JP2016206297A - 画像濃度制御方法、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成直前の画像面積率の影響によるトナー付着量のズレを発生させないようにする。
【解決手段】感光体と、トナーとトナーを保持する磁性キャリアとで構成された二成分現像剤を担持する現像ローラとを対向して配置して回転させ、これらの間の現像領域において静電潜像を現像する際の画像濃度制御方法である。印刷時にトナーパターンを感光体の表面の非画像領域に作成する。これを主走査方向に複数個配置されている光学センサで検知し、その出力をトナーパターンによる非画像領域へのトナー付着量に変換する。これによって静電潜像への適正なトナー付着量を得るべく作像条件を変化させる。この調整モードでは、現像ローラの回転の一周分手前の領域の画像面積率に応じて、トナーパターンを作成する位置を主走査方向で変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像濃度制御方法、および複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機等の画像形成装置として、非磁性トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤（以下、現像剤という）を現像剤担持体（以下、現像スリーブということもある）上に保持し、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに潜像担持体（以下感光体という）と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う２成分現像方式が広く知られている。

このような画像形成装置には、使用環境（温度・湿度）の変化や経時変化に対して、画像濃度が変化するという問題がある。そこで、常に安定した画像濃度を得るために、感光体等の像担持体上に濃度検知用階調パターンを作成し、そのパッチ濃度を光学的検知手段（以下、光学センサという）により検出し、その検出値から階調パターンのトナー付着量を求め、現像ポテンシャルに対するトナー付着量の関係式（傾き：現像γ、Ｘ切片：現像開始電圧Ｖｋ）を求めることにより、各作像条件を適正化するという手法が広く用いられている。この手法は、求めた現像ポテンシャルとトナー付着量の関係式から、目標付着量となるように作像条件を変更することで、常に安定した画像濃度を得るものである。具体的には、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスを変更する。この調整動作を本明細書では以後はプロセスコントロールと記す。

前記プロセスコントロールは、電源投入時やある所定枚数通紙後に実行する。しかしながら、前回プロセスコントロールを実施してから次回に実施するまでの間に現像能力が変化し、画像濃度が変化する場合がある。このような場合には、画像濃度の制御が非常に困難である。そのため、プロセスコントロールの実行頻度を高くすることが考えられるが、それを実施するにはトナーパッチを作成する必要がある。そのため、トナー消費量が増加することになる。また、プロセスコントロールを実施するには時間を要するため、頻度を高くするとマシンのダウンタイムが長くなる。

特許文献１には、像担持体上に作成したトナーパターンを光学センサで検知し、検出出力に基づいて次回のプロセスコントローラ実行時期を決定する方法が開示されている。この特許文献１に開示されている方法では、プロセスコントロールの時期を適正にすることが可能となる。しかしながら、複数のトナーパターンを作成し、光学センサで検知を行う必要があるため、実行時期が適正になっていたとしても、調整のための時間がかかり、その間は印刷動作が行えない。この問題を解決するためにプロセスコントロールの実行間隔を広げることが考えられるが、この場合、画像濃度の安定性が損なわれるといった問題が生じてしまう。

そこで、従来より印刷中の非画像部（紙間）にトナーパッチを作成し、画像濃度を一定に制御する方法がある。例えば、特許文献２、３には、非画像部にトナーパターンを作成し、このパターン濃度と、現像器内のトナー濃度を検知する手段を有し、トナーパターンの濃度に応じて、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更して画像濃度を維持する方法が開示されている。

印刷中の非画像部（紙間）にトナーパッチを作成し、画像濃度を一定に制御する方法では、プロセスコントロール時に決定した作像条件を用いて、印刷中に作成するトナーパッチと同一のパッチを作成し、光学センサで検知したトナー付着量を目標値に設定する。特にブラックトナーにおいては、ブラックトナーに対する正反射センサ出力特性がトナーパターン濃度（反射濃度）の高い領域では濃度の変化に対するセンサ出力の変化が小さくなり、感度が下がるため、中間調濃度のパターンを用いている。中間調濃度のパターンは環境や経時変化などにより現像γが変化し、帯電バイアス（感光帯表面電位）が変化した場合、最適な光量にズレが生じる可能性がある。そのため、プロセスコントロール時にパターンを作成し目標付着量を決定し、印刷中はその目標値に対して制御を実施する。

前記制御を行う画像形成装置、画像形成方法においては、紙間のトナーパッチは、制御因子である像担持体の一様帯電電位、像担持体に対する潜像書込強度、現像バイアス、現像剤のトナー濃度などが一定であるときに一定のトナー付着量であることが望まれる。それにもかかわらず、トナーパッチのトナー量は直前に形成された画像によって影響を受けることがある。すなわち、トナーパッチの直前に形成された画像によらず、単にトナーパッチのトナー量によって作像条件を制御したのでは、画像濃度の安定性に問題が生じる可能性がある。

特許文献４、５では、トナーパッチに対応する現像スリーブ一周分手前の領域の画像面積率に応じてトナーパッチを光学センサで検知して算出した付着量の値を補正する。このようにすることで、直前の画像によって生じるトナーパッチの付着量誤差を低減することが可能である。しかしながら、トナー付着量を補正する際の補正量は予め実験などで求めた結果よりテーブルを作成し、それを参照して補正を実施する。そのため、印刷時の環境（温湿度）やマシンの稼働状況（経時劣化）などにより補正量にズレが生じる場合があり、十分な補正を行うことができない場合がある。

本発明は、以上の諸問題点に鑑みてなしたもので、画像形成を行う直前の画像面積率によってトナーパターンの付着量が変化してしまうシステムにおいて、画像形成直前の画像面積率による影響によるトナー付着量のズレが発生しなくなり、プロセスコントロール直後の画像濃度をリピート変動がなく維持することが可能となる画像濃度制御方法、および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像濃度制御方法は、現像剤担持体と像担持体との間に形成される現像領域で、前記像担持体の表面上に形成された静電潜像を、前記現像剤担持体に現像する画像濃度制御方法において、トナーパターンを前記像担持体の表面の作成し、該トナーパターンを主走査方向に複数個配置した光学センサを用いて検知し、該検知による前記光学センサの出力を前記トナーパターンによる前記非画像領域へのトナー付着量に変換することによって前記静電潜像への適正なトナー付着量を得るべく作像条件を変化させる調整モードを有し、該調整モードでは、前記トナーパターンの前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率に応じて、前記トナーパターンを作成する位置を主走査方向で変化させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、印刷時に作成するトナーパターンの現像スリーブ一周手前の画像面積率に応じてトナーパターンの作成位置を変更することで、直前の画像面積率による影響によるトナー付着量のズレが発生しなくなる。そのため、プロセスコントロール直後の画像濃度をリピート変動がなく維持することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略構造を示す断面図である。 図１の例のような画像形成装置における非印刷時の濃度制御（非印刷時制御）の例を説明するためのフロー図である。 同じくトナーパターン電位と現像バイアスを説明するための図である。 同じく非印刷時のトナーパターンの例を示す図である。 図１の例のような画像形成装置で用いる光学センサの例を示す断面図である。 ブラックトナーパターンの濃度に対する正反射センサ出力の例を示す図である。 カラートナーパターンの濃度に対する拡散反射光センサ出力の例を示す図である。 複数のトナーパターンに対するセンサ出力の例を示す図である。 図１の例のような画像形成装置における非印刷時のトナーパターンの例を示す図である。 図９に示すようなトナーパターンにおけるドットパターンの例（ドット面積率変更）を示す図である。 同じく印刷時のフロー図である。 本発明の実施形態における非画像部トナーパターン作成例を示す図である。 現像スリーブ周方向と画像濃度例を示す図である。 現像スリーブ上トナーと現像スリーブ電位との関係例を示す図である。 従来の印刷時のトナーパターンのレイアウト例を示す図（ａ）と、本発明の実施形態におけるトナーパターンのレイアウト例を示す図（ｂ）である。 画像面積率とトナー付着量の関係例を示す図である。 画像面積率とトナー付着量の関係例を示す図であり、（ａ）は湿度による影響を示し、（ｂ）は経時劣化による影響を示す図である。 主走査端部非画像部へパターンを作成する例を示す図である。 画像面積率とトナー付着量の関係例を示す図である。 ラインセンサの配置例を示す図である。 本発明の実施形態の効果例を示す図である。 トナーパターン付着量を検出した付着量から求めるための補正係数の表の例を示す図である。 トナー付着量の算出値の補正を行う場合の補正係数の表の例を示す図である。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略を示す断面構成図である。
この図に示すフルカラープリンタ１の装置本体２内の略中央部には、４つのドラム状の感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋが、水平状態で図中左右方向に等間隔で離間して並列に配設されている。なお、添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を示す。ただし、この添え字は必要に応じて記載を省略する。

イエロー画像用の感光体３Ｙに着目すると、この感光体３Ｙは例えば直径３０〜１００ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機半導体層を設けた構造であり、図中時計回り方向（図に示す矢印方向）に回転駆動される。感光体３Ｙの下方側周囲には静電写真プロセスに従い帯電ローラ４Ｙ、現像ローラ５Ｙを現像剤担持体（現像スリーブ）として有する現像装置６Ｙ、クリーニング器７Ｙ等の作像手段が順に配設されている。マゼンタ、シアン、ブラック画像用の感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋについても同様である。即ち、用いるトナーの色が異なるだけである。なお、感光体としてはベルト状のものを用いることも可能である。

感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ及び帯電ローラ４、現像装置６、クリーニング器７の下方には露光装置８が設けられている。露光装置８は、各色の画像データ対応のレーザ光を一様に帯電済みの感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋに対してスキャニング照射し、静電潜像を形成するために設けられている。各帯電ローラ４と各現像ローラ５との間には、露光装置８から照射されるレーザ光が感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋに向けて入り込むように細長いスペース（スリット）が確保されている。図示の例の露光装置８は、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式のものを示したが、ＬＥＤアレイと結像手段とを組合せた方式の露光装置を用いることもできる。

感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋの上部には、複数のローラ９，１０，１１により支持されて反時計回り方向に回転駆動される中間転写ベルト１２が設けられている。この中間転写ベルト１２は各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋに対して共通なものであり、各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋの現像工程後の一部が接触するようにほぼ水平状態で扁平に配置されている。そしてベルト内周部には各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋに対向させて転写ローラ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂｋが設けられている。

中間転写ベルト１２の外周部に対しては、例えば、ローラ１１に対向する位置にクリーニング装置１４が設けられている。このクリーニング装置１４によりベルト表面に残留する不要なトナーを拭い去る。なお、この中間転写ベルト１２は、例えば、基体の厚さが５０〜６００μｍの樹脂フィルム或いはゴムを基体とするベルトであって、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋからのトナー像を転写可能とする抵抗値を有する。

感光体３、帯電ローラ４、現像装置６、クリーニング器７、露光装置８からなるトナー像作成装置により、像担持体たる中間転写ベルト１２上にトナー像が作成される。トナー像は、転写ローラ１３により中間転写ベルトに転写される。また、装置本体２内において露光装置８の下方には複数段（本例では２段）の給紙カセット２３，２４が引き出し自在に配設されている。これらの給紙カセット２３，２４内に収納された記録媒体としての用紙Ｓは、対応する給紙ローラ２５，２６により選択的に給紙される。装置本体２内には、転写位置に向けて給紙搬送経路２７がほぼ垂直に形成されている。

中間転写ベルト１２の図中側方には搬送ベルト３５が配設されている。この搬送ベルト３５のループ内において、２次転写手段としての２次転写ローラ１８が中間転写ベルト１２の支持ローラの一つであるローラ９と対向するように設けられている。ローラ９と２次転写ローラ１８は中間転写ベルト１２及び搬送ベルト３５を挟んで圧接され、所定の転写ニップを形成する。その転写位置直前の給紙搬送経路２７には、転写位置への給紙タイミングをとる一対のレジストローラ２８が設けられている。さらに、転写位置上方には給紙搬送経路２７に連続し、装置本体２の上部の排紙スタック部２９につながる搬送排紙経路３０が形成されている。この搬送排紙経路３０中には一対の定着ローラを有する定着装置３１や、一対の排紙ローラ３２等が配設されている。

なお、装置本体２内において排紙スタック部２９下部の空間は、各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋで用いる各色のトナーを収納し、そのトナーを対応する現像装置６にポンプ等により搬送供給可能なトナー容器収納部３３が設けられている。

このような構成において、用紙Ｓに画像を形成する動作について説明する。
先ず、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと言う）、スキャナー、ファクシミリ等から、出力画像に対応する画像信号がコントローラ５０に伝送される。コントローラ５０は、この画像信号を後述する制御動作により決定された適正な出力画像信号に変換し、露光装置８に伝送する。

露光装置８では半導体レーザから出射されたイエロー用の画像データ対応のレーザ光が帯電ローラ４Ｙにより一様帯電済みの感光体３Ｙの表面に照射されることにより静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置６Ｙによる現像処理を受けてイエロートナーで現像され、可視像となり、感光体３Ｙと同期して移動する中間転写ベルト１２上に転写ローラ１３Ｙによる転写作用を受けて転写される。

このような潜像形成、現像、転写動作は感光体３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。その結果、中間転写ベルト１２上には、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ及びブラックＢｋの各色トナー画像が順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、搬送される。

一方、給紙カセット２３，２４のいずれかから用紙Ｓが給紙され、給紙搬送経路２７を通ってレジストローラ２８へと搬送される。中間転写ベルト１２上のフルカラートナー画像とタイミングをとって用紙Ｓがレジストローラ２８より送り出され、２次転写ローラ１８の作用により中間転写ベルト１２上のフルカラートナー画像が用紙Ｓ上に転写される。フルカラートナー像が転写された用紙Ｓは搬送ベルト３５により定着装置３１へと搬送され、定着装置３１による定着処理を経て排紙ローラ３２により排紙スタック部２９上に排紙される。

両面印刷の場合は、定着後の用紙Ｓを切換爪３８を切り換えることにより反転路３６へ導き、切換爪３９を切り換えることにより反転後の用紙Ｓを再給紙路３７からレジストローラ２８へと再給紙して用紙の表裏を反転させる。このとき、中間転写ベルト１２上には裏面画像となるトナー像を形成して担持させておき、用紙Ｓの裏面（第二面）にトナー像を転写して定着装置３１による定着処理を経て排紙ローラ３２により排紙スタック部２９上に排紙する。

なお、ここではフルカラー印刷の場合で説明したが、特定色あるいはブラックによるモノクロ印刷時であっても、使用されない感光体が存在するだけで、動作的には同様である。

図２を用いて、非印刷時の濃度制御（非印刷時制御）を説明する。
まず、非印刷時とは、電源オン後の立ち上げ動作時や画像出力前後の感光体３の空走時等の、画像形成装置１が画像出力をしていないときを言う。そして一般に、画像形成装置では一度画像濃度を検知し、濃度補正をしても、濃度は経時的にずれていく。特に画像形成装置内部の温湿度が変化したときや長い放置時間があったときは、濃度はずれる傾向にある。また、出力枚数が増えるにつれて濃度はずれていく。そこで、“実験的に求められた所定の出力枚数を印刷した後”、等を作像条件調整タイミングとして定め、コントローラ５０内部のメモリに記憶させておく。画像形成装置内部に設置した温湿度検知センサが実験的に求められた閾値以上の変化を検出したときや、実験的に決定された放置時間を越えて画像形成装置が使用されなかったときなども作像条件調整タイミングとして採用できる。

装置本体２内に備えたコントローラ５０は、内部に記憶しているプログラムに従い、上記のような作像条件調整タイミングにあるかを判断する（Ｓ１）。作像条件調整タイミングに来ていると判断されると（Ｓ１、Ｙｅｓ）、図３に示すように現像装置６の帯電バイアス、現像バイアスが切り替えられ、露光装置８により図４のようなパターンが感光体３上にレーザフル点灯で露光される。ここで、フル点灯とは、図４のパターンに相当する領域はレーザ光でドットを作ることなく露光し続けることを言う。帯電バイアスを現像バイアスと同期して切り替えるのは、現像バイアスと帯電バイアスの差が大きすぎると２成分現像装置ではキャリアが感光体３に付着する等の不具合が出るからである。

このように露光すると、露光後のパターンの感光体表面の電位は図３のようにほぼ同じ値となる。このパターンに対して、図３に示すように現像バイアスを段階的に切り替えていくと、パターン電位と現像バイアスの差に比例してトナーが増えるように現像がなされる。その結果、図４に示すように、濃度の異なる１０個のトナーパターンが各色の感光体上に形成される（図２、Ｓ２）。

トナーパターンは、感光体３上のレーザスキャン方向（以下、主走査方向と記載する）の前（Ｆ）、後（Ｒ）及び中央（Ｃ）の３箇所、つまり中間転写ベルト１２の移動方向と直交方向の端部領域と中央領域に作られる。本例では、上からブラック、シアン、マゼンタ、イエローのパターンが形成されている。トナーパターンの大きさが小さいほど、トナー消費量が少なくなる。なお本実施形態では、トナーパターンは矩形状であり、主走査方向に５ｍｍ、中間転写ベルト１２の移動方向であって主走査方向と直交する副走査方向に７ｍｍの長さを有する。

感光体３上に形成されたトナーパターンは、転写ローラ１３により中間転写ベルト１２上に転写される。その結果、図４に示すように中間転写ベルト１２上には各色１０個のトナーパターンが形成される。

次いで、トナーパターンの反射濃度が検知装置である光学センサ４０により検出される（図２、Ｓ３）。光学センサ４０は、例えば図５に示すように、発光素子４０Ｂ−１、正反射光検知センサ４０Ｂ−２及び拡散反射光検知センサ４０Ｂ−３を有している。発光素子４０Ｂ−１の照射光は、中間転写ベルト１２上で反射する。正反射光は正反射光検知センサ４０Ｂ−２で検知される。拡散反射光は拡散反射光検知センサ４０Ｂ−３で検知される。

図６は、ブラックトナーパターンの濃度に対する正反射センサ出力の例を示す図である。図示のように、ブラックトナーの場合、トナー量が増えるにつれて正反射光が減るので、正反射光検知センサ４０Ｂ−２を用いて濃度制御を行う。

一方、カラートナーパターンの濃度に対する拡散反射光センサ出力の一例を図７に示す。カラートナーの場合、トナー量が増えるにつれて拡散反射光が増えるので、拡散反射光検知センサ４０Ｂ−３を用いて濃度制御を行う。

そして、複数（図示の例では１０個）のトナーパターンのセンサ出力は、例えばブラックトナーパターンでは図８に示すようになる。中間転写ベルト１２の移動に伴ってセンサ直下をトナーパターンが通過すると、ブラックトナーパターンの濃度に応じてセンサ出力が図８のように時間的に変化するのである。このセンサ出力に対して、パターンの無い部分（地肌出力）と区別できる閾値を設定し、その閾値からセンサ出力が下がったところをトリガにしてパターン位置又はパターン濃度に対応するセンサ出力を特定する。

４つの感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋのいずれかにおいて最初にパターンを書き込んだタイミングをトリガにして、各部品のレイアウトとプロセス線速からセンサ直下にパターンが来るタイミングを予測することができる。よって、そのタイミングでパターンを読み取ってもよいが、誤差を考慮するとパターンを大きくする必要がある。これに対して、センサ直下にパターンが来るタイミングからある程度の時間早めに発光素子４０Ｂ−１が発光を開始し、データサンプリングを連続して行い、上述した閾値を用いてパターンを特定することもできる。

これによれば、レイアウト上のタイミングからパターンの露光・読み取りタイミングを決める方法よりもパターンの大きさを小さくすることができる。パターンの大きさが小さくなると、トナー消費量をその分減らすことができる。光学センサ４０の検知領域を小さくすることもパターンの大きさを小さくする上で望ましい。なお本願発明者等は、発光素子及び受光素子の小型化又はスリット等の設置等により、センサ検知領域は１ｍｍ径の円形状とすることができた。センサ検知領域は２ｍｍ以下が望ましい。本実施形態では、トナーパターンの副走査方向の長さは７ｍｍであるが、データサンプル数やパターンエッジの検出精度等を考慮すると、５ｍｍ程度であってもよい。パターンの副走査方向の長さは５〜７ｍｍの範囲が好ましい。

図２に戻って説明すると、トナーパターンのセンサ出力から各トナーパターンの反射濃度が分かる（Ｓ３）。横軸を現像バイアス、縦軸を反射濃度とするグラフに、現像バイアスに対する反射濃度の１０個のデータをプロットし、これらのデータを直線で近似したときの直線の傾きγを求める（図２、Ｓ４）。

この傾きγは各トナーの現像装置の現像能力を表す。また傾きγは現像剤のトナー濃度を変えることにより制御することができる。傾きγが狙いの値より大きいときはトナー濃度を下げ、小さいときはトナー濃度を上げれば、傾きγを狙いの値に近づけることができる。

ただし、この傾きγを変えなくても現像バイアスを変えれば最大濃度を調整することができる。現像バイアスの絶対値を増大させれば、現像されるトナー量は増え、最大濃度のトナーパターンの反射濃度は濃くなる。逆に現像バイアスの絶対値を減少させれば反射濃度は薄くなる。現像バイアスを変えるときは連動して帯電バイアスを変更し、トナーを現像しない領域の感光体帯電電位と現像バイアスの差分を一定に保つ必要がある。本実施形態の装置では、傾きγの値が所定範囲内のときは現像バイアスと帯電バイアスを変更して、狙いの最大反射濃度が得られるようにし、傾きγが所定範囲から外れたときはトナー濃度の制御目標値を変更して、γが所定範囲内に入るようにしている。

現像バイアスと帯電バイアスの変更量は、実験的に決定した値とセンサの検知結果から容易に求めることができる（図２、Ｓ５）。傾きγとトナー濃度の関係も事前に実験的に求めることができ、そのデータと検知された傾きγから変更すべきトナー濃度量を求めることができる（図２、Ｓ５）。

一般的に、現像装置内のトナー濃度はトナー濃度センサを用いて検出することができ、狙いのトナー濃度になるようにそのセンサ出力に基づいてトナーを補給する。変更すべきトナー濃度が決まったら、トナー濃度センサの制御目標値を変更し、トナー濃度を設定する（図２、Ｓ６）。また、現像バイアスと帯電バイアスを設定する（図２、Ｓ６）。以上の制御により、現像装置６の経時的及び環境的な濃度変動を補正することができる。

次に、図９に示すようにドットパターンを作る。このドットパターンは、図１０に示すようにドットで構成され、面積率を変えたものである。図９の例では、上からブラック、シアン、マゼンタ、イエローのパターンが形成されている。デジタル画像形成装置では、中間濃度は単位面積あたりに占めるドットの割合、すなわち面積率で表現される。面積率を変化させることで、低濃度、中間濃度、高濃度を実現することができる。

感光体３の感度変動等により、上述のフル点灯による露光を行ってもドットで構成された中間濃度には変動が発生することがある。この変動を補正するため、通常の画像出力時と同じ帯電出力、現像バイアス、露光条件のもと、面積率を変えたドットパターンで構成された複数のトナーパターンを中間転写ベルト１２上に作成し、光学センサ４０により検知する（図２、Ｓ７）。面積率を変えるには、小さいドットを分散しつつドットの数を増やしていく方法と、ドットを集中させて徐々に大きくしていく方法が考えられるが、本実施形態では後者のドットを大きくしていく方法を用いる。この方法のほうが、ジッター等のノイズに対して安定しているからである。

図１０（ａ）に示す左側縦一列のドットパターンはシアンの例であり、図１０（ｂ）に示す右側縦一列のドットパターンはブラックの例である。ドットは図の上側から下側に向かって大きくなっている。シアンのドットパターンの面積率は、上から順に１２．５％、２５．０％、３７．５％、５０．０％、６２．５％、１００％である。ブラックのドットパターンの面積率は、左から順に１２．５％、２５．０％、３７．５％、５０．０％、６２．５％、５０％である。面積率を変えたドットパターンは出力画像信号と対応している。

そして、センサ出力よりドットパターンの反射濃度を求め、横軸に出力画像信号、縦軸にドットパターンの反射濃度をとったグラフにおける近似関数を算出する（図２、Ｓ８）。同時に、ブラックでは面積率５０％のパターン濃度、イエロー、マゼンタ、シアンでは面積率１００％のパターン濃度がコントローラ５０内に記憶される（図２、Ｓ８）。算出した近似関数から、パーソナルコンピュータ等からの入力信号で要求される反射濃度を出力するのに必要な出力画像信号（ドットの面積率）を求めることができる（図２、Ｓ９）。したがって、入力画像信号から、その入力信号が要求する濃度を出すのに必要な出力画像信号を決定することができる（図２、Ｓ９）。

最後に、コントローラ５０は、画像出力中に行う印刷時制御の濃度目標値を決定する（図２、Ｓ１０）。印刷時制御については後述するが、印刷時制御におけるトナーパターンの濃度目標値Ｘは以下のように決定される。すなわち、前述のステップＳ６で設定したトナー濃度、現像バイアス、帯電バイアスによって作成されたステップＳ７の図１０に示すような面積率を変えたトナーパターンの中に、印刷時制御で使用するトナーパターンが含まれている。そのトナーパターンを検出して算出したトナー付着量（画像濃度）を濃度目標値Ｘとする。

また、後述するが、印刷時の目標付着量を決定する際のトナーパターン（ドットパターン）を作成する際の直前には現像能力の傾きγ（現像γ）を算出するためのパターンを作成している。そのため、濃度目標値Ｘを算出するためのパターンには直前の画像面積率の影響はほとんどない。しかしながら、影響があることを考慮して濃度目標値Ｘを決めるパターンの現像ローラ５の回転の一周分手前の領域となる位置にベタパターンを作成し、確実に直前の画像面積率による影響を排除するようにしても良い。直前の画像面積率によって生じるトナー付着量への影響についての詳細は後述する。なお、現像ローラ５の回転の一周分手前の領域とは、現像スリーブ一周分手前の領域、のことであり、以下ではこれを、現像ローラ一周分手前の領域、という。

次に、図１１、図１２を用いて、印刷時の濃度制御（印刷時制御）を説明する。先ず、印刷時とは画像形成装置１が画像出力をしているときを言う。印刷時のトナーパターン検知は常時行っても良いが、濃度が大きく変化することは稀である。また、トナーの消費も節約したい。そこで、実験的に決定した、一定枚数出力毎又は画像形成装置１の所定動作時間毎又は感光体３や現像ローラ５の所定の走行距離毎にトナーパターンを作成し、濃度制御を行うとよい。

印刷時制御では、先ずそのような作像条件調整タイミングにあるか否かをコントローラ５０が判断する（図１１、Ｓ１１）。作像条件調整タイミングに来たと判断したときには（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、コントローラ５０は、図１２に示すように、画像領域の出力画像の書き込みに加えて、中間転写ベルト１２上の紙間（転写紙と転写紙の間）にトナーパターンを作成する（図１１、Ｓ１２）。

紙間に作成するパターン数は１つであり、非印刷時制御で作成したパターンから事前に選択されたものであって、図２における非印刷時制御のフローチャートで濃度目標値Ｘを算出したパターンと同じものであり、紙間の長さは決まっている。そのため、その間隔で多くのパターンを作成することはできない。よって、本実施形態では１つのパターンを作成する。非印刷時制御と印刷時で同じパターンを用いることで、非印刷時制御で現像バイアス等を合わせた直後の画像形成装置１の状態を維持することが、異なるパターンを用いるときより容易となる。

図１２に示すように、本実施形態では主走査方向に複数個（図の例では５個）の光学センサ４０を配置している。これは、各光学センサ４０でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの一色ずつを検知するためである。光学センサ４０の数が一つの場合、調整用に作成するパターンをＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋでシリアルに検知する必要があるため、調整パターンを検知するのに時間が掛かる。一方で各色毎に光学センサ４０が検知するようにした場合、同時に各色のパターンを検知することができるため調整時間を短くできるなどの利点がある。５個の光学センサ４０（図では符号１〜５を付加して示してある）のうち、センターの光学センサ４０（符号３のもの）と両端部の光学センサ（フロントとリア：符号１のものと、符号５のもの）は位置ずれ補正を実施するために用いている。位置ずれ補正を行うためのセンサと、画像濃度を調整するためのセンサを共用している。また、面内での画像濃度を補正するために、各センサの検出結果を用いてＬＤパワーを補正するといった制御も実施している。

また、図１０のトナーパターンにおいて、最も下のブラックのパターンは中間濃度パターンであって、特に面積率５０％のドットパターンである。このようなパターンを用いる理由は、ブラックトナーに対する正反射センサ出力特性を示す図６から分かるように、トナーパターン濃度（反射濃度）の高い領域では濃度の変化に対するセンサ出力の変化が小さくなり、感度が下がるからである。よって、トナーパターン濃度の変化に対するセンサ出力の変化が大きい中間濃度である図６の領域Ａにおいて、印刷時制御のトナーパターン濃度を設定することが望ましい。領域Ａの範囲は約７０％以下の面積率である。また、最大濃度を補償することが重要であるため、パターン濃度は濃い方がよい。したがって、パターン濃度の下限は３０％としている。

図１１に戻って説明する。作像されたトナーパターンは、光学センサの下を通り抜け、反射濃度が検知される（図１１、Ｓ１３）。このときのデータサンプル方法は、前述のレーザフル点灯で作成したトナーパターンの読み取り時と略同じである。すなわち、パターン書き込みタイミングから、レイアウトと、プロセス線速からセンサ直下にパターンが来る時間とが分かる。そこで、その時間より少し早めに発光素子４０Ｂ−１を点灯させ、予め定めた閾値を下回ったところからパターン位置又はパターン濃度に対するセンサ出力を特定する。そして、センサ出力から分かる反射濃度と先の非印刷時制御で決定した濃度目標値Ｘとを比べ、目標トナー濃度、光量、現像バイアスのいずれかを調整する（図１１、Ｓ１４）。

反射濃度が濃度目標値Ｘより低ければ、トナー濃度の制御目標値を上げるか、光量を増やすか、現像バイアスの絶対値を増大させればよく、反射濃度が濃度目標値Ｘより高ければ逆にこれらを減少させればよい。変更量は、個々の画像形成装置に応じて実験的に決められる。書き込み光量はトナー濃度と比べて比較的早く増減させることができるので、本実施形態の装置においては光量を調整している。

以上のように、本実施形態では非印刷時に複数のトナーパターンを作像して、作像条件を高精度で設定し、印刷時にはより少数の端部トナーパターンを出力画像と並行して形成・検知し、非印刷時と同じ状態を維持しながら濃度制御を行う。したがって、非印刷時の濃度制御しか行わない場合よりも画像の安定状態を長く維持することができる。また、印刷時の濃度制御しか行わない場合よりも細かい濃度制御をすることができる。

図１３は、全面を非画像部とした画像を形成した直後に全面ベタ画像を形成したときの、画像先端から後端までの画像濃度の測定結果を示す。この図１３において、用紙長さ、すなわち用紙Ｓの長さ方向は、現像剤担持体たる現像スリーブの周長方向すなわち回転方向に一致している。また図１３から、画像先端から一定長さ部分とそれ以外の部分との画像濃度が異なり、画像先端から一定長さ部分の画像濃度がそれ以外の部分の画像濃度より濃くなっていることが分かる。この先端部分の画像濃度と後端部分の画像濃度との濃度差は、約０．１であった。なお、カラーで作像する場合に、２色のベタ画像を重ねる場合など、複数の色の画像を重ねると、このような濃度差がいっそう明確となることがある。

前記画像先端からの一定長さ部分について検討したところ、このような一定長さ部分は、現像スリーブの一周長に一致していた。そのような事情から、かりに現像バイアスが印加されていない状態であっても、現像スリーブにトナーが付着している場合には、現像スリーブの表面に現像バイアスがかかっているのと同一視される状態となってしまっていることが判明した。現像ローラに付着したトナーが現像バイアスと同極性に帯電していることに起因しているのである。

図１４に、一般的な現像スリーブに、トナーが付着、または固着したときの、現像スリーブ表面のトナー濃度、言い換えると現像スリーブに付着したトナーの量と、現像スリーブ表面の電位との関係を示す。ここで、現像スリーブ表面のトナー濃度は、ベタ画像形成後に現像スリーブからキャリアを引き離したときの現像スリーブ表面のトナー濃度を反射濃度計によって測定した値である。トナー濃度の測定時にはバイアス電圧は非印加である。

図１４から、トナーの付着が少ないと測定値は小さくなり、トナーの付着やトナーの固着までが生じた状態では測定値が高くなること、現像スリーブへのトナーの付着量や固着量が増えるに従い、現像スリーブの表面電位も上昇することがわかった。現像スリーブの表面電位の上昇は、例えば図１４に示した現像スリーブ表面の電位の分ほど生じる。また、このようなトナーの付着やトナーの固着の量の増減は、その画像を形成する前に形成した画像である前画像の画像面積率の増減と同様の傾向を示す。

図１３及び図１４から、画像濃度は、その画像を形成する前に形成した画像である前画像の画像面積率によって影響を受けることが分かる。より具体的には、たとえば、前画像の画像面積率が低く前画像形成後に現像スリーブ上に残留しているトナーの量が多い場合には、この残留しているトナーにより現像スリーブの実効バイアスが高くなる。そして、次の画像の画像濃度が、少なくとも現像スリーブの１周長分、高くなることが分かる。

この点についてさらに説明する。図１３に示したように、画像先端から現像スリーブ１周分に対応する長さだけベタ画像の画像濃度が濃い現象は、全面が非画像部の前画像を形成後の現像スリーブ表面にはトナーが多く付着した状態である。実効の現像バイアスが高くなっているために、現像に用いられるトナーの量が多くなることによって生じる。その後、現像スリーブが１回転し、この間にベタ画像の現像を行うと、現像スリーブ上に付着していたトナーの多くは現像によって現像スリーブから静電的に離れてしまう。よって、現像スリーブの２回転目の実効の現像バイアスは実際に現像スリーブに印加している現像バイアス程度にまで低くなり、現像スリーブ２回転目以降において現像に用いられるトナーの量は、１周目よりも少なくなるため、濃度差が発生する。

本実施形態では、印刷時のトナーパターンは図１２で示すように、転写紙と転写紙の間の非画像領域に作成する。そして、トナーパターンを作成する直前の現像スリーブ一周分手前の領域は印刷画像となるため、印刷される画像によって画像面積率が変化することになる。図１３で示すように、トナーパターンを作成する直前の画像面積率が低い場合にはトナー付着量が高くなる傾向がある。一方で、画像面積率が高い場合にはトナー付着量は適正な値になる。そのため、トナーパターンの直前の画像面積率が低い場合には印刷時のトナーパターンの付着量は高くなる。そのため、トナー付着量を下げる方向に作像条件（トナー濃度、現像バイアス、ＬＤパワーなど）を変更する。トナーパターンの直前の画像面積率が常に低い場合には、画像濃度が徐々に低下するようになる。そして次のプロセスコントロール時に再度適正な画像濃度になるように設定されるが、印刷中には画像濃度を低下させるといったことが繰り返し実施されることになる。

図１５は、本実施形態の印刷時のトナーパターンのレイアウトについて示す。図１５（ａ）は従来方法、図１５（ｂ）は本実施形態について示す。
従来方法では、印刷時のトナーパターンの作成位置は光学センサ４０（符号３のもの）の位置で検知できるように画像中央位置に作成している。このとき、パターンを作成する直前の画像面積率が０％であっても従来方法では符号３の光学センサ４０に対応した位置にパターンを作成する。そのため、前述したように直前の画像面積率が低い場合、パターンの付着量が高くなることがあるため、目標値になるように画像濃度が低くなるように作像条件やトナー濃度を変更する。
一方で、本実施形態では、トナーパターンを作成する現像ローラ一周分手前の領域の画像面積率を検出、取得し、高画像の画像面積率である主走査位置にパターンを作成するようにする。図１５（ｂ）の符号４の光学センサ４０の位置である。

このように、高画像面積率の位置にパターンを作成すれば、トナー付着量が増加する影響を受けないため、印刷時の画像濃度を維持するための制御を適正に実施することが可能となる。この時、主走査方向に複数個設置された光学センサ位置に対応するように、現像ローラ一周分手前の領域の画像面積率を印刷中に算出するようにし、その値に応じてパターンの作成位置を切り替える。

＜実施形態２＞
トナーパターンを作成する現像ローラ一周分手前の領域の画像面積率が毎回高いとは限らないため、パターン作成位置を変更したとしても、パターン付着量が高くなる現象が発生する可能性がある。その場合には、光学センサで検出して算出したトナー付着量の値に対して補正を行っても良い。例えば、パターンを作成した位置の直前の画像面積率が１０％の場合、その画像面積率に応じた補正係数を参照し、下記数式（１）を用いてトナーパターンの付着量を補正する。
［数式（１）］：トナーパターン付着量＝検出した付着量×補正係数α
補正係数αの値は、図２２に示した表のように、画像面積率に応じた補正率を予め実験などで求め、テーブルなどにしておくと良い。直前の画像面積率が低い場合、付着量が高くなるため、αの値は＜１の値となる。高画像面積率となると、トナーパターンの付着量が高くなる影響がなくなるため、α＝１となる。

補正係数αは画像面積率に応じて変化するが、印刷時の環境（温湿度）条件や経時変化などでも補正率が変化することがわかっている。図１７（ａ）は湿度を変化させた時のパターン直前の画像の画像面積率とトナー付着量の関係である。絶対湿度が高い環境ほど、トナー付着量が高くなることがわかる。これは湿度によりトナー帯電量が変化し、現像スリーブ上の汚れに差異が生じるためである。トナー帯電量が低くなるほどスリーブ上の汚れは悪くなり、その結果トナー付着量が増加する傾向になる。なお、画像面積率とトナー付着量の関係例を図１６に示す。

またマシンの経時変化によってもトナー帯電量は変化する。現像器内での撹拌動作により経時ではキャリアの帯電能力が低下し、帯電量が低下する傾向にある。そのため、帯電量低下に伴いスリーブ上の汚れが悪化し、パターン部のトナー付着量が増加する傾向にある。マシンの経時変化はそのマシンの使用状況を印刷枚数などで判定する。ただし、印刷枚数の場合、紙サイズに応じて現像スリーブの走行距離は異なるため、現像スリーブの使用条件である走行距離を判定条件にすると良い。

図１７（ｂ）は、初期（印刷枚数が１ｋ枚未満）と経時（印刷枚数が２０ｋ枚以上）における、画像面積率とトナー付着量の関係について示す。この結果より、経時において、画像面積率が低い場合のトナー付着量が初期と比べて増加しているのがわかる。以上により、トナーパターン付着量の補正に用いる数式（１）を、以下の数式（２）のように変形してもよい。
［数式（２）］：トナーパターン付着量＝検出した付着量×補正係数α×環境係数β×経時係数γ
以上のように補正を行うことで、環境変化や経時変化に対しても適正なトナー付着量を算出することが可能となり、印刷中の画像濃度を適正に維持することができる。

パターン位置の変更はどの位置でも直前の画像面積率が低い場合は、変更する必要がない。しかし、画像面積率が低くても画像面積率が０％（白紙）ではない場合には変更したほうが良い。パターンの直前の位置で画像を作成していれば、トナー付着量の上昇量が低下するため、補正を行う場合でも補正量が少なくなる。補正量は予め実験などで求めるため、ばらつきが生じるが、補正量が少ない位置でパターンを作成したほうがばらつきの影響を低減することが可能となる。

前述したように、補正を行う場合には、予め実験などでテーブルを作成し、それを参照して補正量を決めるとしたが、以下の方法で補正量を更新するようにすれば、さらに精度を向上することが可能となる。すなわち、パターンを作成直前の画像面積率の水準に対して主走査方向にパターンを同時に作成し、その検知結果により補正量を更新すればよい。例えば、パターンを作成する直前の画像面積率が図１２の光学センサ４０のうちで記号３を付したものの位置の画像面積率が０％で、同符号２の光学センサ４０の位置の画像面積率が３０％、同符号４の光学センサ４０の位置の画像面積率が５０％であったとする。この時、パターンを同時に３箇所作成し、それをそれぞれの光学センサ４０で検知する。そして、その光学センサ４０の検出結果より算出したトナー付着量の差が直前の画像面積率によるパターン部への影響である。画像面積率５０％の位置の付着量が０．４５ｍｇ／ｃｍ^２で、画像面積率０％の位置の付着量が０．４８ｍｇ／ｃｍ^２であれば、その差分は０．０３ｍｇ／ｃｍ^２となり、この値を補正するように補正係数を更新すればよい。パターンを主走査方向に同時に作成するため、印刷中の現像能力（現像γ）は同等であり、直前の画像面積率の影響による変化度合いのみを検出することが可能となる。また、前述したように、補正量はマシンの使用環境によって変化するため、このように補正量の更新を実施すればより精度よく補正を行うことが可能となる。なお補正量の更新を毎回行う必要はなく、環境が大きく変化した場合や、印刷枚数が所定の枚数を超えた場合などに行うようにすればよい。

＜実施形態３＞
ここでは、図１８に示すように光学センサを主走査方向端部の非画像領域にも検知できるように配置する。本実施形態では転写紙間にパターンを作成し、その現像ローラ一周分手前の領域直前の画像面積率に応じてパターン作成位置を変更する。どのセンサ位置においても画像面積率が常に０％だった場合について以下に記載する。

画像面積率が常に０％の場合、トナー検出値に対して上述した数式（１）又は（２）を用いて補正を行えばよいが、補正量にはばらつきが生じる可能性がある。そのズレを低減するために、本実施形態では、印刷時の印刷領域の画像面積率が低い場合には主走査方向端部の非画像領域にパターンを作成する制御に切り替える。この時、非画像領域では付着量を検出するためのパターンと同時にその現像ローラ一周分手前の領域に画像面積率１００％（ベタパターン）を作成し、直前の画像面積率による影響がないようにする。そのため、印刷時の画像濃度を維持する制御を適正に行うことが可能となる。

転写紙間で同様にベタパターンを作成する場合、紙間の制約があるため、パターンを作成することができない。また、紙間を延長するようにした場合、生産性が低下する。しかし、主走査端部の非画像領域ならば、印刷時にもパターンを作成できる。そのため、付着量検出パターンの直前にパターンを作成しても生産性が低下するなどといった現象は発生しない。常に主走査方向端部の非画像領域にパターンを作成しないのは、印刷領域の画像濃度を適正に保ちたいためであり、なるべく印刷領域に近い転写紙間でパターンを作成するほうが良いからである。

また、主走査方向端部の非画像領域は印刷画像がないためパターンの直前の画像面積率は常に０％となる。そのため、毎回パターンの直前にベタパターンを作成する必要があり、トナー消費量の観点からは不利である。しかしながら、転写紙間でのパターン付着量が増加することで影響を受ける場合には、主走査端部で直前の画像面積率の影響を受けない制御に切り替えることで、より精度高く画像濃度制御を実施可能となる。

＜実施形態４＞
図１９に示すように、二成分現像方式では、ベタ現像時に、下記（１）〜（４）のメカニズムにより、現像スリーブ一周後のトナー濃度が低下する場合がある。
（１）ベタ現像時、現像スリーブ近傍の剤のトナー濃度が下がりトナー帯電量が上がる。
（２）ベタ現像後の剤はトナー帯電量が高いため、剤離れ部で剤離れしない。
（３）剤離れしなかった剤は、現像スリーブ上の現像剤の層厚みを規制するドクタブレード４５の裏の抱え込み剤と混ざり合って現像スリーブと感光体が対向する現像ニップへ搬送される。
（４）ベタ現像時に（１）〜（３）を経た剤は、地肌部の剤よりもトナー帯電量が上がっているため、現像スリーブ一周後は粉体濃度（トナー濃度）が低下する。

そのため、紙間にトナーパッチを形成してそのトナー付着量を検知し、これに基づいてトナー濃度（画像濃度）を制御するトナー濃度制御においては、全ベタ現像時に問題が生じる。全ベタ現像時とは高画像面積率の画像を形成する場合である。この場合は、トナーパターンのトナー付着量（図１９参照）が、低画像面積率の画像を形成する場合の通紙時のトナーパターンのトナー付着量よりも低くなってしまう。このトナー付着量の低下は、上述のメカニズムに起因するものである。そして、本来検知したいトナー付着量ではなく、この検知結果をもとにトナー濃度の制御を実行すると、トナーを多く供給する制御となって濃度過多を招くことになる。

前記（１）〜（４）のメカニズムから言えば、全面ベタでなくても、トナーパターンに対応する現像スリーブ一周分手前の領域がベタ画像であれば、トナーパターンのトナー付着量が低画像面積率通紙時の場合のトナーパターンのトナー付着量よりも低くなる。前記したように、異なるシステムにおいては、高画像面積率で紙間のパターン付着量が変動し、低画像面積率では変化しない場合がある。そのため、トナーパターンを作成する直前の画像面積率が所定の画像面積率以上だった場合には、パターンを作成する位置を変更する。そして、影響を受けない低画像面積率の箇所に作成したパターンを用いて制御を実施することで適正な画像濃度制御を実施することが可能となる。また、トナー付着量の算出値の補正を行う場合には、図２３に示すように値を設定すればよい。

＜実施形態５＞
図２０に示すように光学センサを複数個配置する代わりにラインセンサ４１を設置するようにしてもよい。ラインセンサの場合、光学センサと違いさらに細かくパターンを検知することができる。そのため、画像面積率によるトナー付着量に影響があるエリアを外した位置にパターンを作ることが可能となる。光学センサを複数個並べる構成の場合、センサとセンサ間に隙間ができてしまうため、印刷画像に対して適当な画像面積率を得ることが難しい。現像ローラ一周期前に高画像面の部分があってもちょうどセンサの位置に一致しない場合もある。

一方でラインセンサを用いることで主走査方向全域に対して検知を行うことができるため、紙間にパターンを作成する際にどの位置に作成しても検知を行うことができる。直前の印刷画像に合わせてパターン作成を行うことができるため、より安定して画像濃度制御を行うことが可能となる。また、作成するパターンの大きさも小サイズにすることができるためトナー消費量低減の観点からも有利となる。

＜本発明の実施形態と従来例の効果に関する比較＞
図２１は本発明の各実施形態における効果を示した図である。画像面積率に応じてトナーパターンを作成する位置を変更する場合と、変更しない場合（従来方法）のリピート印刷時の付着量変動を示している。この図から、本発明によってリピート印刷時の付着量変動を抑制することが分かる。

すなわち、印刷時に作成するトナーパターンの現像スリーブ一周手前の画像面積率に応じてトナーパターンの作成位置を変更することで、直前の画像面積率による影響によるトナー付着量のズレが発生しなくなる。そのため、プロセスコントロール直後の画像濃度をリピート変動がなく維持することが可能となる。印刷時に作成するトナーパターンの少なくとも現像スリーブ一周分手前の画像面積率に応じて、作成するトナーパターンの主走査位置を変化させる。すなわち、トナーパターンを作成する直前の画像による影響がない位置にパターンを作成する。

また、印刷時に作成するトナーパターンの現像スリーブ一周手前の画像面積率に応じてトナーパターンを作成する位置を変更する。そのことで、環境変化や経時変化に対しても適正なトナー付着量を算出することが可能となり、印刷中の画像濃度を適正に維持することができる。

印刷時に作成するトナーパターンの現像スリーブ一周手前の画像面積率に応じてトナーパターンを作成する位置を変更することに加えて、トナー付着量の算出値を補正することを行う。このことで、印刷画像で最適な位置に変更することが困難な場合にも直前の画像面積率の影響によるトナー付着量のズレを補正することができる。そのため、画像濃度を適正に維持することが可能となる。

トナー付着量の補正量を環境、経時変化に応じて変更できるため、より精度良くトナー付着量を算出することが可能となる。また、直前の画像面積率が異なる主走査方向位置に複数のパターンを同時に作成し、その結果を比較することで、トナー付着量の補正量を更新することができ、より精度良く印刷時のトナー付着量を算出することができる。予測制御ではマシンのばらつきなどによりズレが生じる可能性があるため、検知結果を補正量へフィードバックすることでより適正な補正を実施できる。さらに、印刷時のトナーパターンを作成する直前の画像面積率に応じて、印刷時のトナーパターンの作成位置を紙間とするか主走査方向端部の非画像部とするかを切り替える。そして、転写紙間でのパターン付着量が作成する位置を変えてもトナー付着量増加する影響を受ける場合には、主走査端部でパターンを作成し、そのパターンの現像ローラの回転の一周期前に必ずベタパターン（画像面積率１００％）を作成するようにする。そうすれば、直前の画像面積率の影響を受けないため精度高く画像濃度制御を実施することが可能となる。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ ：フルカラープリンタ（画像形成装置）
２ ：装置本体
３ ：感光体
４ ：帯電ローラ
５ ：現像ローラ
６ ：現像装置
７ ：クリーニング器
８ ：露光装置
９ ：ローラ
１０、１１ ：ローラ
１２ ：中間転写ベルト
１３ ：転写ローラ
１４ ：クリーニング装置
１８ ：２次転写ローラ
２３、２４ ：給紙カセット
２５、２６ ：給紙ローラ
２７ ：給紙搬送経路
２８ ：レジストローラ
２９ ：排紙スタック部
３０ ：搬送排紙経路
３１ ：定着装置
３２ ：排紙ローラ
３３ ：トナー容器収納部
３５ ：搬送ベルト
３６ ：反転路
３７ ：再給紙路
３８、３９ ：切換爪
４０ ：光学センサ
４０Ｂ−１ ：発光素子
４０Ｂ−２ ：正反射光検知センサ
４０Ｂ−３ ：拡散反射光検知センサ
４１ ：ラインセンサ
４５ ：ドクタブレード
５０ ：コントローラ
Ａ ：領域

特開２００７−７９４２９号公報 特開２００３−１４０４５９号公報 特開平２−３４８７７号公報 特開２０１１−１５０１８２号公報 特開２０１１−９０１１６号公報

Claims (13)

1. 現像剤担持体と像担持体との間に形成される現像領域で、前記像担持体の表面上に形成された静電潜像を、前記現像剤担持体に現像する画像濃度制御方法において、
   トナーパターンを前記像担持体の表面の作成し、
   該トナーパターンを主走査方向に複数個配置した光学センサを用いて検知し、
   該検知による前記光学センサの出力を前記トナーパターンによる前記非画像領域へのトナー付着量に変換することによって前記静電潜像への適正なトナー付着量を得るべく作像条件を変化させる調整モードを有し、
   該調整モードでは、前記トナーパターンの前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率に応じて、前記トナーパターンを作成する位置を主走査方向で変化させる、
   ことを特徴とする画像濃度制御方法。
2. 請求項１に記載の画像濃度制御方法において、前記トナーパターンは、印刷時の転写紙と転写紙の間での前記像担持体の表面の前記非画像領域に作成する、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
3. 請求項１又は２に記載の画像濃度制御方法において、前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率が所定の画像面積率以上である位置に前記トナーパターンを作成する、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
4. 請求項１又は２に記載の画像濃度制御方法において、前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率が所定の画像面積率未満である位置に前記トナーパターンを作成する、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像濃度制御方法において、前記トナーパターンに対応する前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率を取得し、該取得した画像面積率に応じて前記得られたトナー付着量を補正する、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
6. 請求項５に記載の画像濃度制御方法であって、前記得られたトナー付着量を補正する量を印刷時の環境に応じて変化させる、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
7. 請求項６に記載の画像濃度制御方法であって、前記印刷時の環境が絶対湿度である、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
8. 請求項５に記載の画像濃度制御方法であって、前記得られたトナー付着量を補正する量を印刷時の使用条件に応じて変化させる、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
9. 請求項８に記載の画像濃度制御方法であって、前記印刷時の使用条件が前記現像剤担持体の走行距離である、ことを特徴とする画像濃度制御方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像濃度制御方法において、
    前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率が異なる主走査方向位置に複数個の前記トナーパターンを作成し、
    該トナーパターンを前記光学センサで検出した結果から前記トナー付着量を補正する補正量を算出する、
    ことを特徴とする画像濃度制御方法。
11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像濃度制御方法であって、
    前記現像剤担持体の回転の一周前となる同じ領域の画像面積率に応じて、前記トナーパターンの作成位置を、紙間の位置又は前記非画像領域内の位置に切り替える、
    ことを特徴とする画像濃度制御方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像濃度制御方法であって、
    前記光学センサとは主走査方向に複数の画像素子を並べて構成されたラインセンサである、
    ことを特徴とする画像濃度制御方法。
13. 画像の作成に請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像濃度制御方法を用いる、ことを特徴とする画像形成装置。