JP4396152B2 - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを担持するトナー担持体とを対向配置させた状態で前記トナー担持体に現像バイアスを印加して前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を応用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置としては、像担持体とトナー担持体とが当接状態に保持された接触現像方式のものと、これらが離間した状態に保持された非接触現像方式のものとが知られている。このうち、接触現像方式の画像形成装置では、直流電圧もしくは直流電圧に交流電圧を重畳された現像バイアスがトナー担持体に印加されており、その表面に担持されたトナーが像担持体上の静電潜像に接触した際、その表面電位に応じて一部が像担持体側に移動することによってトナー像が形成される。
【０００３】
また、非接触現像方式の画像形成装置では、現像バイアスとしての交番電圧がトナー担持体に印加されることで像担持体との間のギャップに交番電界が形成され、この交番電界の作用によりトナーが飛翔することでトナー像が形成される。
【０００４】
この種の装置では、装置の個体差、経時変化や、温湿度など装置の周囲環境の変化に起因してトナー像の画像濃度が異なることがある。そこで、従来より、画像濃度の安定化を図るための種々の技術が提案されている。このような技術としては、例えば像担持体上にテスト用の小画像（パッチ画像）を形成し、そのパッチ画像の濃度に基づいて、画像の濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化する技術がある。この技術は、濃度制御因子を種々に変更設定しながら像担持体上に所定のパッチ画像を形成するとともに、像担持体の近傍に設置した濃度センサによりその画像濃度を検出し、その濃度が予め設定された目標濃度と一致するように濃度制御因子を調節することで、所望の画像濃度を得ようとするものである。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の画像濃度制御技術では、（１）装置本体電源のオン時、（２）プロセスカートリッジもしくは現像カートリッジの交換時、（３）装置が長時間使用されていない状態で新たにプリント命令を受けた時および（４）所定の枚数がプリントされた時に、次の画像形成に先立って、所定のトナーパッチを形成し、その濃度に基づき濃度制御因子としての現像バイアスを変化させて画像濃度を制御している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−７２５８４号公報（第４頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この種の画像形成装置では、電源のオフ状態、あるいは電源がオンであっても画像形成を行わない動作停止状態が長時間にわたり継続した場合、その後に行う画像形成動作において形成した画像に周期的な濃度ムラが生じる場合があることが知られている。このような濃度ムラは画像形成動作を何度か繰り返すことで次第に解消されるが、動作停止状態にある時間が長くなるとその解消に要する時間も長くなり、また画像品質が看過できない程度にまで低下する場合もある。
【０００８】
特に、パッチ画像を形成して濃度制御因子の調節を行う従来技術の画像形成装置では、このような長時間の動作停止状態の後にパッチ画像の形成を行うと上記した濃度ムラによってパッチ画像の濃度が変動することがある。そのため、その濃度に基づく濃度制御因子の調節が精度よく行えず、その結果、安定した画像を形成することが難しいという問題があった。
【０００９】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、動作停止状態が長時間にわたり継続することで現れる濃度ムラの発生を抑制し、画質の良好なトナー像を安定して形成することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段とを備え、ユーザの画像形成要求に応じて、該画像形成要求に対応するトナー像を形成する画像形成装置において、上記目的を達成するため、トナー像の形成を終了してからの動作停止時間が所定の第１休止時間以上かつ前記第１休止時間より長い第２休止時間未満であるときに前記画像形成要求があったとき、該画像形成要求に応じてトナー像を形成するのに先立って、および、前記動作停止時間が前記第２休止時間に達したときに、パッチ画像としてのトナー像を形成するとともにそのパッチ画像の濃度を検出し、その検出結果に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御する最適化処理を実行することを特徴としている。
【００１１】
本願発明者は、動作停止状態が継続した後の画像形成動作において周期的な濃度ムラが現れる原因について、種々の実験の結果から次のような知見を得た。すなわち、このような濃度ムラは、トナー担持体の表面にトナーを付着させたまま長時間放置することによって次第にトナー担持体とトナーとの結合が強固となりトナーをトナー担持体から引き離すのにより大きな力が必要となること、および、停止した状態でのトナー担持体の表面状態は一様でなくその表面に接しているトナー密度が位置により異なるなど不均一な状態となっているため、上記したトナーとトナー担持体との結合の程度も不均一となっていることを主たる原因として発生していることがわかった。
【００１２】
このような濃度ムラの発生を抑えるため、この発明では、トナー像の形成を終了してからの動作停止時間が下記（１）または（２）のいずれかに該当する場合には、パッチ画像を形成してその画像濃度に基づき濃度制御因子の最適化処理を行うようにしている。
【００１３】
（１）動作停止時間が所定の第１休止時間以上かつ前記第１休止時間より長い第２休止時間未満であるときに画像形成要求があったとき
この場合、先のトナー像の形成を終了してから第１休止時間以上が経過したことによって温湿度等の周囲環境が変化している可能性がある。そのため、濃度制御因子の最適化処理を行わず直ちに画像形成要求に応じたトナー像の形成を行うと、新たに形成された画像と先に形成された画像との間でその画像濃度が大きく異なることがある。また、新たに形成されたトナー像に上記した濃度ムラが現れている可能性もある。そこで、このような場合には、画像形成要求に基づくトナー像を形成するのに先立ってパッチ画像を形成し、濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御することによって、上記のように時間をおいて形成した画像間での濃度差や濃度ムラの発生を未然に防止し、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００１４】
（２）動作停止時間が第２休止時間に達したとき
一方、動作停止状態がさらに長く継続した場合、濃度ムラはさらに顕著となって画質が低下するとともに、その解消に要する時間も長くなる。これを防止するためには、動作停止状態がある程度の時間以上にわたって継続することがないようにする必要があり、たとえ長時間にわたってユーザからの画像形成要求がない状態が続いていても、装置は定期的にトナー像の形成を行っていることが望ましい。そこで、この発明では、動作停止時間が第１休止時間より長い第２休止時間に達したときには、パッチ画像を形成して濃度制御因子の最適化処理を行い、画像形成要求の有無にかかわらず、一定の時間、すなわち第２休止時間を超えて動作停止状態が継続することがないようにしている。
【００１５】
このように、この発明にかかる画像形成装置では、第２休止時間を超えて動作低状態が継続しないようにすることで画像の濃度ムラの発生を効果的に抑制している。しかも、動作停止時間がこの第２休止時間までには達しないものの、これより短い第１休止時間以上となっている場合には、濃度制御因子の最適化を行ったうえでユーザの要求に応じたトナー像の形成を行うようにしている。したがって、この画像形成装置では、動作停止状態が長時間継続することに起因する画像濃度の変化や濃度ムラが抑制されており、その結果、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００１６】
また、この画像形成装置では、前記最適化処理を実行する際には、前記パッチ画像を形成するのに先立って前記トナー担持体が少なくとも１周以上回転するように構成するのが望ましい。こうすることで以下のような作用効果が得られる。すなわち、上記したように、長期間にわたって動作停止状態が継続した場合トナー担持体上のトナーの状態は一様でなく何らかの不均一性を有している。この発明では、この動作停止状態が継続する期間が第２休止時間を超えないようにすることで濃度ムラが発生するほどの不均一性が生じるのを防止しているが、画像濃度を制御するための指標となるパッチ画像にあってはこのような濃度ムラは可能な限り低く抑えるのが望ましい。そこで、パッチ画像形成に先立ってトナー担持体を少なくとも１周以上回転させるとトナー担持体上のトナーの不均一性は緩和されてより均一な状態に近くなる。そして、このように均一なトナーによりパッチ画像を形成することでその濃度ムラの発生を効果的に抑制することが可能となり、パッチ画像濃度に基づいて濃度制御因子を最適な状態に設定することができる。
【００１９】
なお、このような濃度制御因子としては例えば前記現像バイアスを用い、形成されたパッチ画像の濃度に基づき現像バイアスを最適化するようにしてもよい。
【００２０】
また、前記像担持体の表面を光ビームで露光することにより前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光手段をさらに備える場合には、前記濃度制御因子の１つとして前記光ビームのエネルギー密度を最適化するようにしてもよい。
【００２１】
さらに、前記静電潜像が形成されるのに先立って、前記像担持体の表面を所定の表面電位に帯電させる帯電手段をさらに備える場合には、例えば前記帯電手段による前記像担持体の帯電動作を停止した時から前記動作停止時間を起算することができる。
【００２２】
また、本願発明者の実験によれば、上記した画像の濃度ムラは、特に次のような構成を有する装置において生じやすい：
１．前記トナー担持体の回転方向において前記対向位置よりも上流側の規制位置で前記トナー担持体表面と当接することで、前記トナー担持体表面に担持されるトナー量を規制する規制手段をさらに備え、前記トナー担持体と前記像担持体とを前記対向位置で対向させた状態では、前記規制位置が前記トナー担持体の回転中心よりも下方に位置するように構成された画像形成装置；
２．前記トナー担持体の回転方向において前記規制位置よりも上流側の剥離位置で前記トナー担持体表面と当接することで、前記トナー担持体表面に付着したトナーを剥離させる剥離手段をさらに備え、前記トナー担持体と前記像担持体とを前記対向位置で対向させた状態では、前記剥離位置が前記規制位置よりも上方に位置するように構成された上記１の画像形成装置；
３．前記トナー担持体の表面が導電性を有する画像形成装置；および、
４．定着オフセットを防止する離型材としてのワックス成分を含有する前記トナーを用いて前記トナー像を形成する画像形成装置。
【００２３】
これらの画像形成装置では、トナー中の微粉成分（小粒径トナーやその他の粒径の小さな粒子）がトナー担持体の周囲に多く存在しており、トナー担持体表面に担持されるトナーの帯電性がこれらの微粉成分による影響を受けやすい。そして、この微粉成分の局在がトナー担持体表面のトナー層の不均一性をもたらし、その結果、画像の濃度ムラが生じる。
【００２４】
そのため、これらの構成のいずれかを有する画像形成装置においては、上記のように、パッチ画像形成前に行うトナー担持体の回転動作の効果が特に顕著である。
【００２５】
また、この発明にかかる画像形成方法は、ユーザの画像形成要求に応じて、像担持体の表面に静電潜像を形成するとともに、その表面にトナーを担持しながら回転するトナー担持体に所定の現像バイアスを印加して前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、上記目的を達成するため、トナー像の形成を終了してからの動作停止時間が所定の第１休止時間以上かつ前記第１休止時間より長い第２休止時間未満であるときに前記画像形成要求があったとき、該画像形成要求に応じてトナー像を形成するのに先立って、および、前記動作停止時間が前記第２休止時間に達したときに、パッチ画像としてのトナー像を形成するとともにその濃度を検出し、その検出結果に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御する最適化処理を実行することを特徴としている。
【００２６】
このように構成された画像形成方法では、上記装置と同様に、第２休止時間を超えて動作停止状態が継続しないようにすることで画像の濃度ムラの発生を効果的に抑制している。しかも、動作停止時間がこの第２休止時間までには達しないものの、これより短い第１休止時間以上となっている場合には、濃度制御因子の最適化を行ったうえでユーザの要求に応じたトナー像の形成を行うようにしている。こうすることで、動作停止状態が長時間継続することに起因する画像濃度の変化や濃度ムラが抑制され、その結果、この画像形成方法により、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【００２７】
また、この画像形成方法においても、上記装置と同様に、前記最適化処理を実行する際に、前記パッチ画像を形成するのに先立って、前記トナー担持体を少なくとも１周以上回転させるのが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（Ｉ）装置の構成
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じて本発明の「像形成手段」として機能するエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御してシートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００３１】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３は帯電制御部１０３から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。このように、この実施形態では、帯電ユニット３が本発明の「帯電手段」として機能している。
【００３２】
そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、本発明の「露光手段」として機能するものであり、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームＬを感光体２上に露光して感光体２上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介してメインコントローラ１１のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力し、これに応じて露光ユニット６から光ビームＬが感光体２上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成される。また、必要に応じて後述するパッチ画像を形成する場合には、予め設定された所定パターンのパッチ画像信号に対応した制御信号がＣＰＵ１０１から露光制御部１０２に与えられ、該パターンに対応する静電潜像が感光体２上に形成される。このように、この実施形態では、感光体２が本発明の「像担持体」として機能する。
【００３３】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、図示を省略する回転駆動部、支持フレーム４０に対して着脱自在に構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、図２に示すように、現像器制御部１０４により制御されている。そして、この現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と対向する所定の現像位置に位置決めされて、選択された色のトナーを感光体２の表面に付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。なお、図１は、イエロー用の現像器４Ｙが現像位置に位置決めされた状態を示している。
【００３４】
これらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器４Ｋの構成について図３を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍについてもその構造および機能は同じである。図３は、この画像形成装置の現像器を示す断面図である。この現像器４Ｋでは、その内部にトナーＴを収容するハウジング４１に供給ローラ４３および現像ローラ４４が軸着されており、当該現像器４Ｋが上記した現像位置に位置決めされると、本発明の「トナー担持体」として機能する現像ローラ４４が感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ４３、４４が本体側に設けられた回転駆動部（図示省略）と係合されて所定の方向に回転する。この現像ローラ４４は、鉄、銅、アルミニウム等の金属またはステンレス等の合金により円筒状に形成されており、後述する現像バイアスを印加されている。そして、２つのローラ４３、４４が接触しながら回転することでブラックトナーが現像ローラ４４の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ４４表面に形成される。
【００３５】
また、この現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード４５が配置されている。この規制ブレード４５は、ステンレスやリン青銅などの板状部材４５１と、板状部材４５１の先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材４５２とで構成されている。この板状部材４５１の後端部はハウジング４１に固着されており、現像ローラ４４の回転方向Ｄ3において、板状部材４５１の先端部に取り付けられた弾性部材４５２が板状部材４５１の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材４５２が現像ローラ４４表面に弾性的に当接して現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。
【００３６】
さらに、現像ローラ４４上方のハウジング４１の端部には、ハウジング４１内のトナーが現像器外部へ漏れ出すのを防ぐためのシール部材４６が設けられている。このシール部材４６は、例えば樹脂または金属などの弾性材で薄板状に形成されており、その一方端部はハウジング４１に固着される一方、他方端部は現像ローラ４４表面に対し弾性的に当接されている。そのため、現像ローラ４４に担持されたまま現像ローラ４４上部まで移送されてきたトナーは、このシール部材４６との当接部を通過して再びハウジング４１内へ案内される。そして、図３に示す方向Ｄ4に回転する供給ローラ４３との摩擦により、現像に使われなかったトナーが現像ローラ４４表面から掻き落とされるとともに、現像器内の新しいトナーが現像ローラ４４表面に供給される。
【００３７】
以上のように、この実施形態では、規制ブレード４５が本発明の「規制手段」として機能する一方、供給ローラ４３が本発明の「剥離手段」として機能している。また、このように構成された現像器４Ｋが現像位置に配置された状態では、図３に示すように、規制ブレード４５が現像ローラ４４の下方に配置されることとなる。また、供給ローラ４３による現像ローラ４４からのトナーの剥離が行われる位置（剥離位置）は、現像ローラ４４の回転方向Ｄ3において現像ローラ４４と規制ブレード４５との当接位置（規制位置）よりも上流側で、しかも、この規制位置よりも上方に位置することとなる。
【００３８】
なお、現像ローラ４４表面のトナー層を構成する各トナー粒子は、供給ローラ４３、規制ブレード４５と摩擦されたことによって帯電しており、ここではトナーが負に帯電するものとして以下説明するが、装置各部の電位を適宜変更することで正に帯電するトナーも使用可能である。
【００３９】
このようにして現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に搬送される。そして、現像器制御部１０４からの現像バイアスが現像ローラ４４に印加されると、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。
【００４０】
現像ローラ４４に与える現像バイアスとしては、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いることができるが、特に感光体２と現像ローラ４４とを離間配置し、両者の間でトナーを飛翔させることでトナー現像を行う非接触現像方式の画像形成装置では、効率よくトナーを飛翔させるために直流電圧に対して正弦波、三角波、矩形波等の交流電圧を重畳した電圧波形とすることが好ましい。このような直流電圧の大きさおよび交流電圧の振幅、周波数、デューティ比等については任意であるが、以下、本明細書においては、現像バイアスが交流成分を有すると否とにかかわらず、その直流成分（平均値）を直流現像バイアスＶavgと称することとする。
【００４１】
ここで、非接触現像方式の画像形成装置における上記現像バイアスとして好ましいものの一例を示す。例えば、現像バイアスの波形は直流電圧に矩形波交流電圧を重畳したものであり、その矩形波の周波数は３ｋＨｚ、振幅Ｖppは１４００Ｖである。また、後述するように、本実施形態では現像バイアスＶavgを濃度制御因子の１つとして変更可能としているが、その可変範囲としては、画像濃度への影響や感光体２の特性ばらつき等を考慮して、例えば（−１１０）Ｖ〜（−３３０）Ｖとすることができる。なお、これらの数値等は上記に限定されず、装置構成に応じて適宜変更されるべきものである。
【００４２】
また、図２に示すように、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの特性などに関するデータを記憶するメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにはコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。そして、必要に応じて、これらが選択的に本体側に設けられたコネクタ１０８と接続され、インターフェース１０５を介してＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では本体側コネクタ１０８と各現像器側のコネクタ４９Ｙ等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。また、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋに固有のデータを記憶するメモリ９１〜９４は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。
【００４３】
図１に戻って、装置構成の説明を続ける。上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。さらに、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７８が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７８との間の二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬送される。
【００４４】
なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の感光体２は、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部５により除去された後、帯電ユニット３により次の帯電を受ける。
【００４５】
そして、引き続いてさらに画像を形成する必要がある場合には上記動作を繰り返して必要枚数の画像を形成して一連の画像形成動作を終了し、新たな画像信号が与えられるまで装置は待機状態となるが、この装置では、待機状態での電力消費を抑制するためその動作を停止状態に移行させる。すなわち、感光体２、現像ローラ４４および中間転写ベルト７１等の回転駆動を停止するとともに、現像ローラ４４への現像バイアスおよび帯電ユニット３への帯電バイアスの印加を停止することにより、装置は動作停止状態となる。
【００４６】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６、濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。これらのうち、クリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。さらに、濃度センサ６０は中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、後述するようにして構成されて中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。
【００４７】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像信号を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００４８】
図４は濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面領域のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域７１ａに光を照射するＬＥＤなどの発光素子６０１を有している。また、この濃度センサ６０には、後述するようにＣＰＵ１０１から与えられる光量制御信号Ｓlに応じて照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０４および照射光量調整ユニット６０５が設けられている。
【００４９】
この偏光ビームスプリッター６０３は、図４に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト７１との間に配置されており、発光素子６０１から出射される光を中間転写ベルト７１上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そして、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト７１に入射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４の受光素子６４２から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５に出力される。
【００５０】
この照射光量調整ユニット６０５は、受光ユニット６０４からの信号と、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１からの光量制御信号Ｓlとに基づき発光素子６０１をフィードバック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト７１に照射される照射光量を光量制御信号Ｓlに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。
【００５１】
また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光量制御信号Ｓlがある信号レベルを超えない限り、発光素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されている。こうすることで、ノイズや温度ドリフト等に起因する発光素子６０１の誤点灯を未然に防止している。
【００５２】
そして、所定レベルの光量制御信号ＳlがＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１にｐ偏光が照射光として照射される。すると、このｐ偏光は中間転写ベルト７１で反射され、反射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号がＣＰＵ１０１に出力される。
【００５３】
この反射光量検出ユニット６０７は、図４に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビームスプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、そのｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｓとを備えている。この受光ユニット６７０ｐでは、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号をｐ偏光の光量に相当する信号ＶpとしてＣＰＵ１０１に対して出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびアンプ回路６７３ｓを有しており、ｓ偏光の光量に相当する信号Ｖsを出力する。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏光）の光量を独立して求めることができる。
【００５４】
また、この実施形態では、受光素子６７２ｐ、６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ、６７４ｓがそれぞれ印加されており、各受光素子からの出力がゼロ、すなわち反射光量がゼロのときであってもアンプ回路６７３ｐ、６７３ｓの入力電位が所定の正電位となるように構成されている。こうすることによって、各アンプ回路６７３ｐ、６７３ｓのゼロ入力付近での不感帯を回避して反射光量に応じた適正な出力電圧を出力させることができる。
【００５５】
これら出力電圧Ｖp、Ｖsの信号は図示を省略するＡ／Ｄ変換回路を介してＣＰＵ１０１に入力されるとともに、ＣＰＵ１０１が必要に応じてこれらの出力電圧Ｖp、Ｖsを所定の時間間隔（この実施形態では８ｍｓｅｃ毎）でサンプリングするように構成されている。そして、適当なタイミング、例えば装置電源が投入された時点、いずれかのユニットが交換された直後などのタイミングで、ＣＰＵ１０１が、現像バイアスや露光エネルギーなどの画像濃度に影響を与える濃度制御因子の最適化処理を行って画像濃度の安定化を図っている。より具体的には、所定のパッチ画像パターンに対応してＲＯＭ１０６に予め記憶された画像データを画像信号として、各トナー色毎に上記した濃度制御因子を多段階に変更しながら画像形成動作を実行し、該画像信号に対応したテスト用の小画像（パッチ画像）を形成するとともに濃度センサ６０によりその画像濃度を検出し、その結果に基づいて所望の画像濃度を得られる条件を見出している。以下ではこの濃度制御因子の最適化処理について説明する。
【００５６】
（II）最適化処理
図５は、この実施形態における濃度制御因子の最適化処理の概要を示すフローチャートである。この最適化処理は、その処理順に次の６つのシーケンス：初期化動作（ステップＳ１）；プレ動作（ステップＳ２）；制御目標値の導出（ステップＳ３）；現像バイアス設定（ステップＳ４）；露光エネルギー設定（ステップＳ５）および後処理（ステップＳ６）から構成されており、以下、その動作の詳細について上記各シーケンス毎に分説する。
【００５７】
（Ａ）初期化動作
図６は、この実施形態における初期化動作を示すフローチャートである。この初期化動作では、まず準備動作として（ステップＳ１０１）、現像ユニット４を回転駆動していわゆるホームポジションに位置決めするとともに、電磁クラッチによりクリーナ７１および二次転写ローラ７８を中間転写ベルト７１から離間位置に移動させる。そして、この状態で中間転写ベルト７１の駆動を開始し（ステップＳ１０２）、次いで感光体２の回転駆動および除電動作を開始することにより感光体２を起動する（ステップＳ１０３）。
【００５８】
そして、中間転写ベルト７１の基準位置を示す垂直同期信号Ｖsyncを検出しその回転が確認されると（ステップＳ１０４）、装置各部に対し所定のバイアス印加を開始する（ステップＳ１０５）。すなわち、帯電制御部１０３から帯電ユニット３に帯電バイアスを印加して感光体２を所定の表面電位に帯電させ、引き続いて中間転写ベルト７１に対して図示を省略するバイアス発生部から所定の一次転写バイアスを印加する。
【００５９】
この状態から、中間転写ベルト７１のクリーニング動作を行う（ステップＳ１０６）。すなわち、クリーナ７６を中間転写ベルト７１の表面に当接させ、この状態で中間転写ベルト７１をほぼ１周回転させて、その表面に残留付着したトナーや汚れを除去する。そして、クリーニングバイアスを印加した二次転写ローラ７８を中間転写ベルト７１に当接させる。このクリーニングバイアスは、通常の画像形成動作を実行中に二次転写ローラ７８に与えられる二次転写バイアスとは逆の極性であり、そのため二次転写ローラ７８に残留付着したトナーは中間転写ベルト７１表面に移行し、さらにクリーナ７６によって中間転写ベルト７１の表面から除去される。こうして中間転写ベルト７１および二次転写ローラ７８のクリーニング動作が終了すると、二次転写ローラ７８を中間転写ベルト７１から離間させるとともに、クリーニングバイアスをオフする。そして、次の垂直同期信号Ｖsyncを待って（ステップＳ１０７）、帯電バイアスおよび一次転写バイアスをオフにする（ステップＳ１０８）。
【００６０】
また、この実施形態では、濃度制御因子の最適化処理を実行するときに限らず、必要に応じて、ＣＰＵ１０１がこの初期化動作を他の処理とは独立して実行できるようにしている。すなわち、次の動作を引き続いて実行するときには（ステップＳ１０９）、上記したステップＳ１０８までを実行した状態で初期化動作を終了し次の動作に移行する。一方、次の動作が予定されていない場合には、停止処理として（ステップＳ１１０）、クリーナ７６を中間転写ベルト７１から離間させるとともに、除電動作および中間転写ベルト７１の回転駆動を停止する。この場合、中間転写ベルト７１は、その基準位置が垂直同期センサ７７との対向位置の直前に位置した状態で停止されることが望ましい。というのは、以後の動作で中間転写ベルト７１が回転駆動されるとき、その回転状態は垂直同期信号Ｖsyncにより確認されるが、上記のようにすれば、駆動開始後直ちに垂直同期信号Ｖsyncが検出されるか否かで短時間にて異常の有無を判断することができるからである。
【００６１】
（Ｂ）プレ動作
図７は、この実施形態におけるプレ動作を示すフローチャートである。このプレ動作では、後述するパッチ画像の形成に先立つ前処理として、２つの処理を同時に行っている。すなわち、濃度制御因子の最適化処理を精度よく行うために装置各部の動作条件の調整を行う（プレ動作１）のと並行して、各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋのそれぞれに設けられた現像ローラ４４の空回し処理（プレ動作２）を行っている。
【００６２】
（Ｂ−１）動作条件の設定（プレ動作１）
図７に示す左側のフロー（プレ動作１）では、まず濃度センサ６０の校正を行う（ステップＳ２１ａ、Ｓ２１ｂ）。ステップＳ２１ａの校正（１）では、濃度センサ６０の発光素子６０１が消灯状態にあるときの受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓの各出力電圧Ｖp、Ｖsを検出し、暗出力Ｖpo、Ｖsoとして記憶しておく。次に、ステップＳ２１ｂの校正（２）では、低光量・高光量の２種の点灯状態となるように発光素子６０１に与える光量制御信号Ｓlを変化させ、その各々の光量で受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖpを検出する。そして、これら３点の値から、トナーが付着していない状態での出力電圧Ｖpが所定の基準レベル（本実施形態では、３Ｖに上記した暗出力Ｖpoを加えた値）となる発光素子６０１の基準光量を求める。こうして発光素子６０１の光量がこの基準光量となるような光量制御信号Ｓlのレベルを算出し、その値を基準光量制御信号として設定する（ステップＳ２２）。これ以後、発光素子６０１を点灯させる必要があるときには、ＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に対してこの基準光量制御信号が出力され、これにより発光素子６０１は常にその基準光量で発光するようフィードバック制御される。
【００６３】
また、発光素子６０１が消灯状態にあるときの出力電圧Ｖpo、Ｖsoを本センサ系の「暗出力」として記憶しておき、後述するようにトナー像の濃度を検出する際に各出力電圧Ｖp、Ｖsからこの値を差し引くことによって、暗出力の影響を排除してより高精度にトナー像の濃度を検出することが可能となっている。
【００６４】
なお、発光素子６０１の点灯状態での受光素子６７２ｐからの出力信号は中間転写ベルト７１からの反射光量に依存するが、後述するように中間転写ベルト７１の表面状態は光学的に必ずしも均一ではないから、この状態での出力を求める際には中間転写ベルト７１の１周分にわたる出力の平均値をとることが望ましい。一方、発光素子６０１の消灯状態ではこのように中間転写ベルト７１の１周分の出力信号を検出する必要はないが、検出誤差を小さくするためには数点での出力信号を平均するのが好ましい。
【００６５】
この実施形態においては、中間転写ベルト７１表面は白色であるため光の反射率が高く、該ベルト７１上にいずれかの色のトナーが付着するとその反射率は低下する。したがって、この実施形態では、中間転写ベルト７１表面へのトナー付着量が増えるにつれて受光ユニットからの出力電圧Ｖp、Ｖsが基準レベルから低下してゆくこととなり、これらの出力電圧Ｖp、Ｖsの大きさからトナーの付着量、ひいてはトナー像の画像濃度を見積もることが可能となっている。
【００６６】
また、この実施形態では、カラー（Ｙ、Ｃ、Ｍ）トナーとブラック（Ｋ）トナーとの間で反射特性が異なっていることに基づき、後述するブラックトナーによるパッチ画像の濃度は該パッチ画像からの反射光のうちｐ偏光の光量に基づいて求める一方、カラートナーによるパッチ画像の濃度はｐ偏光、ｓ偏光の光量比に基づいて求めるようにしているので、広いダイナミックレンジにわたって精度よく画像濃度を求めることが可能となっている。
【００６７】
さて、図７に戻って、プレ動作の説明を続ける。中間転写ベルト７１の表面状態は必ずしも光学的に一様であるとはいえず、また使用につれてトナーが融着するなどして次第に変色や汚れが生じることもある。このような中間転写ベルト７１の表面状態の変化によりトナー像の濃度検出に誤差を生じるのを防止するため、この実施形態では、中間転写ベルト７１の１周分についての下地プロファイル、つまりトナー像を担持しない状態での中間転写ベルト７１表面の濃淡に関する情報を取得している。具体的には、発光素子６０１を先に求めた基準光量で発光させ、受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓからの出力電圧Ｖp、Ｖsをサンプリングしながら中間転写ベルト７１を１周回転させ（ステップＳ２３）、各サンプルデータ（本実施形態におけるサンプル数：３１２）を下地プロファイルとしてＲＡＭ１０７に記憶しておく。このように中間転写ベルト７１の表面各部の濃淡を予め把握しておくことで、その上に形成されるトナー像の濃度をより正確に見積もることが可能になる。
【００６８】
ところで、上記した濃度センサ６０からの出力電圧Ｖp、Ｖsには、ローラ７５および中間転写ベルト７１の微小な汚れや傷による反射率の変化、さらにはセンサ回路に混入する電気的なノイズ等に起因するスパイク状のノイズが重畳していることがある。図８は、中間転写ベルトの下地プロファイルの例を示す図である。中間転写ベルト７１の１周分以上にわたりその表面からの反射光量を濃度センサ６０により検出してプロットすると、図８（ａ）に示すように、センサ６０からの出力電圧Ｖpは中間転写ベルト７１の周長もしくはその回転周期に対応して周期的に変化するだけでなく、その波形には幅の狭いスパイク状のノイズが重畳することがある。このノイズは上記回転周期に同期した成分およびこれに同期しない不規則成分のいずれをも含んでいる可能性がある。図８（ｂ）はこのようなサンプルデータ列の一部を拡大したものである。この図では、ノイズの重畳により各サンプルデータのうち符号Ｖp(８)、Ｖp(１９)を付した２つのデータが他のデータより突出して大きくなっている一方、符号Ｖp(４)、Ｖp(１６)を付した２つのデータが他より突出して小さくなっている。なお、ここでは２つのセンサ出力のうちｐ偏光成分について述べたが、ｓ偏光成分についても同様に考えることができる。
【００６９】
濃度センサ６０の検知スポット径は例えば２〜３ｍｍ程度であり、また中間転写ベルト７１の変色や汚れは一般により大きな範囲で生じると考えられるから、このような局所的に突出したデータは上記ノイズの影響を受けているものとみることができる。このようにノイズが重畳したままのサンプルデータに基づき下地プロファイルやパッチ画像の濃度を求め、その結果から濃度制御因子を設定すると、各濃度制御因子を必ずしも最適な状態に設定することができなくなり、却って画像品質が劣化してしまう場合がある。
【００７０】
そこで、この実施形態では、図７に示すように、ステップＳ２３において中間転写ベルト７１の１周分についてセンサ出力のサンプリングを行った後、スパイクノイズの除去処理を実行している（ステップＳ２４）。
【００７１】
図９はこの実施形態におけるスパイクノイズ除去処理を示すフローチャートである。このスパイクノイズ除去処理では、取得した「生の」すなわち加工を加えていないサンプルデータ列のうち連続する一部の区間（本実施形態では２１サンプル分に相当する長さ）を抽出し（ステップＳ２４１）、その区間に含まれる２１個のサンプルデータのうちそのレベルが上位３つおよび下位３つに該当するデータを除去した後（ステップＳ２４２、Ｓ２４３）、残る１５個のデータの算術平均を求める（ステップＳ２４４）。そして、その平均値をこの区間における平均レベルとみなし、ステップＳ２４２およびＳ２４３で除去した６つのデータをこの平均値に置き換えることでノイズが除去された「補正後」のサンプルデータ列を得る（ステップＳ２４５）。さらに、必要に応じて次の区間についても上記ステップＳ２４１〜Ｓ２４５を繰り返し、同様にしてスパイクノイズを除去する（ステップＳ２４６）。
【００７２】
上記処理によるスパイクノイズ除去について、図８（ｂ）に示すデータ列を例にとり、図１０を参照しながらさらに詳しく説明する。図１０は、この実施形態におけるスパイクノイズ除去の様子を示す図である。図８（ｂ）のデータ列においては、他のデータから突出して大きい２つのデータＶp(８)およびＶp(１９)、突出して小さいデータＶp(４)およびＶp(１６)にノイズの影響が現れているとみられる。このスパイクノイズ除去処理では、各サンプルデータのうち上位３つを除去しているため（図９のステップＳ２４２）、これらのデータのうちノイズを含むとみられるデータ２つを含む３つのデータＶp(８)、Ｖp(１４)およびＶp(１９)が除去される。同様にして、ノイズを含むとみられるデータ２つを含む３つのデータＶp(４)、Ｖp(１１)およびＶp(１６)も除去されている（図９のステップＳ２４３）。そして、図１０に示すように、これら６つのデータが、他の１５データの平均値Ｖpavg（斜線を付した丸印で示す）に置き換えられることで、元のデータ列に含まれていたスパイクノイズが除去されるのである。
【００７３】
なお、このスパイクノイズ除去を実施するに際し、抽出するサンプル数、除去するデータの数は上記に限定されるものではなく、任意の個数としてよいが、その選び方によっては十分なノイズ除去効果が得られないばかりか、却って誤差を増大させてしまうおそれもあるため、以下の観点に基づき慎重に決定されることが望ましい。
【００７４】
すなわち、ノイズの発生頻度に対しあまり短い区間のデータ列を抽出したのでは、ノイズ除去処理を実行する区間内にノイズが含まれていない確率が高くなり、また演算処理の回数も増大するため効率的でない。一方、あまり広い区間のデータ列を抽出したのでは、センサ出力における有意な変動、すなわち検出対象の濃度変化を反映した変動分まで含めて平均化されてしまうこととなり、本来の目的である濃度プロファイルを正しく求めることができなくなってしまう。
【００７５】
また、ノイズ発生の頻度は一定ではないから、抽出したデータ列からこのように上位または下位それぞれ所定個数のデータを一律に除去するだけでは、上記した例におけるデータＶp(１１)、Ｖp(１４)のようにノイズを含まないデータまで除去されてしまったり、また逆にノイズが十分に除去されない可能性がある。このうち、ノイズを含まないデータがいくつか除去されてしまったとしても、図１０に示すように、これらのデータＶp(１１)、Ｖp(１４)と平均値Ｖpavgとの差は比較的小さいため、これらのデータが平均値Ｖpavgに置き換えられたことによる誤差は小さい。一方、ノイズを含むデータが除去されずに残された場合には、このデータを含めて求めた平均値で他のデータを置換することによって却って誤差が大きくなってしまうおそれがある。したがって、抽出したデータのサンプル数に対して除去するデータ数の比率は、実際の装置において発生するノイズの頻度と同等もしくはそれより若干大きくなるように決められるのが望ましい。
【００７６】
この実施形態においては、図８（ａ）に示すように、ノイズの影響により本来のプロファイルより大きい側にずれるデータと小さい側にずれるデータの頻度が同程度であり、かつノイズそのものの発生頻度が２５％以下（２１サンプル中５サンプル以下）程度であったという実験的事実に基づき、スパイクノイズ除去処理を上記のように構成しているのである。
【００７７】
なお、スパイクノイズ除去の処理方法については、上記以外にも種々の方法が考えられる。例えば、サンプリングにより得られた「生の」サンプルデータに従来より周知の低域通過フィルタ処理を施すことによっても、スパイク状のノイズを取り除くことは可能である。ただし、従来のフィルタ処理においては、ノイズ波形の鋭さを緩和することはできるものの、その結果として、ノイズを含むデータのみならずその周辺のデータも元の値から変化することとなるため、発生するノイズの態様によっては大きな誤差を招く可能性がある。
【００７８】
これに対して、本実施形態では、各サンプルデータのうちノイズの発生する頻度に応じた個数の上位／下位データを平均値に置き換える一方、それ以外のデータは元のままとしているのでこのような誤差が生じる可能性は低くなっている。
【００７９】
また、このスパイクノイズ除去処理は、上記した下地プロファイルを求めるときのみでなく、後述するようにトナー像の画像濃度を求める際にその反射光量として取得したサンプルデータに対しても施される。
【００８０】
（Ｂ−２）現像器の空回し（プレ動作２）
電源オフ状態、または電源がオンであっても画像形成動作を行わず動作停止状態にある期間が長時間継続した後に画像形成を行うと、画像に周期的な濃度ムラが現れる場合があることが従来より知られている。本明細書ではこの現象を放置バンディング現象と称するが、本願発明者は、この放置バンディング現象が、トナーが各現像器の現像ローラ４４に担持されたまま長時間放置されたことにより現像ローラ４４から離れ難くなり、しかもその程度が現像ローラ４４表面上において一様でないことから現像ローラ４４上のトナー層が次第に不均一となることに起因するものであることを見出した。以下、放置バンディング現象に関する本願発明者の知見について説明する。
【００８１】
放置バンディング現象は、動作停止状態の後、最初に形成した画像に最も強く現れるが、画像形成枚数を繰り返すと次第に濃度ムラは目立たなくなり、数枚の画像形成でほぼ解消される。また、動作停止状態の継続時間が長い場合や、高温・高湿環境下では特に顕著な濃度ムラが現れる。
【００８２】
また、放置バンディング現象は、その表面が導電性を有する現像ローラを使用したときに顕著に現れる。すなわち、金属製の現像ローラ、または非導電性材料の表面に導電性層を設けてなる現像ローラを使用した装置では、放置バンディング現象に起因する濃度ムラが顕著である。
【００８３】
放置バンディング現象の発生メカニズムを解明するため、図３に示す構造を有する現像器を用いて、さらに実験および観察を行い、以下のような知見を得た。まず、画像の濃度ムラの発生状況を観察したところ、画像の濃淡と現像ローラ４４の表面位置との対応関係は次のようであった。すなわち、現像ローラ４４表面のうち、動作停止状態において現像器ハウジング４１の内部に位置していた表面領域（以下、「現像室部」という）に担持されたトナーにより現像された画像は高濃度となる一方、ハウジング４１の外部に露出していた表面領域（以下、「露出部」という）に担持されたトナーにより現像された画像は低濃度となった。
【００８４】
また、動作停止状態が続いた後の現像ローラ４４表面のトナー層の電位分布を表面電位計により測定したところ、トナー層の電位の絶対値は、現像室部に対応する部分で低く、露出部に対応する部分で高くなっていた。この電位差は現像ローラ４４を回転させると次第に小さくなってゆき、やがてほぼ均一となる。
【００８５】
さらに、現像ローラ４４表面でのトナー帯電量（単位：μＣ／ｇ）とトナー搬送量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）を測定したところ、現像室部と露出部とでトナー搬送量はほぼ同じであったが、トナー帯電量は露出部側でより高くなっており、その大きさは現像室部側でのトナー帯電量の２倍程度となっていた。上記したトナー層電位の差は、このトナー帯電量の差に起因するものと考えることができる。
【００８６】
以上の結果より、放置バンディング現象は、動作停止状態から脱したときの現像ローラ４４上のトナーの帯電量が位置により、より具体的には現像室部と露出部とで異なっていることに起因して生じていると考えられる。この帯電量の差は現像ローラ４４の回転により次第に小さくなることから、動作停止状態から脱した直後では、トナーを摩擦帯電させる現像ローラ４４表面の状態が現像室部と露出部とで相違していると考えられる。
【００８７】
現像ローラ４４の表面を観察すると、粒径の小さなトナーやトナーから脱落した外添剤などの微粉が多く付着している。このような微粉成分の付着量や含有水分量等の違いは、現像ローラ４４とトナーとの間の摩擦帯電の状態に影響を及ぼす。そして、現像器の内部では、このような微粉成分を含むトナーが常に現像ローラ４４に接触した状態となっているうえに、現像ローラ４４に対する供給ローラ４３、規制ブレード４５およびシール部材４６などの当接によりトナーが圧接された状態となっている。このため、現像ローラ４４表面のうち、動作停止状態において現像器内部に位置する領域（現像室部）では微粉成分の固着が起きやすい。これに対して、現像器外部に露出している露出部ではトナーが薄層として静電的に付着しているにすぎないため、微粉成分の固着は比較的少ない。
【００８８】
このように、動作停止状態で長時間放置されると、微粉成分の固着の状態が現像ローラ４４表面上において不均一となり、そのためにトナー層の帯電量の差が生じることが、放置バンディング現象の主たる原因となっている。
【００８９】
また、放置バンディング現象の現れやすさは、装置の構成にも依存している。本実施形態における現像器４Ｋ等のように、現像ローラ４４上に所定厚さのトナー層を形成するための規制ブレード４５が現像ローラ４４の下方に設けられた現像器では、微粉成分による放置バンディング現象が特に起きやすい。というのは、このような微粉成分は現像器ハウジング内の下部に滞留しやすいため、規制ブレード４５と現像ローラ４４との当接位置（規制位置）付近に微粉成分が多く存在することとなるからである。
【００９０】
とりわけ、図３に示すように、現像ローラ４４の回転方向Ｄ3において規制位置の上流側で現像ローラ４４からのトナー剥離を行っており、しかも、そのトナー剥離が行われる剥離位置が規制位置より上方にある場合には、放置バンディング現象がより顕著に現れる。その理由は以下の通りである。すなわち、剥離位置周辺には、供給ローラ４３と現像ローラ４４との摩擦により新たに生じたり現像ローラ４４から掻き取られた微粉成分が滞留している。そして、これらの微粉成分が、供給ローラ４３および現像ローラ４４の回転や重力の作用により、供給ローラ４３と現像ローラ４４との当接位置や規制位置に向けて次々に送り込まれるため、現像ローラ４４の表面には微粉成分の固着が起きやすく、したがって、放置バンディング現象が生じやすくなるのである。
【００９１】
また、現像ローラ４４の表面が導電性を有する材料により形成されている場合には、鏡像力による微粉の固着作用が強い。そのため、このような現像ローラを有する装置においても、放置バンディング現象が現れやすい。
【００９２】
現像ローラの構造としては、ローラ全体が同一材料で円筒状に形成されているもの、および、別材料で形成された芯材とスリーブとが同軸状に組み合わされたものが一般的である。このうち上記に該当するものとしては、例えば：i)ローラ全体または少なくともスリーブが金属または合金により形成されているもの；ii)ローラ全体または少なくともスリーブが導電性ゴムや導電性樹脂により形成されているもの；および、iii)絶縁性または導電性のローラ表面に導電性表面層を被覆したものを挙げることができる。ここでいう「導電性」とは、体積抵抗率が概ね（１×１０−２）Ω・ｍ以下であることを指しており、これに該当する材料としては、例えば金属、その酸化物あるいは窒化物またはグラファイト等がある。また、上記のうちiii)の表面層としては、金属、合金、導電性樹脂等の導電物のほか、絶縁物に導電性物質を分散させたものを用いることができ、その被覆方法としては、メッキ、蒸着、圧着、溶射、スプレー塗布またはディッピング塗布等を用いることができる。
【００９３】
さらに、放置バンディング現象の起こりやすさは、使用するトナーの性質にも依存する。すなわち、定着オフセットを防止する離型材としてのワックス成分を含むトナーを使用した装置では、放置バンディング現象が起こりやすい。これは、トナー粒子から遊離したワックスの微粉や、その表面にワックス成分が露出したトナー粒子は、ファンデルワールス力による現像ローラ４４へのトナー付着が生じやすいからである。
【００９４】
図７に戻って、プレ動作２の説明を続ける。このように現像ローラ４４表面が不均一な状態で長時間にわたり装置が動作停止状態におかれた後、次の画像形成を行うのに先立って濃度制御因子を新たに最適化する場合、放置バンディング現象によって生じるパッチ画像の濃度ムラがこの最適化処理に影響を与えるおそれがある。特に、上記した構成の少なくともいずれかを有する画像形成装置においては、放置バンディング現象による濃度ムラが発生しやすいため、放置バンディング現象を解消するための措置を講じる必要がある。
【００９５】
そこで、この実施形態の画像形成装置では、パッチ画像を形成するのに先立って放置バンディング現象を解消するため、各現像ローラ４４の空回し（周回動作）を行っている。具体的には、図７の右側のフロー（プレ動作２）に示すように、まずイエロー現像器４Ｙを感光体２と対向する現像位置に配置し（ステップＳ２５）、直流現像バイアスＶavgをその可変範囲においてその絶対値が最小となる値に設定した後に（ステップＳ２６）、本体側の回転駆動部により現像ローラ４４を少なくとも１周回転させる（ステップＳ２７）。そして、現像ユニット４を回転させて現像器を切り換えながら（ステップＳ２８）、他の現像器４Ｃ、４Ｍ、４Ｋを順番に現像位置に位置させて、それぞれに設けられた現像ローラ４４を同様に１周以上回転させる。こうして各現像ローラ４４をそれぞれ１周以上空回しすることによって現像ローラ４４表面のトナー層が供給ローラ４３および規制ブレード４５によりいったん剥ぎ取られて再形成されることとなり、引き続いて形成するパッチ画像ではこのように再形成されてより均一な状態のトナー層が像形成に供されるため、放置バンディング現象による濃度ムラは発生し難くなる。
【００９６】
なお、上記したプレ動作２においては、そのステップＳ２６において直流現像バイアスＶavgをその絶対値が最小となるようにしている。その理由は以下のとおりである。
【００９７】
後述するように、画像濃度に影響を与える濃度制御因子としての直流現像バイアスＶavgは、その絶対値|Ｖavg|が大きいほど形成されるトナー像の濃度が高くなる。これは、直流現像バイアスの絶対値|Ｖavg|が大きくなるほど、感光体２上の静電潜像のうち光ビームＬにより露光された領域、つまりトナーを付着させるべき表面領域と現像ローラ４４との電位差が大きくなって現像ローラ４４からのトナー移動がより促進されるからであるが、中間転写ベルト７１の下地プロファイルを取得する際にはこのようなトナー移動が起こることは好ましくない。というのは、現像ローラ４４から感光体２に移動したトナーが一次転写領域ＴＲ1において中間転写ベルト７１上に転写されると中間転写ベルト７１からの反射光量を変化させてしまうため、下地プロファイルを正しく求めることができなくなるからである。
【００９８】
この実施形態では、後述するように、直流現像バイアスＶavgを濃度制御因子の１つとして所定の可変範囲で多段階に変更設定可能としている。そこで、直流現像バイアスＶavgをその可変範囲においてその絶対値が最小となる値に設定し、現像ローラ４４から感光体２へのトナー移動が最も起こりにくい状態を実現することで、中間転写ベルト７１へのトナー付着を最少限に抑えるようにしている。同様の理由により、現像バイアスに交流成分を有する装置においてはその振幅を通常の画像形成時より小さく設定することが好ましい。例えば、前述したように、現像バイアスの振幅Ｖppを１４００Ｖとしている装置では、この振幅Ｖppを１０００Ｖ程度とするとよい。なお、直流現像バイアスＶavg以外のパラメータ、例えば現像バイアスのデューティ比や帯電バイアス等を濃度制御因子として用いる装置においても、上記したトナー移動がより起こりにくい条件を実現するように適宜その濃度制御因子を設定するのが好ましい。
【００９９】
また、この実施形態では、上記したプレ動作１およびプレ動作２を並行して同時に実行することで処理時間の短縮を図っている。すなわち、プレ動作１では下地プロファイルを取得するため中間転写ベルト７１の少なくとも１周、さらに望ましくはセンサ校正を行うための２周を含めた３周の周回が必要である一方、プレ動作２においては各現像ローラ４４をできるだけ多く周回させるのが好ましく、しかも、これらの動作は互いに独立して行うことが可能であることから、これらを並行して行うことでそれぞれの処理に要する時間を確保しつつ、最適化処理全体に要する時間を短縮することが可能となる。
【０１００】
（Ｃ）制御目標値の導出
この実施形態の画像形成装置では、後述するように、パッチ画像として２種類のトナー像を形成し、その濃度が予め定められた濃度目標値となるように各濃度制御因子の調節を行っているが、この目標値を一定とはせず、装置の稼動状況に応じて変更するようにしている。その理由は以下の通りである。
【０１０１】
前述したように、この実施形態の画像形成装置では、感光体２上で顕像化されて中間転写ベルト７１の表面に一次転写されたトナー像からの反射光量を検出することでその画像濃度を見積もっている。このようにトナー像の反射光量から画像濃度を求める技術は従来より広く用いられているが、以下に詳述するように、このような中間転写ベルト７１上に担持されたトナー像からの反射光量（またはそれに対応する濃度センサ６０からのセンサ出力Ｖp、Ｖs）と、最終的な転写材であるシートＳ上に形成されたトナー像の光学濃度（ＯＤ値）との対応関係は一意的に定まるわけではなく、装置やトナーの状態により微妙に変化している。そのため、従来技術のように、たとえ各濃度制御因子をトナー像からの反射光量が一定となるように制御したとしても、シートＳ上に最終的に形成される画像の濃度はトナーの状態により変動してしまうこととなる。
【０１０２】
このようにセンサ出力とシートＳ上のＯＤ値とが一致しない原因の一つは、定着プロセスを経てシートＳ上に融着されたトナーと、定着されず単に中間転写ベルト７１表面に付着しているだけのトナーとでその反射の状態が異なることである。図１１はトナーの粒径と反射光量との関係を示す模式図である。図１１（ａ）に示すように、最終的にシートＳ上に得られた画像Ｉsでは、定着プロセスでの加熱・加圧によって溶融されたトナーＴmがシートＳに融着した状態となっている。したがって、その光学濃度（ＯＤ値）はトナーが融着した状態での反射光量を反映したものとなるが、その大小は主としてシートＳ上のトナー密度（例えば、単位面積あたりのトナー質量で表すことができる）によって決まることとなる。
【０１０３】
これに対して、定着プロセスを経ない中間転写ベルト７１上のトナー像では各トナー粒子が個別に中間転写ベルト７１表面に付着しているに過ぎない。したがって、たとえトナー密度が同じ（つまり定着後のＯＤ値は等しい）であったとしても、例えば図１１（ｂ）に示す粒径の小さなトナーＴ1が高密度に付着している状態と、図１１（ｃ）に示す粒径の大きなトナーＴ2がより低密度に付着して中間転写ベルト７１の表面７１ａが部分的に露出した状態とでは、その反射光量は必ずしも同じにはならない。言い換えれば、定着前のトナー像からの反射光量が同じであっても定着後の画像濃度（ＯＤ値）が同じになるとは限らない。一般には、反射光量が等しい場合、トナー像を構成するトナー粒子中に占める大粒径トナーの比率が高いと定着後の画像濃度が高くなる傾向にあることが本願発明者の実験によりわかっている。
【０１０４】
このように、シートＳ上でのＯＤ値と中間転写ベルト７１上でのトナー像からの反射光量との対応はトナーの状態、特にその粒径分布によって変化する。図１２はトナーの粒径分布とＯＤ値の変化との対応を示す図である。トナー像を形成すべく各現像器に収容されているトナー粒子はその粒径が全て設計中心値に揃っているのが理想である。しかしながら、図１２（ａ）に示すように、実際にはその粒径は様々な態様の分布を有しており、その態様はトナーの種類や製法によって異なるのはもちろんのこと、同一の仕様で製造したトナーであってもその製造ロット毎、製品毎に微妙に異なっている。
【０１０５】
これら様々な粒径のトナーはその質量や帯電量が異なるため、このような粒径分布を有するトナーを用いて画像形成を行うと、これらのトナーが一様に消費されるわけではなく、その装置により適合した粒径のトナーが選択的に消費される一方、それ以外のトナーはあまり消費されず現像器内に残ることとなる。したがって、トナー消費が進むにつれて現像器内に残るトナーの粒径分布も変化してゆくこととなる。
【０１０６】
前述したように、定着前のトナー像からの反射光量は像を構成するトナーの粒径によって変化するから、この反射光量が常に一定となるように各濃度制御因子を調節したとしても、シートＳ上に定着された画像の濃度は必ずしも一定とはならない。図１２（ｂ）は、トナー像からの反射光量が一定となるように、つまり濃度センサ６０からの出力電圧が一定となるように各濃度制御因子を制御しながら画像形成を行った場合のシートＳ上における画像の光学濃度（ＯＤ値）の変化を示している。例えば、図１２（ａ）に示す曲線ａのように、トナーの粒径が設計上の中心値付近によく揃っている場合には、図１２（ｂ）の曲線ａのように、現像器内のトナー消費が進んでもＯＤ値はほぼ目標値に保たれる。これに対し、例えば図１２（ａ）の曲線ｂに示すように、より幅広い粒径分布を有するトナーを用いた場合には、図１２（ｂ）の曲線ｂに示すように、当初は設計中心値付近の粒径のトナーが主に消費されてほぼ目標値どおりのＯＤ値が得られるものの、トナー消費が進むにつれてこのようなトナーの割合が減少し、代わってより粒径の大きなトナーが画像形成に使われるようになるためＯＤ値が次第に上昇する。さらに、図１２（ａ）の各点線で示すように、トナーまたは現像器の製造ロットによっては分布の中央値が当初より設計値からずれている場合もあり、これに対応してシートＳ上のＯＤ値も、図１２（ｂ）の各点線に示すように、トナー消費量の増加とともに様々な変化を示すこととなる。
【０１０７】
このようにトナーの特性を左右する要因としては、上記したトナーの粒径分布以外にも、例えばトナー母粒子内の顔料の分散の状態や、トナー母粒子と外添剤との混合の状態によるトナーの帯電性の変化などがある。このようにトナー特性が製品毎に微妙に異なっているため、シートＳ上での画像濃度は必ずしも一定とはならず、使用するトナーにより濃度変化の程度はまちまちである。したがって、濃度センサからの出力電圧が一定となるように各濃度制御因子を制御する従来の画像形成装置においては、トナー特性のばらつきによる画像濃度の変動が避けられず、必ずしも満足できる画像品質が得られないことがあった。
【０１０８】
そこで、この実施形態では、装置の稼動状況に応じ、後述する２種のパッチ画像それぞれについて、濃度センサ６０からの出力に基づいて算出されて画像濃度を表す尺度となる画像濃度の評価値（後述）の制御目標値を設定し、各パッチ画像について得られる評価値がこの制御目標値となるように各濃度制御因子を調節することで、シートＳ上での画像濃度が一定に保たれるようにしている。図１３はこの実施形態における制御目標値の導出プロセスを示すフローチャートである。このプロセスでは、各トナー色毎に、そのトナーの使用状況、具体的には、現像器に充填された時点で求められたトナーの粒径分布等の初期特性と、該現像器に残存しているトナーの量とに見合った制御目標値を求めている。まずトナー色の１つを選択し（ステップＳ３１）、ＣＰＵ１０１が該トナーの使用状況を推定するための情報として、選択トナー色に関するトナー個性情報、露光ユニット６により形成されたドットの数を示すドットカウント値および現像ローラ回転時間に関する情報を取得する（ステップＳ３２）。ここでは、ブラック色に対応した制御目標値を求める場合を例として説明するが、他のトナー色についても同様である。
【０１０９】
「トナー個性情報」とは、現像器４Ｋに充填されているトナーの特性に応じて該現像器４Ｋに設けられたメモリ９４に書き込まれたデータである。この装置では、上記したトナーの粒径分布等の諸特性が製造ロット毎に異なることに鑑みてトナーの特性を８種のタイプに分類している。そして、製造時の分析によってそのトナーがどのタイプに属するかを判定し、それを表す３ビットのデータをトナー個性情報として現像器４Ｋに付している。このデータは該現像器４Ｋが現像ユニット４に装着されたときにメモリ９４から読み出され、エンジンコントローラ１０のＲＡＭ１０７に記憶されている。
【０１１０】
また、「ドットカウント値」は、現像器４Ｋ内に残存しているトナーの量を推定するための情報である。トナーの残量を推定する方法としては画像形成枚数の積算値から求めるのが最も簡便であるが、１枚の画像を形成することで消費されるトナーの量は一定ではないからこの方法では正確な残量を知ることは難しい。一方、露光ユニット６が感光体２上に形成したドット数は、感光体２上でトナーにより顕像化されるドットの数を表しているから、トナーの消費量をより正確に反映したものとなる。そこで、この実施形態では、当該現像器４Ｋで現像されるべき感光体２上の静電潜像を露光ユニット６が形成したときのドット数をカウントしてＲＡＭ１０７に記憶しておき、このドットカウント値を、該現像器４Ｋのトナー残量を示すパラメータとしている。
【０１１１】
さらに、「現像ローラ回転時間」は、現像器４Ｋ内に残存しているトナーの特性をより詳しく推定するための情報である。前述したように、現像ローラ４４表面にはトナー層が形成されており、そのうちの一部のトナーが感光体２上に移動することで現像が行われる。このとき、現像ローラ４４表面では、現像に寄与しなかったトナーは供給ローラ４３との当接位置まで搬送され、該ローラ４３により剥ぎ取られて新たなトナー層が形成されるのであるが、こうして現像ローラ４４への付着、剥離が繰り返されることでトナーが疲労し、その特性は次第に変化してゆく。このようなトナーの特性変化は、現像ローラ４４が回転を重ねるにつれて進行する。したがって、例えば、現像器４Ｋ内のトナー残量は同じであっても、未使用のフレッシュなトナーと何度も付着、剥離を繰り返した古いトナーとではその特性が異なっていることがあり、これらを用いて形成した画像の濃度は必ずしも同じにはならない。
【０１１２】
そこで、この実施形態では、トナー残量を示すドットカウント値と、トナーの特性変化の程度を示す現像ローラ回転時間との２つのパラメータの組み合わせに基づいて現像器４Ｋに内蔵されたトナーの状態を推定し、その状態に合わせてきめ細かく制御目標値を設定することで画質の安定化を図っている。
【０１１３】
なお、これらの情報は装置各部の損耗状況を管理してメンテナンス性を高めるためにも用いられる。すなわち、１ドットカウントは０．０１５ｍｇのトナー量に相当しており、１２００００００ドットカウントでその消費量はほぼ１８０ｇとなって各現像器内に貯留されたトナーのほとんどを使い切った状態となる。また現像ローラの回転時間については、その積算値１０６００ｓｅｃがＡ４連続印字で８０００枚に相当しており、画像形成をこれ以上続けるのは画像品質の点で好ましくない。そこで、この実施形態では、これらの情報のいずれかが上記の値に達したときには、図示を省略する表示部にトナーエンドを報知する旨のメッセージを表示し、ユーザに対し現像器の交換を促すようにしている。
【０１１４】
さて、こうして取得した装置の稼動状況に関する各情報から、その状況に応じた制御目標値を定める。この実施形態では、トナーのタイプを表すトナー個性情報と、ドットカウント値および現像ローラ回転時間の組み合わせから推定される残存トナーの特性とに応じた最適な制御目標値が予め実験的に求められており、この値はトナーのタイプ毎のルックアップテーブルとしてエンジンコントローラ１０のＲＯＭ１０６に記憶されている。ＣＰＵ１０１は、取得したトナー個性情報に基づいて、これらのルックアップテーブルのうちトナーのタイプに対応して参照すべき１つのテーブルを選択し（ステップＳ３３）、その時点でのドットカウント値と現像ローラ回転時間との組み合わせに対応する値をそのテーブルから読み出す（ステップＳ３４）。
【０１１５】
また、この実施形態の画像形成装置では、図示しない操作部によりユーザが所定の操作入力を行うことによって、形成する画像の濃度を好みに応じて、または必要に応じて所定の範囲で増減できるように構成されている。すなわち、上記ルックアップテーブルから読み出された値に対して、ユーザが画像濃度を１段階増加または減少する毎に所定のオフセット値、例えば１段階あたり０．００５が加算または減算され、その結果がそのときのブラック色に対する制御目標値Ａktとして設定されてＲＡＭ１０７に記憶される（ステップＳ３５）。こうしてブラック色における制御目標値Ａktが求まる。
【０１１６】
図１４は制御目標値を求めるルックアップテーブルの例を示す図である。このテーブルは、ブラック色でその特性が「タイプ０」に属するトナーを使用する場合に参照されるテーブルである。この実施形態では、後述する高濃度用、低濃度用の２種類のパッチ画像のそれぞれに対応して、各トナー色毎に、８タイプのトナー特性に対応する８種のテーブルが用意されて、エンジンコントローラ１０に設けられたＲＯＭ１０６に記憶されている。ここで、図１４（ａ）は、高濃度用パッチ画像に対応したテーブルの一例であり、また図１４（ｂ）は、低濃度用パッチ画像に対応したテーブルの一例である。
【０１１７】
上記したステップＳ３２において取得したトナー個性情報が、例えば「タイプ０」を示すものであったとすると、続くステップＳ３３では、８種のテーブルの中からトナー個性情報「０」に対応する図１４のテーブルが選択される。そして、取得したドットカウント値と現像ローラ回転時間とに基づき制御目標値Ａktが求められる。例えば、高濃度用パッチ画像については、ドットカウント値が１５０００００カウント、現像ローラ回転時間が２０００ｓｅｃであれば、図１４（ａ）を参照して、これらの組み合わせに相当する値０．９８４がこの場合の制御目標値Ａktである。さらに、例えばユーザが画像濃度をその標準状態より１段階高く設定している場合には、この値に０．００５を加算した値０．９８９が制御目標値Ａktとなる。同様にして、低濃度用パッチ画像についての制御目標値も求めることができる。
【０１１８】
このようにして求めた制御目標値Ａktについてはエンジンコントローラ１０のＲＡＭ１０７に記憶しておき、以後の各濃度制御因子の設定においてはパッチ画像の反射光量に基づき求められる評価値がこの制御目標値に一致するようにする。
【０１１９】
このように、上記ステップＳ３１〜Ｓ３５を実行することにより一のトナー色についての制御目標値が求まるが、各トナー色について上記処理を繰り返すことで（ステップＳ３６）、全てのトナー色についてその制御目標値Ａyt、Ａct、ＡmtおよびＡktが求まる。ここで、添字ｙ、ｃ、ｍおよびｋは各トナー色すなわちイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックをそれぞれ表し、また添字ｔは制御目標値であることを表すものである。
【０１２０】
（Ｄ）現像バイアス設定
この画像形成装置では、現像ローラ４４に与える直流現像バイアスＶavgと、感光体２を露光する露光ビームＬの単位面積当たりのエネルギー（以下、単に「露光エネルギー」という）Ｅとを可変としており、これらを調節することで画像濃度の制御を行っている。ここでは、直流現像バイアスＶavgの可変範囲を低レベル側からＶ0ないしＶ5の６段階、また露光エネルギーＥの可変範囲を低レベル側からレベル０ないし３の４段階に変更設定してそれぞれの最適値を求める場合について説明するが、これらの可変範囲およびその分割数についてはその装置の仕様に応じて適宜改変することができる。なお、先に述べた直流現像バイアスＶavgの可変範囲を（−１１０）Ｖ〜（−３３０）Ｖとしている装置では、最も低レベルのＶ0は電圧の絶対値が最も小さい（−１１０）Ｖに、また最も高レベルのＶ5は電圧の絶対値が最も大きい（−３３０）Ｖにそれぞれ相当する。
【０１２１】
図１５はこの実施形態における現像バイアス設定処理を示すフローチャートである。また、図１６は高濃度用パッチ画像を示す図である。この処理では、まず露光エネルギーＥをレベル２に設定し（ステップＳ４１）、次いで直流現像バイアスＶavgを最小レベルのＶ0から１レベルずつ増加させながら、各バイアス値で高濃度用パッチ画像としてのベタ画像を形成する（ステップＳ４２、Ｓ４３）。
【０１２２】
６段階に変更設定される直流現像バイアスＶavgに対応して、図１６に示すように、中間転写ベルト７１の表面には６個のパッチ画像Ｉv0〜Ｉv5が順次形成されるが、このうち先頭から５個のパッチ画像Ｉv0〜Ｉv4は長さＬ1に形成される。この長さＬ1は、円筒形の感光体２の周長よりも長くなるように構成されている。一方、最後のパッチ画像Ｉv5は感光体２の周長より短い長さＬ3に形成される。このようにする理由は後に詳述する。また、直流現像バイアスＶavgを変更設定したとき、現像ローラ４４の電位が均一になるまでには若干の時間遅れがあるので、この時間遅れを見込んで各パッチ画像は間隔Ｌ2を隔てて形成される。中間転写ベルト７１表面のうち、実際にトナー像を担持可能な領域は同図に示す像形成領域７１０であるが、パッチ画像の形状および配置を上記のように構成しているため、像形成領域７１０に形成することのできるパッチ画像は３個程度となり、６個のパッチ画像は、図１６のように中間転写ベルト７１の２周分にわたって形成される。
【０１２３】
ここで、パッチ画像の長さを上記のように設定している理由について、図１および図１７を参照しつつ説明する。図１７は感光体周期で生じる画像濃度の変動を示す図である。図１に示すように、感光体２は円筒形に形成されている（その周長をＬ0とする）が、製造上のばらつきや熱変形等に起因して、その形状が完全な円筒でなかったり偏心を有する場合があり、このような場合、形成されるトナー像の画像濃度に感光体２の周長Ｌ0に対応した周期的な変動を生じることがある。というのは、感光体２と現像ローラ４４とが当接した状態でトナー現像が行われる接触現像方式の装置では両者間の当接圧が変動し、また両者が離間配置されてトナー現像が行われる非接触現像方式の装置では両者間にトナーを飛翔させる電界の強度が変化し、いずれの装置においても現像ローラ４４から感光体２へトナーが移動する確率が感光体２の回転周期で周期的に変動することとなるからである。
【０１２４】
この濃度変動の幅は、図１７（ａ）に示すように、特に直流現像バイアスＶavgの絶対値|Ｖavg|が比較的低い場合に大きく、この値|Ｖavg|が大きくなるにつれて小さくなる。例えば、直流現像バイアスの絶対値|Ｖavg|を比較的小さい値Ｖaに設定してパッチ画像を形成すると、図１７（ｂ）に示すように、その画像濃度ＯＤは感光体２上での位置によって幅Δ1の範囲で変化することとなる。同様に、他の直流現像バイアスでパッチ画像を形成した場合でも、その画像濃度は図１７（ｂ）の斜線部に示すようにある範囲で変動する。このように、パッチ画像の濃度ＯＤは直流現像バイアスＶavgの大きさだけでなく、その感光体２上への形成位置によっても変動する。したがって、その画像濃度から直流現像バイアスＶavgの最適値を求めるためには、パッチ画像に及ぼす上記感光体２の回転周期に対応した濃度変動の影響を排除する必要がある。
【０１２５】
そこで、この実施形態では、感光体２の周長Ｌ0を超える長さＬ1のパッチ画像を形成し、後述するようにそのうちの長さＬ0分について求めた濃度の平均値を該パッチ画像の画像濃度としている。こうすることによって、各パッチ画像の濃度に及ぼす感光体２の回転周期に対応する濃度変動の影響を効果的に抑制しており、その結果、その濃度に基づいて直流現像バイアスＶavgの最適値を適正に求めることが可能となっている。
【０１２６】
なお、この実施形態では、図１６に示すように、各パッチ画像Ｉv0〜Ｉv5のうち、直流現像バイアスＶavgを最大として形成する最後のパッチ画像Ｉv5については、その長さＬ3を感光体２の周長Ｌ0より小さくしている。これは、図１７（ｂ）に示すように、直流現像バイアスの絶対値|Ｖavg|が大きい条件で形成したパッチ画像では感光体２の回転周期に対応した濃度変動が小さいため上記のように感光体周期にわたる平均値を求める必要がないからであるが、こうすることでパッチ画像の形成およびその処理に要する時間を短縮するとともに、パッチ画像形成におけるトナー消費量を低減することが可能である。
【０１２７】
このように、感光体周期に対応して生じる濃度変動が濃度制御因子の最適化処理に及ぼす影響を排除するためにはパッチ画像の長さを感光体２の周長Ｌ0より長く形成することが望ましいが、必ずしも全てのパッチ画像をこのような長さとする必要はなく、何個のパッチ画像をこのような長さとするかは各装置において現れる濃度変動の程度や求められる画像品質のレベルに応じて適宜決定されるべきものである。例えば、感光体周期での濃度変動の影響が比較的小さい場合には、直流現像バイアスＶavgが最小の条件で形成されるパッチ画像Ｉv0のみを長さＬ1として、他のパッチ画像Ｉv1〜Ｉv5についてはこれより短い長さＬ3に形成するようにしてもよい。
【０１２８】
逆に、全てのパッチ画像を長さＬ1に形成してもよいが、この場合には処理時間およびトナー消費量が増大するという問題がある。また直流現像バイアスＶavgを最大とした状態でも感光体周期に対応した濃度変動が現れるのは画像品質の観点から好ましくなく、少なくともその最大値に設定したときにはこのような濃度変動が現れないように、直流現像バイアスＶavgの可変範囲を定めるのが本来的である。そして、そのように直流現像バイアスＶavgの可変範囲を設定した場合には、少なくともその最大値においてこのような濃度変動は現れないから、この場合のパッチ画像の長さをＬ1とする必要はない。
【０１２９】
図１５に戻って、現像バイアス設定処理の説明を続ける。こうして各直流現像バイアスで形成したパッチ画像Ｉv0〜Ｉv5については、その表面からの反射光量に対応して濃度センサ６０から出力される電圧Ｖp、Ｖsをサンプリングする（ステップＳ４４）。この実施形態では、長さＬ1のパッチ画像Ｉv0〜Ｉv4では７４点（感光体２の周長Ｌ0に相当する）、また長さＬ3のパッチ画像Ｉv5では２１点（現像ローラ４４の周長に相当する）について、サンプリング周期８ｍｓｅｃで濃度センサ６０からの出力電圧Ｖp、Ｖsのサンプルデータを得ている。そして、前述した下地プロファイルの導出時（図７）と同様にして、サンプルデータからスパイクノイズを除去した後（ステップＳ４５）、そのデータからセンサ系の暗出力や下地プロファイルの影響を除いた各パッチ画像の「評価値」を算出する（ステップＳ４６）。
【０１３０】
前述したように、この装置における濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１にトナーが付着していない状態での出力レベルが最も大きく、トナー量が多くなるにつれてその出力が小さくなるという特性を示す。さらに、この出力には暗出力によるオフセットも加わっているから、このセンサからの出力電圧データのままではトナー付着量を評価する情報として扱い難い。そこで、この実施形態では、得られたデータを加工してよりトナー付着量の大小を反映したデータ、すなわち評価値に変換し、以後の処理を容易に行えるようにしている。
【０１３１】
この評価値の算出方法について、ブラックトナー色によるパッチ画像を例としてより具体的に説明する。ブラックトナーにより現像された６個のパッチ画像のうち、第ｎ番目のパッチ画像Ｉvn（ただし、ｎ＝０、１、…、５）の評価値Ａk(ｎ)については、以下の式：
Ａk(ｎ)＝１−｛Ｖpmeank(ｎ)−Ｖpo｝／｛Ｖpmean_b−Ｖpo｝
に基づき、算出する。ここで、上式の各項の意味はそれぞれ以下のとおりである。
【０１３２】
まず、Ｖpmeank(ｎ)は、第ｎ番目のパッチ画像Ｉvnからの反射光のうちｐ偏光成分に対応する出力電圧Ｖpとして濃度センサ６０から出力され、サンプリングされた各サンプルデータのノイズ除去後の平均値である。すなわち、例えば最初のパッチ画像Ｉv0に対応する値Ｖpmeank(０)は、該パッチ画像のうちの長さＬ0分において濃度センサ６０からの出力電圧Ｖpとして検出された後スパイクノイズ除去処理を施されてＲＡＭ１０７に記憶された７４個のサンプルデータの算術平均である。なお、上式における各項の添字ｋは、ブラック色についての値であることを表すものである。
【０１３３】
また、Ｖpoは、先のプレ動作１において発光素子６０１を消灯した状態で取得した受光ユニット６７０ｐからの暗出力電圧である。このように、サンプリングされた出力電圧から暗出力電圧Ｖpoを差し引くことにより、暗出力の影響を排除してより高精度にトナー像の濃度を求めることが可能である。
【０１３４】
さらに、Ｖpmean_bは、先に求められＲＡＭ１０７に記憶されている下地プロファイルデータのうち、中間転写ベルト７１上において上記Ｖpmeank(ｎ)の算出に用いた７４個の各サンプルデータが検出されたのと同じ位置で検出された各サンプルデータの平均値である。
【０１３５】
つまり、ブラック色における第ｎ番目のパッチ画像Ｉvnに対する評価値Ａk(ｎ)とは、トナーが付着する前の中間転写ベルト７１の表面から得られたセンサ出力Ｖpの平均値と、トナーの付着したパッチ画像Ｉvnから得られたセンサ出力Ｖpの平均値とのそれぞれからセンサの暗出力を差し引いた後に両者の比を取り、その値を１から減じたものである。したがって、パッチ画像としてのトナーが中間転写ベルト７１に全く付着しない状態ではＶpmeank(ｎ)＝Ｖpmean_bとなって評価値Ａk(ｎ)がゼロとなる一方、中間転写ベルト７１の表面がブラックトナーにより完全に覆われて反射率がゼロとなった状態ではＶpmeank(ｎ)＝Ｖpoとなって評価値Ａk(ｎ)＝１となる。
【０１３６】
このように、センサ出力電圧Ｖpの値をそのまま用いるのでなく評価値Ａk(ｎ)を用いると、中間転写ベルト７１の表面状態による影響をキャンセルしてパッチ画像の画像濃度を高精度に測定することができる。また、中間転写ベルト７１上のパッチ画像の濃淡に応じて補正されているため、画像濃度の測定精度をさらに向上させることができる。さらに、トナーが付着しない状態を表す最小値０から中間転写ベルト７１の表面が高密度のトナーに覆われた状態を表す最大値１までの値でパッチ画像Ｉvnの濃度を正規化して表すことができるので、以後の処理においてトナー像の濃度を見積もるのに好都合である。
【０１３７】
なお、ブラック以外のトナー色、すなわちイエロー色（Ｙ）、シアン色（Ｃ）およびマゼンタ色（Ｍ）については、ブラック色より反射率が高くトナーが中間転写ベルト７１の表面を覆った状態でもその反射光量はゼロではないから、上記により求めた評価値ではその濃度を精度よく表すことができない場合がある。そこで、この実施形態では、これらのトナー色に対する評価値Ａy(ｎ)、Ａc(ｎ)、Ａm(ｎ)を求めるに際して用いるサンプルデータとしてｐ偏光成分に対応した出力電圧Ｖpではなく、これから暗出力Ｖpoを差し引いた値を、ｓ偏光成分に対応した出力電圧Ｖsからその暗出力Ｖsoを差し引いた値で除した値ＰＳ、すなわちＰＳ＝（Ｖp−Ｖpo）／（Ｖs−Ｖso）を各位置におけるサンプルデータとして用いることにより、これらのトナー色についても精度よくその画像濃度を見積もることを可能としている。また、ブラック色の場合と同様に、トナーが付着する前の中間転写ベルト７１の表面から得られたセンサ出力を考慮することで、中間転写ベルト７１の表面状態による影響をキャンセルし、また中間転写ベルト７１上のパッチ画像の濃淡に応じて補正されているため、画像濃度の測定精度を向上させることができる。
【０１３８】
例えばシアン色（Ｃ）に対しては、その評価値Ａc(ｎ)は、次式：
Ａc(ｎ)＝１−｛ＰＳmeanc(ｎ)−ＰＳo｝／｛ＰＳmean_b−ＰＳo｝
により求めることができる。ここで、ＰＳmeanc(ｎ)は、シアン色における第ｎ番目のパッチ画像Ｉvnの各位置におけるセンサ出力Ｖp、Ｖsに基づいて求めた上記値ＰＳのノイズ除去後の平均値である。また、ＰＳoは、中間転写ベルト７１の表面がカラートナーにより完全に覆われた状態でのセンサ出力Ｖp、Ｖsに対応する上記値ＰＳであり、この値ＰＳが取りうる最小値である。さらに、ＰＳmean_ｂは、中間転写ベルト７１上の各位置において下地プロファイルとしてサンプリングしたセンサ出力Ｖp、Ｖsに基づき求めた上記値ＰＳの平均値である。
【０１３９】
カラートナーに対応する評価値を上記のように定義することによって、先に述べたブラック色の場合と同様に、中間転写ベルト７１にトナーが全く付着しない状態（このとき、ＰＳmeanc(ｎ)＝ＰＳmean_b）を表す最小値０から該ベルト７１が完全にトナーに覆われた状態（このとき、ＰＳmeanc(ｎ)＝ＰＳo）を表す最大値１までの値でパッチ画像Ｉvnの濃度を正規化して表すことができる。
【０１４０】
こうして各パッチ画像の濃度（より正確にはその評価値）が求まると、その値に基づいて直流現像バイアスＶavgの最適値Ｖopを算出する（ステップＳ４７）。図１８は、この実施形態における直流現像バイアスの最適値算出処理を示すフローチャートである。なお、この処理の内容はトナー色によらず同一であるため、図１８および下記においてはトナー色に対応する評価値の添字（ｙ、ｃ、ｍ、ｋ）を省略しているが、評価値およびその目標値については各トナー色毎に異なる値であることはいうまでもない。
【０１４１】
まず、パラメータｎを０に設定し（ステップＳ４７１）、評価値Ａ(ｎ)、すなわちＡ(０)と、先に求めた制御目標値Ａt（例えばブラック色においてはＡkt）とを比較する（ステップＳ４７２）。このとき、評価値Ａ(０)が制御目標値Ａt以上であれば、直流現像バイアスＶavgの最小値Ｖ0において目標濃度を超える画像濃度が得られていることを意味しているから、これより高い現像バイアスについては検討するまでもなく、このときの直流現像バイアスＶ0を最適値Ｖopとして処理を終了する（ステップＳ４７７）。
【０１４２】
これに対して、評価値Ａ(０)が目標値Ａtに達していないときには、１レベル高い直流現像バイアスＶ1において形成したパッチ画像Ｉv1についての評価値Ａ(１)を読み出し、評価値Ａ(０)との差を求めるとともに、その差が所定の値Δa以下であるか否かを判断する（ステップＳ４７３）。ここで、両者の差が所定の値Δa以下である場合には、上記と同様に直流現像バイアスＶ0をその最適値Ｖopとする。このようにする理由は後に詳述する。
【０１４３】
一方、両者の差が所定の値Δaより大きい場合にはステップＳ４７４に進み、評価値Ａ(１)と制御目標値Ａtとを比較する。このとき、評価値Ａ(１)が目標値Ａt以上であれば、目標値Ａtは評価値Ａ(０)より大きくかつＡ(１)以下、すなわちＡ(０)＜Ａt≦Ａ(１)であるから、直流現像バイアスＶ0とＶ1との間に目標の画像濃度を得るための直流現像バイアスの最適値Ｖopが存在することになる。すなわち、Ｖ0＜Ｖop≦Ｖ1である。
【０１４４】
そこで、このような場合にはステップＳ４７８に進み、計算により最適値Ｖopを求める。この計算方法としては種々の方法が考えられるが、例えば直流現像バイアスＶavgに対する評価値の変化をＶ0ないしＶ1の区間で適当な関数に近似し、その関数の値が目標値Ａtとなるような直流現像バイアスＶavgをその最適値Ｖopとしてもよい。このうち評価値の変化を直線で近似する方法が最も簡単であるが、直流現像バイアスＶavgの可変範囲を適当に選ぶことによって十分な精度で最適値Ｖopを求めることが可能である。もちろんこれ以外の方法、例えばより精確な近似関数を導入して最適値Ｖopを算出するようにしてもよいが、装置の検出誤差やばらつき等を考慮すると必ずしも現実的でない。
【０１４５】
一方、ステップＳ４７４において評価値Ａ(１)より目標値Ａtの方が大きい場合には、ｎを１だけインクリメントし（ステップＳ４７５）、ｎが最大値となるまで（ステップＳ４７６）上記したステップＳ４７３〜Ｓ４７５を繰り返して直流現像バイアスの最適値Ｖopを求めるが、ステップＳ４７６においてｎが最大値（ｎ＝５）となっても最適値Ｖopが求まらなかった、つまり６つのパッチ画像に対応する評価値のいずれもが目標値に達していなかったときには、濃度が最大となる直流現像バイアスＶ5を最適値Ｖopとする（ステップＳ４７７）。
【０１４６】
このように、この実施形態では、各パッチ画像Ｉv0〜Ｉv5に対応する評価値Ａ(０)〜Ａ(５)のそれぞれと目標値Ａtとを比較し、その大小関係に基づいて、目標濃度を得るための直流現像バイアスの最適値Ｖopを求めているが、上記したように、ステップＳ４７３においては、連続する２つのパッチ画像に対応する評価値Ａ(ｎ)とＡ(ｎ＋１)との差が所定値Δa以下であるときには直流現像バイアスＶnを最適値Ｖopとするようにしている。その理由は以下のとおりである。
【０１４７】
すなわち、図１７（ｂ）に示すように、直流現像バイアスＶavgが大きくなるとシートＳ上における画像濃度ＯＤは増加するが、直流現像バイアスＶavgが比較的大きい領域ではその増加率は小さくなり、次第に飽和するという特性を示す。これは、ある程度高密度にトナーが付着すると、それ以上にトナー付着量を多くしても画像濃度はあまり増加しないからである。このように画像濃度の増加率が小さくなっている領域において、さらに画像濃度を高めるべく直流現像バイアスＶavgを大きくすることは、濃度の増加はさほど見込めないにもかかわらずトナー消費量のみをむやみに増大させることとなり現実的でない。逆に、このような領域では、濃度変化を許容しうる範囲で直流現像バイアスＶavgをできるだけ低く設定することによって、画像濃度の低下を最少限に抑えながらトナー消費量を大きく低減することが可能となる。
【０１４８】
そこで、この実施形態においては、直流現像バイアスＶavgに対する画像濃度の増加率が所定値より小さい領域では直流現像バイアスの最適値Ｖopとして可能な限り低い値を設定するようにしている。具体的には、ＶnおよびＶn+1の２種の直流現像バイアスＶavgで形成した各パッチ画像Ｉvn、Ｉv(n+1)それぞれの濃度を表す評価値Ａ(ｎ)とＡ(ｎ＋１)との差が所定値Δa以下であった場合には、より低い方の直流現像バイアス、すなわちＶnの値をその最適値Ｖopとして設定するようにしている。ここで、この値Δaは、それぞれの評価値がΔaだけ異なる２つの画像があるとき、両者の濃度の差が肉眼では容易に判別できない程度、もしくはその装置において両者の濃度の差が許容しうる程度となるように選ぶことが望ましい。
【０１４９】
こうすることによって、画像濃度の増加がほとんどないにもかかわらず直流現像バイアスＶavgを必要以上に高い値に設定してしまうことは防止されており、画像濃度とトナー消費量とのトレードオフが図られている。
【０１５０】
以上のようにして、所定のベタ画像濃度が得られる直流現像バイアスＶavgの最適値Ｖopが、その最小値Ｖ0から最大値Ｖ5までの範囲のいずれかの値に設定される。なお、この画像形成装置においては、画質向上の観点から、感光体２上の静電潜像のうち画像信号に対応してトナーを付着させない部分（非画線部）の表面電位と直流現像バイアスＶavgとの電位差が常に一定（例えば、３２５Ｖ）となるようにしており、上記のように直流現像バイアスＶavgの最適値Ｖopが求まると、それに応じて帯電制御部１０３から帯電ユニット３に与えられる帯電バイアスの大きさも変更されて、上記電位差が一定に保たれている。
【０１５１】
（Ｅ）露光エネルギー設定
引き続いて、露光エネルギーＥをその最適値に設定する。図１９はこの実施形態における露光エネルギーの設定処理を示すフローチャートである。図１９に示すように、その処理内容は先に述べた現像バイアスの設定処理（図１５）と基本的に同じである。すなわち、まず直流現像バイアスＶavgを先に求めた最適値Ｖopに設定し（ステップＳ５１）、次いで露光エネルギーＥを最小レベルのレベル０から１レベルずつ増加させながら、各レベルでパッチ画像を形成する（ステップＳ５２、Ｓ５３）。そして、各パッチ画像からの反射光量に対応するセンサ出力Ｖp、Ｖsをサンプリングし（ステップＳ５４）、そのサンプルデータからスパイクノイズを除去するとともに（ステップＳ５５）、各パッチ画像の濃度を表す評価値を求め（ステップＳ５６）、その結果に基づいて露光エネルギーの最適値Ｅopを求める（ステップＳ５７）。
【０１５２】
この処理（図１９）において、その処理内容が前記した現像バイアス設定処理（図１５）と相違しているのは、形成するパッチ画像のパターン・個数と、評価値から露光エネルギーの最適値Ｅopを求める演算処理とであり、その他の点については両者はほぼ共通の処理を行っている。そこで、ここでは主にその相違点について説明する。
【０１５３】
この画像形成装置では、感光体２表面が光ビームＬにより露光されることで画像信号に対応した静電潜像が形成されるが、例えばベタ画像のように露光される面積が比較的広い高濃度画像では露光エネルギーＥを変化させても静電潜像の電位プロファイルはあまり変化しない。これに対して、例えば細線画像やハーフトーン画像のように露光される領域が感光体２表面にスポット的に散在している低濃度画像では、露光エネルギーＥによりその電位プロファイルが大きく変化する。このような電位プロファイルの変化はトナー像の濃度変化をもたらす。つまり、露光エネルギーＥの変化は、高濃度画像にはあまり影響を及ぼさないのに対し、低濃度画像ではその濃度に大きく影響する。
【０１５４】
そこで、この実施形態では、まず画像濃度に対する露光エネルギーＥの影響が少ないベタ画像を高濃度用パッチ画像として形成し、その濃度に基づいて直流現像バイアスＶavgの最適値を求める一方、露光エネルギーＥの最適値を求める際には低濃度用パッチ画像を形成するようにしている。そのため、この露光エネルギー設定処理においては、直流現像バイアス設定処理において形成したパッチ画像（図１６）とは異なるパターンのパッチ画像を用いている。
【０１５５】
なお、露光エネルギーＥの高濃度画像に対する影響は小さいものの、その可変範囲を広くしすぎると高濃度画像の濃度変化も大きくなってしまう。これを防止するため、露光エネルギーＥの可変範囲としては、露光エネルギーを最小（レベル０）から最大（レベル３）に変化させたときの高濃度画像（例えばベタ画像）に対応する静電潜像の表面電位の変化が２０Ｖ以内、より望ましくは１０Ｖ以内となるようにするのがよい。
【０１５６】
図２０は、低濃度用パッチ画像を示す図である。先に述べたように、この実施形態では露光エネルギーＥを４段階に変更設定するようにしており、ここではその各レベルで各１個ずつ、計４個のパッチ画像Ｉe0〜Ｉe3を形成している。また、ここで用いるパッチ画像のパターンは、図２０に示すように、互いに離隔配置された複数の細線により構成されており、より詳しくは、１オン１０オフの１ドットラインパターンである。低濃度用パッチ画像のパターンはこれに限定されるものではないが、このようにラインまたはドットが互いに孤立したパターンを用いると、より露光エネルギーＥの変化を画像濃度の変化に反映させることができ、より精度よくその最適値を求めることが可能となるのである。
【０１５７】
また、各パッチ画像の長さＬ4は、高濃度用パッチ画像の長さＬ1（図１６）より小さく設定されている。これは、この露光エネルギー設定処理では直流現像バイアスＶavgが既にその最適値Ｖopに設定されており、この最適条件の下では感光体２周期での濃度ムラが発生しないからである（逆に、この状態でこのような濃度ムラが発生するようならＶopは直流現像バイアスＶavgとして最適な値ではない）。しかし、一方で現像ローラ４４の変形に伴う濃度ムラが発生している可能性もあるので、パッチ画像の濃度としては現像ローラ４４の周長に相当する長さについて平均した値を用いるのが好ましく、そこでパッチ画像の周長Ｌ4は現像ローラ４４の周長よりは大きくなるように設定している。なお、非接触現像方式の装置において現像ローラ４４および感光体２それぞれの表面の移動速度（周速）が同一でない場合には、その周速比を考慮して現像ローラ４４の１周分に対応する長さのパッチ画像を感光体２に形成するようにすればよい。
【０１５８】
また、各パッチ画像の間隔Ｌ5については、図１６に示す間隔Ｌ2より小さくしてよい。というのは、露光ユニット６からの光ビームＬのエネルギー密度は比較的短時間で変更することが可能であり、特にその光源が半導体レーザーで構成されている場合にはきわめて短い時間でそのエネルギー密度を変更することができるからである。このように各パッチ画像の形状およびその配置を構成したことにより、図２０に示すように、中間転写ベルト７１の１周分に全てのパッチ画像Ｉe0〜Ｉe3を形成することが可能となっており、それに伴って処理時間も短縮されている。
【０１５９】
このようにして形成された低濃度用パッチ画像Ｉe0〜Ｉe3については、先に述べた高濃度パッチ画像の場合と同様にしてその画像濃度を表す評価値が求められる。そして、その評価値と、先に述べた高濃度パッチ画像用とは別に用意された低濃度パッチ画像用のルックアップテーブル（図１４（ｂ））から導き出される制御目標値とに基づいて露光エネルギーの最適値Ｅopが算出される。図２１は、この実施形態における露光エネルギーの最適値算出処理を示すフローチャートである。この処理においても、図１８に示す現像バイアスの最適値算出処理と同様に、低エネルギーレベルで形成したパッチ画像から順にその評価値を目標値Ａtと比較し、評価値が目標値と一致するような露光エネルギーＥの値を求めることでその最適値Ｅopが決定される（ステップＳ５７１〜Ｓ５７７）。
【０１６０】
ただし、通常用いる露光エネルギーＥの範囲では、細線画像濃度と露光エネルギーＥとの間にはベタ画像濃度と直流現像バイアスとの関係においてみられる飽和特性（図１７（ｂ））は現れないため、図１８のステップＳ４７３に相当する処理は省かれている。このようにして、所望の画像濃度を得られる露光エネルギーＥの最適値Ｅopが求められる。
【０１６１】
（Ｆ）後処理
以上のように直流現像バイアスＶavg、露光エネルギーＥについてそれぞれの最適値が求められたことにより、これ以降は所定の画像品質での画像形成が可能な状態となる。したがって、この時点で濃度制御因子の最適化処理を終了し、中間転写ベルト７１等の回転駆動を停止して装置を待機状態に移行させるようにしてもよいし、さらに他の濃度制御因子を制御すべく何らかの調節動作を行うようにしてもよく、このように後処理の内容は任意であるのでここでは説明を省略する。
【０１６２】
（Ｇ）最適化処理を実行するタイミング
濃度制御因子の最適化処理は、先に述べた装置電源が投入された時点やユニット交換後のほか、その動作中においても必要に応じて適宜実行される。図２２はこの実施形態における画像形成動作および動作停止状態を示すフローチャートである。また、図２３は動作停止時間の長さによる装置の動作の違いを示すタイミングチャートである。
【０１６３】
この画像形成装置では、図２２に示すように、ユーザの画像形成要求に伴う画像信号が外部装置からインターフェース１１２を介して入力されたか否かを常時判断している（ステップＳ２０１）。そして、画像信号が与えられた場合には先に述べた一連の画像形成動作を実行して画像信号に対応した画像をシートＳ上に形成するのであるが（ステップＳ２０４）、この装置では、後述するようにＣＰＵ１０１がその内部タイマにより装置が動作停止状態にある時間、つまり動作停止時間ｔsの計時を行っており、画像形成動作を行うのに先立ってこの動作停止時間ｔsと所定の値ｔ1とを比較して（ステップＳ２０２）、動作停止時間ｔsがｔ1より小さい場合にはステップＳ２０３をスキップして直ちに画像形成動作を行う一方、動作停止時間ｔsがｔ1以上である場合には、上述した濃度制御因子の最適化処理を実行し（ステップＳ２０３）、その後に、与えられた画像信号に対応した画像形成を行う（ステップＳ２０４）。
【０１６４】
そして、さらに必要に応じてこの画像形成動作を繰り返すことで（ステップＳ２０５）、所定枚数の画像を形成する。こうして一連の画像形成動作が終了すると、中間転写ベルト７１等の回転駆動を停止するとともに現像バイアスおよび帯電バイアス等の印加を停止し、装置は動作停止状態に移行する（ステップＳ２０６）。この時、より詳しくは帯電制御部１０３から帯電ユニット３に与える帯電バイアスの出力を停止した時点で、ＣＰＵ１０１が内部タイマをリセットするとともにその計時を開始し（ステップＳ２０７）、再びステップＳ２０１に戻って画像信号が入力されるのを待つ。つまり、この実施形態では、ＣＰＵ１０１がその内部タイマにより、装置が動作停止状態にある時間、すなわち動作停止時間ｔsを計時している。
【０１６５】
このとき、直ちに次の画像信号が与えられれば、上記と同様にして必要枚数の画像を形成し、その後、再び内部タイマによる計時が開始されるが（ステップＳ２０７）、画像信号が与えられていない場合にはそのまま計時は継続されてステップＳ２０８に進む。そして、動作停止時間ｔsが所定の時間ｔ2（ただし、ｔ2＞ｔ1）に達したときにはステップＳ２０９に進んで先に述べた濃度制御因子の最適化処理を実行し、さらにステップＳ２０７に進んで内部タイマをいったんリセットした後ステップＳ２０１に戻るが、ステップＳ２０８において動作停止時間ｔsが時間ｔ2に達していなかったときにはそのままステップＳ２０１に戻る。
【０１６６】
つまり、この装置では、ユーザの画像形成要求に応じた画像形成動作もしくは濃度制御因子の最適化処理の終了後、新たな画像形成要求がない場合には、動作停止状態に移行して新たな画像信号が入力されるのを待っている。このとき、内部タイマによって動作停止時間ｔsの計時が続けられており、新たな画像信号がどのタイミングで与えられるかによって、装置の動作は以下の３つの態様に分かれる。
【０１６７】
（Ｇ−１）ｔs＜ｔ1のとき（図２３（ａ））
動作停止時間ｔsが所定の時間ｔ1に達する前に新たな画像信号が入力された場合である。このとき、図２２のステップＳ２０３はスキップされるから、図２３（ａ）に示すように、画像信号に対応して直ちに画像形成動作が実行される。そして、その終了後に内部タイマはリセットされて再び動作停止時間ｔsはゼロから計時が開始される。
【０１６８】
このように、先の画像形成を行ってからさほど時間が経過していない場合には、大きな画像濃度の変化はないと考えられるので、入力された画像信号に対応して直ちに画像形成動作を実行することにより、所定の画像品質の画像を速やかに形成することができる。
【０１６９】
（Ｇ−２）ｔ1≦ｔs＜ｔ2のとき（図２３（ｂ））
動作停止時間ｔsが時間ｔ1に達し、かつ時間ｔ2に達する前に新たな画像信号が与えられたときには、図２２に示すステップＳ２０３が実行される。したがって、図２３（ｂ）に示すように、画像信号が入力された後、まず濃度制御因子の最適化処理が行われ、引き続いて画像信号に対応した画像形成が行われる。このときの最適化処理では、引き続いて画像形成動作を行うため、その後処理（図５に示すステップＳ６）においては装置を動作停止状態に移行させる必要は必ずしもない。
【０１７０】
このように、動作停止時間ｔsが所定の時間ｔ1以上となったときには画像形成を行うのに先立って濃度制御因子の最適化処理を実行することにより、先の画像形成を行ってから比較的長い時間が経過した後であっても、所定の画像品質を有する画像を形成することができる。
【０１７１】
（Ｇ−３）ｔs＝ｔ2のとき（図２３（ｃ））
新たな画像信号が入力されないまま動作停止時間ｔsが時間ｔ2に達した場合である。このとき、図２２のステップＳ２０９における濃度制御因子の最適化処理が実行される。したがって、図２３（ｃ）に示すように、動作停止時間ｔsがｔ2に達した時点で濃度制御因子の最適化処理が実行される。このときには、続いて画像形成を行う必要がないので、その後処理においては装置を動作停止状態に移行させるのが好ましい。そして、このときにも内部タイマがリセットされるから、なおも画像信号が入力されない状態が継続しさらに時間ｔ2が経過すれば、同様にして濃度制御因子の最適化処理が実行される。
【０１７２】
このように、この画像形成装置では、画像信号が与えられていなくても、一定の時間が経過する毎に濃度制御因子の最適化処理が実行されることでパッチ画像としてのトナー像形成が行われており、動作停止時間ｔsが時間ｔ2を超えることがないので、放置バンディング現象に起因する濃度ムラの発生は効果的に抑制されている。
【０１７３】
また、こうして濃度制御因子の最適化処理を行った後、時間ｔ1が経過する前に新たな画像信号が与えられたときには、直ちにその画像信号に対応した画像を形成することができる。
【０１７４】
上記のように、この実施形態では、時間ｔ1およびｔ2が、本発明の「第１休止時間」および「第２休止時間」にそれぞれ相当するものである。ここで、この第１および第２休止時間ｔ1およびｔ2を如何に設定するかが問題となる。すなわち、パッチ画像を形成する度にトナーが消費されるため、装置のランニングコストを低く抑えるためにはパッチ画像形成の頻度はできる限り少なくする必要があり、その観点からは第１、第２休止時間ともできるだけ長くするのが好ましい。一方、動作停止時間が長くなると放置バンディング現象による濃度ムラが現れるため、画像品質維持の観点からは第２休止時間ｔ2をできるだけ短くするのが好ましい。このように、第１、第２休止時間ｔ1、ｔ2は一義的に決め難いので、装置の仕様やトナーの特性等に応じて適宜設定する必要がある。例えば、動作停止時間ｔsと放置バンディング現象による濃度ムラの程度との対応関係において、濃度ムラを許容しうる動作停止時間ｔsの最大値を第１休止時間ｔ1とする一方、パッチ画像に生じる濃度ムラが濃度制御因子の最適化処理に支障を来さない動作停止時間ｔsの最大値を第２休止時間ｔ2とすることができる。
【０１７５】
なお、この実施形態の画像形成装置は、画像信号が入力されない状態が長時間続いても、一定時間毎に濃度制御因子の最適化処理を行うことで装置が一時的に動作停止状態を脱するように構成されている。そして、パッチ画像を形成するのに先立って現像ローラ４４を１周以上空回しすることで放置バンディング現象の低減を図っている。
【０１７６】
しかしながら、上記したように、一定時間毎にパッチ画像の形成を行うことによって放置バンディング現象の進行を抑制することができるので、この現像ローラ４４の空回し動作は必ずしも必須要件ではない。すなわち、上記実施形態のプレ動作（図７）において、現像ローラ４４の空回し動作（プレ動作２）を行わず、プレ動作１のみを実行するようにしてもよい。前述したように、現像ローラ４４の回転によってトナーの特性がわずかながら変化するが、プレ動作２を実行しないことでこの特性変化を最少限に抑えることが可能である。
【０１７７】
ここで、プレ動作２を実行するか否かについては、例えば装置に要求される画質の程度によって決めることができる。すなわち、より高画質を要求される用途に対しては、プレ動作２を実行することで濃度制御因子をより高精度に最適化するようにする一方、トナーのランニングコストなど経済性をより重視する用途に対してはプレ動作２を実行しない、というように使い分けることができる。
【０１７８】
また、この実施形態では、動作停止時間ｔsが第１休止時間ｔ1以上で画像信号が与えられたとき、および、動作停止時間ｔsが第１休止時間ｔ1より大きい第２休止時間ｔ2に達したときに、濃度制御因子の最適化処理を実行し（図２２）、しかも、その最適化処理では、パッチ画像の形成に先立って現像ローラ４４の空回し動作を行っている。
【０１７９】
この処理（図２２）を、図２４に示すように一部変更して実行するようにしてもよい。図２４は、この実施形態における画像形成動作および動作停止状態の変形例を示すフローチャートである。この変形例では、そのステップＳ３０１において、画像信号の入力がなかった場合には同じステップＳ３０１に戻る。したがって、画像信号が入力されるまでは動作停止状態のままとなる。また、ステップＳ３０２において、動作停止時間ｔsを所定の第３休止時間ｔ3と比較することで処理を変えるようにしている。
【０１８０】
すなわち、動作停止時間ｔsが第３休止時間ｔ3未満で画像信号の入力があった場合には、直ちに入力画像信号に対応した画像形成動作を行う（ステップＳ３０４）。一方、動作停止時間ｔsが時間ｔ3以上になってから画像信号の入力があった場合には、濃度制御因子の最適化処理（ステップＳ３０３）を行った後に、該画像信号に応じた画像形成動作（ステップＳ３０４）を行う。ただし、ここでの最適化処理においては、前述した現像ローラ４４の周回動作（図７に示すプレ動作２）を必ず実行するものとする。上記以外の処理については、図２２に示す処理とその内容は同一である。
【０１８１】
このようにする根拠は以下の通りである。すなわち、この変形例では、画像信号に対応したトナー像を形成するのに先立って、まず現像ローラ４４の周回動作（プレ動作２）を行い、その後にパッチ画像の形成動作を行うことにより、放置バンディング現象によるパッチ画像の濃度ムラの発生を抑えている。これら２つの動作はそれぞれ単独でも放置バンディング現象を低減する効果を有しており、これらを相次いで実行することでその効果はさらに顕著なものとなる。
【０１８２】
このように、これら２つの動作を連続して行うことで放置バンディング現象を効果的に解消できるから、例えば、放置バンディング現象がさほど強く現れない場合などのように、上記した実施形態で行っている「一定時間ごとに濃度制御因子の最適化処理を行う」という動作を省くことができる場合がある。例えば、１日の平均的な連続稼動時間が８時間程度の画像形成装置において、その時間の半分程度、すなわち４時間程度の動作停止時間ならば放置バンディング現象による濃度ムラが許容できる程度であるような場合である。
【０１８３】
そこで、このような装置では、例えば動作停止時間ｔsが４時間未満で画像信号が与えられたときにはその画像信号に応じて直ちにトナー像形成を行う一方、動作停止時間ｔsが4時間以上を経過して画像信号が与えられたときには、現像ローラ４４の周回動作を伴う濃度制御因子の最適化処理を実行してからトナー像形成を行うようにすることで、放置バンディング現象による濃度ムラの発生を抑えて画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能となる。これは、本発明において、第３休止時間を４時間とした場合に相当するものである。
【０１８４】
（III）効果
以上のように、この画像形成装置では、外部装置から与えられる画像信号に対応して、もしくは、濃度制御因子の最適化処理においてパッチ画像を形成することによって、一定の期間、すなわち第２休止時間ｔ2以内の時間間隔で何らかのトナー像が形成されている。そのため、装置の電源が投入された状態では動作停止状態が時間ｔ2を超えて継続することはなく、放置バンディング現象による画像への濃度ムラの発生が効果的に抑制されている。しかも、動作停止時間ｔsが時間ｔ2に達する前であっても、比較的長い時間ｔ1以上が経過した後に画像信号が入力された場合には、画像形成を行うのに先立ち濃度制御因子の最適化処理を行っているので、このような場合にも良好な画質のトナー像を形成することが可能である。
【０１８５】
また、濃度制御因子の最適化処理を行う際には、パッチ画像を形成するのに先立って現像ローラ４４の空回し（周回動作）を行えば、より均一化されたトナーによりパッチ画像を形成することができ、その画像濃度に基づき直流現像バイアスＶavgおよび露光エネルギーＥの最適値を精度よく求めることが可能となる。そして、このように最適化された条件の下で画像形成を行うことにより、この画像形成装置では、画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【０１８６】
図２５は、図２４の処理における動作停止時間の長さと装置の動作との関係を示すタイミングチャートである。図２４に示す処理を行った場合、画像形成動作を終了してからの動作停止時間ｔsが所定の第３休止時間ｔ3未満で画像信号が入力されたとき、図２５（ａ）に示すように、画像信号入力に応じて直ちに画像形成動作が実行される。
【０１８７】
一方、図２５（ｂ）に示すように、動作停止時間ｔsが時間ｔ3以上のときに画像信号が入力された場合には、画像形成動作の実行に先立って、現像ローラの周回動作を伴う最適化処理が実行される。このように、動作停止状態が長く続いた後に画像形成を行う場合には、それに先立って、周回動作を伴う最適化処理を実行することで、放置バンディング現象に起因する濃度ムラの発生を抑制することができる。また、パッチ画像形成に先立って現像ローラの周回動作を行うことで、パッチ画像に放置バンディング現象の影響が及ぶのを防止することができる。
【０１８８】
このように、所定の第３休止時間以上にわたって動作停止状態が継続した場合には、まずトナー担持体を回転させることでトナー担持体上のトナーの不均一性を緩和し、引き続いて濃度制御因子の最適化処理を実行することで濃度制御因子を最適な状態に設定することができる。そして、こうして最適化された状態で画像形成要求に対応するトナー像を形成することで、濃度ムラが少なく画質の良好なトナー像を安定して形成することができる。
【０１８９】
また、濃度センサ６０により、パッチ画像を形成する前と後との両方で中間転写ベルト７１上のパッチ画像領域からの反射光量を検出し、それらの検出結果からパッチ画像濃度に対応する評価値を算出しているので、パッチ画像形成前のパッチ画像領域の変色や傷等による反射光量の変化の影響を排除して、パッチ画像の濃度を精度よく求めることができる。
【０１９０】
しかも、現像バイアスを最小に設定して現像ローラ４４から感光体２へのトナー移動が起こりにくい条件を現出し、トナーが中間転写ベルト７１に付着して検出結果に影響を及ぼすのを効果的に防止しつつ、これと時間的に並行して中間転写ベルト７１からの反射光量を検出するようにしているので、濃度制御因子の最適化処理を短時間にて行うことができる。
【０１９１】
（IV）その他
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０を中間転写ベルト７１の表面に対向配置し、中間転写ベルト７１に一次転写されたパッチ画像としてのトナー像の濃度を検出するように構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば濃度センサを感光体２の表面に向けて配置し、感光体２上に現像されたパッチ画像としてのトナー像の濃度を検出するようにしてもよい。
【０１９２】
また、例えば、上記した実施形態では、濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に向けて光を照射するとともにその表面から反射される光量を検出する反射型フォトセンサにより構成されているが、これ以外にも、例えば濃度センサの発光素子と受光素子とを中間転写ベルトを挟んで対向するように設置し、中間転写ベルトを透過する光量を検出するようにしてもよい。
【０１９３】
また、例えば、上記した実施形態では、高濃度用パッチ画像としてベタ画像を、また低濃度用パッチ画像として１オン１０オフの複数の１ドットラインからなる画像を用いているが、各パッチ画像のパターンはこれに限定されるものでなく、他のパターンのハーフトーン画像等であってもよい。
【０１９４】
また、例えば、上記した実施形態における濃度制御因子の最適化処理は、各現像器を順番に現像位置に位置させて各現像ローラ４４の空回しを行った後に、改めて各現像器を切り換えながら順次パッチ画像を形成するように構成されているが、各現像器ごとに現像ローラの空回しとパッチ画像の形成を連続して行うようにしてもよい。このようにした場合には、現像器の切り換え動作の回数を減らすことができるので、例えば待機状態での静粛性が要求される装置では、このように構成することで現像器の切り換えに伴って生じる動作音の頻度を最少限に抑えることが可能となる。
【０１９５】
また、上記した実施形態における濃度制御因子の最適化処理の手順はその一例を示したものであって、これ以外の手順であってもよい。例えば、本実施形態では画像形成動作および濃度制御因子の最適化処理をいずれもイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順序で実行するようにしているが、これ以外の順序であってもよい。
【０１９６】
また、上記した実施形態では、中間転写ベルト７１の下地プロファイルとして濃度センサ６０の出力を中間転写ベルト７１の１周分についてサンプリングした各サンプルデータを記憶するようにしているが、後にパッチ画像が形成される位置からのサンプルデータのみを記憶するようにしてもよく、こうすることで記憶すべきデータ量を削減することが可能である。この場合には、中間転写ベルト７１への各パッチ画像の形成位置をできるだけ一致させるようにすれば、各パッチ画像について共通の下地プロファイルを使用して演算を行うことができてさらに効果的である。
【０１９７】
また、上記した実施形態では、画像濃度を制御する濃度制御因子としての直流現像バイアスおよび露光エネルギーを可変としているが、これらのうち一方のみを可変として画像濃度を制御するようにしてもよく、また他の濃度制御因子を用いるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、帯電バイアスが直流現像バイアスに追従して変化するように構成されているが、これに限定されるものでなく、帯電バイアスを固定としたり、直流現像バイアスとは独立して変更できるようにしてもよい。
【０１９８】
また、上記した実施形態は、感光体２上で現像されたトナー像を一時的に担持する中間媒体としての中間転写ベルト７１を有する画像形成装置であるが、転写ドラムや転写ローラなど他の中間媒体を有する画像形成装置や、中間媒体を備えず感光体２上に形成されたトナー像を最終的な転写材であるシートＳに直接転写するように構成された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【０１９９】
また、上記した実施形態は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナーを用いてフルカラー画像を形成可能に構成された画像形成装置であるが、使用するトナー色およびその色数はこれに限定されるものでなく任意であり、例えばブラックトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【０２００】
さらに、上記実施形態では、装置外部からの画像信号に基づき画像形成動作を実行するプリンタに本発明を適用しているが、ユーザの画像形成要求、例えばコピーボタンの押動に応じて装置内部で画像信号を作成し、その画像信号に基づき画像形成動作を実行する複写機や、通信回線を介して与えられた画像信号に基づき画像形成動作を実行するファクシミリ装置に対しても本発明を適用可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】 この画像形成装置の現像器を示す断面図である。
【図４】 濃度センサの構成を示す図である。
【図５】 この実施形態における濃度制御因子の最適化処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】 この実施形態における初期化動作を示すフローチャートである。
【図７】 この実施形態におけるプレ動作を示すフローチャートである。
【図８】 中間転写ベルトの下地プロファイルの例を示す図である。
【図９】 この実施形態におけるスパイクノイズ除去処理を示すフローチャートである。
【図１０】 この実施形態におけるスパイクノイズ除去の様子を示す図である。
【図１１】 トナーの粒径と反射光量との関係を示す模式図である。
【図１２】 トナーの粒径分布とＯＤ値の変化との対応を示す図である。
【図１３】 この実施形態における制御目標値の導出プロセスを示すフローチャートである。
【図１４】 制御目標値を求めるルックアップテーブルの例を示す図である。
【図１５】 この実施形態における現像バイアス設定処理を示すフローチャートである。
【図１６】 高濃度用パッチ画像を示す図である。
【図１７】 感光体周期で生じる画像濃度の変動を示す図である。
【図１８】 この実施形態における直流現像バイアスの最適値算出処理を示すフローチャートである。
【図１９】 この実施形態における露光エネルギーの設定処理を示すフローチャートである。
【図２０】 低濃度用パッチ画像を示す図である。
【図２１】 この実施形態における露光エネルギーの最適値算出処理を示すフローチャートである。
【図２２】 この実施形態における画像形成動作および動作停止状態を示すフローチャートである。
【図２３】 動作停止時間の長さによる装置の動作の違いを示すタイミングチャートである。
【図２４】 この実施形態における画像形成動作および動作停止状態の変形例を示すフローチャートである。
【図２５】 図２４の処理における動作停止時間の長さと装置の動作との関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
２…感光体（像担持体）、 ３…帯電ユニット（帯電手段）、 ４…現像ユニット、 ４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ…現像器、 ６…露光ユニット（露光手段）、１０…エンジンコントローラ（像形成手段）、 １１…メインコントローラ、４４…現像ローラ（トナー担持体）、 ７１…中間転写ベルト、 １０１…ＣＰＵ、 ６０…濃度センサ、 ＥＧ…エンジン部、 ｔs…動作停止時間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, a developing bias is applied to the toner carrier in a state where an image carrier on which an electrostatic latent image is formed and a toner carrier that carries toner are disposed opposite to each other, and the image is transferred from the toner carrier. The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for developing toner by moving toner to a carrier.
[0002]
[Prior art]
Image forming apparatuses such as copiers, printers, and facsimile machines applying electrophotographic technology include a contact developing type in which an image carrier and a toner carrier are held in contact with each other, and a state in which these are separated from each other. A held non-contact developing type is known. Among these, in a contact development type image forming apparatus, a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage or a DC voltage is applied to the toner carrier, and the toner carried on the surface of the image bearing device is static on the image carrier. When contacting the electrostatic latent image, a part of the surface moves to the image carrier in accordance with the surface potential to form a toner image.
[0003]
Further, in the non-contact developing type image forming apparatus, an alternating electric field as a developing bias is applied to the toner carrier, whereby an alternating electric field is formed in the gap between the image carrier and the toner by the action of this alternating electric field. The toner image is formed by flying.
[0004]
In this type of apparatus, the image density of the toner image may differ due to individual differences of the apparatus, changes with time, and changes in the surrounding environment of the apparatus such as temperature and humidity. In view of this, various techniques for stabilizing the image density have been proposed. As such a technique, for example, a test small image (patch image) is formed on an image carrier, and a density control factor that affects the image density is optimized based on the density of the patch image. There is. In this technique, a predetermined patch image is formed on the image carrier while changing and setting the density control factor in various ways, and the image density is detected by a density sensor installed in the vicinity of the image carrier. A desired image density is obtained by adjusting a density control factor so as to coincide with the set target density.
[0005]
For example, in the image density control technique described in Patent Document 1, (1) when the apparatus main body is turned on, (2) when a process cartridge or developer cartridge is replaced, and (3) the apparatus is not used for a long time. (4) When a predetermined number of sheets are printed, a predetermined toner patch is formed prior to the next image formation, and the developing bias as a density control factor is changed based on the density. To control the image density.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-72584 A (page 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of image forming apparatus, when the power supply is off or the operation stop state in which image formation is not performed even when the power is on continues for a long time, the image formed in the subsequent image formation operation is periodically displayed. It is known that uneven density may occur. Such density unevenness is gradually eliminated by repeating the image forming operation several times. However, if the time in the operation stop state becomes longer, the time required for the elimination becomes longer, and the image quality cannot be overlooked. There is also a case.
[0008]
In particular, in a conventional image forming apparatus that forms a patch image and adjusts a density control factor, when the patch image is formed after such a long-time operation stop state, the density of the patch image is caused by the density unevenness described above. May fluctuate. For this reason, there is a problem that it is difficult to accurately adjust the density control factor based on the density, and as a result, it is difficult to form a stable image.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and can suppress the occurrence of density unevenness that appears when the operation stop state continues for a long time, and image formation that can stably form a toner image with good image quality. An object is to provide an apparatus and an image forming method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier configured to carry an electrostatic latent image on a surface thereof, and the image carrier by rotating in a predetermined direction while carrying toner on the surface. The electrostatic latent image is formed by transferring a toner carrying member to the opposite position, and applying a predetermined developing bias to the toner carrying member to move the toner carried on the toner carrying member to the image carrying member. An image forming apparatus that forms a toner image by developing the toner image with a toner, and achieves the above object in an image forming apparatus that forms a toner image corresponding to the image formation request in response to a user image formation request Therefore, when the image formation request is made when the operation stop time after finishing the toner image formation is not less than a predetermined first pause time and less than a second pause time longer than the first pause time, Prior to forming a toner image in response to an image formation request and when the operation stop time reaches the second pause time, a toner image is formed as a patch image and the density of the patch image is set. The present invention is characterized in that an optimization process for controlling the image density is performed by detecting and optimizing a density control factor that affects the image density based on the detection result.
[0011]
The inventor of the present application has obtained the following knowledge from the results of various experiments regarding the cause of periodic density unevenness appearing in the image forming operation after the operation stop state continues. That is, such density unevenness is caused by the fact that the toner carrier and the toner are gradually bonded to each other by leaving the toner on the surface of the toner carrier for a long time, and the toner is separated from the toner carrier. And the surface state of the toner carrier in the stopped state is not uniform, and the toner density in contact with the surface is different depending on the position, so the toner is not uniform. It was found that the main cause was that the degree of bonding between the toner and the toner carrier was non-uniform.
[0012]
In order to suppress the occurrence of such density unevenness, in the present invention, when the operation stop time after completion of the toner image formation corresponds to either (1) or (2) below, the patch image is displayed. The density control factor is optimized based on the image density.
[0013]
(1) When there is an image formation request when the operation stop time is not less than a predetermined first stop time and less than a second stop time longer than the first stop time.
In this case, there is a possibility that the ambient environment such as temperature and humidity has changed due to the elapse of the first rest time or longer after the previous toner image formation is completed. For this reason, if the toner image is immediately formed according to the image formation request without performing the optimization process of the density control factor, the image density greatly differs between the newly formed image and the previously formed image. Sometimes. Further, the density unevenness described above may appear in a newly formed toner image. Therefore, in such a case, a patch image is formed prior to forming a toner image based on an image formation request, and the time is adjusted as described above by optimizing the density control factor and controlling the image density. Thus, it is possible to prevent the occurrence of density difference and density unevenness between the formed images, and to stably form a toner image with good image quality.
[0014]
(2) When the operation stop time reaches the second stop time
On the other hand, when the operation stop state continues for a longer time, the density unevenness becomes more conspicuous and the image quality is deteriorated, and the time required to eliminate it becomes longer. In order to prevent this, it is necessary to prevent the operation stop state from continuing for a certain period of time or longer. Even if there is no image formation request from the user for a long time, the apparatus It is desirable to regularly form a toner image. Therefore, in the present invention, when the operation stop time reaches the second stop time longer than the first stop time, the patch image is formed and the density control factor optimization process is performed. The operation stop state is prevented from continuing beyond a certain time, that is, the second pause time.
[0015]
As described above, in the image forming apparatus according to the present invention, the occurrence of uneven image density is effectively suppressed by preventing the low operation state from continuing beyond the second pause time. Moreover, if the operation stop time does not reach the second stop time but is shorter than the first stop time, the concentration control factor is optimized and the user's request is met. The toner image is formed. Therefore, in this image forming apparatus, a change in image density and density unevenness caused by the operation stop state continuing for a long time are suppressed, and as a result, a toner image with good image quality can be stably formed. it can.
[0016]
In the image forming apparatus, when the optimization process is executed, it is preferable that the toner carrier be rotated at least one round before the patch image is formed. By doing so, the following effects can be obtained. That is, as described above, when the operation stop state continues for a long period of time, the state of the toner on the toner carrier is not uniform and has some non-uniformity. In the present invention, by preventing the period during which the operation stop state continues from exceeding the second pause time, it is possible to prevent non-uniformity that causes density unevenness, but the image density is controlled. It is desirable to suppress such density unevenness as low as possible in the patch image serving as an index for this purpose. Accordingly, when the toner carrier is rotated at least one round prior to patch image formation, the non-uniformity of the toner on the toner carrier is alleviated and becomes more uniform. By forming a patch image with uniform toner in this way, it becomes possible to effectively suppress the occurrence of density unevenness, and the density control factor can be set to an optimum state based on the patch image density. it can.
[0019]
For example, the development bias may be used as such a density control factor, and the development bias may be optimized based on the density of the formed patch image.
[0020]
Further, in the case where exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier by exposing the surface of the image carrier with a light beam is further provided as one of the density control factors, The energy density may be optimized.
[0021]
Furthermore, prior to the formation of the electrostatic latent image, in the case of further comprising charging means for charging the surface of the image carrier to a predetermined surface potential, for example, charging of the image carrier by the charging means The operation stop time can be calculated from the time when the operation is stopped.
[0022]
Further, according to the experiment of the present inventor, the above-described density unevenness of the image is likely to occur particularly in an apparatus having the following configuration:
1. A regulation means for regulating the amount of toner carried on the surface of the toner carrier by contacting the surface of the toner carrier at a regulation position upstream of the facing position in the rotation direction of the toner carrier; An image forming apparatus configured such that, in a state where the toner carrier and the image carrier are opposed to each other at the opposing position, the restriction position is located below the rotation center of the toner carrier;
2. The toner carrier further comprises a peeling means for peeling the toner adhering to the surface of the toner carrier by contacting the surface of the toner carrier at a peeling position upstream of the regulation position in the rotation direction of the toner carrier. The image forming apparatus according to 1, wherein the peeling position is positioned above the restriction position in a state where the carrier and the image carrier are opposed to each other at the facing position;
3. An image forming apparatus having a conductive surface of the toner carrier; and
4). An image forming apparatus for forming the toner image using the toner containing a wax component as a release material for preventing fixing offset.
[0023]
In these image forming apparatuses, a large amount of fine powder components (small-sized toner and other small-sized particles) in the toner are present around the toner carrier, and charging of the toner carried on the surface of the toner carrier is performed. The nature is susceptible to these fine powder components. Then, the localization of the fine powder component causes non-uniformity of the toner layer on the surface of the toner carrier, and as a result, density unevenness of the image occurs.
[0024]
Therefore, in the image forming apparatus having any of these configurations, as described above, the effect of the rotation operation of the toner carrier performed before the patch image formation is particularly remarkable.
[0025]
According to the image forming method of the present invention, an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier in response to a user's image formation request, and the toner carrier that rotates while carrying the toner on the surface is predetermined. In the image forming method for forming the toner image by applying the developing bias of the toner and moving the toner carried on the toner carrying member to the image carrying member to visualize the electrostatic latent image with the toner. In order to achieve the above, the image formation request is issued when the operation stop time after the completion of the toner image formation is less than a second stop time that is longer than the first stop time and longer than the first stop time. A toner image as a patch image is formed prior to forming a toner image in response to the image formation request and when the operation stop time reaches the second pause time. Its concentration is detected and is characterized in that the optimizing process to control the image density to optimize the density control factors affecting the image density on the basis of the detection result to be.
[0026]
In the image forming method configured as described above, similarly to the above-described apparatus, the occurrence of uneven density in the image is effectively suppressed by preventing the operation stop state from continuing for the second pause time. Moreover, if the operation stop time does not reach the second stop time but is shorter than the first stop time, the concentration control factor is optimized and the user's request is met. The toner image is formed. By doing this, the change in image density and density unevenness caused by the operation stop state continuing for a long time are suppressed, and as a result, a toner image with good image quality can be stably formed by this image forming method. Can do.
[0027]
Also in this image forming method, it is preferable that the toner carrier is rotated at least one round prior to forming the patch image when the optimization process is performed, as in the above apparatus. .
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(I) Device configuration
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus forms a full color image by superposing four color toners of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or uses only black (K) toner. This is an apparatus for forming a monochrome image. In this image forming apparatus, when an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer in response to an image formation request from the user, the “image forming means” of the present invention is in response to an instruction from the main controller 11. The engine controller 10 functioning as “controls each part of the engine unit EG to form an image corresponding to the image signal on the sheet S.
[0031]
In the engine unit EG, the photosensitive member 2 is provided so as to be rotatable in an arrow direction D1 in FIG. Further, a charging unit 3, a rotary developing unit 4 and a cleaning unit 5 are arranged around the photosensitive member 2 along the rotation direction D1. The charging unit 3 is applied with a charging bias from the charging controller 103 and uniformly charges the outer peripheral surface of the photoreceptor 2 to a predetermined surface potential. Thus, in this embodiment, the charging unit 3 functions as the “charging unit” of the present invention.
[0032]
Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 functions as an “exposure unit” of the present invention. The exposure unit 6 exposes the light beam L onto the photoconductor 2 in accordance with a control command given from the exposure control unit 102, and an image is formed on the photoconductor 2. An electrostatic latent image corresponding to the signal is formed. For example, when an image signal is given from an external device such as a host computer to the CPU 111 of the main controller 11 via the interface 112, the CPU 101 of the engine controller 10 sends a control signal corresponding to the image signal to the exposure control unit 102 at a predetermined timing. In response to this, a light beam L is irradiated onto the photosensitive member 2 from the exposure unit 6, and an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the photosensitive member 2. When forming a patch image, which will be described later, as necessary, a control signal corresponding to a predetermined pattern of patch image signals is given from the CPU 101 to the exposure control unit 102, and the electrostatic image corresponding to the pattern is output. A latent image is formed on the photoreceptor 2. Thus, in this embodiment, the photoreceptor 2 functions as the “image carrier” of the present invention.
[0033]
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4. In other words, in this embodiment, the developing unit 4 is configured to be detachably attached to the support frame 40 that is rotatably provided about the shaft center, a rotation drive unit that is not shown, and the support frame 40, and each color toner. Are provided with a yellow developing device 4Y, a cyan developing device 4C, a magenta developing device 4M, and a black developing device 4K. The developing unit 4 is controlled by the developing device controller 104 as shown in FIG. Based on a control command from the developing device controller 104, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are selectively opposed to the photoreceptor 2 at a predetermined developing position. The toner of the selected color is applied to the surface of the photoreceptor 2. As a result, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized with the selected toner color. FIG. 1 shows a state in which the developing device 4Y for yellow is positioned at the developing position.
[0034]
These developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K all have the same structure. Therefore, the configuration of the developing device 4K will be described in more detail with reference to FIG. 3, but the structures and functions of the other developing devices 4Y, 4C, and 4M are the same. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a developing device of the image forming apparatus. In the developing device 4K, a supply roller 43 and a developing roller 44 are axially attached to a housing 41 that accommodates toner T therein, and when the developing device 4K is positioned at the development position described above, “ A developing roller 44 functioning as a “toner carrying member” is positioned in contact with the photosensitive member 2 or with a predetermined gap therebetween, and a rotation driving unit (not shown) provided on the main body side. ) And rotate in a predetermined direction. The developing roller 44 is formed in a cylindrical shape from a metal such as iron, copper, or aluminum, or an alloy such as stainless steel, and is applied with a developing bias described later. Then, the two rollers 43 and 44 rotate while being in contact with each other, whereby the black toner is rubbed against the surface of the developing roller 44 and a toner layer having a predetermined thickness is formed on the surface of the developing roller 44.
[0035]
In the developing device 4K, a regulating blade 45 for regulating the thickness of the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 to a predetermined thickness is disposed. The regulation blade 45 is composed of a plate-like member 451 such as stainless steel or phosphor bronze and an elastic member 452 such as rubber or resin member attached to the tip of the plate-like member 451. The rear end portion of the plate member 451 is fixed to the housing 41, and the elastic member 452 attached to the front end portion of the plate member 451 is the rear end portion of the plate member 451 in the rotation direction D3 of the developing roller 44. It arrange | positions so that it may be located in the upstream rather than. Then, the elastic member 452 elastically contacts the surface of the developing roller 44, and the toner layer formed on the surface of the developing roller 44 is finally restricted to a predetermined thickness.
[0036]
Further, a seal member 46 is provided at the end of the housing 41 above the developing roller 44 to prevent the toner in the housing 41 from leaking outside the developing device. The seal member 46 is formed in a thin plate shape with, for example, an elastic material such as resin or metal. One end of the seal member 46 is fixed to the housing 41 and the other end is elastically applied to the surface of the developing roller 44. It is touched. Therefore, the toner transported to the upper part of the developing roller 44 while being carried on the developing roller 44 passes through the contact portion with the seal member 46 and is guided again into the housing 41. The toner that has not been used for development is scraped off from the surface of the developing roller 44 due to friction with the supply roller 43 rotating in the direction D4 shown in FIG. 3, and new toner in the developing device is supplied to the surface of the developing roller 44. Is done.
[0037]
As described above, in this embodiment, the regulating blade 45 functions as the “regulating means” of the present invention, while the supply roller 43 functions as the “peeling means” of the present invention. Further, in a state where the developing device 4K configured as described above is disposed at the developing position, the regulating blade 45 is disposed below the developing roller 44 as shown in FIG. Further, the position where the toner is peeled from the developing roller 44 by the supply roller 43 (peeling position) is more than the contact position (regulating position) between the developing roller 44 and the regulating blade 45 in the rotation direction D3 of the developing roller 44. In addition, it is located on the upstream side and above the restriction position.
[0038]
Each toner particle constituting the toner layer on the surface of the developing roller 44 is charged by being rubbed with the supply roller 43 and the regulating blade 45, and here, the toner will be negatively charged. Toner that is positively charged by appropriately changing the potential of each part of the apparatus can also be used.
[0039]
The toner layer thus formed on the surface of the developing roller 44 is sequentially conveyed to a position facing the photoreceptor 2 on which the electrostatic latent image is formed by the rotation of the developing roller 44. When the developing bias from the developing device controller 104 is applied to the developing roller 44, the toner carried on the developing roller 44 partially adheres to each surface portion of the photoreceptor 2 according to the surface potential. Thus, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized as a toner image of the toner color.
[0040]
As the developing bias applied to the developing roller 44, a DC voltage or a voltage obtained by superimposing an AC voltage on the DC voltage can be used. In particular, the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are separated from each other, and toner is supplied between them. In a non-contact development type image forming apparatus that develops toner by flying, in order to efficiently fly toner, a voltage waveform in which an AC voltage such as a sine wave, a triangular wave, or a rectangular wave is superimposed on a DC voltage is used. Is preferred. The magnitude of the DC voltage and the amplitude, frequency, duty ratio, etc. of the AC voltage are arbitrary. Hereinafter, in the present specification, the DC will be applied regardless of whether or not the developing bias has an AC component. The component (average value) is referred to as a direct current developing bias Vavg.
[0041]
Here, an example of a preferable development bias in the non-contact development type image forming apparatus will be shown. For example, the waveform of the development bias is obtained by superimposing a rectangular wave AC voltage on a DC voltage, and the frequency of the rectangular wave is 3 kHz and the amplitude Vpp is 1400V. As will be described later, in the present embodiment, the development bias Vavg can be changed as one of the density control factors. However, the variable range takes into consideration the influence on the image density, the characteristic variation of the photoconductor 2, and the like. For example, it can be set to (−110) V to (−330) V. These numerical values and the like are not limited to the above, and should be changed as appropriate according to the apparatus configuration.
[0042]
Further, as shown in FIG. 2, each of the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K is provided with memories 91 to 94 for storing data relating to the manufacturing lots and usage histories of the developing units, characteristics of the built-in toner, and the like. Yes. Further, connectors 49Y, 49C, 49M, and 49K are provided in the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K, respectively. If necessary, these are selectively connected to a connector 108 provided on the main body side, and data is transmitted and received between the CPU 101 and each of the memories 91 to 94 via the interface 105 to relate to the developing device. It manages various information such as consumables management. In this embodiment, the main body side connector 108 and each developing device side connector 49Y and the like are mechanically fitted to each other to exchange data. However, for example, electromagnetic means such as wireless communication is used. Data transmission / reception may be performed without contact. The memories 91 to 94 for storing data unique to each of the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are nonvolatile memories that can store the data even when the power is off or the developing device is removed from the main body. As such a nonvolatile memory, for example, a flash memory, a ferroelectric memory, an EEPROM, or the like can be used.
[0043]
Returning to FIG. 1, the description of the device configuration will be continued. The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 stretched between a plurality of rollers 72 to 75, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction D2 by rotationally driving the roller 73. It has. Further, a secondary transfer roller 78 is provided at a position facing the roller 73 with the intermediate transfer belt 71 interposed therebetween, and is configured to be able to contact and separate with respect to the surface of the belt 71 by an electromagnetic clutch (not shown). Yes. When a color image is transferred to the sheet S, the color toner images formed on the photoreceptor 2 are superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image, and the color image is taken out from the cassette 8 to be intermediate. The color image is secondarily transferred onto the sheet S conveyed to the secondary transfer region TR2 between the transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78. Further, the sheet S on which the color image is formed in this way is conveyed via the fixing unit 9 to a discharge tray portion provided on the upper surface portion of the apparatus main body.
[0044]
Note that the surface potential of the photosensitive member 2 after the toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 71 is reset by a neutralizing unit (not shown), and the toner remaining on the surface is removed by the cleaning unit 5. Then, the charging unit 3 receives the next charging.
[0045]
If further images need to be formed subsequently, the above operation is repeated to form the required number of images, the series of image forming operations is completed, and the apparatus remains in a standby state until a new image signal is given. However, in this apparatus, the operation is shifted to a stopped state in order to suppress power consumption in the standby state. That is, the rotation of the photosensitive member 2, the developing roller 44, the intermediate transfer belt 71, and the like is stopped, and the operation of the apparatus is stopped by stopping the application of the developing bias to the developing roller 44 and the charging bias to the charging unit 3. It becomes a state.
[0046]
Further, a cleaner 76, a density sensor 60, and a vertical synchronization sensor 77 are disposed in the vicinity of the roller 75. Among these, the cleaner 76 can be moved toward and away from the roller 75 by an electromagnetic clutch (not shown). Then, the blade of the cleaner 76 abuts on the surface of the intermediate transfer belt 71 that is stretched over the roller 75 while moving to the roller 75 side, and the toner that remains on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71 after the secondary transfer. Remove. The vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting the reference position of the intermediate transfer belt 71 and is used to obtain a synchronization signal output in association with the rotational drive of the intermediate transfer belt 71, that is, a vertical synchronization signal Vsync. Functions as a vertical sync sensor. In this apparatus, the operation of each part of the apparatus is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync in order to align the operation timing of each part and accurately superimpose the toner images formed in the respective colors. Further, the density sensor 60 is provided to face the surface of the intermediate transfer belt 71 and is configured as described later to measure the optical density of the patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71.
[0047]
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image signal given from an external device such as a host computer via the interface 112, and reference numeral 106 is executed by the CPU 101. A ROM for storing calculation data, control data for controlling the engine unit EG, and the like, and a reference numeral 107 are RAMs for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data.
[0048]
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the density sensor. The density sensor 60 includes a light emitting element 601 such as an LED that irradiates light to a winding area 71 a that is wound around the roller 75 in the surface area of the intermediate transfer belt 71. Further, the density sensor 60 includes a polarization beam splitter 603, an irradiation light amount monitoring light receiving unit 604, and an irradiation light amount in order to adjust the irradiation light amount of the irradiation light in accordance with the light amount control signal Sl given from the CPU 101 as will be described later. An adjustment unit 605 is provided.
[0049]
As shown in FIG. 4, the polarization beam splitter 603 is disposed between the light emitting element 601 and the intermediate transfer belt 71, and the light emitted from the light emitting element 601 is incident on the intermediate transfer belt 71. It is divided into p-polarized light having a polarization direction parallel to the plane and s-polarized light having a perpendicular polarization direction. The p-polarized light enters the intermediate transfer belt 71 as it is, while the s-polarized light is extracted from the polarization beam splitter 603 and then incident on the light receiving unit 604 for monitoring the amount of irradiation light. The light receiving element 642 of the light receiving unit 604 A signal proportional to the irradiation light amount is output to the irradiation light amount adjustment unit 605.
[0050]
The irradiation light amount adjustment unit 605 performs feedback control of the light emitting element 601 based on a signal from the light receiving unit 604 and a light amount control signal Sl from the CPU 101 of the engine controller 10 and irradiates the intermediate transfer belt 71 from the light emitting element 601. The amount of irradiation light is adjusted to a value corresponding to the light amount control signal Sl. Thus, in this embodiment, the irradiation light quantity can be changed and adjusted in a wide range and appropriately.
[0051]
In this embodiment, the input offset voltage 641 is applied to the output side of the light receiving element 642 provided in the light receiving unit 604 for monitoring the amount of irradiated light, and the light emitting element is used as long as the light quantity control signal Sl does not exceed a certain signal level. 601 is configured to be kept off. By doing so, erroneous lighting of the light emitting element 601 due to noise, temperature drift, or the like is prevented in advance.
[0052]
When a light level control signal Sl of a predetermined level is supplied from the CPU 101 to the irradiation light amount adjustment unit 605, the light emitting element 601 is turned on and the intermediate transfer belt 71 is irradiated with p-polarized light as irradiation light. Then, the p-polarized light is reflected by the intermediate transfer belt 71, and the reflected light amount detection unit 607 detects the p-polarized light amount and the s-polarized light amount among the light components of the reflected light, and a signal corresponding to each light amount is sent to the CPU 101. Is output.
[0053]
As shown in FIG. 4, the reflected light amount detection unit 607 receives the polarization beam splitter 671 disposed on the optical path of the reflected light and the p-polarized light passing through the polarization beam splitter 671, and corresponds to the light amount of the p-polarized light. And a light receiving unit 670s that receives the s-polarized light divided by the polarization beam splitter 671 and outputs a signal corresponding to the light quantity of the s-polarized light. In the light receiving unit 670p, the light receiving element 672p receives the p-polarized light from the polarization beam splitter 671, and the output from the light receiving element 672p is amplified by the amplifier circuit 673p, and then the amplified signal is a signal corresponding to the amount of p-polarized light. It is output to the CPU 101 as Vp. Similarly to the light receiving unit 670p, the light receiving unit 670s includes a light receiving element 672s and an amplifier circuit 673s, and outputs a signal Vs corresponding to the amount of s-polarized light. For this reason, the light quantity of two different component light (p polarized light and s polarized light) among the light components of reflected light can be calculated | required independently.
[0054]
Further, in this embodiment, output offset voltages 674p and 674s are respectively applied to the output sides of the light receiving elements 672p and 672s, and even when the output from each light receiving element is zero, that is, when the amount of reflected light is zero, the amplifier The input potentials of the circuits 673p and 673s are configured to be a predetermined positive potential. By doing so, it is possible to avoid a dead zone near the zero input of each amplifier circuit 673p, 673s and output an appropriate output voltage according to the amount of reflected light.
[0055]
The signals of these output voltages Vp and Vs are input to the CPU 101 via an A / D conversion circuit (not shown), and the CPU 101 sets these output voltages Vp and Vs as needed at predetermined time intervals (this embodiment). In this case, sampling is performed every 8 msec). Then, at an appropriate timing, for example, when the apparatus power is turned on or immediately after any unit is replaced, the CPU 101 optimizes the density control factor that affects the image density such as the developing bias and exposure energy. Image stabilization is performed to stabilize the image density. More specifically, the image data stored in the ROM 106 corresponding to a predetermined patch image pattern is used as an image signal, and the image forming operation is executed while changing the density control factor described above for each toner color in multiple stages. Then, a small test image (patch image) corresponding to the image signal is formed, the image density is detected by the density sensor 60, and a condition for obtaining a desired image density is found based on the result. Hereinafter, the optimization process of the concentration control factor will be described.
[0056]
(II) Optimization process
FIG. 5 is a flowchart showing an overview of the concentration control factor optimization process in this embodiment. This optimization processing is performed in the following six sequences in the order of processing: initialization operation (step S1); pre-operation (step S2); derivation of control target value (step S3); development bias setting (step S4); exposure energy It consists of setting (step S5) and post-processing (step S6), and the details of the operation will be described below for each of the above sequences.
[0057]
(A) Initialization operation
FIG. 6 is a flowchart showing the initialization operation in this embodiment. In this initialization operation, first, as a preparatory operation (step S101), the developing unit 4 is rotationally driven and positioned at a so-called home position, and the cleaner 71 and the secondary transfer roller 78 are separated from the intermediate transfer belt 71 by an electromagnetic clutch. Move to. Then, in this state, the driving of the intermediate transfer belt 71 is started (step S102), and then the photosensitive member 2 is started by starting the rotational driving and neutralization operation of the photosensitive member 2 (step S103).
[0058]
When the vertical synchronization signal Vsync indicating the reference position of the intermediate transfer belt 71 is detected and its rotation is confirmed (step S104), predetermined bias application is started to each part of the apparatus (step S105). That is, a charging bias is applied from the charging control unit 103 to the charging unit 3 to charge the photosensitive member 2 to a predetermined surface potential, and then a predetermined primary transfer is performed on the intermediate transfer belt 71 from a bias generating unit (not shown). Apply a bias.
[0059]
From this state, the intermediate transfer belt 71 is cleaned (step S106). That is, the cleaner 76 is brought into contact with the surface of the intermediate transfer belt 71, and in this state, the intermediate transfer belt 71 is rotated almost once to remove toner and dirt remaining on the surface. Then, the secondary transfer roller 78 to which the cleaning bias is applied is brought into contact with the intermediate transfer belt 71. This cleaning bias has a polarity opposite to that of the secondary transfer bias applied to the secondary transfer roller 78 during execution of a normal image forming operation. Therefore, the toner remaining on the secondary transfer roller 78 remains on the intermediate transfer belt 71. The surface moves to the surface and is further removed from the surface of the intermediate transfer belt 71 by the cleaner 76. When the cleaning operation of the intermediate transfer belt 71 and the secondary transfer roller 78 is thus completed, the secondary transfer roller 78 is separated from the intermediate transfer belt 71 and the cleaning bias is turned off. Then, after waiting for the next vertical synchronization signal Vsync (step S107), the charging bias and the primary transfer bias are turned off (step S108).
[0060]
In this embodiment, the CPU 101 is not limited to executing the concentration control factor optimization process, but allows the CPU 101 to execute this initialization operation independently of other processes as necessary. That is, when the next operation is subsequently executed (step S109), the initialization operation is terminated in a state where the steps up to step S108 are executed, and the next operation is started. On the other hand, when the next operation is not scheduled, as a stop process (step S110), the cleaner 76 is separated from the intermediate transfer belt 71, and the neutralization operation and the rotation drive of the intermediate transfer belt 71 are stopped. In this case, it is desirable that the intermediate transfer belt 71 is stopped in a state where the reference position is located immediately before the position facing the vertical synchronization sensor 77. This is because when the intermediate transfer belt 71 is rotationally driven in the subsequent operation, the rotational state is confirmed by the vertical synchronization signal Vsync. However, if the above operation is performed, the vertical synchronization signal Vsync is detected immediately after the start of driving. This is because the presence or absence of an abnormality can be determined in a short time depending on whether or not it is performed.
[0061]
(B) Pre-operation
FIG. 7 is a flowchart showing the pre-operation in this embodiment. In this pre-operation, two processes are simultaneously performed as a pre-process prior to the formation of a patch image described later. In other words, in order to perform the optimization process of the density control factor with high accuracy, each of the developing units 4Y, 4C, 4M, and 4K is provided in parallel with the adjustment of the operation condition of each part of the apparatus (pre-operation 1). Further, the idling process (pre-operation 2) of the developing roller 44 is performed.
[0062]
(B-1) Operation condition setting (pre-operation 1)
In the left flow (pre-operation 1) shown in FIG. 7, the density sensor 60 is first calibrated (steps S21a and S21b). In calibration (1) of step S21a, the output voltages Vp and Vs of the light receiving units 670p and 670s when the light emitting element 601 of the density sensor 60 is in the off state are detected and stored as dark outputs Vpo and Vso. Next, in the calibration (2) of step S21b, the light quantity control signal Sl given to the light emitting element 601 is changed so that two kinds of lighting states of low light quantity and high light quantity are obtained, and the output of the light receiving unit 670p with each light quantity. The voltage Vp is detected. From these three values, the output voltage Vp in a state where the toner is not attached becomes a predetermined reference level (in this embodiment, a value obtained by adding the above-described dark output Vpo to 3V). Find the reference light intensity. In this way, the level of the light amount control signal S1 is calculated so that the light amount of the light emitting element 601 becomes the reference light amount, and the value is set as the reference light amount control signal (step S22). Thereafter, when it is necessary to turn on the light emitting element 601, the CPU 101 outputs this reference light amount control signal to the irradiation light amount adjustment unit 605, so that the light emitting element 601 is always feedback controlled to emit light with the reference light amount. The
[0063]
Further, the output voltages Vpo and Vso when the light emitting element 601 is in an extinguished state are stored as “dark output” of this sensor system, and each output voltage Vp, By subtracting this value from Vs, it is possible to eliminate the influence of dark output and detect the density of the toner image with higher accuracy.
[0064]
The output signal from the light receiving element 672p when the light emitting element 601 is turned on depends on the amount of light reflected from the intermediate transfer belt 71, but the surface state of the intermediate transfer belt 71 is not necessarily optically uniform as will be described later. Therefore, when obtaining the output in this state, it is desirable to take an average value of the output over one rotation of the intermediate transfer belt 71. On the other hand, it is not necessary to detect the output signal for one rotation of the intermediate transfer belt 71 in this manner when the light emitting element 601 is turned off, but in order to reduce the detection error, the output signals at several points are averaged. preferable.
[0065]
In this embodiment, since the surface of the intermediate transfer belt 71 is white, the reflectance of light is high, and when any color toner adheres to the belt 71, the reflectance decreases. Therefore, in this embodiment, as the toner adhesion amount on the surface of the intermediate transfer belt 71 increases, the output voltages Vp and Vs from the light receiving unit decrease from the reference level, and the magnitudes of these output voltages Vp and Vs. Therefore, it is possible to estimate the toner adhesion amount, and hence the image density of the toner image.
[0066]
Further, in this embodiment, based on the fact that the reflection characteristics are different between the color (Y, C, M) toner and the black (K) toner, the density of the patch image by the black toner described later is determined from the patch image. The density of the patch image with color toner is obtained based on the light quantity ratio of p-polarized light and s-polarized light while obtaining the image density accurately over a wide dynamic range. It is possible to ask.
[0067]
Now, returning to FIG. 7, the description of the pre-operation will be continued. The surface state of the intermediate transfer belt 71 is not necessarily optically uniform, and as the toner is used, it may gradually become discolored or smudged as it is used. In this embodiment, in order to prevent an error in the density detection of the toner image due to such a change in the surface state of the intermediate transfer belt 71, in this embodiment, a background profile for one rotation of the intermediate transfer belt 71, that is, a toner image is used. Information on the density of the surface of the intermediate transfer belt 71 in a state where it is not carried is acquired. Specifically, the light emitting element 601 emits light with the previously obtained reference light amount, and the intermediate transfer belt 71 is rotated once while sampling the output voltages Vp and Vs from the light receiving units 670p and 670s (step S23). Sample data (number of samples in the present embodiment: 312) is stored in the RAM 107 as a base profile. As described above, by grasping in advance the density of each surface portion of the intermediate transfer belt 71, the density of the toner image formed thereon can be estimated more accurately.
[0068]
By the way, the output voltages Vp and Vs from the density sensor 60 described above are caused by a change in reflectance due to minute dirt and scratches on the roller 75 and the intermediate transfer belt 71, and electrical noise mixed in the sensor circuit. Spike noise may be superimposed. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the base profile of the intermediate transfer belt. When the amount of light reflected from the surface of the intermediate transfer belt 71 is detected by the density sensor 60 and plotted over one or more rounds, the output voltage Vp from the sensor 60 is equal to that of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. In addition to periodically changing in accordance with the circumference or the rotation period thereof, narrow spike noise may be superimposed on the waveform. This noise may include both a component synchronized with the rotation period and an irregular component not synchronized with this. FIG. 8B is an enlarged view of a part of such a sample data string. In this figure, two data marked with symbols Vp (8) and Vp (19) out of each sample data are larger than other data due to noise superposition, while symbols Vp (4) and Vp ( The two data marked with 16) are much smaller than the others. Although the p-polarized component of the two sensor outputs has been described here, the s-polarized component can be considered in the same manner.
[0069]
The detection spot diameter of the density sensor 60 is, for example, about 2 to 3 mm, and discoloration and dirt of the intermediate transfer belt 71 are generally considered to occur in a larger range. It can be seen that it is affected. In this way, the density of the background profile or patch image is obtained based on the sample data with the noise still superimposed, and if the density control factor is set from the result, it is not always possible to set each density control factor to the optimum state. On the other hand, the image quality may deteriorate.
[0070]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7, after the sensor output is sampled for one turn of the intermediate transfer belt 71 in step S23, spike noise removal processing is executed (step S24).
[0071]
FIG. 9 is a flowchart showing spike noise removal processing in this embodiment. In this spike noise removal process, a continuous part of the acquired “raw” sample data string, that is, the unprocessed sample data string (length corresponding to 21 samples in this embodiment) is extracted (step S241). ) After removing data corresponding to the upper three and lower three of the 21 sample data included in the section (steps S242 and S243), the arithmetic average of the remaining 15 data is obtained (step S242, S243). Step S244). Then, the average value is regarded as an average level in this section, and the “corrected” sample data string from which noise is removed is obtained by replacing the six data removed in steps S242 and S243 with the average value (step S245). ). Furthermore, if necessary, the above steps S241 to S245 are repeated for the next section, and spike noise is similarly removed (step S246).
[0072]
The spike noise removal by the above process will be described in more detail with reference to FIG. 10 taking the data string shown in FIG. 8B as an example. FIG. 10 is a diagram showing how spike noise is removed in this embodiment. In the data string of FIG. 8B, the influence of noise appears in the two large data Vp (8) and Vp (19) that protrude from the other data and the small data Vp (4) and Vp (16) that protrude from the other data. It seems to be. In this spike noise removal process, the top three of the sample data are removed (step S242 in FIG. 9), and therefore, three pieces of data Vp (8 including two pieces of data that are considered to contain noise are included among these data. ), Vp (14) and Vp (19) are removed. Similarly, three data Vp (4), Vp (11), and Vp (16) including two data that are considered to contain noise are also removed (step S243 in FIG. 9). Then, as shown in FIG. 10, these six data are replaced with the average value Vpavg of the other 15 data (indicated by a hatched circle), so that spike noise included in the original data string is obtained. Is removed.
[0073]
Note that when performing this spike noise removal, the number of samples to be extracted and the number of data to be removed are not limited to the above, and may be any number, but depending on how they are selected, a sufficient noise removal effect can be obtained. In addition, there is a possibility that the error may be increased on the contrary, so it is desirable to determine carefully based on the following viewpoints.
[0074]
In other words, if a data string in a section that is too short relative to the frequency of noise is extracted, the probability that no noise is included in the section in which the noise removal process is performed increases, and the number of arithmetic processes increases, which increases efficiency. Not right. On the other hand, if a data string of a very wide section is extracted, significant fluctuations in the sensor output, that is, fluctuations reflecting the density change of the detection target will be averaged, and the original density profile Cannot be obtained correctly.
[0075]
Further, since the frequency of noise occurrence is not constant, the data Vp (11) and Vp (14) in the above example can be obtained by simply removing a predetermined number of upper and lower data from the extracted data string. Thus, there is a possibility that even data that does not contain noise is removed, or conversely, noise is not sufficiently removed. Of these, even if some data not including noise is removed, as shown in FIG. 10, the difference between these data Vp (11), Vp (14) and the average value Vpavg is relatively small. The error due to the replacement of these data with the average value Vpavg is small. On the other hand, when data including noise is left without being removed, there is a possibility that the error may be increased by replacing other data with an average value obtained including this data. Therefore, it is desirable that the ratio of the number of data to be removed with respect to the number of samples of extracted data is determined to be equal to or slightly larger than the frequency of noise generated in an actual apparatus.
[0076]
In this embodiment, as shown in FIG. 8A, the frequency of data shifted to the larger side and the data shifted to the smaller side due to the influence of noise is approximately the same, and the frequency of occurrence of noise itself is the same. Based on the experimental fact that it was about 25% or less (5 samples or less out of 21 samples), the spike noise removal processing is configured as described above.
[0077]
In addition to the above, various methods are conceivable as processing methods for removing spike noise. For example, spike-like noise can also be removed by applying a conventionally known low-pass filter process to “raw” sample data obtained by sampling. However, in the conventional filter processing, the sharpness of the noise waveform can be reduced, but as a result, not only the data including noise but also the surrounding data are changed from the original value, which occurs. Depending on the form of noise, a large error may be caused.
[0078]
On the other hand, in the present embodiment, the number of upper / lower data corresponding to the frequency of occurrence of noise in each sample data is replaced with an average value, while other data is left as it is. The possibility of error is low.
[0079]
The spike noise removal process is performed not only when obtaining the background profile described above but also for sample data obtained as the amount of reflected light when obtaining the image density of the toner image as will be described later.
[0080]
(B-2) Emptying of developing device (pre-operation 2)
If image formation is performed after the power-off state or the image formation operation is not performed even when the power is on and the operation is stopped for a long time, periodic density unevenness may appear in the image. Conventionally known. In the present specification, this phenomenon is referred to as a neglected banding phenomenon. The inventor of the present application recognizes that this neglected banding phenomenon is caused by the fact that the toner is left on the developing roller 44 of each developing device for a long period of time. It has been found that the toner layer on the surface of the developing roller 44 is not uniform and the toner layer on the developing roller 44 gradually becomes non-uniform. Hereinafter, the inventor's knowledge regarding the neglected banding phenomenon will be described.
[0081]
The neglected banding phenomenon appears most strongly in the first image formed after the operation is stopped. However, when the number of image formation is repeated, the density unevenness gradually becomes inconspicuous and is almost eliminated by the formation of several images. In addition, when the duration of the operation stop state is long or under a high temperature / high humidity environment, particularly noticeable density unevenness appears.
[0082]
Further, the neglected banding phenomenon appears remarkably when a developing roller having a conductive surface is used. That is, in an apparatus using a metal developing roller or a developing roller in which a conductive layer is provided on the surface of a non-conductive material, density unevenness due to neglected banding is significant.
[0083]
In order to elucidate the generation mechanism of the neglected banding phenomenon, further experiments and observations were carried out using the developing device having the structure shown in FIG. 3, and the following knowledge was obtained. First, when the occurrence of density unevenness in the image was observed, the correspondence between the density of the image and the surface position of the developing roller 44 was as follows. That is, an image developed with toner carried on a surface area (hereinafter referred to as “developing chamber”) located inside the developing device housing 41 in the operation stopped state on the surface of the developing roller 44 has a high density. On the other hand, the image developed with the toner carried on the surface area exposed to the outside of the housing 41 (hereinafter referred to as “exposed portion”) has a low density.
[0084]
Further, when the potential distribution of the toner layer on the surface of the developing roller 44 after the operation stop state was measured with a surface potentiometer, the absolute value of the potential of the toner layer was low in the portion corresponding to the developing chamber portion, and the exposed portion It was higher in the part corresponding to. This potential difference gradually decreases as the developing roller 44 rotates, and eventually becomes substantially uniform.
[0085]
Further, the toner charge amount (unit: μC / g) on the surface of the developing roller 44 and the toner transport amount (unit: mg / cm). 2 ) Was measured, the toner transport amount was almost the same in the developing chamber portion and the exposed portion, but the toner charge amount was higher on the exposed portion side, and the magnitude was the toner on the developing chamber portion side. It was about twice the amount of charge. It can be considered that the difference in the toner layer potential is caused by the difference in the toner charge amount.
[0086]
From the above results, the neglected banding phenomenon is caused by the fact that the toner charge amount on the developing roller 44 when the operation is stopped is different depending on the position, more specifically, in the developing chamber portion and the exposed portion. This is thought to have occurred. Since the difference in the charging amount is gradually reduced by the rotation of the developing roller 44, immediately after the operation is stopped, the state of the surface of the developing roller 44 that frictionally charges the toner is different between the developing chamber portion and the exposed portion. It is thought that there is.
[0087]
When the surface of the developing roller 44 is observed, a lot of fine powder such as a toner having a small particle diameter and an external additive dropped from the toner is adhered. Such differences in the amount of adhering fine powder component and the amount of moisture contained affect the state of frictional charging between the developing roller 44 and the toner. In the developing device, the toner containing such a fine powder component is always in contact with the developing roller 44, and the supply roller 43, the regulating blade 45, the seal member 46, etc. The toner is pressed by contact. For this reason, the fine powder component tends to adhere to the surface (development chamber portion) of the surface of the developing roller 44 located inside the developing device when the operation is stopped. On the other hand, since the toner is only electrostatically adhered as a thin layer in the exposed portion exposed to the outside of the developing device, the fine powder component is relatively hardly fixed.
[0088]
As described above, when the operation is stopped for a long time, the fixed state of the fine powder component becomes non-uniform on the surface of the developing roller 44. Therefore, a difference in the charge amount of the toner layer is caused. It is the main cause.
[0089]
In addition, the ease of appearance of the neglected banding phenomenon depends on the configuration of the apparatus. In the developing device in which the regulating blade 45 for forming a toner layer having a predetermined thickness on the developing roller 44 is provided below the developing roller 44, such as the developing device 4K in the present embodiment, the left banding due to the fine powder component. The phenomenon is particularly prone to occur. This is because such a fine powder component tends to stay in the lower part of the developing device housing, so that there are many fine powder components near the contact position (regulation position) between the regulation blade 45 and the developing roller 44. It is.
[0090]
In particular, as shown in FIG. 3, the toner is peeled from the developing roller 44 on the upstream side of the restriction position in the rotation direction D3 of the developing roller 44, and the peeling position where the toner is peeled is above the restriction position. In this case, the neglected banding phenomenon appears more prominently. The reason is as follows. That is, a fine powder component newly generated by the friction between the supply roller 43 and the developing roller 44 or scraped off from the developing roller 44 stays around the peeling position. Then, these fine powder components are successively fed toward the contact position and the regulation position between the supply roller 43 and the developing roller 44 due to the rotation of the supply roller 43 and the developing roller 44 and the action of gravity. As a result, the fine powder component tends to adhere to the surface of the film, and the neglected banding phenomenon is likely to occur.
[0091]
In addition, when the surface of the developing roller 44 is formed of a conductive material, the fine powder fixing action by the image force is strong. Therefore, even in an apparatus having such a developing roller, the neglected banding phenomenon tends to appear.
[0092]
As a structure of the developing roller, a roller having the same material as a whole and a cylindrical shape, and a core material and a sleeve formed from different materials are generally combined coaxially. Among these, for example, i) the whole roller or at least the sleeve is made of metal or alloy; ii) the whole roller or at least the sleeve is made of conductive rubber or conductive resin And iii) an insulating or conductive roller surface coated with a conductive surface layer. Here, “conductive” means that the volume resistivity is approximately (1 × 10 -2 ) Ω · m or less, and examples of the material include metals, oxides or nitrides thereof, graphite, and the like. In addition, as the surface layer of iii) above, in addition to conductive materials such as metals, alloys, conductive resins, etc., a material in which a conductive material is dispersed in an insulator can be used. Plating, vapor deposition, pressure bonding, thermal spraying, spray coating, dipping coating, or the like can be used.
[0093]
Furthermore, the likelihood of the neglected banding phenomenon also depends on the properties of the toner used. That is, in the apparatus using the toner containing the wax component as the release material for preventing the fixing offset, the neglected banding phenomenon easily occurs. This is because the fine particles of wax released from the toner particles and the toner particles having the wax component exposed on the surface thereof are likely to adhere to the developing roller 44 due to van der Waals force.
[0094]
Returning to FIG. 7, the description of the pre-operation 2 is continued. When the density control factor is newly optimized prior to the next image formation after the apparatus has been in a non-operating state for a long time with the surface of the developing roller 44 being non-uniform, the banding banding is performed. The density unevenness of the patch image caused by the phenomenon may affect this optimization process. In particular, in an image forming apparatus having at least one of the above-described configurations, density unevenness due to the neglected banding phenomenon is likely to occur, and it is necessary to take measures to eliminate the neglected banding phenomenon.
[0095]
Therefore, in the image forming apparatus of this embodiment, each developing roller 44 is idled (circulating operation) in order to eliminate the neglected banding phenomenon before the patch image is formed. Specifically, as shown in the flow on the right side of FIG. 7 (pre-operation 2), first, the yellow developing device 4Y is disposed at the developing position facing the photoreceptor 2 (step S25), and the DC developing bias Vavg is made variable. After the absolute value is set to the minimum value in the range (step S26), the developing roller 44 is rotated at least one turn by the rotation drive unit on the main body side (step S27). Then, while rotating the developing unit 4 to switch the developing device (step S28), the other developing devices 4C, 4M, and 4K are sequentially positioned at the developing position, and the developing roller 44 provided for each is similarly set to 1. Rotate more than one lap. Thus, by rotating each developing roller 44 more than once, the toner layer on the surface of the developing roller 44 is peeled off once by the supply roller 43 and the regulating blade 45 and re-formed. In the patch image to be formed subsequently, Since the toner layer that has been re-formed in this way and is in a more uniform state is used for image formation, density unevenness due to neglected banding is less likely to occur.
[0096]
In the pre-operation 2 described above, the absolute value of the DC developing bias Vavg is minimized in step S26. The reason is as follows.
[0097]
As will be described later, the DC developing bias Vavg as a density control factor that affects the image density increases as the absolute value | Vavg | increases. This is because, as the absolute value | Vavg | of the DC developing bias increases, the area exposed to the light beam L in the electrostatic latent image on the photoreceptor 2, that is, the surface area where the toner is to be adhered to the developing roller 44. This is because the potential difference is increased and toner movement from the developing roller 44 is further promoted. However, it is not preferable that such toner movement occurs when the background profile of the intermediate transfer belt 71 is acquired. This is because when the toner moved from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is transferred onto the intermediate transfer belt 71 in the primary transfer region TR1, the amount of reflected light from the intermediate transfer belt 71 is changed. It is because it becomes impossible to ask.
[0098]
In this embodiment, as will be described later, the DC development bias Vavg can be changed and set in multiple stages within a predetermined variable range as one of the density control factors. Therefore, the DC developing bias Vavg is set to a value that minimizes the absolute value in the variable range, and a state in which the toner hardly moves from the developing roller 44 to the photosensitive member 2 is realized. The toner adhesion is minimized. For the same reason, in an apparatus having an AC component in the developing bias, the amplitude is preferably set smaller than that during normal image formation. For example, as described above, in an apparatus in which the amplitude Vpp of the developing bias is 1400V, the amplitude Vpp is preferably about 1000V. Even in an apparatus that uses parameters other than the DC developing bias Vavg, for example, the duty ratio of the developing bias or the charging bias as the density control factor, the density control factor is appropriately set so as to realize the above-described conditions in which toner movement is less likely to occur. It is preferable to set.
[0099]
In this embodiment, the pre-operation 1 and the pre-operation 2 are simultaneously executed in parallel to shorten the processing time. That is, in the pre-operation 1, at least one turn of the intermediate transfer belt 71 is required to acquire the background profile, and more preferably, three turns including two turns for sensor calibration are required. It is preferable to rotate each developing roller 44 as much as possible, and since these operations can be performed independently of each other, the time required for each processing is ensured by performing these operations in parallel. Thus, the time required for the entire optimization process can be shortened.
[0100]
(C) Derivation of control target value
In the image forming apparatus of this embodiment, as will be described later, two types of toner images are formed as patch images, and each density control factor is adjusted so that the density becomes a predetermined density target value. However, this target value is not fixed, but is changed according to the operating status of the apparatus. The reason is as follows.
[0101]
As described above, in the image forming apparatus of this embodiment, the image density is determined by detecting the amount of reflected light from the toner image that has been visualized on the photoreceptor 2 and primarily transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 71. I have an estimate. As described above, the technique for obtaining the image density from the reflected light amount of the toner image has been widely used. However, as described in detail below, the reflected light amount from the toner image carried on such an intermediate transfer belt 71 is used. (Or the sensor outputs Vp and Vs from the corresponding density sensor 60) and the optical density (OD value) of the toner image formed on the sheet S as the final transfer material are uniquely determined. However, it changes slightly depending on the state of the device and toner. Therefore, as in the prior art, even if each density control factor is controlled so that the amount of reflected light from the toner image is constant, the density of the image finally formed on the sheet S varies depending on the state of the toner. Will end up.
[0102]
As described above, one of the causes that the sensor output and the OD value on the sheet S do not coincide with each other is the toner fused on the sheet S through the fixing process and the toner is not fixed and simply adhered to the surface of the intermediate transfer belt 71. That is, the state of reflection is different from that of the only toner. FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the toner particle size and the amount of reflected light. As shown in FIG. 11A, in the image Is finally obtained on the sheet S, the toner Tm melted by heating and pressurizing in the fixing process is fused to the sheet S. . Therefore, the optical density (OD value) reflects the amount of reflected light when the toner is fused, but the magnitude is mainly expressed by the toner density on the sheet S (for example, the toner mass per unit area). Can be determined).
[0103]
In contrast, in the toner image on the intermediate transfer belt 71 that has not undergone the fixing process, each toner particle is merely attached to the surface of the intermediate transfer belt 71 individually. Therefore, even if the toner density is the same (that is, the OD value after fixing is the same), for example, the toner T1 having a small particle diameter shown in FIG. In the state where the toner T2 having a large particle diameter shown in (c) adheres at a lower density and the surface 71a of the intermediate transfer belt 71 is partially exposed, the amount of reflected light is not necessarily the same. In other words, even if the amount of reflected light from the toner image before fixing is the same, the image density (OD value) after fixing is not always the same. In general, when the amount of reflected light is the same, the image density after fixing tends to increase when the ratio of the large-diameter toner in the toner particles constituting the toner image is high. .
[0104]
As described above, the correspondence between the OD value on the sheet S and the amount of light reflected from the toner image on the intermediate transfer belt 71 varies depending on the state of the toner, particularly the particle size distribution. FIG. 12 is a diagram showing the correspondence between the toner particle size distribution and the change in the OD value. Ideally, the toner particles contained in each developing device for forming a toner image have all the particle diameters equal to the design center value. However, as shown in FIG. 12 (a), the particle size actually has a distribution of various modes, and the mode differs depending on the type of toner and the manufacturing method, and the same specification. Even the manufactured toner is slightly different for each production lot and product.
[0105]
Since these toners having various particle sizes have different masses and charge amounts, when image formation is performed using toner having such a particle size distribution, these toners are not consumed uniformly. The toner having a suitable particle size is selectively consumed by the apparatus, while the other toners are not consumed so much and remain in the developing unit. Therefore, as the toner consumption progresses, the particle size distribution of the toner remaining in the developing device also changes.
[0106]
As described above, since the amount of reflected light from the toner image before fixing varies depending on the particle size of the toner constituting the image, even if each density control factor is adjusted so that the amount of reflected light is always constant, the sheet S The density of the image fixed above is not always constant. FIG. 12B shows a sheet when image formation is performed while controlling each density control factor so that the amount of reflected light from the toner image is constant, that is, the output voltage from the density sensor 60 is constant. The change of the optical density (OD value) of the image on S is shown. For example, when the toner particle diameters are well aligned around the design center value as shown by the curve a shown in FIG. 12A, the inside of the developing device is shown as the curve a shown in FIG. Even if the toner consumption increases, the OD value is maintained at the target value. On the other hand, for example, when a toner having a wider particle size distribution is used as shown by the curve b in FIG. 12A, the design center is initially set as shown by the curve b in FIG. Although toner with a particle size near the value is mainly consumed and an OD value almost as the target value is obtained, the percentage of such toner decreases as the toner consumption progresses, and instead a toner with a larger particle size is displayed. Since it is used for formation, the OD value gradually increases. Furthermore, as indicated by the dotted lines in FIG. 12A, the median value of the distribution may deviate from the design value from the beginning depending on the production lot of the toner or the developing device. The OD value also shows various changes as the toner consumption increases, as indicated by the dotted lines in FIG.
[0107]
Factors that influence the characteristics of the toner as described above depend on, for example, the dispersion state of the pigment in the toner base particles and the mixing state of the toner base particles and the external additive in addition to the toner particle size distribution described above. There is a change in chargeability of toner. As described above, since the toner characteristics are slightly different for each product, the image density on the sheet S is not always constant, and the degree of density change varies depending on the toner used. Therefore, in a conventional image forming apparatus that controls each density control factor so that the output voltage from the density sensor is constant, fluctuations in image density due to variations in toner characteristics are unavoidable, and satisfactory image quality is always obtained. I couldn't.
[0108]
Therefore, in this embodiment, an evaluation value of an image density (to be described later) that is calculated based on an output from the density sensor 60 for each of two types of patch images, which will be described later, according to the operating status of the apparatus, and serves as a scale representing the image density. ) And a density control factor is adjusted so that the evaluation value obtained for each patch image becomes the control target value, so that the image density on the sheet S is kept constant. I have to. FIG. 13 is a flowchart showing a control target value derivation process in this embodiment. In this process, for each toner color, the usage status of the toner, specifically, the initial characteristics such as the particle size distribution of the toner obtained at the time when the developing device is filled, and the remaining in the developing device. The control target value corresponding to the amount of toner present is obtained. First, one of the toner colors is selected (step S31), and as information for the CPU 101 to estimate the usage status of the toner, toner individuality information regarding the selected toner color and dots indicating the number of dots formed by the exposure unit 6 are displayed. Information on the count value and the developing roller rotation time is acquired (step S32). Here, the case where the control target value corresponding to the black color is obtained will be described as an example, but the same applies to other toner colors.
[0109]
The “toner individuality information” is data written in the memory 94 provided in the developing device 4K according to the characteristics of the toner filled in the developing device 4K. In this apparatus, the characteristics of the toner are classified into eight types in view of the fact that various characteristics such as the particle size distribution of the toner described above are different for each production lot. Then, it is determined which type the toner belongs to by analysis at the time of manufacture, and 3-bit data representing it is attached to the developing device 4K as toner individuality information. This data is read from the memory 94 when the developing device 4K is attached to the developing unit 4, and stored in the RAM 107 of the engine controller 10.
[0110]
The “dot count value” is information for estimating the amount of toner remaining in the developing device 4K. The most convenient method for estimating the remaining amount of toner is to calculate from the integrated value of the number of formed images. However, since the amount of toner consumed by forming one image is not constant, this method is accurate. It is difficult to know the remaining amount. On the other hand, the number of dots formed on the photoconductor 2 by the exposure unit 6 represents the number of dots visualized by the toner on the photoconductor 2, and thus more accurately reflects the amount of toner consumption. Become. Therefore, in this embodiment, the number of dots when the exposure unit 6 forms the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 to be developed by the developing device 4K is counted and stored in the RAM 107, and this dot count is stored. The value is a parameter indicating the remaining amount of toner in the developing device 4K.
[0111]
Further, the “developing roller rotation time” is information for estimating the characteristics of the toner remaining in the developing device 4K in more detail. As described above, a toner layer is formed on the surface of the developing roller 44, and development is performed by moving a part of the toner onto the photoreceptor 2. At this time, on the surface of the developing roller 44, the toner that has not contributed to the development is conveyed to a contact position with the supply roller 43, and is peeled off by the roller 43 to form a new toner layer. The toner is fatigued due to repeated adhesion and peeling to the developing roller 44, and its characteristics gradually change. Such a change in toner characteristics progresses as the developing roller 44 continues to rotate. Therefore, for example, even if the remaining amount of toner in the developing device 4K is the same, the characteristics of the fresh toner that has not been used and the old toner that has repeatedly adhered and peeled off may differ. The density of the image formed using is not necessarily the same.
[0112]
Therefore, in this embodiment, the state of the toner built in the developing device 4K is determined based on a combination of two parameters: a dot count value indicating the remaining amount of toner and a developing roller rotation time indicating the degree of toner characteristic change. The image quality is stabilized by estimating and finely setting the control target value according to the state.
[0113]
Note that these pieces of information are also used to manage the wear status of each part of the apparatus and improve maintainability. That is, one dot count corresponds to a toner amount of 0.015 mg, and the consumption amount is almost 180 g at 122,000 dot count, which means that most of the toner stored in each developer is used up. Regarding the rotation time of the developing roller, the integrated value 10600 sec corresponds to 8000 sheets in A4 continuous printing, and it is not preferable from the viewpoint of image quality to continue image formation. Therefore, in this embodiment, when any of these pieces of information reaches the above value, a message notifying the toner end is displayed on a display unit (not shown) to prompt the user to replace the developing device. I am doing so.
[0114]
Now, a control target value corresponding to the status is determined from each piece of information regarding the operating status of the apparatus thus obtained. In this embodiment, an optimal control target value corresponding to the toner individuality information indicating the toner type and the characteristics of the remaining toner estimated from the combination of the dot count value and the developing roller rotation time is experimentally obtained in advance. This value is stored in the ROM 106 of the engine controller 10 as a lookup table for each toner type. Based on the acquired toner individuality information, the CPU 101 selects one table to be referred to corresponding to the toner type from among these lookup tables (step S33), and the dot count value and developing roller at that time point are selected. A value corresponding to the combination with the rotation time is read from the table (step S34).
[0115]
Further, in the image forming apparatus of this embodiment, the density of an image to be formed can be increased / decreased within a predetermined range according to preference or as required by a user performing a predetermined operation input through an operation unit (not shown). It is configured. That is, each time the user increases or decreases the image density by one step, a predetermined offset value, for example, 0.005 per step is added to or subtracted from the value read from the lookup table. The control target value Akt for the black color at that time is set and stored in the RAM 107 (step S35). In this way, the control target value Akt for the black color is obtained.
[0116]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a lookup table for obtaining a control target value. This table is a table that is referred to when a toner having a black color and a characteristic belonging to “type 0” is used. In this embodiment, eight types of tables corresponding to eight types of toner characteristics are prepared for each toner color corresponding to two types of patch images for high density and low density described later, respectively. It is stored in a ROM 106 provided in the engine controller 10. Here, FIG. 14A is an example of a table corresponding to a high density patch image, and FIG. 14B is an example of a table corresponding to a low density patch image.
[0117]
If the toner individuality information acquired in step S32 described above indicates, for example, “type 0”, in the subsequent step S33, the table of FIG. 14 corresponding to the toner individuality information “0” from among the eight types of tables. Is selected. Then, a control target value Akt is obtained based on the acquired dot count value and developing roller rotation time. For example, for a high-density patch image, if the dot count value is 1500000 counts and the developing roller rotation time is 2000 seconds, a value 0.984 corresponding to a combination of these values is obtained in this case with reference to FIG. Is the control target value Akt. Further, for example, when the user sets the image density one step higher than the standard state, a value 0.989 obtained by adding 0.005 to this value becomes the control target value Akt. Similarly, the control target value for the low density patch image can also be obtained.
[0118]
The control target value Akt obtained in this way is stored in the RAM 107 of the engine controller 10, and the evaluation value obtained based on the reflected light quantity of the patch image is set as this control target value in the subsequent setting of each density control factor. Make sure they match.
[0119]
As described above, the control target value for one toner color is obtained by executing steps S31 to S35. By repeating the above processing for each toner color (step S36), the control target value for all toner colors is obtained. The values Ayt, Act, Amt and Akt are determined. Here, the subscripts y, c, m, and k represent the toner colors, that is, yellow, cyan, magenta, and black, respectively, and the subscript t represents the control target value.
[0120]
(D) Development bias setting
In this image forming apparatus, the DC developing bias Vavg applied to the developing roller 44 and the energy per unit area (hereinafter simply referred to as “exposure energy”) E of the exposure beam L for exposing the photosensitive member 2 are variable. The image density is controlled by adjusting. Here, the variable range of the DC developing bias Vavg is changed from the low level to 6 levels from V0 to V5, and the variable range of the exposure energy E is changed from the low level to 4 levels from 0 to 3, respectively. However, the variable range and the number of divisions thereof can be appropriately modified according to the specifications of the device. In the above-described apparatus in which the variable range of the DC developing bias Vavg is (−110) V to (−330) V, the lowest level V 0 has the smallest absolute value of the voltage (−110) V, The highest level V5 corresponds to (−330) V having the largest absolute voltage value.
[0121]
FIG. 15 is a flowchart showing the developing bias setting process in this embodiment. FIG. 16 shows a high-density patch image. In this process, first, the exposure energy E is set to level 2 (step S41), and then the DC development bias Vavg is increased by one level from the minimum level V0, and a solid image as a high-density patch image at each bias value. Is formed (steps S42 and S43).
[0122]
Six patch images Iv0 to Iv5 are sequentially formed on the surface of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. 16 in correspondence with the DC developing bias Vavg changed and set in six stages. Five patch images Iv0 to Iv4 are formed to a length L1. This length L1 is configured to be longer than the circumferential length of the cylindrical photosensitive member 2. On the other hand, the last patch image Iv5 is formed to have a length L3 shorter than the circumferential length of the photoreceptor 2. The reason for this will be described in detail later. Further, when the DC developing bias Vavg is changed and set, there is a slight time delay until the potential of the developing roller 44 becomes uniform, so that each patch image is formed with an interval L2 in consideration of this time delay. . Of the surface of the intermediate transfer belt 71, the area where the toner image can actually be carried is the image forming area 710 shown in the figure. However, since the shape and arrangement of the patch image are configured as described above, the image forming area The number of patch images that can be formed in the area 710 is about three, and the six patch images are formed over two rotations of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG.
[0123]
Here, the reason why the length of the patch image is set as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a diagram showing fluctuations in image density that occur in the photoreceptor cycle. As shown in FIG. 1, the photosensitive member 2 is formed in a cylindrical shape (the circumference is L0), but due to manufacturing variations, thermal deformation, etc., the shape is not a perfect cylinder. In such a case, a periodic fluctuation corresponding to the peripheral length L0 of the photoreceptor 2 may occur in the image density of the formed toner image. This is because, in a contact development type apparatus in which toner development is performed in a state where the photosensitive member 2 and the developing roller 44 are in contact with each other, the contact pressure between the two fluctuates, and the toner development is performed with the two spaced apart. In the non-contact development type apparatus, the intensity of the electric field that causes the toner to fly between the two changes, and in either apparatus, the probability that the toner moves from the developing roller 44 to the photoconductor 2 is periodically determined by the rotation cycle of the photoconductor 2. This is because it will fluctuate.
[0124]
As shown in FIG. 17A, the width of the density fluctuation is large especially when the absolute value | Vavg | of the DC developing bias Vavg is relatively low, and decreases as the value | Vavg | increases. For example, when a patch image is formed by setting the absolute value | Vavg | of the DC developing bias to a relatively small value Va, the image density OD varies depending on the position on the photoreceptor 2 as shown in FIG. It changes within the range of the width Δ1. Similarly, even when a patch image is formed with another DC developing bias, the image density varies within a certain range as shown by the hatched portion in FIG. As described above, the density OD of the patch image varies depending not only on the magnitude of the DC developing bias Vavg but also on the position on the photoreceptor 2. Therefore, in order to obtain the optimum value of the DC developing bias Vavg from the image density, it is necessary to eliminate the influence of density fluctuation corresponding to the rotation cycle of the photosensitive member 2 on the patch image.
[0125]
Therefore, in this embodiment, a patch image having a length L1 exceeding the circumferential length L0 of the photosensitive member 2 is formed, and an average value of the density obtained for the length L0 as described later is used as the image density of the patch image. It is said. This effectively suppresses the influence of density fluctuations corresponding to the rotation period of the photoreceptor 2 on the density of each patch image. As a result, the optimum value of the DC developing bias Vavg is set based on the density. It is possible to ask appropriately.
[0126]
In this embodiment, as shown in FIG. 16, among the patch images Iv0 to Iv5, the length L3 of the last patch image Iv5 formed with the DC developing bias Vavg as the maximum is set to the circumference of the photoreceptor 2. It is smaller than the length L0. As shown in FIG. 17B, the patch image formed under a condition where the absolute value | Vavg | of the DC developing bias is large has a small density fluctuation corresponding to the rotation cycle of the photosensitive member 2 and thus is sensitive as described above. This is because it is not necessary to obtain an average value over the body cycle. By doing this, it is possible to shorten the time required for the formation and processing of the patch image and to reduce the toner consumption in the patch image formation.
[0127]
As described above, in order to eliminate the influence of the density fluctuation caused by the photoconductor cycle on the optimization process of the density control factor, the patch image should be formed longer than the circumference L0 of the photoconductor 2. Although it is desirable that not all patch images have such a length, the number of patch images to have such a length depends on the level of density fluctuation that appears in each device and the level of image quality required. Should be determined accordingly. For example, when the influence of the density fluctuation in the photosensitive member cycle is relatively small, only the patch image Iv0 formed under the condition that the DC developing bias Vavg is minimum is set to the length L1, and the other patch images Iv1 to Iv5 are used. You may make it form in length L3 shorter than this.
[0128]
Conversely, all the patch images may be formed with the length L1, but in this case, there is a problem that the processing time and the toner consumption amount increase. Further, it is not preferable from the viewpoint of image quality that the density fluctuation corresponding to the photosensitive member cycle appears even when the DC developing bias Vavg is maximized. At least when the maximum value is set, such density fluctuation does not appear. It is natural to define a variable range of the DC developing bias Vavg. When the variable range of the DC developing bias Vavg is set in such a manner, such a density fluctuation does not appear at least at the maximum value, and therefore the length of the patch image in this case does not need to be L1.
[0129]
Returning to FIG. 15, the description of the developing bias setting process will be continued. For the patch images Iv0 to Iv5 thus formed with the respective DC developing biases, the voltages Vp and Vs output from the density sensor 60 corresponding to the amount of light reflected from the surface are sampled (step S44). In this embodiment, 74 points (corresponding to the circumferential length L0 of the photoreceptor 2) in the patch image Iv0 to Iv4 of length L1, and 21 points (corresponding to the circumferential length of the developing roller 44) in the patch image Iv5 of length L3. The sample data of the output voltages Vp and Vs from the concentration sensor 60 is obtained at a sampling period of 8 msec. Then, after removing spike noise from the sample data (step S45) in the same manner as when the background profile was derived (FIG. 7), each patch from which the dark output of the sensor system and the influence of the background profile were removed from the data. An “evaluation value” of the image is calculated (step S46).
[0130]
As described above, the density sensor 60 in this apparatus exhibits the characteristic that the output level is the highest when no toner is attached to the intermediate transfer belt 71 and the output decreases as the toner amount increases. Furthermore, since an offset due to dark output is also added to this output, it is difficult to treat the output voltage data from this sensor as information for evaluating the toner adhesion amount. Therefore, in this embodiment, the obtained data is processed and converted into data reflecting the amount of toner adhesion, that is, an evaluation value, so that the subsequent processing can be easily performed.
[0131]
The calculation method of the evaluation value will be described more specifically by taking a patch image with a black toner color as an example. Of the six patch images developed with black toner, the evaluation value Ak (n) of the nth patch image Ivn (where n = 0, 1,..., 5) is expressed by the following formula:
Ak (n) = 1- {Vpmeank (n) -Vpo} / {Vpmean_b-Vpo}
Calculate based on Here, the meaning of each term of the above formula is as follows.
[0132]
First, Vpmeank (n) is output from the density sensor 60 as the output voltage Vp corresponding to the p-polarized component of the reflected light from the nth patch image Ivn, and the average of each sampled sample data after noise removal is obtained. Value. That is, for example, the value Vpmeank (0) corresponding to the first patch image Iv0 is detected as the output voltage Vp from the density sensor 60 in the length L0 of the patch image, and then subjected to spike noise removal processing. This is an arithmetic average of 74 sample data stored in the RAM 107. Note that the subscript k of each term in the above expression represents a value for the black color.
[0133]
Vpo is a dark output voltage from the light receiving unit 670p acquired in the previous pre-operation 1 with the light emitting element 601 turned off. Thus, by subtracting the dark output voltage Vpo from the sampled output voltage, it is possible to eliminate the influence of the dark output and obtain the toner image density with higher accuracy.
[0134]
Further, Vpmean_b is the same as that of the 74 pieces of sample data used to calculate Vpmeank (n) on the intermediate transfer belt 71 among the background profile data previously obtained and stored in the RAM 107. It is an average value of each sample data detected at the position.
[0135]
That is, the evaluation value Ak (n) for the nth patch image Ivn in the black color is the average value of the sensor output Vp obtained from the surface of the intermediate transfer belt 71 before the toner adheres, and the toner adheres. After subtracting the dark output of the sensor from the average value of the sensor output Vp obtained from the patch image Ivn, the ratio between the two is taken and the value is subtracted from 1. Therefore, in a state where toner as a patch image does not adhere to the intermediate transfer belt 71 at all, Vpmeank (n) = Vpmean_b and the evaluation value Ak (n) becomes zero, while the surface of the intermediate transfer belt 71 is completely made of black toner. In the state where the reflectance is zero because of the cover, Vpmeank (n) = Vpo and the evaluation value Ak (n) = 1.
[0136]
As described above, when the evaluation value Ak (n) is used instead of the value of the sensor output voltage Vp as it is, the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 is canceled and the image density of the patch image is measured with high accuracy. Can do. Further, since the correction is made according to the density of the patch image on the intermediate transfer belt 71, the accuracy of measuring the image density can be further improved. Further, the density of the patch image Ivn is normalized and expressed by a value from a minimum value 0 representing a state where no toner is adhered to a maximum value 1 representing a state where the surface of the intermediate transfer belt 71 is covered with high-density toner. Therefore, it is convenient to estimate the density of the toner image in the subsequent processing.
[0137]
Note that toner colors other than black, that is, yellow color (Y), cyan color (C), and magenta color (M) have a higher reflectance than the black color even when the toner covers the surface of the intermediate transfer belt 71. Since the amount of reflected light is not zero, the evaluation value obtained as described above may not accurately represent the density. Therefore, in this embodiment, instead of the output voltage Vp corresponding to the p-polarized component as the sample data used for obtaining the evaluation values Ay (n), Ac (n), Am (n) for these toner colors, a dark output will be generated from now on. A value PS obtained by subtracting the value obtained by subtracting Vpo from the output voltage Vs corresponding to the s-polarized component from the value obtained by subtracting the dark output Vso, that is, PS = (Vp−Vpo) / (Vs−Vso) is a sample at each position. By using it as data, it is possible to estimate the image density of these toner colors with high accuracy. Further, as in the case of the black color, the influence of the surface state of the intermediate transfer belt 71 is canceled by considering the sensor output obtained from the surface of the intermediate transfer belt 71 before the toner adheres, and the intermediate transfer Since correction is performed according to the density of the patch image on the belt 71, the accuracy of image density measurement can be improved.
[0138]
For example, for cyan (C), the evaluation value Ac (n) is given by
Ac (n) = 1- {PSmeanc (n) -PSo} / {PSmean_b-PSo}
It can ask for. Here, PSmeanc (n) is an average value after noise removal of the value PS obtained based on the sensor outputs Vp and Vs at each position of the nth patch image Ivn in cyan. Further, PSo is the value PS corresponding to the sensor outputs Vp and Vs in a state where the surface of the intermediate transfer belt 71 is completely covered with the color toner, and this value PS is the minimum value that can be taken. Further, PSmean_b is an average value of the value PS obtained based on the sensor outputs Vp and Vs sampled as the background profile at each position on the intermediate transfer belt 71.
[0139]
By defining the evaluation value corresponding to the color toner as described above, as in the case of the black color described above, the toner does not adhere to the intermediate transfer belt 71 (at this time, PSmeanc (n) = PSmean_b ) And normalizing the density of the patch image Ivn with a value from a minimum value 0 representing the belt 71 to a maximum value 1 representing the state where the belt 71 is completely covered with toner (PSmeanc (n) = PSo at this time). Can do.
[0140]
When the density of each patch image (more accurately, the evaluation value) is obtained in this way, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is calculated based on the value (step S47). FIG. 18 is a flowchart showing the optimum value calculation process of the DC developing bias in this embodiment. Since the contents of this process are the same regardless of the toner color, the evaluation value suffixes (y, c, m, k) corresponding to the toner color are omitted in FIG. 18 and the following. Needless to say, the target value is different for each toner color.
[0141]
First, the parameter n is set to 0 (step S471), and the evaluation value A (n), that is, A (0) is compared with the previously obtained control target value At (for example, Akt in the black color) (step S471). S472). At this time, if the evaluation value A (0) is equal to or greater than the control target value At, it means that an image density exceeding the target density is obtained at the minimum value V0 of the DC developing bias Vavg, and is higher than this. The developing bias need not be studied, and the processing is terminated with the DC developing bias V0 at this time set to the optimum value Vop (step S477).
[0142]
On the other hand, when the evaluation value A (0) does not reach the target value At, the evaluation value A (1) for the patch image Iv1 formed at the DC developing bias V1 that is one level higher is read and the evaluation value A (0 ) And a determination is made as to whether or not the difference is equal to or smaller than a predetermined value Δa (step S473). Here, when the difference between the two is equal to or less than the predetermined value Δa, the DC developing bias V0 is set to the optimum value Vop as described above. The reason for this will be described in detail later.
[0143]
On the other hand, if the difference between the two is larger than the predetermined value Δa, the process proceeds to step S474, and the evaluation value A (1) is compared with the control target value At. At this time, if the evaluation value A (1) is greater than or equal to the target value At, the target value At is greater than the evaluation value A (0) and less than or equal to A (1), that is, A (0) <At ≦ A (1). Therefore, the optimum value Vop of the DC developing bias for obtaining the target image density exists between the DC developing biases V0 and V1. That is, V0 <Vop ≦ V1.
[0144]
In such a case, the process proceeds to step S478, and the optimum value Vop is obtained by calculation. Various calculation methods are conceivable. For example, a change in the evaluation value with respect to the DC developing bias Vavg is approximated to an appropriate function in the interval V0 to V1, and the DC value is such that the value of the function becomes the target value At. The developing bias Vavg may be set to the optimum value Vop. Of these, the method of approximating the change of the evaluation value with a straight line is the simplest, but the optimum value Vop can be obtained with sufficient accuracy by appropriately selecting the variable range of the DC developing bias Vavg. Of course, other methods, for example, a more accurate approximation function may be introduced to calculate the optimum value Vop, but this is not always practical in consideration of detection errors and variations of the apparatus.
[0145]
On the other hand, if the target value At is larger than the evaluation value A (1) in step S474, n is incremented by 1 (step S475), and until n reaches the maximum value (step S476), the above-described steps S473 to S473 are performed. The optimum value Vop of the DC developing bias is obtained by repeating S475, but the optimum value Vop is not obtained even if n is the maximum value (n = 5) in step S476, that is, evaluation corresponding to six patch images. If none of the values has reached the target value, the DC developing bias V5 at which the density is maximum is set as the optimum value Vop (step S477).
[0146]
Thus, in this embodiment, each of the evaluation values A (0) to A (5) corresponding to the patch images Iv0 to Iv5 is compared with the target value At, and the target density is determined based on the magnitude relationship. The DC developing bias optimum value Vop for obtaining is obtained. As described above, in step S473, the difference between the evaluation values A (n) and A (n + 1) corresponding to two consecutive patch images is calculated. When it is equal to or less than the predetermined value Δa, the DC developing bias Vn is set to the optimum value Vop. The reason is as follows.
[0147]
That is, as shown in FIG. 17B, as the DC developing bias Vavg increases, the image density OD on the sheet S increases, but in the region where the DC developing bias Vavg is relatively large, the increase rate decreases and gradually becomes saturated. It shows the characteristic that This is because if the toner adheres to a certain high density, the image density does not increase much even if the toner adhesion amount is increased further. In such a region where the increase rate of the image density is small, increasing the DC developing bias Vavg to further increase the image density makes it unnecessary to increase only the toner consumption although the increase in density cannot be expected so much. It will increase and it is not realistic. On the other hand, in such an area, by setting the DC developing bias Vavg as low as possible within a range where the density change can be tolerated, it is possible to greatly reduce the toner consumption while minimizing the decrease in the image density. Become.
[0148]
Therefore, in this embodiment, in the region where the increase rate of the image density with respect to the DC developing bias Vavg is smaller than a predetermined value, the lowest possible value of the DC developing bias is set as low as possible. Specifically, the evaluation values A (n) and A (n + 1) representing the densities of the respective patch images Ivn and Iv (n + 1) formed with two types of DC developing bias Vavg of Vn and Vn + 1. When the difference is equal to or smaller than the predetermined value Δa, the lower DC developing bias, that is, the value of Vn is set as the optimum value Vop. Here, when there are two images whose evaluation values differ by Δa, this value Δa is such that the difference in density between the two cannot be easily discerned by the naked eye, or the difference in density between the two can be allowed in the apparatus. It is desirable to select it to the extent.
[0149]
This prevents the DC developing bias Vavg from being set higher than necessary even though there is almost no increase in image density, and the trade-off between image density and toner consumption is reduced. It has been.
[0150]
As described above, the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg at which a predetermined solid image density is obtained is set to any value in the range from the minimum value V0 to the maximum value V5. In this image forming apparatus, from the viewpoint of improving the image quality, the surface potential and the DC developing bias of the portion (non-image portion) where the toner is not attached corresponding to the image signal in the electrostatic latent image on the photoreceptor 2. The potential difference from Vavg is always constant (for example, 325 V), and when the optimum value Vop of the DC developing bias Vavg is obtained as described above, the charging given from the charging control unit 103 to the charging unit 3 accordingly. The magnitude of the bias is also changed, and the potential difference is kept constant.
[0151]
(E) Exposure energy setting
Subsequently, the exposure energy E is set to the optimum value. FIG. 19 is a flowchart showing exposure energy setting processing in this embodiment. As shown in FIG. 19, the processing content is basically the same as the developing bias setting processing (FIG. 15) described above. That is, first, the DC developing bias Vavg is set to the optimum value Vop obtained previously (step S51), and then a patch image is formed at each level while increasing the exposure energy E by one level from the minimum level 0 (step S51). Steps S52 and S53). The sensor outputs Vp and Vs corresponding to the amount of reflected light from each patch image are sampled (step S54), spike noise is removed from the sample data (step S55), and an evaluation value representing the density of each patch image is obtained. The optimum value Eop of the exposure energy is obtained based on the result (step S56).
[0152]
In this processing (FIG. 19), the processing content is different from the development bias setting processing (FIG. 15). The optimum value Eop of the exposure energy is determined from the pattern / number of patch images to be formed and the evaluation value. It is the calculation process to be obtained, and the other processes are almost common. Therefore, here, the difference will be mainly described.
[0153]
In this image forming apparatus, an electrostatic latent image corresponding to an image signal is formed by exposing the surface of the photosensitive member 2 with the light beam L. For example, an exposed area such as a solid image is relatively wide. In the density image, the potential profile of the electrostatic latent image does not change much even if the exposure energy E is changed. On the other hand, for example, in a low density image in which exposed areas are scattered on the surface of the photoreceptor 2 like a fine line image or a halftone image, the potential profile changes greatly depending on the exposure energy E. Such a change in the potential profile causes a change in the density of the toner image. That is, the change in the exposure energy E does not significantly affect the high density image, but greatly affects the density of the low density image.
[0154]
Therefore, in this embodiment, first, a solid image in which the influence of the exposure energy E on the image density is small is formed as a high density patch image, and the optimum value of the DC developing bias Vavg is obtained based on the density, while the exposure energy E When obtaining the optimum value, a low-density patch image is formed. Therefore, in this exposure energy setting process, a patch image having a pattern different from the patch image (FIG. 16) formed in the DC development bias setting process is used.
[0155]
Although the influence of the exposure energy E on the high density image is small, if the variable range is too wide, the density change of the high density image also becomes large. In order to prevent this, the variable range of the exposure energy E is an electrostatic latent image corresponding to a high density image (for example, a solid image) when the exposure energy is changed from the minimum (level 0) to the maximum (level 3). It is preferable that the change in the surface potential is within 20V, more desirably within 10V.
[0156]
FIG. 20 shows a low-density patch image. As described above, in this embodiment, the exposure energy E is changed and set in four stages. Here, a total of four patch images Ie0 to Ie3 are formed, one for each level. Yes. Further, as shown in FIG. 20, the patch image pattern used here is composed of a plurality of thin lines that are spaced apart from each other, and more specifically, is a 1-on 10-off 1-dot line pattern. The pattern of the low-density patch image is not limited to this, but if a pattern in which lines or dots are isolated from each other as described above, a change in exposure energy E can be more reflected in a change in image density. Therefore, it is possible to obtain the optimum value with higher accuracy.
[0157]
Further, the length L4 of each patch image is set to be smaller than the length L1 (FIG. 16) of the high-density patch image. This is because, in this exposure energy setting process, the DC developing bias Vavg is already set to the optimum value Vop, and under this optimum condition, density unevenness does not occur in the two cycles of the photoconductor (conversely, If such density unevenness occurs in the state, Vop is not an optimum value as the DC developing bias Vavg). However, on the other hand, there may be density unevenness due to deformation of the developing roller 44. Therefore, it is preferable to use an average value for the length corresponding to the circumferential length of the developing roller 44 as the density of the patch image. Therefore, the circumferential length L4 of the patch image is set to be larger than the circumferential length of the developing roller 44. If the moving speeds (peripheral speeds) of the surfaces of the developing roller 44 and the photosensitive member 2 are not the same in the non-contact developing type apparatus, the peripheral speed ratio is taken into consideration and the developing roller 44 corresponds to one round. A patch image having such a length may be formed on the photoreceptor 2.
[0158]
Further, the interval L5 between the patch images may be smaller than the interval L2 shown in FIG. This is because the energy density of the light beam L from the exposure unit 6 can be changed in a relatively short time, and particularly when the light source is composed of a semiconductor laser, the energy density is very short. It is because it can be changed. By configuring the shape and arrangement of each patch image in this way, it is possible to form all the patch images Ie0 to Ie3 on one turn of the intermediate transfer belt 71 as shown in FIG. Accordingly, the processing time is also shortened.
[0159]
For the low-density patch images Ie0 to Ie3 formed in this way, an evaluation value representing the image density is obtained in the same manner as in the case of the high-density patch image described above. Then, based on the evaluation value and the control target value derived from the low-density patch image lookup table (FIG. 14B) prepared separately from the above-described high-density patch image, exposure energy is obtained. The optimum value Eop is calculated. FIG. 21 is a flowchart showing the exposure energy optimum value calculation processing in this embodiment. Also in this process, as in the optimum developing bias value calculation process shown in FIG. 18, the evaluation values are compared with the target value At in order from the patch image formed at the low energy level so that the evaluation value matches the target value. The optimum value Eop is determined by determining the value of the exposure energy E (steps S571 to S577).
[0160]
However, in the range of normally used exposure energy E, the saturation characteristic (FIG. 17B) seen in the relationship between the solid image density and the DC developing bias does not appear between the fine line image density and the exposure energy E. Processing corresponding to step S473 in FIG. 18 is omitted. In this way, the optimum value Eop of the exposure energy E that can obtain a desired image density is obtained.
[0161]
(F) Post-processing
As described above, the optimum values for the DC developing bias Vavg and the exposure energy E are obtained, and thereafter, it becomes possible to form an image with a predetermined image quality. Therefore, at this time, the density control factor optimization process may be terminated, the rotational drive of the intermediate transfer belt 71 and the like may be stopped, and the apparatus may be shifted to a standby state, and other density control factors may be controlled. Some adjustment operation may be performed as much as possible, and the content of the post-processing is arbitrary as described above, and thus the description thereof is omitted here.
[0162]
(G) Timing for executing optimization processing
The optimization process of the concentration control factor is appropriately executed as needed not only when the apparatus power supply described above is turned on, after the unit is replaced, but also during the operation. FIG. 22 is a flowchart showing an image forming operation and an operation stop state in this embodiment. FIG. 23 is a timing chart showing the difference in operation of the apparatus depending on the length of the operation stop time.
[0163]
In this image forming apparatus, as shown in FIG. 22, it is always determined whether or not an image signal accompanying a user's image formation request is input from an external device via the interface 112 (step S201). When an image signal is given, the series of image forming operations described above are executed to form an image corresponding to the image signal on the sheet S (step S204). As described above, the CPU 101 measures the time during which the apparatus is in an operation stop state, that is, the operation stop time ts, by the internal timer, and before the image forming operation is performed, the operation stop time ts and a predetermined value t1 are set. (Step S202), if the operation stop time ts is smaller than t1, the step S203 is skipped and the image forming operation is performed immediately. On the other hand, if the operation stop time ts is t1 or more, the above-described density is obtained. Control factor optimization processing is executed (step S203), and then image formation corresponding to the given image signal is performed (step S204).
[0164]
Further, by repeating this image forming operation as necessary (step S205), a predetermined number of images are formed. When the series of image forming operations is completed in this manner, the rotation driving of the intermediate transfer belt 71 and the like are stopped and the application of the developing bias and the charging bias is stopped, and the apparatus shifts to the operation stop state (step S206). At this time, more specifically, when the output of the charging bias applied from the charging control unit 103 to the charging unit 3 is stopped, the CPU 101 resets the internal timer and starts measuring the time (step S207), and returns to step S201 again. Wait for the image signal to be input. That is, in this embodiment, the CPU 101 measures the time during which the apparatus is in the operation stop state, that is, the operation stop time ts, by the internal timer.
[0165]
At this time, if the next image signal is immediately given, the required number of images are formed in the same manner as described above, and then time counting by the internal timer is started again (step S207), but no image signal is given. In such a case, the timing is continued as it is, and the process proceeds to step S208. When the operation stop time ts reaches a predetermined time t2 (however, t2> t1), the process proceeds to step S209 to execute the above-described concentration control factor optimization process, and further proceeds to step S207. Is reset, and the process returns to step S201. However, if the operation stop time ts has not reached the time t2 in step S208, the process returns to step S201 as it is.
[0166]
In other words, in this apparatus, if there is no new image formation request after completion of the image forming operation according to the user's image formation request or the optimization process of the density control factor, the operation is stopped and a new image is set. Waiting for a signal to be input. At this time, the operation stop time ts is continuously counted by the internal timer, and the operation of the apparatus is divided into the following three modes depending on the timing at which a new image signal is given.
[0167]
(G-1) When ts <t1 (FIG. 23 (a))
This is a case where a new image signal is input before the operation stop time ts reaches the predetermined time t1. At this time, since step S203 in FIG. 22 is skipped, as shown in FIG. 23A, the image forming operation is immediately executed in response to the image signal. After that, the internal timer is reset, and the operation stop time ts starts again from zero.
[0168]
As described above, if the time has not passed since the previous image formation, it is considered that there is no significant change in the image density, so the image forming operation is immediately executed in response to the input image signal. By doing so, an image with a predetermined image quality can be quickly formed.
[0169]
(G-2) When t1 ≦ ts <t2 (FIG. 23B)
When the operation stop time ts reaches time t1 and a new image signal is given before reaching time t2, step S203 shown in FIG. 22 is executed. Therefore, as shown in FIG. 23B, after the image signal is input, the optimization process of the density control factor is first performed, and then the image formation corresponding to the image signal is performed. In the optimization processing at this time, since the image forming operation is performed subsequently, it is not always necessary to shift the apparatus to the operation stop state in the subsequent processing (step S6 shown in FIG. 5).
[0170]
As described above, when the operation stop time ts is equal to or longer than the predetermined time t1, the optimization process of the density control factor is executed prior to the image formation, so that it is relatively long after the previous image formation. Even after time has elapsed, an image having a predetermined image quality can be formed.
[0171]
(G-3) When ts = t2 (FIG. 23 (c))
This is a case where the operation stop time ts reaches time t2 without a new image signal being input. At this time, the optimization process of the concentration control factor in step S209 in FIG. 22 is executed. Therefore, as shown in FIG. 23C, the concentration control factor optimization process is executed when the operation stop time ts reaches t2. At this time, since it is not necessary to subsequently perform image formation, it is preferable to shift the apparatus to the operation stop state in the subsequent processing. At this time, since the internal timer is reset, if the state where the image signal is not input continues and the time t2 elapses, the optimization process of the density control factor is executed in the same manner.
[0172]
As described above, in this image forming apparatus, even if no image signal is given, the toner image formation as a patch image is performed by executing the optimization process of the density control factor every time a certain time elapses. Since the operation stop time ts does not exceed the time t2, the occurrence of density unevenness due to the neglected banding phenomenon is effectively suppressed.
[0173]
In addition, after the density control factor optimization process is performed in this way, when a new image signal is given before the time t1 has elapsed, an image corresponding to the image signal can be immediately formed.
[0174]
As described above, in this embodiment, the times t1 and t2 correspond to the “first downtime” and the “second downtime” of the present invention, respectively. Here, the problem is how to set the first and second pause times t1 and t2. That is, since toner is consumed every time a patch image is formed, in order to keep the running cost of the apparatus low, it is necessary to reduce the frequency of patch image formation as much as possible. From this viewpoint, the first and second pauses are performed. It is preferable to make the time as long as possible. On the other hand, since the density unevenness due to the neglected banding phenomenon appears when the operation stop time becomes long, it is preferable to make the second pause time t2 as short as possible from the viewpoint of maintaining the image quality. As described above, the first and second pause times t1 and t2 are not easily determined. Therefore, it is necessary to set them appropriately according to the specifications of the apparatus, the characteristics of the toner, and the like. For example, in the correspondence relationship between the operation stop time ts and the degree of density unevenness due to the neglected banding phenomenon, the maximum value of the operation stop time ts that can tolerate density unevenness is the first pause time t1, while the density unevenness that occurs in the patch image. However, the maximum value of the operation stop time ts that does not interfere with the optimization process of the concentration control factor can be set as the second stop time t2.
[0175]
In the image forming apparatus according to this embodiment, even when an image signal is not input for a long time, the apparatus temporarily exits the operation stop state by performing the density control factor optimization process at regular intervals. It is configured as follows. Prior to the formation of a patch image, the developing roller 44 is rotated one or more times to reduce the neglected banding phenomenon.
[0176]
However, as described above, since the progression of the neglected banding phenomenon can be suppressed by forming a patch image at regular intervals, the idling operation of the developing roller 44 is not necessarily an essential requirement. That is, in the pre-operation of the above embodiment (FIG. 7), only the pre-operation 1 may be executed without performing the idling operation (pre-operation 2) of the developing roller 44. As described above, the toner characteristics slightly change due to the rotation of the developing roller 44. However, by not performing the pre-operation 2, it is possible to suppress this characteristic change to the minimum.
[0177]
Here, whether or not to perform the pre-operation 2 can be determined by, for example, the degree of image quality required for the apparatus. That is, for applications that require higher image quality, the pre-operation 2 is executed to optimize the density control factor with higher accuracy, while giving more importance to economics such as toner running costs. For the purpose, it can be used properly such that the pre-operation 2 is not executed.
[0178]
Further, in this embodiment, when the operation stop time ts is equal to or longer than the first stop time t1 and an image signal is given, and when the operation stop time ts reaches the second stop time t2 that is larger than the first stop time t1. In addition, the density control factor optimization process is executed (FIG. 22), and in the optimization process, the developing roller 44 is rotated before the patch image is formed.
[0179]
This process (FIG. 22) may be executed with some changes as shown in FIG. FIG. 24 is a flowchart showing a modification of the image forming operation and the operation stop state in this embodiment. In this modified example, if no image signal is input in step S301, the process returns to step S301. Accordingly, the operation is stopped until the image signal is input. In step S302, the process is changed by comparing the operation stop time ts with a predetermined third stop time t3.
[0180]
That is, when the operation stop time ts is less than the third pause time t3 and an image signal is input, an image forming operation corresponding to the input image signal is immediately performed (step S304). On the other hand, when an image signal is input after the operation stop time ts is equal to or longer than the time t3, after performing the density control factor optimization process (step S303), an image forming operation corresponding to the image signal is performed. (Step S304) is performed. However, in the optimization process here, it is assumed that the above-described rotation operation of the developing roller 44 (pre-operation 2 shown in FIG. 7) is always executed. The processing other than the above is the same as the processing shown in FIG.
[0181]
The basis for this is as follows. That is, in this modified example, before the toner image corresponding to the image signal is formed, the developing roller 44 is first rotated (pre-operation 2) and then the patch image forming operation is performed. Occurrence of patch image density unevenness due to banding phenomenon is suppressed. Each of these two operations alone has an effect of reducing the neglected banding phenomenon, and the effect becomes even more remarkable by executing these one after another.
[0182]
As described above, since these two operations are continuously performed, the neglected banding phenomenon can be effectively eliminated. For example, the neglected banding phenomenon does not appear so strongly, which is performed in the above-described embodiment. In some cases, the operation of “optimizing the concentration control factor at regular intervals” can be omitted. For example, in an image forming apparatus having an average continuous operation time of about 8 hours per day, if the operation stop time is about half of that time, that is, about 4 hours, the density unevenness due to the neglected banding phenomenon is acceptable. This is the case.
[0183]
Therefore, in such an apparatus, for example, when an image signal is given when the operation stop time ts is less than 4 hours, a toner image is immediately formed according to the image signal, while the operation stop time ts has passed 4 hours or more. When the image signal is given, the toner image is formed after the density control factor optimization process involving the rotation operation of the developing roller 44 is performed, thereby suppressing the occurrence of density unevenness due to the neglected banding phenomenon. Thus, it is possible to stably form a toner image with good image quality. This corresponds to the case where the third pause time is 4 hours in the present invention.
[0184]
(III) Effect
As described above, in this image forming apparatus, a patch image is formed in response to an image signal given from an external apparatus or in the optimization process of the density control factor, so that a certain period of time, that is, the second pause time. Some toner images are formed at time intervals within t2. Therefore, when the apparatus is turned on, the operation stop state does not continue beyond the time t2, and the occurrence of uneven density in the image due to the neglected banding phenomenon is effectively suppressed. Moreover, even before the operation stop time ts reaches time t2, if an image signal is input after a relatively long time t1 or more has passed, the density control factor is optimized prior to image formation. Since the processing is performed, a toner image with good image quality can be formed even in such a case.
[0185]
Further, when performing the optimization process of the density control factor, if the developing roller 44 is idled (circulation operation) prior to forming the patch image, the patch image is formed with more uniform toner. Therefore, the optimum values of the DC developing bias Vavg and the exposure energy E can be accurately obtained based on the image density. Then, by performing image formation under such optimized conditions, this image forming apparatus can stably form a toner image with good image quality.
[0186]
FIG. 25 is a timing chart showing the relationship between the length of the operation stop time and the operation of the apparatus in the processing of FIG. When the processing shown in FIG. 24 is performed, when the image signal is input when the operation stop time ts after the end of the image forming operation is less than the predetermined third pause time t3, as shown in FIG. The image forming operation is immediately executed in response to the image signal input.
[0187]
On the other hand, as shown in FIG. 25B, when the image signal is input when the operation stop time ts is equal to or longer than the time t3, the optimum operation with the rotation operation of the developing roller is performed prior to the execution of the image forming operation. Processing is executed. As described above, when image formation is performed after the operation stop state has continued for a long time, the optimization process with the circular operation is executed prior to the image formation, thereby suppressing the occurrence of density unevenness due to the neglected banding phenomenon. be able to. Further, by performing the rotation operation of the developing roller prior to the patch image formation, it is possible to prevent the influence of the neglected banding phenomenon on the patch image.
[0188]
As described above, when the operation stop state continues for a predetermined third rest time or longer, first, the toner carrier is rotated to alleviate the non-uniformity of the toner on the toner carrier, and subsequently the density control factor. By executing this optimization process, the concentration control factor can be set to an optimum state. By forming the toner image corresponding to the image formation request in the optimized state in this way, it is possible to stably form a toner image with less density unevenness and good image quality.
[0189]
Also, the density sensor 60 detects the amount of reflected light from the patch image area on the intermediate transfer belt 71 both before and after the patch image is formed, and an evaluation value corresponding to the patch image density is obtained from the detection result. Since the calculation is performed, it is possible to accurately determine the density of the patch image by eliminating the influence of the change in the amount of reflected light due to discoloration or scratches in the patch image area before the patch image is formed.
[0190]
In addition, the developing bias is set to the minimum to reveal the condition that the toner does not easily move from the developing roller 44 to the photosensitive member 2, and it is effective that the toner adheres to the intermediate transfer belt 71 and affects the detection result. In addition, since the amount of light reflected from the intermediate transfer belt 71 is detected in parallel with this, the density control factor optimization process can be performed in a short time.
[0191]
(IV) Other
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the density sensor 60 is disposed so as to face the surface of the intermediate transfer belt 71, and the density of the toner image as the patch image primarily transferred to the intermediate transfer belt 71 is detected. However, the present invention is not limited to this. For example, a density sensor may be arranged facing the surface of the photoreceptor 2 to detect the density of the toner image as a patch image developed on the photoreceptor 2.
[0192]
Further, for example, in the above-described embodiment, the density sensor 60 is configured by a reflective photosensor that irradiates light toward the surface of the intermediate transfer belt 71 and detects the amount of light reflected from the surface. In addition to this, for example, the light emitting element and the light receiving element of the density sensor may be installed so as to face each other with the intermediate transfer belt interposed therebetween, and the amount of light transmitted through the intermediate transfer belt may be detected.
[0193]
For example, in the above-described embodiment, a solid image is used as the high-density patch image, and an image including a plurality of 1-dot lines of 1 on 10 off is used as the low-density patch image. The pattern is not limited to this, and may be a halftone image of another pattern.
[0194]
Further, for example, in the density control factor optimization process in the above-described embodiment, after each developing device is sequentially positioned at the developing position and each developing roller 44 is idled, the respective developing devices are switched again and sequentially. Although it is configured to form a patch image, the developing roller may be idled and the patch image may be continuously formed for each developing device. In such a case, the number of switching operations of the developing device can be reduced. For example, in an apparatus that requires quietness in a standby state, this configuration is accompanied by switching of the developing device. It is possible to minimize the frequency of the generated operation sound.
[0195]
Moreover, the procedure of the optimization process of the concentration control factor in the above-described embodiment shows an example thereof, and a procedure other than this may be used. For example, in this embodiment, the image forming operation and the density control factor optimization process are all executed in the order of yellow, cyan, magenta, and black, but other orders may be used.
[0196]
In the above-described embodiment, each sample data obtained by sampling the output of the density sensor 60 for one round of the intermediate transfer belt 71 is stored as a background profile of the intermediate transfer belt 71. However, a patch image is formed later. Only the sample data from the position to be stored may be stored, and in this way, the amount of data to be stored can be reduced. In this case, if the formation positions of the patch images on the intermediate transfer belt 71 are matched as much as possible, the calculation can be performed using the common base profile for each patch image, which is more effective. .
[0197]
In the above-described embodiment, the DC development bias and the exposure energy as the density control factors for controlling the image density are made variable. However, only one of these may be made variable to control the image density. Other concentration control factors may be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the charging bias is configured to change following the DC development bias. However, the present invention is not limited to this, and the charging bias is fixed or independent from the DC development bias. May be changed.
[0198]
The above-described embodiment is an image forming apparatus having the intermediate transfer belt 71 as an intermediate medium that temporarily carries the toner image developed on the photosensitive member 2, but other intermediates such as a transfer drum and a transfer roller. The present invention is also applicable to an image forming apparatus having a medium and an image forming apparatus configured to directly transfer a toner image formed on the photosensitive member 2 without an intermediate medium onto a sheet S as a final transfer material. The invention can be applied.
[0199]
In the above-described embodiment, the image forming apparatus is configured to be capable of forming a full-color image using toners of four colors of yellow, cyan, magenta, and black. For example, the present invention can be applied to an apparatus that forms a monochrome image using only black toner.
[0200]
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a printer that executes an image forming operation based on an image signal from the outside of the apparatus. However, in response to a user's image formation request, for example, a copy button push, The present invention can also be applied to a copying machine that creates an image signal and executes an image forming operation based on the image signal, and a facsimile machine that executes an image forming operation based on an image signal given through a communication line. Needless to say.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a developing device of the image forming apparatus.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a density sensor.
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of a concentration control factor optimization process in this embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing an initialization operation in this embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a pre-operation in this embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a base profile of an intermediate transfer belt.
FIG. 9 is a flowchart showing spike noise removal processing in this embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing how spike noise is removed in this embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram showing the relationship between the particle size of toner and the amount of reflected light.
FIG. 12 is a diagram illustrating a correspondence between a toner particle size distribution and an OD value change.
FIG. 13 is a flowchart showing a control target value derivation process in this embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a lookup table for obtaining a control target value.
FIG. 15 is a flowchart showing development bias setting processing in this embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a high-density patch image.
FIG. 17 is a diagram illustrating fluctuations in image density that occur in the photoconductor cycle.
FIG. 18 is a flowchart showing a DC developing bias optimum value calculation process in this embodiment.
FIG. 19 is a flowchart showing exposure energy setting processing in this embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a low-density patch image.
FIG. 21 is a flowchart showing optimum exposure energy value calculation processing in this embodiment.
FIG. 22 is a flowchart showing an image forming operation and an operation stop state in this embodiment.
FIG. 23 is a timing chart showing a difference in operation of the apparatus depending on the length of operation stop time.
FIG. 24 is a flowchart showing a modification of the image forming operation and the operation stop state in this embodiment.
FIG. 25 is a timing chart showing the relationship between the length of operation stop time and the operation of the apparatus in the process of FIG. 24;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Photosensitive body (image carrier), 3 ... Charging unit (charging means), 4 ... Developing unit, 4Y, 4C, 4M, 4K ... Developing device, 6 ... Exposure unit (exposure means), 10 ... Engine controller (image) Forming means), 11 ... main controller, 44 ... developing roller (toner carrier), 71 ... intermediate transfer belt, 101 ... CPU, 60 ... density sensor, EG ... engine unit, ts ... operation stop time

Claims (11)

その表面に静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、
その表面にトナーを担持しながら所定の方向に回転することで前記像担持体との対向位置に前記トナーを搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアスを印加して前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する像形成手段と
を備え、ユーザの画像形成要求に応じて、該画像形成要求に対応するトナー像を形成する画像形成装置において、
トナー像の形成を終了してからの動作停止時間が所定の第１休止時間以上かつ前記第１休止時間より長い第２休止時間未満であるときに前記画像形成要求があったとき、該画像形成要求に応じてトナー像を形成するのに先立って、および、
前記動作停止時間が前記第２休止時間に達したときに、
パッチ画像としてのトナー像を形成するとともにそのパッチ画像の濃度を検出し、その検出結果に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御する最適化処理を実行することを特徴とする画像形成装置。An image carrier configured to carry an electrostatic latent image on its surface;
A toner carrier that conveys the toner to a position facing the image carrier by rotating in a predetermined direction while carrying toner on the surface;
An image that forms a toner image by applying a predetermined developing bias to the toner carrier and moving the toner carried on the toner carrier to the image carrier to visualize the electrostatic latent image with toner. An image forming apparatus that forms a toner image corresponding to the image formation request in response to a user image formation request.
When the image formation request is made when the operation stop time after completion of the toner image formation is not less than a predetermined first pause time and less than a second pause time longer than the first pause time, the image formation is performed. Prior to forming a toner image on demand, and
When the operation stop time reaches the second pause time,
It forms a toner image as a patch image, detects the density of the patch image, optimizes a density control factor that affects the image density based on the detection result, and executes an optimization process for controlling the image density An image forming apparatus. 前記最適化処理を実行する際に、前記パッチ画像を形成するのに先立って、前記トナー担持体が少なくとも１周以上回転するように構成されている請求項１に記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, wherein when the optimization process is executed, the toner carrier is configured to rotate at least one round prior to forming the patch image. 前記濃度制御因子は、前記現像バイアスを含んでいる請求項１または２に記載の画像形成装置。It said density control factor, the image forming apparatus according to claim 1 or 2 comprising said developing bias. 前記像担持体の表面を光ビームで露光することにより前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光手段をさらに備え、
前記濃度制御因子は、前記光ビームのエネルギー密度を含んでいる請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。Exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier by exposing the surface of the image carrier with a light beam;
It said density control factor, the image forming apparatus according to any one of the optical claims 1 comprises an energy density of the beam 3. 前記静電潜像が形成されるのに先立って、前記像担持体の表面を所定の表面電位に帯電させる帯電手段をさらに備え、
前記帯電手段による前記像担持体の帯電動作を停止した時から前記動作停止時間を起算する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。Prior to the formation of the electrostatic latent image, the image bearing member further comprises charging means for charging the surface of the image carrier to a predetermined surface potential,
The image forming apparatus according to any one of 4 claims 1 reckoned the operation stop time from the time of stopping the charging operation of said image bearing member by said charging means. 前記トナー担持体の回転方向において前記対向位置よりも上流側の規制位置で前記トナー担持体表面と当接することで、前記トナー担持体表面に担持されるトナー量を規制する規制手段をさらに備え、
前記トナー担持体と前記像担持体とを前記対向位置で対向させた状態では、前記規制位置が前記トナー担持体の回転中心よりも下方に位置するように構成された請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。A regulation means for regulating the amount of toner carried on the surface of the toner carrier by contacting the surface of the toner carrier at a regulation position upstream of the facing position in the rotation direction of the toner carrier;
Any and in the state in which the toner carrying member and with said image bearing member are opposed in the opposite position, the restricting position is 5 claims 1 configured to be positioned below the center of rotation of the toner carrier An image forming apparatus according to claim 1. 前記トナー担持体の回転方向において前記規制位置よりも上流側の剥離位置で前記トナー担持体表面と当接することで、前記トナー担持体表面に付着したトナーを剥離させる剥離手段をさらに備え、
前記トナー担持体と前記像担持体とを前記対向位置で対向させた状態では、前記剥離位置が前記規制位置よりも上方に位置するように構成された請求項６に記載の画像形成装置。A peeling means for peeling the toner adhering to the surface of the toner carrier by contacting the surface of the toner carrier at a peeling position upstream of the regulation position in the rotation direction of the toner carrier;
The image forming apparatus according to claim 6 , wherein the separation position is positioned above the restriction position when the toner carrier and the image carrier are opposed to each other at the facing position. 前記トナー担持体の表面が導電性を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7 the surface of the toner carrier is conductive. 定着オフセットを防止する離型材としてのワックス成分を含有する前記トナーを用いて前記トナー像を形成する請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to form the toner image using the toner containing the wax component as a release material to prevent the fixing offset 8. ユーザの画像形成要求に応じて、像担持体の表面に静電潜像を形成するとともに、その表面にトナーを担持しながら回転するトナー担持体に所定の現像バイアスを印加して前記トナー担持体に担持されるトナーを前記像担持体に移動させることによって前記静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成する画像形成方法において、
トナー像の形成を終了してからの動作停止時間が所定の第１休止時間以上かつ前記第１休止時間より長い第２休止時間未満であるときに前記画像形成要求があったとき、該画像形成要求に応じてトナー像を形成するのに先立って、および、
前記動作停止時間が前記第２休止時間に達したときに、
パッチ画像としてのトナー像を形成するとともにその濃度を検出し、その検出結果に基づき画像濃度に影響を与える濃度制御因子を最適化して画像濃度を制御する最適化処理を実行することを特徴とする画像形成方法。In response to a user's image formation request, an electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier, and a predetermined developing bias is applied to the toner carrier that rotates while carrying toner on the surface of the image carrier. In the image forming method of forming the toner image by moving the toner carried on the image carrier to the latent image by developing the electrostatic latent image with the toner,
When the image formation request is made when the operation stop time after completion of the toner image formation is not less than a predetermined first pause time and less than a second pause time longer than the first pause time, the image formation is performed. Prior to forming a toner image on demand, and
When the operation stop time reaches the second pause time,
A toner image as a patch image is formed, its density is detected, and an optimization process for controlling the image density is performed by optimizing a density control factor that affects the image density based on the detection result. Image forming method. 前記最適化処理を実行する際に、前記パッチ画像を形成するのに先立って、前記トナー担持体を少なくとも１周以上回転させる請求項１０に記載の画像形成方法。When performing the optimization processing, prior to forming the patch image, an image forming method according to claim 1 0 of rotating at least one round or more the toner carrying member.
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