JP2009014925A - 画像形成装置、制御装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】濃度変動の少ない高品質な画像を提供する。
【解決手段】キャリアとトナーとを含む現像剤により現像する現像器３３によって感光体ドラム３１上に現像されたトナー像または感光体ドラム３１から中間転写ベルト４１や用紙上に転写されたトナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなるトナー像の濃度を基準濃度検出センサ５５により検出し、基準濃度検出センサ５５により検出された第１のパターンからなるトナー像の濃度に基づいて、トナー供給量制御部６１により現像器３３に供給されるトナー量を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置、制御装置およびプログラムに関する。

複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラム等の像保持体に形成された静電潜像を、例えばトナーとキャリアとからなる現像剤を保持した現像装置により現像している。そして、例えば現像装置における現像剤のトナーとキャリアとの混合比率（トナー濃度）を所定範囲に維持することで、常に安定した画像濃度が得られるように制御している。
画像濃度の変動を抑制する従来技術として、例えば特許文献１には、中間転写体の表面に所定の面積率を有するパターン像のトナー像を形成し、このトナー像のトナー付着量を検出して、その検出結果に基づいて現像剤のトナー濃度を適正に制御する技術が記載されている。

特開２００６−２２０８４６号公報(第１０−１１頁)

本発明は、像保持体上のトナー付着量に応じて現像装置内のトナー濃度を制御する場合に、装置内外の温湿度の影響を受けにくい技術を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、像保持体に形成された静電潜像をキャリアとトナーとを含む現像剤により現像する現像手段と、前記現像手段により前記像保持体上に現像されたトナー像または当該像保持体から転写媒体上に転写された当該トナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなる当該トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段により検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記現像手段に供給されるトナー量を調整するトナー量調整手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
なお、ここでの「孤立線」および「孤立ドット」は、画素を構成する線やドットであって、他の線やドットと交わりを持たない独立した状態で形成されたものをいう。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置にて、前記像保持体上に現像された前記トナー像または前記転写媒体上に転写された当該トナー像の中の前記第１のパターンよりも画像面積率の高い第２のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度検出手段にて検出された前記濃度に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る画像形成装置にて、前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成手段をさらに備え、前記制御手段は、前記潜像形成手段にて設定される潜像形成条件および前記現像手段にて設定される現像条件のいずれか１または双方を制御することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置にて、前記トナー量調整手段は、線幅が２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定された前記孤立線で構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項４に係る画像形成装置にて、前記トナー量調整手段は、相互の間隔が１７０μｍ以上に設定された前記孤立線で構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置にて、前記トナー量調整手段は、ドット径が３０μｍ以上２００μｍ以下に設定された前記孤立ドットで構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項６に係る画像形成装置にて、前記トナー量調整手段は、相互の間隔が１６０μｍ以上に設定された前記孤立ドットで構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置にて、前記現像手段にトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナー量調整手段が前記トナー量を調整した後の前記濃度検出手段にて検出される前記濃度が所定値以下である場合に、前記トナー供給手段内のトナー残量が少ないと判定する判定手段とをさらに備えたことを特徴とする。
請求項９に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置にて、前記濃度検出手段にて検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の前記濃度に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る画像形成装置にて、前記制御手段は、前記濃度検出手段にて検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の前記濃度が第１の所定値よりも小さい場合に、前記現像コントラスト電位を大きく設定し、当該濃度が第２の所定値よりも大きい場合に、当該現像コントラスト電位を小さく設定することを特徴とする。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に係る画像形成装置にて、前記制御手段は、前記濃度検出手段にて検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の前記濃度が前記第１の所定値よりも小さい場合に、前記現像手段にて設定される現像バイアスの絶対値を大きく設定し、当該濃度が前記第２の所定値よりも大きい場合に、当該現像バイアスの絶対値を小さく設定することを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、現像手段により像保持体上に現像されたトナー像または当該像保持体から転写媒体上に転写された当該トナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなる当該トナー像に関する濃度情報を取得する濃度情報取得手段と、前記濃度情報取得手段にて取得した前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記現像手段に供給するトナー量を調整するトナー量調整手段とを備えたことを特徴とする制御装置である。

請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る制御装置にて、前記像保持体上に現像された前記トナー像または前記転写媒体上に転写された当該トナー像の中の前記第１のパターンよりも画像面積率の高い第２のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報取得手段にて取得した前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１４に係る発明は、請求項１３に係る制御装置にて、前記制御手段は、前記像保持体における潜像形成条件および前記現像手段にて設定される現像条件のいずれか１または双方を制御することを特徴とする。

請求項１５に係る発明は、請求項１２に係る制御装置にて、前記トナー量調整手段は、線幅が２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定され、かつ相互の間隔が１７０μｍ以上に設定された前記孤立線で構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする。
請求項１６に係る発明は、請求項１２に係る制御装置にて、前記トナー量調整手段は、ドット径が３０μｍ以上２００μｍ以下に設定され、かつ相互の間隔が１６０μｍ以上に設定された前記孤立ドットで構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする。
請求項１７に係る発明は、請求項１２に係る制御装置にて、前記トナー量調整手段が前記トナー量を制御した後に前記濃度情報取得手段にて取得した前記濃度情報が所定値以下の濃度を示す場合に、前記現像手段にトナーを供給するトナー供給手段内のトナー残量が少ないと判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする。

請求項１８に係る発明は、請求項１２に係る制御装置にて、前記濃度情報取得手段にて取得した前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする。
請求項１９に係る発明は、請求項１８に係る制御装置にて、前記制御手段は、前記濃度情報取得手段にて取得した前記濃度情報が第１の所定値よりも小さい場合に、前記現像コントラスト電位を大きく設定し、当該濃度情報が第２の所定値よりも大きい場合に、当該現像コントラスト電位を小さく設定することを特徴とする。

請求項２０に係る発明は、コンピュータに、現像手段により像保持体上に現像されたトナー像または当該像保持体から転写媒体上に転写された当該トナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなる当該トナー像に関する濃度情報を取得する機能と、前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記現像手段に供給するトナー量を調整する機能とを実現させることを特徴とするプログラムである。

請求項２１に係る発明は、請求項２０に係るプログラムにて、前記像保持体上に現像された前記トナー像または前記転写媒体上に転写された当該トナー像の中の前記第１のパターンよりも画像面積率の高い第２のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する機能をさらに実現することを特徴とする。
請求項２２に係る発明は、請求項２０に係るプログラムにて、前記トナー量を調整した後に取得した前記濃度情報が所定値以下の濃度を示す場合に、前記現像手段にトナーを供給するトナー供給手段内のトナー残量が少ないと判定する機能をさらに実現することを特徴とする。
請求項２３に係る発明は、請求項２０に係るプログラムにて、取得した前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する機能をさらに実現することを特徴とする。

なお、このプログラムは、例えば、ハードディスクやＤＶＤ−ＲＯＭ等の予約領域に格納されたプログラムを、ＲＡＭにロードして実行される場合がある。また、予めＲＯＭに格納された状態にて、ＣＰＵで実行される形態がある。さらに、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なＲＯＭを備えている場合には、装置がアッセンブリされた後に、プログラムだけが提供されてＲＯＭにインストールされる場合がある。このプログラムの提供に際しては、インターネット等のネットワークを介して装置にプログラムが伝送され、装置の有するＲＯＭにインストールされる形態も考えられる。

本発明の請求項１によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度の影響を受けにくい状態で、トナー濃度を制御することができる。
本発明の請求項２によれば、温湿度環境の変動により現像剤のトナー帯電量が異なる状態においても、本発明を採用しない場合に比べて、画像濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項３によれば、温湿度環境の変動により現像剤のトナー帯電量が異なる状態においても、本発明を採用しない場合に比べて、画像濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項４によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度条件に依らずトナー像の濃度検出をより安定して行うことができる。
本発明の請求項５によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度条件に依らずトナー像の濃度検出をより安定して行うことができる。

本発明の請求項６によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度条件に依らずトナー像の濃度検出をより安定して行うことができる。
本発明の請求項７によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度条件に依らずトナー像の濃度検出をより安定して行うことができる。
本発明の請求項８によれば、トナー供給手段内のトナー残量を推定することができる。

本発明の請求項９によれば、本発明を採用しない場合に比べて、孤立線や孤立ドットからなる画像における濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項１０によれば、トナー供給量制御が行われるに際して、現像剤のトナー濃度が目標値に制御されるまでの間の時間的な遅れを補完し、本発明を採用しない場合に比べ、孤立線や孤立ドットからなる画像における濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項１１によれば、トナー供給量制御が行われるに際して、現像剤のトナー濃度が目標値に制御されるまでの間の時間的な遅れを補完し、本発明を採用しない場合に比べ、孤立線や孤立ドットからなる画像における濃度の安定化を図ることができる。

本発明の請求項１２によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度の影響を受けにくい状態で、トナー濃度を制御することができる。
本発明の請求項１３によれば、温湿度環境の変動により現像剤のトナー帯電量が異なる状態においても、本発明を採用しない場合に比べて、画像濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項１４によれば、温湿度環境の変動により現像剤のトナー帯電量が異なる状態においても、本発明を採用しない場合に比べて、画像濃度の安定化を図ることができる。

本発明の請求項１５によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度条件に依らずトナー像の濃度検出をより安定して行うことができる。
本発明の請求項１６によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度条件に依らずトナー像の濃度検出をより安定して行うことができる。
本発明の請求項１７によれば、トナー供給手段内のトナー残量を推定することができる。
本発明の請求項１８によれば、本発明を採用しない場合に比べて、孤立線や孤立ドットからなる画像における濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項１９によれば、トナー供給量制御が行われるに際して、現像剤のトナー濃度が目標値に制御されるまでの間の時間的な遅れを補完し、本発明を採用しない場合に比べ、孤立線や孤立ドットからなる画像における濃度の安定化を図ることができる。

本発明の請求項２０によれば、本発明を採用しない場合に比べて、温湿度の影響を受けにくい状態で、トナー濃度を制御することができる。
本発明の請求項２１によれば、温湿度環境の変動により現像剤のトナー帯電量が異なる状態においても、本発明を採用しない場合に比べて、画像濃度の安定化を図ることができる。
本発明の請求項２２によれば、トナー供給手段内のトナー残量を推定することができる。
本発明の請求項２３によれば、本発明を採用しない場合に比べて、孤立線や孤立ドットからなる画像において濃度の安定化を図ることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の構成の一例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式を用いた所謂タンデム型のデジタルカラープリンタであって、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部２０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部６０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３やスキャナ等の画像読取装置４等から受信した画像データに例えばスクリーン処理等の所定の画像処理を施す画像処理部６９、処理プログラム等が記録される例えばハードディスク（Hard Disk Drive）にて実現される主記憶部９０を備えている。
また、画像形成装置１は、後述する中間転写ベルト４１上に形成された各色トナー像からなる基準濃度パターン像の濃度を検出する濃度検出手段の一例としての基準濃度検出センサ５５を備えている。

画像形成プロセス部２０は、一定の間隔を置いて並列的に配置された、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像をそれぞれ形成する４つの画像形成ユニット３０Ｙ,３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋ（以下、これらを「画像形成ユニット３０」とも総称する）を備えている。
ここで図２は、画像形成ユニット３０の構成の一例を示した図である。図２に示したように、画像形成ユニット３０は、矢印Ａ方向に回転しながら静電潜像が形成される像保持体の一例としての感光体ドラム３１、感光体ドラム３１の表面を帯電する潜像形成手段の一例としての帯電ロール３２、感光体ドラム３１上に形成された静電潜像を現像する現像手段の一例としての現像器３３、一次転写後の感光体ドラム３１表面を清掃する感光体クリーナ３６を備えている。

帯電ロール３２は、アルミニウムやステンレス等の導電性の芯金上に、導電性弾性体層と導電性表面層とが順次積層されたロール部材で構成されている。そして、帯電電源（不図示）から帯電バイアスの供給を受け、感光体ドラム３１に対して従動回転しながら感光体ドラム３１の表面を所定電位で一様に帯電する。ここで、帯電電源から供給される帯電バイアス値は、制御部６０からの制御信号に基づいて設定される。

現像器３３は、各画像形成ユニット３０において、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナーを現像する現像器３３Ｙ,３３Ｍ,３３Ｃ,３３Ｋとして構成される。
そして、各現像器３３は、現像剤を収容する支持容器３３１、現像剤を保持して搬送する現像ロール３３２、現像剤を現像ロール３３２に吸着させる現像マグネット３３３、現像剤の層厚（塗布量）を規制する規制ブレード３３４、現像剤を攪拌しながら現像器３３の長手方向に循環移動させる現像剤搬送スクリュー３３５,３３６、各色トナーを貯蔵するトナー供給手段の一例であるトナー容器３５Ｙ,３５Ｍ,３５Ｃ,３５Ｋ(以下、「トナー容器３５」とも総称する)からトナーを支持容器３３１へ供給するトナー供給路３３７を備えている。

支持容器３３１は、感光体ドラム３１側に向けて開口を有し、内部にはトナーと磁性粒子であるキャリアとを混合させた現像剤を収容する現像剤収容部が設けられている。現像剤収容部は、現像器３３の長手方向に設けられた収容部壁３３１ａによって第１現像剤収容部３３１ｂと第２現像剤収容部３３１ｃとに分けられている。
そして、第１現像剤収容部３３１ｂには現像剤搬送スクリュー３３５が配置され、第２現像剤収容部３３１ｃには現像剤搬送スクリュー３３６が配置されている。収容部壁３３１ａは現像器３３の長手方向の両端部には設けられておらず、第１現像剤収容部３３１ｂと第２現像剤収容部３３１ｃとはこの両端部で連結されて、現像剤が互いに流通するように構成されている。

現像ロール３３２は、アルミニウム、ＳＵＳ等の非磁性材料で構成され、図示しない駆動手段によって矢印Ｃ方向に回転する。現像ロール３３２には、現像電源（不図示）から直流電圧からなる現像バイアス、または交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが供給され、感光体ドラム３１との間に現像電界を形成している。ここで、現像電源から供給される現像バイアス値は、制御部６０からの制御信号に基づいて設定される。
また、現像ロール３３２の内部には、現像マグネット３３３が配置されている。現像マグネット３３３には、感光体ドラム３１と対向して設けられた現像極Ｎ１、規制ブレード３３４と対向して設けられ、現像剤の塗布量を規制するトリミング極Ｓ１、現像された現像剤を支持容器３３１内に搬送する搬送極Ｓ２、現像ロール３３２に保持された現像剤を離脱させるために反発磁界を形成するべく、現像ロール３３２の回転方向上流側から順に隣り合って配置された同極性（同極反発極）の磁極Ｎ２（第１反発磁極）と磁極Ｎ３（第２反発磁極）とが円周方向に沿って配置されている。
規制ブレード３３４は、非磁性材料または磁性材料で構成され、現像マグネット３３３のトリミング極Ｓ１とともに現像ロール３３２に保持される現像剤の層厚を一定量に規制する。これにより、感光体ドラム３１へは現像ロール３３２の軸方向に亘って所定量の現像剤が均一に供給され、現像電界の作用の下で感光体ドラム３１上に形成された静電潜像を現像する。

かかる現像マグネット３３３を内包した現像ロール３３２では、同極反発極の下流側の第２反発磁極Ｎ３によって第１現像剤収容部３３１ｂに保持されている現像剤を現像ロール３３２に吸着させた後、現像ロール３３２上の現像剤量（塗布量）をトリミング極Ｓ１と規制ブレード３３４とによって所定量に規制する。そして、現像ロール３３２が回転することによって現像剤を感光体ドラム３１に搬送し、現像電界の下で、現像極Ｎ１によって現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム３１に接触させ、感光体ドラム３１上の静電潜像を現像する。現像を終えた現像剤は、搬送極Ｓ２によって支持容器３３１内に搬送され、第１反発磁極Ｎ２および第２反発磁極Ｎ３の反発磁界によって現像ロール３３２から離脱される。さらに現像ロール３３２から離脱した現像剤は、第１現像剤収容部３３１ｂに回収される。

一方、第１現像剤収容部３３１ｂの現像剤搬送スクリュー３３５および第２現像剤収容部３３１ｃの現像剤搬送スクリュー３３６はそれぞれ軸の周囲に螺旋形状のスクリューが設けられている。そして現像剤搬送スクリュー３３５と現像剤搬送スクリュー３３６とは、図示しない駆動手段によって互いに反対方向に回転して、トナーとキャリアとを攪拌しながら互いに反対方向に搬送する。第１現像剤収容部３３１ｂと第２現像剤収容部３３１ｃとは現像器３３の両端部で連結されているために現像剤が互いに流れ込み、現像剤搬送スクリュー３３５と現像剤搬送スクリュー３３６とによって第１現像剤収容部３３１ｂと第２現像剤収容部３３１ｃとの間を循環するように構成されている。したがって、現像ロール３３２から離脱して第１現像剤収容部３３１ｂに回収された現像剤は、現像剤搬送スクリュー３３５と現像剤搬送スクリュー３３６とによって、第２現像剤収容部３３１ｃに搬送される。

また、支持容器３３１には、第２現像剤収容部３３１ｃの長手方向中央部の上部に、第２現像剤収容部３３１ｃへトナーを供給するトナー供給路３３７が形成されている。トナー供給路３３７は各トナー容器３５とトナー搬送路３７で連結され、トナー搬送路３７の中に設けられた補給用スクリュー（不図示）によりトナーが補給されるように構成されている。
第２現像剤収容部３３１ｃにおいて現像剤に各トナー容器３５からトナーが供給される際には、後述する制御部６０による制御の下で、現像剤中のトナーとキャリアとの混合比率（トナー濃度）が所定範囲に制御されるようにトナー供給量が調整される。そして、新たにトナーが供給された現像剤は、現像剤搬送スクリュー３３６によってトナーとキャリアとが充分に攪拌混合され、現像剤搬送スクリュー３３５と現像剤搬送スクリュー３３６とによる第１現像剤収容部３３１ｂと第２現像剤収容部３３１ｃとの間の循環によって、第１現像剤収容部３３１ｂに再び搬送される。そして、第１現像剤収容部３３１ｂから、トナー濃度が所定の範囲に調整されトナーに充分な帯電が付与された現像剤が現像ロール３３２に供給される。このようにして、現像剤の循環が行なわれている。

次に、感光体クリーナ３６は、ウレタンゴム等のゴム材料により形成された板状部材を感光体ドラム３１表面に接触させて、感光体ドラム３１上に付着したトナーや紙粉等を除去する。
また、画像形成ユニット３０には、帯電ロール３２の感光体ドラム３１回転方向下流側に、感光体ドラム３１の表面電位を検出する電位センサ６８が備えられている。電位センサ６８は、感光体ドラム３１の表面電位を検出し、その検出値（表面電位検出値）を制御部６０に送る。制御部６０は、取得した表面電位検出値に基づいて帯電ロール３２に供給される帯電バイアス値を調整して、感光体ドラム３１の表面電位を制御する。

図１に戻り、画像形成プロセス部２０は、各画像形成ユニット３０に設けられた各感光体ドラム３１を露光する潜像形成手段の一例としてのレーザ露光器２６、各画像形成ユニット３０の各感光体ドラム３１上に形成された各色トナー像が多重転写される転写媒体の一例としての中間転写ベルト４１、各画像形成ユニット３０の各色トナー像を一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト４１に順次転写（一次転写）する一次転写ロール４２、中間転写ベルト４１上に転写された重畳トナー像を二次転写部Ｔ２にて記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール４０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着器８０を備えている。
ここで、レーザ露光器２６は、光源としての半導体レーザ２７、レーザ光を感光体ドラム３１に走査露光する走査光学系（不図示）、例えば正六角面体で形成された回転多面鏡（ポリゴンミラー）２８、半導体レーザ２７の駆動を制御するレーザドライバ２９を備えている。レーザドライバ２９には、画像処理部６９からの画像データや制御部６０からの光量制御信号等が入力され、半導体レーザ２７の点灯制御や出力光量制御等を行う。
なお、本実施の形態では、レーザ露光器２６を用いる構成を示したが、潜像形成手段の他の例として、ＬＥＤ等の発光素子をライン状に多数配列した発光素子アレイを用いてもよい。

本実施の形態の画像形成装置１では、画像形成プロセス部２０は、制御部６０による制御の下で画像形成動作を行う。すなわち、ＰＣ３や画像読取装置４等から入力された画像データは、画像処理部６９によってスクリーン処理等の所定の画像処理が施され、レーザ露光器２６に供給される。そして、例えばイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット３０Ｙでは、帯電ロール３２により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム３１の表面が、レーザ露光器２６により画像処理部６９からの画像データに基づいて点灯制御されたレーザ光で走査露光され、感光体ドラム３１上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器３３Ｙにより現像され、感光体ドラム３１上にはイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。画像形成ユニット３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋにおいても、同様にして、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット３０で形成された各色トナー像は、図１の矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト４１上に、転写電源（不図示）から所定の一次転写バイアスが印加された一次転写ロール４２により順次静電転写され、中間転写ベルト４１上に重畳されたトナー像が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト４１の移動に伴って二次転写ロール４０とバックアップロール４９とが配設された二次転写部Ｔ２に向けて搬送される。
一方、転写媒体の一例としての用紙Ｐは送り出しのためのピックアップロール７２により用紙保持部７１から取り出され、搬送経路Ｒ１に沿って用紙Ｐの位置を規制するためのレジストロール７４の位置まで搬送される。そして、用紙Ｐは、重畳トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに同期して、レジストロール７４から二次転写部Ｔ２に向けて搬送される。二次転写部Ｔ２では、二次転写バイアス電圧が印加された二次転写ロール４０とバックアップロール４９との間に形成された転写電界の作用により、重畳トナー像は用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。
なお、二次転写部Ｔ２へは、両面搬送路Ｒ２や手差し用用紙保持部７５からの搬送経路Ｒ３からも用紙Ｐが搬送される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４１から剥離され、定着器８０まで搬送される。定着器８０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器８０によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部９１に搬送される。一方、二次転写後に中間転写ベルト４１に付着しているトナー（転写残トナー）は、中間転写ベルト４１に接触するように配置されたベルトクリーナ４５によって除去され、次の画像形成サイクルに備えられる。
このようにして、画像形成装置１での画像形成は、指定された枚数分だけ繰り返して実行される。

続いて、本実施の形態の画像形成装置１において行う画像濃度調整処理について説明する。
本実施の形態の画像形成装置１では、例えば画像形成開始時や、画像形成動作中における所定のプリント枚数毎等といった所定のインターバルにおいて、形成される画像の濃度の変動を抑制するために、「画像濃度調整処理」を行う。本実施の形態の画像濃度調整処理では、各画像形成ユニット３０にて形成される所定の基準濃度パターン像の濃度に基づいて、各現像器３３での現像剤中のトナーとキャリアとの混合比率（トナー濃度）が所定範囲に制御されるように、各トナー容器３５からのトナー供給量が調整される。さらには必要に応じて、例えばレーザ露光器２６での半導体レーザ２７の出力光量値や帯電ロール３２に供給される帯電バイアス値といった潜像形成条件や現像ロール３３２に供給される現像バイアス等といった現像条件（以下、「画像形成条件」とも総称する）が調整される。このような画像濃度調整処理は、本実施の形態における制御手段やトナー量調整手段や判定手段として機能する制御部６０による制御の下で行われる。

本実施の形態の画像形成装置１にて行われる画像濃度調整処理について説明する。
まず、制御部６０は、各画像形成ユニット３０において、感光体ドラム３１の表面電位を予め定められた電位レベルに設定する。またその際に、半導体レーザ２７の出力光量値、現像バイアス値、一次転写ロール４２の一次転写バイアス値等の各種画像形成条件は予め定められた所定値に設定しておく。そして、各画像形成ユニット３０において２つの異なる種類の基準濃度パターン像をそれぞれ形成する。
ここで、図３は、各画像形成ユニット３０にて形成された２つの異なる種類の基準濃度パターン像が中間転写ベルト４１上に一次転写された状態の一例を示した図である。図３に示したように、黒（Ｋ）の画像形成ユニット３０Ｋでは、基準濃度パターン像として、例えば所定の線幅の孤立線が所定の間隔で形成された第１のパターンの一例としての孤立線基準濃度パターン像Ｋ−１と、孤立線基準濃度パターン像Ｋ−１よりも高い画像面積率（画像が占める面積の割合）で形成された第２のパターンの一例としての高面積率基準濃度パターン像Ｋ−２とが形成される。
同様にして、イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット３０Ｙにおいて孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１および高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２、マゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニット３０Ｍにおいて孤立線基準濃度パターン像Ｍ−１および高面積率基準濃度パターン像Ｍ−２、シアン（Ｃ）の画像形成ユニット３０Ｃにおいて孤立線基準濃度パターン像Ｃ−１および高面積率基準濃度パターン像Ｃ−２がそれぞれ形成される。
なお、孤立線基準濃度パターン像に代えて、所定の径の孤立ドットが所定の間隔で形成された第１のパターンの一例としての孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´（不図示）を用いることもできる。
ここでの「孤立線」および「孤立ドット」は、例えば画像処理部６９にてスクリーン処理されて形成された画素を構成する線やドットであって、他の線やドットと交わりを持たない独立した状態で形成されたものをいう。

そして、中間転写ベルト４１上に形成された基準濃度パターン像は、画像形成ユニット３０Ｋの中間転写ベルト４１搬送方向下流側に配置された基準濃度検出センサ５５により、各色毎にそれぞれ濃度が検出される。検出された各色基準濃度パターン像の濃度検出値は濃度情報として制御部６０に送られる。したがって、制御部６０は、濃度情報取得手段としても機能する。
基準濃度検出センサ５５から各色基準濃度パターン像の濃度検出値を取得した制御部６０は、各色基準濃度パターン像の濃度検出値に対応したトナー供給量を設定する。そして、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。さらには、必要に応じて潜像形成条件や現像条件といった各種画像形成条件を設定する。それにより、用紙Ｐ上での画像濃度の変動を抑制して画像品質を高いレベルに維持している。

引き続き、図４は、本実施の形態の制御部６０における画像濃度調整処理を行う機能構成を説明するブロック図である。図４に示したように、制御部６０は、画像濃度調整処理を行う機能部の一例として、トナー量調整手段の一例としてのトナー供給量制御部６１、制御手段の一例としての現像バイアス制御部６２、制御手段の一例としての帯電バイアス制御部６３、制御手段の一例としてのレーザ光量制御部６４を備えている。基準濃度検出センサ５５による各色基準濃度パターン像の濃度検出値は、トナー供給量制御部６１、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、およびレーザ光量制御部６４にそれぞれ送られる。

また、図５は、本実施の形態の制御部６０の内部構成を示すブロック図である。図５に示したように、制御部６０は、画像濃度調整処理を行うに際して、予め定められた処理プログラムに従ってデジタル演算処理を実行するＣＰＵ６０１、ＣＰＵ６０１の作業用メモリ等として用いられるＲＡＭ６０２、ＣＰＵ６０１により実行される処理プログラム等が格納されるＲＯＭ６０３、書き換え可能で電源供給が途絶えた場合にもデータを保持できる記憶手段の一例としてのＥＥＰＲＯＭ６０４、制御部６０に接続される画像形成プロセス部２０や主記憶部９０や基準濃度検出センサ５５等の各部との信号の入出力を制御するインターフェース部６０５を備えている。

そして、制御部６０のＣＰＵ６０１が、トナー供給量制御部６１、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、およびレーザ光量制御部６４の各機能を実現するプログラムを主記憶部９０からＲＡＭ６０２等に読み込んで各種処理を行う。また、後述する各種機能部に備えられるテーブル（例えば、トナー供給量テーブル等）は、制御部６０のＥＥＰＲＯＭ６０４に予め記憶される。
また、主記憶部９０には、制御部６０により実行される処理プログラムが格納されており、画像形成装置１の立ち上げ時に制御部６０がこの処理プログラムを読み込むことによって、本実施の形態の制御部６０での画像濃度調整処理が実行される。

ここで、トナー供給量制御部６１は、濃度検出値とトナー供給量との対応関係を定めたトナー供給量テーブルを備えており、このトナー供給量テーブルに基づき、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。現像バイアス制御部６２は、濃度検出値と現像バイアス値との対応関係を定めた現像バイアス電圧テーブルを備えており、この現像バイアス電圧テーブルに基づき、現像ロール３３２に印加する現像バイアス値を制御する。帯電バイアス制御部６３は、濃度検出値と帯電バイアス電圧値との対応関係を定めた帯電バイアス電圧テーブルを備えており、この帯電バイアス電圧テーブルに基づき、各画像形成ユニット３０の各々の帯電ロール３２に供給する帯電バイアス値を制御する。レーザ光量制御部６４は、濃度検出値と出力光量との対応関係を定めた出力光量テーブルを備えており、この出力光量テーブルに基づき、レーザ露光器２６から感光体ドラム３１に照射される半導体レーザ２７の出力光量値を制御する。

続いて、本実施の形態のトナー供給量制御部６１にて行われるトナー供給量の制御について説明する。
トナー供給量制御部６１は、図３に示した各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１または孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。

図６は、孤立線基準濃度パターン像として６００ｄｐｉ（dot per inch）における１ｏｎ４ｏｆｆ（縦線）の２０ｍｍ×２０ｍｍの四角形パターン像を形成し、画像形成ユニット３０Ｋにおける現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値である濃度指数との関係を温湿度条件を変えて比較した図である。
なお、図６での６００ｄｐｉにおける１ｏｎ４ｏｆｆの孤立線基準濃度パターン像とは、６００ｄｐｉである直径約４２．３μｍの１ビット画素（「１ドット」とも称する）により、主走査方向に１ドット点灯４ドット非点灯を繰り返し行って、副走査方向に向かう縦線からなる孤立線基準濃度パターン像を形成したものである。また、基準濃度検出センサ５５の濃度検出値を８ビットデータ（０〜２５５）として検出した際のデータ値を「濃度指数」と定義している。また、比較する温湿度条件としては、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨと温度１０℃相対湿度３０％ＲＨとを設定している。

図６に示したように、孤立線基準濃度パターン像に関する濃度検出値（濃度指数）は、異なる温湿度条件の下においても、トナー濃度に対して一義的な相関関係を示す。したがって、孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１について基準濃度検出センサ５５により濃度検出値を検出すれば、温湿度条件の如何にかかわらず、トナー濃度を高精度に検出できることとなる。
なお、図６では、基準濃度パターン像として孤立線基準濃度パターン像についての濃度検出値とトナー濃度との相関関係を示したが、孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´を用いた場合にも、濃度検出値とトナー濃度とは、孤立線基準濃度パターン像と同様に、温湿度条件に依存しない一義的な相関関係を示す。

また、図７は、図６での孤立線基準濃度パターン像を形成するトナーの帯電量（μＣ／ｇ）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値である濃度指数との関係を示した図である。図７に示したように、同じ濃度指数の孤立線基準濃度パターン像を形成するトナーについて着目すれば、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境下でのトナー帯電量は、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境下でのトナー帯電量よりも低い値を示す。このような図７の結果は、高温高湿環境であるほどトナー帯電量は低下する現象を裏付けるものである。しかし、図６の結果は、図７のように温湿度条件によってトナー帯電量が異なる状態でも、孤立線基準濃度パターン像に関する濃度検出値がトナー濃度に関して一義的に対応していることを意味している。
そこで、本実施の形態のトナー供給量制御部６１は、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１または孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５Ｙ,３５Ｍ,３５Ｃ,３５Ｋから各現像器３３へのトナー供給量を調整している。それにより、トナー帯電量の大小に拘わらず、各現像器３３内のトナー濃度の高精度な制御を実現している。

引き続き、図８は、基準濃度パターン像として孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１を形成した場合の孤立線の線幅と、基準濃度検出センサ５５により検出された孤立線基準濃度パターン像の濃度検出値のばらつき（濃度変動率）との関係を示した図である。なお、図８では、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境および温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境の双方の温湿度条件の下で、トナー濃度が５．２％に調整された現像器３３およびトナー濃度が８．１％に調整された現像器３３それぞれにおける濃度変動率を算出した。また、濃度変動率の算出は、同一の画像形成条件に設定された状態の画像形成装置１にて１０００枚の画像形成動作を行った際に、１００枚に１回ずつの割合で行ったものである。さらに、ここでの濃度変動率とは、各線幅にて複数回検出された各濃度検出値をｎ、各線幅での濃度検出値の平均値をＩとして、次の（１）式により各濃度検出値に関する変動率を求め、それらを平均して各線幅での濃度変動率としたものである。
各濃度検出値に関する変動率＝（（ｎ−Ｉ）／Ｉ）×１００（％） …（１）
図８に示したように、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境および温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境の双方の温湿度条件を含めて安定した濃度検出値が得られるように、濃度変動率を１０％以下の範囲内に抑えるには、孤立線基準濃度パターン像に関しては、孤立線の線幅を２０μｍ以上に形成することが必要となる。

同様に、図９は、基準濃度パターン像として孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´を形成した場合の孤立ドットのドット径と、基準濃度検出センサ５５により検出された孤立ドット基準濃度パターン像の濃度検出値のばらつき（濃度変動率）との関係を示した図である。図９でも、図８と同様の条件の下で濃度変動率を求めた。
図９に示したように、安定した濃度検出値が得られる濃度変動率１０％以下の範囲内に抑えるには、孤立ドット基準濃度パターン像に関しては、孤立ドットのドット径を３０μｍ以上に形成することが必要となる。

ところで、基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値が得られるための孤立線基準濃度パターン像での孤立線の線幅２０μｍ以上、および孤立ドット基準濃度パターン像での孤立ドットのドット径３０μｍ以上という条件が生じるのは、次のような理由に基づくものであると考えられる。
まず、帯電ロール３２によって帯電された感光体ドラム３１の表面電位（ＶＨ：帯電電位）と、レーザ露光器２６により露光された領域の潜像電位（Ｖ：露光部電位）と、現像器（現像ロール３３２）３３に印加された現像バイアスの直流分（ＶＤＣ）との関係について述べておく。図１０は、帯電電位ＶＨと露光部電位Ｖと現像バイアス直流分ＶＤＣとの関係を示した図である。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、帯電ロール３２による感光体ドラム３１への帯電がマイナス電荷で行なわれ、現像器３３での現像がマイナス帯電されたトナーで行なわれる所謂反転現像方式を用いている。したがって、図１０の帯電電位ＶＨの領域が白地部（バックグラウンド）となる。また、電位ＶＬが感光体ドラム３１に形成される最も高濃度領域の潜像電位となる。

図１０に示した露光部電位Ｖと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜Ｖ−ＶＤＣ｜）である現像コントラスト電位は、画像部の画像濃度を決定するファクターとなる。そして、現像コントラスト電位が小さくなると、充分な画像濃度を得ることができない。例えば、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径が小さい潜像では、現像コントラスト電位Ｖ１は小さい。そのため、線幅やドット径の小さい潜像において露光部電位Ｖが僅かでも変動すると、現像コントラスト電位Ｖ１の変動率は大きなものとなる。それにより、濃度検出センサ５５による濃度検出値は不安定となる。これに対して、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径が大きい潜像では、現像コントラスト電位Ｖ２は大きい。そのため、線幅やドット径の大きい潜像において露光部電位Ｖが変動しても、現像コントラスト電位Ｖ２の変動率は小さいので、濃度検出センサ５５による濃度検出値は安定的となる。
したがって、上記したように、孤立線基準濃度パターン像においては、孤立線の線幅を２０μｍ以上、孤立ドット基準濃度パターン像においては、孤立ドットのドット径を３０μｍ以上に設定することで、基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値が得られることとなる。

次に、温湿度条件に依らず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値が得られるための孤立線基準濃度パターン像での孤立線の間隔に関する条件、および孤立ドット基準濃度パターン像での孤立ドットの間隔に関する条件について述べる。
図１１は、基準濃度パターン像として孤立線基準濃度パターン像を形成した場合に、現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を孤立線相互の間隔を変えて比較した図である。すなわち、図１１では、６００ｄｐｉである直径約４２．３μｍの１ビット画素（１ドット）により、主走査方向に１ドット点灯１ドット非点灯を繰り返す１ｏｎ１ｏｆｆ、１ドット点灯３ドット非点灯を繰り返す１ｏｎ３ｏｆｆ、１ドット点灯４ドット非点灯を繰り返す１ｏｎ４ｏｆｆ、１ドット点灯６ドット非点灯を繰り返す１ｏｎ６ｏｆｆの孤立線基準濃度パターン像を形成して比較した。また、比較する温湿度条件は、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境とである。

図１１の結果から、１ドット点灯に設定した状態で、非点灯ドットが４ドット以上である孤立線基準濃度パターン像を形成した場合に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境との間での基準濃度検出センサ５５による濃度検出値は、殆ど差が生じないこととなる。したがって、温湿度条件に依らず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値を得るには、孤立線基準濃度パターン像においては、線幅が６００ｄｐｉである約４２．３μｍの場合に、孤立線と孤立線の間隔が３線分の１２７μｍでは不充分であり、４線分の約１７０μｍ以上において充分となる。
そこで、本実施の形態の制御部６０において画像濃度調整処理を行うに際しては、基準濃度パターン像として孤立線基準濃度パターン像を形成した場合に、上記した安定した濃度検出値を得るために、孤立線と孤立線との間隔を１７０μｍ以上に設定している。

また、図１２は、基準濃度パターン像として孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合に、現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を孤立ドット相互の間隔を変えて比較した図である。すなわち、図１２では、画像面積率を２５％、２０％、１５％、１０％とした解像度１００ｄｐｉの孤立ドット基準濃度パターン像を形成して比較した。また、比較する温湿度条件は、同様に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境とである。

図１２の結果から、画像面積率を１５％以下とした孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境との間での基準濃度検出センサ５５による濃度検出値は、殆ど差が生じないこととなる。１００ｄｐｉの単位画素領域である２５４μｍ×２５４μｍの正方形の領域内においては、画像面積率が１５％の場合には、ドット径が９８μｍ（ここでは孤立ドットを正方形と仮定している）となり、隣接ドットとの間隔が１５６μｍとなる。また、画像面積率が２０％の場合には、ドット径が１１４μｍとなり、隣接ドットとの間隔が１４０μｍとなる。したがって、温湿度条件によらず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値を得るには、隣接ドットとの間隔を画像面積率が１５％以下となる１５６μｍ以上に設定すればよい。
そこで、本実施の形態の制御部６０において画像濃度調整処理を行うに際しては、基準濃度パターン像として孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合に、上記した安定した濃度検出値を得るためには、隣接ドットとの間隔を１６０μｍ以上に設定している。
なお、本実施の形態では、線幅やドット径の計算は、１インチをｄｐｉ数で割った長さを１画素（１ビット）分とし、孤立ドットに関しては孤立ドットを正方形と見なした場合の１辺の長さをドット径とした。

次に、孤立線基準濃度パターン像での孤立線の間隔および孤立ドット基準濃度パターン像での孤立ドットの間隔に関する上記の条件を満たす場合に、温湿度条件によらず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値が得られるための孤立線の線幅に関する条件、および孤立ドットの径に関する条件について述べる。
図１３は、基準濃度パターン像として孤立線基準濃度パターン像を形成した場合に、現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を、孤立線相互の間隔が上記の条件を満たした状態で孤立線の線幅を変えて比較した図である。すなわち、図１３では、６００ｄｐｉである直径約４２．３μｍの１ビット画素（１ドット）により、主走査方向に１ドット点灯４ドット非点灯を繰り返す１ｏｎ４ｏｆｆ、２ドット点灯４ドット非点灯を繰り返す２ｏｎ４ｏｆｆ、３ドット点灯４ドット非点灯を繰り返す３ｏｎ４ｏｆｆ、４ドット点灯４ドット非点灯を繰り返す４ｏｎ４ｏｆｆ、５ドット点灯４ドット非点灯を繰り返す５ｏｎ４ｏｆｆの孤立線基準濃度パターン像を形成して比較した。また、比較する温湿度条件は、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境とである。

図１３の結果から、４ドット非点灯に設定した状態で、点灯ドットが３ドット以下の孤立線基準濃度パターン像を形成した場合に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境との間での基準濃度検出センサ５５による濃度検出値は、殆ど差が生じないこととなる。したがって、温湿度条件によらず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値を得るには、孤立線基準濃度パターン像では、線幅が６００ｄｐｉである約４２．３μｍの場合に、孤立線の線幅がほぼ３線分の１３０μｍまでは許容範囲内であり、４線分の１７０μｍ以上においては許容範囲を外れることとなる。
そこで、本実施の形態の制御部６０において画像濃度調整処理を行うに際しては、基準濃度パターン像として孤立線基準濃度パターン像を形成した場合に、上記した安定した濃度検出値を得るための孤立線の線幅２０μｍ以上の条件（図８参照）も加味して、孤立線の線幅は２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定している。

また、図１４は、基準濃度パターン像として孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合に、現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を、孤立ドット相互の間隔が上記の条件を満たした状態で孤立ドットの径を変えて比較した図である。すなわち、図１４では、画像面積率を２５％、２０％、１５％、１０％とした解像度５０ｄｐｉの孤立ドット基準濃度パターン像を形成して比較した。また、比較する温湿度条件は、同様に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境とである。

図１４の結果から、画像面積率を１５％以下とした孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境との間での基準濃度検出センサ５５による濃度検出値は、殆ど差が生じないこととなる。５０ｄｐｉの単位画素領域である５０８μｍ×５０８μｍの正方形の領域内においては、画像面積率が１５％の場合には、ドット径が１９７μｍとなり、隣接ドットとの間隔が３１１μｍとなる。また、画像面積率が２０％の場合には、ドット径が２２７μｍとなり、隣接ドットとの間隔が２８１μｍとなる。したがって、温湿度条件によらず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値を得るには、ドット径を画像面積率がほぼ１５％以下となる２００μｍ以下に設定すればよい。
そこで、本実施の形態の制御部６０において画像濃度調整処理を行うに際しては、基準濃度パターン像として孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合に、上記した安定した濃度検出値を得るための孤立ドットのドット径３０μｍ以上の条件（図９参照）も加味して、孤立ドットのドット径は３０μｍ以上２００μｍ以下に設定している。

ところで、上記したように、孤立線基準濃度パターン像や孤立ドット基準濃度パターン像といった孤立パターン像を用いることによって現像剤のトナー濃度を高精度に検出できるのは、以下の原理に基づくものであると考えられる。図１５は、（ａ）が孤立パターン像の静電潜像と現像器３３の現像ロール３３２との間に形成される電界、（ｂ）が高い濃度で形成される画像（高濃度画像）の静電潜像と現像器３３の現像ロール３３２との間に形成される電界を説明する図である。図１５（ｂ）に示したように、高濃度画像の静電潜像は周囲の静電潜像と重ね合わせられることから、高濃度画像の静電潜像と現像バイアスが印加された現像ロール３３２とで形成される電界は、感光体ドラム３１と現像ロール３３２との間隙でほぼ均一な勾配となる。そのため、高濃度画像の静電潜像からの電気力線は、現像ロール３３２表面方向に向かい、感光体ドラム３１表面から現像剤層の奥深いところまで到達する。その一方で、図１５（ａ）に示したように、孤立線や孤立ドットによる孤立パターン像の静電潜像と現像ロール３３２とで形成される電界は、孤立パターン像の静電潜像を中心として湾曲した勾配となる。それにより、孤立パターン像からの電気力線は拡散する。さらには、この場合の電界強度は小さい。そのために、トナーに対して実効的な電界力が及ぶ範囲は静電潜像周囲近傍に限定され、孤立パターン像からの電気力線は現像剤層の第１層表面近傍に到達するにすぎない。

その結果、図１５（ｂ）の高濃度画像の静電潜像においては、静電潜像の電荷が現像付着したトナー電荷によって中和されるまで現像が進行するので、高濃度画像での濃度（トナー付着量）は、トナー電荷量に依存することとなる。またその一方で、孤立線や孤立ドットといった孤立パターン像の静電潜像の場合には、現像剤層の第１層表面に存在するトナーだけが現像に寄与し、静電潜像の電荷量を充分に中和するまで現像が進行しない。すなわち、孤立線や孤立ドットに現像されるトナー量は現像剤層第１層表面に存在するトナー量で決まる。そして、この現像剤層第１層表面のトナー量は現像剤のトナー濃度に比例するため、孤立パターン像の静電潜像での濃度（トナー付着量）は、現像剤のトナー濃度を表すこととなる。
しかし、孤立線や孤立ドットの間隔が小さくなった状態や孤立線の線幅や孤立ドット径が大きくなった状態では、隣接する静電潜像による電界の重ね合わせにより高濃度画像と類似した電界が形成される。それにより、電界の及ぶ範囲が広くなり、高濃度画像と同様にトナー帯電量への依存性が強くなる。そのために、温湿度条件が変動することにより、現像されたトナー量（トナー付着量）と現像剤のトナー濃度との間の一義的な相関関係が一致しなくなると考えられる。

このように、本実施の形態のトナー供給量制御部６１では、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１、または孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。その際に、温湿度条件によらず基準濃度検出センサ５５により安定した濃度検出値を得るために、孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１を用いた場合には、孤立線の線幅は２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定し、孤立線と孤立線の間隔は１７０μｍ以上に設定する。また、孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´を用いた場合には、孤立ドットのドット径は３０μｍ以上２００μｍ以下に設定し、隣接ドットとの間隔は１６０μｍ以上に設定する。
図１６は、６００ｄｐｉの１ｏｎ４ｏｆｆによる孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１を形成した場合の現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を示した図である。本実施の形態の各画像形成ユニット３０では、６００ｄｐｉの１ｏｎ４ｏｆｆによる孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１を形成し、本実施の形態のトナー供給量制御部６１では、図１６の関係を用いて、孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１の濃度指数が、それぞれ現像剤のトナー濃度が適正範囲（適正トナー濃度範囲）である例えば７〜９％となる目標濃度指数範囲に設定されるように、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御している。

続いて、本実施の形態のトナー供給量制御部６１以外の制御部６０内の機能構成部、すなわち現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、レーザ光量制御部６４にて行われる画像濃度調整処理について説明する。
上記の図３に示したように、本実施の形態の画像形成装置１では、各画像形成ユニット３０において、孤立線基準濃度パターン像や孤立ドット基準濃度パターン像に加えて、孤立線基準濃度パターン像や孤立ドット基準濃度パターン像よりも高い画像面積率で形成された高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２を形成している。そして、必要に応じて、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての基準濃度検出センサ５５での濃度検出値に基づいて、現像バイアス制御部６２は現像ロール３３２に印加する現像バイアス値、帯電バイアス制御部６３は帯電ロール３２に供給する帯電バイアス値、レーザ光量制御部６４は、レーザ露光器２６から感光体ドラム３１に照射される半導体レーザ２７の出力光量値をそれぞれ制御する。

ここで、図１７は、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２として画像面積率６０％の２００線万線の２０ｍｍ×２０ｍｍの四角形パターン像を形成し、現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を温湿度条件を変えて比較した図である。また、図１８は、図１７での高面積率基準濃度パターン像を形成するトナーの帯電量（μＣ／ｇ）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を示した図である。なお、図１７および図１８にて比較する温湿度条件としては、上記と同様に、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨと、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨとを設定した。
図１７に示したように、高面積率基準濃度パターン像に関する濃度検出値は、異なる温湿度条件の下において、トナー濃度に対して異なる相関関係を示す。したがって、高面積率基準濃度パターン像に関する濃度検出値に基づいて各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を調整すると、トナー濃度を精度良く制御することは難しい。しかしその一方で、図１８に示したように、高面積率基準濃度パターン像を用いた場合には、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境および温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境のいずれにおいても、濃度検出値（濃度指数）は、トナー帯電量に対して一義的な相関関係を示す。そして、トナー帯電量が高い状態にある場合には、濃度指数は低下し、トナー帯電量が低い状態にある場合には、濃度指数は増加する。

ところで、本実施の形態のトナー供給量制御部６１は、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１や孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５Ｙ,３５Ｍ,３５Ｃ,３５Ｋから各現像器３３へのトナー供給量を制御している。ところが、孤立線基準濃度パターン像や孤立ドット基準濃度パターン像を用いて、高精度に現像剤のトナー濃度を制御したとしても、トナー帯電量が例えば温湿度条件によって変動し、用紙Ｐ上に形成される画像濃度が所定濃度よりも濃くなる場合や薄くなる場合が生じる。
そこで、本実施の形態の制御部６０は、トナー帯電量に対して一義的な相関関係を示す高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての基準濃度検出センサ５５での濃度検出値に基づいて、必要に応じて、現像ロール３３２に印加する現像バイアス値、帯電ロール３２に供給する帯電バイアス値、半導体レーザ２７の出力光量値をそれぞれ制御することで、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を調整している。

本実施の形態の制御部６０は、次のように現像バイアス値、帯電バイアス値、半導体レーザ２７の出力光量値をそれぞれ制御する。すなわち、上記した図１８に示したように、トナー帯電量は、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境および温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境のいずれにおいても、濃度指数に対して一義的な相関関係を示す。そして、トナー帯電量が高い状態にある場合には、濃度指数は低下し、トナー帯電量が低い状態にある場合には、濃度指数は増加する。したがって、トナー供給量制御部６１により各現像器３３へのトナー供給量を制御した際に、基準濃度検出センサ５５による高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が所定の濃度レベルを超えていれば、現像剤のトナー濃度は適正であるが、その現像器３３でのトナー帯電量は低いと判定できる。また、濃度検出値が所定の濃度レベルよりも低ければ、現像剤のトナー濃度は適正であるが、その現像器３３でのトナー帯電量は高いと判定できる。

そこで、本実施の形態の制御部６０は、基準濃度検出センサ５５による高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が所定の濃度レベル以上の場合には、現像ロール３３２に印加する現像バイアス値、帯電ロール３２に供給する帯電バイアス値、半導体レーザ２７の出力光量値のいずれかまたは複数において、低いトナー帯電量に対応させて、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を低くするような設定を行う。また、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が所定の濃度レベル以下の場合には、高いトナー帯電量に対応させて、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を高くするような設定を行う。

ここで図１９は、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、レーザ光量制御部６４にて画像濃度調整処理が行われる濃度検出値領域を説明する図である。図１９に示したように、孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像についての濃度検出値（濃度指数）が現像剤のトナー濃度を所定の範囲に設定する領域（濃度設定範囲）に制御された際に、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が所定の濃度レベル１以上の領域（濃度領域１）である場合に、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、レーザ光量制御部６４のいずれか一または複数は、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を低くするような設定を行う。また、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が所定の濃度レベル２以下の領域（濃度領域２）である場合に、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、レーザ光量制御部６４のいずれか一または複数は、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を高くするような設定を行う。

その一例を説明すると、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が濃度レベル１以上（図１９の濃度領域１）である場合には、現像器３３へのトナー供給を行わず、かつ、感光体ドラム３１に形成される最も高濃度領域の潜像電位である電位ＶＬと現像ロール３３２に印加する現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜ＶＤＣ−ＶＬ｜）が小さくなるように、現像バイアス制御部６２は現像バイアス電圧ＶＤＣを制御し、レーザ光量制御部６４はレーザ露光器２６から感光体ドラム３１に照射される半導体レーザ２７の出力光量値を制御する。それにより、露光部電位Ｖと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜Ｖ−ＶＤＣ｜）である現像コントラスト電位は小さくなり、用紙Ｐ上に形成される画像濃度は低く設定される。
なお、この場合には、現像バイアス電圧ＶＤＣと帯電電位ＶＨとの差（｜ＶＨ−ＶＤＣ｜）、または｜ＶＨ−ＶＤＣ｜と｜ＶＤＣ−ＶＬ｜との比が変動しないように、現像バイアス制御部６２は現像バイアス電圧ＶＤＣを制御し、レーザ光量制御部６４は半導体レーザ２７の出力光量値を制御する。白地部（バックグラウンド）での所謂「地かぶり」を抑えるためである。

また、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値が濃度レベル２以下（図１９の濃度領域２）である場合には、現像器３３へのトナー供給を行わず、かつ、電位ＶＬと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜ＶＤＣ−ＶＬ｜）が大きくなるように、現像バイアス制御部６２は現像バイアス電圧ＶＤＣを制御し、レーザ光量制御部６４は半導体レーザ２７の出力光量値を制御する。それにより、露光部電位Ｖと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜Ｖ−ＶＤＣ｜）である現像コントラスト電位は大きくなり、用紙Ｐ上に形成される画像濃度は高く設定される。
なお、この場合には、現像バイアス電圧ＶＤＣと帯電電位ＶＨとの差（｜ＶＨ−ＶＤＣ｜）、または｜ＶＨ−ＶＤＣ｜と｜ＶＤＣ−ＶＬ｜との比が変動しないように、現像バイアス制御部６２は現像バイアス電圧ＶＤＣを制御し、レーザ光量制御部６４は半導体レーザ２７の出力光量値を制御する。同様に、白地部（バックグラウンド）での所謂「地かぶり」を抑えるためである。
このようにして、本実施の形態の制御部６０においては、トナー帯電量の変動に対応させて、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を安定的に維持している。

また、図２０は、画像面積率６０％の２００線万線の高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２を形成した場合の現像剤のトナー濃度（％）と基準濃度検出センサ５５での濃度検出値（濃度指数）との関係を示した図である。本実施の形態の各画像形成ユニット３０では、画像面積率６０％の２００線万線の高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２を形成し、制御部６０は、図２０の関係から、例えば現像剤のトナー濃度が適正トナー濃度範囲である例えば７〜９％に設定された場合における濃度指数に基づいて、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、レーザ光量制御部６４での制御の基準となる図１９の濃度レベル１および濃度レベル２を設定する。そして、本実施の形態の現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、レーザ光量制御部６４では、基準濃度検出センサ５５による高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値を設定された濃度レベル１および濃度レベル２と比較して、上記した制御を行う。

なお、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、およびレーザ光量制御部６４による画像濃度調整処理は、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、およびレーザ光量制御部６４のいずれか１または複数により行う形態や、現像バイアス制御部６２、帯電バイアス制御部６３、およびレーザ光量制御部６４のすべてを用いて行う形態を採用することができる。
また、潜像形成条件としての半導体レーザ２７の出力光量値および帯電ロール３２に供給される帯電バイアス値や、現像条件としての現像ロール３３２に供給される現像バイアスに加えて、定着器８０の温度や一次転写ロール４２の一次転写バイアス値、二次転写ロール４０の二次転写バイアス値等を用いた画像濃度調整処理を行うこともできる。
さらには、上記の図２０では、画像面積率６０％の２００線万線の高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２を形成した場合を例に示したが、これとは別に行った実験の結果から、画像面積率５０％以上の高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２を用いた現像コントラスト電位に関する上記の制御を行えば、画像濃度が安定的に維持される。

続いて、本実施の形態の制御部６０が行う各トナー容器３５内のトナーの空検知について述べる。
本実施の形態のトナー供給量制御部６１は、上記した図１６の関係に基づいて、孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１の濃度指数が目標濃度指数範囲に設定されるように、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。本実施の形態の制御部６０は、その際に、トナー供給量制御部６１から各トナー容器３５に対してトナーを補給することを指示する制御信号を送信したにも拘わらず、孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像について基準濃度検出センサ５５により検出される濃度検出値（濃度指数）が所定値を超えない場合に、濃度指数が所定値を超えない孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像を形成した画像形成ユニット３０にトナーを補給するトナー容器３５内のトナー量は“０”（所謂「空」）であると判定する。例えば、画像形成ユニット３０Ｙにより形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１の濃度指数が、トナー供給量制御部６１からトナー容器３５Ｙに対してトナーを供給することを指示する制御信号を送信したにも拘わらず所定値を超えない場合には、トナー容器３５Ｙ内のトナー量は、“０”であると判定する。ここでの制御部６０は、判定手段として機能する。
そして、制御部６０がトナー容器３５内のトナー量は“０”であると判定した場合には、画像形成装置１の操作表示パネル（不図示）に、該当するトナー容器３５、例えばトナー容器３５Ｙ内のトナーは「空」であることをユーザに対して警告する警告表示を行う。その際に、音声で警告することもできる。さらには、画像形成装置１の動作を停止することもできる。

なお、高面積率基準濃度パターン像についての濃度検出値を用いて、トナー容器３５内のトナー量が“０”であるか否かを判定することもできる。
また、トナー容器３５内のトナー量は“０”であるとする判定は、トナー供給量制御部６１による各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量の制御と、その後の孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像についての基準濃度検出センサ５５による検出とを複数回繰り返し行い、それにも拘らず基準濃度検出センサ５５により検出される濃度検出値が所定値を超えない場合に、該当するトナー容器３５内のトナー量は“０”であると判定することもできる。

このように、本実施の形態の画像形成装置１では、孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像や、高面積率基準濃度パターン像についての濃度検出値（濃度指数）と、トナー供給量制御部６１からトナー容器３５に対してトナーを補給することを指示する制御信号とに基づいて、特定のトナー容器３５が空か否かを判定している。そして、特定のトナー容器３５が空であると判定された場合には、ユーザに対して特定のトナー容器３５が空になったことを知らせている。

なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト４１上に形成された孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像や、高面積率基準濃度パターン像の濃度を濃度検出手段の一例としての基準濃度検出センサ５５で検出する構成について述べた。しかし、感光体ドラム３１上や用紙Ｐ上に形成された孤立線基準濃度パターン像または孤立ドット基準濃度パターン像や、高面積率基準濃度パターン像の濃度を基準濃度検出センサ５５で検出する構成を採用することもできる。

以上説明したように、本実施の形態の制御部６０では、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１または孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。その際に、孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１を用いた場合には、孤立線の線幅は２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定し、孤立線と孤立線の間隔は１７０μｍ以上に設定する。また、孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´を用いた場合には、孤立ドットのドット径は３０μｍ以上２００μｍ以下に設定し、隣接ドットとの間隔は１６０μｍ以上に設定する。それにより、温湿度条件によらず各現像器３３に保持される現像剤のトナー濃度を高い精度で制御している。そのため、画像濃度が安定し、色ムラの少ない高品位の画像を形成することができる。

また、本実施の形態の制御部６０は、現像剤のトナー濃度を制御した際に、高面積率基準濃度パターン像Ｙ−２,Ｍ−２,Ｃ−２,Ｋ−２についての濃度検出値に基づいて各種画像形成条件を調整することで、用紙Ｐ上に形成される画像濃度を安定化させている。それにより、トナー帯電量の変動に対応させて、用紙Ｐ上に形成される画像濃度の安定化を図っている。
さらには、本実施の形態の制御部６０がトナー供給量制御を行った際に、孤立線基準濃度パターン像や孤立ドット基準濃度パターン像、高面積率基準濃度パターン像についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値と、トナー供給量制御部６１からトナー容器３５に対するトナーを補給することを指示する制御信号とに基づいて、特定のトナー容器３５が空か否かを判定している。それにより、ユーザに対して特定のトナー容器３５が空になったことを知らせることができる。また、濃度の低い画像が形成されることを抑制している。

[実施の形態２]
実施の形態１では、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像や孤立ドット基準濃度パターン像についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する構成について説明した。本実施の形態では、実施の形態１に示したトナー供給量制御が行われる際に、現像剤のトナー濃度が目標値に制御されるまでの間の時間的な遅れを補完する機構をさらに備えた構成について述べる。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

制御部６０は、実施の形態１にて説明したように、トナー供給量制御部６１が、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１または孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づいて、各トナー容器３５Ｙ,３５Ｍ,３５Ｃ,３５Ｋから各現像器３３へのトナー供給量を制御する。
さらには、本実施の形態の制御部６０は、トナー供給量を制御するのに合わせて、各画像形成ユニット３０にて形成された孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１または孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´についての基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値に基づき、現像コントラストＶ１を制御する。

本実施の形態のトナー供給量制御部６１では、例えば上記した図１６の関係を用いて、孤立線基準濃度パターン像Ｙ−１,Ｍ−１,Ｃ−１,Ｋ−１や孤立ドット基準濃度パターン像Ｙ−１´,Ｍ−１´,Ｃ−１´,Ｋ−１´の濃度指数が、それぞれ現像剤のトナー濃度の適正範囲（適正トナー濃度範囲）である例えば７〜９％となるように、各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給量を制御する。ところが、基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値が適正範囲よりも低い場合には、トナー供給量制御部６１の制御に基づいて各トナー容器３５から各現像器３３へのトナー供給が開始されても、各現像器３３内の現像剤のトナー濃度が適正範囲に到達するまでの間に時間的な遅れが生じる。濃度検出値が適正範囲よりも高い場合にも同様である。そのため、各現像器３３へのトナー供給の開始からトナー濃度が適正範囲に到達されるまでの間は、現像器３３内の現像剤のトナー濃度にばらつきが生じる。すなわち、例えば現像器３３内の幅方向において、現像剤のトナー濃度が高い領域と低い領域とが存在する状態が生じる。また、現像器３３内の現像剤の循環経路中において、現像剤のトナー濃度が高い領域と低い領域とが存在する状態が生じる。

一方、上記の図１０に示したように、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径が小さい潜像では、現像コントラスト電位Ｖ１は小さい。それにより、線幅やドット径の小さい潜像において露光部電位Ｖが僅かでも変動すると、現像コントラスト電位Ｖ１の変動率は大きなものとなる。そのため、現像剤のトナー濃度にばらつきが存在すると、トナー濃度の大きな現像剤により現像される領域では、太く現像され、その反対に、トナー濃度の小さな現像剤により現像される領域では、全く現像されない場合も生じる。このように、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径が小さい潜像においては、現像剤のトナー濃度のばらつきが孤立線の線幅や孤立ドットのドット径の大きさに多大な影響をもたらす。

そこで、本実施の形態の制御部６０では、基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値が適正範囲よりも低い状況にて各現像器３３へのトナー供給を制御する場合には、現像器３３へのトナー供給を行うとともに、現像コントラスト電位Ｖ１を大きくするように設定する。
ここで図２１は、基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値が適正範囲よりも低い場合に、制御部６０が行う現像コントラストＶ１の制御の一例を説明する図である。図２１（ａ）は、現像コントラストＶ１を制御する前の電位状態を示し、（ｂ）は、現像コントラストＶ１を制御した後の電位状態を示している。図２１に示したように、基準濃度検出センサ５５での濃度検出値が適正範囲よりも低い場合には、現像バイアス制御部６２は、画像形成ユニット３０の各々の現像ロール３３２に印加する現像バイアス電圧ＶＤＣを帯電電位ＶＨとの差（｜ＶＨ−ＶＤＣ｜）が小さくなるように制御する。それにより、露光部電位Ｖと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜Ｖ−ＶＤＣ｜）である現像コントラスト電位Ｖ１は、大きく設定される。
なお、この場合には、感光体ドラム３１に形成される最も高濃度領域の潜像電位である電位ＶＬと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜ＶＤＣ−ＶＬ｜）が変動しないように、レーザ光量制御部６４は、レーザ露光器２６から感光体ドラム３１に照射される半導体レーザ２７の出力光量値を低減する。｜ＶＤＣ−ＶＬ｜が変動しないように制御するのは、高濃度領域での画像濃度の変動を抑えるためである。
このようにして、各現像器３３内の現像剤のトナー濃度が適正範囲よりも低い状態で不安定な場合に、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径が小さい潜像に対する現像能力を高め、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径の安定化を図っている。

また、本実施の形態の制御部６０では、基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値が適正範囲よりも高い状況にて各現像器３３へのトナー供給を制御する場合には、現像器３３へのトナー供給を行わないとともに、現像コントラスト電位Ｖ１を小さくするように設定する。
ここで図２２は、基準濃度検出センサ５５により検出された濃度検出値が適正範囲よりも高い場合に、制御部６０が行う現像コントラストＶ１の制御の一例を説明する図である。図２２（ａ）は、現像コントラストＶ１を制御する前の電位状態を示し、（ｂ）は、現像コントラストＶ１を制御した後の電位状態を示している。図２２に示したように、基準濃度検出センサ５５での濃度検出値が適正範囲よりも高い場合には、現像バイアス制御部６２は、画像形成ユニット３０の各々の現像ロール３３２に印加する現像バイアス電圧ＶＤＣを帯電電位ＶＨとの差（｜ＶＨ−ＶＤＣ｜）が大きくなるように制御する。それにより、露光部電位Ｖと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜Ｖ−ＶＤＣ｜）である現像コントラスト電位Ｖ１は、小さく設定される。
なお、この場合には、感光体ドラム３１に形成される最も高濃度領域の潜像電位である電位ＶＬと現像バイアス電圧ＶＤＣとの差（｜ＶＤＣ−ＶＬ｜）が変動しないように、レーザ光量制御部６４は、レーザ露光器２６から感光体ドラム３１に照射される半導体レーザ２７の出力光量値を増加する。｜ＶＤＣ−ＶＬ｜が変動しないように制御するのは、上記の場合と同様に、高濃度領域での画像濃度の変動を抑えるためである。
これにより、各現像器３３内の現像剤のトナー濃度が適正範囲よりも高い状態で不安定な場合に、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径が小さい潜像に対する現像能力を下げ、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径の安定化を図っている。

ここで、図２３は、各現像器３３へのトナー供給を制御するに際して、現像コントラスト電位Ｖ１を制御した場合と、制御しない場合とを比較した図である。図２３において、横軸はプリント枚数を表し、縦軸は画像濃度を表している。また、縦軸の画像濃度は、１ｏｎ１ｏｆｆの孤立線基準濃度パターン像でのものである。さらに、プリント中は、温湿度環境を、温度２２℃相対湿度５５％ＲＨ環境と、温度２８℃相対湿度８０％ＲＨ環境と、温度１０℃相対湿度３０％ＲＨ環境とで変化させて、濃度評価を行った。
図２３に示したように、現像コントラスト電位Ｖ１を制御することで、１ｏｎ１ｏｆｆの孤立線基準濃度パターン像の濃度は、温湿度環境の変動にも拘わらず、目標画像濃度（目標値）よりも高い濃度値で安定することが実証された。このように、目標画像濃度よりも高い濃度値で安定することで、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径の小さな画像が全く現像されないという事態の発生が抑制される。

上記のように、本実施の形態の制御部６０では、各現像器３３へのトナー供給を制御するに際して、現像剤のトナー濃度が目標値（適正範囲）に到達するまでの間にトナー濃度が不安定な状態となる状況下において、現像コントラスト電位Ｖ１を制御している。それにより、現像剤のトナー濃度が目標値に制御されるまでの間の時間的な遅れを補完し、孤立線の線幅や孤立ドットのドット径の安定化を図っている。

本発明の画像形成装置の構成の一例を示した図である。 画像形成ユニットの構成の一例を示した図である。 各画像形成ユニットにて形成された２つの異なる種類の基準濃度パターン像が中間転写ベルト上に一次転写された状態の一例を示した図である。 制御部における画像濃度調整処理を行う機能構成を説明するブロック図である。 制御部の内部構成を示すブロック図である。 孤立線基準濃度パターン像についての現像剤のトナー濃度と濃度指数との関係を温湿度条件を変えて比較した図である。 孤立線基準濃度パターン像を形成するトナーの帯電量と濃度指数との関係を示した図である。 孤立線基準濃度パターン像の孤立線の線幅と孤立線基準濃度パターン像の濃度検出値のばらつき（濃度変動率）との関係を示した図である。 基準濃度パターン像の孤立ドットのドット径と孤立ドット基準濃度パターン像の濃度検出値のばらつき（濃度変動率）との関係を示した図である。 帯電電位ＶＨと露光部電位Ｖと現像バイアス直流分ＶＤＣとの関係を示した図である。 孤立線基準濃度パターン像を形成した場合における現像剤のトナー濃度（％）と濃度指数との関係を孤立線相互の間隔を変えて比較した図である。 孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合における現像剤のトナー濃度（％）と濃度指数との関係を孤立ドット相互の間隔を変えて比較した図である。 孤立線基準濃度パターン像を形成した場合における現像剤のトナー濃度（％）と濃度指数との関係を孤立線の線幅を変えて比較した図である。 孤立ドット基準濃度パターン像を形成した場合における現像剤のトナー濃度（％）と濃度指数との関係を孤立ドットの径を変えて比較した図である。 （ａ）が孤立パターン像の静電潜像と現像ロールとの間に形成される電界、（ｂ）が高濃度画像の静電潜像と現像ロールとの間に形成される電界を説明する図である。 ６００ｄｐｉの１ｏｎ４ｏｆｆによる孤立線基準濃度パターン像を形成した場合の現像剤のトナー濃度と濃度指数との関係を示した図である。 高面積率基準濃度パターン像を形成した場合における現像剤のトナー濃度と濃度指数との関係を示した図である。 高面積率基準濃度パターン像を形成するトナーの帯電量と濃度指数との関係を温湿度条件を変えて示した図である。 現像バイアス制御部、帯電バイアス制御部、レーザ光量制御部にて画像濃度調整処理が行われる濃度検出値領域を説明する図である。 画像面積率６０％の２００線万線の高面積率基準濃度パターン像を形成した場合の現像剤のトナー濃度と濃度指数との関係を示した図である。 基準濃度検出センサにより検出された濃度検出値が適正範囲よりも低い場合に、制御部が行う現像コントラストＶ１の制御の一例を説明する図である。 基準濃度検出センサにより検出された濃度検出値が適正範囲よりも高い場合に、制御部が行う現像コントラストＶ１の制御の一例を説明する図である。 各現像器へのトナー供給を制御するに際して、現像コントラスト電位Ｖ１を制御した場合と、制御しない場合とを比較した図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２０…画像形成プロセス部、３０（３０Ｙ,３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋ）…画像形成ユニット、３１…感光体ドラム、３２…帯電ロール、３３（３３Ｙ,３３Ｍ,３３Ｃ,３３Ｋ）…現像器、３５Ｙ,３５Ｍ,３５Ｃ,３５Ｋ…トナー容器、４１…中間転写ベルト、５５…基準濃度検出センサ、６０…制御部、６１…トナー供給量制御部、６２…現像バイアス制御部、６３…帯電バイアス制御部、６４…レーザ光量制御部

Claims (23)

1. 像保持体に形成された静電潜像をキャリアとトナーとを含む現像剤により現像する現像手段と、
   前記現像手段により前記像保持体上に現像されたトナー像または当該像保持体から転写媒体上に転写された当該トナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなる当該トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段により検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記現像手段に供給されるトナー量を調整するトナー量調整手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像保持体上に現像された前記トナー像または前記転写媒体上に転写された当該トナー像の中の前記第１のパターンよりも画像面積率の高い第２のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度検出手段にて検出された前記濃度に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記潜像形成手段にて設定される潜像形成条件および前記現像手段にて設定される現像条件のいずれか１または双方を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記トナー量調整手段は、線幅が２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定された前記孤立線で構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記トナー量調整手段は、相互の間隔が１７０μｍ以上に設定された前記孤立線で構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記トナー量調整手段は、ドット径が３０μｍ以上２００μｍ以下に設定された前記孤立ドットで構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記トナー量調整手段は、相互の間隔が１６０μｍ以上に設定された前記孤立ドットで構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像の濃度に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記現像手段にトナーを供給するトナー供給手段と、
   前記トナー量調整手段が前記トナー量を調整した後の前記濃度検出手段にて検出される前記濃度が所定値以下である場合に、前記トナー供給手段内のトナー残量が少ないと判定する判定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 前記濃度検出手段にて検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の前記濃度に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記濃度検出手段にて検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の前記濃度が第１の所定値よりも小さい場合に、前記現像コントラスト電位を大きく設定し、当該濃度が第２の所定値よりも大きい場合に、当該現像コントラスト電位を小さく設定することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、前記濃度検出手段にて検出された前記第１のパターンからなる前記トナー像の前記濃度が前記第１の所定値よりも小さい場合に、前記現像手段にて設定される現像バイアスの絶対値を大きく設定し、当該濃度が前記第２の所定値よりも大きい場合に、当該現像バイアスの絶対値を小さく設定することを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
12. 現像手段により像保持体上に現像されたトナー像または当該像保持体から転写媒体上に転写された当該トナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなる当該トナー像に関する濃度情報を取得する濃度情報取得手段と、
    前記濃度情報取得手段にて取得した前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記現像手段に供給するトナー量を調整するトナー量調整手段と
    を備えたことを特徴とする制御装置。
13. 前記像保持体上に現像された前記トナー像または前記転写媒体上に転写された当該トナー像の中の前記第１のパターンよりも画像面積率の高い第２のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報取得手段にて取得した前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
14. 前記制御手段は、前記像保持体における潜像形成条件および前記現像手段にて設定される現像条件のいずれか１または双方を制御することを特徴とする請求項１３記載の制御装置。
15. 前記トナー量調整手段は、線幅が２０μｍ以上１３０μｍ以下に設定され、かつ相互の間隔が１７０μｍ以上に設定された前記孤立線で構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
16. 前記トナー量調整手段は、ドット径が３０μｍ以上２００μｍ以下に設定され、かつ相互の間隔が１６０μｍ以上に設定された前記孤立ドットで構成される前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記トナー量を調整することを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
17. 前記トナー量調整手段が前記トナー量を制御した後に前記濃度情報取得手段にて取得した前記濃度情報が所定値以下の濃度を示す場合に、前記現像手段にトナーを供給するトナー供給手段内のトナー残量が少ないと判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
18. 前記濃度情報取得手段にて取得した前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の制御装置。
19. 前記制御手段は、前記濃度情報取得手段にて取得した前記濃度情報が第１の所定値よりも小さい場合に、前記現像コントラスト電位を大きく設定し、当該濃度情報が第２の所定値よりも大きい場合に、当該現像コントラスト電位を小さく設定することを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
20. コンピュータに、
    現像手段により像保持体上に現像されたトナー像または当該像保持体から転写媒体上に転写された当該トナー像の中の所定の孤立線または孤立ドットで構成される第１のパターンからなる当該トナー像に関する濃度情報を取得する機能と、
    前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、前記現像手段に供給するトナー量を調整する機能と
    を実現させることを特徴とするプログラム。
21. 前記像保持体上に現像された前記トナー像または前記転写媒体上に転写された当該トナー像の中の前記第１のパターンよりも画像面積率の高い第２のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する機能をさらに実現することを特徴とする請求項２０記載のプログラム。
22. 前記トナー量を調整した後に取得した前記濃度情報が所定値以下の濃度を示す場合に、前記現像手段にトナーを供給するトナー供給手段内のトナー残量が少ないと判定する機能をさらに実現することを特徴とする請求項２０記載のプログラム。
23. 取得した前記第１のパターンからなる前記トナー像に関する前記濃度情報に基づいて、現像コントラスト電位を制御する機能をさらに実現することを特徴とする請求項２０記載のプログラム。

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