced as the toner image becomes darker. Therefore, the image density of the toner image can be obtained with high accuracy.

<第1実施形態>
(1)装置の構成
図1は、この発明にかかる画像形成装置の第1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。
<First Embodiment>
(1) Configuration of Apparatus FIG. 1 is a diagram showing a first 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 superposing four color toners of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or uses only black (K) toner. This is an apparatus for forming 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 in response to an image formation request from a user, the engine controller 10 causes the engine unit EG to respond to a command from the main controller 11. Are controlled to form an image corresponding to the image signal on the sheet S.

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。   In the engine section EG, the photosensitive member 2 is provided so as to be rotatable in the arrow direction d1 in FIG. A charging unit 3, a rotary developing unit 4, and a cleaning unit 5 are arranged around the photosensitive member 2 along the rotational direction d1. The charging unit 3 is applied with a charging bias from the charging controller 103 and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoreceptor 2 to a predetermined surface potential.

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、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。   Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 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 electrostatic latent image corresponding to the image signal on the photoconductor 2. For example, when an image signal is given 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, a light beam L is irradiated onto the photosensitive member 2 from the exposure unit 6, and an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the photosensitive member 2. When forming a patch image, which will be described later, as necessary, a control signal corresponding to a predetermined pattern of patch image signals is given from the CPU 101 to the exposure control unit 102, and the electrostatic image corresponding to the pattern is output. A latent image is formed on the photoreceptor 2.

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。   The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4. In other words, in this embodiment, the developing unit 4 is configured to be detachably attached to the support frame 40 that is rotatably provided about the shaft center, a rotation drive unit (not shown), and the support frame 40, and each color toner. Is provided with a yellow developing unit 4Y, a cyan developing unit 4C, a magenta developing unit 4M, and a black developing unit 4K. The developing unit 4 is controlled by the developing device controller 104 as shown in FIG. Based on a control command from the developing device control unit 104, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K selectively face the photoconductor 2 at a predetermined developing position. The toner of the selected color is applied to the surface of the photoreceptor 2. As a result, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized with the selected toner color. FIG. 1 shows a state in which the developing device 4Y for yellow is positioned at the developing position.

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。   These developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K all have the same structure. Therefore, 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.

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TN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、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、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属または合金により円筒状に形成されている。これらの材料は適宜表面処理(例えば酸化処理、窒化処理、ブラスト処理など)を施される。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。   FIG. 3 is a cross-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 attached to a housing 41 that accommodates the toner TN. When the developing device 4K is positioned at the developing position, the developing roller 44 is While being in contact with the photosensitive member 2 or opposed to each other with a predetermined gap, these rollers 43 and 44 are engaged with a rotation driving unit (not shown) provided on the main body side and rotated in a predetermined direction. To do. The developing roller 44 is formed in a cylindrical shape from a metal or alloy such as copper, aluminum, iron, and stainless steel so that a developing bias described later is applied. These materials are appropriately subjected to surface treatment (for example, oxidation treatment, nitridation treatment, blast treatment, etc.). Then, the two rollers 43 and 44 rotate while being in contact with each other, whereby the black toner is rubbed 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.

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。   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 disposed. The regulation blade 45 is composed of a plate-like member 451 such as stainless steel or phosphor bronze and an elastic member 452 such as rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 451. The rear end portion of the plate member 451 is fixed to the housing 41, and the elastic member 452 attached to the front end portion of the plate member 451 is a rear end portion of the plate member 451 in the rotation direction d3 of the developing roller 44. It arrange | positions so that it may be located in the upstream rather than. Then, the elastic member 452 elastically contacts the surface of the developing roller 44, and the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 is finally restricted to a predetermined thickness.

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。   Each toner particle constituting the toner layer on the surface of the developing roller 44 is charged by being rubbed with the supply roller 43 and the regulating blade 45, and here, the toner will be negatively charged. Toner that is positively charged by appropriately changing the potential of each part of the apparatus can also be used.

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。   The toner layer formed on the surface of the developing roller 44 in this way is sequentially conveyed to a position facing the photoreceptor 2 on which the electrostatic latent image is formed by the rotation of the developing roller 44. When the 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 surface portion of the photoreceptor 2 according to the surface potential. Thus, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized as a toner image of the toner color.

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。   As the developing bias applied to the developing roller 44, a DC voltage or a voltage obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage can be used. In particular, the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are spaced apart from each other, and toner is supplied between them. In a non-contact development type image forming apparatus that develops toner by flying, in order to fly toner efficiently, 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 is used. Is preferred. The magnitude of the DC voltage and the amplitude, frequency, duty ratio, etc. of the AC voltage are arbitrary. Hereinafter, in the present specification, the DC will be applied regardless of whether the developing bias has an AC component. The component (average value) is referred to as a direct current developing bias Vavg.

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。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Vpp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。なお、これらの数値等は上記に限定されず、装置構成に応じて適宜変更されるべきものである。   Here, an example of a preferable developing bias in the non-contact developing type image forming apparatus will be shown. For example, the waveform of the development 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 Vpp is 1400V. As will be described later, in the present embodiment, the developing bias Vavg can be changed as one of the density control factors. However, the variable range takes into consideration 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. These numerical values and the like are not limited to the above, and should be appropriately changed according to the apparatus configuration.

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49Y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。   Further, 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 lots and usage histories of the developing devices, characteristics of the built-in toner, and the like. Yes. 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 data is transmitted and received between the CPU 101 and each of the memories 91 to 94 via the interface 105 to relate to the developing device. It manages various information such as consumables management. In this embodiment, the main body side connector 108 and each developing device side connector 49Y and the like are mechanically fitted to each other to exchange data. However, for example, electromagnetic means such as wireless communication is used. Data transmission / reception may be performed without contact. The memories 91 to 94 for storing data unique to each of the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are nonvolatile memories that can store the data even when the power is off or the developing device is removed from the main body. As such a nonvolatile memory, for example, a flash memory, a ferroelectric memory, an EEPROM, or the like can be used.

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に掛け渡された中間転写ベルト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。   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 region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched between a plurality of rollers 72 to 75, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotational direction d2 by rotationally driving the roller 73. It has. Further, a secondary transfer roller 78 is provided at a position facing the roller 73 with the intermediate transfer belt 71 interposed therebetween, and configured to be able to contact and separate with respect to the surface of the belt 71 by an electromagnetic clutch (not shown). Yes. When a color image is transferred to the sheet S, the color toner images formed on the photoreceptor 2 are superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image, and the color image is taken out from the cassette 8 to be intermediate. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer region TR2 between the transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78. Further, the sheet S on which the color image is formed in this way is conveyed via the fixing unit 9 to a discharge tray portion provided on the upper surface portion of the apparatus main body.

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。   Note that the surface potential of the photoreceptor 2 after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 71 is reset by a neutralizing unit (not shown), and the toner remaining on the surface is removed by the cleaning unit 5. Then, the charging unit 3 receives the next charging.

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。   If further images need to be subsequently formed, the above operation is repeated to form the required number of images, the series of image forming operations is completed, and the apparatus remains in a standby state until a new image signal is given. However, in this apparatus, the operation is shifted to the stop state in order to suppress the power consumption in the 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 operation of the apparatus is stopped by stopping the application of the developing bias to the developing roller 44 and the charging bias to the charging unit 3. It becomes a state.

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。したがって、この実施形態では、中間転写ベルト71が本発明の「像担持体」に相当している。   Further, a cleaner 76, a density sensor 60, and a vertical synchronization sensor 77 are disposed in the vicinity of the roller 75. Among these, the cleaner 76 can be moved toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, the blade of the cleaner 76 abuts on the surface of the intermediate transfer belt 71 that is stretched over the roller 75 while moving to the roller 75 side, and the toner that remains on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Remove. The vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting the reference position of the intermediate transfer belt 71, and is used to obtain a synchronization signal output in association with the rotational driving of the intermediate transfer belt 71, that is, a vertical synchronization signal Vsync. Functions as a vertical sync sensor. In this apparatus, the operation of each part of the apparatus is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync in order to align the operation timing of each part and accurately superimpose the toner images formed in the respective colors. 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 to measure the optical density of the patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71. Therefore, in this embodiment, the intermediate transfer belt 71 corresponds to the “image carrier” of the present invention.

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信号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。   In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image signal given from an external device such as a host computer via the interface 112, and reference numeral 106 is executed by the CPU 101. A ROM for storing calculation data, control data for controlling the engine unit EG, and the like, and a reference numeral 107 are RAMs for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data.

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、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Slc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。   FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the density sensor. The density sensor 60 includes a light emitting element 601 such as an LED for irradiating light to a winding area 71 a wound around a roller 75 in the surface area of the intermediate transfer belt 71. Further, 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 in accordance with the light amount control signal Slc provided from the CPU 101 as will be described later. An adjustment unit 605 is provided.

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。   As shown in FIG. 4, the polarization beam splitter 603 is disposed between the light emitting element 601 and the intermediate transfer belt 71, and the light emitted from the light emitting element 601 is incident on the intermediate transfer belt 71. It is divided into p-polarized light having a polarization direction parallel to the plane and s-polarized light having a perpendicular polarization direction. The p-polarized light enters the intermediate transfer belt 71 as it is, while the s-polarized light is extracted from the polarization beam splitter 603 and then incident on the light receiving unit 604 for monitoring the amount of irradiated light. A signal proportional to the irradiation light amount is output to the irradiation light amount adjustment unit 605.

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Slc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Slc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。   The irradiation light quantity adjustment unit 605 irradiates the intermediate transfer belt 71 from the light emitting element 601 by feedback controlling the light emitting element 601 based on the signal from the light receiving unit 604 and the light quantity control signal Slc from the CPU 101 of the engine controller 10. The irradiation light quantity is adjusted to a value corresponding to the light quantity control signal Slc. Thus, in this embodiment, the irradiation light quantity can be changed and adjusted in a wide range and appropriately.

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Slc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。その具体的な電気的構成は図5に示す通りである。   Further, in this embodiment, the input offset voltage 641 is applied to the output side of the light receiving element 642 provided in the light receiving unit 604 for monitoring the irradiation light quantity, and the light emitting element as long as the light quantity control signal Slc does not exceed a certain signal level. 601 is configured to be kept off. The specific electrical configuration is as shown in FIG.

図5は図4の濃度センサ60において採用された受光ユニット604の電気的構成を示す図である。この受光ユニット604では、フォトダイオードなどの受光素子PSのアノード端子は電流−電圧(I/V)変換回路を構成するオペアンプOPの非反転入力端子に接続されるとともに、オフセット電圧641を介して接地電位に接続されている。また、受光素子PSのカソード端子は、オペアンプOPの反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Rを介してオペアンプOPの出力端子に接続されている。このため、受光素子PSに光が入射されて光電流iが流れると、オペアンプOPの出力端子からの出力電圧VOは、
VO=i・R+Voff … (1-1)
(ただし、Voffはオフセット電圧値である)
となり、反射光量に対応した信号が受光ユニット604から出力される。このように構成した理由について以下説明する。
FIG. 5 is a diagram showing an electrical configuration of the light receiving unit 604 employed in the density sensor 60 of FIG. In this light receiving unit 604, the anode terminal of the light receiving element PS such as a photodiode is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP constituting the current-voltage (I / V) conversion circuit, and grounded via the offset voltage 641. Connected to potential. The cathode terminal of the light receiving element PS is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP, and is connected to the output terminal of the operational amplifier OP via the resistor R. Therefore, when light is incident on the light receiving element PS and the photocurrent i flows, the output voltage VO from the output terminal of the operational amplifier OP is
VO = i ・ R + Voff (1-1)
(However, Voff is the offset voltage value)
Thus, a signal corresponding to the amount of reflected light is output from the light receiving unit 604. The reason for this configuration will be described below.

図6は図4の濃度センサにおける光量制御特性を示す図である。入力オフセット電圧641を印加しない場合には、図6の破線で示すような光量特性を示す。つまり、光量制御信号Slc(0)をCPU101から照射光量調整ユニット605に与えると、発光素子601は消灯状態となり、光量制御信号Slcの信号レベルを高めると、発光素子601は点灯し、中間転写ベルト71上への照射光量も信号レベルにほぼ比例して増大する。しかしながら、光量特性は周辺温度の影響や照射光量調整ユニット605の構成などによって図6に示す一点鎖線や二点鎖線のように平行シフトすることがあり、仮に同図の一点鎖線のようにシフトしてしまうと、CPU101から消灯指令、つまり光量制御信号Slc(0)を与えているにもかかわらず、発光素子601が点灯していることがある。   FIG. 6 is a diagram showing light quantity control characteristics in the density sensor of FIG. When the input offset voltage 641 is not applied, the light quantity characteristic as shown by the broken line in FIG. 6 is shown. That is, when the light quantity control signal Slc (0) is given from the CPU 101 to the irradiation light quantity adjustment unit 605, the light emitting element 601 is turned off. When the signal level of the light quantity control signal Slc is increased, the light emitting element 601 is turned on and the intermediate transfer belt. The amount of light irradiated on 71 also increases in proportion to the signal level. However, the light quantity characteristic may be shifted in parallel like the one-dot chain line or the two-dot chain line shown in FIG. 6 depending on the influence of the ambient temperature, the configuration of the irradiation light quantity adjustment unit 605, and the like. In this case, the light emitting element 601 may be lit even though the CPU 101 gives a turn-off command, that is, a light amount control signal Slc (0).

これに対し、本実施形態の如く、入力オフセット電圧641を印加して予め同図の右手側にシフトさせて不感帯(信号レベルSlc(0)〜Slc(1))を設けている場合(同図の実線)には、CPU101から消灯指令、つまり光量制御信号Slc(0)を与えることで確実に発光素子601を消灯することができ、装置の誤作動を未然に防止することができる。   On the other hand, as in the present embodiment, a dead zone (signal levels Slc (0) to Slc (1)) is provided by applying the input offset voltage 641 and shifting it in advance to the right-hand side in FIG. (Solid line) can be reliably turned off by giving a turn-off command from the CPU 101, that is, a light quantity control signal Slc (0), and malfunction of the apparatus can be prevented beforehand.

一方、信号レベルSlc(1)を超える光量制御信号Slc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。   On the other hand, when the light amount control signal Slc exceeding the signal level Slc (1) is supplied 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, and the reflected light amount detection unit 607 detects the p-polarized light amount and the s-polarized light amount among the light components of the reflected light, and a signal corresponding to each light amount is sent to the CPU 101. Is output.

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として受光ユニット670pから出力している。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を有している。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。   As shown in FIG. 4, the reflected light amount detection unit 607 receives the polarized beam splitter 671 disposed on the optical path of the reflected light and the p-polarized light passing through the polarized beam splitter 671, and corresponds to the light amount of the p-polarized light. And a light receiving unit 670s that receives the s-polarized light divided by the polarization beam splitter 671 and outputs a signal corresponding to the light quantity of the s-polarized light. In the light receiving unit 670p, the light receiving element 672p receives the p-polarized light from the polarization beam splitter 671, amplifies the output from the light receiving element 672p by the amplifier circuit 673p, and then the amplified signal is a signal corresponding to the light quantity of the p-polarized light. Is output from the light receiving unit 670p. Similarly to the light receiving unit 670p, the light receiving unit 670s includes a light receiving element 672s and an amplifier circuit 673s. For this reason, the light quantity of two different component light (p polarized light and s polarized light) among the light components of reflected light can be calculated | required independently.

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、アンプ回路673p,673sからCPU101に与えられる信号の出力電圧Vp,Vsは図7に示すようにプラス側にオフセットされている。   In this embodiment, output offset voltages 674p and 674s are applied to the output sides of the light receiving elements 672p and 672s, respectively. As shown, it is offset to the plus side.

図7は図4の濃度センサにおける反射光量に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフである。各受光ユニット670p,670sの具体的な電気的構成については、受光ユニット604と同一であるため、ここでは図示説明を省略する。このように構成された受光ユニット670p,670sにおいても、受光ユニット604と同様に、反射光量がゼロであるときであっても、各出力電圧Vp,Vsはゼロ以上の値を有し、しかも反射光量の増大に比例して出力電圧Vp,Vsも増大する。このように出力オフセット電圧674p,674sを印加することで図6の不感帯の影響を確実に排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力することができる。   FIG. 7 is a graph showing how the output voltage changes with respect to the amount of reflected light in the density sensor of FIG. Since the specific electrical configuration of each of the light receiving units 670p and 670s is the same as that of the light receiving unit 604, the description thereof is omitted here. In the light receiving units 670p and 670s configured as described above, similarly to the light receiving unit 604, even when the amount of reflected light is zero, the output voltages Vp and Vs have values of zero or more and are reflected. The output voltages Vp and Vs also increase in proportion to the increase in the amount of light. By applying the output offset voltages 674p and 674s in this way, the influence of the dead zone of FIG. 6 can be surely eliminated, and an output voltage corresponding to the amount of reflected light can be output.

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。   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 sets these output voltages Vp and Vs as needed 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 unit is replaced, the CPU 101 optimizes the density control factor that affects the image density such as the developing bias and exposure energy. To stabilize the image density. More specifically, an image forming operation is executed while changing the above-described density control factor in multiple stages for each toner color using image data stored in advance in the ROM 106 corresponding to a predetermined patch image pattern as an image signal. Then, a small test image (patch image) corresponding to the image signal is formed, the image density is detected by the density sensor 60, and a condition for obtaining a desired image density is found based on the result. Hereinafter, the optimization process of the concentration control factor will be described.

(2)最適化処理
図8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。
(2) Optimization Processing FIG. 8 is a flowchart showing an outline of concentration control factor optimization processing in this embodiment. This optimization processing is performed in the following six sequences in the order of processing: initialization operation (step S1); pre-operation (step S2); derivation of control target value (step S3); development bias setting (step S4); exposure energy It consists of setting (step S5) and post-processing (step S6), and the details of the operation will be described below for each of the above sequences.

(A)初期化動作
図9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76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)。
(A) Initialization Operation FIG. 9 is a flowchart showing the initialization operation in this embodiment. In this initialization operation, as a preparatory operation (step S101), the developing unit 4 is rotationally driven and positioned at a so-called home position, and the cleaner 76 and the secondary transfer roller 78 are separated from the intermediate transfer belt 71 by an electromagnetic clutch. Move to. Then, in this state, the driving of the intermediate transfer belt 71 is started (step S102), and then the photosensitive member 2 is started by starting the rotational driving and neutralization operation of the photosensitive member 2 (step S103).

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。   When the vertical synchronization signal Vsync indicating the reference position of the intermediate transfer belt 71 is detected and its rotation is confirmed (step S104), predetermined bias application is started to each part of the apparatus (step S105). That is, the charging control unit 103 applies a charging bias to the charging unit 3 to charge the photosensitive member 2 to a predetermined surface potential, and subsequently, a predetermined primary transfer from a bias generation unit (not shown) to the intermediate transfer belt 71 is performed. Apply a bias.

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)。   From this state, the intermediate transfer belt 71 is cleaned (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 almost once to remove the toner and dirt remaining on the surface. Then, the secondary transfer roller 78 to which the cleaning bias is 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 execution of a normal image forming operation. Therefore, the toner remaining on the secondary transfer roller 78 remains on the intermediate transfer belt 71. The surface moves to the surface, and is further 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 thus completed, 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).

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。   In this embodiment, the CPU 101 is not limited to executing the optimization process of the concentration control factor, but allows the CPU 101 to execute this initialization operation independently of other processes as necessary. That is, when the next operation is subsequently executed (step S109), the initialization operation is terminated in a state where the above steps S108 are executed, and the next operation is started. On the other hand, when 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 neutralization operation and the rotation drive of the intermediate transfer belt 71 are stopped. In this case, the intermediate transfer belt 71 is desirably stopped in a state where the reference position is located immediately before the position facing the vertical synchronization sensor 77. This is because when the intermediate transfer belt 71 is rotationally driven in the subsequent operation, the rotational state is confirmed by the vertical synchronization signal Vsync. However, if the above operation is performed, the vertical synchronization signal Vsync is detected immediately after the start of driving. This is because the presence or absence of an abnormality can be determined in a short time depending on whether or not it is performed.

(B)プレ動作
図10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。
(B) Pre-Operation FIG. 10 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 order to perform the optimization process of the density control factor with high accuracy, each of the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K is provided in parallel with the adjustment of the operation condition of each part of the apparatus (pre-operation 1). Further, the idling process (pre-operation 2) of the developing roller 44 is performed.

(B−1)動作条件の設定(プレ動作1)
図10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Vp0、Vs0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Slc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Vp0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Slc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。
(B-1) Operation condition setting (pre-operation 1)
In the left flow (pre-operation 1) shown in FIG. 10, the density sensor 60 is first calibrated (steps S21a and S21b). In 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 in the off state are detected and stored as dark outputs Vp0 and Vs0. Next, in the calibration (2) of step S21b, the light amount control signal Slc given to the light emitting element 601 is changed so that two kinds of lighting states of low light amount and high light amount are changed, and the output of the light receiving unit 670p with each light amount. The voltage Vp is detected. From these three values, the output voltage Vp in a state where the toner is not attached becomes a predetermined reference level (in this embodiment, the value obtained by adding the above-described dark output Vp0 to 3V). Find the reference light intensity. Thus, the level of the light amount control signal Slc is calculated so that the light amount of the light emitting element 601 becomes the reference light amount, and the value is set as the reference light amount control signal (step S22). Thereafter, when it is necessary to turn on the light emitting element 601, the CPU 101 outputs this reference light amount control signal to the irradiation light amount adjustment unit 605, so that the light emitting element 601 is always feedback controlled to emit light with the reference light amount. The

また、発光素子601が消灯状態にあるときの出力電圧Vp0、Vs0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。   Further, the output voltages Vp0 and Vs0 when the light emitting element 601 is in the extinguished state are stored as “dark output” of the present sensor system, and each output voltage Vp, By subtracting this value from Vs, it is possible to eliminate the influence of the dark output and detect the density of the toner image with higher accuracy.

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。   The output signal from the light receiving element 672p when the light emitting element 601 is turned on depends on the amount of light reflected from the intermediate transfer belt 71, but the surface state of the intermediate transfer belt 71 is not necessarily optically uniform as will be described later. Therefore, when obtaining the output in this state, it is desirable to take the average value of the output over one turn of the intermediate transfer belt 71. On the other hand, it is not necessary to detect the output signal for one rotation of the intermediate transfer belt 71 as described above when the light emitting element 601 is turned off, but in order to reduce the detection error, the output signals at several points are averaged. preferable.

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。   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 toner adhesion amount on the surface of the intermediate transfer belt 71 increases, and the magnitudes of these output voltages Vp and Vs. Therefore, it is possible to estimate the toner adhesion amount, and hence the image density of the toner image.

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。   Further, in this embodiment, based on the fact that the reflection characteristics are different between the color (Y, C, M) toner and the black (K) toner, the density of the patch image by the black toner described later is determined from the patch image. The density of the patch image with color toner is obtained based on the light quantity ratio of p-polarized light and s-polarized light while obtaining the image density accurately over a wide dynamic range. It is possible to ask.

さて、図10に戻って、プレ動作の説明を続ける。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表面の濃淡に関する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。この点については、後の実施形態で詳述する。   Now, returning to FIG. 10, the description of the pre-operation will be continued. The surface state of the intermediate transfer belt 71 is not necessarily optically uniform, and as the toner is used, it may gradually become discolored or smudged as it is used. In this embodiment, in order to prevent an error in the density detection of the toner image due to such a change in the surface state of the intermediate transfer belt 71, in this embodiment, a background profile for one rotation of the intermediate transfer belt 71, that is, a toner image is used. Information on the density of the surface of the intermediate transfer belt 71 in a state where it is not carried is acquired. Specifically, the light emitting element 601 emits light with 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). Sample data (number of samples in the present embodiment: 312) is stored in the RAM 107 as a base profile. As described above, by grasping in advance the density of each surface portion of the intermediate transfer belt 71, the density of the toner image formed thereon can be estimated more accurately. This point will be described in detail in a later embodiment.

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。   By the way, the output voltages Vp and Vs from the density sensor 60 described above are caused by a change in reflectance due to minute dirt and scratches on the roller 75 and the intermediate transfer belt 71, and electrical noise mixed in the sensor circuit. Spike-shaped noise may be superimposed.

図11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によりサンプリングしてプロットすると、図11(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11(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。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the base profile of the intermediate transfer belt. When the amount of light reflected from the surface of the intermediate transfer belt 71 is sampled and plotted by the density sensor 60 over one or more rounds, the output voltage Vp from the sensor 60 is equal to that of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. In addition to periodically changing in accordance with the circumference or the rotation period thereof, narrow spike noise may be superimposed on the waveform. This noise may include both a component synchronized with the rotation period and an irregular component not synchronized with this. FIG. 11B is an enlarged view of a part of such a sample data string. In this figure, two data marked with symbols Vp (8) and Vp (19) out of each sample data are larger than other data due to noise superposition, while symbols Vp (4) and Vp ( The two data marked with 16) are much smaller than the others. Although the p-polarized component of the two sensor outputs has been described here, the s-polarized component can be considered in the same manner.

濃度センサ60の検知スポット径は例えば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。   The detection spot diameter of the density sensor 60 is, for example, about 2 to 3 mm, and discoloration and dirt of the intermediate transfer belt 71 are generally considered to occur in a larger range. It can be seen that it is affected. In this way, the density of the background profile or patch image is obtained based on the sample data with the noise still superimposed, and if the density control factor is set from the result, it is not always possible to set each density control factor to the optimum state. On the other hand, the image quality may deteriorate.

そこで、この実施形態では、図10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)。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 10, after the sensor output is sampled for one turn of the intermediate transfer belt 71 in step S23, spike noise removal processing is executed (step S24).

図12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(ここでは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した後(ステップS242、S243)、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)。上記処理によるスパイクノイズ除去について、図11(b)に示すデータ列を例にとり、図13を参照しながらさらに詳しく説明する。   FIG. 12 is a flowchart showing spike noise removal processing in this embodiment. In this spike noise removal process, a continuous part of the acquired “raw” sample data sequence (ie, a length corresponding to 21 samples) is extracted (step S241), After removing the data corresponding to the upper three and lower three of the 21 sample data included in the section (steps S242 and S243), the arithmetic average of the remaining 15 data is obtained (step S244). ). Then, the average value is regarded as an average level in this section, and the “corrected” sample data string from which noise is removed is obtained by replacing the six data removed in steps S242 and S243 with the average value (step S245). ). Furthermore, if necessary, the above steps S241 to S245 are repeated for the next section, and spike noise is similarly removed (step S246). Spiking noise removal by the above process will be described in more detail with reference to FIG. 13, taking the data string shown in FIG. 11B as an example.

図13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11(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12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12のステップS243)。そして、図13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。   FIG. 13 is a diagram showing how spike noise is removed in this embodiment. In the data string of FIG. 11 (b), the influence of noise appears in two large data Vp (8) and Vp (19) that protrude from other data, and small data Vp (4) and Vp (16) that protrude from the other data. It seems to be. In the spike noise removal process, the top three of the sample data are removed (step S242 in FIG. 12), and therefore, three pieces of data Vp (8 including two pieces of data that are considered to contain noise are included among these data. ), Vp (14) and Vp (19) are removed. Similarly, three data Vp (4), Vp (11) and Vp (16) including two data that are considered to contain noise are also removed (step S243 in FIG. 12). Then, as shown in FIG. 13, these six data are replaced with the average value Vpavg (indicated by a hatched circle) of the other 15 data, so that spike noise included in the original data string is obtained. Is removed.

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。   When performing this 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, but depending on how they are selected, a sufficient noise removal effect can be obtained. In addition, there is a risk that the error may be increased on the contrary, so it is desirable to determine carefully based on the following viewpoints.

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。   In other words, if a data string in a section that is too short relative to the frequency of noise is extracted, the probability that no noise is included in the section in which the noise removal process is performed increases, and the number of arithmetic processes increases, which increases efficiency. Not right. On the other hand, if a data string of a very wide section is extracted, significant fluctuations in the sensor output, that is, fluctuations reflecting the density change of the detection target will be averaged, and the original density profile Cannot be obtained correctly.

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13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。   Further, since the frequency of noise occurrence is not constant, the data Vp (11) and Vp (14) in the above example can be obtained by simply removing a predetermined number of upper and lower data from the extracted data string. There is a possibility that even data that does not contain noise is removed as shown in FIG. Among these, even if some data not including noise is removed, as shown in FIG. 13, the difference between the data Vp (11), Vp (14) and the average value Vpavg is relatively small. The error due to the replacement of these data with the average value Vpavg is small. On the other hand, when data including noise is left without being removed, there is a possibility that the error may be increased by replacing other data with an average value obtained including the data. Accordingly, it is desirable that the ratio of the number of data to be removed with respect to the number of samples of the extracted data is determined so as to be equal to or slightly larger than the frequency of noise generated in an actual apparatus.

この実施形態においては、図11(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。   In this embodiment, as shown in FIG. 11A, the frequency of data shifted to the larger side and the data shifted to the smaller side due to the influence of noise is approximately the same, and the frequency of occurrence of noise itself is the same. Based on the experimental fact that it was about 25% or less (5 samples or less out of 21 samples), the spike noise removal processing is configured as described above.

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。   In addition to the above, various methods are conceivable as processing methods for removing spike noise. For example, spike-like noise can also be removed by applying a conventionally known low-pass filter process to “raw” sample data obtained by sampling. However, in the conventional filter processing, the sharpness of the noise waveform can be reduced, but as a result, not only the data including noise but also the surrounding data are changed from the original value, which occurs. Depending on the form of noise, a large error may be caused.

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。   On the other hand, in the present embodiment, the number of upper / lower data corresponding to the frequency of occurrence of noise in each sample data is replaced with an average value, while other data is left as it is. The possibility of error is low.

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。   The spike noise removal process is performed not only when obtaining the background profile described above, but also for sample data obtained as the amount of reflected light when obtaining the image density of the toner image as will be described later.

(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。
(B-2) Emptying of developing device (pre-operation 2)
If image formation is performed after the power-off state or 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 the image. Conventionally known. In the present specification, this phenomenon is referred to as a neglected banding phenomenon. The inventor of the present application recognizes that this neglected banding phenomenon is caused by the fact that the toner is left on the developing roller 44 of each developing device for a long period of time. It has been found that the toner layer on the surface of the developing roller 44 is not uniform and the toner layer on the developing roller 44 gradually becomes non-uniform. For example, in the developing device 4K of the present 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 thereof. Further, a portion of the surface located inside the housing 41 is covered with a large amount of toner, whereas a portion exposed to the outside of the housing 41 is in the atmosphere while carrying a thin toner layer. The surface state of the developing roller 44 is non-uniform in the circumferential direction, such as being exposed.

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。   When the density control factor is newly optimized prior to the next image formation after the apparatus has been in a non-operating state for a long time with the surface of the developing roller 44 being non-uniform, the banding is left as it is. The density unevenness of the patch image caused by the phenomenon may affect the optimization processing.

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10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。   Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, each developing roller 44 is idled in order to eliminate the neglected banding phenomenon prior to forming the patch image. Specifically, as shown in the flow on the right side of FIG. 10 (pre-operation 2), first, the yellow developing device 4Y is disposed at the developing position facing the photoreceptor 2 (step S25), and the DC developing bias Vavg is made variable. After the absolute value is set to the minimum value in the range (step S26), the developing roller 44 is rotated at least one turn by the rotation drive unit on the main body side (step S27). Then, while rotating the developing unit 4 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 roller 44 provided for each is similarly set to 1. Rotate more than one lap. Thus, by rotating each developing roller 44 one or more times, the toner layer on the surface of the developing roller 44 is peeled off once by the supply roller 43 and the regulating blade 45 to be re-formed. Since the toner layer that has been re-formed in this way and is in a more uniform state is used for image formation, density unevenness due to the neglected banding phenomenon is less likely to occur.

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。   In the pre-operation 2, the absolute value of the DC developing bias Vavg is minimized in step S26. The reason is as follows.

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。   As will be described later, the DC developing bias Vavg as a density control factor that affects the image density increases as the absolute value | Vavg | increases. This is because, as the absolute value | Vavg | of the DC developing bias increases, the area exposed to the light beam L in the electrostatic latent image on the photoreceptor 2, that is, the surface area where the toner is to be adhered to the developing roller 44. This is because the potential difference is increased and toner movement from the developing roller 44 is further promoted. However, it is not preferable that such toner movement occurs when the background profile of the intermediate transfer belt 71 is acquired. This is because when the toner moved from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is transferred onto the intermediate transfer belt 71 in the primary transfer region TR1, the amount of reflected light from the intermediate transfer belt 71 is changed. It is because it becomes impossible to ask.

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。   In this embodiment, as will be described later, the DC development bias Vavg can be changed and set in multiple stages within a predetermined variable range as one of the density control factors. Therefore, the DC developing bias Vavg is set to a value that minimizes the absolute value in the variable range, and a state in which the toner hardly moves from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is realized. The toner adhesion is minimized. For the same reason, in an apparatus having an AC component in the developing bias, the amplitude is preferably set smaller than that during normal image formation. For example, as described above, in an apparatus in which the amplitude Vpp of the developing bias is 1400V, the amplitude Vpp is preferably about 1000V. Even in an apparatus that uses parameters other than the DC developing bias Vavg, for example, the duty ratio of the developing bias or the charging bias as the density control factor, the density control factor is appropriately set so as to realize the above-described conditions in which toner movement is less likely to occur. It is preferable to set.

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。   In this embodiment, the pre-operation 1 and the pre-operation 2 are simultaneously executed in parallel to shorten the processing time. That is, in the pre-operation 1, at least one turn of the intermediate transfer belt 71 is required to acquire the background profile, and more preferably, three turns including two turns for sensor calibration are required. It is preferable to rotate each developing roller 44 as much as possible, and since these operations can be performed independently of each other, the time required for each processing can be secured by performing these operations in parallel. Thus, the time required for the entire optimization process can be shortened.

(C)制御目標値の導出
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。
(C) Derivation of Control Target Value In the image forming apparatus of this embodiment, as will be described later, two types of toner images are formed as patch images, and each density is set so that the density becomes a predetermined density target value. Although the control factor is adjusted, this target value is not fixed, but is changed according to the operating state of the apparatus. The reason is as follows.

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。   As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the image density is determined by detecting the amount of reflected light from the toner image that has been visualized on the photoreceptor 2 and primarily transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 71. I have an estimate. As described above, the technique for obtaining the image density from the reflected light amount of the toner image has been widely used. However, as described in detail below, the reflected light amount from the toner image carried on such an intermediate transfer belt 71 is used. (Or the sensor outputs Vp and Vs from the corresponding 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. However, it changes slightly depending on the state of the device and toner. Therefore, as in the prior art, even if each density control factor is controlled so that the amount of reflected light from the toner image is constant, the density of the image finally formed on the sheet S varies depending on the state of the toner. Will end up.

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。   As described above, one of the causes that the sensor output and the OD value on the sheet S do not coincide with each other is the toner fused on the sheet S through the fixing process and the toner is not fixed and simply adhered to the surface of the intermediate transfer belt 71. That is, the state of reflection is different from that of the only toner.

図14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14(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。   FIG. 14 is a schematic diagram showing the relationship between the toner particle size and the amount of reflected light. As shown in FIG. 14A, in the image Is finally obtained on the sheet S, the toner Tm melted by heating and pressurization in the fixing process is fused to the sheet S. . Therefore, the optical density (OD value) reflects the amount of reflected light when the toner is fused, but the magnitude is mainly expressed by the toner density on the sheet S (for example, the toner mass per unit area). Can be determined).

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14(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14(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。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。   On the other hand, in the toner image on the intermediate transfer belt 71 that has not undergone the fixing process, each toner particle is simply adhered to the surface of the intermediate transfer belt 71. Therefore, even if the toner density is the same (that is, the OD value after fixing is the same), for example, the toner T1 having a small particle diameter shown in FIG. In the state where the toner T2 having a large particle diameter shown in (c) adheres at a lower density and the surface of the intermediate transfer belt 71 is partially exposed, 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, when the amount of reflected light is the same, the image density after fixing tends to increase when the ratio of the large-diameter toner in the toner particles constituting the toner image is high. . As described above, the correspondence between the OD value on the sheet S and the amount of reflected light from the toner image on the intermediate transfer belt 71 varies depending on the state of the toner, particularly the particle size distribution.

図15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15(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。   FIG. 15 is a diagram illustrating the correspondence between the toner particle size distribution and the change in the OD value. Ideally, the toner particles contained in each developing device for forming a toner image have all the particle diameters equal to the design center value. However, as shown in FIG. 15 (a), the particle diameter actually has a distribution of various modes, and the mode varies depending on the type of toner and the manufacturing method, and the same specification. Even the manufactured toner is slightly different for each production lot and product.

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。   Since these toners having various particle sizes have different masses and charge amounts, when image formation is performed using toner having such a particle size distribution, these toners are not consumed uniformly. The toner having a suitable particle size is selectively consumed by the apparatus, while the other toners are not consumed so much and remain in the developing unit. Therefore, as the toner consumption progresses, the particle size distribution of the toner remaining in the developing device also changes.

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15(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15(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15(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15(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15(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主に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15(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15(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。   As described above, since the amount of reflected light from the toner image before fixing varies depending on the particle size 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 on top is not always constant. FIG. 15B shows a sheet when 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, when the toner particle diameters are well aligned around the design center value as shown by a curve a in FIG. 15A, the inside of the developing device is shown as a curve a in FIG. Even if the toner consumption increases, the OD value is maintained at the target value. On the other hand, for example, when a toner having a wider particle size distribution is used as shown by the curve b in FIG. 15A, the design center is initially set as shown by the curve b in FIG. Although toner with a particle size near the value is mainly consumed and an OD value almost as the target value is obtained, the percentage of such toner decreases as the toner consumption proceeds, and instead a toner with a larger particle size is displayed. Since it is used for formation, the OD value gradually increases. Further, as indicated by the dotted lines in FIG. 15A, 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. As shown by the dotted lines in FIG. 15B, the OD value also shows various changes as the toner consumption increases.

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。   Factors that influence the characteristics of the toner as described above depend on, for example, the dispersion state of the pigment in the toner base particles and the mixing state of the toner base particles and the external additive in addition to the above-described toner particle size distribution. There is a change in chargeability of 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 density change varies depending on the toner used. Therefore, in a conventional image forming apparatus that controls each density control factor so that the output voltage from the density sensor is constant, fluctuations in image density due to variations in toner characteristics are unavoidable, and satisfactory image quality is always obtained. I couldn't.

そこで、この実施形態では、装置の稼動状況に応じ、後述する2種のパッチ画像それぞれについて、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)の制御目標値を設定し、各パッチ画像について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。   Therefore, in this embodiment, an evaluation value of an image density (to be described later) that is calculated based on an output from the density sensor 60 for each of two types of patch images, which will be described later, according to the operating status of the apparatus, and serves as a scale representing the image density. ) And the respective density control factors are adjusted so that the evaluation value obtained for each patch image becomes this control target value, so that the image density on the sheet S is kept constant. I have to.

図16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。   FIG. 16 is a flowchart showing a control target value derivation process in this embodiment. In this process, for each toner color, the usage status of the toner, specifically, initial characteristics such as the particle size distribution of the toner filled in the developing unit, and the amount of toner remaining in the developing unit, The control target value commensurate with First, one of the toner colors is selected (step S31). As information for the CPU 101 to estimate the usage status of the toner, toner individuality information regarding the selected toner color and dots indicating the number of dots formed by the exposure unit 6 are displayed. Information on the count value and the developing roller rotation time 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.

「トナー個性情報」とは、現像器4Kに充填されたトナーの特性を表す情報である。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等により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、現像器内のトナーがどのタイプに属するかによって、後述する複数のルックアップテーブルのうち制御目標値を決定する際に参照すべき1つのテーブルを選択する。   “Toner individuality information” is information representing 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 differ depending on the production lot. Then, one table to be referred to when determining the control target value is selected from a plurality of lookup tables described later, depending on which type the toner in the developing device belongs to.

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。   The “dot count value” is information for estimating the amount of toner remaining in the developing device 4K. The most convenient method for estimating the remaining amount of toner is to calculate 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 photoconductor 2 by the exposure unit 6 represents the number of dots visualized by the toner on the photoconductor 2, and thus more accurately reflects the amount of toner consumption. Become. Therefore, in this embodiment, the number of dots when the exposure unit 6 forms the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 to be developed by the developing device 4K is counted and stored in the RAM 107, and this dot count is stored. The value is a parameter indicating the remaining amount of toner in the developing device 4K.

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。   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, a toner layer is formed on the surface of the developing roller 44, and development is performed by moving a part of the toner onto the photoreceptor 2. At this time, on the surface of the developing roller 44, the toner that has not contributed to the development is conveyed to a contact position with the supply roller 43, and is peeled off by the roller 43 to form a new toner layer. The toner is fatigued by repeated adhesion and peeling to the developing roller 44, and its characteristics gradually change. Such a change in toner characteristics progresses as the developing roller 44 continues to rotate. Therefore, for example, even if the remaining amount of toner in the developing device 4K is the same, the characteristics of the fresh toner that has not been used and the old toner that has repeatedly adhered and peeled off may differ. The density of the image formed using is not necessarily the same.

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。   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 toner characteristic change. The image quality is stabilized by estimating and finely setting the control target value according to the state.

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サイズでの連続印字で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。   Note that these pieces of information are also used to manage the wear status of each part of the apparatus and improve maintainability. That is, one dot count corresponds to a toner amount of 0.015 mg, and the consumption amount is almost 180 g at 122,000 dot count, which means that most of the toner stored in each developer is used up. Regarding the rotation time of the developing roller, the integrated value of 10600 sec corresponds to 8000 sheets in continuous printing at A4 size, and it is not preferable from the viewpoint of image quality to continue image formation. Therefore, in this embodiment, when any of these pieces of information reaches the above value, a message notifying the toner end is displayed on a display unit (not shown) to prompt the user to replace the developing device. I am doing so.

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、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)。   Now, a control target value corresponding to the status is determined from each piece of information regarding the operating status of the apparatus thus obtained. In this embodiment, an optimum control target value corresponding to the toner individuality information indicating the toner type and the characteristics of the remaining toner estimated from the combination of the dot count value and the developing roller rotation time is obtained experimentally in advance. This value is stored in the ROM 106 of the engine controller 10 as a lookup table for each toner type. Based on the toner individuality information, the CPU 101 selects one table to be referred to corresponding to the toner type from among these lookup tables (step S33), and the dot count value and developing roller rotation time at that time point are selected. A value corresponding to the combination is read from the table (step S34).

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。   Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the user can perform a predetermined operation input through an operation unit (not shown) so that the density of an image to be formed can be increased or decreased within a predetermined range according to preference or as necessary. It 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). In this way, the control target value Akt for the black color is obtained.

図17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17(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17(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。   FIG. 17 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 a toner having a black color and a characteristic belonging to “type 0” is used. In this embodiment, eight types of tables corresponding to eight types of toner characteristics are prepared for each toner color corresponding to two types of patch images for high density and low density described later, respectively. It is stored in a ROM 106 provided in the engine controller 10. Here, FIG. 17A is an example of a table corresponding to a high-density patch image, and FIG. 17B is an example of a table corresponding to a low-density patch image.

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、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17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17(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。   If the toner individuality information indicates, for example, “type 0”, the table of FIG. 17 corresponding to the toner individuality information “0” is selected from the eight types of tables in step S33. Then, a control target value Akt is obtained based on the acquired dot count value and developing roller rotation time. For example, for a high-density patch image, if the dot count value is 1500,000 counts and the developing roller rotation time is 2000 seconds, a value 0.984 corresponding to the combination of these is referred to in this case with reference 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 also be obtained.

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。   The control target value Akt obtained in this way is stored in the RAM 107 of the engine controller 10, and the evaluation value obtained based on the reflected light amount of the patch image is set as this control target value in the subsequent setting of each density control factor. Make sure they match.

このように、上記ステップS31〜S35を実行することにより一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表すものである。   As described above, the control target value for one toner color is obtained by executing steps S31 to S35. By repeating the above processing for each toner color (step S36), the control target value for all toner colors is obtained. The values Ayt, Act, Amt and Akt are determined. Here, the subscripts y, c, m, and k represent the toner colors, that is, yellow, cyan, magenta, and black, respectively, and the subscript t represents the control target value.

(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。
(D) Development Bias Setting In this image forming apparatus, a DC development bias Vavg applied to the developing roller 44, energy per unit area of the exposure beam L for exposing the photosensitive member 2 (hereinafter simply referred to as “exposure energy”) E, The image density is controlled by adjusting these. Here, the variable range of the DC developing bias Vavg is changed from the low level side to 6 levels from V0 to V5, and the variable range of the exposure energy E is changed from the low level side to 4 levels from levels 0 to 3, respectively. However, the variable range and the number of divisions thereof 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 (−110) V to (−330) V, the lowest level V 0 has the smallest absolute value of the voltage (−110) V, The highest level V5 corresponds to (−330) V having the largest absolute voltage value.

図18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19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)。   FIG. 18 is a flowchart showing the developing bias setting process in this embodiment. FIG. 19 shows a high-density patch image. In this processing, first, the exposure energy E is set to level 2 (step S41), and then the DC development bias Vavg is increased by one level from the minimum level V0, and a solid image as a high-density patch image at each bias value. Is formed (steps S42 and S43).

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19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19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。   Corresponding to the DC developing bias Vavg changed and set in six stages, as shown in FIG. 19, six patch images Iv0 to Iv5 are sequentially formed on the surface of the intermediate transfer belt 71. Five patch images Iv0 to Iv4 are formed to a length L1. This length L1 is configured to be longer than the circumferential length of the cylindrical photosensitive member 2. On the other hand, the last patch image Iv5 is formed to have a length L3 shorter than the circumferential length of the photoreceptor 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. . Of the surface of the intermediate transfer belt 71, the area where the toner image can actually be carried is the image forming area 710 shown in the figure. However, since the shape and arrangement of the patch image are configured as described above, the image forming area The number of patch images that can be formed in the area 710 is about three, and six patch images are formed over two rotations of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG.

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20を参照しつつ説明する。図20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の回転周期で周期的に変動することとなるからである。   Here, the reason why the length of the patch image is set as described above will be described with reference to FIGS. 1 and 20. FIG. 20 is a diagram showing fluctuations in image density that occur in the photoreceptor cycle. As shown in FIG. 1, the photoreceptor 2 is formed in a cylindrical shape (the circumference is L0), but due to manufacturing variations, thermal deformation, etc., the shape is not a perfect cylinder. In such a case, a periodic fluctuation corresponding to the peripheral length L0 of the photoreceptor 2 may occur in the image density of the formed toner image. This is because, in a contact development type apparatus in which toner development is performed in a state where the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are in contact with each other, the contact pressure between the two varies, and the two are spaced apart to perform toner development. In the non-contact development type apparatus, the intensity of the electric field that causes the toner to fly between the two changes, and in either apparatus, the probability that the toner moves from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is periodically determined by the rotation cycle of the photosensitive member 2. This is because it will fluctuate.

この濃度変動の幅は、図20(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20(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20(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。   As shown in FIG. 20A, the width of the density fluctuation is large particularly when the absolute value | Vavg | of the DC developing bias Vavg is relatively low, and decreases as the value | Vavg | increases. For example, when a patch image is formed by setting the absolute value | Vavg | of the DC developing bias to a relatively small value Va, the image density OD varies depending on the position on the photoreceptor 2 as shown in FIG. It changes within the range of the width Δ1. Similarly, even when a patch image is formed with another DC developing bias, the image density varies within a certain range as indicated by the hatched portion in FIG. As described above, the density OD of the patch image varies depending not only on the magnitude of the DC developing bias Vavg but also on the position on the photoreceptor 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 density fluctuation corresponding to the rotation cycle of the photosensitive member 2 on the patch image.

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。   Therefore, in this embodiment, a patch image having a length L1 exceeding the circumferential length L0 of the photosensitive member 2 is formed, and an average value of the density obtained for the length L0 as described later is used as the image density of the patch image. It is said. This effectively suppresses the influence of density fluctuations corresponding to the rotation period of the photoreceptor 2 on the density of each patch image. As a result, the optimum value of the DC developing bias Vavg is set based on the density. It is possible to ask appropriately.

なお、この実施形態では、図19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20(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。   In this embodiment, as shown in FIG. 19, among the patch images Iv0 to Iv5, the length L3 of the last patch image Iv5 formed with the DC developing bias Vavg as the maximum is set to the circumference of the photoreceptor 2. It is smaller than the length L0. As shown in FIG. 20B, the patch image formed under a condition where the absolute value | Vavg | of the DC developing bias is large has a small density fluctuation corresponding to the rotation period of the photosensitive member 2 and thus is sensitive as described above. This is because it is not necessary to obtain an average value over the body cycle. By doing this, it is possible to shorten the time required for forming and processing a patch image and to reduce the amount of toner consumed in forming the patch image.

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。   As described above, in order to eliminate the influence of the density fluctuation caused by the photoconductor cycle on the optimization process of the density control factor, the patch image should be formed longer than the circumference L0 of the photoconductor 2. Although it is desirable that not all patch images have such a length, the number of patch images to have such a length depends on the level of density fluctuation that appears in each device and the level of image quality required. Should be determined accordingly. For example, when the influence of the density fluctuation in the photosensitive member cycle is relatively small, only the patch image Iv0 formed under the condition that the DC developing bias Vavg is minimum is set to the length L1, and the other patch images Iv1 to Iv5 are used. You may make it form in length L3 shorter than this.

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。   Conversely, all the patch images may be formed with the length L1, but in this case, there is a problem that the processing time and the toner consumption amount increase. Further, it is not preferable from the viewpoint of image quality that the density fluctuation corresponding to the photosensitive member cycle appears even when the DC developing bias Vavg is maximized. At least when the maximum value is set, such density fluctuation does not appear. It is natural to define a variable range of the DC developing bias Vavg. When the variable range of the DC developing bias Vavg is set as described above, such a density variation does not appear at least at the maximum value, and therefore the length of the patch image in this case does not need to be L1.

図18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、その表面からの反射光量に対応して濃度センサ60から出力される電圧Vp、Vs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。そして、前述した下地プロファイルの導出時(図10)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)。ただし、上述した長さL1のパッチ画像Iv0〜Iv4については、74サンプルのうち値の大きいものおよび小さいものから順にそれぞれ10サンプルずつを除去してスパイクノイズ除去を行う。   Returning to FIG. 18, the description of the developing bias setting process will be continued. For the patch images Iv0 to Iv5 thus formed with the respective DC developing biases, the voltages Vp and Vs output from the density sensor 60 corresponding to the amount of light reflected from the surface are sampled (step S44). In this embodiment, 74 points (corresponding to the circumferential length L0 of the photoreceptor 2) in the patch image Iv0 to Iv4 of length L1, and 21 points (corresponding to the circumferential length of the developing roller 44) in the patch image Iv5 of length L3. The sample data of the output voltages Vp and Vs from the concentration sensor 60 is obtained at a sampling period of 8 msec. Then, after removing spike noise from the sample data (step S45) in the same manner as when the background profile was derived (FIG. 10), each patch from which the dark output of the sensor system and the influence of the background profile were removed from the data. An “evaluation value” of the image is calculated (step S46). However, with respect to the patch images Iv0 to Iv4 having the length L1, the spike noise is removed by removing 10 samples in order from the largest value and the smallest value among the 74 samples.

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。   As described above, the density sensor 60 in this apparatus exhibits the characteristic that the output level is the highest when no toner is attached to the intermediate transfer belt 71 and the output decreases as the toner amount increases. Further, since an offset due to dark output is added to this output, it is difficult to treat the output voltage data from this sensor as information for evaluating the toner adhesion amount. Therefore, in this embodiment, the obtained data is processed and converted into data reflecting the amount of toner adhesion, that is, an evaluation value, so that the subsequent processing can be easily performed.

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−{Dp_avek(n)−Vp0}/{Tp_ave−Vp0} … (1-2)
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。
The calculation method of the evaluation value will be described more specifically by taking a patch image with a black toner color as an example. Of the six patch images developed with black toner, the evaluation value Ak (n) of the nth patch image Ivn (where n = 0, 1,..., 5) is expressed by the following formula:
Ak (n) = 1- {Dp_avek (n) -Vp0} / {Tp_ave-Vp0} (1-2)
Calculate based on Here, the meaning of each term of the above formula is as follows.

まず、Dp_avek(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Dp_avek(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。   First, Dp_avek (n) is output from the density sensor 60 as the output voltage Vp corresponding to the p-polarized component of the reflected light from the nth patch image Ivn, and the average of each sampled sample data after noise removal is obtained. Value. That is, for example, the value Dp_avek (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. This is an arithmetic average of 74 sample data stored in the RAM 107. Note that the subscript k of each term in the above expression represents a value for the black color.

また、Vp0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Vp0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。   Vp0 is a dark output voltage from the light receiving unit 670p acquired in the previous pre-operation 1 with the light emitting element 601 turned off. Thus, by subtracting the dark output voltage Vp0 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.

さらに、Tp_ave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Dp_avek(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。   Further, Tp_ave is the same as the 74 pieces of sample data used for calculating Dp_avek (n) detected on the intermediate transfer belt 71 among the background profile data previously obtained and stored in the RAM 107. It is an average value of each sample data detected at the position.

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Dp_avek(n)=Tp_ave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Dp_avek(n)=Vp0となって評価値Ak(n)=1となる。   That is, the evaluation value Ak (n) for the nth 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 toner adheres. 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, when no toner as a patch image adheres to the intermediate transfer belt 71, Dp_avek (n) = Tp_ave and the evaluation value Ak (n) becomes zero, while the surface of the intermediate transfer belt 71 is completely made of black toner. In the state where the reflectance is zero because of the cover, Dp_avek (n) = Vp0 and the evaluation value Ak (n) = 1.

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。   As described above, when the evaluation value Ak (n) is used instead of 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 do. Further, since the correction is made according to the density of the patch image on the intermediate transfer belt 71, the accuracy of measuring the image density can be further improved. Further, the density of the patch image Ivn is normalized and expressed by a value from a minimum value 0 representing a state where no toner is adhered to a maximum value 1 representing a state where the surface of the intermediate transfer belt 71 is covered with high-density toner. Therefore, it is convenient to estimate the density of the toner image in the subsequent processing.

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Vp0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Vs0を差し引いた値で除した値Dps、すなわち、
Dps=(Vp−Vp0)/(Vs−Vs0) … (1-3)
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。
Note that toner colors other than black, that is, yellow color (Y), cyan color (C), and magenta color (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 evaluation value obtained as described above may not accurately represent the density. Therefore, in this embodiment, instead of the output voltage Vp corresponding to the p-polarized component as the sample data used for obtaining the evaluation values Ay (n), Ac (n), Am (n) for these toner colors, a dark output will be generated from now on. A value Dps obtained by dividing the value obtained by subtracting Vp0 by the value obtained by subtracting the dark output Vs0 from the output voltage Vs corresponding to the s-polarized component, ie,
Dps = (Vp−Vp0) / (Vs−Vs0) (1-3)
Is used as sample data at each position, so that it is possible to accurately estimate the image density of these toner colors. Further, as in the case of the black color, the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 is canceled by considering the sensor output obtained from the surface of the intermediate transfer belt 71 before the toner adheres, and the intermediate transfer Since correction is performed according to the density of the patch image on the belt 71, the accuracy of image density measurement can be improved.

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−{Dps_avec(n)−Dps(color)}/{Tps_ave−Dps(color)} … (1-4)
により求めることができる。ここで、Dps_avec(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式(1-3)に示す値Dpsのノイズ除去後の平均値である。また、Dps(color)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Dpsであり、この値Dpsが取りうる最小値である。さらに、Tps_ave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Dpsの平均値である。
For example, for cyan (C), the evaluation value Ac (n) is given by
Ac (n) = 1- {Dps_avec (n) -Dps (color)} / {Tps_ave-Dps (color)} (1-4)
It can ask for. Here, Dps_avec (n) is an average after noise removal of the value Dps shown in the above equation (1-3) obtained based on the sensor outputs Vp and Vs at each position of the nth patch image Ivn in cyan. Value. Dps (color) is the value Dps corresponding to the sensor outputs Vp and Vs in a state where the surface of the intermediate transfer belt 71 is completely covered with the color toner, and this value Dps is the minimum value that can be taken. . Further, Tps_ave is an average value of the values Dps obtained based on the sensor outputs Vp and Vs sampled as the background profile at each position on the intermediate transfer belt 71.

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、Dps_avec(n)=Tps_ave)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、Dps_avec(n)=Dps(color))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。   By defining the evaluation value corresponding to the color toner as described above, as in the case of the black color described above, the toner does not adhere to the intermediate transfer belt 71 (at this time, Dps_avec (n) = Tps_ave ) To normalize the density of the patch image Ivn with a value from a minimum value 0 representing the belt 71 to a maximum value 1 representing the state in which the belt 71 is completely covered with toner (Dps_avec (n) = Dps (color) at this time). Can be expressed.

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21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21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。   When the density of each patch image (more accurately, the evaluation value) is obtained in this way, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is calculated based on the value (step S47). FIG. 21 is a flowchart showing the DC developing bias optimum value calculation process in this embodiment. Since the contents of this process are the same regardless of the toner color, the evaluation value suffixes (y, c, m, k) corresponding to the toner color are omitted in FIG. 21 and the following. Needless to say, the target value is different for each toner color.

まず、変数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)。   First, the variable 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 in the black color) (step S471). S472). At this time, if the evaluation value A (0) is equal to or greater 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. The developing bias need not be studied, and the processing ends with the DC developing bias V0 at this time set to the optimum value Vop (step S477).

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V1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V0をその最適値Vopとする。このようにする理由は後に詳述する。   On the other hand, when the evaluation value A (0) does not reach the target value At, the evaluation value A (1) for the patch image Iv1 formed at the DC developing bias V1 that is one level higher is read and the evaluation value A (0 ) And a determination is made as to whether or not the difference is equal to or less than a predetermined value Δa (step S473). Here, when the difference between the two is equal to or less than the predetermined value Δa, the DC developing bias V0 is set to the optimum value Vop as described above. The reason for this will be described in detail later.

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。   On the other hand, if the difference between the two is larger than the predetermined value Δa, the process proceeds to step S474, and the evaluation value A (1) is compared with the control target value At. At this time, if the evaluation value A (1) is greater than or equal to the target value At, the target value At is greater than the evaluation value A (0) and less than or equal to 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 the DC developing biases V0 and V1. That is, V0 <Vop ≦ V1.

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。   In such a case, the process proceeds to step S478, and the optimum value Vop is obtained by calculation. Various calculation methods are conceivable. For example, a change in the evaluation value with respect to the DC developing bias Vavg is approximated to an appropriate function in the interval 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, 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, other methods, for example, a more accurate approximation function may be introduced to calculate the optimum value Vop, but this is not always practical in consideration of detection errors and variations of the apparatus.

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)。   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 until n reaches the maximum value (step S476), the above-described steps S473- The optimum value Vop of the DC developing bias is obtained by repeating S475, but the optimum value Vop was not obtained even if n was the maximum value (n = 5) in step S476, that is, evaluation corresponding to six patch images. If none of the values has reached the target value, the DC developing bias V5 having the maximum density is set as the optimum value Vop (step S477).

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。その理由について以下に説明する。   Thus, in this embodiment, each of the evaluation values A (0) to A (5) corresponding to the patch images Iv0 to Iv5 is compared with the target value At, and the target density is determined based on the magnitude relationship. The DC developing bias optimum value Vop 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 calculated. When it is equal to or less than the predetermined value Δa, the DC developing bias Vn is set to the optimum value Vop. The reason will be described below.

図22は、直流現像バイアスとベタ画像についての評価値との関係を示すグラフである。図22(a)の曲線aは、検出誤差のない本来の関係を示している。このように、直流現像バイアスの絶対値|Vavg|が大きくなるにつれてベタ画像についての評価値は増加するが、直流現像バイアスVavgが比較的大きい領域ではその変化率は小さくなり、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変化が小さくなると評価値の変化も小さくなるから、曲線aの傾きも直流現像バイアス|Vavg|が大きくなるにつれ小さくなる。なお、以下では、図22(a)に示す直流現像バイアスVavgと評価値との対応を表す曲線a、b等を単に「評価値曲線」と称することとする。   FIG. 22 is a graph showing the relationship between the DC development bias and the evaluation value for the solid image. A curve a in FIG. 22A shows the original relationship without detection error. As described above, the evaluation value for the solid image increases as the absolute value | Vavg | of the DC developing bias increases, but the rate of change decreases in a region where the DC developing bias Vavg is relatively large, and gradually becomes saturated. Indicates. This is because if the toner adheres to a certain high density, the image density does not increase much even if the toner adhesion amount is increased further. As the change in the image density becomes smaller in this way, the change in the evaluation value also becomes smaller. Therefore, the slope of the curve a becomes smaller as the DC developing bias | Vavg | becomes larger. In the following, the curves a and b indicating the correspondence between the DC developing bias Vavg and the evaluation value shown in FIG. 22A are simply referred to as “evaluation value curve”.

このような関係の下、センサ出力Vp、Vsに基づいて上記したようにパッチ画像についての評価値を求める場合、もしセンサ出力に検出誤差が含まれていなければ、直流現像バイアスVavgの各値V0、V1、…で形成された各パッチ画像についての評価値は図22(a)の白丸印で示す値をそれぞれ取るはずである。一方、濃度センサ60の特性ばらつき等に起因して、センサ出力Vp、Vsに検出誤差が含まれる場合がある。例えば、センサ出力Vpが本来の値よりわずかに高電位側にずれて出力される傾向があるとき、この出力Vpに基づき求めた評価値は、図22(a)の曲線bおよび斜線を付した丸印に示すように、本来の値よりわずかに小さな値となる。また、先に述べたトナー特性のばらつきにより、センサ出力に基づき求めた評価値が本来の画像濃度と一致しない場合もある。このように、センサ出力に基づいてパッチ画像の画像濃度を間接的に求める場合、その結果と実際の画像濃度との間に齟齬を生じることがある。   Under such a relationship, when the evaluation value for the patch image is obtained based on the sensor outputs Vp and Vs as described above, if the detection error is not included in the sensor output, each value V0 of the DC developing bias Vavg. , V1,..., The evaluation values for the patch images should take the values indicated by the white circles in FIG. On the other hand, due to variations in the characteristics of the density sensor 60 and the like, detection errors may be included in the sensor outputs Vp and Vs. For example, when the sensor output Vp tends to be output slightly shifted to the higher potential side than the original value, the evaluation value obtained based on the output Vp is indicated by the curve b and the diagonal line in FIG. As indicated by the circle, the value is slightly smaller than the original value. In addition, the evaluation value obtained based on the sensor output may not match the original image density due to the above-described variation in toner characteristics. As described above, when the image density of the patch image is obtained indirectly based on the sensor output, a wrinkle may occur between the result and the actual image density.

さて、こうして求めたパッチ画像の評価値に基づき直流現像バイアスVavgの最適値Vopを求める場合について検討する。図22(b)は、図22(a)に示すグラフの部分拡大図である。直流現像バイアスVavgとしては、ベタ画像についての評価値がその制御目標値Atと一致するときの値をその最適値とすればよいから、検出誤差がなければ、図22(b)に示すように、評価値曲線aと、制御目標値Atを表す直線cとの交点に対応する直流現像バイアスVtをその最適値とすればよい。この例では、直流現像バイアスの最適値は直流現像バイアスV3、V4の中間の値となるはずである。   Now, a case where the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is obtained based on the evaluation value of the patch image thus obtained will be considered. FIG. 22B is a partially enlarged view of the graph shown in FIG. As the DC developing bias Vavg, a value when the evaluation value for the solid image coincides with the control target value At may be set as the optimum value. If there is no detection error, as shown in FIG. The DC developing bias Vt corresponding to the intersection of the evaluation value curve a and the straight line c representing the control target value At may be set to the optimum value. In this example, the optimum value of the DC developing bias should be an intermediate value between the DC developing biases V3 and V4.

しかし、実際には、センサ出力から求めた評価値には検出誤差が不可避的に含まれており、例えば上記したようにセンサの特性ばらつきにより評価値が本来の値より低く出る傾向にある場合、評価値曲線は図22(b)の曲線bのようになる。したがって、この場合、この曲線bと直線cとの交点に対応する直流現像バイアスVfをその最適値とすると、この値Vfは本来の最適値Vtとは大きく異なったものとなってしまう。   However, in actuality, the evaluation value obtained from the sensor output inevitably includes a detection error.For example, when the evaluation value tends to be lower than the original value due to variations in sensor characteristics as described above, The evaluation value curve is as shown by a curve b in FIG. Therefore, in this case, if the DC developing bias Vf corresponding to the intersection of the curve b and the straight line c is the optimum value, the value Vf is greatly different from the original optimum value Vt.

このように、直流現像バイアスVavgに対する画像濃度の変化が小さい、すなわち評価値曲線の傾きが小さい領域では、最適値として求められた直流現像バイアスVavgはわずかな検出誤差によっても大きく変動することとなる。このような変動によって画像濃度が大きく変化することはないものの、直流現像バイアスの絶対値|Vavg|が必要以上に大きく設定された場合には、以下のような問題を生じることがある。すなわち、画像濃度の変化は少なくてもトナーの付着量は増加しているため、各現像器内のトナーの消耗が激しくなって、現像器交換の手間が繁雑になるとともに、装置のランニングコストが上昇する。また、トナー像を構成するトナーの量が増加するため、感光体2から中間転写ベルト71へまたは中間転写ベルト71からシートSへの転写プロセスにおいて転写不良が発生したり、定着プロセスにおいてトナーが十分に溶融されず定着不良が発生するなど、画質劣化の原因となる。さらには、現像ローラ44に必要以上に高い電圧が印加された状態で現像が行われることにより現像ローラ44の表面に電荷が残留して均一なトナー層の形成に支障を来し、その結果、先に形成された画像の影響が後の画像に現れるなどの画質劣化を引き起こすことがある。このように、評価値曲線の傾きが小さい領域では、必要以上に高い直流現像バイアスVavgを現像ローラ44に印加することは好ましくない。   As described above, in the region where the change in image density with respect to the DC developing bias Vavg is small, that is, the slope of the evaluation value curve is small, the DC developing bias Vavg obtained as the optimum value greatly fluctuates even with a slight detection error. . Although the image density does not change greatly due to such fluctuation, when the absolute value | Vavg | of the DC developing bias is set larger than necessary, the following problems may occur. That is, even if the change in the image density is small, the toner adhesion amount is increased, so that the toner in each developer unit is consumed intensively, and the trouble of replacing the developer unit becomes complicated, and the running cost of the apparatus is reduced. To rise. Further, since the amount of toner constituting the toner image increases, a transfer failure occurs in the transfer process from the photosensitive member 2 to the intermediate transfer belt 71 or from the intermediate transfer belt 71 to the sheet S, or there is sufficient toner in the fixing process. This causes deterioration of image quality, such as fixing failure without being melted. Furthermore, the development is performed in a state where a voltage higher than necessary is applied to the developing roller 44, so that charges remain on the surface of the developing roller 44 and hinder the formation of a uniform toner layer. There is a case where image quality deterioration such as the influence of the image formed earlier appears in the later image. As described above, it is not preferable to apply the DC developing bias Vavg higher than necessary to the developing roller 44 in the region where the slope of the evaluation value curve is small.

この実施形態では、センサ出力から求められた各パッチ画像についての評価値をそのトナー濃度を表す指標として用いているが、直流現像バイアスVavgの最適値を求める際には評価値の値そのものだけでなく、その現像バイアスVavgに対する変化率をも加味することで、直流現像バイアスVavgの最適化処理における検出誤差等の影響を抑えている。   In this embodiment, the evaluation value for each patch image obtained from the sensor output is used as an index representing the toner density. However, when obtaining the optimum value of the DC developing bias Vavg, only the evaluation value itself is used. In addition, the influence of the detection error or the like in the optimization process of the DC developing bias Vavg is suppressed by taking into account the rate of change with respect to the developing bias Vavg.

図23は、直流現像バイアスに対する評価値およびその変化率を示すグラフである。図23(a)の曲線aに示すように、直流現像バイアス|Vavg|の増加に対して評価値は次第に飽和するから、その変化率は、図23(b)に示すように、直流現像バイアス|Vavg|の増加に対して単調に減少する。ここで、検出誤差を含む曲線bに基づき評価値曲線から直流現像バイアスVavgの最適値を求めると、上記したように、本来その最適値はVtであるにもかかわらず、検出誤差のためこれと大きく異なる値Vfとして求められる。一方、図23(b)に示すように、直流現像バイアスVavgに対する評価値の変化率を表す曲線(以下、「変化率曲線」という)は、検出誤差によって評価値曲線が若干変化したとしてもその変化は小さい。というのは、検出誤差等に起因して生じる評価値曲線の変動は、図23(a)に示すように、本来の曲線がいずれかの方向にシフトした形で現れ、曲線の形状そのものが大きく変化することは考えにくい一方、変化率曲線はこの評価値曲線を微分して得られるものであるため、その形状はこのような評価値曲線のシフトによってもほとんど変わらないからである。   FIG. 23 is a graph showing the evaluation value with respect to the DC developing bias and the rate of change thereof. Since the evaluation value gradually saturates as the DC developing bias | Vavg | increases as shown by the curve a in FIG. 23A, the rate of change is as shown in FIG. 23B. Decreases monotonically with increasing | Vavg |. Here, when the optimum value of the DC developing bias Vavg is obtained from the evaluation value curve based on the curve b including the detection error, as described above, the optimum value is originally Vt, but this is because of the detection error. It is obtained as a greatly different value Vf. On the other hand, as shown in FIG. 23 (b), a curve representing the rate of change of the evaluation value with respect to the DC developing bias Vavg (hereinafter referred to as “change rate curve”) can be obtained even if the evaluation value curve slightly changes due to a detection error. The change is small. This is because, as shown in FIG. 23 (a), the fluctuation of the evaluation value curve caused by the detection error or the like appears as a shift of the original curve in either direction, and the shape of the curve itself is large. Although it is difficult to change, the change rate curve is obtained by differentiating the evaluation value curve, and therefore, the shape thereof hardly changes even when the evaluation value curve shifts.

そこで、図23(b)に示すように、評価値の変化率に対しても所定の目標値、すなわち本発明にいう「有効変化率」に相当する値Δtを定めるとともに、直流現像バイアスVavgに対して単調減少する評価値の変化率がこの目標値Δtとほぼ一致するときの直流現像バイアスVdを求め、この値Vdと、先に評価値曲線から求められた最適値とに基づき直流現像バイアスVavgの最適値を求めればよい。そして、例えば、評価値曲線から求めた値と、変化率曲線から求めた値Vdとの差があまり大きくなければ、これらのうちいずれか一方の値、もしくはこれらの値に基づき求めた値(例えば両者の平均値)を直流現像バイアスVavgの最適値としてよい。しかし、両者の差が大きい場合には、上記した諸問題を解消するため、よりトナー付着量の少ない、すなわち直流現像バイアス|Vavg|がより小さくなる方の値を直流現像バイアスVavgの最適値とするのが好ましい。こうすることで、例えば図23(a)に示す値Vfのように、評価値曲線から求めた値が検出誤差により本来の値Vtとは大きく異なっている場合でも、直流現像バイアスVavgの最適値は変化率曲線から求めた値Vdとなるから、本来の値Vtにほぼ近い値を導出することが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 23B, a predetermined target value for the rate of change of the evaluation value, that is, a value Δt corresponding to the “effective rate of change” according to the present invention is determined, and the DC developing bias Vavg is set. On the other hand, the DC development bias Vd when the rate of change of the evaluation value monotonously decreasing substantially matches the target value Δt is obtained, and the DC development bias is obtained based on this value Vd and the optimum value obtained from the evaluation value curve. What is necessary is just to obtain | require the optimal value of Vavg. For example, if the difference between the value obtained from the evaluation value curve and the value Vd obtained from the rate of change curve is not so large, either one of these values or a value obtained based on these values (for example, The average value of both) may be the optimum value of the DC developing bias Vavg. However, if the difference between the two is large, in order to solve the above-described problems, the smaller amount of toner adhesion, that is, the smaller value of the DC developing bias | Vavg | is set as the optimum value of the DC developing bias Vavg. It is preferable to do this. In this way, even when the value obtained from the evaluation value curve is greatly different from the original value Vt due to a detection error, such as the value Vf shown in FIG. 23A, the optimum value of the DC developing bias Vavg is obtained. Becomes the value Vd obtained from the change rate curve, and therefore it is possible to derive a value substantially close to the original value Vt.

なお、前述したように、実際の装置では、上記のように直流現像バイアスVavgを連続的に変化させているわけではなく、直流現像バイアスVavgをV0〜V5の6段階で離散的に変化させている。したがって、図24(a)に示すように、各パッチ画像の画像濃度に対応して6個の評価値が導出され、これらの間を直線補間することで評価値曲線が求められる。図24は、この実施形態における評価値曲線およびその変化率を示す図である。また、このように評価値が離散的に求められるのに伴って、その変化率は、直流現像バイアスVavgが1段階だけ異なる2つのパッチ画像に対応する評価値の差分Δとして求められる。すなわち、先に述べた通り、Δ=A(n+1)−A(n)である。   As described above, in the actual apparatus, the DC developing bias Vavg is not continuously changed as described above, but the DC developing bias Vavg is discretely changed in six stages of V0 to V5. Yes. Therefore, as shown in FIG. 24A, six evaluation values are derived corresponding to the image density of each patch image, and an evaluation value curve is obtained by performing linear interpolation between them. FIG. 24 is a diagram showing an evaluation value curve and a change rate thereof in this embodiment. In addition, as the evaluation values are obtained discretely in this way, the rate of change is obtained as a difference Δ between the evaluation values corresponding to two patch images having different DC development bias Vavg by one step. That is, as described above, Δ = A (n + 1) −A (n).

そして、図24(a)の評価値曲線に基づき評価値が制御目標値Atとほぼ一致するときの直流現像バイアスVcをその最適値とすることを原則としつつも、この値Vc以下の直流現像バイアスVavgにおいて上記した差分Δが所定の有効変化率Δa以下となる場合には、評価値が制御目標値Atに達していなくても、そのときの直流現像バイアスをその最適値Vopとするようにしている。すなわち、図24(b)の例では、Vop=V3である。このように、この実施形態では、この値Δaが本発明の「有効変化率」に相当する。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。   Then, based on the evaluation value curve of FIG. 24A, the DC development bias Vc when the evaluation value substantially coincides with the control target value At is set to the optimum value, but the DC development below this value Vc. When the difference Δ described above in the bias Vavg is equal to or less than the predetermined effective change rate Δa, the DC developing bias at that time is set to the optimum value Vop even if the evaluation value does not reach the control target value At. ing. That is, in the example of FIG. 24B, Vop = V3. Thus, in this embodiment, this value Δa corresponds to the “effective change rate” of the present invention. This value Δa is such that when there are two images whose evaluation values differ by Δa, the difference in density between the two cannot be easily discerned with the naked eye, or the difference in density between the two is acceptable in the apparatus. It is desirable to choose as follows.

こうすることによって、濃度センサ60の検出誤差等に起因し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、上記した諸問題の発生を効果的に抑制しながら、ほぼ所定値に近い画像濃度が得られるようになっている。   This prevents the DC developing bias Vavg from being set to a value higher than necessary even though there is almost no increase in image density due to the detection error of the density sensor 60 and the like. While effectively suppressing the occurrence of various problems, an image density close to a predetermined value can be obtained.

一方、差分Δが有効変化率Δaより大きい領域では、評価値曲線の傾きが大きいから、検出誤差による評価値曲線のシフトに伴う直流現像バイアスVavgの変動は小さく、したがって、この場合、評価値曲線のみから直流現像バイアスVavgの最適値Vopを求めてよい。なお、ここでは画像濃度を表す指標として、センサ出力値から求めた「評価値」を用いて説明したが、画像濃度の値そのもの、または画像濃度を示す他の指標を用いても同様にすることができる。   On the other hand, in the region where the difference Δ is larger than the effective change rate Δa, the gradient of the evaluation value curve is large, so that the fluctuation of the DC developing bias Vavg accompanying the shift of the evaluation value curve due to the detection error is small. The optimum value Vop of the DC developing bias Vavg may be obtained from the above. Here, the “evaluation value” obtained from the sensor output value is used as the index representing the image density. However, the image density value itself or another index indicating the image density may be used in the same manner. Can do.

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。   As described above, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg at which a predetermined solid image density is obtained 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) where the toner is not attached corresponding to the image signal in the electrostatic latent image on the photoreceptor 2. The potential difference from Vavg is always constant (for example, 325 V), and when the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is obtained as described above, the charging given from the charging control unit 103 to the charging unit 3 accordingly. The magnitude of the bias is also changed, and the potential difference is kept constant.

(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25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25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18)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に対応するセンサ出力Vp、Vs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)。
(E) Exposure energy setting Subsequently, the exposure energy E is set to its optimum value. FIG. 25 is a flowchart showing exposure energy setting processing in this embodiment. As shown in FIG. 25, the processing content is basically the same as the development bias setting processing (FIG. 18) described above. That is, first, the DC developing bias Vavg is set to the optimum value Vop obtained previously (step S51), and then a patch image is formed at each level while increasing the exposure energy E by one level from the minimum level 0 (step S51). Steps S52 and S53). The sensor outputs Vp and Vs corresponding to the amount of reflected light from each patch image are 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. The optimum value Eop of the exposure energy is obtained based on the result (step S56).

この処理(図25)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18)と相違しているのは、形成するパッチ画像のパターンおよび個数と、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。   In this processing (FIG. 25), the processing content is different from the above-described development bias setting processing (FIG. 18). It is the calculation process to be obtained, and the other processes are almost common. Therefore, here, the difference will be mainly described.

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。   In this image forming apparatus, an electrostatic latent image corresponding to an image signal is formed by exposing the surface of the photosensitive member 2 with the light beam L. For example, an exposed area such as a solid image is relatively wide. In the density image, the potential profile of the electrostatic latent image does not change much even if the exposure energy E is changed. On the other hand, for example, in a low density image in which exposed areas are scattered on the surface of the photoreceptor 2 like a fine line image or a halftone image, the potential profile changes greatly 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 of the low density image.

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19)とは異なるパターンのパッチ画像を用いている。   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, while the exposure energy E When obtaining the optimum value, a low density patch image is formed. Therefore, in this exposure energy setting process, a patch image having a pattern different from the patch image (FIG. 19) formed in the DC development bias setting process is used.

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。   Although the influence of the exposure energy E on the high density image is small, if the variable range is too wide, the density change of the high density image also becomes large. In order 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 in the surface potential is within 20V, more desirably within 10V.

図26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26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。   FIG. 26 is a diagram showing a low-density patch image. As described above, in this embodiment, the exposure energy E is changed and set in four stages. Here, a total of four patch images Ie0 to Ie3 are formed, one for each level. Yes. Also, as shown in FIG. 26, the pattern of the patch image used here is composed of a plurality of thin lines that are spaced apart from each other, and more specifically, is a 1-dot 10-off 1-dot line pattern. The pattern of the low-density patch image is not limited to this, but if a pattern in which lines or dots are isolated from each other as described above, a change in exposure energy E can be more reflected in a change in image density. Therefore, it is possible to obtain the optimum value with higher accuracy.

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19)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。   Further, the length L4 of each patch image is set to be smaller than the length L1 (FIG. 19) of the high-density patch image. This is because, in this exposure energy setting process, the DC developing bias Vavg is already set to the optimum value Vop, and under this optimum condition, density unevenness does not occur in the two cycles of the photoconductor (conversely, If such density unevenness occurs in the state, Vop is not an optimum value as the DC developing bias Vavg). However, on the other hand, there may be density unevenness due to deformation of the developing roller 44. Therefore, it is preferable to use an average value for the length corresponding to the circumferential length of the developing roller 44 as the density of the patch image. Therefore, the circumferential length L4 of the patch image is set to be larger than the circumferential length of the developing roller 44. If the moving speeds (peripheral speeds) of the surfaces of the developing roller 44 and the photosensitive member 2 are not the same in the non-contact developing type apparatus, the peripheral speed ratio is taken into consideration and the developing roller 44 corresponds to one round. A patch image having such a length may be formed on the photoreceptor 2.

また、各パッチ画像の間隔L5については、図19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26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。   Further, 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 composed of a semiconductor laser, the energy density is very short. It is because it 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 on one turn of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. Accordingly, the processing time is also shortened.

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17(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27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21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)。   For the low-density patch images Ie0 to Ie3 formed in this way, an evaluation value representing the image density is obtained in the same manner as in the case of the high-density patch image described above. Then, based on the evaluation value and the control target value derived from the low-density patch image lookup table (FIG. 17B) prepared separately from the above-described high-density patch image, exposure energy is obtained. The optimum value Eop is calculated. FIG. 27 is a flowchart showing an optimum value calculation process for exposure energy in this embodiment. Also in this process, as in the optimum developing bias value calculation process shown in FIG. 21, the evaluation values are compared with the target value At in order from the patch image formed at the low energy level so that the evaluation value matches the target value. The optimum value Eop is determined by determining the value of the exposure energy E (steps S571 to S577).

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20(b))は現れないため、図21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。   However, in the range of normally used exposure energy E, the saturation characteristic (FIG. 20B) 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. Processing corresponding to step S473 in FIG. 21 is omitted. In this way, the optimum value Eop of the exposure energy E that can obtain a desired image density is obtained.

(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。
(F) Post-processing As described above, the optimum values for the DC developing bias Vavg and the exposure energy E are obtained, and thereafter, it becomes possible to form an image with a predetermined image quality. Therefore, at this time, the density control factor optimization process may be terminated, the rotational drive of the intermediate transfer belt 71 and the like may be stopped, and the apparatus may be shifted to a standby state, and other density control factors may be controlled. Some adjustment operation may be performed as much as possible, and the content of the post-processing is arbitrary as described above, and thus the description thereof is omitted here.

(3)効果
以上のように、この実施形態では、直流現像バイアスVavgを6段階に変化させながら形成したパッチ画像について、その画像濃度に対応した評価値を求めるとともにその変化率を求め、該評価値が制御目標値Atとほぼ一致するときの直流現像バイアスおよび変化率が有効変化率Δa以下となるときの直流現像バイアスのうち、その絶対値|Vavg|がより小さい、すなわち感光体2へのトナー付着量がより少なくなる方の値を直流現像バイアスの最適値Vopとしている。そのため、求められた評価値が濃度センサ60の特性ばらつきやトナーの特性ばらつきに起因する誤差を含んでいたとしても、本来の最適値とは大きく異なる値となってしまうことは未然に防止されている。
(3) Effect As described above, in this embodiment, for a patch image formed while changing the DC developing bias Vavg in six stages, an evaluation value corresponding to the image density is obtained and the rate of change is obtained, and the evaluation is performed. The absolute value | Vavg | of the DC development bias when the value substantially coincides with the control target value At and the DC development bias when the rate of change is equal to or less than the effective change rate Δa, that is, to the photosensitive member 2 is smaller. The value with the smaller toner adhesion amount is set as the optimum value Vop of the DC developing bias. Therefore, even if the obtained evaluation value includes an error due to the characteristic variation of the density sensor 60 or the characteristic variation of the toner, it is possible to prevent the value from being greatly different from the original optimum value. Yes.

こうして検出誤差の影響を抑制しつつ、直流現像バイアスVavgをほぼその最適値に設定することができるので、この画像形成装置では、トナー消費量が過大となったり、転写・定着不良を起こすなどの問題の発生も抑制されており、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。   In this way, it is possible to set the DC developing bias Vavg to almost the optimum value while suppressing the influence of the detection error. In this image forming apparatus, the toner consumption amount is excessive, or the transfer / fixing failure is caused. Occurrence of problems is also suppressed, and as a result, it is possible to stably form a toner image with good image quality.

(4)その他
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。
(4) Others In the above-described embodiment, the density sensor 60 is disposed opposite to the surface of the intermediate transfer belt 71 so as to detect the density of the toner image as the 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.

上記した実施形態は、図24(a)に示す評価値が制御目標値Atとなる直流現像バイアスVcを見出すより先に図24(b)に示す差分Δが有効変化率Δa以下となる直流現像バイアスV3を見出したときには、この値V3を直流現像バイアスの最適値Vopとするように構成されている(図21)。しかし、例えば図24に示すように、評価値曲線から求めた最適値Vcとその変化率から求めた最適値V3との差が比較的小さい場合には、両者のいずれを最適値Vopとしても差し支えない。したがって、図21におけるステップS473とS474との順序を入れ換えてもよい。このようにした場合には、VcとV3とが図24に例示する関係にあったときの直流現像バイアスの最適値VopはVcとなる。   In the embodiment described above, the DC development in which the difference Δ shown in FIG. 24B is equal to or less than the effective change rate Δa before finding the DC development bias Vc at which the evaluation value shown in FIG. 24A becomes the control target value At. When the bias V3 is found, the value V3 is set as the optimum value Vop of the DC developing bias (FIG. 21). However, for example, as shown in FIG. 24, when the difference between the optimum value Vc obtained from the evaluation value curve and the optimum value V3 obtained from the rate of change thereof is relatively small, either of them may be set as the optimum value Vop. Absent. Therefore, the order of steps S473 and S474 in FIG. 21 may be interchanged. In such a case, the optimum value Vop of the DC developing bias when Vc and V3 are in the relationship illustrated in FIG. 24 is Vc.

上記した実施形態では、評価値曲線およびその変化率の双方に基づいて直流現像バイアスVavgの最適値Vopを求めているが、変化率曲線のみに基づいて最適値Vopを求めることができる場合もある。すなわち、トナー濃度の変化率が所定の有効変化率とほぼ一致する画像形成条件を求めるだけで濃度制御因子の最適値を求めることができる場合がある。例えば図23に示すように、評価値と変化率、より一般的には検出されたパッチ画像のトナー濃度とその変化率との対応関係が予めわかっている場合には、いずれか一方が求まれば他方を求めることが可能であるから、このうち一方のみから濃度制御因子の最適化を行うことが可能である。   In the above-described embodiment, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is obtained based on both the evaluation value curve and the change rate thereof. However, the optimum value Vop may be obtained based only on the change rate curve. . That is, there are cases where the optimum value of the density control factor can be obtained only by obtaining an image forming condition in which the change rate of the toner density substantially matches the predetermined effective change rate. For example, as shown in FIG. 23, when the correspondence between the evaluation value and the change rate, more generally, the toner density of the detected patch image and the change rate is known in advance, either one is obtained. Since the other can be obtained, the concentration control factor can be optimized from only one of them.

従来の画像形成装置では、このうち検出されたトナー濃度のみに基づいて濃度制御因子の最適化を行っているが、前述したように、検出結果には誤差が含まれる可能性があるから、むしろ本発明のようにトナー濃度の変化率に着目する方が、検出誤差の影響を排除してより高い精度で濃度制御因子の最適化を行うことができる。特に、トナー濃度と濃度制御因子との対応関係が予め明らかになっており、しかも濃度制御因子に対するトナー濃度の変化率がその濃度目標値付近で大きくなっている装置では、必要十分な精度で濃度制御因子の最適化を行うことが可能である。   In the conventional image forming apparatus, the density control factor is optimized based only on the detected toner density. However, as described above, the detection result may include an error. Focusing on the change rate of the toner density as in the present invention can eliminate the influence of the detection error and optimize the density control factor with higher accuracy. In particular, in a device in which the correspondence between the toner density and the density control factor has been clarified in advance, and the rate of change of the toner density with respect to the density control factor is large in the vicinity of the density target value, the density is required with sufficient accuracy. It is possible to optimize the control factor.

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。   The procedure of the optimization process of the concentration control factor in the above-described embodiment shows an example, and other procedures may be used. For example, in the present embodiment, the pre-operation 1 and the pre-operation 2 are started at the same time, but these may not necessarily be executed at the same time. The image density control target value may be obtained at least when the optimum value Vop of the DC developing bias is obtained. The control target value is obtained at a timing different from that of the present embodiment, for example, before the pre-operation. Also good.

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果的である。   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 a background profile of the intermediate transfer belt 71. However, a patch image is formed later. Only sample data from a position corresponding to the position may be stored, and in this way, 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 matched as much as possible, the calculation can be performed using the common base profile for each patch image, which is more effective. .

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。   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. However, only one of these may be variable to control the image density. A concentration control factor may be used. Furthermore, in the above-described 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 is fixed or independent of the DC developing bias. You may make it changeable.

<第2実施形態>
図28は第2実施形態における光量制御信号変換部を示す図である。第1実施形態の装置(図4)ではCPU101から光量制御信号Slcが出力され、濃度センサ60の照射光量調整ユニット605に直接入力されているのに対し、この第2実施形態の装置は、CPU101と照射光量調整ユニット605との間に光量制御信号変換部200が設けられている点で第1実施形態とは相違している。
Second Embodiment
FIG. 28 is a diagram illustrating a light amount control signal conversion unit in the second embodiment. In the apparatus according to the first embodiment (FIG. 4), the light quantity control signal Slc is output from the CPU 101 and directly input to the irradiation light quantity adjustment unit 605 of the density sensor 60, whereas the apparatus according to the second embodiment is provided with the CPU 101. Is different from the first embodiment in that a light amount control signal conversion unit 200 is provided between the irradiation light amount adjustment unit 605 and the irradiation light amount adjustment unit 605.

この光量制御信号変換部200は、CPU101から光量制御のために出力される2種類のデジタル信号DA1およびDA2に応じた電圧値の光量制御信号Slcを濃度センサ60の照射光量調整ユニット605に供給するものである。この光量制御信号変換部200では、CPU101からの2つのデジタル信号DA1、DA2をそれぞれアナログ信号電圧VDA1、VDA2に変換する2つのD/A(デジタル/アナログ)変換器201、202が設けられている。そして、これらのアナログ信号VDA1、VDA2はそれぞれバッファ203、204を介して演算部210に入力される。   The light quantity control signal conversion unit 200 supplies a light quantity control signal Slc having voltage values corresponding to two types of digital signals DA1 and DA2 output from the CPU 101 for light quantity control to the irradiation light quantity adjustment unit 605 of the density sensor 60. Is. The light quantity control signal converter 200 is provided with two D / A (digital / analog) converters 201 and 202 for converting two digital signals DA1 and DA2 from the CPU 101 into analog signal voltages VDA1 and VDA2, respectively. . These analog signals VDA1 and VDA2 are input to the arithmetic unit 210 via the buffers 203 and 204, respectively.

この実施形態では、D/A変換器201および202は、いずれも8ビットの分解能を備え、+5Vの単一電源にて動作する。つまり、これらの出力電圧VDA1およびVDA2は、CPU101からの8ビットデジタル信号DA1またはDA2の値(0ないし255)に応じて、0Vから+5Vまで256段階の離散的な値を取る。例えば、CPU101からのデジタル信号DA1が0であるとき、D/A変換器201の出力電圧VDA1は0Vとなる。そして、デジタル信号DA1の値が1増加する毎に出力電圧VDA1は最小電圧ステップΔVDA=(5/255)Vずつ増加し、デジタル信号DA1が255のとき、D/A変換器201の出力電圧VDA1は+5Vとなる。D/A変換器202の出力電圧VDA2についても同様である。このように、D/A変換器201の出力電圧VDA1およびD/A変換器201の出力電圧VDA2は、いずれも8ビットデジタル信号に対応する256段階の離散的な値を取りうる。   In this embodiment, each of the D / A converters 201 and 202 has an 8-bit resolution and operates with a single + 5V power supply. In other words, these output voltages VDA1 and VDA2 take 256 discrete values from 0V to + 5V in accordance with the value (0 to 255) of the 8-bit digital signal DA1 or DA2 from the CPU 101. For example, when the digital signal DA1 from the CPU 101 is 0, the output voltage VDA1 of the D / A converter 201 is 0V. Whenever the value of the digital signal DA1 increases by 1, the output voltage VDA1 increases by the minimum voltage step ΔVDA = (5/255) V. When the digital signal DA1 is 255, the output voltage VDA1 of the D / A converter 201 is increased. Becomes + 5V. The same applies to the output voltage VDA2 of the D / A converter 202. Thus, both the output voltage VDA1 of the D / A converter 201 and the output voltage VDA2 of the D / A converter 201 can take 256 discrete values corresponding to an 8-bit digital signal.

ここで、発光素子601による照射光量を細かく制御するためには、光量制御信号Slcをより細かい刻みで多段階に設定できることが望ましい。デジタル信号DA1、DA2のビット数を多くすればより細かい設定が可能となるが、装置コストの面では現実的でない。すなわち、D/A変換器201、202として入力ビット数がより多く分解能の高いものを使う必要があるが、このようなデバイスは高価である。とりわけCPUについては、8ビットを超えるデータを扱うためにはデータビット長が16ビットの製品を使用する必要があり、このような製品はデータビット長が8ビットのものに比べて非常に高価となってしまう。   Here, in order to finely control the amount of light emitted by the light emitting element 601, it is desirable that the light amount control signal Slc can be set in multiple steps in fine steps. If the number of bits of the digital signals DA1 and DA2 is increased, finer settings can be made, but this is not practical in terms of apparatus cost. That is, it is necessary to use a D / A converter 201, 202 having a larger number of input bits and higher resolution, but such a device is expensive. In particular, for a CPU, it is necessary to use a product with a data bit length of 16 bits in order to handle data exceeding 8 bits. Such a product is very expensive compared to a product with a data bit length of 8 bits. turn into.

そこで、この実施形態では、これら2つのD/A変換器201、202の出力電圧に対して演算部210が所定の演算を行い、その演算結果を光量制御信号Slcとすることで、データビット長を8ビットに留めて装置コストを抑えながら、高い分解能で光量制御を行えるようにしている。   Therefore, in this embodiment, the calculation unit 210 performs a predetermined calculation on the output voltages of the two D / A converters 201 and 202, and the calculation result is used as the light quantity control signal Slc, thereby obtaining the data bit length. Is limited to 8 bits, and the light quantity can be controlled with high resolution while suppressing the apparatus cost.

演算部210は、4つの抵抗器211〜214とオペアンプ215とで構成される減算回路である。4つの抵抗器211〜214のうち、2つの抵抗器211と214とは同じ抵抗値R1を有し、また他の2つの抵抗器212と213とは同じ抵抗値R2(ただし、R2>R1)を有している。このような構成では、演算部210から出力される出力電圧Voutは下式:
Vout=VDA1−(R1/R2)VDA2 … (2-1)
で表される。この出力電圧Voutが光量制御信号Slcとして濃度センサ60の照射光量調整ユニット605に入力されている。
The arithmetic unit 210 is a subtraction circuit composed of four resistors 211 to 214 and an operational amplifier 215. Of the four resistors 211 to 214, the two resistors 211 and 214 have the same resistance value R1, and the other two resistors 212 and 213 have the same resistance value R2 (where R2> R1). have. In such a configuration, the output voltage Vout output from the calculation unit 210 is expressed by the following formula:
Vout = VDA1− (R1 / R2) VDA2 (2-1)
It is represented by This output voltage Vout is input to the irradiation light quantity adjustment unit 605 of the density sensor 60 as the light quantity control signal Slc.

上式(2-1)において、値VDA1がΔVDAだけ増加すると、出力電圧VoutもΔVDAだけ増加する。これに対して、値VDA2がΔVDAだけ増加すると、出力電圧Voutは(R1/R2)ΔVDAだけ減少することとなる。つまり、CPU101からD/A変換器201に与えるデジタル信号DA1の値を1だけ変化させると出力電圧VoutはΔVDAだけ変化するのに対して、D/A変換器202に与える信号DA2の値を1だけ変化させると、出力電圧Voutは(R1/R2)ΔVDAだけ変化する。したがって、信号DA1およびDA2の値の組み合わせを適宜設定することによって、最小電圧ステップ(R1/R2)ΔVDAで光量制御信号Slcを調節することができる。例えば、(R1/R2)=1/4となるように抵抗値R1およびR2を定めれば、信号DA1およびDA2の値の組み合わせにより、光量制御信号Slcを0から+5Vの範囲で、しかも最小電圧ステップ(ΔVDA/4)で任意の値に設定することが可能となる。これは、8ビットデジタル信号DA1の値のみで設定を行う場合と比較して、2ビット分に相当する分解能の向上となる。   In the above equation (2-1), when the value VDA1 increases by ΔVDA, the output voltage Vout also increases by ΔVDA. On the other hand, when the value VDA2 increases by ΔVDA, the output voltage Vout decreases by (R1 / R2) ΔVDA. That is, when the value of the digital signal DA1 given from the CPU 101 to the D / A converter 201 is changed by 1, the output voltage Vout changes by ΔVDA, whereas the value of the signal DA2 given to the D / A converter 202 is 1. When the output voltage Vout is changed only by the amount, the output voltage Vout changes by (R1 / R2) ΔVDA. Therefore, the light quantity control signal Slc can be adjusted by the minimum voltage step (R1 / R2) ΔVDA by appropriately setting the combination of the values of the signals DA1 and DA2. For example, if the resistance values R1 and R2 are determined so that (R1 / R2) = 1/4, the light amount control signal Slc can be set within the range of 0 to +5 V and the minimum voltage by the combination of the values of the signals DA1 and DA2. An arbitrary value can be set in the step (ΔVDA / 4). This is an improvement in resolution corresponding to 2 bits as compared with the case where setting is performed only with the value of the 8-bit digital signal DA1.

図29は光量制御信号の設定方法を説明する原理図である。ここでは、一例として(R1/R2)=1/4の場合について説明する。まず、CPU101からの8ビットデジタル信号DA1のみでは、図29の白丸印に示すように、出力信号Voutは最小電圧ステップΔVDA刻みでしか設定することができない。例えば、信号DA1の値が(X−1)のとき、図29に示すように、出力信号VoutはVout(x-1)であるのに対し、信号DA1の値が1増加してXとなれば出力信号VoutはこれよりΔVDAだけ大きいVoutxとなり、出力信号Voutをこれらの中間の値に設定することはできない。   FIG. 29 is a principle diagram illustrating a method for setting the light amount control signal. Here, the case where (R1 / R2) = 1/4 is described as an example. First, with only the 8-bit digital signal DA1 from the CPU 101, the output signal Vout can be set only in increments of the minimum voltage step ΔVDA as shown by white circles in FIG. For example, when the value of the signal DA1 is (X-1), the output signal Vout is Vout (x-1) as shown in FIG. 29, whereas the value of the signal DA1 increases by 1 to become X. For example, the output signal Vout becomes Voutx which is larger than this by ΔVDA, and the output signal Vout cannot be set to an intermediate value between them.

ここで、信号DA1の値をXとして、信号DA2の値を0から1つずつ増加させると、出力信号VoutはVoutxから(ΔVDA/4)ずつ低下する。すなわち、図29の黒丸印に示すように、信号DA2の値を0から3までの範囲で設定することにより、Vout(x-1)からVoutまでの中間の出力信号Voutの値を取ることができるようになる。すなわち、信号DA1のみによる場合に比べ、より高い(この例では4倍の)分解能で光量制御信号Slcを設定することができる。   Here, if the value of the signal DA1 is X and the value of the signal DA2 is increased from 0 by 1, the output signal Vout decreases from Voutx by (ΔVDA / 4). That is, as shown by the black circles in FIG. 29, by setting the value of the signal DA2 in the range from 0 to 3, the value of the intermediate output signal Vout from Vout (x-1) to Vout can be taken. become able to. That is, the light amount control signal Slc can be set with a higher resolution (four times in this example) than when only the signal DA1 is used.

なお、信号DA1の値を固定して、信号DA2のみで出力電圧Voutを調節すると、細かい刻みで出力電圧を設定することはできるが、その反面、出力電圧の可変範囲自体が狭くなってしまう。上記のように、比較的粗い刻みで出力電圧Voutをおよその値に設定するための信号DA1と、その電圧ステップをより細かい刻みで補間するための信号DA2とを組み合わせて用いることによって、可変範囲の広さと高分解能との両立が可能となるのである。   If the value of the signal DA1 is fixed and the output voltage Vout is adjusted only by the signal DA2, the output voltage can be set in fine steps, but on the other hand, the variable range of the output voltage itself becomes narrow. As described above, a variable range can be obtained by combining the signal DA1 for setting the output voltage Vout to an approximate value in a relatively coarse step and the signal DA2 for interpolating the voltage step in a finer step. This makes it possible to achieve both a wide area and high resolution.

このように、抵抗値R1とR2との比(R1/R2)の値によって、出力電圧Voutの刻みを任意に設定することができる。したがって、分解能向上の観点からは、値(R1/R2)をできるだけ小さくするのが好ましい。ただし、信号DA2による出力電圧Voutの可変範囲もこの比の値に応じて小さくなってしまう。信号DA1の最小ステップ1に相当する電圧ステップΔVDAを信号DA2の調節によって補間するためには、信号DA2によって調節可能な出力電圧Voutの範囲がΔVDAより小さくすることは好ましくない。より具体的には、信号DA1のデータビット長が8ビットであるので、値(R1/R2)を(1/256)より小さくしてしまうと、出力電圧VoutとしてVout(x-1)とVoutxとの間を均等に補間することができなくなる。   Thus, the increment of the output voltage Vout can be arbitrarily set by the value of the ratio (R1 / R2) between the resistance values R1 and R2. Therefore, from the viewpoint of improving the resolution, it is preferable to make the value (R1 / R2) as small as possible. However, the variable range of the output voltage Vout by the signal DA2 also becomes small according to the value of this ratio. In order to interpolate the voltage step ΔVDA corresponding to the minimum step 1 of the signal DA1 by adjusting the signal DA2, it is not preferable to make the range of the output voltage Vout adjustable by the signal DA2 smaller than ΔVDA. More specifically, since the data bit length of the signal DA1 is 8 bits, if the value (R1 / R2) is made smaller than (1/256), the output voltages Vout are Vout (x-1) and Voutx. Cannot be evenly interpolated.

実際の装置においては、装置で扱うデータのビット長と、光量を設定するのに必要な分解能とに応じて抵抗値R1、R2を定めればよい。この実施形態では、R1=1kΩ、R2=64.9kΩとしており、これによりデータビット長は8ビットでありながら、ほぼ14ビット相当の分解能を実現している。   In an actual apparatus, the resistance values R1 and R2 may be determined according to the bit length of data handled by the apparatus and the resolution necessary for setting the light quantity. In this embodiment, R1 = 1 kΩ and R2 = 64.9 kΩ, thereby realizing a resolution equivalent to almost 14 bits while the data bit length is 8 bits.

図30は第2実施形態における基準光量設定処理を示すフローチャートである。また図31は基準光量設定処理の原理を説明する図である。この基準光量設定処理は、図10に示した第1実施形態におけるプレ動作1の各動作ステップのうち、「センサの校正(1)、(2)」(ステップS21a、S21b)および「基準光量制御信号の設定」(ステップS22)の各ステップに代えて、第2実施形態の装置において実行するものである。具体的には、発光素子601を所定の基準光量で発光させるための光量制御信号Slcが照射光量調整ユニット605に与えられるように、信号DA1およびDA2の値を設定する処理である。これ以外の第2実施形態の装置構成および動作は第1実施形態と同一である。   FIG. 30 is a flowchart showing a reference light amount setting process in the second embodiment. FIG. 31 is a diagram for explaining the principle of the reference light quantity setting process. This reference light quantity setting process includes “sensor calibration (1), (2)” (steps S21a, S21b) and “reference light quantity control” among the operation steps of the pre-operation 1 in the first embodiment shown in FIG. Instead of each step of “Signal setting” (step S22), this is executed in the apparatus of the second embodiment. Specifically, it is a process of setting the values of the signals DA1 and DA2 so that the light amount control signal Slc for causing the light emitting element 601 to emit light with a predetermined reference light amount is given to the irradiation light amount adjustment unit 605. Other apparatus configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

図30に示すように、この基準光量設定処理では、第1実施形態と同様にまず暗出力の検出を行う(ステップS211)。ここでは、発光素子601を消灯した状態で、受光素子670p、670sの出力電圧Vp、Vsを検出する。なお、以下では、2つの受光素子の出力電圧VpおよびVsのアナログ値に代えて、これらの電圧値をそれぞれ図示を省略するA/D変換回路により10ビットデジタル値に変換した検出値DpおよびDsを用いることとする。   As shown in FIG. 30, in this reference light quantity setting process, dark output is first detected as in the first embodiment (step S211). Here, the output voltages Vp and Vs of the light receiving elements 670p and 670s are detected with the light emitting element 601 turned off. In the following description, instead of analog values of the output voltages Vp and Vs of the two light receiving elements, detection values Dp and Ds obtained by converting these voltage values into 10-bit digital values by an A / D conversion circuit (not shown), respectively. Will be used.

こうして発光素子601の消灯状態で検出された値Dp、Dsをそれぞれ暗出力値Dp0、Ds0として記憶しておく。これらの値は、第1実施形態で暗出力Vp0、Vs0として説明したアナログ値に対応するデジタル値である。なお、検出誤差を小さくするため、電圧検出は8msec間隔で22サンプル行い、それらの平均を上記暗出力値Dp0、Ds0としている。   Thus, the values Dp and Ds detected when the light emitting element 601 is turned off are stored as dark output values Dp0 and Ds0, respectively. These values are digital values corresponding to the analog values described as the dark outputs Vp0 and Vs0 in the first embodiment. In order to reduce the detection error, the voltage detection is performed at 22 samples at 8 msec intervals, and the average thereof is set as the dark output values Dp0 and Ds0.

次に、発光素子601を低光量で発光させ、そのときのp偏光成分に対応する検出値Dpを検出する(ステップS212)。このとき、発光素子601を低光量で発光させるため、CPU101がD/A変換器201に出力する信号DA1の値DATEST1を56とする一方、D/A変換器202に出力する信号DA2の値を0とした。そして、この状態で312サンプルの検出値Dpを取得し、その平均値をPave1とする。   Next, the light emitting element 601 emits light with a low amount of light, and the detection value Dp corresponding to the p-polarized component at that time is detected (step S212). At this time, in order to cause the light emitting element 601 to emit light with a low light amount, the value DATEST1 of the signal DA1 output from the CPU 101 to the D / A converter 201 is set to 56, while the value of the signal DA2 output to the D / A converter 202 is set to 56. 0. In this state, the detection value Dp of 312 samples is acquired, and the average value is Pave1.

次に、発光素子601を高光量で発光させ、そのときのp偏光成分に対応する検出値Dpを検出する(ステップS213)。このときの信号DA1の値DATEST2は、先のステップより高光量となるように67とした。信号DA2の値はここでも0である。そして、この状態で同様に312サンプルの検出値Dpを取得し、その平均値をPave2とする。   Next, the light emitting element 601 emits light with a high amount of light, and a detection value Dp corresponding to the p-polarized component at that time is detected (step S213). The value DATEST2 of the signal DA1 at this time is set to 67 so that the amount of light is higher than in the previous step. The value of the signal DA2 is again 0 here. In this state, the detection values Dp of 312 samples are acquired in the same manner, and the average value is set as Pave2.

なお、低光量および高光量で発光素子601を発光させるための信号DA1の値DATEST1、DATEST2は上記数値に限定されるものではないが、発光素子601の発光光量と信号DA1との関係において、発光素子601の発光光量が信号DA1の値に比例する領域に属する数値にこれらの値を設定することが好ましい。こうすることで直線補間により計算を行うことができる。   Note that the values DATEST1 and DATEST2 of the signal DA1 for causing the light emitting element 601 to emit light with a low light amount and a high light amount are not limited to the above numerical values, but light emission occurs in the relationship between the light emission amount of the light emitting element 601 and the signal DA1. These values are preferably set to numerical values belonging to a region where the light emission amount of the element 601 is proportional to the value of the signal DA1. In this way, calculation can be performed by linear interpolation.

そして、後述する計算に用いるためのデータとして、信号DA1の値に対する検出値Dpの変化率:
ΔDp=(Pave2−Pave1)/(DATEST2−DATEST1) … (2-2)
を求める(ステップS214)。
Then, as data for use in the calculation described later, the rate of change of the detected value Dp with respect to the value of the signal DA1:
ΔDp = (Pave2-Pave1) / (DATEST2-DATEST1) (2-2)
Is obtained (step S214).

ここで、発光素子601が基準光量で発光しているときの検出値Dpに相当する目標値Dptと、上記で求めた値Pave2との大小関係によって、以下の計算方法を異ならせている(ステップS215)。ここでの目標値Dptは、第1実施形態の場合と同様に、3Vに暗出力Vp0を加えたアナログ値に相当する値である。なお、検出値Dpと信号DA1の値との間には直線関係が成立し、この直線の傾きに相当するのが、先に求めた値ΔDpである。   Here, the following calculation method differs depending on the magnitude relationship between the target value Dpt corresponding to the detection value Dp when the light emitting element 601 emits light with the reference light amount and the value Pave2 obtained above (step). S215). The target value Dpt here is a value corresponding to an analog value obtained by adding the dark output Vp0 to 3V, as in the case of the first embodiment. Note that a linear relationship is established between the detected value Dp and the value of the signal DA1, and the value ΔDp previously obtained corresponds to the slope of this straight line.

(1)Pave2≧Dpt:ステップS216(図31(a))
この場合、図31(a)に示すように、目標値Dptは実測による値Pave1およびPave2の中間にあるから、目標の光量を得るための信号DA1、DA2の設定値DA10、DA20を内挿によって求めることができる。まず、検出値Dpが目標値Dpt以上で、かつ、目標値Dptに最も近くなるときのDA1の値を、DA1の設定値DA10とする。そして、設定値DA10との組み合わせで検出値Dpが目標値Dptに最も近くなるように、信号DA2の値DA20を求める。
(1) Pave2 ≧ Dpt: Step S216 (FIG. 31 (a))
In this case, as shown in FIG. 31 (a), since the target value Dpt is in the middle of the actually measured values Pave1 and Pave2, the set values DA10 and DA20 of the signals DA1 and DA2 for obtaining the target light quantity are interpolated. Can be sought. First, the value of DA1 when the detected value Dp is equal to or greater than the target value Dpt and is closest to the target value Dpt is set as the set value DA10 of DA1. Then, the value DA20 of the signal DA2 is obtained so that the detected value Dp is closest to the target value Dpt in combination with the set value DA10.

具体的には、以下の計算式:
DA10=DATEST2−INT[(Pave2−Dpt)/ΔDp] … (2-3)
DA20=[(Pave2−Dpt) mod ΔDp]/(ΔDp/64.9) … (2-4)
により設定値DA10、DA20を求める。ここに、INT[x]は、xを超えない最大の整数を求める演算子を表し、[x
mod y]は、xをyで除したときの剰余を求める演算子を表す。
Specifically, the following formula:
DA10 = DATEST2-INT [(Pave2-Dpt) / ΔDp] (2-3)
DA20 = [(Pave2−Dpt) mod ΔDp] / (ΔDp / 64.9) (2-4)
To obtain set values DA10 and DA20. Here, INT [x] represents an operator for obtaining a maximum integer not exceeding x, and [x
mod y] represents an operator for obtaining a remainder when x is divided by y.

(2)Pave2<Dpt:ステップS217(図31(b))
この場合、図31(b)に示すように、目標値Dptは実測による値Pave1およびPave2の中間にはないから、目標の光量を得るための信号DA1、DA2の設定値DA10、DA20を外挿によって求める。基本的な求め方は上記と同様であるが、計算式が若干異なっており、以下の式:
DA10=DATEST2+INT[(Dpt−Pave2)/ΔDp]+1 … (2-5)
DA20={ΔDp−[(Dpt−Pave2) mod ΔDp]}/(ΔDp/64.9) … (2-6)
により設定値DA10、DA20を求める。
(2) Pave2 <Dpt: Step S217 (FIG. 31 (b))
In this case, as shown in FIG. 31 (b), the target value Dpt is not in the middle of the actually measured values Pave1 and Pave2, so the set values DA10 and DA20 of the signals DA1 and DA2 for obtaining the target light quantity are extrapolated. Ask for. The basic method is the same as above, but the calculation formula is slightly different, and the following formula:
DA10 = DATEST2 + INT [(Dpt−Pave2) / ΔDp] +1 (2-5)
DA20 = {ΔDp − [(Dpt−Pave2) mod ΔDp]} / (ΔDp / 64.9) (2-6)
To obtain set values DA10 and DA20.

以後の動作において、発光素子601を基準光量で発光させるためには、CPU101がD/A変換器201および202に対し出力する信号DA1およびDA2を、それぞれ上記設定値DA10およびDA20とすればよい。こうすることで、基準光量に対応した光量制御信号Slcが照射光量調整ユニット605に与えられ、これにより発光素子605が基準光量で発光する。なお、光量制御信号Slcの変更を行った直後は発光素子601の光量が安定しないので、変更後は所定時間の経過を待ってから光量の検出を行うことが好ましい。この実施形態では、信号DA1またはDA2の値を変更したときは、変更後100msec以上経過した検出値のみを有効とするようにしている。   In the subsequent operation, in order to cause the light emitting element 601 to emit light with the reference light amount, the signals DA1 and DA2 output from the CPU 101 to the D / A converters 201 and 202 may be set to the set values DA10 and DA20, respectively. In this way, the light amount control signal Slc corresponding to the reference light amount is given to the irradiation light amount adjustment unit 605, and thereby the light emitting element 605 emits light with the reference light amount. Note that since the light amount of the light emitting element 601 is not stable immediately after the light amount control signal Slc is changed, it is preferable to detect the light amount after a predetermined time has elapsed after the change. In this embodiment, when the value of the signal DA1 or DA2 is changed, only the detection value that has passed 100 msec or more after the change is made valid.

なお、上記した抵抗値や設定値等の数値は単に例として示したものにすぎず、これらの数値に限定されるものでないことはいうまでもない。   Needless to say, the numerical values such as the resistance value and the set value described above are merely examples, and are not limited to these numerical values.

<第3実施形態>
次に、本発明にかかる画像形成装置の第3実施形態について説明する。この実施形態の画像形成装置の構成は、先に説明した第1実施形態の画像形成装置に、第2実施形態の光量制御信号変換部200をさらに備えたものである。ただし、後述するように、装置構成が一部異なっている。これに伴って、濃度制御因子の最適化処理における処理の内容も一部異なっている。ここでは、本実施形態における装置構成および濃度制御因子の最適化処理のうち、先に述べた第1または第2実施形態とは相違している点について以下に分説し、これらの実施形態と共通する部分についてはその説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described. The configuration of the image forming apparatus of this embodiment is such that the image forming apparatus of the first embodiment described above is further provided with a light amount control signal conversion unit 200 of the second embodiment. However, as will be described later, the apparatus configuration is partially different. Along with this, the contents of the processing in the concentration control factor optimization processing are also partially different. Here, the differences between the device configuration and the concentration control factor optimization process in the present embodiment and the first or second embodiment described above will be described below. Description of common parts is omitted.

(1)装置構成上の差異
上述した第1実施形態では、濃度センサ60(図4)は、中間転写ベルト71からの反射光のうちp偏光成分を受光する受光ユニット670pと、s偏光成分を受光する受光ユニット670sとは同一の構成を有しているものとして説明した。一方、この第3実施形態では、両受光ユニットのアンプ回路673p、673sのゲインを互いに異なる値に設定している。これは、s偏光成分として受光ユニット670sにより受光される反射光は散乱光であるため、p偏光成分に対応する出力電圧Vpと比較してs偏光成分に対応する出力電圧Vsはレベルが低く、信号としてのダイナミックレンジが狭くなるのを補うためである。つまり、s偏光成分に対応するアンプ回路673sのゲインを高めることによって、出力電圧Vsのダイナミックレンジが広くなり、より高精度に濃度検出を行うことが可能となる。
(1) Difference in Apparatus Configuration In the first embodiment described above, the density sensor 60 (FIG. 4) includes a light receiving unit 670p that receives p-polarized light component of reflected light from the intermediate transfer belt 71, and an s-polarized light component. The light receiving unit 670s that receives light has been described as having the same configuration. On the other hand, in the third embodiment, the gains of the amplifier circuits 673p and 673s of both light receiving units are set to different values. This is because the reflected light received by the light receiving unit 670s as the s-polarized component is scattered light, so the output voltage Vs corresponding to the s-polarized component is lower in level than the output voltage Vp corresponding to the p-polarized component, This is to compensate for the narrow dynamic range of the signal. In other words, by increasing the gain of the amplifier circuit 673s corresponding to the s-polarized component, the dynamic range of the output voltage Vs is widened, and density detection can be performed with higher accuracy.

具体的には、アンプ回路673sのゲインを、アンプ回路673pのゲインのSg倍(ただし、Sg>1)とする。このゲイン倍率Sgは、中間転写ベルト71の光学特性や各受光素子672p、672の感度等に応じ適宜定めればよいが、後の実施形態で述べるように、カラートナーの最大濃度時の両センサの出力電圧Vp、Vsが同一値になるようにすると、後の計算に好都合である。また、これに伴って、濃度センサ60からの出力電圧VpおよびVs双方の検出値を用いて各種計算を行う際には、両検出値のレンジを揃えるために、まず出力電圧Vpに対応する検出値をSg倍する必要がある。   Specifically, the gain of the amplifier circuit 673s is set to Sg times the gain of the amplifier circuit 673p (where Sg> 1). The gain magnification Sg may be appropriately determined according to the optical characteristics of the intermediate transfer belt 71, the sensitivity of the light receiving elements 672p, 672, and the like. However, as will be described later, both sensors at the maximum density of the color toner are used. If the output voltages Vp and Vs are equal to each other, it is convenient for later calculations. Accordingly, when various calculations are performed using the detection values of both the output voltages Vp and Vs from the concentration sensor 60, first, detection corresponding to the output voltage Vp is performed in order to make the ranges of both detection values uniform. It is necessary to multiply the value by Sg.

(2)最適化処理の実行タイミングおよび実行する処理内容
第1実施形態の装置においては、装置電源の投入後やいずれかのユニットが交換された直後等のタイミングで、図8に示す一連の最適化処理を実行するように構成されていた。一方、この第3実施形態の装置では、電源投入直後、新しい感光体2が装着されたとき、およびいずれかの現像カートリッジが交換されたときには、上記と同様の最適化処理を実行する。ただし、一度取り外された現像器が再び装着された場合には最適化処理は不要であるため、取り出された現像器と装着された現像器とが同一であったときは、最適化処理を行わない。このような現像器の同一判定のためには、各現像器4Y等に設けられたメモリ91等に、現像器固有の情報、例えば製造番号を予め記憶させておくとよい。
(2) Optimization processing execution timing and processing contents to be executed In the apparatus according to the first embodiment, a series of optimization shown in FIG. 8 is performed at the timing after the apparatus power is turned on or immediately after any unit is replaced. It was configured to execute the digitization process. On the other hand, in the apparatus of the third embodiment, immediately after the power is turned on, when a new photoconductor 2 is mounted, or when any of the developing cartridges is replaced, the same optimization process as described above is executed. However, optimization processing is not required when the removed developer is reattached, so if the removed developer and the installed developer are the same, optimization processing is performed. Absent. In order to determine the identity of the developing devices, information unique to the developing device, for example, a manufacturing number may be stored in advance in the memory 91 provided in each developing device 4Y.

さらに、現像器の稼動状態を示す情報として各現像器毎にカウントされている現像ローラ回転数およびドットカウント値を参照し、その結果、濃度制御に用いる制御目標値の変更が必要となったときには、図8に示す最適化処理を実行する。このようにする理由は以下の通りである。すなわち、この画像形成装置においても、上記した第1実施形態と同様に、濃度制御因子の最適化を行うときのパッチ画像濃度の制御目標値を、現像器の使用状況によって異ならせている。   Further, when the developing roller rotation speed and the dot count value counted for each developing device are referred to as information indicating the operating state of the developing device, and as a result, it is necessary to change the control target value used for density control The optimization process shown in FIG. 8 is executed. The reason for this is as follows. That is, also in this image forming apparatus, as in the first embodiment described above, the control target value of the patch image density when the density control factor is optimized differs depending on the usage state of the developing device.

したがって、ある時点で最適化処理を実行することで、そのときの制御目標値に基づいて画像濃度を調整することができる。しかし、その時点から画像形成を繰り返すうちに現像器内のトナーの状態が変化し、画像濃度も次第に変動してゆく。このような画像濃度の変動を抑制するためには、上記した電源投入時やユニット交換時だけでなく、例えば多数枚の画像を連続的に形成している途中であっても、適当なタイミングで画像濃度の再調整を行うことが望ましい。   Therefore, by executing the optimization process at a certain time, the image density can be adjusted based on the control target value at that time. However, as the image formation is repeated from that time, the state of the toner in the developing device changes, and the image density gradually changes. In order to suppress such fluctuations in image density, not only when the power is turned on or when the unit is replaced, but also at an appropriate timing, for example, while a large number of images are being continuously formed. It is desirable to readjust the image density.

この再調整をどのタイミングで行うかについては様々に考えられるが、例えば上記した制御目標値の変更が必要となるタイミングで実行するのが合理的な方法の1つである。というのは、こうすることで、トナー特性の変化に応じて制御目標値変更の必要性が生じたときに、その変更を直ちに画像形成条件に反映させて画像濃度の安定化を図ることができるからである。そして、この制御目標値は、各現像器毎にカウントされている現像ローラ回転数およびドットカウント値に基づいて設定される。   There are various timings at which this readjustment is performed. For example, one of the rational methods is to execute the readjustment at a timing at which the control target value needs to be changed. In this way, when the necessity of changing the control target value occurs according to the change in the toner characteristics, the change can be immediately reflected in the image forming conditions to stabilize the image density. Because. The control target value is set based on the developing roller rotation speed and the dot count value counted for each developing device.

そこで、この実施形態では、4個の現像器のうちいずれかの現像器について当該現像器に対応する現像ローラ回転数またはドットカウント値が所定の閾値に達したときに、画像濃度の再調整を行うようにしている。なお、装置は動作状態にあるから、図8に示す最適化処理のうちステップS1の初期化動作を省くことも可能である。このように初期化動作を省略して画像濃度の調整のみを行うようにすることで、処理時間を短縮し、ユーザの待ち時間を短くすることができる。   Therefore, in this embodiment, when the developing roller rotation speed or the dot count value corresponding to the developing device of any of the four developing devices reaches a predetermined threshold value, the image density is readjusted. Like to do. Since the apparatus is in an operating state, the initialization operation in step S1 can be omitted from the optimization process shown in FIG. Thus, by omitting the initialization operation and only adjusting the image density, the processing time can be shortened and the waiting time of the user can be shortened.

なお、装置の構成上、装着された現像器が取り出されたものと同一であるか否かや、制御目標値を変更すべきタイミング等の情報については、メインコントローラ11よりも、エンジンコントローラ10側で把握する方が容易である。そこで、現像器の個体情報および稼動状況に関する情報はエンジンコントローラ10のCPU101で処理しておき、これらの情報に基づいて画像濃度の調整が必要であると判定したときには、CPU101がその旨をメインコントローラ11のCPU111に報知し、これを受けたCPU111が装置各部を濃度調整のために適切な動作状態に移行させるようにしている。   In addition, regarding the configuration of the apparatus, the engine controller 10 side rather than the main controller 11 has information such as whether or not the mounted developing device is the same as that taken out, and information such as the timing at which the control target value should be changed. It is easier to grasp by. Therefore, the CPU 101 of the engine controller 10 processes individual information on the developing device and information on the operation status. When it is determined that the image density needs to be adjusted based on the information, the CPU 101 notifies the main controller. 11 is notified to the CPU 111, and the CPU 111 that has received the notification shifts each part of the apparatus to an appropriate operation state for density adjustment.

(3)中間転写ベルト71の下地プロファイルのサンプリング位置
第1実施形態では、トナー像の濃度の検出結果に与える中間転写ベルト71の表面状態の影響を排除するため、中間転写ベルト71の1周分について下地プロファイルを求めた。一方、この実施形態では、中間転写ベルト71表面のうち、後にパッチ画像を形成する領域についてのみ下地プロファイルを求めるようにしている。こうすることで、記憶すべきデータ量を削減し、メモリ資源の節約を図っている。
(3) Base Profile Sampling Position of the Intermediate Transfer Belt 71 In the first embodiment, in order to eliminate the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 on the toner image density detection result, one rotation of the intermediate transfer belt 71 is required. The substrate profile was determined for. On the other hand, in this embodiment, the base profile is obtained only for the area where the patch image is to be formed later on the surface of the intermediate transfer belt 71. In this way, the amount of data to be stored is reduced, and memory resources are saved.

図19に示すパッチ画像Iv0を例として説明する。先に説明したように、パッチ画像Iv0の長さL1は、感光体2の周長L0に対応した長さである。そして、こうして形成したパッチ画像Iv0の互いに異なる74点について濃度センサ60によりサンプリングを行い、その結果に基づきパッチ画像Iv0の濃度を求めている。したがって、少なくともパッチ画像Iv0においてその濃度をサンプリングする74点と同一の位置についての下地プロファイルを求めておけば、中間転写ベルト71の表面状態の影響を受けずに当該パッチ画像の濃度を求めることが可能である。具体的には、次のようにしている。   The patch image Iv0 shown in FIG. 19 will be described as an example. As described above, the length L1 of the patch image Iv0 is a length corresponding to the circumferential length L0 of the photoreceptor 2. Then, 74 points of the patch image Iv0 thus formed are sampled by the density sensor 60, and the density of the patch image Iv0 is obtained based on the result. Therefore, if the background profile is obtained at least at the same position as the 74 points at which the density is sampled in the patch image Iv0, the density of the patch image can be obtained without being affected by the surface state of the intermediate transfer belt 71. Is possible. Specifically, this is done as follows.

図32はこの実施形態における下地プロファイル検出位置とパッチ画像との関係を示す図である。まず、濃度センサ60による中間転写ベルト71表面の下地プロファイルを求めるためのサンプリングは、図32(b)に示すように、中間転写ベルト71の回転駆動に関連して垂直同期センサ77から出力される垂直同期信号Vsync(図32(a))の変化から一定時間ts後に開始される。同図において、#を付した数字は何番目のサンプリング位置であるかを表している。そして、3番目のサンプリング位置#3から76番目のサンプリング位置#76までにおいて検出された74個のサンプルデータを有効データとして記憶する。   FIG. 32 is a diagram showing the relationship between the base profile detection position and the patch image in this embodiment. First, sampling for obtaining the background profile of the surface of the intermediate transfer belt 71 by the density sensor 60 is output from the vertical synchronization sensor 77 in association with the rotational drive of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. It starts after a certain time ts from the change of the vertical synchronization signal Vsync (FIG. 32 (a)). In the figure, the number with # indicates the sampling position. Then, 74 pieces of sample data detected from the third sampling position # 3 to the 76th sampling position # 76 are stored as valid data.

次に、中間転写ベルト71上にパッチ画像Iv0を形成するが、このパッチ画像Iv0については、図32(c)に示すように、少なくともサンプリング位置#3ないし#76を覆うように形成する。より具体的には、サンプリング位置#1ないし#78の間に形成する。そして、パッチ画像Iv0の濃度を検出するときには、下地プロファイルを検出したと同じサンプリング位置、すなわちサンプリング位置#3ないし#76についてサンプリングを行う。こうして得た下地プロファイルおよびパッチ画像Iv0について各74個のサンプルデータに基づき、中間転写ベルト71の表面状態の影響を排除したパッチ画像濃度を求めることができる。   Next, a patch image Iv0 is formed on the intermediate transfer belt 71. The patch image Iv0 is formed so as to cover at least sampling positions # 3 to # 76 as shown in FIG. More specifically, it is formed between sampling positions # 1 to # 78. Then, when detecting the density of the patch image Iv0, sampling is performed at the same sampling position where the background profile is detected, that is, sampling positions # 3 to # 76. Based on the 74 pieces of sample data for the background profile and the patch image Iv0 obtained in this way, the patch image density excluding the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 can be obtained.

このようにすることで、パッチ画像Iv0の濃度検出を行う範囲外のサンプリング位置(#2以前および#77以降)についての下地プロファイルのサンプリングデータを記憶しておく必要はなくなり、メモリ資源を節約することができる。   In this way, it is not necessary to store the background profile sampling data for sampling positions (before # 2 and after # 77) outside the range where the density detection of the patch image Iv0 is performed, thus saving memory resources. be able to.

他のパッチ画像Iv1等についても同様にすることができる。この実施形態では、各パッチ画像に対して、中間転写ベルト71の周上の312点のサンプリング位置#1〜#312のうち、以下のサンプリング位置を各パッチ画像に対応するブロックとして割り当てている。   The same applies to other patch images Iv1 and the like. In this embodiment, among the 312 sampling positions # 1 to # 312 on the circumference of the intermediate transfer belt 71, the following sampling positions are assigned to each patch image as a block corresponding to each patch image.

Iv0,Iv3:#3〜#76(74点)
Iv1,Iv4:#119〜#192(74点)
Iv2:#235〜#308(74点)
Iv5:#235〜#255(21点)
Ie0:#56〜#76(21点)
Ie1:#119〜#139(21点)
Ie2:#182〜#202(21点)
Ie3:#245〜#265(21点)
このように、サンプリング位置をできるだけ共通化するように各パッチ画像の形成位置を設定すると、下地プロファイルとして記憶しておくべきサンプルデータは232個で済む。さらに、各パッチ画像に対応した代表値として、各ブロック内のサンプルデータの総和または平均値のみを記憶しておくようにすれば、さらに記憶すべきデータ数を少なくできる。この場合の評価値の計算は、各パッチ画像に対応したブロックにおける上記代表値に基づき行う。
Iv0, Iv3: # 3 to # 76 (74 points)
Iv1, Iv4: # 119 to # 192 (74 points)
Iv2: # 235- # 308 (74 points)
Iv5: # 235- # 255 (21 points)
Ie0: # 56 to # 76 (21 points)
Ie1: # 119 to # 139 (21 points)
Ie2: # 182 to # 202 (21 points)
Ie3: # 245 to # 265 (21 points)
As described above, when the formation positions of the patch images are set so that the sampling positions are shared as much as possible, only 232 pieces of sample data need to be stored as the base profile. Furthermore, if only the sum or average value of the sample data in each block is stored as a representative value corresponding to each patch image, the number of data to be stored can be further reduced. In this case, the evaluation value is calculated based on the representative value in the block corresponding to each patch image.

(4)現像バイアス設定
これは、第1実施形態における「(D)現像バイアス設定」に置き換わる処理である。この実施形態では、0ないし255の整数値を取り得る現像バイアス設定パラメータPvを設定することで、直流現像バイアスVavgを(−50)Vから(−400)Vの範囲で256段階に設定可能となっている。すなわち、
Vavg=−(50+Pv×350/255) [V] … (3-1)
と表される。例えば、Pv=0とすれば、Vavg=(−50)Vとなり、Pv=100とすれば、Vavg=(−187.3)Vとなる。以下では、現像バイアス設定パラメータPvに対応する現像バイアスVavgの値をVavg(Pv)と記す。上記の例では、Vavg(0)=(−50)V、Vavg(100)=(−187.3)Vである。画像濃度は、現像バイアス設定パラメータPvが大きいほど高濃度となる。
(4) Development bias setting This is a process replacing “(D) Development bias setting” in the first embodiment. In this embodiment, by setting the developing bias setting parameter Pv that can take an integer value of 0 to 255, the DC developing bias Vavg can be set in 256 steps within the range of (-50) V to (-400) V. It has become. That is,
Vavg = − (50 + Pv × 350/255) [V] (3-1)
It is expressed. For example, if Pv = 0, Vavg = (− 50) V, and if Pv = 100, Vavg = (− 187.3) V. Hereinafter, the value of the development bias Vavg corresponding to the development bias setting parameter Pv is referred to as Vavg (Pv). In the above example, Vavg (0) = (− 50) V and Vavg (100) = (− 187.3) V. The image density increases as the developing bias setting parameter Pv increases.

また、この実施形態では、露光エネルギーを最低レベルのE(0)から最高レベルのE(7)まで8段階に設定することが可能である。画像濃度は、露光エネルギーE(0)のとき最も低く、エネルギーE(7)で最高濃度となる。   In this embodiment, the exposure energy can be set in eight stages from the lowest level E (0) to the highest level E (7). The image density is lowest at exposure energy E (0), and is highest at energy E (7).

図33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。この現像バイアス設定処理では、まず露光エネルギーをE(4)に設定し(ステップS401)、次に、現像バイアス設定パラメータPvを順次変更設定することで直流現像バイアスVavgを変化させながら、各バイアス値でパッチ画像を形成する(ステップS402)。形成するパッチ画像のパターンおよび形状は、図19に示す第1実施形態の場合と同じである。また、パッチ画像Ivnに対応する現像バイアス設定パラメータPv(n)の値はそれぞれ次のとおりとした:Pv(0)=44(Vavg=−110Vに相当);Pv(1)=76;Pv(2)=108;Pv(3)=140;Pv(4)=172;Pv(5)=204(Vavg=−330Vに相当)。   FIG. 33 is a flowchart showing the developing bias setting process in this embodiment. In this development bias setting process, first, the exposure energy is set to E (4) (step S401), and then each bias value is changed while changing the DC development bias Vavg by sequentially changing and setting the development bias setting parameter Pv. In step S402, a patch image is formed. The pattern and shape of the patch image to be formed are the same as those in the first embodiment shown in FIG. The values of the development bias setting parameter Pv (n) corresponding to the patch image Ivn are as follows: Pv (0) = 44 (corresponding to Vavg = −110V); Pv (1) = 76; Pv ( 2) = 108; Pv (3) = 140; Pv (4) = 172; Pv (5) = 204 (corresponding to Vavg = −330V).

こうして形成した各パッチ画像については、濃度センサ60によりその反射光量を所定のサンプル数検出し(ステップS403)、それらのサンプルデータからスパイクノイズの除去を行った後(ステップS404)、当該パッチ画像Ivnに対する評価値A(n)を算出する(ステップS405)。これらの演算処理は第1実施形態と同一である。そして、求めた評価値に基づき、最適現像バイアスVopを与える現像バイアス設定パラメータPvの最適値Pvopを算出する(ステップS406)。この最適値Pvopと最適直流現像バイアスVopの間には、
Vop=Vavg(Pvop) … (3-2)
なる関係がある。したがって、現像バイアス設定パラメータPvの最適値Pvopを求めることで、最適直流現像バイアスVopを得ることができる。また、この実施形態では、以下に詳述するように、カラートナーおよびブラックトナーで異なる算出方法を用いている。
For each patch image thus formed, the density sensor 60 detects the amount of reflected light for a predetermined number of samples (step S403), and after removing spike noise from the sample data (step S404), the patch image Ivn An evaluation value A (n) for is calculated (step S405). These arithmetic processes are the same as those in the first embodiment. Based on the obtained evaluation value, the optimum value Pvop of the developing bias setting parameter Pv that gives the optimum developing bias Vop is calculated (step S406). Between this optimum value Pvop and the optimum DC development bias Vop,
Vop = Vavg (Pvop) (3-2)
There is a relationship. Therefore, the optimum DC developing bias Vop can be obtained by obtaining the optimum value Pvop of the developing bias setting parameter Pv. In this embodiment, as will be described in detail below, different calculation methods are used for the color toner and the black toner.

図34はこの実施形態におけるカラートナーについての現像バイアス設定パラメータの最適値算出処理を示すフローチャートである。この最適値算出処理では、まず、変数nを0に設定し(ステップS481)、パッチ画像Iv0の評価値A(0)とその目標値Atとを比較する(ステップS482)。その結果、評価値A(0)が目標値At以上であれば(YES)、ステップS487にジャンプして、パッチ画像Iv0を形成したときの現像バイアス設定パラメータの値Pv(0)を最適値Pvopとして計算を終える。これは、現像バイアスパラメータPvをこのように低い値に設定しているにもかかわらず十分な画像濃度が得られた場合に相当する。   FIG. 34 is a flowchart showing the optimum value calculation processing of the developing bias setting parameter for the color toner in this embodiment. In this optimum value calculation process, first, the variable n is set to 0 (step S481), and the evaluation value A (0) of the patch image Iv0 is compared with the target value At (step S482). As a result, if the evaluation value A (0) is equal to or greater than the target value At (YES), the process jumps to step S487 to set the development bias setting parameter value Pv (0) when the patch image Iv0 is formed to the optimum value Pvop. Finish the calculation as This corresponds to a case where a sufficient image density is obtained despite the development bias parameter Pv being set to such a low value.

一方、ステップS482においてNOの場合は、ステップS483〜S486からなる処理ループに移行し、次のようにして現像バイアスパラメータPvの最適値を求める。すなわち、変数nに対し、パッチ画像Ivnについての評価値A(n)が目標値Atと等しい場合には(ステップS483)、ステップS487にジャンプして、そのときの現像バイアスパラメータPv(n)を最適値Pvopとする。そうでない場合には、当該パッチ画像Ivnについての評価値A(n)と、これより1段階高濃度となる条件で形成したパッチ画像Iv(n+1)についての評価値A(n+1)との間に目標値Atがあるか否かを判断する(ステップS484)。ここで、2つの評価値の間に目標値Atがあった場合には、ステップS488にジャンプし、以下の計算式に基づく内挿により最適値Pvopを求める:
Pvop={At−A(n)}/{A(n+1)−A(n)}×{Pv(n+1)−Pv(n)}+Pv(n) … (3-3)
ただし、計算の結果については、四捨五入により整数に丸めるものとする。
On the other hand, if NO in step S482, the process proceeds to a processing loop consisting of steps S483 to S486, and the optimum value of the developing bias parameter Pv is obtained as follows. That is, if the evaluation value A (n) for the patch image Ivn is equal to the target value At for the variable n (step S483), the process jumps to step S487, and the development bias parameter Pv (n) at that time is set. The optimum value is Pvop. Otherwise, the evaluation value A (n) for the patch image Ivn and the evaluation value A (n + 1) for the patch image Iv (n + 1) formed under the condition of one step higher density than this. It is determined whether there is a target value At between them (step S484). If there is a target value At between the two evaluation values, the process jumps to step S488, and an optimum value Pvop is obtained by interpolation based on the following calculation formula:
Pvop = {At−A (n)} / {A (n + 1) −A (n)} × {Pv (n + 1) −Pv (n)} + Pv (n) (3-3)
However, the calculation result shall be rounded off to an integer.

また、2つの評価値の間に目標値Atがない場合には、変数nをインクリメントし(ステップS485)、上記処理を繰り返して最適値Pvopを求める。ただし、最適値が見つからないまま変数nが最大値5になったときは(ステップS486)、そのときの現像バイアスパラメータPv(n)、すなわちPv(5)を最適値Pvopとする。この処理をイエロー、シアン、マゼンタの各色について行うと、各色毎に、現像バイアス設定パラメータの最適値Pvopが、Pv(0)からPv(5)までの間のいずれかの値に設定される。そして、CPU101が現像器制御部104(図2)にこの値Pvopを出力すると、その値に対応した最適現像バイアスVopが現像器制御部104から現像ローラ44に印加される。   If there is no target value At between the two evaluation values, the variable n is incremented (step S485), and the above process is repeated to obtain the optimum value Pvop. However, when the variable n reaches the maximum value 5 without finding the optimum value (step S486), the developing bias parameter Pv (n) at that time, that is, Pv (5) is set as the optimum value Pvop. When this process is performed for each color of yellow, cyan, and magenta, the optimum value Pvop of the development bias setting parameter is set to any value between Pv (0) and Pv (5) for each color. When the CPU 101 outputs this value Pvop to the developing device controller 104 (FIG. 2), the optimum developing bias Vop corresponding to the value is applied from the developing device controller 104 to the developing roller 44.

図35はこの実施形態におけるブラックトナーについての現像バイアス設定パラメータの最適値算出処理を示すフローチャートである。ブラックトナーでのパッチ画像においては、第1実施形態において説明したトナー付着量に対する評価値の飽和がカラートナーの場合よりも起こりやすい。そこで、この実施形態では、ブラックトナーについては第1実施形態と同様に評価値の変化率を考慮しながら現像バイアス設定パラメータの最適値を求めるようにしている。すなわち、ステップS493において、パッチ画像Iv(n+1)についての評価値A(n+1)と、パッチ画像Ivnについての評価値A(n)との差がΔa以下であるときには、ステップS497にジャンプし、パッチ画像Ivnを形成したときの現像バイアスパラメータPv(n)を最適値Pvopとするようにしている。   FIG. 35 is a flowchart showing the optimum value calculation processing of the developing bias setting parameter for black toner in this embodiment. In a patch image with black toner, the saturation of the evaluation value with respect to the toner adhesion amount described in the first embodiment is more likely to occur than in the case of color toner. Therefore, in this embodiment, the optimum value of the developing bias setting parameter is obtained for black toner in consideration of the change rate of the evaluation value as in the first embodiment. That is, when the difference between the evaluation value A (n + 1) for the patch image Iv (n + 1) and the evaluation value A (n) for the patch image Ivn is equal to or smaller than Δa in step S493, the process jumps to step S497. The developing bias parameter Pv (n) when the patch image Ivn is formed is set to the optimum value Pvop.

その他の処理内容はカラートナーの場合とほぼ同じである。また、ステップS498における計算式も、カラートナーの場合と同じ式(3-3)を適用することができる。こうして4つのトナー色(Y,M,C,K)について、最適現像バイアスVopを与える現像バイアス設定パラメータPvが求められる。   The other processing contents are almost the same as those of the color toner. Also, the same formula (3-3) as that for the color toner can be applied to the calculation formula in step S498. In this way, the development bias setting parameter Pv that gives the optimum development bias Vop is obtained for the four toner colors (Y, M, C, K).

(5)露光エネルギー設定
これは、第1実施形態における「(E)露光エネルギー設定」に置き換わる処理である。本実施形態の「(4)現像バイアス設定」の項で述べた通り、第3実施形態の装置では、露光エネルギーをE(0)ないしE(7)の8段階に設定することができる。具体的には、露光エネルギー設定パラメータPeを0ないし7のいずれかに設定することで、露光ユニット6から照射される光ビームLの露光エネルギーがE(Pe)に設定される。この実施形態の露光エネルギー設定処理では、このうち4つの露光エネルギー:E(0);E(2);E(4);E(7)の4通りについて、最適現像バイアスVopの下でパッチ画像を形成し、その画像濃度に基づいて露光エネルギーの最適値を与えるパラメータPeを各トナー色毎に求めている。その処理内容は基本的に第1実施形態の露光エネルギー設定処理(図25)と共通であるため説明を省略するが、ステップS57において最適露光エネルギーEopを直接的に算出するのに代えて、最適露光エネルギーEopを与える露光エネルギー設定パラメータPeの最適値を求めるようにしている。
(5) Exposure energy setting This is a process that replaces “(E) Exposure energy setting” in the first embodiment. As described in the section “(4) Development bias setting” in the present embodiment, the exposure energy can be set in eight stages E (0) to E (7) in the apparatus of the third embodiment. Specifically, by setting the exposure energy setting parameter Pe to any of 0 to 7, the exposure energy of the light beam L emitted from the exposure unit 6 is set to E (Pe). In the exposure energy setting process of this embodiment, four of the four exposure energies: E (0); E (2); E (4); E (7) are patch images under the optimum developing bias Vop. And a parameter Pe that gives an optimum value of the exposure energy based on the image density is obtained for each toner color. Since the processing content is basically the same as the exposure energy setting processing (FIG. 25) of the first embodiment, the description is omitted. However, instead of directly calculating the optimal exposure energy Eop in step S57, the optimal The optimum value of the exposure energy setting parameter Pe that gives the exposure energy Eop is obtained.

以上のように、この第3実施形態の画像形成装置では、第1実施形態の装置とは部分的に異なる構成および動作を有している。しかし、上記のような構成によっても、第1実施形態の装置と同様に、直流現像バイアスVavgおよび露光エネルギーEを最適値に設定して画像形成を行うことができ、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。   As described above, the image forming apparatus of the third embodiment has a partially different configuration and operation from the apparatus of the first embodiment. However, even with the configuration as described above, similarly to the apparatus of the first embodiment, it is possible to perform image formation by setting the DC developing bias Vavg and the exposure energy E to optimum values, and a toner image with good image quality can be obtained. It is possible to form stably.

なお、第1および第2の実施形態において互いに異なる処理内容については、その目的を同一とするものについて相互に入れ換えて実施してもよい。例えば、第1実施形態の装置において、現像バイアス設定処理(図18、図21)に代えて第3実施形態における現像バイアス設定処理(図33〜図35)を適用したり、その逆としてもよい。   In the first and second embodiments, processing contents that are different from each other may be exchanged for those having the same purpose. For example, in the apparatus of the first embodiment, the development bias setting process (FIGS. 33 to 35) in the third embodiment may be applied instead of the development bias setting process (FIGS. 18 and 21), or vice versa. .

<第4実施形態>
次に、感光体2や中間転写ベルト71などの像担持体上に形成されたパッチ画像の画像濃度を正確に求めるために、像担持体の表面状態を考慮することが重要となる理由を説明する。また、像担持体の表面状態にかかわらず、トナー像の画像濃度を高精度に測定する具体的な実施形態について説明する。図36はその表面状態が均一である像担持体へのパッチ画像(トナー像)の形成前後において、各サンプリング位置で得られるセンサ出力値を示す図である。また、図37はその表面状態が不均一である像担持体へのパッチ画像(トナー像)の形成前後において、各サンプリング位置で得られるセンサ出力値を示す図である。
<Fourth embodiment>
Next, the reason why it is important to consider the surface state of the image carrier in order to accurately obtain the image density of the patch image formed on the image carrier such as the photoreceptor 2 or the intermediate transfer belt 71 will be described. To do. A specific embodiment for measuring the image density of a toner image with high accuracy regardless of the surface state of the image carrier will be described. FIG. 36 is a diagram showing sensor output values obtained at each sampling position before and after the formation of a patch image (toner image) on an image carrier having a uniform surface state. FIG. 37 is a diagram showing sensor output values obtained at each sampling position before and after the formation of a patch image (toner image) on an image carrier having an uneven surface state.

画像形成装置において用いられる濃度センサの多くは、発光素子から像担持体に向けて光を照射するとともに、像担持体からの反射光を受光素子で受光し、その受光量に応じたアナログ信号を出力するように構成されている。そして、画像形成装置では、そのアナログ信号をデジタル信号に変換して得られるセンサ出力値に基づき画像濃度の測定を行っている。ここで、像担持体の表面全体にわたって反射率や表面粗さ等が一定であり、像担持体の表面状態が均一であると仮定すると、像担持体上にパッチ画像などのトナー像を形成する前のセンサ出力値は例えば図36(a)に示すようにサンプリング位置にかかわらず一定値Tとなる。また、例えば像担持体上に互いに異なる濃度OD1〜OD3のパッチ画像を形成した場合、第1ないし第3パッチ位置で画像濃度に対応する量だけセンサ出力値がそれぞれ変化してセンサ出力値D1,D2,D3となる(同図(b))。なお、ここでは像担持体の表面状態が均一であるため、各パッチ位置においてセンサ出力値D1,D2,D3はそれぞれ一定値となっている。   Many density sensors used in image forming apparatuses irradiate light from a light emitting element toward an image carrier, receive light reflected from the image carrier by a light receiving element, and output an analog signal corresponding to the amount of light received. It is configured to output. In the image forming apparatus, the image density is measured based on the sensor output value obtained by converting the analog signal into a digital signal. Here, assuming that the reflectance and surface roughness are constant over the entire surface of the image carrier and that the surface state of the image carrier is uniform, a toner image such as a patch image is formed on the image carrier. The previous sensor output value becomes a constant value T regardless of the sampling position, for example, as shown in FIG. For example, when patch images having different densities OD1 to OD3 are formed on the image carrier, the sensor output values change by an amount corresponding to the image density at the first to third patch positions, respectively. D2 and D3 ((b) in the figure). Here, since the surface state of the image carrier is uniform, the sensor output values D1, D2, and D3 are constant values at the respective patch positions.

しかしながら、実際の画像形成装置では像担持体の表面状態は均一ではなく、像担持体上にパッチ画像などのトナー像を形成する前においても、センサ出力値は例えば図37(a)に示すようにサンプリング位置に応じて変動している。また、像担持体上に互いに異なる濃度OD1〜OD3の複数のパッチ画像を形成した場合、第1ないし第3パッチ位置で画像濃度に対応する量だけセンサ出力値がそれぞれ変化しているが(同図(b))、各パッチ位置を詳細に検討すると、同一のパッチ領域においてもセンサ出力値はサンプリング位置に応じて変動している。これは像担持体の表面状態の影響を受けたものと考えられる。   However, in the actual image forming apparatus, the surface state of the image carrier is not uniform, and the sensor output value is, for example, as shown in FIG. 37 (a) before forming a toner image such as a patch image on the image carrier. It fluctuates according to the sampling position. Further, when a plurality of patch images having different densities OD1 to OD3 are formed on the image carrier, the sensor output values change by an amount corresponding to the image density at the first to third patch positions (same as above). FIG. 5B shows the details of each patch position. The sensor output value fluctuates in accordance with the sampling position even in the same patch area. This is considered to be influenced by the surface state of the image carrier.

しかも、同図(a)と同図(b)とを対比することでわかるように、各パッチ位置における変動量は、パッチ画像が濃くなるにしたがって小さくなっている。換言すれば、各パッチ位置における表面状態の影響力は、パッチ画像が濃くなるにしたがって弱まっている。このことをより明確にするために、互いに異なる濃度OD1〜OD3で像担持体全面に均一濃度画像を形成した場合のセンサ出力値をプロットすると、例えば図38に示す結果が得られる。   Moreover, as can be seen by comparing FIG. 10A and FIG. 10B, the amount of variation at each patch position becomes smaller as the patch image becomes darker. In other words, the influence of the surface state at each patch position becomes weaker as the patch image becomes darker. In order to make this clearer, plotting sensor output values when uniform density images are formed on the entire surface of the image carrier at different densities OD1 to OD3, for example, the result shown in FIG. 38 is obtained.

図38は、像担持体に画像を形成する前のセンサ出力値、ならびに像担持体に3種類の濃度の均一濃度画像を形成した時のセンサ出力値を示すグラフである。同図および図37中の「Tave」、「Dave_1」、「Dave_2」、「Dave_3」は、
「Tave」…像担持体に画像を形成する前の平均センサ出力値、
「Dave_1」…濃度(OD1)の画像を形成した時の平均センサ出力値、
「Dave_2」…濃度(OD2)の画像を形成した時の平均センサ出力値、
「Dave_3」…濃度(OD3)の画像を形成した時の平均センサ出力値、
を示している。ここで、これら「Tave」、「Dave_1」、「Dave_2」、「Dave_3」はそれぞれ図36中の「T」、「D1」、「D2」、「D3」にほぼ一致しており、「Dave_1」、「Dave_2」、「Dave_3」を求めることで像担持体の表面状態の影響をキャンセルした値が得られ、各画像濃度を正確に検出することができる。
FIG. 38 is a graph showing sensor output values before an image is formed on the image carrier and sensor output values when three density images having a uniform density are formed on the image carrier. “Tave”, “Dave_1”, “Dave_2”, and “Dave_3” in FIG.
“Tave”: Average sensor output value before forming an image on the image carrier,
“Dave_1”: Average sensor output value when an image of density (OD1) is formed,
“Dave_2”: Average sensor output value when an image of density (OD2) is formed,
“Dave_3”: Average sensor output value when an image of density (OD3) is formed,
Is shown. Here, these “Tave”, “Dave_1”, “Dave_2”, and “Dave_3” are almost the same as “T”, “D1”, “D2”, “D3” in FIG. , "Dave_2" and "Dave_3" are obtained, a value obtained by canceling the influence of the surface state of the image carrier is obtained, and each image density can be accurately detected.

また、同図からわかるように、センサ出力値に対して像担持体の表面状態が与える影響は、像担持体に形成されるトナー像の濃淡に応じて異なる。つまり、比較的濃度の低いトナー像が像担持体上に形成されている場合には、発光素子からの光の一部がトナー像を通過して像担持体で反射された後、再度像担持体を通過して受光素子で受光されるため、像担持体の表面状態に応じて濃度センサからの出力が比較的大きく異なる。一方、トナー像が濃くなるにしたがってトナー像を通過して像担持体に入射する光はもちろんのこと、像担持体で反射された後に再度像担持体を通過して受光素子に入射する光も少なくなり、像担持体の表面状態が濃度センサからの出力に及ぼす影響は少なくなる。したがって、像担持体に画像を形成する前のセンサ出力値(像担持体の表面状態を示すもの)を補正情報として予め求めておき、像担持体上のある表面領域、例えばサンプリング位置x1に形成されたトナー像の画像濃度を実際に検出する際に、トナー像の濃淡を全く考慮せず、一律に補正情報によりサンプリング位置x1でのセンサ出力値を補正し、その補正値に基づきトナー像の画像濃度を求めたのではその精度に一定の限界がある。   As can be seen from the figure, the influence of the surface state of the image carrier on the sensor output value varies depending on the density of the toner image formed on the image carrier. That is, when a relatively low density toner image is formed on the image carrier, a part of the light from the light emitting element passes through the toner image and is reflected by the image carrier, and then the image carrier again. Since the light passes through the body and is received by the light receiving element, the output from the density sensor varies relatively greatly depending on the surface state of the image carrier. On the other hand, not only light that passes through the toner image and enters the image carrier as the toner image becomes darker, but also light that passes through the image carrier again after being reflected by the image carrier and enters the light receiving element. As a result, the influence of the surface state of the image carrier on the output from the density sensor is reduced. Therefore, a sensor output value (indicating the surface state of the image carrier) before forming an image on the image carrier is obtained in advance as correction information and formed in a certain surface area on the image carrier, for example, the sampling position x1. When the image density of the toner image is actually detected, the sensor output value at the sampling position x1 is uniformly corrected by the correction information without considering the density of the toner image at all, and the toner image of the toner image is corrected based on the correction value. Obtaining the image density has a certain limit in its accuracy.

これに対し、サンプリング位置x1に形成されたトナー像の画像濃度を実際に検出する際に、その検出値を補正情報に基づき補正するのみならず、トナー像の濃淡に応じて補正情報を補正しておくことで画像濃度の測定精度をさらに向上させることができる。   In contrast, when the image density of the toner image formed at the sampling position x1 is actually detected, not only the detected value is corrected based on the correction information, but also the correction information is corrected according to the density of the toner image. By doing so, the measurement accuracy of the image density can be further improved.

さらに、本願発明者は、像担持体上の画像の濃度が濃くなるにしたがってセンサ出力値の変動量は比例的に小さくなっていることを突き止めた。そして、これに基づき以下のように計算することで像担持体の表面状態の影響をキャンセルした値「Dave_1」、「Dave_2」、「Dave_3」を求めることができることを見い出した。以下、図39を参照しつつ詳述する。   Furthermore, the inventor of the present application has found that the variation amount of the sensor output value is proportionally smaller as the image density on the image carrier increases. Based on this, it has been found that values “Dave_1”, “Dave_2”, and “Dave_3” can be obtained by canceling the influence of the surface state of the image carrier by calculating as follows. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

図39は第1パッチ画像(トナー像)の形成前後でのセンサ出力値の関係を示す図である。同図において、符号x1は像担持体上の表面領域の位置を示すサンプリング位置であり、第1パッチ画像の形成前後におけるサンプリング位置x1でのセンサ出力値はそれぞれT(x1)、D(x1)となっている。また同図中の符号D0は濃度センサの発光素子を消灯した状態で受光素子から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換した、いわゆる暗出力値を示している。このように暗出力値D0を求める理由は、センサ出力値から暗出力値D0を差し引くことで暗出力成分の影響を取り除いて濃度測定精度を高めるためである。すなわち、D0はセンサでの受光量に関連する基準値である。   FIG. 39 is a diagram illustrating a relationship between sensor output values before and after the formation of the first patch image (toner image). In the figure, reference numeral x1 is a sampling position indicating the position of the surface region on the image carrier, and sensor output values at the sampling position x1 before and after the formation of the first patch image are T (x1) and D (x1), respectively. It has become. Further, the symbol D0 in the figure indicates a so-called dark output value obtained by converting an analog signal output from the light receiving element into a digital signal with the light emitting element of the density sensor turned off. The reason why the dark output value D0 is obtained in this way is to remove the influence of the dark output component by subtracting the dark output value D0 from the sensor output value to increase the density measurement accuracy. That is, D0 is a reference value related to the amount of light received by the sensor.

ここで、上記したように像担持体上の第1パッチ画像の濃度が濃くなるにしたがってセンサ出力値の変動量は比例的に小さくなることから、次式
(Tave−D0)/(T(x1)−D0)
=(Dave_1−D0)/(D(x1)−D0) … (4-1)
に示す関係が成立すると考えられる。同式(4-1)の左辺はトナー像の形成前における関係を示しており、暗出力値D0を取り除いた後の、像担持体にトナー像を形成する前の平均センサ出力値Taveとセンサ出力値T(x1)との比とを示している。一方、右辺は第1パッチ画像と同一濃度のトナー像を均一に形成した時の関係を示しており、該トナー像を像担持体に均一に形成した時のセンサ出力値の平均値Dave_1(つまり像担持体の表面状態の影響をキャンセルした値)とセンサ出力値D(x1)との比を示している。そして、これらの比がともに等しいと考えられる。
Here, as described above, as the density of the first patch image on the image carrier increases, the fluctuation amount of the sensor output value decreases proportionally, and therefore, the following equation (Tave−D0) / (T (x1) -D0)
= (Dave_1-D0) / (D (x1) -D0) (4-1)
It is considered that the relationship shown in FIG. The left side of the equation (4-1) shows the relationship before the toner image is formed. The average sensor output value Tave and the sensor before the toner image is formed on the image carrier after the dark output value D0 is removed. The ratio to the output value T (x1) is shown. On the other hand, the right side shows the relationship when the toner image having the same density as the first patch image is uniformly formed, and the average value Dave_1 (that is, the average value of the sensor output when the toner image is uniformly formed on the image carrier) The ratio between the sensor output value D (x1) and the value obtained by canceling the influence of the surface state of the image carrier is shown. These ratios are considered to be equal.

さらに、式(4-1)を変形すると、
(Dave_1−D0)=(D(x1)−D0)×{(Tave−D0)/(T(x1)−D0)} … (4-2)
が得られる。したがって、暗出力値D0、像担持体にトナー像を形成する前の平均センサ出力値Taveおよび表面領域x1でのセンサ出力値T(x1)を、パッチ画像の形成前に求めておき、実際にパッチ画像を形成した時に第1パッチ画像を形成した表面領域x1でのセンサ出力値D(x1)を検出し、上記式(4-2)にそれぞれの値を代入することで、像担持体の表面状態の影響および暗出力成分の影響をともに取り除いたセンサ出力値が補正値C(x1)として得られ、この補正値C(x1)(=Dave_1−D0)に基づき第1パッチ画像の画像濃度を正確に求めることが可能となる。
Furthermore, when transforming equation (4-1),
(Dave_1−D0) = (D (x1) −D0) × {(Tave−D0) / (T (x1) −D0)} (4-2)
Is obtained. Therefore, the dark output value D0, the average sensor output value Tave before the toner image is formed on the image carrier, and the sensor output value T (x1) in the surface area x1 are obtained before the patch image is formed. By detecting the sensor output value D (x1) in the surface area x1 on which the first patch image is formed when the patch image is formed, and substituting each value into the above equation (4-2), the image carrier A sensor output value obtained by removing both the influence of the surface state and the influence of the dark output component is obtained as the correction value C (x1), and the image density of the first patch image is obtained based on the correction value C (x1) (= Dave_1−D0). Can be obtained accurately.

なお、図39には第1パッチ画像を形成した場合についてのみ図示しているが、第2および第3パッチ画像についても全く同様である。   FIG. 39 shows only the case where the first patch image is formed, but the same applies to the second and third patch images.

また、上記においては、濃度センサの受光素子からの信号をA/D変換してセンサ出力値を求め、この単一のセンサ出力値に基づきパッチ画像の画像濃度を求める場合について説明しているが、第1実施形態や第3実施形態と同様に像担持体からの反射光を2つの光成分に分割し、それらの光成分の光量に基づきセンサ出力値を求め、これら2つのセンサ出力値に基づきパッチ画像の画像濃度を求めるようにしてもよい。特に、パッチ画像がブラックトナーで形成されている場合には前者による濃度測定が適しており、パッチ画像がカラートナーで形成されている場合には後者による濃度測定が適している。   In the above description, a case has been described in which a signal from the light receiving element of the density sensor is A / D converted to obtain a sensor output value, and an image density of the patch image is obtained based on the single sensor output value. As in the first embodiment and the third embodiment, the reflected light from the image carrier is divided into two light components, and sensor output values are obtained based on the light amounts of these light components, and these two sensor output values are obtained. Based on this, the image density of the patch image may be obtained. In particular, when the patch image is formed of black toner, the former density measurement is suitable, and when the patch image is formed of color toner, the latter density measurement is suitable.

次に、この第4実施形態にかかる画像形成装置の動作について説明する。なお、以下に説明する実施形態にかかる画像形成装置の機械的および電気的構成については、第1実施形態と同一であるため、説明を省略する。   Next, the operation of the image forming apparatus according to the fourth embodiment will be described. Note that the mechanical and electrical configuration of the image forming apparatus according to the embodiment described below is the same as that of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

図40は第4実施形態において実行される濃度制御因子の最適化処理を示すフローチャートである。この画像形成装置では、上記したタイミングでCPU101は予めROM106に記憶されているプログラムにしたがって装置各部を制御して濃度制御因子の最適値を決定している。   FIG. 40 is a flowchart showing a concentration control factor optimization process executed in the fourth embodiment. In this image forming apparatus, the CPU 101 determines the optimum value of the density control factor by controlling each part of the apparatus according to a program stored in advance in the ROM 106 at the timing described above.

まずパッチ画像を本発明の「像担持体」に相当する中間転写ベルト71に転写するのに先立って、ステップS71〜S73を実行して中間転写ベルト71に関する情報を補正情報として求める。すなわち、最初のステップS71では、暗出力電圧Vp0,Vs0を検出するとともに、それらをA/D変換して得られた値をそれぞれ暗出力値Dp0,Ds0としてRAM107に記憶する。ここで、「暗出力電圧Vp0,Vs0」とは、消灯指令に相当する光量制御信号Slc(0)を照射光量調整ユニット605に出力して発光素子601を消灯し、この消灯状態でのpおよびs偏光の光量を示す出力電圧であり、pおよびs偏光の暗出力成分を意味している。そして、後述するように実際に検出されたセンサ出力値から暗出力値Dp0,Ds0をそれぞれ差し引くことで暗出力成分の悪影響を排除し、より高精度な測定が可能となる。このように本実施形態では、センサでの受光量に関連する基準値として暗出力値Dp0,Ds0を求めており、本発明の「基準値検出工程」に相当している。   First, before transferring the patch image to the intermediate transfer belt 71 corresponding to the “image carrier” of the present invention, steps S71 to S73 are executed to obtain information on the intermediate transfer belt 71 as correction information. That is, in the first step S71, dark output voltages Vp0 and Vs0 are detected, and values obtained by A / D conversion of them are stored in the RAM 107 as dark output values Dp0 and Ds0, respectively. Here, “dark output voltages Vp0, Vs0” means that a light amount control signal Slc (0) corresponding to a turn-off command is output to the irradiation light amount adjustment unit 605 to turn off the light emitting element 601. This is an output voltage indicating the amount of s-polarized light, and means a dark output component of p and s-polarized light. Then, as will be described later, by subtracting the dark output values Dp0 and Ds0 from the actually detected sensor output values, the adverse effects of the dark output components are eliminated, and more accurate measurement is possible. As described above, in this embodiment, the dark output values Dp0 and Ds0 are obtained as reference values related to the amount of light received by the sensor, which corresponds to the “reference value detection step” of the present invention.

次に、光量制御信号Slcとして不感帯を超える信号レベルの信号Slc(2)を設定し、この光量制御信号Slc(2)を照射光量調整ユニット605に与えて発光素子601を点灯させる(ステップS72)。すると、発光素子601からの光が中間転写ベルト71に照射されるとともに、中間転写ベルト71で反射された光のp偏光およびs偏光の光量が反射光量検出ユニット607によって検出され、各受光光量に対応する出力電圧Vp,VsがA/D変換されてセンサ出力値としてCPU101に入力される。そして、CPU101がセンサ出力値に基づき補正情報をそれぞれ算出し、RAM107に記憶する(ステップS73;補正情報検出工程)。   Next, a signal Slc (2) having a signal level exceeding the dead zone is set as the light quantity control signal Slc, and the light quantity control signal Slc (2) is given to the irradiation light quantity adjustment unit 605 to turn on the light emitting element 601 (step S72). . Then, the light from the light emitting element 601 is irradiated onto the intermediate transfer belt 71, and the light quantity of p-polarized light and s-polarized light reflected by the intermediate transfer belt 71 is detected by the reflected light quantity detection unit 607, and the received light quantity is changed to each received light quantity. Corresponding output voltages Vp and Vs are A / D converted and input to the CPU 101 as sensor output values. Then, the CPU 101 calculates correction information based on the sensor output value and stores it in the RAM 107 (step S73; correction information detection step).

図41は補正情報の算出処理を示すフローチャートである。この補正情報の算出処理(ステップS73)では、垂直同期信号Vsyncが出力されてから所定時間だけ経過する(ステップS731)と、p偏光およびs偏光のセンサ出力値Tp(x),Ts(x)のサンプリングを開始し、パッチ画像を形成する前の中間転写ベルト71の1周期分のセンサ出力値を検出して以下の3種類のプロファイルを補正情報として求め、RAM107に記憶する(ステップS732)。   FIG. 41 is a flowchart showing correction information calculation processing. In this correction information calculation process (step S73), when a predetermined time elapses after the vertical synchronization signal Vsync is output (step S731), sensor output values Tp (x) and Ts (x) for p-polarized light and s-polarized light. The sensor output value for one cycle of the intermediate transfer belt 71 before forming the patch image is detected, the following three types of profiles are obtained as correction information, and stored in the RAM 107 (step S732).

p偏光のプロファイル:Tp(x)−Dp0
s偏光のプロファイル:Ts(x)−Ds0
ps比のプロファイル:Tps(x)
なお、Tps(x)とは、各サンプリング位置xでのp偏光とs偏光との比、つまり、
Tps(x)=Sg×{(Tp(x)−Dp0)/(Ts(x)−Ds0)}
である。ここで、符号Sgはs偏光に関するゲイン倍率を示しており、この実施形態ではカラートナーの最大濃度時の各センサ出力値がともに同一値となるように各アンプ回路673p、673sのゲインを設定している(図42)。このため、画像濃度の変化に応じてセンサ出力値も大きく変化し、特にカラートナーについてはps比Tps(x)は画像濃度の増大にしたがって減少し、最大濃度で「1」となる。
Profile of p-polarized light: Tp (x) -Dp0
Profile of s-polarized light: Ts (x) -Ds0
Profile of ps ratio: Tps (x)
Note that Tps (x) is the ratio of p-polarized light and s-polarized light at each sampling position x, that is,
Tps (x) = Sg × {(Tp (x) −Dp0) / (Ts (x) −Ds0)}
It is. Here, symbol Sg indicates a gain magnification relating to s-polarized light. In this embodiment, the gains of the amplifier circuits 673p and 673s are set so that the sensor output values at the maximum density of the color toner are the same. (FIG. 42). For this reason, the sensor output value also changes greatly according to the change in the image density. In particular, for color toner, the ps ratio Tps (x) decreases as the image density increases and becomes “1” at the maximum density.

また、p偏光およびps比の平均センサ出力値、つまり、
p偏光の平均センサ出力値:Tp_ave−Dp0
ps比の平均センサ出力値:Tps_ave−Dps(color)
をそれぞれ求め、RAM107に記憶する(ステップS733)。ここで、符号Dps(color)は以下の内容を意味している。上述したように、カラートナー最大濃度検出時にps比が「1」となることを基本に設定しているが、実際にはセンサを構成する部品のばらつき、さらに設定時の出力検出器精度、調整方法などによる調整精度により、厳密に「1」に設定できない場合がある。また、使用されるトナーの仕様、色、ロットなどにより、各トナーの最大濃度を検出した場合の出力は「1」に対して変動する。この際、最大濃度検出時は「1」であると固定して計算してしまうと、カラートナーの検出精度および補正精度を低下させる要因となってしまう。そこで、センサによる各カラートナーの最大濃度検出値を単純に「1」と固定するのではなく、Dps(color)として設定可能とし、これによりps比によるカラートナー検出精度を向上させている。つまり、Dps(color)とはカラートナー検出時のセンサ受光量に関連する基準値であり、式(4-2)におけるD0に相当する。
Also, the average sensor output value of p-polarized light and ps ratio, that is,
Average sensor output value of p-polarized light: Tp_ave−Dp0
Average sensor output value of ps ratio: Tps_ave-Dps (color)
Are obtained and stored in the RAM 107 (step S733). Here, the symbol Dps (color) means the following contents. As described above, the ps ratio is set to “1” when the color toner maximum density is detected. However, in actuality, variations in components constituting the sensor, output detector accuracy at the time of setting, and adjustment are set. Depending on the adjustment accuracy by the method or the like, there is a case where it cannot be strictly set to “1”. The output when the maximum density of each toner is detected varies with respect to “1” depending on the specification, color, lot, and the like of the toner used. At this time, if the maximum density is detected as being fixed to “1”, the color toner detection accuracy and correction accuracy may be reduced. Therefore, the maximum density detection value of each color toner by the sensor is not simply fixed to “1” but can be set as Dps (color), thereby improving the accuracy of color toner detection based on the ps ratio. That is, Dps (color) is a reference value related to the amount of light received by the sensor when color toner is detected, and corresponds to D0 in equation (4-2).

こうして補正情報が得られると、図40のステップS74に進んでパッチセンシング処理を行う。図43はパッチセンシング処理を示すフローチャートである。このパッチセンシング処理(ステップS74)では、濃度制御因子を多段階に変化させながらROM106に予め記憶されたパッチ画像信号に対応するパッチ画像を感光体2上に形成するとともに、該パッチ画像を中間転写ベルト71に転写する(ステップS741)。   When correction information is obtained in this way, the process proceeds to step S74 in FIG. 40 to perform patch sensing processing. FIG. 43 is a flowchart showing the patch sensing process. In this patch sensing process (step S74), a patch image corresponding to the patch image signal stored in advance in the ROM 106 is formed on the photosensitive member 2 while changing the density control factor in multiple stages, and the patch image is intermediately transferred. Transfer is performed on the belt 71 (step S741).

そして、補正情報の算出処理(ステップS73)の場合と同様に、垂直同期信号Vsyncが出力されてから所定時間だけ経過した(ステップS742)後、濃度センサ60のセンシング位置にパッチ画像が移動してくるごとにステップS743〜S748を実行して全パッチ画像に対して補正値を求める。すなわち、ステップS743でパッチ画像がブラックトナー(K)により形成されたものか、カラートナー(Y,M,C)により形成されたものかを判定し、ブラックトナーの場合には、そのパッチ画像が形成された表面領域に対応するサンプリング位置xでのセンサ出力値Dp(x)を検出する(ステップS744;出力検出工程)。そして、式(4-2)に相当する式、
Cp(x)=(Dp_ave−Dp0) =(Dp(x)−Dp0)×{(Tp_ave−Dp0)/(Tp(x)−Dp0)} … (4-2A)
に基づき補正値Cp(x)を算出する(ステップS745、図44参照)。すなわち、RAM107に記憶されているp偏光の平均センサ出力値(Tp_ave−Dp0)、サンプリング位置xでのセンサ出力値(Tp(x)−Dp0)、および暗出力値Dp0を読み出し、上記のようにして検出したセンサ出力値Dp(x)と併せて上記式(4-2A)に代入してセンサ出力値Dp(x)を補正して補正値Cp(x)を算出する(補正値算出工程)。
As in the correction information calculation process (step S73), after a predetermined time has elapsed since the vertical synchronization signal Vsync was output (step S742), the patch image is moved to the sensing position of the density sensor 60. Every time it comes, steps S743 to S748 are executed to obtain correction values for all patch images. That is, in step S743, it is determined whether the patch image is formed with black toner (K) or color toner (Y, M, C). A sensor output value Dp (x) at the sampling position x corresponding to the formed surface region is detected (step S744; output detection step). And the formula corresponding to formula (4-2),
Cp (x) = (Dp_ave−Dp0) = (Dp (x) −Dp0) × {(Tp_ave−Dp0) / (Tp (x) −Dp0)} (4-2A)
Based on this, a correction value Cp (x) is calculated (step S745, see FIG. 44). That is, the p-polarized average sensor output value (Tp_ave−Dp0), the sensor output value (Tp (x) −Dp0), and the dark output value Dp0 stored in the RAM 107 are read out as described above. The sensor output value Dp (x) detected in this way is substituted into the above equation (4-2A) to correct the sensor output value Dp (x) to calculate the correction value Cp (x) (correction value calculation step) .

一方、ステップS743でカラートナーであると判定した場合には、そのパッチ画像が形成された表面領域に対応するサンプリング位置xでのセンサ出力値Dp(x),Ds(x)を検出する(ステップS746)。そして、式(4-2)に相当する式、
Cps(x)=Dps_ave=(Dps(x)−Dps(color))×{(Tps_ave−Dps(color))/(Tps(x)−Dps(color))}+Dps(color) … (4-2B)
に基づき補正値Cps(x)を算出する(ステップS747、図45参照)。すなわち、RAM107に記憶されているps比の平均センサ出力値{Tps_ave−Dps(color)}、サンプリング位置xでのps比の値{Tps(x)−Dps(color)}、および基準値Dps(color)を読み出し、上記のようにして検出したセンサ出力値Dp(x)およびDs(x)のps比Dps(x)と併せて上記式(4-2B)に代入してps比を補正して補正値Cps(x)を算出する(補正値算出工程)。
On the other hand, if it is determined in step S743 that the toner is color toner, the sensor output values Dp (x) and Ds (x) at the sampling position x corresponding to the surface area where the patch image is formed are detected (step S743). S746). And the formula corresponding to formula (4-2),
Cps (x) = Dps_ave = (Dps (x) −Dps (color)) × {(Tps_ave−Dps (color)) / (Tps (x) −Dps (color))} + Dps (color) (4-2B )
The correction value Cps (x) is calculated based on (step S747, see FIG. 45). That is, the average sensor output value {Tps_ave−Dps (color)} of the ps ratio stored in the RAM 107, the ps ratio value {Tps (x) −Dps (color)} at the sampling position x, and the reference value Dps ( color) is read out and substituted into the above equation (4-2B) together with the sensor output values Dp (x) and Ds (x) ps ratio Dps (x) detected as described above to correct the ps ratio. Then, the correction value Cps (x) is calculated (correction value calculation step).

このような検出動作(ステップS744,S746)および算出処理(ステップS745,S747)が全てのパッチ画像に対して実行される、つまりステップS748で「YES」と判定すると、図40のステップS75に進み、各パッチ画像の画像濃度を補正値Cp(x),Cps(x)に基づき算出する。そして、これらの画像濃度に基づき濃度制御因子の最適値を決定する(ステップS76;濃度導出工程)。   If such a detection operation (steps S744 and S746) and calculation processing (steps S745 and S747) are performed on all patch images, that is, if “YES” is determined in the step S748, the process proceeds to a step S75 in FIG. The image density of each patch image is calculated based on the correction values Cp (x) and Cps (x). Then, the optimum value of the density control factor is determined based on these image densities (step S76; density derivation step).

以上のように、この実施形態によれば、中間転写ベルト71に形成されるパッチ画像(トナー像)の画像濃度を求めるのに先立って、中間転写ベルト71の表面状態を示す3種類のプロファイルを補正情報として予め記憶しておき、パッチ画像の画像濃度を求める際には、濃度センサ60によって検出されるセンサ出力値をそのまま用いて画像濃度を求めるのではなく、そのセンサ出力値を補正情報によって補正しているので、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、その測定結果に基づき安定した濃度で画像を形成することが可能となる。   As described above, according to this embodiment, prior to obtaining the image density of the patch image (toner image) formed on the intermediate transfer belt 71, three types of profiles indicating the surface state of the intermediate transfer belt 71 are obtained. When the image density of the patch image is stored in advance as correction information, the sensor output value detected by the density sensor 60 is not used as it is, but the sensor output value is calculated based on the correction information. Since the correction is made, the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 can be canceled and the image density of the patch image can be measured with high accuracy, and an image can be formed with a stable density based on the measurement result. It becomes.

また、上記実施形態では、パッチ画像の濃淡を考慮した上でパッチ画像の画像濃度を求めている。すなわち、中間転写ベルト71上のパッチ画像の濃淡に応じて補正情報を補正しているので、画像濃度の測定精度をさらに向上させることができる。しかも、補正値を求める方法として2種類の処理、つまりステップS744、S745を実行して補正値Cp(x)を求める処理と、ステップS746、S747を実行して補正値Cps(x)を求める処理とを用意し、パッチ画像を形成するトナー色に応じて選択的に実行しているため、各トナー色に対応した最適な処理でパッチ画像の画像濃度を求めることができ、画像濃度の測定精度を向上させる上で有利なものとなっている。   In the above embodiment, the image density of the patch image is obtained in consideration of the density of the patch image. In other words, since the correction information is corrected 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. In addition, as a method for obtaining the correction value, two types of processes, that is, a process for obtaining the correction value Cp (x) by executing steps S744 and S745 and a process for obtaining the correction value Cps (x) by executing steps S746 and S747. Are prepared and selectively executed according to the toner color that forms the patch image. Therefore, the image density of the patch image can be obtained by the optimum processing corresponding to each toner color, and the image density measurement accuracy can be obtained. It is advantageous in improving the quality.

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。そこで、第1実施形態や第3実施形態と同様に、スパイクノイズ除去を実行するのが望ましい。   By the way, the output voltages Vp and Vs from the density sensor 60 described above are caused by a change in reflectance due to minute dirt and scratches on the roller 75 and the intermediate transfer belt 71, and electrical noise mixed in the sensor circuit. Spike-shaped noise may be superimposed. Therefore, it is desirable to execute spike noise removal as in the first and third embodiments.

なお、図40のステップS75で補正値Cp(x)、Cps(x)に基づきパッチ画像の濃度そのものを求めているが、濃度値に代わりに濃度を指標する値に変換するようにしてもよい。例えばブラックトナーで形成されたパッチ画像の画像濃度を指標する評価値Aを、次式
評価値A=1−Cp(x)/Tp_ave
に基づき求める一方、カラートナーで形成されたパッチ画像の画像濃度を指標する評価値Aを、次式
評価値A=1−{Cps(x)−Dps(color)}/{Tps_ave−Dps(color)}
に基づき求めるようにしてもよい。これらの評価値は、各色毎のトナー付着量を表す尺度として、中間転写ベルト71の表面状態を示す補正情報を用いてパッチ画像についての検出値を正規化したものである。評価値は画像濃度と同様にトナー個性情報と装置の稼動状況(例えばトナーの使用状況)に応じて変動するが、各状況における評価値と画像濃度との関係は予め実験により求めテーブル化して記憶しておくことが可能である。したがって、評価値は、検出誤差を補正した画像濃度を表す尺度として好適なものである。
Note that although the density of the patch image itself is obtained based on the correction values Cp (x) and Cps (x) in step S75 in FIG. 40, it may be converted into a value indicating the density instead of the density value. . For example, an evaluation value A indicating the image density of a patch image formed with black toner is expressed by the following equation: Evaluation value A = 1−Cp (x) / Tp_ave
On the other hand, an evaluation value A that indicates the image density of a patch image formed with color toner is calculated as follows: Evaluation value A = 1− {Cps (x) −Dps (color)} / {Tps_ave−Dps (color )}
You may make it calculate | require based on. These evaluation values are obtained by normalizing detection values for patch images using correction information indicating the surface state of the intermediate transfer belt 71 as a scale representing the toner adhesion amount for each color. Like the image density, the evaluation value varies depending on the toner individuality information and the operation status of the apparatus (for example, toner usage status), but the relationship between the evaluation value and the image density in each situation is obtained in advance through experiments and stored in a table. It is possible to keep it. Therefore, the evaluation value is suitable as a scale representing the image density with the detection error corrected.

また、上記第4実施形態ではp偏光とs偏光との比に基づきカラートナーで形成されたパッチ画像の濃度を求めているが、p偏光とs偏光との差に基づきパッチ画像の濃度を求めるようにしてもよい。以下、図46〜図48を参照しつつ説明する。   In the fourth embodiment, the density of the patch image formed with the color toner is obtained based on the ratio between the p-polarized light and the s-polarized light. However, the density of the patch image is obtained based on the difference between the p-polarized light and the s-polarized light. You may do it. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 46 to 48.

まずパッチ画像を本発明の「像担持体」に相当する中間転写ベルト71に転写するのに先立って、第4実施形態と同様に、ステップS71〜S73を実行して中間転写ベルト71に関する情報を補正情報として求める。ただし、後述するようにカラーパッチ画像の濃度については、p偏光とs偏光との差に基づき求めるため、図46に示す動作フローにしたがって補正情報を算出している。   First, prior to transferring the patch image to the intermediate transfer belt 71 corresponding to the “image carrier” of the present invention, as in the fourth embodiment, steps S71 to S73 are executed to obtain information on the intermediate transfer belt 71. Obtained as correction information. However, as will be described later, since the density of the color patch image is obtained based on the difference between p-polarized light and s-polarized light, correction information is calculated according to the operation flow shown in FIG.

図46は補正情報の算出処理を示すフローチャートである。この補正情報の算出処理では、垂直同期信号Vsyncが出力されてから所定時間だけ経過する(ステップS731)と、p偏光およびs偏光のセンサ出力値Tp(x),Ts(x)のサンプリングを開始し、パッチ画像を形成する前の中間転写ベルト71の1周期分のセンサ出力値を検出して以下の3種類のプロファイルを補正情報として求め、RAM107に記憶する(ステップS734)。   FIG. 46 is a flowchart showing correction information calculation processing. In this correction information calculation processing, sampling of the p-polarized and s-polarized sensor output values Tp (x) and Ts (x) is started when a predetermined time has elapsed since the vertical synchronization signal Vsync was output (step S731). Then, the sensor output value for one cycle of the intermediate transfer belt 71 before the patch image is formed is detected, the following three types of profiles are obtained as correction information, and stored in the RAM 107 (step S734).

p偏光のプロファイル:Tp(x)−Dp0
s偏光のプロファイル:Ts(x)−Ds0
ps差のプロファイル:Tp_s(x)
なお、Tp_s(x)とは、各サンプリング位置xでのp偏光とs偏光との差、つまり、
Tp_s(x)=Sg×{Tp(x)−Dp0}−{Ts(x)−Ds0}
である。そして、この実施形態においても、カラートナーの最大濃度時の各センサ出力値がともに同一値となるように各アンプ回路673p、673sのゲインを設定している(図42)。このため、画像濃度の変化に応じてセンサ出力値も大きく変化し、特にカラートナーについてはps差Tp_s(x)は画像濃度の増大にしたがって減少していく。
Profile of p-polarized light: Tp (x) -Dp0
Profile of s-polarized light: Ts (x) -Ds0
ps difference profile: Tp_s (x)
Tp_s (x) is a difference between p-polarized light and s-polarized light at each sampling position x, that is,
Tp_s (x) = Sg × {Tp (x) −Dp0} − {Ts (x) −Ds0}
It is. Also in this embodiment, the gains of the amplifier circuits 673p and 673s are set so that the sensor output values at the maximum density of the color toner are the same (FIG. 42). For this reason, the sensor output value also changes greatly according to the change in the image density. In particular, the ps difference Tp_s (x) for the color toner decreases as the image density increases.

また、p偏光およびps差の平均センサ出力値、つまり、
p偏光の平均センサ出力値:Tp_ave−Dp0
ps差の平均センサ出力値:Tp_s_ave={Sg×Σ[Tp(x)−Dp0]−Σ[Ts(x)−Ds0]}/(サンプリング数)
をそれぞれ求め、RAM107に記憶する(ステップS735)。
Also, the average sensor output value of p-polarized light and ps difference, that is,
Average sensor output value of p-polarized light: Tp_ave−Dp0
Average sensor output value of ps difference: Tp_s_ave = {Sg × Σ [Tp (x) −Dp0] −Σ [Ts (x) −Ds0]} / (sampling number)
Are obtained and stored in the RAM 107 (step S735).

こうして補正情報が得られると、図47に示すパッチセンシング処理を行う。図47はパッチセンシング処理を示すフローチャートである。このパッチセンシング処理では、カラーに関する補正値の算出方法を除いて、第4実施形態におけるパッチセンシング処理(図43)と同一のステップを実行する。すなわち、ステップS741で濃度制御因子を多段階に変化させながらパッチ画像を感光体2上に形成するとともに、該パッチ画像を中間転写ベルト71に転写する。また、垂直同期信号Vsyncが出力されてから所定時間だけ経過した(ステップS742)後、濃度センサ60のセンシング位置にブラックトナー(K)で形成されたパッチ画像が移動してくると、そのパッチ画像が形成された表面領域に対応するサンプリング位置xでのセンサ出力値Dp(x)を検出する(ステップS744;出力検出工程)。そして、式(4-2)に相当する式、
Cp(x)=(Dp_ave−Dp0) =(Dp(x)−Dp0)×{(Tp_ave−Dp0)/[Tp(x)−Dp0]} … (4-2A)
に基づき補正値Cp(x)を算出する(ステップS745、図44参照)。すなわち、RAM107に記憶されているp偏光の平均センサ出力値(Tp_ave−Dp0)、サンプリング位置xでのセンサ出力値(Tp(x)−Dp0)、および暗出力値Dp0を読み出し、上記のようにして検出したセンサ出力値Dp(x)と併せて上記式(4-2A)に代入してセンサ出力値Dp(x)を補正して補正値Cp(x)を算出する(補正値算出工程)。
When correction information is obtained in this way, patch sensing processing shown in FIG. 47 is performed. FIG. 47 is a flowchart showing the patch sensing process. In this patch sensing process, the same steps as the patch sensing process (FIG. 43) in the fourth embodiment are executed except for the method of calculating the correction value for color. That is, in step S741, a patch image is formed on the photoreceptor 2 while changing the density control factor in multiple stages, and the patch image is transferred to the intermediate transfer belt 71. Further, after a predetermined time has elapsed since the vertical synchronization signal Vsync was output (step S742), when the patch image formed of black toner (K) moves to the sensing position of the density sensor 60, the patch image The sensor output value Dp (x) at the sampling position x corresponding to the surface region where is formed is detected (step S744; output detection step). And the formula corresponding to formula (4-2),
Cp (x) = (Dp_ave−Dp0) = (Dp (x) −Dp0) × {(Tp_ave−Dp0) / [Tp (x) −Dp0]} (4-2A)
Based on this, a correction value Cp (x) is calculated (step S745, see FIG. 44). That is, the p-polarized average sensor output value (Tp_ave−Dp0), the sensor output value (Tp (x) −Dp0), and the dark output value Dp0 stored in the RAM 107 are read out as described above. The sensor output value Dp (x) detected in this way is substituted into the above equation (4-2A) to correct the sensor output value Dp (x) to calculate the correction value Cp (x) (correction value calculation step) .

一方、濃度センサ60のセンシング位置にブラックトナー(K)で形成されたパッチ画像が移動してくると、そのパッチ画像が形成された表面領域に対応するサンプリング位置xでのセンサ出力値Dp(x),Ds(x)を検出する(ステップS746)。そして、式(4-2)に相当する式、
Cp_s(x)=Dp_s_ave=Dp_s(x)×(Tp_s_ave/Tp_s(x)) … (4-2C)
に基づき補正値Cp_s(x)を算出する(ステップS749、図48参照)。すなわち、RAM107に記憶されているps差の平均センサ出力値(Tp_s_ave)、サンプリング位置xでのps差の値(Tps(x))を読み出し、上記のようにして検出したセンサ出力値Dp(x)およびDs(x)のps差Dp_s(x)と併せて上記式(4-2C)に代入してps差を補正して補正値Cp_s(x)を算出する(補正値算出工程)。
On the other hand, when the patch image formed with the black toner (K) moves to the sensing position of the density sensor 60, the sensor output value Dp (x at the sampling position x corresponding to the surface area where the patch image is formed. ), Ds (x) is detected (step S746). And the formula corresponding to formula (4-2),
Cp_s (x) = Dp_s_ave = Dp_s (x) × (Tp_s_ave / Tp_s (x)) (4-2C)
The correction value Cp_s (x) is calculated based on (step S749, see FIG. 48). That is, the ps difference average sensor output value (Tp_s_ave) and the ps difference value (Tps (x)) at the sampling position x stored in the RAM 107 are read out, and the sensor output value Dp (x ) And Ds (x) and the ps difference Dp_s (x) are substituted into the above equation (4-2C) to correct the ps difference to calculate a correction value Cp_s (x) (correction value calculation step).

このような検出動作(ステップS744,S746)および算出処理(ステップS745,S749)が全てのパッチ画像に対して実行される、つまりステップS748で「YES」と判定すると、各パッチ画像の画像濃度を補正値Cp(x),Cp_s(x)に基づき算出する。そして、これらの画像濃度に基づき濃度制御因子の最適値を決定する。   Such detection operation (steps S744 and S746) and calculation processing (steps S745 and S749) are executed for all patch images, that is, if “YES” is determined in step S748, the image density of each patch image is determined. Calculation is based on the correction values Cp (x) and Cp_s (x). Then, the optimum value of the density control factor is determined based on these image densities.

なお、スパイクノイズ除去を実行するのが望ましい点、また濃度値の代わりに濃度を指標する値に変換するようにしてもよい点については、上記第4実施形態と同様である。   Note that it is the same as in the fourth embodiment that it is desirable to perform spike noise removal, and that it may be converted into a value indicating the density instead of the density value.

<第5実施形態>
ところで、非接触現像方式の画像形成装置では、現像ローラ44と感光体2とがギャップを隔てて対向配置されているが、このギャップの大きさは、装置の製造上のばらつきや熱膨張による変形等に起因して、装置毎に、また1台の装置においても位置によって、あるいは経時的に微妙に変動することとなる。このようなギャップ変動があるとトナーを飛翔させる交番電界の強度も変動してしまう。その結果、トナー像の画像濃度が大きく変動することがあった。そこで、非接触現像方式の画像形成装置に好適なパッチ処理技術について検討した。
<Fifth Embodiment>
By the way, in the non-contact developing type image forming apparatus, the developing roller 44 and the photosensitive member 2 are arranged to face each other with a gap therebetween. The size of the gap depends on manufacturing variations of the apparatus and deformation due to thermal expansion. Due to the above, each device, and even a single device, varies slightly depending on the position or with time. If there is such a gap variation, the intensity of the alternating electric field that causes the toner to fly also varies. As a result, the image density of the toner image may fluctuate greatly. Therefore, a patch processing technique suitable for a non-contact development type image forming apparatus was examined.

図49は、非接触現像方式の画像形成装置における現像位置を示す図である。また、図50は、現像バイアスの波形の例を示す図である。この装置では、感光体2との対向位置に配置された一の現像器(例えば図1ではイエロー現像器4Y)に設けられた現像ローラ44と感光体2とがギャップGを隔てて対向配置されている。そして、現像ローラ44に対して、現像制御部104から現像バイアスが印加される。この現像バイアスは、図50(a)に示すように、直流成分Vavgに対して振幅Vppなる矩形波電圧が重畳された波形を有する交番電圧である。後述するように、このような波形の現像バイアスを印加することにより、その振幅Vppによりトナーの飛翔量を制御することができる一方、その直流成分Vavgにより画像濃度を制御することが可能である。   FIG. 49 is a diagram illustrating a development position in the non-contact development type image forming apparatus. FIG. 50 is a diagram illustrating an example of the waveform of the developing bias. In this apparatus, the developing roller 44 provided in one developing device (for example, the yellow developing device 4Y in FIG. 1) arranged at a position facing the photoconductor 2 and the photoconductor 2 are arranged to face each other with a gap G therebetween. ing. Then, a development bias is applied from the development control unit 104 to the development roller 44. As shown in FIG. 50A, the developing bias is an alternating voltage having a waveform in which a rectangular wave voltage having an amplitude Vpp is superimposed on the DC component Vavg. As will be described later, by applying a developing bias having such a waveform, the flying amount of the toner can be controlled by the amplitude Vpp, and the image density can be controlled by the DC component Vavg.

なお、現像バイアスとしての交番電圧の波形はこれに限定されるものではなく、例えば直流成分に正弦波や三角波を重畳したものであってもよい。また例えば図50(b)に示すように、そのデューティ比が50%でない波形を用いてもよい。この場合には、その直流成分Vavgとしては、加重平均電圧、すなわち、時間とともに振幅の変化する電圧波形の瞬時値をある時間範囲について平均化して直流電圧値に換算した値を用いることができる。   Note that the waveform of the alternating voltage as the developing bias is not limited to this, and for example, a sine wave or a triangular wave may be superimposed on the DC component. For example, as shown in FIG. 50B, a waveform whose duty ratio is not 50% may be used. In this case, as the DC component Vavg, a weighted average voltage, that is, a value obtained by averaging instantaneous values of a voltage waveform whose amplitude changes with time over a certain time range and converting it into a DC voltage value can be used.

この現像バイアスのデューティ比については、感光体2へのトナー付着を促進する方向、すなわち図50(b)の波形ではその1周期(符号t0)に対する負(同図における上側)の電圧が加わる期間(符号t1)のデューティ、すなわち(t1/t0)を50%より小さくしてゆくと細線画像の濃度が上昇することが発明者の実験によりわかっている。さらに詳細に説明すると、現像バイアスの振幅Vppを一定に保った状態でデューティ比を変え、そのときのベタ画像の濃度が一定となるように直流成分Vavgを調整した場合、細線画像の濃度にはデューティ依存性があり、デューティ比が小さいほど細線画像の濃度はより高くなる、という知見を発明者は得ている。また、装置の経時変化やトナーの劣化によりトナーの飛翔性が低下すると特に細線画像の品質が劣化しやすい。そこで、より安定した画質で細線画像を継続的に形成するためには負電圧が加わる期間を50%より小さくすることが好ましく、現像バイアスのデューティ比(t1/t0)としては30〜48%、さらに望ましくは35〜45%程度とするのがよい。   With respect to the duty ratio of the developing bias, a direction in which toner adhesion to the photosensitive member 2 is promoted, that is, a period in which a negative (upper side in the figure) voltage is applied to one period (symbol t0) in the waveform of FIG. It has been found through experiments by the inventors that the density of the fine line image increases as the duty of (symbol t1), that is, (t1 / t0) is made smaller than 50%. More specifically, when the duty ratio is changed while the amplitude Vpp of the developing bias is kept constant, and the direct current component Vavg is adjusted so that the density of the solid image at that time is constant, the density of the thin line image is The inventor has obtained the knowledge that there is duty dependency and the density of the fine line image is higher as the duty ratio is smaller. In addition, when the flying property of the toner decreases due to the change of the apparatus with time or the deterioration of the toner, the quality of the fine line image is likely to deteriorate. Therefore, in order to continuously form a fine line image with more stable image quality, it is preferable to make the period during which the negative voltage is applied smaller than 50%, and the duty ratio (t1 / t0) of the developing bias is 30 to 48%, More desirably, the content is about 35 to 45%.

図49に戻って、現像ローラ44に現像バイアスとしての交番電圧が印加されると、現像ローラ44と感光体2とに挟まれた現像位置DPには交番電界が発生する。この電界の作用により、現像ローラ44に担持されたトナーTNの一部が現像ローラ44から遊離して現像位置DPに飛翔し往復運動する(符号T3)。こうして飛翔したトナーが感光体2各部にその表面電位に応じて付着することによって、感光体2上の静電潜像がトナーにより現像される。   Returning to FIG. 49, when an alternating voltage as a developing bias is applied to the developing roller 44, an alternating electric field is generated at the developing position DP sandwiched between the developing roller 44 and the photoreceptor 2. Due to the action of this electric field, a part of the toner TN carried on the developing roller 44 is released from the developing roller 44 and flies to the developing position DP and reciprocates (reference T3). The toner thus flying adheres to each part of the photoconductor 2 according to the surface potential, whereby the electrostatic latent image on the photoconductor 2 is developed with the toner.

ここで、上記のようにして行う現像プロセスでは、現像位置DPに飛翔させるトナーの量には適当な範囲がある。図51は、感光体2上のトナー密度とトナー像の光学濃度との関係を示す図である。図51に示すように、トナー像を構成するトナーの密度を高くすればその光学濃度は高くなる。しかし、トナーが密に付着した状態になれば、それ以上に付着トナー量を増加させても光学濃度はあまり変化しなくなり、図51に示すようにトナー密度の高い領域で飽和特性を示す。言い換えれば、このような高密度にトナーが付着する状態では、感光体2に付着するトナー量に多少の変動があったとしてもその画像濃度はほとんど変化しない。トナー像として感光体2に付着するトナーの密度は現像位置DPに飛翔するトナー量に依存するから、この特性は、トナーの飛翔量をある程度多くしておけば、その量に多少の変動があっても得られるトナー像の濃度変化を少なくできるということを示している。   Here, in the development process performed as described above, there is an appropriate range for the amount of toner that is allowed to fly to the development position DP. FIG. 51 is a diagram showing the relationship between the toner density on the photoreceptor 2 and the optical density of the toner image. As shown in FIG. 51, when the density of the toner constituting the toner image is increased, the optical density is increased. However, if the toner is in a densely adhered state, the optical density does not change much even if the amount of adhered toner is further increased, and exhibits saturation characteristics in a region where the toner density is high as shown in FIG. In other words, in such a state where the toner adheres at a high density, even if there is some variation in the amount of toner adhering to the photoreceptor 2, the image density hardly changes. Since the density of the toner adhering to the photoconductor 2 as a toner image depends on the amount of toner flying to the development position DP, this characteristic varies slightly if the amount of toner flying is increased to some extent. This shows that the density change of the obtained toner image can be reduced.

非接触現像方式の画像形成装置において、濃度ムラが少なく、かつ画像コントラストの高いトナー像を形成するためには、このように画像濃度変化の少ないトナー飛翔量が得られる条件で画像形成を行うことが好ましい。というのは、非接触現像方式の装置では製造上の理由からギャップGにある程度の変動が生ずるのは避けられないが、こうすることでギャップ変動に起因する画像濃度の変動を抑制することができるからである。但し、付着させるトナー量を多くしすぎると、トナーの消耗が激しくなり、また後述する転写・定着プロセスに支障を来すおそれもあるため、これらの要請によりトナー量の上限が規制される。   In a non-contact development type image forming apparatus, in order to form a toner image with little density unevenness and high image contrast, image formation should be performed under such conditions that a toner flying amount with little change in image density can be obtained. Is preferred. This is because it is inevitable that the non-contact development type apparatus causes a certain amount of fluctuation in the gap G for manufacturing reasons. However, this makes it possible to suppress fluctuations in image density due to gap fluctuation. Because. However, if the amount of toner to be adhered is excessively large, toner consumption becomes violent, and there is a possibility that the transfer / fixing process described later may be hindered. Therefore, the upper limit of the toner amount is regulated by these requests.

この実施形態では、以下の(1)、(2)に示す構成とすることで必要十分なトナー飛翔量を確保するとともに、後述するように、直流現像バイアスと露光エネルギーとを制御することで画像濃度の調整を行っている。   In this embodiment, the configuration shown in the following (1) and (2) ensures a necessary and sufficient amount of toner flying, and, as will be described later, controls the DC developing bias and exposure energy to control the image. The density is adjusted.

(1)規制ブレード45により、現像ローラ44上のトナー層の厚みをトナー2層程度に規制している。トナー層を構成するトナーTNのうち、現像ローラ44と直接接触しているトナー(図49に示す符号T4)には現像ローラ44との間に強い鏡像力が作用しているので飛翔し難い。そこで、トナー層の厚みをトナー2層程度として、直接現像ローラ44に接触せずより飛翔しやすいトナーの量を増やしている。このように飛翔しやすいトナーが存在すると、そのトナーは比較的小さな力によって現像ローラ44から飛翔することができ、かつ、そのトナーが交番電界に応じ往復運動を行う中で現像ローラ44上のトナーT4に衝突することでトナーT4を飛翔させる効果もある。そのため、十分な量のトナーを現像位置DPに供給することができる。   (1) The regulating blade 45 regulates the thickness of the toner layer on the developing roller 44 to about two toner layers. Of the toner TN constituting the toner layer, the toner (reference numeral T4 shown in FIG. 49) that is in direct contact with the developing roller 44 has a strong mirror image force acting on the developing roller 44, so that it is difficult to fly. Therefore, the thickness of the toner layer is set to about two toner layers, and the amount of toner that is more likely to fly without directly contacting the developing roller 44 is increased. When toner that is easy to fly is present, the toner can fly from the developing roller 44 with a relatively small force, and the toner on the developing roller 44 is reciprocated according to an alternating electric field. There is also an effect of causing the toner T4 to fly by colliding with T4. Therefore, a sufficient amount of toner can be supplied to the development position DP.

(2)現像バイアスの振幅Vppを、現像位置DPで放電が発生しない程度でできるだけ大きくしている。この実施形態のような非接触現像方式の画像形成装置では、現像位置DPに発生させる電界強度を変化させることによりトナー飛翔量を制御することが可能であるが、ギャップG(図49)の変動によっても交番電界の強度は変化する。そこで、交番電圧の振幅Vppをできるだけ高く設定することで、ギャップGが大きく電界が弱い場合でも十分な量のトナーを飛翔させることができるようにしている。但し、電圧を高くしすぎると現像ローラ44と感光体2との間で放電が発生し著しく画質を損ねることとなるので、このような放電が起きない程度の電圧とする必要がある。この第3実施形態では、ギャップGの設計中心値は150μmであるが、現像ローラ44と感光体2が最も近接するときのギャップを80μmとして、現像バイアスの振幅Vppを1500Vに設定しており、またその周波数を3kHzとしている。また、現像バイアスのデューティ比を40%としている。   (2) The amplitude Vpp of the developing bias is made as large as possible without causing discharge at the developing position DP. In the image forming apparatus of the non-contact development type as in this embodiment, it is possible to control the toner flying amount by changing the electric field intensity generated at the development position DP, but the fluctuation of the gap G (FIG. 49). The intensity of the alternating electric field also changes depending on Therefore, by setting the alternating voltage amplitude Vpp as high as possible, a sufficient amount of toner can be ejected even when the gap G is large and the electric field is weak. However, if the voltage is set too high, a discharge occurs between the developing roller 44 and the photosensitive member 2 and the image quality is remarkably deteriorated. Therefore, it is necessary to set the voltage so that such a discharge does not occur. In this third embodiment, the design center value of the gap G is 150 μm, but the gap when the developing roller 44 and the photosensitive member 2 are closest to each other is 80 μm, and the amplitude Vpp of the developing bias is set to 1500 V. The frequency is 3 kHz. Further, the duty ratio of the developing bias is 40%.

そして、画質の良好なトナー像を安定して形成するため、この第5実施形態にかかる画像形成装置では、電源投入時などの適当なタイミングで所定のパッチ画像を形成し、その画像濃度に基づいて画像形成条件を最適化するパッチ処理を行っている。具体的には、エンジンコントローラ10のCPU101が予め記憶されたプログラムを実行して、各トナー色毎に図52に示す処理を行っている。図52は、この画像形成装置のパッチ処理を示すフローチャートである。このパッチ処理の概要は次の通りである。   In order to stably form a toner image with good image quality, the image forming apparatus according to the fifth embodiment forms a predetermined patch image at an appropriate timing such as when the power is turned on, and based on the image density. Patch processing that optimizes image forming conditions. Specifically, the CPU 101 of the engine controller 10 executes a program stored in advance, and performs the processing shown in FIG. 52 for each toner color. FIG. 52 is a flowchart showing patch processing of the image forming apparatus. The outline of this patch processing is as follows.

図52の左側に示した処理では、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を一定の値、例えばその可変範囲における中央値に仮設定した状態で(ステップS81)、現像バイアスの直流成分(以下、「直流現像バイアス」という)Vavgを変更設定しながら各バイアス条件の下で高濃度用パッチ画像として例えばベタ画像を形成する(ステップS82〜S85)。そして、こうして形成した各パッチ画像の画像濃度を濃度センサ60により検出し(ステップS86)、その濃度が予め設定された目標値、この実施形態では光学濃度OD=1.3にほぼ一致するときのバイアス値を求めてその値を最適現像バイアスとする。   In the process shown on the left side of FIG. 52, the energy per unit area (hereinafter simply referred to as “exposure energy”) E of the exposure beam L is temporarily set to a constant value, for example, the median value in the variable range (step S81), for example, a solid image is formed as a high-density patch image under each bias condition while changing and setting the DC component of the developing bias (hereinafter referred to as “DC developing bias”) Vavg (steps S82 to S85). Then, the image density of each patch image formed in this way is detected by the density sensor 60 (step S86), and when the density substantially matches the preset target value, in this embodiment, the optical density OD = 1.3. A bias value is obtained and set as the optimum developing bias.

それに続いて、図52の右側の処理を実行する。すなわち、直流現像バイアスVavgを先に求めた最適現像バイアスに設定し(ステップS91)、露光エネルギーEを変更設定しながら各エネルギー条件の下で低濃度用パッチ画像として例えば1オン10オフのパターンのように互いに離隔配置された複数の1ドットラインからなる細線画像を形成する(ステップS92〜S95)。そして、こうして形成した各パッチ画像の画像濃度を濃度センサ60により検出し(ステップS96)、その濃度が予め設定された目標値、この実施形態では光学濃度OD=0.22にほぼ一致するときの露光エネルギーを求めてその値を最適露光エネルギーとしている。   Subsequently, the process on the right side of FIG. 52 is executed. That is, the DC developing bias Vavg is set to the optimum developing bias obtained previously (step S91), and a pattern of, for example, 1 on 10 off is formed as a low-density patch image under each energy condition while changing the exposure energy E. In this way, a fine line image composed of a plurality of one-dot lines spaced apart from each other is formed (steps S92 to S95). Then, the image density of each patch image formed in this way is detected by the density sensor 60 (step S96), and when the density substantially matches the preset target value, in this embodiment, the optical density OD = 0.22. The exposure energy is obtained and the value is set as the optimum exposure energy.

このようにする理由について、図53を参照しつつ説明する。図53は、ベタ画像および細線画像に対応する静電潜像を形成した場合の感光体2の表面電位プロファイルの例を示す図である。均一の表面電位Vuに帯電した感光体2を部分的に光ビームLにより露光すると、その部分の電荷が中和されて感光体2の表面に静電潜像が形成されるが、ベタ画像のような高濃度用の画像では感光体2表面の比較的広い範囲が露光されているため、その表面電位プロファイルは、感光体2の特性で決まる残留電位Vr程度まで低下した井戸型となる。一方、細線画像のような低濃度用画像では露光される領域が狭いため、その表面電位Vsurは鋭いディップ状のプロファイルを有することとなる。なお、同図では低濃度用画像として1ラインのみの例を示しているが、互いに離隔配置されている複数のラインの場合も同様である。   The reason for this will be described with reference to FIG. FIG. 53 is a diagram showing an example of the surface potential profile of the photoreceptor 2 when an electrostatic latent image corresponding to a solid image and a fine line image is formed. When the photosensitive member 2 charged to a uniform surface potential Vu is partially exposed by the light beam L, the charge of the portion is neutralized and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive member 2, but a solid image is formed. In such a high-density image, a relatively wide range of the surface of the photoconductor 2 is exposed, so that the surface potential profile is a well type that is lowered to about the residual potential Vr determined by the characteristics of the photoconductor 2. On the other hand, in an image for low density such as a thin line image, the exposed area is narrow, so the surface potential Vsur has a sharp dip profile. In the figure, an example of only one line is shown as the low-density image, but the same applies to a plurality of lines that are spaced apart from each other.

そして、このような電位プロファイルを有する静電潜像がトナーを担持する現像ローラ44と対向する現像位置DPに搬送されてくると、この現像位置DPで往復飛翔しているトナーは、現像ローラ44、感光体2各部の直流電位に応じてそのいずれかに付着する。このとき、直流現像バイアスVavgと感光体2の表面電位Vsurとの電位差が大きいほど現像ローラ44から感光体2へのトナー移行が促進されるため、この電位差すなわちコントラスト電位Vcontが大きいほど感光体2に付着するトナーの密度は高くなり、それに伴って画像濃度も高くなる。   When the electrostatic latent image having such a potential profile is conveyed to the developing position DP facing the developing roller 44 carrying the toner, the toner flying back and forth at the developing position DP is transferred to the developing roller 44. The photosensitive member 2 adheres to any one of the parts in accordance with the DC potential of each part. At this time, as the potential difference between the DC developing bias Vavg and the surface potential Vsur of the photosensitive member 2 increases, toner transfer from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is promoted. Therefore, the photosensitive member 2 increases as the potential difference, that is, the contrast potential Vcont increases. The density of the toner adhering to the toner increases, and the image density increases accordingly.

ここで、露光エネルギーを変化させた場合を考えてみると、図53の点線で示すように、ベタ画像では表面電位プロファイルの変化は小さいのに対し、細線画像ではディップの深さまたは幅、あるいはその両方が大きく変化することとなる。このように、静電潜像の電位プロファイルに対する露光エネルギーの影響は、ベタ画像では小さく、細線画像で大きくなる。したがって、現像されるトナー像の濃度も、ベタ画像では変化が小さいのに対し細線画像では露光エネルギーEにより大きく変化することとなる。   Considering the case where the exposure energy is changed, as shown by the dotted line in FIG. 53, the change in the surface potential profile is small in the solid image, whereas the depth or width of the dip in the thin line image, or Both will change greatly. Thus, the influence of the exposure energy on the potential profile of the electrostatic latent image is small for the solid image and large for the thin line image. Therefore, the density of the toner image to be developed also changes greatly due to the exposure energy E in the thin line image, while the change in the solid image is small.

一方、直流現像バイアスVavgを変化させた場合には、コントラスト電位Vcontが変化することとなるため、ベタ画像、細線画像いずれの場合においてもその画像濃度が大きく変化する。   On the other hand, when the DC developing bias Vavg is changed, the contrast potential Vcont changes, so that the image density greatly changes in both the solid image and the thin line image.

このように、2つのパラメータ、すなわち直流現像バイアスVavgと露光エネルギーEとでは、ベタ画像、細線画像それぞれの画像濃度に及ぼす影響が異なっている。すなわち、細線画像の画像濃度は直流現像バイアスVavg、露光エネルギーEの双方に大きく影響されるのに対し、ベタ画像の画像濃度は直流現像バイアスVavgによって大きく変化するものの、露光エネルギーEによってはあまり変化しない。   As described above, the influence on the image density of the solid image and the thin line image is different between the two parameters, that is, the DC developing bias Vavg and the exposure energy E. That is, the image density of the thin line image is greatly influenced by both the DC development bias Vavg and the exposure energy E, whereas the image density of the solid image changes greatly depending on the DC development bias Vavg, but changes very much depending on the exposure energy E. do not do.

このことについて、図54を参照してさらに詳しく説明する。図54は、ベタ画像および細線画像に対する等濃度曲線を示す図であるが、より具体的には、直流現像バイアスVavgと露光エネルギーEとの組み合わせ(Vavg,E)を変えながらベタ画像および細線画像を形成したときに、それぞれの画像濃度が目標濃度(OD=1.3およびOD=0.22)に一致するような組み合わせを示すものである。   This will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 54 is a diagram showing isodensity curves for a solid image and a fine line image. More specifically, the solid image and the fine line image are changed while changing the combination (Vavg, E) of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E. When the image is formed, a combination in which each image density matches the target density (OD = 1.3 and OD = 0.22) is shown.

上記したように、ベタ画像の濃度に対する露光エネルギーEの影響は小さいので、ベタ画像において光学濃度OD=1.3を示す等濃度曲線は、図54の実線に示すように垂直に近い傾きを有している。その意味するところは次の通りである。すなわち、直流現像バイアスVavgと露光エネルギーEとの組み合わせ(Vavg,E)がこの曲線上にあるとき、この条件でベタ画像を形成すれば常に目標値OD=1.3の画像濃度が得られる。ここで、図54に示す符号EA以上の露光エネルギー領域では曲線の傾きがほぼ垂直であることから、直流現像バイアスVavgを同図に示す電位VAに定めれば、この領域では露光エネルギーEの値によらず目標濃度のベタ画像が得られることとなる。なお、露光エネルギーEA以下で等濃度曲線が湾曲しているのは、このような弱いエネルギーでの露光では感光体2の表面電位Vsurが残留電位Vr程度まで十分に低下せず、そのエネルギーの大小によって潜像の深さが変化することに起因する。   As described above, since the influence of the exposure energy E on the density of the solid image is small, the isodensity curve indicating the optical density OD = 1.3 in the solid image has an inclination close to vertical as shown by the solid line in FIG. is doing. The meaning is as follows. That is, when the combination (Vavg, E) of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E is on this curve, an image density of the target value OD = 1.3 is always obtained if a solid image is formed under this condition. Here, since the slope of the curve is almost vertical in the exposure energy region of EA or more shown in FIG. 54, if the DC developing bias Vavg is set to the potential VA shown in FIG. 54, the value of the exposure energy E in this region. Regardless of this, a solid image of the target density is obtained. The equal density curve is curved below the exposure energy EA because the surface potential Vsur of the photosensitive member 2 is not sufficiently lowered to the residual potential Vr by exposure with such weak energy, and the magnitude of the energy is small. This is caused by the change in the depth of the latent image.

このことから、EA以上の露光エネルギーE(この実施形態では、その可変範囲における中央値がEAより大きくなるように設定されている)の下で、種々の直流現像バイアスVavgで高濃度用パッチ画像としてのベタ画像を形成し、その濃度が目標値(OD=1.3)となるようなバイアス電位VAを求めることにより、ベタ画像で所望の画像濃度を得るための直流現像バイアスVavgの最適値を求めることができる。なお、上記したように、ベタ画像においては露光エネルギーEはEA以上の任意の値としてよい。   Therefore, a patch image for high density with various DC developing bias Vavg under exposure energy E equal to or higher than EA (in this embodiment, the median value in the variable range is set to be larger than EA). As a solid image is formed, and a bias potential VA is obtained such that the density becomes a target value (OD = 1.3), thereby obtaining an optimum value of the DC developing bias Vavg for obtaining a desired image density with the solid image. Can be requested. As described above, in the solid image, the exposure energy E may be an arbitrary value equal to or greater than EA.

一方、細線画像においては、その画像濃度は露光エネルギーE、直流現像バイアスVavgのいずれによっても変化し、その等濃度曲線は、図54の破線に示すように右下がりの曲線となる。   On the other hand, in the thin line image, the image density changes depending on both the exposure energy E and the DC developing bias Vavg, and the equal density curve becomes a downward-sloping curve as shown by the broken line in FIG.

さて、ベタ画像および細線画像のいずれにおいても目標どおりの画像濃度を得るためには、直流現像バイアスVavg、露光エネルギーEを図54の2つの曲線の交点に相当する組み合わせとなるように設定すればよい。ここで、この交点に対応する直流現像バイアスVavgの値は、ベタ画像に対応する等濃度曲線がほぼ垂直な傾きを有していることから明らかなように、目標濃度のベタ画像を得られるバイアス電位VAとして既に求められている値とほぼ同じとなる。つまり、先に求めたベタ画像での最適直流現像バイアスVAは、細線画像でも目標濃度を得ることのできるこの装置における最適現像バイアスVopであったことがわかる。したがって、直流現像バイアスVavgとしてこの最適値Vopを与えながら、種々の露光エネルギーEで低濃度用パッチ画像としての細線画像を形成し、その濃度が目標値(OD=0.22)となるような露光エネルギーEopを求めることにより、ベタ画像、細線画像で共に目標濃度を満足する画像形成条件(Vop,Eop)を求めることができるのである。   In order to obtain the target image density in both the solid image and the thin line image, the DC developing bias Vavg and the exposure energy E are set so as to be a combination corresponding to the intersection of the two curves in FIG. Good. Here, the value of the DC development bias Vavg corresponding to this intersection point is a bias that can obtain a solid image of the target density, as is apparent from the fact that the isodensity curve corresponding to the solid image has a substantially vertical inclination. This is almost the same as the value already obtained as the potential VA. That is, it can be seen that the optimum DC development bias VA for the solid image obtained previously was the optimum development bias Vop in this apparatus that can obtain the target density even for the thin line image. Accordingly, a thin line image as a low density patch image is formed with various exposure energies E while giving this optimum value Vop as the DC developing bias Vavg, and the density becomes a target value (OD = 0.22). By obtaining the exposure energy Eop, it is possible to obtain image forming conditions (Vop, Eop) that satisfy the target density for both solid images and thin line images.

なお、直流現像バイアスVavgおよび露光エネルギーEの可変範囲を定めるにあたっては、その実現可能な組み合わせの範囲の中でベタ画像、細線画像ともに所望の画像濃度が得られることはもちろんであるが、次のような事柄も考慮される。   In determining the variable ranges of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E, it is a matter of course that a desired image density can be obtained for both solid images and fine line images within the range of possible combinations. Such matters are also considered.

すなわち、所望の画像濃度を得るべくコントラスト電位(図53に示すVcont)を極端に大きくまたは小さくすると、画像のにじみ(コントラスト電位Vcontが高すぎる場合、例えば1cm角程度のベタ画像を形成するとその画像の周辺にトナーの飛び散りが発生する)や歪み(コントラスト電位Vcontが低い場合、例えば1cm角程度のベタ画像を形成するとその画像は正方形でなく菱形状に歪む)など他の要因による画質劣化を引き起こすことがあり、また感光体2の残留電位Vrはその温度や製造ばらつきによるばらつきを有しているため、直流現像バイアスVavgの可変範囲は感光体2のばらつきをカバーしつつ、コントラスト電位Vcontを所定の範囲内に収めることができるような範囲に決める必要がある。この実施形態では、直流現像バイアスVavgの可変範囲を(−110V)〜(−330V)に設定している。   That is, if the contrast potential (Vcont shown in FIG. 53) is extremely increased or decreased to obtain a desired image density, the image blurs (if the contrast potential Vcont is too high, for example, when a solid image of about 1 cm square is formed, the image is displayed. Cause image quality deterioration due to other factors such as toner scattering and distortion (when the contrast potential Vcont is low, for example, when a solid image of about 1 cm square is formed, the image is distorted in a diamond shape instead of a square). In addition, since the residual potential Vr of the photosensitive member 2 has variations due to its temperature and manufacturing variation, the variable range of the DC developing bias Vavg covers the variation of the photosensitive member 2 and the contrast potential Vcont is set to a predetermined value. It is necessary to determine a range that can be within the range. In this embodiment, the variable range of the DC developing bias Vavg is set to (−110 V) to (−330 V).

さらに、発明者らの知見によれば、感光体2表面のうち露光されていない領域(非画像部)の表面電位Vuと直流現像バイアスVavgとの電位差も画質に影響を与えることがわかっている。例えば、この電位差が大きくなると、非画像部へのトナーのカブリの増加や孤立ドットラインの再現性低下を招く。一方、この電位差が小さくなると地汚れが発生しやすくなる。そこで、この実施形態では、直流現像バイアスVavgを変更するのに連動させて帯電制御部(図2)からの帯電バイアスを変更しており、これにより両者の電位差(|Vu|−|Vavg|)を一定値(350V)に保持している。   Further, according to the knowledge of the inventors, it is known that the potential difference between the surface potential Vu of the unexposed area (non-image portion) of the surface of the photoreceptor 2 and the DC developing bias Vavg also affects the image quality. . For example, when the potential difference is increased, the fogging of the toner to the non-image area and the reproducibility of the isolated dot line are reduced. On the other hand, when this potential difference becomes small, soiling tends to occur. Therefore, in this embodiment, the charging bias from the charging control unit (FIG. 2) is changed in conjunction with the change of the DC developing bias Vavg, whereby the potential difference between the two (| Vu | − | Vavg |). Is maintained at a constant value (350 V).

また、ベタ画像における静電潜像の深さは露光エネルギーEによる変化は少ないものの、全く変化しないわけではないから、露光エネルギーEの可変範囲を大きくしすぎると露光エネルギーEの変化によってベタ画像の濃度も変動することとなり、最適な画像形成条件を見出すのが困難となる。そこで、露光エネルギーEが変化してもベタ画像の濃度変化が無視できる程度とするために、露光エネルギーEをその可変範囲における最小値から最大値まで変化させたとき、静電潜像のうちベタ画像に対応する領域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、露光エネルギーEの可変範囲を定めるのがよい。   Further, although the depth of the electrostatic latent image in the solid image is little changed by the exposure energy E, it does not change at all. Therefore, if the variable range of the exposure energy E is excessively large, the change in the exposure energy E causes the solid image to change. The density also fluctuates, making it difficult to find optimal image forming conditions. Therefore, when the exposure energy E is changed from the minimum value to the maximum value in the variable range in order to make the density change of the solid image negligible even if the exposure energy E changes, the solid image of the electrostatic latent image becomes solid. The variable range of the exposure energy E should be determined so that the change in the surface potential of the region corresponding to the image is within 20V, more preferably within 10V.

なお、これらの値は本実施形態の構成に即して決められたものであって、装置構成に応じて適宜改変されるべきものであることはいうまでもない。   Needless to say, these values are determined according to the configuration of the present embodiment, and should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus.

以上のように、この実施形態では、トナーを飛翔させやすくするために現像ローラ44に担持されるトナー層の厚みをトナー1層より多くし、かつ現像バイアスの振幅Vppをできるだけ高く設定することで、予め現像位置DPにおけるトナー飛翔量を十分多くしておき、画像形成条件を構成する2つのパラメータ(直流現像バイアスVavg、露光エネルギーE)を制御することによって画像濃度を調節するようにしている。   As described above, in this embodiment, the toner layer carried on the developing roller 44 is made thicker than the toner layer and the developing bias amplitude Vpp is set as high as possible in order to make the toner fly easily. The toner density at the development position DP is sufficiently increased in advance, and the image density is adjusted by controlling two parameters (DC development bias Vavg and exposure energy E) constituting the image forming conditions.

また、これらのパラメータを最適化するのに際して、まず露光エネルギーEを一定値に仮設定した状態で、直流現像バイアスVavgを種々の値に変更しながら高濃度用パッチ画像としてのベタ画像を形成し、その画像濃度に基づいて直流現像バイアスの最適値Vopを求めている。そして、こうして求めた最適直流現像バイアスVopの下で、露光エネルギーEを種々の値に変更しながら低濃度用パッチ画像としての細線画像を形成し、その画像濃度に基づいて露光エネルギーの最適値Eopを求めている。   When optimizing these parameters, a solid image is formed as a high-density patch image while changing the DC developing bias Vavg to various values while temporarily setting the exposure energy E to a constant value. The optimum value Vop of the DC developing bias is obtained based on the image density. Then, under the optimum DC developing bias Vop thus obtained, a thin line image is formed as a low-density patch image while changing the exposure energy E to various values, and the optimum value Eop of the exposure energy based on the image density. Seeking.

このように、この実施形態の画像形成装置では、比較的簡単な処理によって、各パラメータについて1つずつ個別に、しかも確実にそれぞれの最適値を求めることができ、こうして最適化された画像形成条件の下で画像形成を行うことによって、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。   As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the optimum values can be obtained individually and reliably for each parameter by a relatively simple process, and the image forming conditions optimized in this way are obtained. By performing image formation under the above, it is possible to stably form a toner image with good image quality.

<第6実施形態>
次に、本発明にかかる画像形成装置の第6実施形態について説明する。この実施形態の装置は、第5実施形態と比較してその現像器の構成が一部異なっているが、その他の構成および動作については同一であるのでここでは説明を省略する。図55は、この発明にかかる画像形成装置の第6実施形態を示す図である。この実施形態においては、現像ローラ44は、金属ローラ441と、その表面に形成された抵抗層442とで構成されている。この抵抗層442は例えば導電粉を分散させた樹脂層で形成されている。ここで、導電粉としてはアルミニウムなどの金属粉、カーボンブラック等を、また樹脂層としてはフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂等を用いることができる。さらに、この抵抗層442の比抵抗は10Ωcm以上であることが好ましい。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described. The apparatus of this embodiment is partly different in the configuration of the developing device compared to the fifth embodiment, but the other configurations and operations are the same, so the description thereof is omitted here. FIG. 55 is a view showing a sixth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. In this embodiment, the developing roller 44 includes a metal roller 441 and a resistance layer 442 formed on the surface thereof. The resistance layer 442 is formed of, for example, a resin layer in which conductive powder is dispersed. Here, a metal powder such as aluminum, carbon black or the like can be used as the conductive powder, and a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a polyurethane resin, a nylon resin, or the like can be used as the resin layer. Further, the specific resistance of the resistance layer 442 is preferably 10 4 Ωcm or more.

このように、抵抗層442を設けたことによってトナーTNと金属ローラ441とが直接接触することは防止されており、これによりトナーTNに作用する鏡像力は低減されて、現像ローラ44からのトナー飛翔性が向上している。これに伴って、この実施形態では、図55に示すように、規制ブレード45が現像ローラ44上のトナー層の厚みを略トナー1層に規制している。というのは、抵抗層442を設けたことで、図55に示すように現像ローラ44と直接接触しているトナーT5も飛翔しやすくなっており、その結果、搬送されるトナー量は少なくても現像位置DPに十分な量のトナーを飛翔させることができるようになっているからである。   Thus, the provision of the resistance layer 442 prevents the toner TN and the metal roller 441 from coming into direct contact with each other, whereby the mirror image force acting on the toner TN is reduced, and the toner from the developing roller 44 is reduced. Flight performance is improved. Accordingly, in this embodiment, as shown in FIG. 55, the regulating blade 45 regulates the thickness of the toner layer on the developing roller 44 to approximately one toner layer. This is because the provision of the resistance layer 442 makes it easy for the toner T5 that is in direct contact with the developing roller 44 to fly, as shown in FIG. This is because a sufficient amount of toner can be made to fly to the development position DP.

このように構成された装置においても、第1実施形態の装置と同様の処理(図52)を行うことにより、直流現像バイアスVavgおよび露光エネルギーEの最適値を、簡単な処理によって個別に求めることが可能であり、こうして最適化された画像形成条件の下で画像形成を行うことによって、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のである。   Even in the apparatus configured as described above, the same processing (FIG. 52) as that of the apparatus of the first embodiment is performed, whereby the optimum values of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E are individually obtained by simple processing. In this way, by performing image formation under the optimized image forming conditions, it is possible to stably form a toner image with good image quality.

以上のように、上記した第5および第6の実施形態の装置は、それぞれその手法は異なるものの、いずれも現像位置DPにおけるトナー飛翔量を大きくした構成となっており、上記したパッチ処理技術を好適に適用できるものである。この技術は、他の手法によりトナー飛翔量を大きくした装置においても有効である。このようにトナー飛翔量を高める手法としては、上記以外にも種々のものが考えられる。   As described above, the apparatuses of the fifth and sixth embodiments described above are configured to increase the amount of toner flying at the development position DP, although the methods are different from each other. It can be suitably applied. This technique is also effective in an apparatus in which the toner flying amount is increased by other methods. In addition to the above, various methods are conceivable for increasing the toner flying amount.

例えば、トナーの外添剤として酸化チタンを用いると、トナー粒子と現像ローラ44表面との間で作用するいわゆる分子間力を効果的に低減することが可能となり、その結果として、トナーの飛翔性が向上する。また、トナーと現像ローラ44との分子間力の大きさを評価する指標としてトナーの流動性がある。トナーの流動性が高いトナーほど分子間力を小さくでき、本発明に用いるトナーとして好適な流動性の目安はその安息角で25°以下である。さらに、トナーの流動性はトナー母粒子に対する外添剤の被覆率に依存し、その被覆率を1以上とすることで分子間力を低減してその流動性を高めることができる。ここで、外添剤の被覆率は下式にて定義する:
(被覆率)=(D・ρ1・w)/(d・ρ2・W・π) … (6-1)
上式において、Dおよびdはトナー母粒子および外添剤それぞれの体積平均粒径、ρ1およびρ2はトナー母粒子および外添剤それぞれの真比重、Wおよびwはトナー母粒子および外添剤それぞれの質量、πは円周率である。
For example, when titanium oxide is used as an external additive for the toner, it is possible to effectively reduce the so-called intermolecular force acting between the toner particles and the surface of the developing roller 44, and as a result, toner flying properties. Will improve. Further, there is toner fluidity as an index for evaluating the magnitude of the intermolecular force between the toner and the developing roller 44. The toner having higher toner fluidity can reduce the intermolecular force, and the standard of fluidity suitable for the toner used in the present invention is 25 ° or less in the angle of repose. Further, the fluidity of the toner depends on the coverage of the external additive on the toner base particles, and by setting the coverage to 1 or more, the intermolecular force can be reduced and the fluidity can be enhanced. Here, the coverage of the external additive is defined by the following formula:
(Coverage) = (D · ρ1 · w) / (d · ρ2 · W · π) (6-1)
In the above formula, D and d are the volume average particle diameters of the toner base particles and the external additive, ρ1 and ρ2 are the true specific gravity of the toner base particles and the external additive, and W and w are the toner base particles and the external additive, respectively. The mass of π is pi.

また、同じ帯電量であればその粒径が小さいほど鏡像力が大きくなるので、鏡像力を低くするために、比較的粒径の大きなトナーを用いることも有効である。発明者らの実験によれば、その体積平均粒径が8μm以上のトナーを使用することにより、十分なトナー飛翔量を確保することができることがわかった。   In addition, since the image power increases as the particle size decreases for the same charge amount, it is also effective to use toner having a relatively large particle size in order to reduce the image power. According to the experiments by the inventors, it was found that a sufficient toner flying amount can be ensured by using a toner having a volume average particle diameter of 8 μm or more.

なお、上記した第5および第6実施形態では、直流現像バイアスVavgの最適値を求めるためのパッチ画像を形成する際に露光エネルギーEの値をその可変範囲における中央値に仮設定しているが、このときの露光エネルギーの値はこれに限定されるものではなく任意である。但し、露光エネルギーが大きすぎると潜像に付着するトナー量が多くなりトナーの消費量が増大してしまう。また、露光エネルギーが小さすぎると細線画像のみならずベタ画像の濃度も露光エネルギーにより変化してしまうこととなり、最適な画像形成条件を精度よく求めることが難しくなるので、このときの露光エネルギーは図54に示す符号EA以上であまり大きすぎない値とすることが好ましい。   In the fifth and sixth embodiments described above, the value of the exposure energy E is provisionally set to the median value in the variable range when forming a patch image for obtaining the optimum value of the DC developing bias Vavg. The value of the exposure energy at this time is not limited to this and is arbitrary. However, if the exposure energy is too large, the amount of toner adhering to the latent image increases and the amount of toner consumption increases. If the exposure energy is too small, not only the fine line image but also the density of the solid image changes depending on the exposure energy, and it becomes difficult to accurately determine the optimum image forming conditions. It is preferable that the value be equal to or greater than the sign EA shown in 54 and not too large.

<その他>
なお、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、以下のように構成することができる。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, it can be configured as follows.

上記した各実施形態では、高濃度用パッチ画像としてベタ画像を、また低濃度用パッチ画像として互いに離隔配置された複数の1ドットラインからなる細線画像を用いているが、パッチ画像として用いることのできる画像はこれらに限定されるものではなく、他のパターンを有する画像であってもよい。これらは使用されるトナーの特性や濃度センサの感度等に応じて適宜変更されるべきものである。また、各パッチ画像の目標濃度も上記の数値に限定されるものではなく、適宜変更してよい。   In each of the above-described embodiments, a solid image is used as a high-density patch image, and a thin line image composed of a plurality of one-dot lines that are spaced apart from each other is used as a low-density patch image. The images that can be formed are not limited to these, and may be images having other patterns. These should be changed as appropriate according to the characteristics of the toner used and the sensitivity of the density sensor. Further, the target density of each patch image is not limited to the above numerical value, and may be appropriately changed.

上記実施形態では、中間転写ベルト71を本発明の「像担持体」とする画像形成装置に本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば像担持体として転写ドラムを用いた画像形成装置、感光体上に形成されるパッチ画像の画像濃度を測定するように構成した画像形成装置などにも適用可能であり、感光体や転写媒体などの像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を求める画像形成装置および方法全般に本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus in which the intermediate transfer belt 71 is an “image carrier” of the present invention. However, the application target of the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to an image forming apparatus using a transfer drum as a carrier, an image forming apparatus configured to measure the image density of a patch image formed on a photoreceptor, and an image of a photoreceptor or a transfer medium. The present invention can be applied to all image forming apparatuses and methods for obtaining the image density of a toner image formed on a carrier.

上記実施形態では、4色のトナーを用いたカラー画像を形成することができる画像形成装置であったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像のみを形成する画像形成装置にも当然に適用することができる。また、上記実施形態にかかる画像形成装置は、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートSに形成するプリンタであるが、本発明は複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。   In the above embodiment, the image forming apparatus is capable of forming a color image using four color toners, but the application target of the present invention is not limited to this, and an image that forms only a monochrome image. Naturally, it can also be applied to a forming apparatus. The image forming apparatus according to the above embodiment is a printer that forms an image provided from an external device such as a host computer on a sheet S such as copy paper, transfer paper, paper, and an OHP transparent sheet. Can be applied to all electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines and facsimile machines.

以上のように、この発明は、プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置に対して適用可能であり、画像濃度に影響を与える濃度制御因子を調節することで画像濃度を安定化させ、画像品質の向上を図ることができる。   As described above, the present invention can be applied to electrophotographic image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines, and the image density can be adjusted by adjusting the density control factor that affects the image density. It is possible to stabilize and improve the image quality.

この発明にかかる画像形成装置の第1実施形態を示す図。1 is a diagram illustrating a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus in FIG. 1. この画像形成装置の現像器を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a developing device of the image forming apparatus. 濃度センサの構成を示す図。The figure which shows the structure of a density sensor. 図4の濃度センサにおいて採用された受光ユニットの電気的構成を示す図。The figure which shows the electrical constitution of the light reception unit employ | adopted in the density | concentration sensor of FIG. 図4の濃度センサにおける光量制御特性を示す図。The figure which shows the light quantity control characteristic in the density sensor of FIG. 図4の濃度センサにおける反射光量に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフ。The graph which shows the mode of a change of the output voltage with respect to the reflected light quantity in the density sensor of FIG. 第1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。The flowchart which shows the outline | summary of the optimization process of the concentration control factor in 1st Embodiment. 第1実施形態における初期化動作を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an initialization operation in the first embodiment. 第1実施形態におけるプレ動作を示すフローチャート。The flowchart which shows the pre operation in 1st Embodiment. 中間転写ベルトの下地プロファイルの例を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a base profile of an intermediate transfer belt. 第1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。The flowchart which shows the spike noise removal process in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるスパイクノイズ除去の様子を示す図。The figure which shows the mode of the spike noise removal in 1st Embodiment. トナーの粒径と反射光量との関係を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a relationship between a toner particle size and a reflected light amount. トナーの粒径分布とOD値の変化との対応を示す図。The figure which shows the response | compatibility with the particle size distribution of toner and the change of OD value. 第1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。The flowchart which shows the derivation process of the control target value in 1st Embodiment. 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。The figure which shows the example of the look-up table which calculates | requires a control target value. 第1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。6 is a flowchart showing development bias setting processing in the first embodiment. 高濃度用パッチ画像を示す図。The figure which shows the patch image for high concentration. 感光体周期で生じる画像濃度の変動を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating fluctuations in image density that occur in the photoreceptor cycle. 第1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。6 is a flowchart showing optimum DC bias calculation processing in the first embodiment. 直流現像バイアスとベタ画像についての評価値との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the evaluation value about a direct-current developing bias and a solid image. 直流現像バイアスに対する評価値およびその変化率を示すグラフ。The graph which shows the evaluation value with respect to DC developing bias, and its change rate. 第1実施形態における評価値曲線およびその変化率を示す図。The figure which shows the evaluation value curve in 1st Embodiment, and its change rate. 第1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。6 is a flowchart showing exposure energy setting processing in the first embodiment. 低濃度用パッチ画像を示す図。The figure which shows the patch image for low concentration. 第1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。6 is a flowchart illustrating an exposure energy optimum value calculation process according to the first embodiment. 第2実施形態における光量制御信号変換部を示す図。The figure which shows the light quantity control signal conversion part in 2nd Embodiment. 光量制御信号の設定方法を説明する原理図。The principle figure explaining the setting method of a light quantity control signal. 第2実施形態における基準光量設定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the reference light quantity setting process in 2nd Embodiment. 基準光量設定処理の原理を説明する図。The figure explaining the principle of a reference light quantity setting process. 第3実施形態における下地プロファイル検出位置とパッチ画像との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the base profile detection position and patch image in 3rd Embodiment. 第3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。10 is a flowchart showing development bias setting processing in the third embodiment. 第3実施形態におけるカラートナーについての現像バイアス設定パラメータの最適値算出処理を示すフローチャート。10 is a flowchart showing an optimum value calculation process of a developing bias setting parameter for color toner according to a third embodiment. 第3実施形態におけるブラックトナーについての現像バイアス設定パラメータの最適値算出処理を示すフローチャート。10 is a flowchart showing an optimum value calculation process of a developing bias setting parameter for black toner according to a third embodiment. その表面状態が均一である像担持体へのパッチ画像(トナー像)の形成前後において、各サンプリング位置で得られるセンサ出力値を示す図。The figure which shows the sensor output value obtained in each sampling position before and after formation of the patch image (toner image) to the image carrier whose surface state is uniform. その表面状態が不均一である像担持体へのパッチ画像(トナー像)の形成前後において、各サンプリング位置で得られるセンサ出力値を示す図。The figure which shows the sensor output value obtained in each sampling position before and after formation of the patch image (toner image) to the image carrier with the nonuniform surface state. その表面状態が不均一である像担持体への濃度均一画像(トナー像)の形成前後において、各サンプリング位置で得られるセンサ出力値を示す図。The figure which shows the sensor output value obtained in each sampling position before and after formation of the density uniform image (toner image) to the image carrier whose surface state is non-uniform. 第1パッチ画像(トナー像)の形成前後でのセンサ出力値の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the sensor output value before and behind formation of a 1st patch image (toner image). この発明にかかる画像形成装置の第4実施形態において実行される濃度制御因子の最適化処理を示すフローチャート。10 is a flowchart showing density control factor optimization processing executed in the fourth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention; 補正情報の算出処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation process of correction information. カラートナーの画像濃度に対するセンサ出力値の変化の様子を示すグラフ。The graph which shows the mode of a change of the sensor output value with respect to the image density of a color toner. パッチセンシング処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a patch sensing process. ブラックトナーにより形成されるパッチ画像(トナー像)の形成前後でのセンサ出力値の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the sensor output value before and after formation of the patch image (toner image) formed with black toner. カラートナーにより形成されるパッチ画像(トナー像)の形成前後でのセンサ出力値の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the sensor output value before and after formation of the patch image (toner image) formed with a color toner. 補正情報の算出処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation process of correction information. パッチセンシング処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a patch sensing process. カラートナーにより形成されるパッチ画像(トナー像)の形成前後でのセンサ出力値の関係を示す図。The figure which shows the relationship of the sensor output value before and after formation of the patch image (toner image) formed with a color toner. 非接触現像方式の画像形成装置における現像位置を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a development position in a non-contact development type image forming apparatus. 現像バイアスの波形の例を示す図。The figure which shows the example of the waveform of a developing bias. 感光体上のトナー密度とトナー像の光学濃度との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between toner density on a photoreceptor and optical density of a toner image. この発明にかかる画像形成装置の第5実施形態におけるパッチ処理を示すフローチャート。10 is a flowchart showing patch processing in the fifth embodiment of the image forming apparatus according to the present invention; ベタ画像および細線画像に対応する静電潜像を形成した場合の感光体の表面電位プロファイルの例を示す図。The figure which shows the example of the surface potential profile of the photoconductor at the time of forming the electrostatic latent image corresponding to a solid image and a thin line image. ベタ画像および細線画像に対する等濃度曲線を示す図。The figure which shows the equal density curve with respect to a solid image and a thin line image. この発明にかかる画像形成装置の第6実施形態を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a sixth embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…感光体、 4K、4C、4M、4Y…現像器、 6…露光ユニット、 10…エンジンコントローラ(制御手段)、 44…現像ローラ、 60…濃度センサ、 71…中間転写ベルト(像担持体)、 104…現像器制御部、 107…RAM(記憶部)、 442…抵抗層、 601…発光素子、 672p,672s…受光素子、 E…露光エネルギー、 x,x1…サンプリング位置   2 ... photosensitive member, 4K, 4C, 4M, 4Y ... developer, 6 ... exposure unit, 10 ... engine controller (control means), 44 ... developing roller, 60 ... density sensor, 71 ... intermediate transfer belt (image carrier) 104: Developing device controller 107: RAM (storage unit) 442: Resistance layer 601: Light emitting element 672p, 672s ... Light receiving element E: Exposure energy x, x1: Sampling position

Claims (8)

像担持体に向けて光を照射するとともに、前記像担持体からの反射光を受光し、その受光量に応じた信号を出力する濃度センサと、
前記像担持体にトナー像を形成する前に該像担持体に関する情報を補正情報として予め記憶するとともに、前記像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を求める際には、前記濃度センサからの出力を前記補正情報によって補正し、その補正値に基づき前記トナー像の画像濃度を求める制御手段とを備え、
前記制御手段は前記像担持体上のトナー像の濃淡に応じて前記補正情報を補正することを特徴とする画像形成装置。
A density sensor that irradiates light toward the image carrier, receives reflected light from the image carrier, and outputs a signal corresponding to the amount of light received;
Before forming a toner image on the image carrier, information relating to the image carrier is stored in advance as correction information, and the density sensor is used to determine the image density of the toner image formed on the image carrier. Control means for correcting the output from the image based on the correction information, and determining the image density of the toner image based on the correction value,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit corrects the correction information in accordance with a density of a toner image on the image carrier.
前記制御手段は、前記像担持体にトナー像を形成する前に前記濃度センサから出力される信号に基づき前記補正情報を求めて記憶部に記憶しておく請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit obtains the correction information based on a signal output from the density sensor and stores the correction information in a storage unit before forming a toner image on the image carrier. 前記制御手段は、前記像担持体にトナー像を形成する前に前記濃度センサから出力される信号を構成するサンプリングデータのうち上位レベルおよび/または下位レベルをキャンセルするとともに、該キャンセルデータを残りのサンプリングデータの平均値に置き換えて前記補正情報を求める請求項2に記載の画像形成装置。   The control means cancels an upper level and / or a lower level among sampling data constituting a signal output from the density sensor before forming a toner image on the image carrier, and the cancel data is transferred to the remaining data. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the correction information is obtained by replacing with an average value of sampling data. 前記制御手段は、トナー像が濃くなるにしたがって前記補正情報に基づく補正量を小さくする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit reduces a correction amount based on the correction information as a toner image becomes darker. 像担持体にトナー像を形成する前に該像担持体に関する情報を補正情報として求めておき、前記像担持体上に形成されたトナー像の画像濃度を求める際には、濃度センサからの出力を前記補正情報によって補正し、その補正値に基づき前記トナー像の画像濃度を求める画像形成方法において、
前記トナー像の濃淡に応じて前記補正情報を補正することを特徴とする画像形成方法。
Before forming a toner image on the image carrier, information about the image carrier is obtained as correction information, and when obtaining the image density of the toner image formed on the image carrier, an output from the density sensor is obtained. Is corrected by the correction information, and an image forming method for obtaining an image density of the toner image based on the correction value,
An image forming method, wherein the correction information is corrected according to the density of the toner image.
像担持体にトナー像を形成する前に該像担持体上の複数の表面領域x(x=x1,x2,…)のそれぞれについて、該表面領域に光を照射するとともに該表面領域からの光を受光してその受光量に関連する値を検出することによって検出値T(x)を得る補正情報検出工程と、
前記像担持体の表面領域x1に形成されたトナー像に光を照射するとともに該トナー像からの光を受光してその受光量に関連する値D(x1)を検出する出力検出工程と、
次式に基づき検出値D(x1)を補正して補正値C(x1)を得る補正値算出工程と、
C(x1)=D(x1)×{Tave/T(x1)}
ただし、Taveは検出値T(x)の平均値である、
前記補正値C(x1)に基づき前記トナー像の画像濃度を求める濃度導出工程と
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
Before forming a toner image on the image carrier, each of the plurality of surface regions x (x = x1, x2,...) On the image carrier is irradiated with light and light from the surface region. A correction information detection step of obtaining a detection value T (x) by detecting a value related to the amount of received light,
An output detecting step of irradiating the toner image formed on the surface region x1 of the image carrier with light and receiving light from the toner image to detect a value D (x1) related to the amount of received light;
A correction value calculation step of correcting the detection value D (x1) based on the following formula to obtain a correction value C (x1);
C (x1) = D (x1) × {Tave / T (x1)}
However, Tave is an average value of the detection values T (x).
And a density deriving step for obtaining an image density of the toner image based on the correction value C (x1).
像担持体に向けて光を照射する発光素子と前記像担持体からの反射光を受光する受光素子とを有する濃度センサによって前記像担持体上に形成されるトナー像の画像濃度を検出する画像形成方法において、
前記受光素子での受光量に関連する基準値D0を求める基準値検出工程と、
前記像担持体にトナー像を形成する前に該像担持体上の複数の表面領域x(x=x1,x2,…)のそれぞれについて、該表面領域に光を照射するとともに該表面領域からの光を受光してその受光量に関連する値を検出することによって検出値T(x)を得る補正情報検出工程と、
前記像担持体の表面領域x1に形成されたトナー像に光を照射するとともに該トナー像からの光を受光してその受光量に関連する値D(x1)を検出する出力検出工程と、
次式に基づき検出値D(x1)を補正して補正値C(x1)を得る補正値算出工程と、
C(x1)={D(x1)−D0}×{(Tave−D0)/(T(x1)−D0)}
ただし、Taveは検出値T(x)の平均値である、
前記補正値C(x1)に基づき前記トナー像の画像濃度を求める濃度導出工程と
を備えたことを特徴とする画像形成方法。
An image for detecting an image density of a toner image formed on the image carrier by a density sensor having a light emitting element for irradiating light toward the image carrier and a light receiving element for receiving reflected light from the image carrier. In the forming method,
A reference value detection step for obtaining a reference value D0 related to the amount of light received by the light receiving element;
Before forming a toner image on the image carrier, each of the plurality of surface regions x (x = x1, x2,...) On the image carrier is irradiated with light from the surface region. A correction information detection step of obtaining a detection value T (x) by receiving light and detecting a value related to the amount of received light;
An output detecting step of irradiating the toner image formed on the surface region x1 of the image carrier with light and receiving light from the toner image to detect a value D (x1) related to the amount of received light;
A correction value calculation step of correcting the detection value D (x1) based on the following formula to obtain a correction value C (x1);
C (x1) = {D (x1) −D0} × {(Tave−D0) / (T (x1) −D0)}
However, Tave is an average value of the detection values T (x).
And a density deriving step for obtaining an image density of the toner image based on the correction value C (x1).
前記補正情報検出工程は、
前記像担持体にトナー像を形成する前に該像担持体上の複数の表面領域x(x=x1,x2,…)のそれぞれについて、該表面領域に光を照射するとともに該表面領域からの光を受光し、その受光量に応じた信号を出力するサブ工程と、
前記信号を構成するサンプリングデータのうち上位レベルおよび/または下位レベルをキャンセルするとともに、該キャンセルデータを残りのサンプリングデータの平均値に置き換えて前記検出値T(x)を得るサブ工程と
を備える請求項6または7に記載の画像形成方法。
The correction information detection step includes
Before forming a toner image on the image carrier, each of the plurality of surface regions x (x = x1, x2,...) On the image carrier is irradiated with light from the surface region. A sub-process for receiving light and outputting a signal corresponding to the amount of light received;
A sub-step of canceling an upper level and / or a lower level of sampling data constituting the signal, and substituting the canceled data with an average value of the remaining sampling data to obtain the detected value T (x). Item 8. The image forming method according to Item 6 or 7.
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