JP2016080896A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー付着量センサによる正反射光出力値のみを用いてトナー付着量の変換を行う場合に、センサ個体のばらつき、センサの取付位置のばらつき、画像形成装置の現像能力によらず、良好なトナー付着量の変換を行うことができ、高画質な画像形成に寄与できる画像形成装置を提供する。【解決手段】光学センサ（トナー付着量センサ）の光量調整が必要か否か判定をするため、光学センサにより中間転写ベルトの地肌部の正反射光出力Vsgを検出する（Ｓ１）。Vsgが所定の範囲外であった場合には、光学センサの発光光量の調整を行う（Ｓ３）。調整を行った場合、その直後に作像条件の露光量と現像バイアスを共に最大値として、十分付着量の高い黒トナーパターンを１つ作成する。該黒トナーパターンを光学センサにて検知し、その正反射光出力をVminKとする（Ｓ４）。VminKの取得後、画像濃度調整のための濃度の異なる複数のトナーパターン（階調パターン）を作像する（Ｓ６）。【選択図】図４

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では、感光体表面を帯電手段により所定電位に一様に帯電し、露光手段により静電潜像を形成し、該静電潜像を例えばトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた現像手段により現像してトナー像を形成している。
この種の画像形成装置では、現像剤のトナー濃度やトナー帯電量などの変化によって画像濃度が変動する。
そのため、所定のトナーパターンを感光体上、中間転写ベルト上、二次転写ローラ上、二次転写ベルト上、あるいは用紙搬送ベルト上に形成し、該トナーパターンを光学センサ（トナー付着量センサ）で検知してトナー付着量の検出を行っている。
また、そのときの現像剤のトナー濃度の検出を行って、作像条件やトナー補給条件などを決定している。
これにより、現像能力が変動した場合でも制御パラメータを最適化することで画像濃度変動を抑止している。

制御パラメータとしては、印刷中のトナー補給量や、帯電手段の帯電バイアス、現像手段の現像バイアス、露光手段の露光量などが挙げられる。
帯電バイアス、現像バイアス、露光量に関しては、トナー付着量センサによるトナーパターンの検知によって現像能力を求め、最適なバイアス、露光量を求める方法が一般的である。
トナー付着量センサは、中間転写ベルトなどの像持体上に作像された所定のトナーパターンを光学的に検知し、トナー付着量センサで得られた出力からトナー付着量を算出する。
トナー付着量センサでトナー付着量を検知するためには、トナーパターンを作像する必要があるため、印刷を行っている時には検知することができず、トナーパターン作成によるトナー消費も生じる。

トナー付着量の検出に用いる光学センサは、発光素子と受光素子とを備え、その組み合わせによりいくつかの種類がある。
発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を、受光素子としてフォトダイオード（ＰＤ）、または、フォトトランジスタ（ＰＴｒ）を組み合わせた反射型センサが一般的に知られている。
反射型センサの構成としては、図１０に示す正反射光のみを検出するタイプ、図１１に示す拡散反射光のみを検出するタイプ、図１２に示す両者を検出するタイプが知られている。
図１０、図１１、図１２において、符号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは素子ホルダを、５１はＬＥＤを、５２は正反射光を受光する正反射受光素子を、５３は検知対象面を、５４は検知対象面上のトナーパターンを、５５は拡散反射光を受光する拡散反射受光素子をそれぞれ示している。
いずれのタイプの光学センサを用いても、センサ検出値である受光光量からトナー付着量もしくはそれに相関がある値に変換する変換処理が行われる。

変換処理は、センサ出力の校正、トナー付着量への変換の二つに大きく分けられる。
センサ出力の校正については、従来よりいくつかの方法が知られている。
例えば、センサ内部に白色基準板を持ち、定期的にこの白色基準板を用いてセンサ出力の校正を行う方法である。
正反射光と拡散反射光とを検出する構成のセンサで濃度の異なる複数のトナーパターンを検出し、これらのセンサ出力の配列から内部の演算によって自己校正を行う方法も知られている。

上記はいずれも拡散反射光に対する校正方法である。
正反射光に対する校正方法は、トナー付着がない地肌部の正反射光出力を所定の光量となるように発光素子の光量を調整する方法が一般的である。
黒トナー付着量への変換には、正反射光出力のみを用いることが一般的であり、正反射光出力の校正を行った後に、露光光量もしくは現像バイアスを変更する。
その後、トナー付着量の異なる複数のトナーパターンを作成し、光学センサで検知する。

黒トナーのトナーパターンからのセンサ出力Vspが最小となる出力をVminとして、トナーパターンと地肌部とのそれぞれについて、Vminを減算した値を用いて、地肌部とトナー部との比を取ることにより、トナー付着量への変換を行っている（例えば特許文献１参照）。
センサ出力が最小となる出力Vminは、黒トナーのトナーパターンからのセンサ出力Vspが飽和する値である。

近年の画像形成装置では、待ち時間短縮の要請により、トナーパターン数の低減が図られており、１色あたり５個程度としているケースもある。

しかしながら、正反射光のみを用いてトナー付着量の変換を行う場合には、トナー付着量の変換誤差が大きくなるという不具合があった。
これは現像能力の低下により、VminK（黒トナーに関するVmin）を正しく検出できていないことが原因であることが本発明者らの実験により判明した。
本来、VminKは正反射光出力に寄与する拡散反射光成分を除去するために行う処理であり、センサ個体のばらつきやセンサの取付け位置のばらつきによる補正を行うものである。
従来は、この補正が現像能力の低下により正しく機能しなくなってしまっていた。
VminKの算出時には、十分に高い付着量のトナーパターンを検知する必要があるが、従来においては十分に付着量の高いトナーパターンを作成できていなかった。

トナー付着量の異なるトナーパターンの作成には、露光光量もしくは現像バイアスのどちらかを変更することが一般的であるが、そのどちらか一方だけでは十分に高い付着量が得られないことにより上記問題が生じていた。
また、低温・低湿環境などでトナーの帯電量が上昇し、現像能力が低下することも一因であった。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、トナー付着量センサによる正反射光出力値のみを用いてトナー付着量の変換を行う場合に、センサ個体のばらつきやセンサの取付位置のばらつき、画像形成装置の現像能力によらず、良好なトナー付着量の変換を行うことができ、高画質な画像形成に寄与できる画像形成装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の静電潜像をトナー像として可視化する現像手段と、発光素子と受光素子とを有し、前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を光学的に検知するトナー付着量検知手段と、前記トナー付着量検知手段で検知された値をトナー付着量へ変換するトナー付着量変換手段と、前記トナー付着量変換手段で算出されたトナー付着量に基づいて画像濃度を制御する制御手段と、を有し、前記露光手段の露光量と前記現像手段の現像バイアスとを共に最大値にして黒トナーの検知パターンを作成し、前記トナー付着量変換手段は、前記トナー付着量検知手段で検知された前記検知パターンの値に基づいてトナー付着量を算出する。

本発明によれば、トナー付着量センサによる正反射光出力値のみを用いてトナー付着量の変換を行う場合に、センサ個体のばらつきやセンサの取付位置のばらつき、画像形成装置の現像能力によらず、良好なトナー付着量の変換を行うことができ、高画質な画像形成に寄与できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概要構成図である。 各色の画像形成部の構成を示す拡大図である。 制御ブロック図である。 画像濃度を調整するときの制御動作を示すフローチャートである。 トナー付着量の変換処理を示すフローチャートである。 光学センサとトナーパターン（階調パターン）との位置関係を示す平面図である。 トナーパターンの各階調における正反射光出力を示す特性図である。 正規化値からトナー付着量への変換テーブルを示す図である。 第２の実施形態における光学センサとトナーパターン（階調パターン）との位置関係を示す平面図である。 光学センサの構成を示す図である。 光学センサの他例の構成を示す図である。 光学センサのさらに他例の構成を示す図である。

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８に第１の実施形態を示す。
まず、図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置としての複写機の構成の概略を説明する。
図１において、符号１００は複写機本体を、２００は複写機本体１００を載せる給紙テーブルを、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナを、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）を示している。
この複写機は、中間転写方式のタンデム型構成を有している。
複写機本体１００には、その中央に、無端状のベルトからなる中間転写体としての中間転写ベルト１０が設けられている。

中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。
中間転写ベルト１０の体積抵抗は、１０^１０［Ωｃｍ^３］である。体積抵抗値が低すぎると光学センサ３１０に対向する対向ローラ３１１に印加されるバイアスがリークしてしまい、異常画像を引き起こしてしまう。
同様に、転写ローラでリークが発生すると、転写効率不足で画像濃度低下を招く。
逆に、体積抵抗値が高すぎる場合には、低画像面積時の画像濃度低下や放電による異常画像を発生させる。
このため、中間転写ベルト１０の体積抵抗には適正な値が存在する。

光学センサ３１０は、トナー付着量を光学的に検知するトナー付着量検知手段としての反射型のセンサである。

３つの支持ローラのうち、第２の支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。
第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間に水平に張り渡されたベルト部分には、ベルトの移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが並べて配置されている。
これらの画像形成部によって、画像形成手段としてのタンデム画像形成部２０が構成されている。
本実施形態においては、第３の支持ローラ１６を駆動ローラとしている。
タンデム画像形成部２０の上方には、露光手段としての露光装置２１が設けられている。

中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。
２次転写装置２２においては、２つのローラ２３１、２３２間に転写シート搬送部材としての無端状の２次転写ベルト２４が掛け渡されている。
２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。
２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上のトナー像が転写材である転写シートＳに転写される。

２次転写装置２２の図中左方には、転写シートＳ上に転写されたトナー像を定着する定着装置２５が設けられている。
定着装置２５は、加熱される無端状の定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。
２次転写装置２２は、トナー像を中間転写ベルト１０から転写シートＳに転写した後の転写シートＳを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も有している。
２次転写装置２２としては、転写ローラや非接触の転写チャージャを使用してもよい。
２次転写装置２２及び定着装置２５の下には、タンデム画像形成部２０と平行に、転写シートＳの両面に画像を記録すべく転写シートＳを反転するためのシート反転装置２８が設けられている。

上記複写機を用いてコピーをするときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて押さえる。
その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿が搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動する。
コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００が駆動され、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行する。
第１走行体３３の光源から照明光が照射され、原稿面からの反射光が第２走行体３４に入射される。
この入射光は第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入り、原稿内容が読み取られる。

原稿読取り動作に並行して、図示しない駆動源である駆動モータで支持ローラ１６が回転駆動される。
これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ１４、１５が連れ回りする。
同時に、各画像形成部１８において像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが回転する。
各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上では、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報に基づいて露光、現像がなされ、それぞれ単色のトナー像が形成される。

各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上のトナー画像は、中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写され、中間転写ベルト１０上に合成カラートナー像が形成される。
上記画像形成動作に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択されて回転し、ペーパーバンク４３に多段に備えられた給紙カセット４４の１つから転写シートＳが繰り出される。
転写シートＳは分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に給紙され、搬送ローラ４７で搬送されて複写機本体１００内の給紙路に導かれ、レジストローラ対４９に突き当てられて止められる。
あるいは、給紙ローラ５０が回転して手差しトレイ５１上の転写シートＳが繰り出され、分離ローラ５２で１枚ずつ分離されて手差し給紙路５３に給紙され、同じくレジストローラ対４９に突き当てられて止められる。

中間転写ベルト１０上の合成カラートナー像にタイミングを合わせてレジストローラ対４９が回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写シートＳが搬送される。
２次転写装置２２で転写シートＳ上にカラートナー像が転写される。
トナー像転写後の転写シートＳは、２次転写ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で定着ベルト２６と加圧ローラ２７とによって熱と圧力とを加えられる。
転写トナー像を定着された転写シートＳは、切換爪５５で搬送方向を切り替えられて排出ローラ対５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。

あるいは、トナー像転写後の転写シートＳは、切換爪５５で搬送方向を切り替えられてシート反転装置２８に導入され、そこで反転して再び転写位置へと導かれる。
転写シートＳは、裏面にも画像を記録された後、排出ローラ対５６で排紙トレイ５７上に排出される。
トナー像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、トナー像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去され、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備えられる。
レジストローラ対４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。

厚紙を選択してコピーした場合には、感光体や中間転写ベルトなどの駆動速度は厚紙でない場合に比べて半分となる。
厚紙でコピーする場合、駆動する順序などは厚紙でない場合と同一となるが、駆動速度のみ半速となる。
以下、厚紙をコピーする場合に、感光体や中間転写ベルトの駆動速度が半速となるモードを半速モードと称する。

図２に基づいて、プロセスカートリッジとしての画像形成部１８の構成を説明する。ここでは、Ｋ色の画像形成部１８Ｋについて説明するが、Ｙ、Ｍ、Ｃの画像形成部も同様の構成を有している。
画像形成部１８Ｋは、感光体４０Ｋの周りに、帯電装置６０Ｋ、電位センサ７０Ｋ、現像装置６１Ｋ、感光体クリーニング装置６３Ｋ、図示しない除電装置などを備えている。
画像形成時には、感光体４０Ｋは、図示しない駆動モータによって矢印Ａ方向に回転駆動される。
感光体４０Ｋは、その表面を帯電装置６０Ｋによって一様に帯電せしめられた後、原稿等の画像情報に基づいて露光装置２１からの露光光Ｌによって露光されて静電潜像が形成される。

スキャナ３００からの画像データに基づくカラー画像信号は、図示しない画像処理部で色変換処理などの画像処理が施され、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色の画像信号として露光装置２１へ出力される。
露光装置２１は、画像処理部からのＫの画像信号を光信号に変換し、この光信号に基づいて一様に帯電された感光体４０Ｋの表面を走査して露光することで静電潜像を形成する。
現像装置６１Ｋの現像ローラ６１ａには現像バイアスが印加されており、感光体４０Ｋ上の静電潜像と、現像ローラ６１ａとの間に電位差である現像ポテンシャルが形成されている。
この現像ポテンシャルにより現像ローラ６１ａ上のトナーが現像ローラ６１ａから感光体４０Ｋの静電潜像に転移することで、静電潜像が現像（可視化）されてトナー像が形成される。
現像装置内の現像剤搬送スクリューの底面にはトナー濃度センサ３１２Ｋが具備されており、随時現像装置内のトナー濃度を検知することができるようになっている。

感光体４０Ｋ上に形成されたＫトナー像は、１次転写装置６２Ｋ（図１参照）によって中間転写ベルト１０上に一次転写される。
感光体４０Ｋは、トナー像転写後に感光体クリーニング装置６３Ｋによって残留トナーがクリーニングされ、図示しない除電装置により除電されて次の画像形成に備えられる。
同様にして、画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは、ドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの周りに、帯電装置、電位センサ、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。
感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０ＣにＹ、Ｍ、Ｃのトナー像が形成され、これらは中間転写ベルト１０上に重ね合わせて１次転写される。

本実施形態の画像形成装置は、フルカラーモードとモノクロモードとを備えている。
フルカラーモードでは、全ての感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが中間転写ベルト１０の表面に接触させられる。
モノクロモードでは、黒以外の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃが中間転写ベルト１０の表面から離間させられる。
また、本実施形態の画像形成装置は、スキャナで読取った原稿画像がモノクロ画像かカラー画像かを検知して、自動的にモノクロモードとフルカラーモードとに切り替えるオートカラーチェンジモードも備えている。

モノクロモードには、Ｋ色の感光体以外の感光体を中間転写ベルトから相対的に離間させて画像形成を行う第１モノクロモードと、Ｋ色以外の現像装置の動作を停止させる第２モノクロモードとの２種類がある。
第２のモノクロモードは、オートカラーチェンジモードが選択されているときに実行されるモードである。
モノクロモード、フルカラーモード、オートカラーチェンジモードの切り替えは、ユーザーによって図示しない操作パネルの入力部を介して行われる。
ユーザーによって、モードを選択可能としているので、次のような利点がある。
例えば、原稿画像はカラー画像であるが、ユーザーがモノクロ画像にしたい場合は、ユーザーが操作パネルを操作して、モノクロモードを選択すれば、ユーザーの所望どおりのモノクロ画像を得ることができる。

ユーザーがモノクロモードを選択したときは、常にＹ、Ｍ、Ｃの感光体が中間転写ベルト１０から離間しているので、Ｙ、Ｍ、Ｃの感光体の劣化を抑制することができる。
ユーザーによってカラーモードが選択されると、オートカラーチェンジモードのようにモノクロ画像の場合はモノクロモードに切り替えることがない。
よって、カラー原稿とモノクロ原稿が混在した複数の原稿を連続して印刷するときの印刷スピードは、オートカラーチェンジモードよりも速い。
その結果、ユーザーがカラーモードを選択することで、ユーザーはカラーとモノクロが混在した複数の原稿の印刷画像を早く手に入れることができる。

本実施形態に係る画像形成装置は、画像濃度を制御する制御手段の１つとして、電位制御装置４０１を有している。
電位制御装置４０１は、図３に示すような情報を用いることで、電位制御を適切に行うことが可能である。
電位制御装置４０１には、トナー付着量検知手段としての光学センサ３１０で検知した値（受光量）と、トナー濃度センサ３１２で検知したトナー濃度と、環境センサである温湿度センサ３１５によって検出された温湿度とが入力される。
また、電位制御装置４０１には、電位センサ７０によって検知した感光体の露光後の表面電位と、現像バイアスとが入力される。

これらのデータが入力されると、電位制御装置４０１は、最適な作像条件として、帯電装置の帯電バイアス、現像装置の現像バイアス、露光装置の露光光量、トナー濃度制御目標値を出力する。
この最適な作像条件にしたがって、各バイアス、トナー補給を制御することで、安定的な画像濃度を維持することができる。

本実施形態では、光学センサ３１０として、図１２に示すような１発光２受光タイプの光学センサを用いている。
黒トナーは正反射光のみに基づきトナー付着量の変換を行い、カラートナーは正反射光及び拡散反射光に基づきトナー付着量の変換を行う。
電位制御装置４０１の制御動作を、図４に基づいて説明する。
電位制御装置４０１による画像濃度制御は、電源ＯＮ時や、例えば２５０枚等の所定枚数の印刷後などに定期的に実行する。
印刷とは別個に行うのは、複数の濃度の異なる画像を作像する必要があるためである。

まず、光学センサ３１０の光量調整が必要か否か判定をするため、光学センサ３１０により中間転写ベルト１０の地肌部の正反射光出力Vsgを検出する（Ｓ１）。
電位制御装置４０１は、検出された正反射光出力Vsgが所定の範囲内か否かを判断し（Ｓ２）、範囲外であった場合には、光学センサ３１０の発光光量の調整を行う（Ｓ３）。
すなわち、中間転写ベルト１０の地肌部の正反射光出力が所定の範囲内（４．０±０．５Ｖ）になるようにＬＥＤの電流値を調整する。

光学センサ３１０の発光光量の調整を行った場合、その直後に十分付着量の高いトナーパターンが作像できるように作像条件を変更し、変更後に黒トナーパターンを作像する（Ｓ４）。
変更する作像条件は、光学センサ３１０の発光光量の調整後、露光装置２１による露光量を最大値とし、且つ、不図示の現像バイアス印加手段による現像バイアスを最大値とする条件である。
検知パターンとしてのトナーパターンをトナーパッチともいう。

露光量と現像バイアスの最大値で作像された一つの黒トナーパッチを光学センサ３１０にて検知し、その正反射光出力（以下、「VminK」という）を取得する（Ｓ５）。
さらに、検出したVminKが予め求められた上限値以上の場合には、VminKの更新は行わず、前回値とする。前回値とは、前回の制御で取得されたVminKである。
前回値を用いることで、VminKが明らかに異常値の場合でも高画質を維持できる。
VminKの検知は、光学センサの発光光量により変化するため、光量変更毎に行う。また、光学センサを交換した場合にはVminKが変化するため、新たにVminKを検知する必要がある。
本実施形態では、光学センサ３１０には図示しないＩＤチップが備えられており、主電源ＯＮ時に光学センサが交換されたかどうか判定を行うようになっている。

光学センサが交換された場合には、発光光量を予め高い値に設定しておく。このようにすることで、中間転写ベルト１０の地肌部の正反射光出力Vsgが所定の範囲外となり、自動的にVminKを検知するフローが実施される。
なお、直接的にＩＤチップが交換された場合に、必ず光量調整及びVminKの検知フローを実施するようにしても、同等の効果となることは言うまでもない。

VminKの検知タイミングについて説明する。
本来、VminKは光学センサの個体のばらつき、光学センサの取付けのばらつきを補正するために実施するものである。
光学センサの取付けのばらつきは正反射光への影響が大きいため、正反射光出力からトナー付着量の変換を行う場合にはVminKの検知は特に有効である。
また、発光素子の発光光量を変更した場合にも、拡散反射光の寄与が変化するためVminKの検知を実施する必要がある。
同じ光学センサ３１０が取り外され、再度設置された場合もVminKの検知フローを実施する。

一度光学センサが設置され、発光素子の光量が決められた場合には、何度も実施する必要がない。

従来では、階調パターン作成時に毎回VminKを更新する制御フローとなっているが必ずしも必要ではなく、逆に現像能力が低下した場合には、十分な付着量を得ることができないため、トナー付着量の変換誤差の原因となってしまう。
このため、本実施形態ではVminKを検知するタイミングを限定することで、トナー付着量の変換精度の向上と光学センサの個体及び取付けのばらつきの低減を両立させることが可能となっている。
なお、光学センサの発光素子の光量調整が必要な場合というのは、光学センサ側の検知窓の汚れ、被検知面である中間転写ベルトの汚れなどによる影響で地肌部の出力が低下した場合である。
このような場合には、当然、拡散反射光の寄与が変化するため、VminKの検知が再度必要ということになる。
すなわち、光量調整を実施しない場合でも中間転写ベルトの状態変化により拡散反射光の寄与が変化するが、光量調整が必要と判断する閾値を適切に設定することで、上記寄与を許容範囲内とすることが可能である。

VminKの取得後、濃度の異なる複数のトナーパターン（階調パターン）を作像し（Ｓ７）、各パターンの潜像電位を電位センサ７０で検出する（Ｓ８）。
同時に各トナーパターンのナー付着量を光学センサ３１０で検知する（Ｓ９）。
VminKの取得後、温湿度センサ３１５で温湿度を、トナー濃度センサ３１２でトナー濃度を検知する（Ｓ６）。
電位センサ７０の出力から潜像電位を検知し、現像ポテンシャル（現像バイアスVbと潜像電位Vlの差）を求める。

本実施形態では、Ｋトナーの付着量を光学センサ３１０の正反射光を受光する正反射受光素子の出力を用いて付着量に変換する。
Ｃ、Ｍ、Ｙトナーについては、正反射受光素子に加え拡散反射光を受光する拡散反射受光素子の出力に基づいて変換を行う。
Ｃ、Ｍ、Ｙトナーにおける正反射光出力は拡散反射光出力を校正するために用いる。Ｃ、Ｍ、Ｙトナーの付着量変換は、公知の技術を用いて適切に変換可能である。

以上のように求められた、現像ポテンシャル（Ｓ１０）とトナー付着量（Ｓ１１）との関係から、現像能力（横軸に現像ポテンシャル、縦軸にトナー付着量としたときの傾き）を求める（Ｓ１２）。
現像能力から所定の画像濃度となるような現像ポテンシャルを算出する。これにより、現像バイアスや帯電バイアス、露光光量といった最適な作像条件を決定する（Ｓ１３）。
また、このときの温湿度を温湿度センサ３１５で、トナー濃度をトナー濃度センサ３１２によって検知し、そのときの環境に適したトナー濃度を算出してトナー濃度制御目標値を決定し、あるいは補正する。

上記一連の電位制御フローでは図示していないが、検出値全てに対して適正な出力範囲が予め決定されており、適正な出力範囲外であれば異常停止する異常停止手段を備えている。
出力異常の場合には、通知手段によって異常を通知できるようになっている。このようにして、電位制御装置４０１を用いて画像濃度制御を実行することで、高品質な画像を得ることができる。

次に、黒トナーにおける光学センサによって検出された出力値をトナー付着量へ変換する処理について説明する。
図５は、トナー付着量の変換処理を示している。電位制御装置４０１の制御によって作像される階調パターンは図６に示す通りである。
図６に示すように、各階調パターンでは、各色毎に異なる副走査位置に１０個のパターンを作像し、これを光学センサ３１０Ｋ、３１０Ｍ、３１０Ｃ、３１０Ｙで検知する。
Ｋｐは黒の階調パターンを、Ｍｐはマゼンタの階調パターンを、Ｃｐはシアンの階調パターンを、Ｙｐはイエローの階調パターンを示している。

各光学センサ３１０は中間転写ベルト１０の表面に対向して配置されたセンサ支持板３２０に支持されている。
トナーパターンからの正反射光出力を光学センサ３１０でセンシングし、オフセット電圧を差し引いたΔVspを算出する（ＳＴＥＰ１）。
次に、中間転写ベルト１０の地肌部の正反射光出力、トナー部の正反射光出力、十分付着量の高いトナー部の正反射光出力であるVminKに基づき正規化値を算出する（ＳＴＥＰ２）。
算出された正規化値に基づいて、予め求めてある付着量変換テーブルを用いて付着量への変換を行う（ＳＴＥＰ３）。

さらに詳細に説明すると、ＳＴＥＰ１では、データサンプリングによりΔVsp、ΔVsgを算出する。
はじめに、正反射光出力、拡散光出力ともに、各色のポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。
図７に各階調における正反射光出力の例を示す。ここで、Vsg_regとは、地肌部の正反射光出力を示し、凡例のＫは黒トナー、Ｃはシアントナーを示す。

正反射光出力増分を求める処理式１を下記に示す。
正反射光出力増分：ΔVsp_reg.[n]=Vsp_reg.[n]-Voffset_reg. （処理式１）
ただし、ＬＥＤオフ時の各オフセット出力電圧値(Voffset_reg:0.0621V）が、本実施形態のように無視できるレベルに十分に小さい値となるようなＯＰアンプを用いた場合、このような差分処理は不要となる。

ＳＴＥＰ２では、中間転写ベルトの地肌部の正反射光出力、トナー部の正反射光出力、十分付着量の高いトナー部の正反射光出力VminKに基づき正規化値を算出する。
ここで、Vsg_regとは、中間転写ベルトの地肌部の正反射光出力である。VminKとは、高付着量のトナーパッチを光学センサで検出した値である。
正規化値を求める処理式２を下記に示す
正規化値＝(ΔVsp_reg.[n]-VminK)/(Vsg_reg.-VminK) （処理式２）

ＳＴＥＰ３では、予め正規化値とトナー付着量との関係を実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいは変換テーブルを参照することにより高付着量域まで正確なトナー付着量の変換が可能となる。
本実施形態におけるトナー付着量の変換テーブルを図８に示す。図８のテーブルの関係を用いて、正規化値をトナー付着量に変換する。

以上のような処理を行うことにより、現像能力が低下した場合、光学センサの発光光量が変更した場合、あるいは光学センサを交換した場合、あるいは光学センサを再設置した場合であっても精度よくトナー付着量の変換を行うことが可能となる。
すなわち、現像能力が低下した場合等があっても、十分付着量が高い黒トナーパッチの出力をトナー付着量変換に用いることができる。
これにより、センサ個体のばらつきと取付けのばらつきによる影響を低減でき、良好な付着量変換ができることにより、高画質化を実現できる。
光学センサの発光光量を変更した場合等には、十分付着量が高い黒トナーパッチの出力が変化するので、このときのみ再度VminKを検出することで効率的に高画質を実現できる。
光学センサ３１０が複数ある場合には、上記VminKの検知はそれぞれのセンサにおいて行う。

図９に基づいて第２の実施形態を説明する。
上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、既に説明した構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
本実施形態では、上記実施形態と比べて、光学センサ３１０の数、電位制御装置４０１が作像する階調パターンが異なっている。
電位制御装置４０１は階調パターンとして、各色５階調のパターンが中間転写ベルト１０の移動方向に連続したトナーパターンを複数（ここでは３列）作成する。作成されたトナーパターンは３つの光学センサ３１０ａ（フロント）、３１０ｂ（センター）、３１０ｃ（リア）で検知される。

５階調のパターンとすることで、１０階調とした第１の実施形態と比較しても、階調パターン作成から検知までの時間を同等とすることができる。
また、フロント、センター、リアの光学センサで５階調のパターンを検知しているので、主走査方向の濃度偏差を取得することが可能である。
これに基づき、公知の技術により偏差を打ち消すような作像条件とすることが可能である。
光学センサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃは全て、図１０に示す１発光１受光タイプで受光素子は正反射光成分を取得する位置に設置されている。

本実施形態では、VminKの検知を光学センサ３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃそれぞれに対して行う。
また、カラートナーの付着量検知についても、正反射光出力のみに基づき変換を行う。
処理自体は第１の実施形態における黒トナーの付着量変換と同一の処理である。カラートナーの場合にも十分に高い付着量のパッチを作成して検知し、黒トナーと同様の処理を行うことで、同様の効果が見込める。
このようにトナー付着量の変換処理を行うことで、黒トナーの付着量検知を複数行う場合であっても、あるいはカラートナーを正反射光出力のみで付着量変換を行う場合であっても、誤差のないトナー付着量の変換処理を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

２１ 露光手段としての露光装置
４０ 像担持体としての感光体
５１ 発光素子
５２ 受光素子としての正反射受光素子
５５ 受光素子としての拡散反射受光素子
６１ 現像手段としての現像装置
３１０ トナー付着量検知手段としての光学センサ
４０１ トナー付着量変換手段、制御手段としての電位制御装置

特開２００４−１１８２２４号公報

Claims (6)

1. 像担持体と、
   画像情報に基づいて前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
   前記像担持体上の静電潜像をトナー像として可視化する現像手段と、
   発光素子と受光素子とを有し、前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を光学的に検知するトナー付着量検知手段と、
   前記トナー付着量検知手段で検知された値をトナー付着量へ変換するトナー付着量変換手段と、
   前記トナー付着量変換手段で算出されたトナー付着量に基づいて画像濃度を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記露光手段の露光量と前記現像手段の現像バイアスとを共に最大値にして黒トナーの検知パターンを作成し、
   前記トナー付着量変換手段は、前記トナー付着量検知手段で検知された前記検知パターンの値に基づいてトナー付着量を算出する画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記最大値に基づく検知パターンを作成するタイミングは、少なくとも前記トナー付着量検知手段の前記発光素子の発光光量を変更したとき、前記トナー付着量検知手段を交換したとき、前記トナー付着量検知手段を再度設置したときのいずれかである画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記トナー付着量検知手段が複数設けられ、前記最大値に基づく検知パターンを作成するタイミングは、各トナー付着量検知手段についてそれぞれ、少なくとも前記トナー付着量検知手段の前記発光素子の発光光量を変更したとき、前記トナー付着量検知手段を交換したとき、前記トナー付着量検知手段を再度設置したときのいずれかである画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記トナー付着量検知手段は、前記受光素子として正反射光を受光する正反射受光素子を備え、前記トナー付着量変換手段は正反射光出力に基づいてトナー付着量を算出する画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記トナー付着量検知手段で検知された前記最大値に基づく検知パターンの値が予め求められた上限値よりも大きい場合には、前回の前記最大値に基づく検知パターンの値を用いる画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記最大値に基づく検知パターンの作成と、前記トナー付着量検知手段による検知、前記トナー付着量変換手段によるトナー付着量の算出をカラートナーについても実施する画像形成装置。

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