JP2014222270A

JP2014222270A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2014222270A
Application number: JP2013101299A
Authority: JP
Inventors: 桂太後藤; Keita Goto; 吉田　晃; Akira Yoshida; 晃吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-27

Abstract

【課題】エッジ効果によるベタライン比が大きくなることを防止でき、画像の諧調性の乱れや転写散り等の問題を解消できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー階調パターンの検知結果に基づいて補正された帯電電位、現像電位、及び露光光量にてトナーパッチ画像を作成し、該トナーパッチ画像を光学的検知手段により検知し、検知値に基づいてトナーパッチ画像のトナー濃度を算出し、トナー濃度と、狙いとするトナー濃度との差分に基づいてトナー階調パターン部とトナーパッチ画像部との露光部電位の差分を算出し、算出された露光部電位の差分により作像条件を補正する。
【選択図】図１９

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、出力画像の画像濃度保証として、光学センサによるトナー付着量検知を用いた画像調整方法が広く実施されている。
この方法では、感光体、または中間転写ベルト上に、作像条件を変化させることにより複数個の基準パッチ（以下、「諧調パターン」、「諧調パッチ」ともいう）を作成し、その基準パッチに赤外領域のＬＥＤ光を照射するようになっている。
作像条件の変化は、現像ポテンシャル、またはＬＤ（レーザーダイオード）の書込み密度を変化させることによりなされる。

諧調パターンからの反射光（正反射光、または乱反射光）をフォトダイオードやフォトトランジスタなどからなる光学センサにより検出し、その検出結果をトナー付着量に変換することにより、個々の階調パターンのトナー付着量を得るものである。
その後、現像ポテンシャルに対するトナー付着量の関係をプロットし、直線近似を実施する。この直線の傾きが現像γ（現像能力）である。
上記近似直線を用い、目標の付着量が得られるように作像条件（現像ポテンシャル）を調整することにより、適正な画像濃度を得るようにしている。

帯電バイアスや現像バイアスを段階的に変化させつつ階調パッチを作成する場合、帯電電位が高いパッチほど、露光部電位ＶＬが上昇する特性がある。
そのため、従来では、光減衰曲線が水平となるような強めの書込みＬＤパワーを用いて露光部電位ＶＬが落ちきるようにする手段を用いていた。
これにより露光部電位ＶＬが所定の値まで落ちるため、その値と現像電位との差分より現像ポテンシャルを算出していた。

このような方式で目標の付着量が得られるような作像条件（現像ポテンシャル）に調整する制御では、作像条件の調整によりベタ付着量を保証することができる。
しかしながら、作像時に、階調パッチを作成するときに用いたような強い書込みＬＤパワーを用いた場合、現像電界のエッジ効果の影響により、ベタ部とライン部でのトナーの乗り量の比（以下、「ベタライン比」という）が大きくなる。
ベタライン比が増加することで画像の階調性が乱れることや、転写散りが発生してしまう。
この問題に対処すべく、印刷（画像形成、プリントと同義）時の書込みＬＤパワーを階調パッチ作成時より弱くした場合、露光部電位ＶＬが上昇することで現像ポテンシャルが小さくなり、印刷画像が薄くなるという問題があった。

その対策として、露光部電位ＶＬの上昇量を予測し、帯電バイアス、現像バイアスに反映するという方式が従来用いられていた。
しかしながら、感光体ドラムの経時劣化による膜厚変化や、環境などにより露光部電位ＶＬの上昇量が予測値と異なることにより狙いのベタ付着量が得られない場合があった。
これに対応するために、電位センサを設置し、露光部電位ＶＬを検出するためのパッチパターンを形成してその電位を電位センサで読取ることで露光部電位ＶＬを検出する方法も提案されている。
しかしながら、電位センサは高コストであることや、作像システムによってはスペース的に設置困難な場合があった。

特許文献１には、感光体の露光部電位ＶＬの変化を、パッチ画像の付着量より把握することで、作像条件を補正し、画像濃度を維持することを目的とした画像形成装置が開示されている。
この装置では、所定の書込みＬＤパワーにて感光体ドラム上に現像バイアスを変更することによる第一のパッチ画像（階調パッチ）を作成する。
その階調パッチを光学式トナー濃度検知センサで検知し、トナー付着量を算出する。
現像バイアスと付着量との相関について直線近似を行い、現像コントラスト電位（現像ポテンシャル）と露光部電位として算出する。
そして露光部電位と現像コントラスト電位とにより現像バイアスを補正し、第二のパッチ画像を作成する。

第二のパッチ画像の検知結果が目標付着量と異なる場合、トナーの補給／消費によりトナー濃度制御を行う。
そして、トナー濃度制御の後にトナー像の濃度検知用に第３のパッチ画像を形成する。
そのパッチ画像の検知結果と目標付着量との差分に基づいて画像形成条件を補正する制御を行う。
このように、特許文献１には、第一〜第三のパッチ画像に基づいて画像濃度を調整する制御について開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の制御では、実質的に現像ポテンシャルのみを考慮した作像条件となるため、書込みＬＤ光量を適切に設定できない。
そのため、静電潜像にエッジ効果が発生し、ライン部のトナー現像量が増加して画像の諧調性の乱れや転写散り等の問題を解消できなかった。

本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、エッジ効果によるベタライン比が大きくなることを防止でき、画像の諧調性の乱れや転写散り等の問題を解消できる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、トナー階調パターンを作成し、その付着量検知結果より現像γを算出し、現像ポテンシャルを調整することで目標の付着量が得られるように作像条件を調整するような制御をする画像形成装置において、エッジ効果によるベタライン比が大きくなることを回避するためにトナー階調パターン作成時と印刷時の書込みＬＤパワーを大きく異なるように設定しつつ、書込みＬＤパワーの差があったとしても現像ポテンシャルを適切に制御することで画像濃度を安定に維持するようにした。

具体的には、色の異なるトナー毎に、複数のトナー階調パターンを、帯電電位、現像電位を段階的に変化させ、露光光量を一定として作像し、前記トナー階調パターンを光学的検知手段により検知して、該検知値から装置の現像能力を算出し、該算出結果に基づいて狙いとするトナー濃度が得られるように前記帯電電位、前記現像電位を補正し、補正された帯電電位に基づいて露光条件を決定する画像形成装置において、前記補正後の帯電電位、現像電位、及び前記露光光量にて、少なくとも一つのトナーパッチ画像を作成し、前記トナーパッチ画像を前記光学的検知手段により検知し、前記光学的検知手段の検知値に基づいて前記トナーパッチ画像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段を有し、前記トナー濃度算出手段により算出された前記トナーパッチ画像のトナー濃度と、狙いとするトナー濃度との差分に基づいてトナー階調パターン部とトナーパッチ画像部との露光部電位の差分を算出する露光部電位差算出手段を有し、前記露光部電位差算出手段により算出された前記露光部電位の差分により作像条件を補正することを特徴とする。

本発明によれば、エッジ効果の発生によるベタライン比の増大を来たすことなく、狙いどおりの画像濃度を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。トナー像検知センサの配置構成を示す斜視図である。制御ブロック図である。トナー階調パターンとトナー像検知センサとの位置関係を示す平面図である。エッジ効果を説明するための図である。書込みＬＤパワーに対する感光体表面電位の低下の関係を示す特性図である。トナー階調パターン作成時と印刷時とで露光部電位が変化することを示す図である。予測した露光部電位の上昇量に対し、実際の露光部電位の上昇量が異なることを示す図である。作像バイアス、書込みＬＤパワーの設定についての制御動作を示すフローチャートである。データサンプリング時の付着量と検知出力の関係を示すグラフである。拡散反射光出力に乗ずる感度補正係数と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。正反射光の成分分解を示すグラフである。正反射成分の正規化値と地肌部変動補正後の拡散反射光出力との関係を示すグラフである。トナー階調パターン作像時の現像ポテンシャルに対して、算出した付着量データをプロットした図である。光減衰曲線により求められる各帯電電位での書込みＬＤ光量を示す図である。帯電バイアスと適切なＬＤパワーとの直線近似を示す図である。現像ポテンシャルを示す図で、（ａ）は現像バイアス補正前の図、（ｂ）は現像バイアス補正後の図である。予測されていた露光部電位の差分と実際の露光部電位の差分との変化を示す図である。トナーパッチ画像による作像バイアスの補正の制御動作を示すフローチャートである。トナーパッチ画像の形成例を示す平面図である。第２の実施形態における現像バイアスの補正を示す図である。第３の実施形態におけるＬＤパワーの補正を示す図である。第３の実施形態における補正テーブルを作成するための、露光部電位の変化量と、ＬＤパワー変更量との関係を示すグラフである。第４の実施形態における露光部電位の変化量の算出精度を高めるためのトナーパッチ画像の形成例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図２０に基づいて第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。ここでは、４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機を例示しているが、これは電子写真式画像形成装置の代表例にすぎない。
すなわち、本発明の画像形成装置としては、４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式等のフルカラー機でも良いし、１ドラム型直接転写方式等のモノクロ機でも良い。
図１に示すように、中間転写体としての中間転写ベルト１の水平な走行面に沿って、作像ステーション４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが配置されている。
各作像ステーション４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを有している。
符号に付記したＹはイエロー、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｋはブラックの色をそれぞれ示している。

イエローの作像ステーション４０Ｙを代表して説明すると、感光体ドラム２Ｙの回りにはその回転方向順に、帯電手段としての帯電チャージャ３、書込みユニット４Ｙ、現像ユニット５Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ６Ｙ、感光体クリーニングユニット７Ｙ、除電ランプ８Ｙが配置されている。
他の色の作像ステーションにおいても同様である。
書込みユニット４の上方には、スキャナ部９、ＡＤＦ１０等が設けられている。
中間転写ベルト１は、複数のローラ１１、１２、１３で回転可能に支持されており、ローラ１２に対向する部位にはクリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングユニット１５が設けられている。
ローラ１３に対向する部位には、二次転写手段としての二次転写ローラ１６が設けられている。

装置本体の下部には、記録媒体としての記録紙２０を収容した給紙トレイ１７が複数設けられている。
記録紙２０は、ピックアップローラ２１、給紙ローラ対２２で給紙され、搬送ローラ対２３で搬送され、レジストローラ対２４により所定のタイミングで二次転写部位へ送られる。
二次転写部位の用紙搬送方向下流側には定着手段としての定着ユニット２５が設けられている。
図１において、符号２６は排紙トレイを、２７はスイッチバックローラ対を示している。

図１に示す画像形成装置の画像形成動作を説明する。
プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム周辺、中間転写ベルト周辺、給紙搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイから記録紙の給紙が開始される。
一方、各感光体ドラム２は帯電チャージャ３によってその表面を一様な電位に帯電され、書込みユニット４から照射される書込み光によってその表面を画像データに従って露光される。
露光された後の電位パターン（静電潜像）をその表面に担持した感光体ドラム２は、現像ユニット５からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。
図１においては、感光体ドラム２が４色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が各感光体ドラム上に現像されることになる。色順はシステムによって異なる。

各感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１との接点において、感光体ドラムに対向して設置された一次転写ローラ６に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１上に転写される。
この一次転写動作のタイミングを合わせながら４色分繰り返すことにより、中間転写ベルト１上にフルカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト１上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写部位において、レジストローラ対２４によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙２０に転写される。
この時、二次転写ローラ１６に印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって二次転写が行われる。
フルカラートナー像を転写された記録紙２０は、定着ユニット２５を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。

片面プリントの場合にはそのまま搬送されて排紙トレイ２６へ排出される。
両面プリントの場合には搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部へ搬送されていく。
用紙反転部へ到達した記録紙２０は、ここでスイッチバックローラ対２７により搬送方向を逆転されて後端から用紙反転部を出て行く。
これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。

表裏反転された記録紙は定着ユニット方向には戻らず、再給紙搬送経路を通過して本来の給紙経路に合流する。
この後は表面プリントの時と同様にトナー像を転写されて、定着ユニット２５を通過して排紙される。

一次転写部を通過した感光体ドラム２はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット７により除去される。
その後、除電ランプ８によってその表面を一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。
二次転写部を通過した中間転写ベルト１に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持している。
この二次転写残トナーは、ブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１５によって除去され、次のトナー像の転写に備える。
この様な動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。

図１に示すように、画像形成装置は、中間転写ベルト１の外周面に形成されたトナー像の濃度を検知する光学的検知手段として、光学センサなどで構成されたトナー像検知センサ３０を備えている。
トナー像検知センサ３０により、画像ムラの補正制御用として中間転写ベルト１の表面に形成された画像パターンのトナー像の濃度を検知することができる。
図１の例では、中間転写ベルト１のローラ１１に巻き付いている部分に対向する位置（二次転写前の位置）Ｐ１に、トナー像検知センサ３０が配置されている。
トナー像検知センサ３０は、二次転写部の下流側（Ｐ２位置）に配置する場合には、中間転写ベルト１の内方に振れ止めのためのローラ１４が設けられる。
トナー像検知センサ３０はローラ１４に対向するように設けられる。

図１の画像形成装置の構成例において、制御用のトナーパターン画像は感光体ドラム２上で形成されて下流側のベルトへの転写位置に至る。
ここでは、中間転写方式を例示しているが、記録紙を転写搬送ベルトで搬送しながらする直接転写する場合には、転写搬送ベルトが上記ベルトとしてなる。
図２は、トナー像検知センサ３０の設置構成の一例を示す部分斜視図である。
図２は、図１の画像形成装置における二次転写前の位置Ｐ１にトナー像検知センサ３０を設置した例を示している。

トナー像検知センサ３０は、センサ基板３２に４つの光学センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを搭載した４ヘッドタイプである。
すなわち、記録紙の搬送方向と直交する主走査対応方向（感光体ドラム２の軸方向）における４箇所のトナー付着量を同時に測定できる。
なお、トナー像検知センサ３０におけるセンサヘッドの数は上記４個に限定されるものではない。

図３は本画像形成装置の制御系の要部を示すブロック図である。
同図において制御手段としての制御部２００は、例えばマイクロコンピュータで構成される。
制御部２００は、演算処理手段としてのＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２０１、記憶手段としての不揮発性メモリのＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２０２及びＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）２０３等を有している。

制御部２００には、作像ステーション４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、書込みユニット４、トナー像検知センサ３０などが電気的に接続されている。
制御部２００は、ＲＡＭ２０２内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。
不揮発性メモリであるＲＡＭ２０２には、トナー像検知センサ３０の各光学センサの検出値からトナー濃度（トナー付着量）を算出するときに用いる出力換算情報としての後述の出力換算データ（変換テーブル）や出力換算式（アルゴリズム）が記憶されている。

次に、画像濃度調整パターン、および検知構成について説明する。
本実施形態においては、図４に示すように、画像濃度調整用パターン（トナー階調パターン）を直列に作像し、かつ検知用センサ（光学センサ）を１ヘッドとする検知構成とした。
すなわち、画像濃度調整用パターンを画像領域幅の画像中心に配置した。これは、主走査方向の作像幅内での濃度偏差に対して中央部が最も影響を受けにくいからである。

画像濃度調整用パターンは５階調であり、ＬＤパワーを固定とし、帯電バイアスと現像バイアスを順次変更することにより、現像ポテンシャルを変えて作像するアナログパターンである。
すなわち、色の異なるトナー毎に、複数のトナー階調パターンを、帯電電位、現像電位を段階的に変化させ、露光光量を一定として作像している。
本実施形態において、画像濃度調整用パターンは５階調であるが、階調数は作像システムの安定性等から適切な階調数を選択することが望ましい。

ここで、上述した従来技術の構成とその問題点について詳しく説明する。
画像濃度調整は、主に、出力画像の画像濃度を保証することを目的としている。
光学センサを用いてトナーの付着量を検知し、狙いのトナー付着量になるよう作像条件を調整することにより、出力画像の画像濃度を一定に保つ画像濃度調整方式が広く実施されている。

この方法について簡単に説明する。
感光体、または中間転写ベルト上に、作像条件（現像ポテンシャル、またはＬＤの書き込み密度）を変化させることにより複数個の基準トナーパッチ（トナー階調パターン）を作成する。
この基準トナーパッチにＬＥＤ光を照射し、基準トナーパッチからの反射光（正反射光、または拡散反射光）をフォトダイオードやフォトトランジスタなどの光学センサにより検出する。
検出結果をトナー付着量に変換することにより、各々の基準トナーパッチの付着量を得る。
その後、基準トナーパッチのトナー付着量を現像ポテンシャルに対してプロットし、その近似直線の傾きである現像γ、およびＸ切片である現像開始電圧：Ｖｋを算出する。

各色ごとの一次直線から、目標の付着量が得られる現像ポテンシャルを算出する。
現像ポテンシャルから、現像バイアス、帯電バイアスを決定し、作像条件を再調整することにより、適正な画像濃度を得ることが可能となる。
すなわち、トナー階調パターンを光学的検知手段により検知して、該検知値から装置の現像能力を算出し、該算出結果に基づいて狙いとするトナー濃度が得られるように帯電電位、現像電位を補正する。

しかしながら、前記作像バイアス（現像バイアス、帯電バイアス）を用いたとしても、現像ポテンシャルのみを考慮した作像条件となるため、書込みＬＤ光量（露光条件）を適切に設定できない。
そのため、静電潜像にエッジ効果が発生し、ライン部のトナー現像量が増加する。
これを改善するためには、帯電バイアスを基準としてエッジ効果の発生しない書込みＬＤパワーを再決定する必要があった。書込みＬＤパワーの再決定方法については後述する。

以下にエッジ効果について説明する。
負帯電トナーを用いた反転現像装置では、現像ニップにおいて帯電バイアスＶｃにより感光体表面上に帯電している帯電電位Ｖｄ、現像ローラにより印加されている現像バイアスＶｂ、書込みＬＤにより露光される画像部の電位である露光部電位ＶＬは図５のように示される。
書込みＬＤパワーが強い場合には、図５（ａ）に示すように、画像部と非画像部が接する部分（ライン部）で、互いの電位差により、非画像部から画像部にトナーが移動し、画像部のエッジにトナーが多く集合して現像されてしまう。
これをエッジ効果という。

一方、書込みＬＤパワーが最適な場合には、図５（ｂ）に示すように、画像部と非画像部の電位差が急峻でないため、エッジ効果の発生は抑制される。
上記のエッジ効果が発生した場合には、ベタライン比が大きくなる現象が発生する。
ベタライン比とは、線画像のトナー現像量がベタ画像のトナー現像量に対してどれくらい多いかを示す比率のことである。
ベタライン比が大きくなり、画像中のベタ画像部分に対して線画像部分のトナー現像量が過剰な状態では、中間転写ベルトや記録用紙へトナー像を転写する場合、線画像部分の中抜けや飛び散りが発生しやすくなる。
また、印刷用紙にトナー像を定着する際に、線画像部分の定着不良が発生しやすくなる。

上記のような問題に鑑みて、書込みＬＤパワーを帯電バイアスに基づいて最適に設定することでエッジ効果を抑制するという方式が従来より知られている。
この方式においては、図６に示すように、書込みＬＤパワーに対する感光体表面電位の低下の関係（以下、「光減衰曲線」という）より書込みＬＤパワーを算出する。
エッジ効果は光減衰曲線の微分値が０に近い部分を用いた場合、強く発生する傾向がある。
一方、微分値の大きい部分を用いた場合、エッジ効果の発生は抑制されるが、感光体表面電位により露光部電位が動きやすいため、中間調濃度が安定に維持できない等の課題がある。
このため、光減衰曲線のうち、所定の微分値となる書込みＬＤパワーを用いることが望ましい。ここで算出した書込みＬＤパワーを、以降「印刷時の書込みＬＤパワー」ともいう。

以上の手順を通じて、光減衰曲線に基づいて書込みＬＤパワーをエッジ効果の発生しない適切な値に設定することができる。
しかしながら、この場合、初期の階調パターン作成時と書込みＬＤパワーが異なるため、露光部電位ＶＬが上昇する。
図７は、帯電電位Ｖｄ、現像電位Ｖｂ、露光部電位ＶＬの関係を示す図で、（ａ）はトナー階調パターン作成時、（ｂ）は書込みＬＤパワー設定後をそれぞれ示している。
図７（ｂ）に示すように、露光部電位がＶＬからＶＬ’へ上昇することにより、現像ポテンシャルが小さくなり、狙いとする付着量（以下、「目標付着量」という）が得られなくなる。

従来では、階調パターン作成時と印刷時の書込みＬＤパワーが異なるため、図８（ａ）に示すように、ＶＬがＶＬ’へ上昇することがあった。
そのため、ＶＬ上昇量を予測して、作像バイアスを予測した固定値だけ上昇させることで現像ポテンシャルを維持し、狙いとする付着量を得るという手法が試みられていた。
しかしながら、前記の作像バイアス補正では、図８に示すように、予測しているＶＬ上昇量と実際のＶＬ上昇量とが異なることにより狙いとする付着量が得られないという問題があった。
これは、感光体表面の帯電特性が、磨耗による膜厚の変化や環境の変化などにより変化するからである。
すなわち、帯電チャージャ３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙにて所定の帯電バイアスにて帯電された感光体上の画像形成位置において、現像ユニット５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙの現像ローラに至るときの電位である帯電電位Ｖｄが大きく低下するためである。

このような場合には、前記ＶＬ上昇量は変化するため、図８（ｂ）に示すように、作像バイアスを固定値だけ補正したとしても、適切に現像ポテンシャルを維持することができないため目標付着量を維持することができない。
また、ＶＬ上昇量を固定値でなく予測することで、作像バイアスを決定するという方法もあるが、ＶＬ上昇量変化の原因となる感光体の疲労量は環境、経時、累積出力画像面積といった複合要素により決まるため、予測するのは困難である。

そこで、本実施形態においては、露光部電位ＶＬが、帯電電位の変化により変動したとしても、電位センサを用いることなく露光部電位ＶＬの変化量を正確に検知することができるようにした。
これに基づいて作像条件を適切に補正することで、エッジ効果によりベタライン比が増大しない適切な書込みＬＤパワーに設定しつつ、トナー階調パターンで算出した現像ポテンシャルを維持することで適切な画像濃度を得ることができる。

以下に本実施形態の構成を詳細に説明する。
本実施形態においては、トナー階調パターンの作成、検知により現像γ、現像ポテンシャルを算出して作像条件を設定する。
続けて、その作像条件を用いてパッチパターン（トナーパッチ画像）を作成、検知することによりＶＬ上昇量に対して最適化された作像条件とする。
このようにすることで、エッジ効果によるベタライン比の増大を招くことなく、最適なトナー付着量を得ることができる。

現像γ、現像ポテンシャルの算出工程を図９に基づいて具体的に説明する。
［Ｓ−１：光学センサの校正を実行する］
ここでは、中間転写ベルトの地肌部からの正反射光を、トナー像検知センサ３０の受光素子が４．０±０．５［Ｖ］の範囲に収まるように、ＬＥＤ電流を調整する。
［Ｓ−２：トナー階調パターンを作成する］
ここで作成するトナー階調パターンは図４に示したものである。
このパターンは露光部電位を固定して、現像バイアスと帯電バイアスを変化させ、現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。

このときに使用する書込みＬＤパワーは、露光部電位ＶＬを固定するためにも図６に示すような光減衰曲線に基づき、帯電バイアスに依らず露光部電位を固定できる領域を用いることが望ましい。
［Ｓ−３：トナー階調パターンからの反射光を検知する］
ここでは、基準トナーパターンとしてのトナー階調パターンに、トナー像検知センサ３０の発光素子からＬＥＤ光を照射し、その反射光を受光素子としてのフォトトランジスタ（ＰＴｒ）により検知する。
Ｋパターンは正反射光のみ検知し、Ｙ、Ｍ、Ｃのカラーパターンは、正反射光と拡散反射光の両方を検知する。
これは、後述するカラートナー付着量変換アルゴリズムにおいて、両反射光を用いるためである。

［Ｓ−４：センサ検出値をトナー付着量に変換する］
Ｓ−３で作成したトナー階調パターンからの反射光を図１に記載の位置Ｐ１に設置したトナー像検知センサ３０を用いて検知する。
上記のように、本実施形態ではトナー像検知センサ３０を画像領域幅の画像中心に設置しており、このセンサにより、４色全てのトナー階調パターンを検知する。

次に、トナー像検知センサ３０からの出力値をトナー付着量に変換する方法について詳細に説明する。
本実施形態のトナー付着量変換方法は、特許文献２に開示の方法を用いた。なお、以下の説明中の記号の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルト地肌部出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤオフ時の出力電圧）
_ｒｅｇ．・・・正反射光出力
_ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力
［ｎ］・・・要素数：ｎの配列変数（トナーパッチ数）

先ず、Ｋトナーの付着量変換方法に関して説明する。
i)以下の式を用いて正反射光からオフセット電圧を減ずる。
ΔVsg_reg[K][n]=Vsp_reg[K][n]-Voffset_reg ・・・・・・・・・式(2)
ΔVsg_reg[K]=Vsg_reg[K]-Voffset_reg ・・・・・・・・・式(3)
ii)正反射データを正規化する。
正規化値Rn[K]=ΔVsg_reg[K][n]/ΔVsg_reg[K] ・・・・・・・・式(4)
iii)ＬＵＴ（参照テーブル）を用いて正規化値を付着量に変換する。
正規化値に対応する付着量変換テーブルを予め作成しておき、それに対応させて付着量を得る。
以上が、Ｋトナーの付着量変換方法である。

次にカラートナーの付着量変換方法に関して説明する。
［ＳＴＥＰ１］：データサンプリング：Ｖｓｐ、ΔＶｓｇ算出（図１０参照）
まず初めに、正反射光出力、拡散光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。これは、センサ出力の増加分をトナー付着量の増加分のみで表すためである。
正反射光出力増分：
ΔVsp_reg.[n]=Vsp_reg.[n]-Voffset_reg ・・・・・・・・式(5)
拡散反射光出力増分：
ΔVsp_dif.[n]=Vsp_dif.[n]-Voffset_dif ・・・・・・・・・式(6)

［ＳＴＥＰ２］：感度補正係数αの算出（図１１参照）
ＳＴＥＰ１にて求めたΔVsp_reg.[n]、ΔVsp_dif.[n]から、ポイント毎にΔVsp_reg.[n]/ΔVsp_dif.[n]を算出し、ＳＴＥＰ３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散光出力（ΔVsp_dif[n]）に乗ずる係数αの算出を行う。
α=min(ΔVsp_reg [n]/Vsp_dif.[n]) ・・・・・・・・・式(7)
ここで、αの比を最小値により求めたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値はほぼゼロであり、かつ正の値となることがわかっているからである。

［ＳＴＥＰ３］：正反射光の成分分解（図１２参照）
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
正反射光出力の拡散光成分：
ΔVsp_reg._dif.[n]= Vsp_dif.[n]×α ・・・・・・・・・・式(8)
正反射光出力の正反射成分：
ΔVsp_reg._reg.[n]= ΔVsp_reg.[n]- ΔVsp_reg._dif.[n]・・・・式(9)

このようにして、正反射光出力から、拡散光成分を分離すれば、純粋な正反射光成分のみを抽出することができる。

［ＳＴＥＰ４］：正反射光出力＿正反射成分の正規化
次に、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、０〜１までの正規化値へ変換する。
正規化値：
β[n]＝ΔVsp_reg._reg/ΔVsg_reg._reg（＝転写ベルト地肌部の露出率）・・・・式(10)

［ＳＴＥＰ５］：拡散光出力の地肌部変動補正
次に、［拡散光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散光出力成分］を除去する処理を行う。
補正後の拡散光出力：
ΔVsp_dif’＝［拡散光出力電圧］−［ベルト地肌部出力]×[正反射成分の正規化値]＝ΔVsp_dif（n）−ΔVsg_dif×β(n) ・・・・・式(11)

［ＳＴＥＰ６］：拡散光出力の感度補正（図１３参照）
「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットし、そのプロット線を近似することで、拡散光出力の感度を求め、この感度があらかじめ定めた狙いの感度となる様、補正を行う。
上記プロット点を近似する方法としては、多項式近似（２次近似）を用いる。その方法を以下に示す。
「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットしたプロット線を多項式近似（本実施形態においては、２次式近似）して、感度補正係数ηを算出する。

まず、プロット線を２次近似式（ｙ＝ξ_１ｘ^２＋ξ_２ｘ＋ξ_３）で近似して、下記式（１２）のように最小二乗法により係数ξ_１、ξ_２、ξ_３を求める。

式（１２）において、各符号の意味は以下の通りである。
ｍ：データ数
ｘ［ｉ］：正反射光＿正反射成分の正規化値
ｙ［ｉ］：地肌部変動補正後拡散光出力

なお、計算に用いるｘの範囲は、本実施例では０．１≦ｘ≦１．００とする。
上記、式（１２）の（１）、（２）、（３）の連立方程式を解くことで、係数ξ_１、ξ_２、ξ_３を求めることができる。
こうして近似されたプロット線から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなる様な感度補正係数ηを式（１３）により求める。

ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、式（１３）より求めた感度補正係数ηを乗じることで、付着量と拡散出力との関係が予め定められた関係となるように補正する。
感度補正後の拡散光出力：ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’’
=[地肌部変動補正後拡散光出力]×[感度補正係数:η]=ΔVsp_dif(n)’×η 式(14)

以上が、ＬＥＤ光量低下などにより生じる光学センサの経時的な変動などに対する光学センサ出力値の補正制御（処理）である。
上記のように補正することにより、温度変化、経時劣化などによる発光素子や受光素子の出力値変動に対して受光素子の出力値とトナー付着量との関係を一義的な関係に修正することができる。
そして、上述した光学センサの出力値の補正を行った後、付着量変換テーブルを参照することにより、光学センサの出力値をトナー付着量に変換することができる。これにより、経時においても、光学センサを用いて良好なトナー付着量検知を行うことができる。

［Ｓ−５：現像能力を算出する］
トナー階調パターン作像時の現像ポテンシャルに対して、上記Ｓ−４で算出した付着量データをプロットしたものが図１４である。
これらの点を最小二乗法により直線近似し得られた関係式が画像形成装置の現像能力を表している。
この近似直線の傾きが現像γである。また、この関係式とＸ軸との交点の値は、現像開始電圧：Ｖｋである。
本実施形態においては、直線近似としたが、２次近似を採用してもよい。ただし、２次近似を採用した場合の現像γは、目標付着量を得る点における上記関係式の微分値とする。

［Ｓ−６：作像バイアスを算出する］
図１４に示すように、Ｓ−５で得られた関係式から現像ポテンシャル［−Ｖ］を算出する。算出手順は以下のようになる。
（１）現像γの関係式を取得（Ｓ−５で得られた近似式）
（２）最大付着量目標値を取得
（３）狙いの付着量が得られる現像ポテンシャルを算出

次に、現像ポテンシャルを現像バイアスに変換する方法について説明する。
本実施形態においては、露光部電位を固定値として以下の式を用いて算出した。
また、Ｓ−７で算出される書込みＬＤパワーの変化量を固定値の３０［−Ｖ］とした。
感光体表面電位計があるシステムでは、露光部電位をその都度を測定するのが望ましい。

現像バイアス［−Ｖ］＝現像ポテンシャル＋５０［−Ｖ］・・・・・式（１５）
ここで、露光部電位：５０［−Ｖ］とする。
帯電バイアス［−Ｖ］＝現像バイアス［−Ｖ］＋２００［−Ｖ］・・式（１６）
ここで、地肌ポテンシャル：２００［−Ｖ］とする。
地肌ポテンシャルは、地肌汚れ防止のため、現像バイアスとオフセットして設定する電位差である。

［Ｓ−７：書込みＬＤパワーを算出する］
帯電バイアスの変化量に基づいて書込みＬＤパワーを算出する。
書込みＬＤパワーは図６に示す光減衰曲線の微分値が０に近い部分を用いることでのエッジ効果の発生や、微分値の大きい部分を用いることによる感光体表面電位の小さな静電状態変化に対しての濃度不安定性の発生などの課題がある。
このため、光減衰曲線の微分値が大きくなく、０でない図１５に示すような所定の値となるように書込みＬＤパワーを設定することが望ましい。
実験的に図１５に示すような光減衰曲線を各帯電電位により求めておく。

その結果に基づいて図１６に示すように帯電バイアスＶｃと書込みＬＤパワーの関係性を予め求めておき、書込みＬＤパワーを下記に示すような帯電バイアスＶｃによる一次関数で与えることで算出することも可能である。
［書込みＬＤパワー］＝αＶｃ＋β・・・・・・・・式（１７）

式（１７）中の係数α、βの実験による決定手順を説明する。
光減衰曲線は、感光体表面電位を所定の値のまま、書込みＬＤパワーを数段階に動かして書込みを行う。その書込み部の感光体表面電位を実験用に取り付けた電位センサで測定する。
また、帯電バイアスも数段階に動かし、各帯電バイアスにおける光減衰曲線を予め取得しておく。これにより、帯電バイアスと書込みＬＤパワーとの関係をプロットすることができる。
その関係性より、各帯電電位での光減衰曲線が所定の微分値を示す書込みＬＤパワーを記録する。
これにより、各帯電電位での適切な書込みＬＤパワーをプロットすることができる。そのプロットの直線近似式を最小二乗法により求めることで係数α、βを決定することができる。
以上により決定された式（１７）を用いることにより書込みＬＤパワーを算出する。

［Ｓ−８：作像バイアス、書込みＬＤパワーを設定する］
作像条件をＳ−６で算出した現像バイアス、帯電バイアス、Ｓ−７で算出した書込みＬＤパワーに設定する。

以上のフローにより、現像γ、現像ポテンシャルを算出し、作像バイアス、書込みＬＤパワーを決定している。
ところが、前記により算出した書込みＬＤパワーを印刷時に用いた場合、露光部電位が落ちきらないため、現像ポテンシャルが小さくなり目標付着量が得られないことがある。
そこで、書込みＬＤパワーを適切に調整しつつも、ベタ濃度が低下しないように作像バイアス補正を実施する必要がある。
また、地汚れ防止のために温度や通紙枚数により帯電バイアスを補正し地肌ポテンシャルを適正に保つ場合がある。
この場合にも帯電電位が変化することにより露光部電位が変動してしまう場合がある。

そこで、上記の問題を解決するために、本制御では前記トナー階調パターン作成後にパッチパターン（トナーパッチ画像）の作成を行い、その検知結果により作像条件を補正するという方法を用いる。
露光部電位ＶＬは、トナー階調パターン作成時は電位が飽和するような書込みＬＤパワーを用いていたが、前記で算出した書込みＬＤパワーは帯電電位より算出されたエッジ効果の発生しないような最適値を用いている。
そのため、図１７（ａ）に示すように、露光部電位ＶＬまで落ちきらずに、ＶＬ’のように上昇してしまうため、現像バイアスが同じ場合は書込みＬＤパワーが異なることにより現像ポテンシャルが小さくなり目標付着量が得られなくなる。
これを防ぐために、書込みＬＤパワーが異なった場合でも現像ポテンシャルを一定に維持するために、図１７（ｂ）に示すように、露光部電位ＶＬとＶＬ’の差分ΔＶＬだけ現像バイアスを加算することで補正すればよい。

従来では、上述したように、露光部電位の差分ΔＶＬを固定値もしくは予想値を用いて算出する方法がある。
しかしながら、その方法では、環境や通紙枚数により、感光体表面電位特性が変化した場合、帯電バイアスＶｃを印加したときの帯電電位Ｖｄの得られる値が変化する。
すなわち、図１８に示すように、予測されていた露光部電位の差分ΔＶＬ（ａ）から実際の露光部電位の差分ΔＶＬ（ｂ）のように変化する。
そのため、現像ポテンシャルに変化が生じ、狙いの付着量が得られなくなってしまう。

本実施形態における構成は電位センサを有していないため、露光部電位の変化量を直接検知することができない。
そこで、本実施形態では、露光部電位ＶＬが、帯電電位Ｖｄの変化により上昇したとしても、電位センサを用いることなく露光部電位ＶＬの変化量を正確に検知することができ、適切な作像条件を設定することができるようにすることを目的とする。
本実施形態では、パッチパターンの作成、検知を行い、ΔＶＬを正確に算出するための制御構成を有している。
パッチパターン作成は、トナー階調パターンの作成により決定した作像条件を基に行われる。
パッチパターンは、カラーでは前記の作像条件をそのまま用いてベタ画像を作成し、Ｋ（ブラック）では前記作像条件より作像バイアスを補正し、アナログハーフトーンを作成する。もしくは、網点画像のようなドットマトリクスを用いても良い。

ΔＶＬは、トナーパッチ画像のトナー付着量と目標付着量との差と、現像γとにより求めることが可能である。
露光部電位の差分だけトナーパッチ画像では現像ポテンシャルが変化しているので、その変化量だけ帯電電位を上げるように帯電バイアスの補正を行う。
以上の実施手順の詳細を以下に説明する。
上記トナー階調パターンの作成による現像γ、現像ポテンシャルの算出終了後、パッチパターンの作成動作に移る。

パッチパターン検知によるＶＬ変化量の検知での作像条件補正動作を図１９に基づいて具体的に説明する。
［Ｓ−１：パッチパターン作成条件を決定する］
まず、パッチパターンの作成条件を決定する。なお、カラーでは前記で設定した作像バイアス、書込みＬＤパワーを用いる。
Ｋについては前記で設定した作像バイアス、書込みＬＤパワーを用いた場合、トナー付着量が大きくなってしまうため光学センサにより正確にトナー濃度を読み込むことができない。
そのため、目標付着量の半分の付着量が得られるように作像条件を設定し、中間調のパッチパターンの作成を行う。

以下のようにＫの帯電バイアスＶｃ、現像バイアスＶｂを設定する。
パッチ作成時現像バイアス（Ｋ）［−Ｖ］＝現像ポテンシャル［−Ｖ］／２＋５０［−Ｖ］・・・・・・・・・・式（１８）
パッチ作成時帯電バイアス（Ｋ）［−Ｖ］＝現像ポテンシャル［−Ｖ］／２＋５０［−Ｖ］・・・・・・・・・・式（１９）
カラーについては、高付着量でも拡散反射出力を用いて正確な付着量検知を行うことができるので、前記フローで算出した帯電バイアスＶｃ、現像バイアスＶｂに設定すれば良い。

［Ｓ−２：パッチパターン（ＶＬ検知パッチ）を作成する］
ここで作成するパッチパターンのパターンレイアウトは、図２０に示すものである。Ｓ−１で決定した作像条件を用いるため、カラーはベタ画像、Ｋはアナログハーフトーンとなる。
［Ｓ−３：パッチパターンからの反射光を検知する］
ここでは、Ｓ−２で作成したパッチパターンにＬＥＤ光を照射し、その反射光をフォトトランジスタ（ＰＴｒ）により検知する。
本実施形態において、Ｋパターンは正反射光のみ検知し、カラーパターンは、正反射光と拡散反射光の両方を検知する。

［Ｓ−４：センサ検出値をトナー付着量に変換する］
付着量変換は、現像γ、現像ポテンシャル算出フロー（図９）におけるＳ−４の通りである。
なお、トナー階調パターンにより算出される感度補正係数α、η等は現像γ、現像ポテンシャル算出フローにおいて算出した値を用いる。
トナー濃度の算出は、トナー濃度算出手段としての制御部２００によって行われる。

［Ｓ−５目標付着量とパッチパターン付着量の差分を算出する］
前記パッチパターンのトナー付着量と、目標付着量との差分を算出する。
Ｋについては中間調画像を作成しているので、目標付着量の半分の値との差分を算出する。
Ｋとカラーのものをそれぞれ、ΔＭ／Ａ［Ｋ］、ΔＭ／Ａ［ＣＯＬ］と記載する。
ΔＭ／Ａは、パッチパターン形成時と印刷時の書込みＬＤパワーの差に基づく露光部電位ＶＬの差に起因する現像ポテンシャルの減少により発生するトナー付着量の減少量である。

［Ｓ−６：前記差分と現像γより、露光部電位ＶＬの変化量を算出する］
前記現像γ及び現像ポテンシャル算出フローにて算出した現像γと、Ｓ−５にて算出したΔＭ／Ａとを用いてパッチパターン形成時と印刷時の露光部電位ＶＬの差である露光部電位変動量ΔＶＬを以下の式(２０)、(２１)で算出する。
トナー階調パターン部とトナーパッチ画像部との露光部電位変動量の算出は、露光部電位差算出手段としての制御部２００によって行われる。
露光部電位の差分を、トナーパッチ画像のトナー濃度と、狙いとするトナー濃度との差分を現像能力で除算することで算出する。

ΔＶＬ［Ｋ］に関しては、帯電電位Ｖｃと露光部電位ＶＬ（＝５０）の差分だけΔＶＬは上昇するため、印刷時の作像バイアスを用いたときのΔＶＬは以下の式で表すことができる。
ΔＶＬ＝ΔＶＬ［Ｋ］×（Ｖｄ−５０）／（Ｖｄ’−５０）・・・・・・式（２２）
すなわち、印刷時の書込みＬＤパワーを用いた時の露光部電位ＶＬ’は、Ｋ、カラーともに露光部電位ＶＬが固定される書込みＬＤパワーを用いた時にＶＬ＝５０［−Ｖ］であるため、以下の式で表すことができる。
ＶＬ’＝５０＋ΔＶＬ・・・・・・・・・・・・・式（２３）

・・・
［Ｓ−７帯電バイアスの補正量を算出する］
Ｓ−６より算出したΔＶＬを用いて図１７（ｂ）に示すように現像ポテンシャルを維持するために必要な帯電電位を以下の式より算出する。
補正後帯電電位［−Ｖ］＝帯電電位［−Ｖ］＋露光部電位変動量ΔＶＬ［−Ｖ］・・・・式（２４）

ここで、補正後帯電電位となるように帯電バイアスを設定する必要がある。そこで、帯電バイアス印加時の帯電電位の関係を以下の式で求める。
Ｖｄ＝δＶｃ＋ε・・・・・・・・式（２５）
係数δ、εは実験的に求めておく。求め方は、複数の帯電バイアス印加時の帯電電位の値を電位センサで取得し、その結果より帯電バイアスと帯電電位の関係をプロットし最小二乗法により近似することで求めることができる。
上記の式（２５）を用いることで印加する帯電バイアスを決定する。

［Ｓ−８：帯電バイアスを設定する］
作像条件を、Ｓ−７で算出した帯電バイアスへ変更する。

以上のフローにより、トナー階調パターン作成時と印刷時の書込みＬＤパワーの違いにより露光部電位ＶＬが上昇した場合でも、現像ポテンシャルを適切に制御することが可能となる。

上記実施形態に係る制御をまとめると以下の通りである。
要するに、トナー階調パターンの作成、検知により算出した現像γより目標の付着量が得られる現像ポテンシャルを算出する。
その現像ポテンシャルと露光部電位ＶＬより現像バイアス、帯電バイアスを決定する。
続いて、帯電バイアスよりエッジ効果の発生の無い書込みＬＤパワーを算出する。
以上より算出した作像バイアスと書込みＬＤパワーとでテストパッチとしてのトナーパッチ画像を作成、検知する。

そのテストパッチを光学式トナー濃度センサより読み取り、付着量を算出する。
これにより書込みＬＤパワーの違いによる露光部電位ＶＬの差を算出することができる。
その露光部電位ＶＬの差分に基づいて作像バイアスを調整する。もしくは、書込みＬＤパワーを調整する。
以上のフローにより、書込みＬＤ光量をエッジ効果の発生が少なくなるように設定しつつも、現像ポテンシャルを適切に制御でき、狙いのトナー付着量を得ることができる。

露光部電位の変化量から、トナーパッチ画像部の露光部電位を正確に算出することで、帯電電位変動時の書込みＬＤパワーを正確に設定することができる。
帯電バイアス補正時でも露光部電位ＶＬ’の変動をなくすることにより、狙い通りの画像濃度を得ることができる。

次に第２の実施形態を説明する。
上記実施形態では、帯電バイアスを調整することにより地肌ポテンシャルを最適な値となるように調整していたが、本実施形態では、図２１に示すように、現像電位を調整することにより同様の機能を実現することを特徴とする。
図２１に示すように、帯電電位Ｖｄが変化した場合には、予測される光減衰曲線（破線）から、実際の光減衰曲線（実線）へ変化する場合がある。
このような場合、図示の例のようにＶＬ’（ａ）からＶＬ’（ｂ）への露光部電位が上昇することにより、狙いの現像ポテンシャルが得られなくなってしまう。
そこで、その上昇量だけ現像電位Ｖｂを補正すればよい。

現像電位Ｖｂの補正式は以下のようになる。
Ｖｂ’＝Ｖｂ＋ΔＶＬ・・・・・・・・・・・式（２６）
式（２６）により補正された現像電位を用いることで、画像濃度を適切に維持することができる。

次に第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、地肌ポテンシャルの変動によって異常画像が発生しにくい現像システム（例えば、一成分現像）において、書込みＬＤパワーを調整することにより第１の実施形態と同様の機能を実現することを特徴とする。
書込みＬＤパワーを調整することによる制御を図２２について説明する。
図２２に示すように、帯電電位Ｖｄが変化した場合には、予測される光減衰曲線（破線）から、実際の光減衰曲線（実線）へ変化する場合がある。
このような場合、図示の例のようにＶＬ’（ａ）からＶＬ’（ｂ）への露光部電位が上昇することにより、狙いの現像ポテンシャルが得られなくなってしまう。

そこで、書込みＬＤパワーを補正することで、露光部電位ＶＬをＶＬ’（ａ）となるように設定すればよい。
そのため、ΔＶＬの変化量に基づいて書込みＬＤパワーを補正する補正テーブルを作成しておく。
この補正テーブルは実験的に作成され、図２３に示すように、ΔＶＬの変化量（ΔＶＬ（ｂ）−ΔＶＬ（ａ））と、ＬＤパワー変更量との関係を示したグラフに基づいて作成することができる。
本実施形態によれば、露光光量を適切に補正することにより、現像ポテンシャルを維持し、狙い通りの画像濃度を得ることができる。

次に第４の実施形態を説明する。
本実施形態では、ΔＶＬの算出精度を高めるためのトナーパッチ画像の形成方法に特徴を有する。
狙いの目標付着量は、ベタパッチパターンと網点ディザパッチパターンそれぞれ別々に設けることが可能である。
しかしながら、温湿度の変化や経時変化などにより感光体の電気特性が変化し光減衰曲線が変化した場合には、作像条件が同じであっても、ベタ画像が狙いの付着量に合っていたとしても、ディザ画像が狙いの付着量からずれてしまうことがある。
そのため、ベタパッチパターンと網点ディザパッチパターンとをそれぞれ作成し、それら２つの付着量からΔＶＬを算出することにより、ベタとディザの両方の画像濃度が大きくずれることのない作像条件に設定することができる。

本制御では、トナー階調パターンより算出した作像条件を用いて、図２４に示すようなパターンレイアウトでベタパッチパターンと網点ディザパッチパターンの作成を行う。
それらのトナーパッチ画像を検知することで、それぞれのトナー付着量を算出する。
それぞれのトナー付着量に対する、それぞれの狙いの付着量より、ベタパッチパターンでの露光部電位の差分ΔＶＬ（ｓ）と、ディザ画像での露光部電位の差分ΔＶＬ（ｄ）を算出する。
以上より、露光部電位を以下の式のように二つの中間値を用いることにより、ベタ部と網点ディザ部それぞれにおいてΔＶＬ算出値が大きくずれないようにする。

まず、網点ディザ部のΔＶＬ（ｄ）の算出式を以下に示す。
所望の網点ディザを作成したときの目標付着量はベタ時の狙いの付着量が得られる作像条件に設定した際に以下の付着量が得られることを実験的に取得しておく。
以下のＭ／Ａ目標値（ｄ）はディザ部の目標値を示し、Ｍ／Ａ（ｓ）はベタ部の目標付着量を示す。
Ｍ／Ａ（ｄ）＝σＭ／Ａ（ｓ）・・・・・・・（式２７）
σは、ディザの種類により決定される定数である。

ディザパターンより取得された付着量をＭ／Ａ（ｄ）’と示し、以下の式によりΔＶＬ（ｄ）を算出することができる。

以上のΔＶＬ（ｄ）を用いて、下記の式（２９）により露光部電位の差分ΔＶＬを算出することができる。
露光部電位の差分ΔＶＬ＝（ΔＶＬ（ｓ）＋ΔＶＬ（ｄ））／２・・・（式２９）
以上により算出されたΔＶＬを用いて、実施形態１〜３に示すように作像条件を決定する。
以上により、ベタ画像と網点ディザ画像の両条件において狙いの画像濃度から大きくずれることのない作像条件に設定することが可能となる。

なお、本発明のパッチパターンの作成個数は必ずしも一つでなくてもよい。
同一の作像条件で複数のパッチパターンを形成・検知し、その複数のパターンの付着量の平均値を用いることで付着量の検知精度を上げ、露光部電位の差分ΔＶＬの変化量の算出精度を上げることができる。
なお、上記実施形態における書込み光量は、書込みパワー変更（ＬＤパワー変調）によるものでも、書込みｄｕｔｙ（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の変更（ＰＷＭ変調）によるものでもよい。
トナー階調パターン作成時および印刷時で、それぞれの書込みＬＤパワーを素早く変更することができる。
また、上記実施形態では、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）による書込み光学系を示したが、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）書込み系によるものでも同様に実施することができる。

３０光学的検知手段としてのトナー像検知センサ
２００トナー濃度算出手段としての制御部
２００露光部電位差算出手段としての制御部

特開２００７−２１９３７４号公報特開２００６−１３９１８０号公報

Claims

色の異なるトナー毎に、複数のトナー階調パターンを、帯電電位、現像電位を段階的に変化させ、露光光量を一定として作像し、
前記トナー階調パターンを光学的検知手段により検知して、該検知値から装置の現像能力を算出し、該算出結果に基づいて狙いとするトナー濃度が得られるように前記帯電電位、前記現像電位を補正し、
補正された帯電電位に基づいて露光条件を決定する画像形成装置において、
前記補正後の帯電電位、現像電位、及び前記露光光量にて、少なくとも一つのトナーパッチ画像を作成し、
前記トナーパッチ画像を前記光学的検知手段により検知し、
前記光学的検知手段の検知値に基づいて前記トナーパッチ画像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段を有し、
前記トナー濃度算出手段により算出された前記トナーパッチ画像のトナー濃度と、狙いとするトナー濃度との差分に基づいてトナー階調パターン部とトナーパッチ画像部との露光部電位の差分を算出する露光部電位差算出手段を有し、
前記露光部電位差算出手段により算出された前記露光部電位の差分により作像条件を補正することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記露光部電位の差分を、前記トナーパッチ画像のトナー濃度と、狙いとするトナー濃度との差分を現像能力で除算することで算出することを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記作像条件の補正が、帯電電位を所望の値に調整するために帯電バイアスを変化させることであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記作像条件の補正が、現像電位を所望の値に調整するために現像バイアスを変化させることであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記作像条件の補正が、露光部電位を所望の値に調整するために露光光量を変化させることであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
トナーパッチ画像部の露光部電位ＶＬ’は、トナー階調パターン作成時の露光部電位ＶＬと、トナー階調パターン部とトナーパッチ画像部との露光部電位の差分ΔＶＬとにより、
ＶＬ’＝ＶＬ＋ΔＶＬ
の算出式で算出することを特徴とする画像形成装置。
請求項５に記載の画像形成装置において、
前記露光光量の補正は、補正後の帯電電位の光減衰曲線を用いてトナーパッチ画像部の露光部電位ＶＬ’となるときの露光光量として決定することを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
印刷時の露光光量は、前記トナー階調パターンの作像時の露光光量よりも弱いことを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
前記露光条件を、ＬＤパワー変調、もしくはＰＷＭ変調により変更することを特徴とする画像形成装置。