JP2011112988A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、特性情報を用いて光学濃度検出手段の検出値から像担持体上の画像のトナー量を検出し、且つ光学濃度検出手段の暗電流が検出性能に影響を及ぼさないトナー量検出技術を提供すると共に、トナー量検出技術を用いて画像濃度制御を行い常に優れた画像を安定して出力できる画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、パッチ画像の形成に先行して受光素子の暗電流で生じるオフセット電圧を測定しオフセット電圧に適合する特性情報を取得し予め設定することにより、全濃度範囲のパッチ画像に対し高い精度でトナー量を検出する画像濃度検出制御の提供を可能にする。更に、高い確度で検出されたトナー量に基づき画像形成条件を調整することにより、高画質な画像を常に出力できる、画像安定化性能に優れる画像濃度制御部を備える画像形成装置の提供を可能にする。
【選択図】図９

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、最適な画質を維持するために作像特性の検出をおこなう画像形成装置に関する。

複写機などの画像形成装置は、使用環境や複写枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が生じ易い。そのため、所定タイミングになると感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体表面に画像濃度補正のための基準のパッチ画像、例えばトナーパッチを形成し光学濃度検出手段を用いてパッチ画像のトナー量（濃度）を検出し、その結果に基づき画像形成条件を調整して画像濃度を安定化することが行われている。

パッチ画像のトナー量（濃度）を検出しその結果に基づき画像濃度を安定化する、いわゆる画像濃度制御技術として次の文献が開示されている。

特許文献１に記載の技術は、像担持体上にパッチ画像を形成するパッチ形成面を多数設定し、画像（トナー）が除去された各パッチ形成面が検出される際に光学濃度検出手段の受光部の出力を一定にするよう光学濃度検出手段の発光部の出力条件を設定するベース補正制御を実行している。更に、ベース補正制御で設定された出力条件で光学濃度検出手段の発光部を駆動して像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を検出している。そして、像担持体自体の表面反射度の偏差に起因するパッチ画像の濃度検出誤差の問題を解消している。

特許文献２には、光学濃度検出手段の出力を予め記憶してある対応表を参照してパッチ画像の濃度を取得しており、像担持体（中間転写体）の表面の汚れにより像担持体上に黒トナーで形成されたパッチ画像の濃度と光学濃度検出手段の出力との関係が変化し、パッチ画像の濃度検出に大きな誤差を生じるという問題及びその対策が記載されている。

その対策は、長期に使用された像担持体の場合には、次式を用いて光学濃度検出手段の出力ａから補正出力Ｘを演算し、補正出力Ｘを予め記憶された対応関係に参照させてパッチ画像の濃度を取得するものである。

Ｘ＝（ａ−ｃ）ｘ（ｂ１−ｃ）／（ｂ２−ｃ）＋ｃ
ここで、ａは光学濃度検出手段の出力で、ｂ１はパッチ画像が形成されていない初期の像担持体の表面を検出した際の光学濃度検出手段の出力で、ｂ２はパッチ画像が形成されていない長期使用後の像担持体の表面を検出した際の光学濃度検出手段の出力で、ｃは光学濃度検出手段の暗電流値である。

特開２００７−２４９０３２号公報 特開平１１−１３３７００号公報

図２０（ａ）は特許文献１及び特許文献２のカラー画像形成装置に用いられる光学濃度検出手段の検出特性を示す。横軸はパッチ画像のトナー量（単位面積当たりのトナーの質量 ｇ／ｍ^２）であり、縦軸は光学濃度検出手段の検出出力（Ｖ）である。

図２０（ａ）に示すように、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色のパッチ画像ではトナー量に正比例して出力が増加し、広い範囲のトナー量に対して一定の感度を有する。一方、黒色（Ｋ色）のパッチ画像では相対的に感度が低く、トナー量に逆比例して出力が減少する検出特性を有する。

図２０（ｂ）はＫ色画像を検出する際に出力利得を増大させた場合の検出特性を示す。図示のようにトナー量の変化量に対する出力の変化量の割合が高トナー量の領域（Ａ領域）では低トナー量の領域（Ｂ領域）に比較して著しく低下する。また、高トナー領域でトナー量を更に増大させても光学濃度検出手段の出力がＣ１の一定値に漸近する傾向を有する。Ｃ１は受光素子の暗電流による出力電圧である。暗電流は受光素子に入射される光量に依存しない成分である。

ところが、暗電流は、受光素子の温度及び素子自体のバラツキによって変化するものである。図２０（ｂ）に異なる暗電流が生じた場合における光学濃度検出手段の特性曲線を示す。Ｋ色（１）は暗電流がｃ１であるときの特性曲線であり、Ｋ色（２）は暗電流がｃ２であるときの特性曲線である。

図示のようにトナー量がｂ１であるパッチ画像を光学濃度検出手段で検出した場合、暗電流がｃ１であると光学濃度検出手段はＫ色（１）の特性曲線に従いａ１を出力する。一方、暗電流がｃ２であると光学濃度検出手段の出力はＫ色（２）の特性曲線に従いａ２を出力する。上記のように、光学濃度検出手段は暗電流の変化によって同一トナー量（濃度）のパッチ画像に対し異なる出力値が検出される。

特許文献１及び特許文献２に記載の技術では予め記憶された特性曲線に基づき光学濃度検出手段の出力値よりパッチ画像のトナー量を取得しているために、パッチ画像のトナー量の検出（取得）において光学濃度検出手段の暗電流による誤差が生じるという問題を有している。

例えば、Ｋ色（１）の特性曲線が予め記憶されており、且つｂ１のトナー量のパッチ画像を検出したと仮定する。図２０（ｂ）に示すように、暗電流がｃ１の場合に光学濃度検出手段はａ１を出力し、Ｋ色（１）の特性曲線に基づきｂ１のトナー量を取得する。一方、暗電流がｃ２の場合に光学濃度検出手段はａ２を出力する。ところが図２０（ｃ）に示すように、Ｋ色（１）の特性曲線に基づきｂ２のトナー量を取得することになる。つまり、暗電流が基準値のｃ１からｃ２に変化すると、本来のトナー量のｂ１に対し（ｂ２−ｂ１）の検出誤算が生じることになる。

本発明の目的は、特性情報を用いて光学濃度検出手段の検出値から像担持体上のパッチ画像のトナー量を検出し、且つ光学濃度検出手段の暗電流が検出性能に影響を及ぼさないトナー量検出技術を提供すると共に、当該トナー量検出技術を用いて画像濃度制御を行い常に優れた画像を安定して出力できる画像形成装置を提供することにある。

前記の本発明の目的は、下記の構成により達成される。

１．像担持体上に画像を形成する画像形成部と、
前記像担持体に対向して配設される発光素子と受光素子とを有し前記発光素子を予め設定された基準発光設定値で点灯して前記像担持体面の反射濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記光学濃度検出手段の検出値とトナー量とを対応付ける所定特性情報を格納する記憶部と、
前記画像形成部を制御して前記像担持体上にパッチ画像を形成し、前記光学濃度検出手段を制御して前記パッチ画像の検出値を検出し、前記所定特性情報を用いて前記パッチ画像の検出値に基づき前記パッチ画像のトナー量を取得する制御部と、を備え、
前記制御部は、パッチ画像の形成に先行して、前記受光素子の暗電流で生じるオフセット電圧を測定し、当該オフセット電圧に適合する特性情報を取得し、当該特性情報を前記所定特性情報として設定することを特徴とする画像形成装置。

２．前記制御部は、パッチ画像の形成に先行して前記光学濃度検出手段を制御して前記像担持体上の非画像面を検出させ、前記光学濃度検出手段の検出値が所定値に一致する前記発光素子の発光設定値を取得し、当該発光設定値を前記基準発光設定値として設定することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記制御部は、前記オフセット電圧の変化に応じて前記基準発光値を変更することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

４．前記制御部は、前記パッチ画像のトナー量を目標値にするよう、前記画像形成部の作像条件を調整することを特徴とする前記１から３までの何れか１項に記載の画像形成装置。

５．像担持体上に画像を形成する画像形成部と、
前記像担持体に対向して配設される発光素子と受光素子とを有し前記発光素子を予め設定された所定の発光条件で点灯し前記像担持体面の反射濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記光学濃度検出手段によるパッチ画像の検出値と当該パッチ画像のトナー量とを対応付ける所定特性情報を格納する記憶部と、
前記画像形成部を制御して前記像担持体上にパッチ画像を形成し、前記光学濃度検出手段に検出された前記パッチ画像の検出値が算出使用範囲にある場合に前記検出値を前記所定特性情報に参照し前記パッチ画像のトナー量を演算し前記パッチ画像のトナー量に基づき前記画像形成部の作像条件を調整し、一方前記パッチ画像の検出値が前記算出使用範囲の外にある場合に前記パッチ画像の検出値が前記算出使用範囲に収まるよう前記画像形成部の作像条件を変更する制御部と、を備え、
前記制御部は、パッチ画像の形成に先行して前記受光素子の暗電流によって生じるオフセット電圧を測定し、当該オフセット電圧に応じて前記算出使用範囲を変更することを特徴とする画像形成装置。

６．前記パッチ画像が異なる階調値を示す複数のパッチ画像であり、
前記制御部は、前記パッチ画像のトナー量に基づき前記複数のパッチ画像より高い濃度の階調値を示す仮想パッチ画像のトナー量を演算し、当該仮想パッチ画像のトナー量が目標値と一致するよう前記画像形成部の作像条件を調整することを特徴とする前記５に記載の画像形成装置。

７．前記仮想パッチ画像の階調値は、前記画像形成部に指示できる最高濃度であることを特徴とする前記５、又は６に記載の画像形成装置。

８．前記算出使用範囲は、前記パッチ画像のトナー量において許容不能なレベルのムラを生じる領域の境界である上限と、前記光学濃度検出手段の検出感度が許容不能なレベルに低下する領域の境界である下限と、で規定される前記光学濃度検出手段の検出範囲であることを特徴とする前記５から７までの何れか１項に記載の画像形成装置。

本発明は、光学濃度検出手段のオフセット電圧を測定しオフセット電圧に適合する特性情報を取得し当該特性情報を所定特性情報として設定し、当該所定特性情報を用いて光学濃度検出手段で検出されたパッチ画像の検出値に基づきパッチ画像のトナー量を取得することにより、全濃度範囲のパッチ画像に対し高い精度でトナー量を検出する、画像濃度検出制御技術の提供を可能にする。更に、画像濃度検出制御で検出されたパッチ画像のトナー量に基づき画像形成条件を調整することにより、高画質な画像を常時出力できる画像濃度検出制御と当該制御を備える画像形成装置の提供を可能にする。

本発明に係わる画像形成装置の全体構成図である。 画像形成部の拡大模式図である。 本発明に係る光学濃度検出手段の拡大模式図である。 画像形成装置の制御に関係する制御ブロック図である。 各色画像形成部の画像濃度安定化制御に関係する制御ブロック図である。 本発明に係る画像濃度検出制御に関係する制御ブロック図である。 本発明に係るＶｏｆｆ電圧を測定するＶｏｆｆ測定制御を示す制御フロー図である。 本発明の第１実施形態に係る発光量設定制御を示す制御フロー図である。 本発明に係る第１の実施形態に係る画像濃度検出制御を示す制御フロー図である。 特性テーブルＴｂｊの一例をグラフ化した特性曲線である。 各Ｖｏｆｆの範囲とその範囲に適合する特性テーブルＴｂｊ（Ｔｂ１、Ｔｂ２・・・ＴｂＡ）とを関連付ける対応表の一例である。 オフセット電圧ＶｏｆｆがＶｏｆｆ＝ａ１、Ｖｏｆｆ＝ａ５、あるいはＶｏｆｆ＝ａＡである場合において、Ｓ２００ステップで選択された各特性テーブルＴｂ１、Ｔｂ５、ＴｂＡを示す、特性曲線である。 第２の実施形態に係る発光量設定制御を示す制御フロー図である。 第２実施形態に係る画像濃度検出制御に用いられる補正テーブルＣＴｂの一例である。 特性テーブルＴｂ１、Ｔｂ５、ＴｂＡの対応関係をグラフ化した特性曲線ＫＣ１、ＫＣ５、ＫＣＡを示す。 本発明に係る第３実施形態の画像濃度検出制御、及び画像濃度安定化制御を示す、制御フロー図である。 中間転写体７０上に形成された第１パッチ画像Ｐａ１と第２パッチ画像Ｐａ２を示す模式図である。 本発明に係る仮想パッチ濃度検出制御を示す特性図である。 オフセット電圧Ｖｏｆｆが変化したときの光学濃度検出手段８の特性曲線ＫＣと、オフセット電圧Ｖｏｆｆの変化に合わせて変更する算出使用範囲ＡＲを示す模式図である。 従来技術の光学濃度検出手段の検出特性における暗電流の影響を示す、関係図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。

この画像形成装置１００のプリンタ部１０１は、タンデム構成のフルカラーの画像形成装置と称せられるものである。複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段２１及び定着器２４とから成る。画像形成装置の本体部１０１の上部には、スキャナ部１０３が配置されている。

図２は、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの拡大図であり、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについて以下に説明する。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、像露光手段３Ｙ、現像器４Ｙ、ローラ状の一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、像露光手段３Ｍ、現像器４Ｍ、一次転写手段としての一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、像露光手段３Ｃ、現像器４Ｃ、一次転写手段としての一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、像露光手段３Ｋ、現像器４Ｋ、一次転写手段としての一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。

各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周辺の電子写真プロセス各部の実施形態について、図２に従って更に詳しく説明する。

画像形成装置１００のシステムスピードは３００ｍｍ／ｓｅｃであり、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが直径６０ｍｍのＯＰＣであり、各帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって負極性に帯電される。

各帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、グリッドの電圧を切り替えることにより感光体の電圧を任意の帯電電圧に制御可能であるスコロトロンタイプのコロナ放電極であり、帯電電源２Ｙ１、２Ｍ１、２Ｃ１、２Ｋ１に接続している。

現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは２成分現像装置であり、トナーとキャリアからなる２成分現像剤が装填されている。そして、トナーは、キャリアとの相互摩擦により負極性に帯電される。

各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１と、攪拌手段４Ｙ４、４Ｍ４、４Ｃ４、４Ｋ４と、トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５と、現像容器４Ｙ６、４Ｍ６、４Ｃ６、４Ｋ６と構成される。

各攪拌手段４Ｙ４、４Ｍ４、４Ｃ４、４Ｋ４は、２本の回転軸とスクリューとで構成される。そして、攪拌手段の回転によって、図示していないトナー補給部から補給されたトナーが既に現像器内に収容された現像剤に均等に混合される共に、トナーとキャリアとの相互摩擦が促されトナー帯電量の向上が促進される。

トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５は、各攪拌手段４Ｙ４、４Ｍ４、４Ｃ４、４Ｋ４のひとつに対向するように現像容器４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５の底部に配設されている。トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５は、各現像器に収容される現像剤のトナー濃度を検出している。後述の制御によって、トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５で検出されたトナー濃度が基準値以下のなると、前述のトナー補給部の機構を作動するように制御され、各現像器内の現像剤は、常に基準値付近のトナー濃度に維持されている。

各現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１上には適量に規制された２成分現像剤の層が形成されている。各現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１の回転により、適量の現像剤が感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと対向する現像領域へ搬送される。

各現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１は、現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２に接続されている。現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２は、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を出力している。バイアス電圧のＤＣ成分、ＡＣ成分を適宜に変更することにより、カブリ、画像濃度等の現像特性を調整可能にしている。

一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、ＣＭ、５Ｋは、半導電性のスポンジ（登録商標）が被覆された一次転写ローラで構成され、一次転写ローラの抵抗値は１×１０^７Ωである。一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、ＣＭ、５Ｋは、一次転写電源５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１に接続され、バイアス電圧が印加される。このバイアス電圧の印加により各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の画像は、本発明の像担持体としての中間転写体に転写される。一次転写電源５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１は、主に出力電流を制御する定電流方式である。

各一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、ＣＭ、５Ｋの下流側に、各感光体クリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配設され、一次転写手段によって無端ベルト状の中間転写体７０へ転写できず各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に残された残余トナーが清掃される。残余トナーは、エッジが常に当接するようにクリーニングケーシングに支持固定されるクリーニングブレード６Ｙ１、６Ｍ１、６Ｃ１、６Ｋ１によって感光体上から除去される。除去された残余トナーは、搬送スクリュー６Ｙ１、６Ｍ２、６Ｃ３、６Ｋ４に降下する。そして、搬送スクリュー６Ｙ１、６Ｍ２、６Ｃ３、６Ｋ４の回転により画像形成装置本体の奥側へ搬送された後に、図示していない搬送機構を経て収容容器に収容される。

図１に戻り、中間転写体ユニットについて以下説明する。

中間転写体ユニット７は、垂直方向に縦列配置されている画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方に配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、７４、７６、７７に張架され回動可能に支持された無端ベルト状の中間転写体７０（転写体であるところの）と、一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及び二次転写手段５Ａと、クリーニング手段６Ａと、光学濃度検出手段８とを有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

一次転写手段５Ｋは、画像形成処理中、感光体１Ｋに常時圧接している。他の一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

後述で詳しく説明する各色のパッチ画像が一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの領域を通過する際には、各一次転写手段に印加されるバイアス電圧は、図示していない制御部によって以下のように切替られる。

感光体の移動方向における画像領域が一次転写部を通過する時には、感光体上のトナー像が正常に中間転写体に転写させるような通常条件のバイアス電圧が印加される。

一方、感光体の移動方向における画像領域と画像領域の間にあるインターイメージ領域が通過する時は、感光体上のトナーを中間転写体７０に転移させないような条件のバイアス電圧に切り替えられる。但し、感光体のインターイメージ領域に本発明に係わるパッチ画像が形成された場合には、インターイメージ領域の通過時であっても通常条件のバイアス電圧が印加される。

給紙カセット２０内に収容された記録媒体として用紙等の記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送される。そして、記録材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。

二次転写手段５Ａは、芯金に半導電性のソリッドゴムがコーティングされた二次転写ローラである。二次転写ローラとバックアップローラ７４のローラ対によってベルト状の中間転写体７０と記録材Ｐを挟持している。バックアップローラ７４も、二次転写ローラと同様に芯金に半導電性のソリッドゴムがコーティングされている。

二次転写電源は、二次転写ローラの芯金と接続されており、二次転写手段５Ａにバイアス電圧を印加している。主に出力電流を制御する定電流方式の電源である。一方のバックアップローラ７４の芯金は接地されている。

バイアス電圧の出力により中間転写体７０上のカラー画像は記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、転写後にバックアップローラ７４の曲率によって中間転写体７０から分離される。そして、定着器２４で定着処理した後に、排紙ローラ２５によって排紙トレイ２６上に排出される。

中間転写体７０に残された残余トナーは、クリーニング手段６Ａにより中間転写体７０から除去される。また、二次転写手段５Ａとクリーニング手段６Ａとの間に、中間転写体７０に対向して、光学濃度検出手段８が配設されている。

図３は、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上から転写された各色のパッチ画像を有する中間転写体７０の光学濃度を検出する光学濃度検出手段８を示す模式図である。光学濃度検出手段８は光を照射する発光素子８１と中間転写体７０側から反射光を受光する受光素子８２とを有する。発光素子８１は中間転写体７０に対し４５°で光を発光し、受光素子８２は中間転写体７０に対し平行に対向して中間転写体７０から反射される光を受光しているが、これに限定されるものではない。図示のように、ＮＰＡは画像が形成されていない中間転写体７０上の領域を示し、ＰＡは画像が形成されたトナーを有する中間転写体７０上の領域を示す。

図２に戻り、以下に説明する。二次転写手段５Ａは、記録材Ｐに画像が転写される期間には中間転写体７０に圧接するが、各色のパッチ画像が通過する際には、少なくとも中間転写体７０から離間するように後述の制御部によって制御される。従って、中間転写体７０に転写されたパッチ画像は、二次転写手段５Ａによって乱されることなく、二次転写手段５Ａの下流側に設けられた光学濃度検出手段８で検出される。その後、クリーニング手段６Ａによってパッチ画像は中間転写体７０から除去される。

上記の帯電、露光、現像、転写（一次転写、二次転写）のサイクルを繰り返し、記録材Ｐにカラー像が形成される。そして、カラー画像が形成された記録材Ｐは、定着器２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

［画像形成装置１００の制御構成］
図４は、本発明に係わる画像形成装置１００の制御部を示すブロック図である。

プリンタ部１０１、制御部１０２、スキャナ部１０３、画像処理部１０４、操作表示部１０５、画像パターン作成部１０６、記憶部１０７、送受信部１０８、プリントコントローラ部１０９等により構成される。各部はバス１１０により接続されている。

制御部１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。制御部１０２のＣＰＵは、操作表示部１０５の操作により、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムや各種制御プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って画像形成装置１００各部の動作を集中制御する。

操作表示部１０５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を有し、制御部１０２からの入力指示に従って、表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。

スキャナ部１０３は、原稿を載置するコンタクトガラスの下部にスキャナを備えて構成され、原稿の画像を読み取る。スキャナは、光源、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、結像光学系、Ａ／Ｄ変換器等により構成される。光源からの照明光は原稿を走査し、原稿面からの反射光はＣＣＤに結像する。原稿の画像は、ＣＣＤによって光電変換されてＲ、Ｇ、Ｂ信号として読み取られる。読み取られた画像は、Ａ／Ｄ変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換されて画像処理部１０４に出力される。ここで、画像は、図形や写真等のイメージデータに限らず、プリントコントローラ部によって文字や記号等のテキストデータがイメージデータに変換されたものも含む。

画像処理部１０４では、スキャナ部１０３から入力したＲ、Ｇ、Ｂの画像データをプリンタ部１０１で処理可能なＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データに変換し、更にプリンタ部１０１の出力特性に合わせてγ補正処理を行い、あるいは誤拡散方法等の２値化処理を行い、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の印刷データを生成し、プリンタ１０１へ出力する。

一方、ネットワーク上のパソコンから印刷ジョブは送受信部１０８で受信される。受信された印刷ジョブはプリントコントローラ部１０９へ転送される。印刷ジョブは、印刷処理に関する情報と印刷データ（ファイル）で構成されている。

プリントコントローラ部１０９は印刷ジョブの内容に基づき文字や記号等のテキストデータがイメージデータに変換して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データであるところの印刷データを生成し、プリンタ部１０１へ出力する。

画像パターン作成部１０６は本発明に係わる中間転写体に形成されるパッチ画像の素の電子的画像パターンを作成する。また、各色画像の位置合わせを行うためのレジスト用の電子的画像パターンも作成する。

記憶部１０７は、ＨＤＤ等の電源を切ってもデータが消失しない、データ書き換え可能な不揮発性メモリ部と、データの消失する画像処理用等に使用されるＤＲＡＭ部とで構成される。本発明に係る光学濃度検出手段の出力とパッチ画像のトナー量との対応関係（特性表）は記憶部１０７に予め記憶されている。

以上のように、画像処理部１０４及びプリントコントローラ部１０９で生成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の印刷データは、制御部１０２の指令によって記憶部１０７のＤＲＡＭ部にあるビットマップメモリ上に展開され、所定のタイミングになるとビットマップメモリ上から順次読み出され、各色の画像信号（ビデオ信号）としてプリンタ部１０１へ出力される。

制御部１０２は、画像形成装置１００等の動作を統括的に制御し、所定タイミングに画像安定化制御を行いながら円滑な印刷動作を実行している。例えば、適宜、再現画像の階調を最適化するための階調（濃度）調整を実行している。

図５は、各色画像形成部の画像安定化制御に関係する制御ブロック図を示す。破線で示す画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ内の各部は色毎に複数あり、それぞれバスに接続している。

各帯電電源２Ｙ１、２Ｍ１、２Ｃ１、２Ｋ１は各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの帯電電圧を制御している。制御部１０２の指示に基づき帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋはスコロトロン電圧を出力して、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを所望の表面電位に帯電する。

各像露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、レーザー光を感光体に移動方向と直交する主走査方向に走査する手段であり、制御部１０２の指示に基づき出力された前述のビデオ信号に従いレーザー光源の点灯出力（ＯＮ・ＯＦＦ）を変調して各色感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に潜像を順次形成する。

現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２は、制御部１０２の指示に基づき現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１に印加される現像バイアス電圧の出力を変更している。

一次転写電源５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１は、制御部１０２の指令に従って所定のタイミングに所定の出力電流を出力して、各色感光体上に形成された各色画像を中間転写体７０上に順次転写している。

二次転写電源５Ａは、制御部１０２の指令に従って所定のタイミングに所定の出力電流を出力して、中間転写体７０上に形成された画像を一括転写している。

図６は画像濃度検出制御に係る制御部を示すブロック図であり、図６に従い以下説明する。

濃度検出制御部２０１は制御部１０２内に有し、光学濃度検出手段８の動作を制御すると共に、光学濃度検出手段８から出力値に基づき中間転写体７０に形成されたパッチ画像のトナー量を高い精度で検出する、画像濃度検出制御を実行している。

濃度検出制御部２０１は、光学濃度検出手段８の動作を制御し光学濃度検出手段８の検出値からパッチ画像のトナー量を検出する画像濃度検出制御を司るＣＰＵ２０２と、画像濃度検出制御に用いる各種情報を格納する不揮発メモリ２０３と、を有する。

光学濃度検出手段８は、中間転写体７０の表面に形成されている、画像安定化制御のためのパッチ画像の反射濃度を検出して、その検出結果（アナログ）を濃度検出制御部２０１に出力する。

光学濃度検出手段８は、発光素子８１、受光素子８２、トランジスタ８３、抵抗素子８４、８５、８６、８７および電源入力端子８８を備えている。発光素子８１は、ＬＥＤからなり、トランジスタ８３のエミッタ端子と接続されている。トランジスタ８３のコレクタ端子は、抵抗素子８５を介して電源入力端子８７と接続される。電源入力端子８７は、ＤＣ８ボルト電源と接続されている。トランジスタ８３のベース端子は、抵抗素子８４を介してＣＰＵ２０２のＤ／Ａポート２０２ａに接続されている。受光素子８２は、フォトトランジスタからなり、ＣＰＵ２０２のＡ／Ｄポート２０２ｂと接続されている。また、Ａ／Ｄポート２０２ｂは、抵抗素子８６を介して電源入力端子８７と接続されている。

ＣＰＵ２０２は、不揮発メモリ２０３内の発光量情報格納部２０３ａに記憶されている基準発光設定値Ｉｒ（デジタル値）を読み出し、発光設定値ＩとしてＤ／Ａポート２０２ｂに出力する。発光設定値ＩはＤ／Ａポート２０２ｂでＤ／Ａ変換され、発光量制御のための光量制御信号（アナログ電圧）を出力する。この光量制御信号の大きさに応じた電流ｉｅがトランジスタ８３のベースに流れ、電流ｉｅが発光素子８１のコレクタ−エミッタ間に流れ、発光素子８１は電流ｉｅに応じた強度で発光する。発光素子８１から発せられた光Ｐｅは、パッチ画像が形成されている中間転写体７０の表面で反射して二次光Ｐｒとして放射される。そして、二次光Ｐｒの一部が受光素子８２に達し受光される。

受光素子８２には、二次光Ｐｒの強さに応じた大きさの電流ｉｒがアースに向かって流れる。その結果、Ａ／Ｄポート２０２ｂの端子８９には受光素子に流れる電流ｉｒに抵抗素子８６の抵抗値を乗じた電圧（アナログ）が、二次光Ｐｒの強さに応じた信号としてＡ／Ｄポート２０２ｂに入力される。

Ａ／Ｄポート２０２ｂは入力された電圧（アナログ）をＡ／Ｄ変換して検出値ＶｍをＣＰＵ２０２に出力する。

ＣＰＵ２０２は各色のパッチ画像が光学濃度検出手段８を通過する時点に検出された検出値Ｖｍをパッチ画像の検出値であるところのパッチ検出値Ｖｓとして取り込み、そのパッチ検出値Ｖｓを不揮発メモリ２０３内の特性情報格納部２０３ｂに記憶されている所定の特性情報としての特性テーブルＴｂｊと参照して、Ｋ色のパッチ画像のトナー量としてのパッチ濃度Ｔ（単位面積あたりの質量 ｇ／ｍ^２）を算出し、バス１１１を介して算出されたパッチ濃度Ｔを図５の制御部１０２に出力する。

制御部１０２は、濃度検出制御部２０１から受信したＫ色を含む各色パッチ画像のパッチ濃度Ｔに基づき画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの作像条件を調整する画像濃度調整制御を実行する。そして、画像濃度調整制御で調整された作像条件の下で各色画像形成部を動作させることにより、高品質な印刷物を安定的に出力可能にしている。

［不揮発メモリ２０３内の各種情報］
不揮発メモリ２０３内には発光量情報格納部２０３ａ、特性情報格納部２０３ｂ、オフセット電圧格納部２０３ｃ、及び補正テーブル格納部２０３ｄを有する。

発光量特情報格納部２０３ａは、画像濃度検出制御を実行する際に発光素子８１を所定の発光条件で点灯するためにＣＰＵ２０２からＤ／Ａポート２０２ａに出力される基準発光設定値Ｉｒを格納する記憶領域である。基準発光設定値Ｉｒは、発光素子８１を所定の発光条件で点灯させる発光設定値Ｉである。そして、基準発光設定値Ｉｒは、画像濃度検出制御に先行して実行される発光量設定制御によって、予め取得され発光量特情報格納部２０３ａに格納される。

特性情報格納部２０３ｂは、パッチ画像に対する光学濃度検出手段８のパッチ検出値Ｖｓからパッチ濃度Ｔを演算するための複数の特性情報としての特性テーブルＴｂｊを格納する記憶領域である。各特性テーブルはＴｂｊ（ｊ＝１，２．３，・・・）で示され、複数の暗電流範囲に対しそれぞれが対応付けられている。

オフセット電圧格納部２０３ｃは光学濃度検出手段８のオフセット電圧Ｖｏｆｆを格納する記憶領域である。オフセット電圧Ｖｏｆｆは、発光素子８１に流れる電流を零にした場合に、つまり発光素子８１から発光される光量を零にした場合に、受光素子８２と抵抗素子８６との間にある端子８９に発生する電圧に対応する検出値Ｖｍである。オフセット電圧Ｖｏｆｆは、本発明に係る受光素子８２に生じる暗電流に起因し、受光素子８２の温度変化及び受光素子８２間差によって変動するものである。

補正テーブル格納部２０３ｄは本発明に係る補正テーブルＣＴｂを格納する記憶領域である。補正テーブルＣＴｂは、検出されたオフセット電圧Ｖｏｆｆと、オフセット電圧Ｖｏｆｆの場合に用いる特性情報としての特性テーブルＴｂｊと、を関連付けている。

［オフセット電圧測定制御］
暗電流Ｉｄは、発光素子８１の発光量とは独立して受光素子８２に流れる電流である。

つまり、オフセット電圧Ｖｏｆｆは、発光素子８１の発光の停止時にＡ／Ｄポート２０２ｂで検出される検出値Ｖｍであり、暗電流Ｉｄに抵抗素子８６の抵抗値を乗じた値であり、パッチ画像のパッチ検出値Ｖｓにも暗電流成分として含まれる。

図７は、本発明に係る画像濃度検出制御に先行して実行されるオフセット電圧Ｖｏｆｆを測定するＶｏｆｆ測定制御を示す制御フロー図である。

Ｓ２０１は、発光素子８１を駆動する電流ｉｅを零にするための発光設定値Ｉを取得するステップである。なお、Ｉ＝０のときに電流ｉｅが零となるよう、発光設定値Ｉは正規化されている。

Ｓ２０２は、Ｉ＝０（つまり、発光素子８１の発光停止）の状態下で光学濃度検出手段８を作動し、検出値Ｖｍを取得するステップである。

Ｓ２０３は、Ｓ２０２で得られた検出値Ｖｍをオフセット電圧Ｖｏｆｆとして確定するステップである。

Ｓ２０４は、確定されたオフセット電圧Ｖｏｆｆを不揮発メモリ２０３内のオフセット電圧格納部２０３ｃに記憶するステップである。

以上のように、Ｖｏｆｆ測定制御は、ＣＰＵ２０２によりＤ／Ａポート２０２ａに指令する発光設定値Ｉを取得し、Ａ／Ｄポート２０２ｂで検出された検出値Ｖｍを取得する。そして、取得された検出値Ｖｍをオフセット電圧Ｖｏｆｆとして不揮発メモリ２０３のオフセット電圧格納部２０３ｃに予め設定している。

［発光量設定制御］
本発明に係る濃度検出制御部２０１は、中間転写体７０の繰り返し使用に伴う中間転写体７０自体の反射率の変化を補償するために、パッチ画像のトナー量検出制御の実行に先行して、画像濃度検出制御を実行する際に発光素子８１を点灯させる動作条件（所定の発光条件）を予め設定するための発光量設定制御を実行している。

発光量設定制御は、中間転写体７０の領域ＮＰＡを検出しているときに光学濃度検出手段８で検出される検出値Ｖｍを所定値Ｖａに一致させるところの発光設定値Ｉを取得し、この発光設定値Ｉを基準発光設定値Ｉｒとして発光量特情報格納部２０３ａに格納する制御を実行している。以下に詳しく説明する。

図８は、上記の画像濃度検出制御に先行して実行される、本発明の第１実施形態に係る発光量設定制御を示す制御フロー図である。

Ｓ３０１は、不揮発メモリ２０３内の発光量情報格納部２０３ａに既に格納されている基準発光設定値Ｉｒを読出すステップである。この基準発光設定値Ｉｒは、先の画像濃度検出制御の実行において用いられたものである。

Ｓ３０２は、発光設定値ＩにＳ３０１で読み出した基準発光設定値Ｉｒを代入するステップである。

Ｓ３１０は、発光素子８１の点灯を発光設定値Ｉで動作させるステップであり、同時にＡ／Ｄポート２０２ｂからＣＰＵ２０２に入力される検出値Ｖｍを検出するステップである。

Ｓ３１１は、Ｓ３１０ステップで検出された検出値Ｖｍが所定値Ｖａの算出使用範囲にあるか否かを判定するステップであり、検出値Ｖｍが算出使用範囲の外、つまりＶａを超える、あるいは（Ｖａ−α）未満である場合にはＳ３１２ステップに移行する。なお、αはＶａの算出使用範囲を規定する定数である。

Ｓ３１２は、所定値Ｖａより検出値Ｖｍを減じて差分（Ｖａ−Ｖｍ）を算出し、更に差分（Ｖａ−Ｖｍ）に基づき指令値の変化分△Ｉを演算するステップである。例えは、次式を用いて演算する。

△Ｉ＝β×（Ｖａ−Ｖｍ）
β（定数）＞０
Ｓ３１３は、Ｓ３１２ステップで得られた指令値の変化分△Ｉを発光指令値Ｉに加算するステップであり、演算処理後にＳ３１０ステップに再度戻る。

そして、Ｓ３１１ステップにおいて検出値Ｖｍが算出使用範囲内にある、つまり、Ｖａ以下、且つ（Ｖａ−α）超えの場合にはＳ３１４ステップ以降に移行し、発光設定値Ｉを新たな基準発光設定値Ｉｒとして入力し（Ｓ３１４ステップ）、そして、基準発光設定値Ｉｒは不揮発メモリ２０３内の発光量情報格納部２０３ａに格納させる（Ｓ３１５ステップ）。

以上のように、発光量設定制御は、画像濃度検出制御を実行する前に、画像濃度検出制御の実行時に発光素子８１を点灯させるための基準発光設定値Ｉｒを予め設定可能にしている。

［第１実施形態に係る画像濃度検出制御］
図９は、濃度検出制御部２０１によって実行される、本発明に係る第１の実施形態に係る画像濃度検出制御を示す制御フロー図である。図９に従い以下説明する。

制御部１０２より検出を受けると（Ｓ１０１ステップ；Ｙｅｓ）、図７に示す暗電流影響成分のＶｏｆｆ測定制御を実行する（Ｓ１０２ステップ）。

Ｓ１０３はＳ１０２ステップで検出されたＶｏｆｆ電圧に適合する特性テーブルＴｂｊを選択するステップである。

以下に、特性テーブルＴｂｊに関係する主要な内容について詳しく説明する。

特性テーブルＴｂｊは、不揮発メモリ２０３内の特性情報格納部２０３ｂに複数個格納されており、ここでは、ｊ＝１、２、３・・・・１０のように１０個のテーブルが格納されている。図１０は、特性テーブルＴｂｊの一例をグラフ化した特性曲線である。従って、各特性テーブルＴｄｊは、図１０に示すように、濃度の異なる多数のパッチ画像の各々に対して光学濃度検出手段８でパッチ画像を検出したときのパッチ検出値Ｖｓとパッチ画像の濃度（ｇ／ｍ^２）とを関連付けている。図１０に示す特性曲線ＫＣは、特性テーブルＴｂｊの多数の要素Ａｉ（Ｔｉ及びＶｓｉで構成され、それぞれ対応付けられている）を繋ぐ特性曲線である。特性曲線ＫＣはＶｓ＝Ｖｏｆｆ及びＶｓ＝Ｖａを示す２つの破線の間に展開している。ＳＲは、ＶａとＶｏｆｆｓとの差分、つまり光学濃度検出手段８の検出感度範囲を示す。

図１１は、１０区分に分割された各Ｖｏｆｆの範囲と、その範囲に適合する特性テーブルＴｂｊ（Ｔｂ１、Ｔｂ２・・・ＴｂＡ）とを関連付けている補正テーブルＣＴｂの一例である。図１１に示す格納先は、各特性テーブルＴｂｊが格納される特性情報格納部２０３ｂ内の領域２０３ｂｊを示している。なお、図１１は暗電流の範囲を１０区分に分割しているが、更に多く分割することで、より正確な特性テーブルを提供できる。分割数は、特性データ格納部２０３ｂの記憶容量の増大と実用的に要求される検出精度との兼ね合いから適宜決定される。

ＣＰＵ２０２は、上記のＳ１０３ステップにおいて図１１の補正テーブルＣＴｂを参照してＳ１０２ステップで検出されたオフセット電圧Ｖｏｆｆに適合する特性テーブルＴｂｊを選択している。

図１２は、オフセット電圧ＶｏｆｆがＶｏｆｆ＝ａ１、Ｖｏｆｆ＝ａ５、あるいはＶｏｆｆ＝ａＡである場合において、Ｓ１０３ステップで選択された各特性テーブルＴｂ１、Ｔｂ５、ＴｂＡを示す。ＫＣ１１、ＫＣ１５、ＫＣ１Ａは、それぞれの特性テーブルに対応する特性曲線として参考に示している。

次にＣＰＵ２０２はＳ１０４ステップにおいて図９で示した発光量設定制御を実行する。この段階で、濃度検出制御部２０１は制御部１０２に対し中間転写体上にパッチ画像を形成するパッチ画像形成開始の指令を出力する。

Ｓ１０５は、制御部１０２から受信したパッチ画像形成実行の旨の信号に基づきパッチ画像形成の有無を判定するステップである。ＣＰＵ２０２はパッチ画像形成の有と判定すると、Ｓ１０６ステップに移行する。

Ｓ１０６は画像濃度検出制御を実行するステップで、不揮発メモリ２０３内の発光量情報格納部２０３ａから発光基準値Ｉｒを読み出し発光設定値Ｉに代入し、発光設定値Ｉの下で発光素子８１を点灯させて、パッチ画像に対応する検出値Ｖｍ、つまりパッチ検出値Ｖｓを検出している。

Ｓ１０７は、Ｓ１０３ステップで選択された特性テーブルＴｂｊを参照してＳ１０６で検出されたパッチ検出値Ｖｓに基づきパッチ画像の濃度Ｔを取得するステップである。

Ｓ１０８は、Ｓ１０７で得られたパッチ画像の濃度Ｔを制御部１０２にバス１１１を介して転送するステップである。

以上に示したように、第１実施形態に係る画像濃度検出制御は、光学濃度検出手段の出力からトナー量を演算する適切な特性情報をオフセット電圧に対応して取得しており、受光素子の暗電流に起因して発生するパッチ画像濃度検出の誤差を防止可能にしている。

［第２の実施形態の画像濃度検出制御］
第２の実施形態に係る画像濃度検出制御は、第１の実施形態と同様に、図９の一連の画像濃度検出制御フローに従いパッチ画像の濃度Ｔを取得している。第１の実施形態と異なる点は、図１３に示すような発光量設定制御を実行していることである。

図１３は、第２の実施形態に係る発光量設定制御に関する制御フロー図である。

発光量設定制御の制御フロー図において、第１の実施形態と異なる点は、Ｓ３０２ステップとＳ３１０ステップとの間にＳ３０３ステップとＳ３０４ステップが追加されている点である。

Ｓ３０３は不揮発メモリ２０３内のオフセット電圧格納部２０３ｃからオフセット電圧Ｖｏｆｆを読み出すステップである。

Ｓ３０４は、Ｓ３０３ステップで読み出されたオフセット電圧Ｖｏｆｆを基底値Ｖａｒに加算し、所定値Ｖａに代入するステップである。つまり、つぎのような演算を実行している。

Ｖａ＝Ｖａｒ＋Ｖｏｆｆ
なお、基底値Ｖａｒはオフセット電圧Ｖｏｆｆが零であると仮定したときに光学濃度検出手段８が中間転写体７０の領域ＮＰＡを検出しているときにＡ／Ｄポート２０２ｂからＣＰＵ２０２に入力される検出値Ｖｍに対応する値を意味する。

そして、第１実施形態と同様にＳ３１０からＳ３１５までのステップにおいて、光学濃度検出手段８が中間転写体７０の領域ＮＰＡを検出しているときにＡ／Ｄポート２０２ｂからＣＰＵ２０２に入力される検出値Ｖｍが所定値Ｖａに一致させるような発光設定値Ｉｒを確定している。そして確定された発光設定値Ｉｒを発光量情報格納部２０３ａに格納している。

第１実施形態と同様に図９に示した一連の画像濃度検出制御を実行し、Ｓ１０２ステップでオフセット電圧Ｖｏｆｆを検出し、Ｓ１０３ステップにおいてオフセット電圧に適合する特性テーブルＴｂｊを選択する。

次に、Ｓ１０４ステップにおいてオフセット電圧Ｖｏｆｆに応じた発光設定値Ｉｒを確定する。

次に、パッチ画像が作成されると、図９に示したＳ１０６ステップからＳ１０８ステップの制御フローを実施して、パッチ画像に対応するパッチ検出値ＶｓをＳ１０３ステップで選択された特性テーブルＴｂｊに参照してパッチ画像の濃度Ｔを取得する。そして、Ｓ１０７で取得された濃度Ｔを制御部１０２にバス１１１を介して転送する。

Ｓ１０３で選択されるところの複数の特性テーブルＴｂｊは、発光設定値Ｉｒがオフセット電圧Ｖｏｆｆに応じて変化するために、第１の実施形態における複数の特性テーブルＴｂｊとは異なる組み合わせになる。後述の図１５に示すように、複数の特性テーブルに対応する各特性曲線はＶｓ軸に平行移動している。

図１４は、第２実施形態に係る画像濃度検出制御に用いられる補正テーブルＣＴｂの一例を示す。図示のようにオフセット電圧ＶｏｆｆがＶｏｆｆ≦ａ１の場合には、特性テーブルＴｂ１が適用され、オフセット電圧Ｖｏｆｆがａ４＜Ｖｏｆｆ≦ａ５の場合には、特性テーブルＴｂ５が適用される。そして、オフセット電圧Ｖｏｆｆがａ９＜Ｖｏｆｆ≦ａ１の場合には、特性テーブルＴｂＡが適用される。

図１５は、上記の特性テーブルＴｂ１、Ｔｂ５、ＴｂＡの対応関係をグラフ化した特性曲線ＫＣ１、ＫＣ５、ＫＣＡを示す。図示のように、各特性曲線はＶｓ軸に平行移動している。従って、オフセット電圧Ｖｏｆｆの変化にも拘わらずＶａとＶｏｆｆとの差分、つまり光学濃度検出手段８の検出感度範囲ＳＲは一定に保持されており、オフセット電圧Ｖｏｆｆが高くなっても同一の高い検出精度を有し、第１実施形態の画像濃度検出制御に比較して検出精度の面で優れるという特長を有する。

なお、図１３に示すような補正テーブルＴＣに代わって、単一の特性テーブルＴｂを原特性テーブルＴｂｒとして特性情報格納部２０３ｂに予め格納しておき、演算処理を実行してオフセット電圧Ｖｏｆｆに適合する特性テーブルＴｂｊを演算するようにしてもよい。

例えば、オフセット電圧Ｖｏｆｆがａ１であるときの特性テーブルＴｂ１を原特性テーブルＴｂｒにした場合、Ｓ１０２ステップでオフセット電圧Ｖｏｆｆがａｊであると検出されると、基準特性テーブルＴｂｒの各要素Ａｉ（Ｖｓｉ、Ｔｉ）に対し、次の演算処理を施して新たな特性テーブルＴｂｊの各要素Ａｉ（Ｖｓｉ、Ｔｉ）を取得するようにしてもよい。

演算処理１：ＤＶｏｆｆ＝ａｊ−ａ１
ＤＶｏｆｆはオフセット電圧の変動量である。

演算処理２：Ｖｓｉ＝Ｖｓｉ＋ＤＶｏｆｆ
上記の演算処理で取得された新たな特性テーブルＴｂｊはオフセット電圧Ｖｏｆｆ＝ａｊに適合する特性テーブルとして特性情報格納部２０３ｂに格納される。

そして、画像濃度検出制御のＳ１０７ステップ（図９）において特性情報格納部２０３ｂから読み出した特性テーブルＴｂｊを参照してパッチ画像の濃度を取得するものである。

以上のように、第２実施形態の画像濃度検出制御は、光学濃度検出手段の出力からトナー量を演算する適切な特性情報をオフセット電圧に対応して取得しており、受光素子の暗電流に起因して発生するパッチ画像濃度検出の誤差を防止可能にしている。更に、オフセット電圧の変化に対しパッチ画像濃度検出の感度特性が一定に維持されるものであり、第１実施形態の画像濃度検出制御と比較してより優れた画像濃度検出制御を可能にする。

［第３実施形態の画像濃度安定化制御］
本発明に係る画像濃度安定化制御は、あらゆる階調の画像を常に一定の濃度で出力可能にするために、画像形成の実行前に実際に複数のパッチ画像を中間転写体上に形成し各パッチ画像のトナー量（パッチ濃度Ｔ）を検出し、更に、パッチ濃度Ｔを目標値と一致させるよう、各色画像形成部の作像条件を適宜調整するものである。以下に詳しく説明する。

Ｋ色パッチ画像の場合には、図１０で示した特性曲線において、トナー量が高くなると、光学濃度検出手段の感度が小さい、あるいは感度がないような領域があり、この領域に属すパッチ濃度Ｔ（パッチ画像のトナー量）は、光学濃度検出手段の検出値から直接的に中間転写体上のトナー量を取得できない。ここでは、上記の領域を非検出範囲ＮＭＲと仮称す。

本発明に係る第３実施形態の画像濃度安定化制御は、非検出範囲ＮＭＲより低いトナー量の領域に対応する階調濃度Ｄｐのパッチ画像を形成して、第１実施形態又は第２実施形態の画像濃度検出制御を実行してパッチ濃度Ｔ（パッチ画像のトナー量）を検出して、パッチ濃度Ｔに基づき非検出範囲ＮＭＲに属する仮想パッチ画像のトナー量（仮想パッチ濃度Ｔｖ）を予測する仮想パッチ濃度検出制御を実行している。

更に、仮想パッチ濃度検出制御で得られた仮想パッチ濃度Ｔｖが目標値に一致するようＫ色画像形成部１０Ｋの作像条件を調整する作像条件調整制御を実行している。

なお、パッチ画像は階調濃度Ｄｐの異なる複数のパッチ画像が好ましく、複数のトナー量に基づき仮想パッチ濃度Ｔを予測することにより、高い精度でＫ色画像形成部１０Ｋの作像条件を適正値に調整できる。

ふたつの異なる階調濃度のＫ色パッチ画像を形成する画像濃度安定化制御の一例について、その概要を以下に説明する。

図１７は中間転写体７０上に形成された階調濃度の異なる第１パッチ画像Ｐａ１と第２パッチ画像Ｐａ２を示す模式図である。第１パッチ画像Ｐａ１の階調濃度Ｄｐ１は第２パッチ画像Ｐａ２の階調濃度Ｄｐ２より低い。なお、階調濃度Ｄｐはパッチ画像を構成する各画素に対するレーザ点灯ＯＮのＤＵＴＹ比（％）で規定される。

レーザ点灯ＯＮのＤＵＴＹ比を切り替える制御は、レーザ光点灯のパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）と称され、感光体上の画像電圧における階調を形成する手段として一般的に普及している。ＰＷＭが１００％の場合に、最大のコントラスト電圧が形成され、中間転写体７０上に形成されるパッチ画像のトナー量が最大になる。

コントラスト電圧は感光体上の画像電圧（画像の表面電位）と現像ＤＣバイアス（現像バイアスのＤＣ成分）との差分であり、パッチ画像のトナー量はコントラスト電圧に依存し、広いトナー量領域においてコントラスト電圧と線形的な関係を有する。

図１８は、本発明に係る非検出範囲ＮＭＲに属する仮想パッチのトナー量（仮想パッチ濃度）Ｔｖを予測する仮想パッチ濃度検出制御を示す特性図である。パッチ画像の階調濃度Ｄｐと、中間転写体７０上のパッチ画像のトナー量Ｔと、パッチ検出値Ｖｓとの関係を示しめしている。横軸はパッチ画像のトナー量Ｔを示す。下方の象限の縦軸はパッチ画像の階調濃度Ｄｐを示し、上方の象限の縦軸はパッチ検出値Ｖｓを示している。

Ｋ色パッチ画像に対する光学濃度検出手段８の特性曲線ＫＣが上方の象限に示されている。そして、Ｋ色画像形成部１０Ｋの画像形成特性ＤＣが下方の象限に示されている。なお、画像形成特性ＤＣが線形的関係で示されているが、実際の画像形成特性ＤＣは曲線部分を有している。

画像形成特性ＤＣは、現像ＤＣバイアス電圧Ｖｄｃを変更すると、矢印ｆの示すように平行移動する。例えば、Ｖｄｃを大きくするとパッチ濃度Ｔ（パッチ画像のトナー量）は大きくなり、Ｖｄｃを小さくするとパッチ濃度Ｔは小さくなる。

画像形成特性ＤＣ２に対応する作像条件（現像ＤＣバイアス）が予め設定されている場合には、パッチ画像の階調濃度Ｄｐとパッチ検出値Ｖｓとの関係は画像形成特性ＤＣ２と特性曲線ＫＣにより定まる。従って、矢印ｃで示すような関係により第１階調濃度Ｄｐ１に対し第１パッチ検出値Ｖｓ１が検出される。又、矢印ｄで示すような関係により第２階調濃度Ｄｐ２に対し第２パッチ検出値Ｖｓ２が検出される。

本発明の制御部は、第１実施形態、あるいは第２実施形態の画像濃度検出制御を実行して、上方の象限の特性曲線ＫＣを用いて第１パッチ検出値Ｖｓ１から第１パッチ濃度Ｔ１を取得し、第２パッチ検出値Ｖｓ２から第２パッチ濃度Ｔ２を取得する。

図１８のＮＭＲは、光学濃度検出手段８では直接的にパッチ濃度（パッチ画像のトナー量）が検出できないトナー量の範囲を示す。

次に、本発明の制御部は、非検出範囲ＮＭＲに属する仮想パッチ画像のトナー量（仮想パッチ濃度）Ｔｖを式２に基づき算出する。式２の意味について以下説明する。

図１８の下方象限に示すＰ１（Ｔ１、Ｄｐ１）、Ｐ２（Ｔ２、Ｄｐ２）及びＰ３（Ｔｖ、１００）は画像形成特性ＤＣ２上に存在し、且つ階調濃度値のＤｐ１、Ｄｐ２及び１００は定数であることから、次の式１に示すような関係が成り立つ。制御部１０２は、式１を用いて仮想パッチ濃度Ｔｖを算出している。
Ｔｖ＝Ａｘ（Ｔ２−Ｔ１）＋Ｔ１・・・式１
Ａ：比例定数
更に、本発明の制御部は、上記演算で取得した仮想パッチ濃度Ｔｖを目標値Ｔｇに一致させるように適正な作像条件を調整することにより、適正な画像形成特性を構築している。ここでは、現像ＤＣバイアス電圧Ｖｄｃの調整により、ＤＣ１で示す適正な画像形成特性が構築されている。

図１８に示すＡＲは、上限値ＵＬと下限値ＬＬとで規定され、第１パッチ検出値Ｖｓ１及び第２パッチ検出値Ｖｓ２を収めるための算出使用範囲である。

本発明に係る制御部は、第１パッチ検出値Ｖｓ１及び第２パッチ検出値Ｖｓ２を上記の算出使用範囲ＡＲに収めるよう制御すると共に、表１に示す対応表に用いてオフセット電圧Ｖｏｆｆに基づき算出使用範囲ＡＲ（上限値ＵＬ、下限値ＬＬ）を変更（設定）するよう制御している。

図１９は、オフセット電圧Ｖｏｆｆが変化したときの光学濃度検出手段８の特性曲線ＫＣと、オフセット電圧Ｖｏｆｆの変化に合わせて変更する算出使用範囲ＡＲを示す。

ＫＣ１はオフセット電圧ＶｏｆｆがＶｏｆｆ１のときの特性曲線を示し、ＫＣ２はＶｏｆｆ２のときの特性曲線を示す。ＡＲ１はＶｏｆｆ１のときの算出使用範囲を示し、ＡＲ２はＶｏｆｆ２のときの算出使用範囲を示す。

なお、上限値ＵＬは低いトナー量の領域において発生するパッチ濃度Ｔのムラによる検出誤差を防止するものであり、画像形成部の画像形成特性に関係する境界値である。下限値ＬＬは光学濃度検出手段８の感度が低すぎるために生じる検出誤差を防止するものである。

以上のように本発明に係る制御部は、オフセット電圧Ｖｏｆｆの変化に対して常に適正な算出使用範囲ＡＲを設定可能にして、複数のパッチ濃度Ｔから非検出範囲ＮＭＲに属する高い階調濃度の仮想パッチ画像のトナー量（仮想パッチ濃度）Ｔｖを常に高い精度で算出可能にしている。

更に、本発明に係る制御部は、仮想濃度検出制御で得られた仮想パッチ濃度（仮想パッチ画像のトナー量）Ｔｖが目標値Ｔｇに一致させる作像条件（例えば、現像ＤＣバイアス条件）を調整する作像条件調整制御を行い、最適な画像形成特性ＤＣを構築している。図１８に示す一例では、ＤＣ１が最適な画像形成特性に相当する。

図１６は、本発明に係る第３実施形態の画像濃度検出制御、及び画像濃度安定化制御を示す、制御フロー図である。

Ｓ８０１は、画像安定化制御の実行指令の有無を判定するステップであり、有の場合にＳ８０２ステップに移行する。

Ｓ８０２は、オフセット電圧測定制御を実行するステップである。

Ｓ８０３は、表２で示した対応表を参照してＳ８０２ステップで得られたオフセット電圧Ｖｏｆｆに適合する算出使用範囲ＡＲ（上限値ＵＬと下限値ＬＬ）を設定し、不揮発メモリに格納するステップである。

Ｓ８０４は先に不揮発メモリに格納されている現像ＤＣバイアスＶｄｃを初期値とするステップである。

Ｓ８０５は、Ｖｄｃを含む他の作像条件でパッチ画像を形成するステップである。パッチ画像として第１パッチ画像と、第１パッチ画像に対し階調濃度の高い第２パッチ画像が形成される。

Ｓ８０６は第１パッチ検出値Ｖｓ１が上限値ＵＬ未満であるか否かを判定するステップである。未満の場合にはＳ８０７ステップに移行し、以上の場合にはＳ８０８ステップに移行する。

Ｓ８０９は第２パッチ検出値Ｖｓ２が下限値ＬＬを超えている否かを判定するステップである。超えている場合にはＳ８１０ステップに移行し、以下の場合にはＳ８０９ステップに移行する。

Ｓ８０８はＶｄｃを所定値ｄだけ加算し、Ｓ８０５ステップに戻るステップである。Ｓ８０９はＶｄｃを所定値ｄだけ減算し、Ｓ８０５ステップに戻るステップである。そして、Ｓ８０５ステップに戻り新しいＶｄｃの下で再度画像形成を行う。このようなＳ８０５からＳ８０９までのステップを繰り返して、第１パッチ検出値Ｖｓ１と第２パッチ検出値Ｖｓ２がＳ８０２で設定された算出使用範囲ＡＲに収まると、Ｓ８１０ステップに移行する。

Ｓ８１０は第１実施形態及び第２実施形態で示した画像濃度検出制御を実行するステップであり、第１パッチ濃度Ｔ１と第２パッチ濃度Ｔ２を検出する。

Ｓ８１１は、上記に示した演算式に用いて第１パッチ濃度Ｔ１と第２パッチ濃度Ｔ２に基づき仮想パッチ濃度Ｔｖを算出するステップである。

Ｓ８１２は、仮想パッチ濃度Ｔｖが目標値Ｔｇに一致させるよう現像ＤＣバイアスＶｄｃ、又は現像ＡＣバイアス電圧Ｖａｃを調整するステップである。

以上の画像濃度安定化制御を用いることにより、必要に応じて作像条件が調整されるために、常に最適な画像形成特性ＤＣが構築される。そして、常に最適な画像形成特性ＤＣに従い画像形成が実行され、色調・濃度の安定した高品質な画像が常時印刷できる画像形成装置の提供を可能にする。

なお、特性情報としての特性テーブルＴｂｊを関数情報としての関数式に置換するようにしてもよい。表２は、図１４の複数の特性テーブルＴｂｊに置き換えて、不揮発メモリ２０３の特性情報格納部２０３ｂに格納された関数式の一例を示す。

なお、表２の関数式の欄に示すｆ（ｘ）は次式に示す２次多項式である。変数ｙはパッチ画像のパッチ検出値Ｖｓに対応し、はパッチ画像のトナー量（パッチ濃度Ｔ）に対応し、ａ、ｂ及びｃは定数である。

ｙ＝ｆ（ｘ）＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃ
ｆ（ｘ）を３次以上の多項式にすることでより高い精度を得ることができるが、演算処理の負荷が増大し、要求精度を考慮して適宜選択している。

また、上記実施形態では、検出制御部２０１は、画像濃度検出制御の実行の直前に光学濃度検出手段８のオフセット電圧Ｖｏｆｆを測定し、測定されたオフセット電圧Ｖｏｆｆを不揮発メモリ２０３のオフセット電圧格納部２０３ｃに書き替える、オフセット電圧測定制御を実行しているが、定期的に、あるいは環境条件又は機械条件が変化した時期に実行するようにしても良い。

また、複数の特性テーブルＴｂｊは特性情報格納部２０３ｂに予め登録されているが、これに限定されるものではない。例えば、基準の特性テーブルＴｂｒを予め登録しておき、適宜測定されたオフセット電圧Ｖｏｆｆ基づきオフセット電圧Ｖｏｆｆに適合する特性テーブルＴｂｊを演算するようにしてもよい。

なお、上記の画像濃度安定化制御は、定期的に、環境等が変化した時に、あるいはメンテナンス等の処置が実施された直後に実行される。

なお、上記の実施の形態では、光学濃度検出手段８を中間転写体７０に対向して配設しているが、光学濃度検出手段を像担持体である感光体に対向して配設するような実施の形態でも、本発明のトナー量判定及び画像濃度安定化の制御技術は適用可能である。

また、上記の実施の形態は中間転写体を用いた画像形成装置であるが、本発明は感光体上の画像を用紙上に直接的に転写する画像形成装置にも適用することも可能である。その場合には感光体又は用紙が像担持体になり、光学濃度検出手段で感光体上又は用紙上のパッチ画像の濃度を光学的に検出するような実施の形態になる。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
７０ 中間転写体（像担持体）
８ 光学濃度検出手段
８１ 発光素子
８２ 受光素子
１０２ 制御部
２０１ 濃度検出制御部
２０２ ＣＰＵ
２０３ 不揮発メモリ（記憶部）
２０３ａ 発光量情報格納部
２０３ｂ 特性情報格納部
２０３ｃ オフセット電圧格納部
ＡＲ 算出使用範囲
Ｄｐ パッチ階調値（パッチ画像の階調値）
Ｄｐ１ 第１パッチ階調値
Ｄｐ２ 第２パッチ階調値
Ｉ 発光設定値
Ｉｒ 基準発光設定値
Ｐａ１ 第１パッチ画像
Ｐａ２ 第２パッチ画像
Ｔ パッチ濃度（パッチ画像のトナー量）
Ｔｖ 仮想パッチ濃度（仮想パッチ画像のトナー量）
Ｔｇ 目標値
Ｔｂｊ 特性テーブル（特性情報）
Ｖｏｆｆ オフセット電圧
Ｖｍ 検出値
Ｖｓ パッチ検出値（パッチ画像の検出値）

Claims (8)

1. 像担持体上に画像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体に対向して配設される発光素子と受光素子とを有し前記発光素子を予め設定された基準発光設定値で点灯して前記像担持体面の反射濃度を検出する光学濃度検出手段と、
   前記光学濃度検出手段の検出値とトナー量とを対応付ける所定特性情報を格納する記憶部と、
   前記画像形成部を制御して前記像担持体上にパッチ画像を形成し、前記光学濃度検出手段を制御して前記パッチ画像の検出値を検出し、前記所定特性情報を用いて前記パッチ画像の検出値に基づき前記パッチ画像のトナー量を取得する制御部と、を備え、
   前記制御部は、パッチ画像の形成に先行して、前記受光素子の暗電流で生じるオフセット電圧を測定し、当該オフセット電圧に適合する特性情報を取得し、当該特性情報を前記所定特性情報として設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、パッチ画像の形成に先行して前記光学濃度検出手段を制御して前記像担持体上の非画像面を検出させ、前記光学濃度検出手段の検出値が所定値に一致する前記発光素子の発光設定値を取得し、当該発光設定値を前記基準発光設定値として設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記オフセット電圧の変化に応じて前記基準発光値を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記パッチ画像のトナー量を目標値にするよう、前記画像形成部の作像条件を調整することを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 像担持体上に画像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体に対向して配設される発光素子と受光素子とを有し前記発光素子を予め設定された所定の発光条件で点灯し前記像担持体面の反射濃度を検出する光学濃度検出手段と、
   前記光学濃度検出手段によるパッチ画像の検出値と当該パッチ画像のトナー量とを対応付ける所定特性情報を格納する記憶部と、
   前記画像形成部を制御して前記像担持体上にパッチ画像を形成し、前記光学濃度検出手段に検出された前記パッチ画像の検出値が算出使用範囲にある場合に前記検出値を前記所定特性情報に参照し前記パッチ画像のトナー量を演算し前記パッチ画像のトナー量に基づき前記画像形成部の作像条件を調整し、一方前記パッチ画像の検出値が前記算出使用範囲の外にある場合に前記パッチ画像の検出値が前記算出使用範囲に収まるよう前記画像形成部の作像条件を変更する制御部と、を備え、
   前記制御部は、パッチ画像の形成に先行して前記受光素子の暗電流によって生じるオフセット電圧を測定し、当該オフセット電圧に応じて前記算出使用範囲を変更することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記パッチ画像が異なる階調値を示す複数のパッチ画像であり、
   前記制御部は、前記パッチ画像のトナー量に基づき前記複数のパッチ画像より高い濃度の階調値を示す仮想パッチ画像のトナー量を演算し、当該仮想パッチ画像のトナー量が目標値と一致するよう前記画像形成部の作像条件を調整することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記仮想パッチ画像の階調値は、前記画像形成部に指示できる最高濃度であることを特徴とする請求項５、又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記算出使用範囲は、前記パッチ画像のトナー量において許容不能なレベルのムラを生じる領域の境界である上限と、前記光学濃度検出手段の検出感度が許容不能なレベルに低下する領域の境界である下限と、で規定される前記光学濃度検出手段の検出範囲であることを特徴とする請求項５から７までの何れか１項に記載の画像形成装置。

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