JP5377341B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、パッチ画像の検知結果に基づいて現像装置にトナーを補給する画像形成装置、詳しくは現像剤のトナー濃度が所定範囲外の場合に通常画像形成時の現像コントラストを補正する制御に関する。

トナーとキャリアを有するいわゆる二成分現像剤を現像剤担持体に担持させて像担持体に形成された静電像を現像する画像形成装置が広く用いられている。二成分現像剤を用いる現像装置では、画像形成に伴ってトナーだけが消費されて二成分現像剤のトナー濃度が低下するため、ＡＴＲ（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｓｈｅｒ）制御を行って補給装置からトナーが補給される。

現像装置に対するトナーの補給制御としては、所定の露光条件、現像条件で像担持体にパッチ画像を形成して反射光量等を測定し、パッチ画像が所定の画像濃度となるようにトナーの補給量を制御するパッチ検ＡＴＲ方式が実用化されている。パッチ画像の画像濃度が不足する場合には、現像コントラストに対してトナーの帯電量が過剰であるため、トナーの補給量を増加して二成分現像剤に占めるトナーの割合を高め、トナーの摩擦機会を減らして帯電量を低下させる。一方、パッチ画像の画像濃度が過剰な場合には、現像コントラストに対してトナーの帯電量が不足であるため、トナーの補給量を減らして二成分現像剤に占めるトナーの割合を低下させ、トナーの摩擦機会を増して帯電量を高める。

しかし、トナーの帯電量は、二成分現像剤に占めるトナーの割合のみならず、絶対湿度、補給されるトナーの帯電性能、現像装置の運転状態等に応じて変化する。このため、パッチ画像の測定結果だけに頼ってトナーの補給制御を無制限に行わせると、二成分現像剤に占めるトナーの割合、すなわち二成分現像剤におけるトナー濃度が適正範囲（例えば５〜１０％重量比）を逸脱することがある。そして、トナー濃度が適正範囲の下限を下回った場合、高濃度の画像部分でトナー供給が間に合わなくなって画像品質が低下することがある。一方、トナー濃度が適正範囲の上限を上回った場合、画像の白地部にトナーが転移して画像品質が低下することがある。

そこで、透磁率センサや反射率センサを現像装置に付設して、二成分現像剤におけるトナー濃度を独立に検知し、トナー濃度が適正範囲の上限に達すると、パッチ画像の画像濃度が不足していても、それ以上の現像剤の供給を停止させている。また、トナー濃度が適正範囲の下限に達すると、パッチ画像の画像濃度が過剰でも、補給装置からトナーを強制補給している（特許文献１）。

特許文献１には、面積階調の露光ドットをカウントして予測的なトナーの補給制御を行うビデオカウントＡＴＲ方式が示される。また、感光ドラム上のパッチ画像の画像濃度を画像濃度センサで検知して事後処理的なトナーの補給制御を行うパッチ検ＡＴＲ方式が示される。そして、二成分現像剤の反射光を検出する濃度センサにより二成分現像剤のトナー濃度を検出し、濃度センサの出力が所定範囲外となった場合には、画像濃度センサの出力に関わらずトナーの強制補給又は強制補給停止を行っている。

しかし、特許文献１に示される制御を行った場合、トナー帯電量の制御が機能しなくなるため、パッチ画像についても通常画像についても同一の現像コントラストに対する画像濃度（トナー載り量）の再現性が失われる。その結果、パッチ画像のトナー載り量が正常な範囲から外れてしまい、当然、通常画像についても、画像濃度や色味の一定性を確保することが困難になる。

特許文献２には、二成分現像剤のトナー濃度が限界値に達してトナーの補給制御に制限がかかった際に、パッチ画像の濃度の検知結果を現像コントラストにフィードバックする制御が示される。ここでは、露光出力、帯電電圧、又は現像電圧を調整して、現像コントラストのほうを変化させることにより、帯電量が正常でなくなったトナーでも、パッチ画像に正常な範囲のトナー載り量を確保させている。

特開平１０−０３９６０８号公報 特開２００７−７８８９６号公報

特許文献２に示される制御を行った場合、パッチ画像形成時の現像コントラストと画像形成時の現像コントラストが異なっていると、肝心の画像において、最大濃度の再現性が損なわれることが判明した。

例えば、パッチ画像形成時の露光出力が画像形成時の露光出力に比較して低い場合、パッチ画像に適正なトナー載り量を確保させるための露光出力の補正量では、画像の最大濃度が低くなる傾向がある。

また、パッチ画像のトナー載り量を反射光で検知している場合、最大面積階調にてパッチ画像を形成すると検知感度が低下するし、記録材に転写されないパッチ画像のクリーニング負荷が高まる。このため、パッチ画像形成時には、面積階調を低くしてトナー載り量の識別分解能を高めるとともにクリーニング負荷を軽減している。この場合も、面積階調が低いパッチ画像で求めた現像コントラストの補正量では、肝心の画像において、面積階調による最大濃度が不足する傾向がある。

本発明は、トナー濃度が所定範囲外となってトナー帯電量の制御が機能しなくなった場合でも、通常画像の現像コントラストを適正に補正して通常画像の最大濃度を再現できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を現像剤担持体に担持させて前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスと前記像担持体の画像部電位との電位差である現像コントラストを通常画像形成時よりも小さくしてパッチ画像を形成可能な画像形成部と、前記パッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度センサと、前記画像濃度センサの検知結果が基準濃度となるように前記補給装置の補給量を補正する第１制御部と、前記現像装置に収納された現像剤のトナー濃度を検知する濃度センサと、前記濃度センサの出力が所定範囲外となった場合に前記画像濃度センサの出力に関わらず前記補給装置の補給量を制限する、もしくは前記補給装置に強制補給させる第２制御部とを備えるものである。そして、前記濃度センサの出力が所定範囲外の場合に、前記画像濃度センサの検知結果が前記基準濃度となるように、前記パッチ画像を形成する際の現像コントラストを補正する第１補正手段と、前記第１補正手段による前記パッチ画像形成時の現像コントラストの補正量に応じて通常画像形成時の現像コントラストを補正する第２補正手段とを備え、前記第１補正手段による補正前後における前記パッチ画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＰ１、ＶｃｏｎｔＰ２とし、前記第２補正手段による補正前後における通常画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＧ１、ＶｃｏｎｔＧ２としたとき、前記第２補正手段は、ＶｃｏｎｔＧ２／ＶｃｏｎｔＧ１が、ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１に比例するように通常画像形成時の現像コントラストを補正する。

また本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を現像剤担持体に担持させて前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスと前記像担持体の画像部電位との電位差である現像コントラストを通常画像形成時よりも小さくしてパッチ画像を形成可能な画像形成部と、前記パッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度センサと、前記画像濃度センサの検知結果が基準濃度となるように前記補給装置の補給量を補正する第１制御部と、前記現像装置に収納された現像剤のトナー濃度を検知する濃度センサと、前記濃度センサの出力が所定範囲外となった場合に前記画像濃度センサの出力に関わらず前記補給装置の補給量を制限する、もしくは前記補給装置に強制補給させる第２制御部と、を備える画像形成装置において、前記濃度センサの出力が所定範囲外の場合に、前記パッチ画像を形成する際の現像コントラストを補正する第１補正手段と、前記第１補正手段による前記パッチ画像形成時の現像コントラストの補正量に応じて通常画像形成時の現像コントラストを補正する第２補正手段と、を備え、前記第１補正手段による補正前後における前記パッチ画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＰ１、ＶｃｏｎｔＰ２とし、前記第２補正手段による補正前後における通常画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＧ１、ＶｃｏｎｔＧ２としたとき、ＶｃｏｎｔＧ２＝ＶｃｏｎｔＧ１×ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１×α、０．９≦α≦１．１、を満たすように前記第２補正手段は、通常画像形成時の現像コントラストを補正することを特徴とする。

本発明の画像形成装置では、パッチ画像に適正なトナー載り量を確保させるための現像コントラストの補正量よりも大きな補正が通常画像形成時の現像コントラストに施されるため、通常画像の最大濃度の低下が抑制される。従って、トナー濃度が所定範囲外となってトナー帯電量の制御が機能しなくなった場合でも、通常画像の現像コントラストを適正に補正して通常画像の最大濃度を再現できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 リーダ画像処理部における信号処理のブロック図である。 リーダ画像処理部における各制御信号のタイミングの説明図である。 画像形成部の制御系のブロック図である。 パッチ画像の形成工程の説明図である。 パッチ濃度の測定工程の説明図である。 画像濃度とフォトセンサ出力の関係の説明図である。 パッチ画像の説明図である。 比較例の制御の説明図である。 画像の最大濃度をあわせるために必要な現像コントラストの説明図である。 実施例１の濃度制御のフローチャートである。 現像コントラストの調整の説明図である。 パッチ電位制御の説明図である。 画像電位制御の説明図である。 実施例１の制御の効果の説明図である。 ユーザーによる濃度調整のフローチャートである。 濃度読取用画像の説明図である。 現像コントラストと画像濃度の関係の説明図である。 実施例２で用いる画像データの補正テーブルの説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、トナー濃度が限界値に達するとトナー帯電量の代わりに現像コントラストが調整される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、二成分現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／直接転写型の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト６に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト６に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト６に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１１で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。

中間転写ベルト６は、テンションローラ６１、駆動ローラ６２、及び対向ローラ６３に掛け渡して支持され、駆動ローラ６２に駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

記録材カセット６５から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ６６で１枚ずつに分離して、レジストローラ６７へ送り出される。レジストローラ６７は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト６のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

二次転写ローラ６４は、対向ローラ６３に支持された中間転写ベルト６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ６４に正極性の直流電圧が印加されることによって、負極性に帯電して中間転写ベルト６に担持されたトナー像が記録材Ｐへ二次転写される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的にほぼ同一に構成される。以下では、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用のものであることを示すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

図１を参照して図４に示すように、画像形成部Ｐは、感光ドラム１の周囲に、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ７、クリーニング装置８を配置している。

感光ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。感光ドラム１は、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率が約４０％のＯＰＣ感光体である。しかし、反射率が同程度であるアモルファスシリコン系の感光体などであっても構わない。

帯電装置２は、スコロトロン帯電器を用いており、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１に照射して、感光ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電する。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されたグリッド部とを有する。帯電装置２のワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、所定の帯電バイアスが印加される。帯電装置２のグリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。ワイヤに印加される電圧にも依存するが、感光ドラム１は、ほぼグリッド部に印加された電圧に帯電する。

露光装置３は、レーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１の表面に画像の静電像を書き込む。電位検出手段の一例である電位センサ５は、露光装置３が感光ドラム１に形成した静電像の電位を検出可能である。現像装置４は、感光ドラム１の静電像にトナーを付着させてトナー像に現像する。

一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６の内側面を押圧して、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間に一次転写部Ｔ１を形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ７に印加されることによって、感光ドラム１に担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト６へ一次転写される。

クリーニング装置８は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト６への転写を逃れて感光ドラム１に残った転写残トナーを回収する。

ベルトクリーニング装置６８は、中間転写ベルト６にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト６に残った転写残トナーを回収する。

画像形成装置１００には、操作部２０が設けられている。操作部２０は、表示器２１８を有している。操作部２０は、画像読取部ＡのＣＰＵ２１４及び画像形成装置１００の制御部１１０に接続されている。使用者が、操作部２０を通じて画像の種類や枚数等の諸条件を入力することができる。プリンタ部Ｂは、それに応じて画像形成を行う。

＜画像読取装置＞
図２はリーダ画像処理部における信号処理のブロック図である。図３はリーダ画像処理部における各制御信号のタイミングの説明図である。

図１に示すように、画像読取装置（リーダ部）Ａは、原稿台ガラス１０２上に載置された原稿Ｇの下向き面の画像を読み取る。原稿Ｇの画像は、光源１０３に照明されて、光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配列されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にレッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。光源１０３、光学系１０４及びＣＣＤセンサ１０５を含む読み取り光学系ユニットは、矢印Ｒ１０３方向に移動することにより、原稿Ｇの画像をライン毎の電気信号データ列に変換する。

原稿台ガラス１０２上には、原稿Ｇを突き当てて位置決める突き当て部材１０７が設けられている。原稿台ガラス１０２上には、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定し、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための基準白色板１０６が配置されている。

ＣＣＤセンサ１０５によって得られた画像信号は、リーダ画像処理部１０８において画像処理された後、プリンタ制御部（プリンタ画像処理部）１０９に送られて画像処理される。

図２に示すように、クロック発生部２１１は、１画素単位のクロック（ＣＬＯＣＫ信号）を発生する。主走査アドレスカウンタ２１２は、クロック発生部２１１のクロックを計数して１ラインの画素ごとの主走査アドレスを生成する。主走査アドレスカウンタ２１２は、ＨＳＹＮＣ信号でクリアされることにより、次の１ラインの主走査アドレスの計数を開始する。

デコーダ２１３は、主走査アドレスカウンタ２１２からの主走査アドレスをデコードして、シフトパルスやリセットパルス等の１ライン単位のＣＣＤ駆動信号を生成する。また、デコーダ２１３は、ＣＣＤセンサ１０５の１ライン読み取り信号における有効領域を表すＶＥ信号、ライン同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。

図３に示すように、ＶＳＹＮＣ信号は、副走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において、画像読み取り（スキャン）を行って、順次、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの出力信号を形成する。ＶＥ信号は、主走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において主走査開始位置のタイミングをとり、主にライン遅延のライン計数制御に用いられる。そして、ＣＬＯＣＫ信号は、画素同期信号であり、“０”→“１”の立ち上がりタイミングで画像データを転送するのに用いられる。

ＣＣＤセンサ１０５から出力される画像信号は、図２に示すように、アナログ信号処理部２０１に入力される。アナログ信号処理部２０１に入力された信号は、ここでゲイン調整、オフセット調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ２０２で各色信号毎に８ｂｉｔのデジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。デジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１は、シェーディング補正部２０３に入力されて、基準白色板１０６の読み取り信号を用いた色毎のシェーディング補正を施される。

ＣＣＤセンサ１０５の各ラインセンサは、ＲＧＢ相互に所定の距離を隔てて配置されているため、ラインディレイ回路２０４は、デジタル画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２における副走査方向の空間的ずれを補正する。具体的には、Ｂ信号に対して副走査方向で、Ｒ、Ｇの各信号を副走査方向にライン遅延させてＢ信号に合わせる。

入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサ１０５のＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの分光特性で決まる読み取り色空間を、次式のようなマトリックス演算を行ってＮＴＳＣの標準色空間に変換する。

光量／画像濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＯＭにより構成され、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の輝度信号が、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の画像信号のＭ０、Ｃ０、Ｙ０の濃度信号に変換される。ライン遅延メモリ２０７は、黒文字判定部（図示せず）で、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４信号から生成されるＵＣＲ、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮ等の判定信号までのライン遅延分だけ、Ｍ０、Ｃ０、Ｙ０の画像信号を遅延させる。
マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、入力されたＭ１、Ｃ１、Ｙ１の三原色信号により黒（Ｋ）の信号を抽出し、更にプリンタ部Ｂでの記録色材の色濁りを補正する演算を施す。そして、マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、Ｍ２、Ｃ２、Ｙ２、Ｋ２の信号を各読み取り動作の度に、順次、所定のビット幅（８ｂｉｔ）で出力する。

γ補正回路２０９は、リーダ部Ａにおいて、プリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく画像濃度補正を行う。γ補正回路２０９は、例えば、２５６バイトのＲＡＭ等で構成されたガンマ補正のＬＵＴ（階調補正テーブル）を用いて濃度変換を行う。空間フィルタ処理部（出力フィルタ）２１０は、エッジ強調又はスムージング処理を行う。

＜露光装置＞
図４は画像形成部の制御系のブロック図である。図４に示すように、画像形成装置１００は、画像形成動作を統括的に制御する制御部１１０を有する。制御部１１０は、ＣＰＵ１１１とＲＡＭ１１２とＲＯＭ１１３とを有する。

露光装置３は、回転ミラー有するレーザースキャナを用いた。露光装置３は、レーザー出力信号に対して所望の画像濃度レベルが得られるように、レーザー光量制御回路１９０が露光出力を決定する。また、γ補正回路２０９の階調補正テーブル（ＬＵＴ）を介して生成された駆動信号に従ってパルス幅変調回路１９１により決めたパルス幅で二値のレーザー光が出力される。

予め求められたレーザー出力信号と画像濃度レベルとの関係から、所望の画像濃度が形成できるレーザー出力信号が、階調補正テーブル（ＬＵＴ）としてγ補正回路２０９に記憶され、この階調補正テーブルに則ってレーザー出力信号が決定される。

図２に示す空間フィルタ処理部２１０で処理されたＭ４、Ｃ４、Ｙ４、Ｋ４の面順次の画像信号は、プリンタ制御部１０９に送られる。そして、露光装置３で、ＰＷＭ（パルス幅変調）を用いた二値の面積階調により濃度階調を有する画像記録が行われる。

つまり、プリンタ制御部１０９のパルス幅変調回路１９１は、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間幅）のレーザー駆動パルスを形成して出力する。高濃度の画素信号に対しては、より幅の広い駆動パルスを、低濃度の画素画像信号に対しては、より幅の狭い駆動パルスを、中間濃度の画素画像信号に対しては、中間幅の駆動パルスを各々形成する。

パルス幅変調回路１９１から出力された二値のレーザー駆動パルスは、露光装置３の半導体レーザーに供給され、半導体レーザーを、そのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザーは、高濃度画素に対しては、より長い時間駆動され、低濃度画素に対しては、より短い時間駆動されることになる。

このため、感光ドラム１に形成される静電像のドットサイズ（面積）が、画素の濃度に対応して異なる。露光装置３は、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲を露光し、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲を露光する。従って、当然のことながら、高濃度画素に対応するトナー消費量は、低濃度画素に対するそれよりも大である。

＜現像装置＞
現像装置４は、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用する二成分現像方式を採用する。非磁性トナー（トナー）は、スチレン系共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させたもので平均直径が５μｍである。現像装置４は、二成分現像剤を攪拌して、磁性キャリアを正極性に、トナーを負極性にそれぞれ帯電させる。

現像装置４は、紙面と垂直方向に延在する隔壁４６によって、現像容器４５内の空間が第１室（現像室）と第２室（攪拌室）とに区画される。第１室には、非磁性の現像スリーブ４１が配置されており、現像スリーブ４１の内側には磁界発生手段としてのマグネットが固定配置されている。

第１室には、第１のスクリュー４２が配置され、第１のスクリュー４２は、第１室中の現像剤を攪拌搬送する。第２室には、第２のスクリュー４３が配置され、第２のスクリュー４２は、第２室中の現像剤を攪拌しつつ第１のスクリュー４２と逆方向に搬送する。第２のスクリュー４３は、トナー搬送スクリュー３２の回転によってトナー補給槽３３から供給されたトナーを、既に現像装置４内にある現像剤に攪拌して現像剤のトナー濃度を均一化する。

隔壁４６には、紙面の手前側と奥側の端部において第１室と第２室とを相互に連通させる一対の現像剤通路が形成されている。第１と第２のスクリュー４２、４３の搬送力により、一対の現像剤通路を通じて現像容器４５内を現像剤が攪拌されつつ循環する。現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した第１室内の現像剤が一方の現像剤通路を通じて第２室へ移動する。第２室内でトナーを補給されてトナー濃度が回復した現像剤が他方の現像剤通路を通じて第１室内へ移動する。

第１室内の二成分現像剤は、第１のスクリュー４２によって現像スリーブ４１へ塗布され、マグネットの磁力によって現像スリーブ４１上に穂立ち状態で担持される。現像剤スリーブ４１上の現像剤は、層厚規制部材（ブレード）によって層厚を規制された後に、現像スリーブ４１の回転に伴って感光ドラム１に対向した現像領域へ搬送される。

現像スリーブ４１には、現像バイアス電源４４から、負極性の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した現像バイアス電圧（振動電圧）が印加される。これにより、負極性に帯電したトナーが、現像スリーブ４１よりも相対的に正極性になった感光ドラム１の静電像へ移転して静電像が反転現像される。

現像剤補給装置３０は、現像装置４の上部に、補給用トナーを収容したトナー補給槽３３を配置している。トナー補給槽３３の下部には、モータ３１により回転駆動されるトナー搬送スクリュー３２が設置されている。

トナー搬送スクリュー３２は、補給用トナーを、トナー搬送スクリュー３２が配置されたトナー搬送路を通して現像装置４内に供給する。トナー搬送スクリュー３２によるトナーの供給は、制御部１１０のＣＰＵ１１１が、モータ駆動回路（図示せず）を介してモータ３１の回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ１１１に接続されたＲＡＭ１１２には、モータ駆動回路に供給する制御データ等が記憶されている。トナー補給槽３３、モータ３１、及びトナー搬送スクリュー３２などが、現像剤補給装置３０を構成する。

画像形成装置１００では、感光ドラム１の静電像の連続的な現像により現像装置４内の現像剤のトナー濃度が低下する。そのため、制御部１１０は、トナー補給制御を実行してトナー補給槽３３からトナーを現像装置４に補給することにより、現像剤のトナー濃度を可及的に一定に制御して、画像濃度を可及的に一定に制御する。

画像形成装置１００は、感光ドラム１上の静電像を、面積階調によるデジタル方式で形成する。このため、トナー補給動作は、パッチ画像の画像濃度センサ１２による検知結果に基づいて行われるとともに、感光ドラム１上に形成される静電像の画素毎のデジタル画像信号に基づいて行われる。

すなわち、制御部１１０（第１制御部）は、ビデオカウントＡＴＲにより求めた基礎補給量Ｍｖに、パッチ検ＡＴＲにより求めた補給補正量Ｍｐを加算して、画像形成１枚当たりの補給トナー量Ｍｓｕｍを求める。画像に応じて予測的に計算されるトナー消費量（Ｍｖ）に、パッチ画像から検出した事後的なトナー不足量（Ｍｐ）を加算して、式１のように現在の現像装置４に供給すべき補給トナー量Ｍｓｕｍを設定する。
補給トナー量Ｍｓｕｍ＝Ｍｖ＋（Ｍｐ／パッチ検ＡＴＲ頻度） ・・・（式１）
式１中、Ｍｖは、ビデオカウントＡＴＲにより求まった補給トナー量、Ｍｐは、パッチ検ＡＴＲにより求まった補給トナー量である。

＜ビデオカウントＡＴＲ＞
基礎補給量Ｍｖは、画像読取装置（リーダ部）Ａで読み込んだ画像信号、あるいはコンピュータ等から送られてきた画像信号から求められる。これら画像信号の処理を行う回路構成は、図２のブロック図に示したとおりである。

図２に示すように、マスキング及びＵＣＲ回路２０８が出力するＭ２、Ｃ２、Ｙ２、Ｋ２の画像信号は、ビデオカウンタ２２０にも送られ、そこで画素単位の画像濃度値を積算してＣＭＹＫ各画像のビデオカウント値を算出する。

ビデオカウンタ２２０は、Ｍ２、Ｃ２、Ｙ２、Ｋ２の画像信号を処理して画素単位の濃度値を積算し、ＣＭＹＫ各色画像のビデオカウント値が算出される。例えば、１２８レベルのハーフトーン画像を、６００ｄｐｉで、Ａ３フルサイズ（１６．５×１１．７ｉｎｃｈ）に形成する場合、ビデオカウント値は、「１２８×６００×６００×１６．５×１１．７＝８８９５７４４０００」となる。

ビデオカウント値は、予め求められてＲＯＭ１１３に記憶されているビデオカウント値と補給トナー量との関係を示すテーブルを用いて、基礎補給量Ｍｖへと換算される。こうして、画像形成を行うごとに各画像の基礎補給量Ｍｖが算出される。

＜パッチ検ＡＴＲ＞
図５はパッチ画像の形成工程の説明図である。図６はパッチ濃度の測定工程の説明図である。図７は画像濃度とフォトセンサ出力の関係の説明図である。図８はパッチ画像の説明図である。

図４を参照して図５に示すように、制御部１１０は、連続画像形成における所定枚数の画像形成ごとの画像間隔にパッチ画像を形成する。連続画像形成中、出力する２４枚ごとの画像の後端と次の画像の先端とに挟まれた非画像領域（画像間隔）に、画像濃度検知用画像パターンであるパッチ画像Ｑを形成させる。従って、パッチ画像Ｑは、連続画像形成２４枚毎の画像間に形成される。

制御部１１０は、露光装置３を制御してパッチ画像の静電像である「パッチ静電像」を感光ドラム１に書き込み、現像装置４により現像してパッチ画像Ｑを形成する。制御部１１０は、パッチ検ＡＴＲの濃度制御を実行して、画像濃度センサ１２によるパッチ画像Ｑの検知結果に基いて、パッチ画像Ｑの画像濃度が基準濃度に収束するようにトナー補給制御を行う。

プリンタ制御部１０９には、予め定められた画像濃度に対応した信号レベルのパッチ画像信号を発生するパッチ画像信号発生回路（パターンジェネレータ）１９２が設けられている。パターンジェネレータ１９２からのパッチ画像信号を、パルス幅変調回路１９１に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザー駆動パルスを発生させる。このレーザー駆動パルスを、露光装置３の半導体レーザーに供給し、半導体レーザーをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光ドラム１を走査露光する。これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ静電像が、感光ドラム１に形成される。このパッチ静電像は、現像装置４により現像される。

現像装置４の下流側で感光ドラム１に対向させて、パッチ画像Ｑの画像濃度を検出するための画像濃度センサ（パッチ検ＡＴＲセンサ）１２が配置されている。画像濃度センサ１２は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部１２ａと、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部１２ｂとを有し、受光部１２ｂが感光ドラム１からの正反射光のみを検出するよう構成されている。

画像濃度センサ１２は、画像間のパッチ画像Ｑが画像濃度センサ１２の下を通過するタイミングを見計らって、感光ドラム１からの反射光量を測定する。この測定結果に係る信号は、ＣＰＵ１１１に入力される。

図６に示すように、画像濃度センサ１２に入力される感光ドラム１からの反射光（近赤外光）は電気信号に変換される。０〜５Ｖのアナログ電気信号は、制御部１１０に設けられたＡ／Ｄ変換回路１１４により、８ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、制御部１１０に設けられる濃度変換回路１１５によって濃度情報に変換される。

図７に示すように、感光ドラム１上に形成したパッチ画像Ｑの画像濃度を面積階調により段階的に変えた時、形成されたパッチ画像の濃度に応じて画像濃度センサ１２の出力が変化する。ここでは、トナーが感光ドラム１に付着していない状態の画像濃度センサ１２の出力が５Ｖであって、２５５レベルに読み込まれる。

感光ドラム１に形成される画素におけるトナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従い、画像濃度センサ１２の出力が小さくなる。このような画像濃度センサ１２の特性に基づき、画像濃度センサ１２の出力から各色の濃度信号に変換する各色専用のテーブル１１５ａを予め用意してある。テーブル１１５ａは、濃度変換回路１１５の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路１１５は、各色とも、精度よくパッチ画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路１１５は、濃度情報をＣＰＵ１１１へと出力する。

画像濃度センサ１２はｌｏｇ関数の特性を有しており、濃度が高くなるほど検知結果の傾きが少なくなる。つまり、濃度の変化に対して、検知結果の変化が少なくなる。結果として、検知精度が低い。そのため、図８に示すように、２ライン１スペースのパターンを使用することで面積階調を下げてパッチ画像濃度を下げている。露光されるパッチ静電像としては、６００ｄｐｉの解像度で、副走査方向に２ライン１スペースの画像とした。

図４に示すように、上述した式１の補給補正量Ｍｐは、初期の現像剤でのパッチ画像Ｑの濃度の検知値を基準として、その基準値と測定結果との差分ΔＤから求まる。例えば、現像装置４内のトナーが基準値より１ｇ（基準量）分ずれた時のパッチ画像Ｑの濃度の測定結果の変化量ΔＤｒａｔｅを予め求めてＲＯＭ１１３に記憶しておく。これにより、ＣＰＵ１１１は、式２により補給補正量Ｍｐを計算する。
Ｍｐ＝ΔＤ／ΔＤｒａｔｅ ・・・（式２）
ここで、補給補正量Ｍｐ分のトナー補給は、急激な色味変動を回避するために、パッチ検ＡＴＲの実行間隔内でなるべく平均して処理することが望ましい。パッチ検ＡＴＲ実行後、求めた補給補正量Ｍｐを１枚目の画像形成時にまとめて補給すると、大幅なトナー補給制御が行なわれて、オーバーシュートが起こる可能性がある。そのため、式２では、補給補正量Ｍｐをパッチ検ＡＴＲの実行頻度で除して補給補正量Ｍｐをパッチ検ＡＴＲの実行間隔で均等に分割して処理している。

以上のようにして、制御部１１０のＣＰＵ１１１は、式１により補給トナー量Ｍｓｕｍを求める。そして、モータ３１を制御してトナー搬送スクリュー３２を作動させることにより、トナー補給槽３３から現像容器４５へ補給トナー量Ｍｓｕｍのトナーを補給する。

しかし、現像容器４５に収納された二成分現像剤に占めるトナーの重量比であるトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が１１％を超えると、パッチ検ＡＴＲの結果として画像濃度が薄いと判断されても、これ以上トナーを補給すると画像不良が発生する可能性がある。同様に、収納された二成分現像剤のトナー濃度が６％を割り込むと、たとえパッチ検ＡＴＲの結果として画像濃度が濃いと判断されても、トナーの補給を絞り続けると現像不良が発生する可能性がある。

そのため、ＣＰＵ１１１は、インダクタＡＴＲを実行して、二成分現像剤に占めるトナーの割合を監視している。そして、二成分現像剤のトナー濃度が１１％を越えた場合には、トナー補給を減少又は停止し、二成分現像剤のトナー濃度が６％を割り込むと、トナーを強制補給する。

＜インダクタＡＴＲ＞
図４に示すように、二成分現像剤のトナー濃度を検出するため、トナー検出手段として、トナー濃度センサ１４が現像装置４に組み込まれている。制御部１１０は、インダクタＡＴＲを実行して、トナー補給制御の制限を行うトナー濃度の領域（補給制御制限領域）を判断する。

トナー濃度センサ１４は、現像装置４内を循環する現像剤に接触させて配置される。トナー濃度センサ１４は、駆動コイルと基準コイルと検出コイルとを有しており、現像剤の透磁率に応じた信号を出力する。駆動コイルに高周波バイアスを印加すると、現像剤のトナー濃度に応じて検出コイルの出力バイアスが変化する。検出コイルの出力バイアスを、現像剤に接触していない基準コイルの出力バイアスと比較することで、現像剤のトナー濃度が検出される。

制御部１１０は、トナー濃度センサ１４による検出結果を、ＲＯＭ１１３に入った換算式を使用してトナー濃度に変換する。現像装置４内の現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄは、ＣＰＵ１１１が、トナー濃度センサ１４の測定結果に基づいて次式３により求める。
Ｔ／Ｄ＝（ＳＧＮＬ値−ＳＧＮＬｉ値）／Ｒａｔｅ＋初期Ｔ／Ｄ ・・・（式３）
式３中、ＳＧＮＬ値：トナー濃度センサの測定値、ＳＧＮＬｉ値：トナー濃度センサの初期測定値（初期値）、Ｒａｔｅ：感度である。初期Ｔ／Ｄ、ＳＧＮＬｉ値は、初期設置時に測定したものを使用しており、Ｒａｔｅは、トナー濃度センサ１４の特性として、ΔＳＧＮＬのＴ／Ｄへの感度を予め測定したものである。これらの定数（初期Ｔ／Ｄ、ＳＧＮＬｉ値、Ｒａｔｅ）は、制御部１１０のＲＡＭ１１２に記憶されている。

制御部（第２制御部）１１０は、このようにして求められた収納された二成分現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄが所定範囲外（上限又は下限）に達すると、パッチ検ＡＴＲのトナー補給制御に制限をかける。制御部（第２制御部）１１０は、トナー濃度センサ１４からの信号に基づいて、モータ３１を作動させて、トナーの補給装置の補給量を制限する、もしくは補給装置にトナーを強制補給させる。

しかし、トナー補給制御に制限がかかると、パッチ検ＡＴＲによるトナー帯電量の制御が機能しなくなるため、同一の現像コントラストに対するトナー載り量の再現性が低下する。その結果、パッチ画像のトナー載り量が正常な範囲から外れてしまい、当然、画像についても、画像濃度や色味の一定性を確保することが困難になる。

＜比較例＞
図９は比較例の制御の説明図である。図１０は画像の最大濃度をあわせるために必要な現像コントラストの説明図である。図９中、（ａ）はパッチ画像の濃度と画像の最大濃度の推移、（ｂ）はパッチ画像と画像の現像コントラストの推移、（ｃ）は連続画像形成時のトナー濃度の推移である。

図４に示すように、比較例では、制御部１１０は、トナー補給制御に制限がかかって画像濃度を適正に維持できなくなると、特許文献２に示されるように、露光装置３の露光出力を変化させてパッチ静電像の現像コントラストを調整する。

なお、現像コントラストは、現像剤担持体に印加される直流バイアスと像担持体の画像部電位との電位差である。すなわち、現像装置４の現像スリーブ４１に印加される直流電圧Ｖｄｃと静電像（明部電位ＶＬ）との電位差である（図１２参照）。現像コントラストの電気量を画像部に付着した無数のトナーの帯電量が埋め合わせることで、静電像がトナー像に現像される。

制御部（第１補正手段）１１０は、トナー濃度センサ１４からの信号に基づいてレーザー光量制御回路１９０を制御し、パッチ画像形成時のレーザーパワーを変更する。これにより、トナー補給制御に制限がかかった状態で形成されるパッチ画像濃度を適正レベルに復帰させる。そして、制御部１１０は、パッチ画像濃度を適正レベルに復帰させるための露光出力の補正量に基づいて通常画像の形成時に適用される露光出力を設定している。ただし、比較例では、パッチ画像形成時の露光出力の補正量をそのまま単純に画像形成時に適用される露光出力に加算（又は減算）している。

図９の（ｃ）に示すように、画像比率が小さい（トナー消費量が少ない）連続画像形成を実行すると、現像装置４内に現像剤が停滞して攪拌され続けるためトナーの帯電量が上昇する。このため、パッチ検ＡＴＲによってトナーが追加されてトナー濃度が上昇するが、矢印のタイミングでトナー濃度が適正範囲の上限値（１１％）に達したため、トナー補給制御に制限がかかって、トナーが十分に追加されなくなる。

図９の（ｂ）に示すように、トナー補給制御に制限がかかってトナー帯電量が上昇すると、パッチ画像濃度を適正レベル保つように露光出力が段階的に増加されて現像コントラストが高められる。これにより、帯電量の多いトナーでもパッチ静電像へのトナー付着量が一定に保たれ、図９の（ａ）に示すように、パッチ画像濃度が一定に維持される。

図９の（ｂ）に示すように、比較例の制御では、パッチ画像形成時の露光出力の補正量をそのまま単純に画像形成時に適用される露光出力に加算（又は減算）している。パッチ画像Ｑと実際の画像とで、それぞれの現像コントラストの変化量を一定値ｚにしている。この場合、図９の（ａ）に示すように、通常画像形成時（実際の画像）の現像コントラストの変化量が不足であり、実際の画像の濃度が低下している。

すなわち、パッチ画像の現像コントラストに比べて実際の画像の現像コントラストが大きいため、現像バイアスや感光ドラムへ静電像を書き込む光量を一律に変化させては、パッチ画像の濃度は合っても実際の画像の濃度は合わない。

図１０に示すように、トナー補給制御に制限がかかって、トナー補給制御に制限がかかっていない場合に比較して最大画像濃度が低下しているとする。このとき、トナー補給制御に制限がかかった場合、現像コントラストを上げて、トナー補給制御に制限がかかっていない場合の画像濃度に合わせる必要がある。そのために必要な現像コントラストの補正量を矢印で示している。パッチ画像Ｑを用いた露光出力の調整では、パッチ画像濃度を合わせることしかできないため、パッチ画像濃度を合わせるための現像コントラスト補正量ΔＰＮしか分からず、実際の画像の濃度を合わせるために必要な現像コントラスト補正量ΔＧＮは分からない。画像濃度が高いほど現像コントラスト補正量は大きくする必要があるため、現像コントラスト補正量ΔＰＮを画像形成時の現像コントラスト補正量としたのでは制御不足となる。

また、図１０とは逆に、トナー補給制御に制限がかかって最大画像濃度が上昇している場合、現像コントラスト補正量ΔＰＮを画像形成時の現像コントラスト補正量としたので通常画像の画像濃度が濃くなってしまう。

＜実施例１＞
図１１は実施例１の濃度制御のフローチャートである。図１２は現像コントラストの調整の説明図である。図１３はパッチ電位制御の説明図である。図１４は画像電位制御の説明図である。図１５は実施例１の制御の効果の説明図である。

図４を参照して図１１に示すように、制御部１１０は、画像形成スタート後の連続画像形成中、図５に示すように、画像間にパッチ画像Ｑを形成させる（Ｓ１）。感光ドラム１上のパッチ画像Ｑの反射光量は、画像濃度センサ１２で測定される（Ｓ２）。

次に、制御部１１０は、トナー濃度センサ１４により現像装置４内の現像剤のトナー濃度を検知する。そして、求められた現像剤のトナー濃度Ｔ／Ｄ、並びに、基礎補給量Ｍｖ、補給補正量Ｍｐによって、制御部１１０は、表１に従ってトナー補給制御を行う。

表１に示すように、領域Ｄでは、トナー濃度が適正範囲であるため（Ｓ３のＹＥＳ）、制御部１１０は、パッチ検ＡＴＲの結果をそのまま用いて、上述した式１によるトナー補給制御（Ｓ４）及び画像形成（Ｓ５）を実行する。そして、ユーザーが指定した所定の枚数の画像形成が終了するまで（Ｓ６のＹＥＳ）、Ｓ１〜Ｓ６の制御を繰り返す。

パッチ検ＡＴＲ方式のトナー補給制御によって、図８に示すパッチ画像Ｑの濃度信号が図７に示す２５５レベルのうちで１２８レベル（反射濃度で０．８）になるようにトナー補給量が設定される。しかし、画像形成装置１００の画像特性は、常に変化を起こす可能性がある。そのため、画像濃度センサ１２によるパッチ画像Ｑの濃度の測定結果が常に１２８レベル（反射濃度で０．８）になるわけではない。

従って、ＣＰＵ１１１は、初期設定時に得られてＲＡＭ１１２に記憶されているパッチ画像Ｑの基準濃度信号と、測定結果とのずれΔＤに基づき、トナー補給量を補正する。これにより、ある程度のリップルは有するものの、良好な一定の濃度推移が得られ、少なくとも領域Ｄでは、非常に良好な濃度推移が得られる。

これに対して、領域Ａ、Ｂ、Ｃでは、トナー濃度Ｔ／Ｄが１１％を超えるため、たとえパッチ検ＡＴＲの結果として画像濃度が薄いと判断されても、これ以上トナー濃度Ｔ／Ｄを上げると現像剤のあふれや、かぶり画像などが発生する可能性がある。そのため、制御部１１０は、トナー補給制御に制限をかける。

すなわち、領域Ｃでは、パッチ検ＡＴＲにより画像濃度が薄いと判断されると、パッチ測定結果を無視して、式１において「Ｍｓｕｍ＝Ｍｖ」として、ビデオカウントＡＴＲのみによりトナー補給を行う。また、領域Ｂでは、パッチ検ＡＴＲの結果によらず、トナー補給を停止する。さらに、領域Ａでは、パッチ検ＡＴＲの結果によらず、ＡＴＲエラーとして、トナー補給制御に問題があることを示す情報を操作部２０の表示部２１８を介して使用者に報知する。

一方、領域Ｅ、Ｆ、Ｇでは、トナー濃度Ｔ／Ｄが６％以下であるため、たとえパッチ検ＡＴＲの結果として画像濃度が濃いと判断されても、これ以上トナー濃度Ｔ／Ｄを下げると現像スリーブ４１への現像剤のコート不良になる可能性がある。そのため、制御部１１０は、トナー補給制御に制限をかける。

すなわち、領域Ｅでは、パッチ検ＡＴＲにより画像濃度が濃いと判断されると、パッチ測定結果を無視して、式１において「Ｍｓｕｍ＝Ｍｖ」として、ビデオカウントＡＴＲのみによりトナー補給を行う。また、領域Ｆでは、パッチ検ＡＴＲの結果によらず、所定量のトナーを強制的に補給する。さらに、領域Ｇでは、パッチ検ＡＴＲの結果によらず、ＡＴＲエラーとして、トナー補給制御に問題があることを示す情報を操作部２０の表示部２１８を介して使用者に報知する。

これにより、出力画像の濃度推移としては振れが見られるものの、領域Ｂ、領域Ｃでは現像剤のあふれや、かぶり画像が発生せず、領域Ｅ、領域Ｆでは現像スリーブ４１への現像剤のコート不良が発生しないように、トナー濃度Ｔ／Ｄが制御される。従って、領域Ａ、領域Ｇに至ってＡＴＲエラーが発生することがなく、トナー補給制御の不良によって画像形成装置１００が停止に至ることも無い。

表１における領域Ｂ、領域Ｃ、並びに、領域Ｅ、領域Ｆでは（Ｓ３のＮＯ）、画像の濃度推移を現像コントラストの調整によって適正なものとするために、露光出力を変更する（Ｓ１１〜Ｓ２３）。すなわち、像担持体の帯電電位及び現像剤担持体に印加される直流バイアスを一定に保って露光出力を変更することにより、パッチ画像形成時の現像コントラストを補正する（Ｓ１２〜Ｓ１５）。その後、像担持体の帯電電位及び現像剤担持体に印加される直流バイアスをパッチ画像形成時と等しく保って露光出力を変更することにより、通常画像形成時の現像コントラストを補正する（Ｓ１６、Ｓ１７）。

すなわち、連続画像形成を中断して（Ｓ１１）、パッチ画像を形成し（Ｓ１２）、パッチ静電像の電位測定とパッチ画像の画像濃度測定とを実行する（Ｓ１３）。そして、パッチ画像の画像濃度が基準濃度でなければ（Ｓ１４のＮＯ）、レーザーパワーを変更して（Ｓ１５）、Ｓ１２〜Ｓ１４の制御を繰り返す。このようにして、パッチ画像の画像濃度が基準濃度になると（Ｓ１４のＹＥＳ）、ここまでの過程で取得したパッチ画像の現像コントラストのデータを用いて実際の画像形成において補正すべき現像コントラストの変化量を演算する（Ｓ１６）。

そして、演算した変化量に応じて実際の画像形成時のレーザーパワーを制御して（Ｓ１７）、ユーザーが指定した所定の枚数の画像形成が終了するまで（Ｓ１９のＹＥＳ）、画像形成を実行する（Ｓ１８）。また、連続画像形成中は、画像間隔にパッチ画像を形成して（Ｓ２１）、パッチ画像の画像濃度を読み取り（Ｓ２２）、パッチ画像の画像濃度が基準濃度を外れると（Ｓ２３のＮＯ）、パッチ画像を用いたレーザーパワーの調整を再び実行する（Ｓ１２〜Ｓ１５）。

図１２の（ａ）、（ｂ）に示すように、パッチ画像形成時の現像コントラストＶｃｏｎｔＰ１は、通常画像形成時の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１よりも小さい。パッチ画像は、通常画像形成時よりも低い露光出力を用いて最大面積階調よりも低い面積階調にて形成される。これは、図７を参照して説明したように、図４に示す画像濃度センサ１２による高精度の画像濃度の検知を可能にするためである。

ここで、トナー補給制御に制限がかかった場合、図９を参照して説明したように、パッチ画像と通常画像の最大濃度とは同じ方向に画像濃度が変化するが、通常画像の最大濃度の濃度変化量は、パッチ画像の濃度変化量よりも大きい。そして、トナー補給制御に制限がかかった場合、パッチ画像の濃度変化量を相殺できる現像コントラストの調整量よりも大きな現像コントラストの調整量を用いることで、通常画像の濃度変化量を相殺することができる。

ここで、通常画像の最大濃度と同じ条件でパッチ画像を形成して、通常画像の最大濃度の現像コントラストを直接調整することも可能である。しかし、この場合、図４に示す画像濃度センサ１２では高精度に画像濃度を検知できない。クリーニング装置８の負荷が大きくなる。パッチ画像を形成するための既存のデータやプログラムを利用できない等の不都合がある。

このため、第１補正手段は、濃度センサの出力が所定範囲外の場合に、画像濃度センサの検知結果が基準濃度となるように、パッチ画像を形成する際の現像コントラストを補正する。その後、第２補正手段は、第１補正手段によるパッチ画像形成時の現像コントラストの補正量に応じて通常画像形成時の現像コントラストを補正する。

ここで、第１補正手段による補正前後におけるパッチ画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＰ１、ＶｃｏｎｔＰ２とし、第２補正手段による補正前後における通常画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＧ１、ＶｃｏｎｔＧ２とする。すなわち、トナー補給制御に制限がかかっていないパッチ画像形成時の現像コントラストをＶｃｏｎｔＰ１とする。トナー補給制御に制限がかかった状態において、基準濃度のパッチを形成するための現像コントラストをＶｃｏｎｔＰ２とする。トナー補給制御に制限がかかっていない通常画像形成時の現像コントラストをＶｃｏｎｔＧ１とする。トナー補給制御に制限がかかった状態での現像コントラストをＶｃｏｎｔＧ２とする。

このとき、第２補正手段は、ＶｃｏｎｔＧ２／ＶｃｏｎｔＧ１が、ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１に比例するように、通常画像形成時の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ２を補正する。このように補正する合理的な理由は、図１０に示す現像コントラストの補正量と画像濃度の関係がリニアであると近似できるからである。

すなわち、図１０のように、現像コントラストと画像濃度の関係は、一般的にはγ特性を示すが、概してはリニアと考えられる。特に、面積階調を用いてスクリーンパターンで画像濃度を制御する場合、現像コントラストと画像濃度の関係はリニアになる傾向があるため、現像コントラストの補正量と濃度補正量との関係はリニアに近づく。

従って、上述したように、濃度検知の精度の都合から最大濃度のパッチ画像を利用できなくても、最大濃度を補正するための現像コントラストの補正量ΔＶｃｏｎｔＧを正確に見積もることができる。最大濃度の通常画像と同条件でわざわざパッチ画像を形成しなくても、通常画像形成時に用いる現像コントラストＶｃｏｎｔＧ２の適正な補正量を演算するために必要なデータを取得できる。

すなわち、面積階段調でみかけの画像濃度を低下させたパッチ画像の画像濃度を基準濃度まで回復させる制御を通じて、パッチ画像の現像コントラストの補正量ΔＶｃｏｎｔＰを取得する。そして、現像コントラストと画像濃度のリニアな関係を利用して、パッチ画像の現像コントラストの補正量ΔＶｃｏｎｔＰから、最大濃度を補正するための現像コントラストの補正量ΔＶｃｏｎｔＧを求める。このようにして、通常画像形成時に用いる現像コントラストＶｃｏｎｔＧ２を適正に補正できる。

図１２の（ａ）に示すように、トナー補給制御に制限がかかっていない状態で、パッチ静電像は、帯電された暗部電位ＶＤの感光ドラム表面を露光によって明部電位ＶＬＰ１に電位低下させて形成される。パッチ静電像は、現像スリーブ４１に印加される直流電圧Ｖｄｃとの間で、ＶｃｏｎｔＰ１＝ＶＬＰ１−Ｖｄｃの現像コントラストを持っている。そして、トナー補給制御に制限がかかってパッチ画像濃度が低下した場合には、現像コントラストをＶｃｏｎｔＰ２に高めてパッチ画像濃度を回復させる。

なお、ＶｃｏｎｔＰ１と画像濃度の測定結果とからパッチ画像が薄くなった濃度量に応じてＶｃｏｎｔＰ２を予測的に演算することも可能である。しかし、この場合、予測が入る分、ＶｃｏｎｔＰ２の精度が悪くなる。そして、ＶｃｏｎｔＰ２の精度が悪いと、ＶｃｏｎｔＰ２とＶｃｏｎｔＰ１の比を求められないため、通常画像形成時に用いる現像コントラストＶｃｏｎｔＧ２の精度も悪くなる。このため、実施例１のように、ＶｃｏｎｔＰ１からＶｃｏｎｔＰ２まで実際に現像コントラストを高めつつ濃度測定を行う制御を行うことでＶｃｏｎｔＰ２を正確に求めることが可能であり、好適である。

図１２の（ｂ）に示すように、トナー補給制御に制限がかかっていない状態で、画像の静電像は、パッチ画像形成時よりも大きな露光出力を用いて、感光ドラム表面を明部電位ＶＬＧ１に電位低下させて形成される。画像の静電像は、直流電圧Ｖｄｃとの間で、ＶｃｏｎｔＧ１＝ＶＬＧ１−Ｖｄｃの現像コントラストを持っている。そして、トナー補給制御に制限がかかってパッチ画像濃度が低下した場合には、現像コントラストをＶｃｏｎｔＧ２に高めてパッチ画像濃度を回復させる。尚、ＶｃｏｎｔＧ２の設定については、後述する。

制御部１１０は、最初に、第１補正手段の一例であるパッチ画像形成時の露光出力設定を実行する。実際にトナー補給制御に制限がかかっている状態で、パッチ画像の画像濃度が基準濃度になるようにパッチ画像形成時の露光出力を変更して現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２を調整する。トナー補給制御に制限がかかった状態で検知したパッチ画像Ｑの反射光検出結果に応じた補正量でパッチ画像形成時の露光出力を調整して実際にパッチ画像を形成する。そして、制御部１１０は、電位センサ５を用いてパッチ静電像の明部電位ＶＬＰ２を検出し、パッチ画像Ｑの現像コントラストの補正量ＶｃｏｎｔＰ２−ＶｃｏｎｔＰ１を演算する。

なお、実施例１では、感光ドラム１へ露光する際のレーザーパワーを変化させることで現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２を調整する。現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２は、レーザーパワーを変更して感光ドラム１の明部電位ＶＬＰを変更することで変更される。帯電装置２の帯電条件、現像スリーブ４１へ印加する直流電圧Ｖｄｃは固定しておき、画像間におけるパッチ静電像形成時のレーザーパワーのみを変化させる。しかし、結果的に同一の現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２が得られるなら、暗部電位ＶＤ、直流電圧Ｖｄｃを変えてもよい。

トナー補給制御に制限がかかっていない状態におけるパッチ画像形成時のレーザーパワーは、パッチ電位制御の測定結果に基いて決定される。パッチ電位制御では、画像パターンとしては図８に示す２ライン１スペース画像を使用し、レーザーパワーを適宜変化させて電位センサ５により明部電位ＶＬＰを測定する。実施例１では、パッチ電位制御は、画像形成装置１００の電源ＯＮ時と、累積画像形成枚数の５０００枚ごとに実行される。これにより、制御部１１０は、予め決定したパッチ画像Ｑの目標電位（ＶＬＰ１）となるように、レーザーパワーを決定することができるようになる。

図１３に示すように、パッチ電位制御では、トナー補給制御に制限がかかっていない状態で、複数段階の露光出力を用いて、それぞれパッチ画像と同一の面積階調にて形成した複数の静電像を、電位検出手段（５）により検出する。露光装置３のレーザーパワーを変化させながらパッチ静電像の電位を測定して、目的の明部電位ＶＬＰが得られるレーザーパワーを設定するためのテーブルを形成して、ＲＡＭ１１２に保持する。制御部１１０は、パッチ画像形成時のレーザーパワーを、パッチ画像Ｑ用に予め決定したパッチ静電像の電位に対応させて図１３から決定する。

トナー補給制御に制限がかかっていない状態で基準濃度のパッチ画像が得られる現像コントラストをパッチ標準コントラストとする。このとき、制御部１１０は、下記の式４に従ったパッチ画像用の現像コントラスト（ＶｃｏｎｔＰ２）に基づき、式５及び図１３からレーザーパワーを設定してパッチ画像形成を行う。

パッチ画像Ｑ用現像コントラスト＝パッチ標準コントラスト＋パッチ現像コントラスト補正値α ・・（式４）
パッチ画像Ｑ用レーザーパワー＝パッチ電位制御で決定したレーザーパワー＋パッチレーザーパワー補正値β ・・（式５）
制御部１１０は、トナー補給制御に制限がかかった状態で実行したパッチ検ＡＴＲの結果に応じて、表２に示すように、パッチレーザーパワー補正値βを変更する。

表２に示すように、パッチ検ＡＴＲによりパッチ画像濃度が薄いと判断されると、０〜２５５の２５６段階に設定可能なレーザーパワーを２段階上げて、パッチ画像の現像コントラストを上げて、パッチ画像濃度を高める。しかし、パッチ検ＡＴＲにより画像濃度が濃いと判断されると、レーザーパワーを２段階下げて、パッチ画像の現像コントラストを下げてパッチ濃度を低下させる。

制御部１１０は、電位センサ５によるパッチ静電像の測定結果からパッチ画像の現像コントラストを算出する。表２の制御により、パッチ画像濃度が適正値になるように適宜βが更新されていく。その際のパッチ画像形成におけるレーザーパワーは式５により算出されている。その結果を用いて、パッチ画像Ｑの現像コントラストを算出する。算出方法としては、最新のパッチ電位制御の結果を使用する。図１３に示されるレーザーパワーとパッチ静電像の電位との関係を使用し、式５により算出されたパッチ画像用レーザーパワーから明部電位ＶＬＰ２を算出する。そして、現像スリーブ４１に印加される直流電圧Ｖｄｃとの差分であるパッチ画像用の現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２を算出する。

例えば、図１３に示すように、パッチ標準コントラストにおける明部電位が５３０Ｖで、パッチ電位制御により決定されたパッチ画像用のレーザーパワーがＡＥレベルであったとする。そして、パッチ画像濃度が適正値に収束した際のパッチレーザーパワー補正値βが１Ｂだったとすると、その和であるパッチ画像用のレーザーパワーは（ＡＥ＋１Ｂ＝Ｃ９）である。図１３の横軸は、レーザーパワーを２５６レベルもたせた場合の、各レベルを１６進数表記したものであり、２５５レベルは１６進数でＦＦとなる。

このとき、レーザーパワーＣ９に対応するパッチ静電像の明部電位ＶＬＰ２は、５００Ｖと計算される。そして、現像スリーブ４１へ印加される直流電圧Ｖｄｃ＝６００Ｖとすると、パッチ画像用の現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２は、６００−５００＝１００Ｖと算出される。

制御部１１０は、続いて、トナー補給制御に制限がかかっている状態で実際の画像形成に使用する現像コントラスト（ＶｃｏｎｔＧ２）を式６により算出する。
現像コントラスト＝通常の現像コントラスト×パッチ画像用の現像コントラスト／パッチ標準コントラスト ・・（式６）
ここで、通常の現像コントラストは、トナー濃度Ｔ／ＤがＤゾーンにあってトナー補給制御に制限がかかっていない状態における適切な現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１である。現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１の算出方法については後述する。

表１のＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆゾーンにあってトナー補給制御に制限がかかっている場合、画像濃度を安定化させるために現像コントラストを適切に補正する必要がある。通常の現像コントラストを、パッチ画像Ｑを適正濃度にできるパッチ画像用の現像コントラストＶｃｏｎｔＰ２と、トナー濃度Ｔ／ＤがＤゾーンにあるときに使用するパッチ標準コントラスト（ＶｃｏｎｔＰ１）の比だけ補正する。すなわち、現像性の変化の比率をパッチ画像Ｑの現像コントラストの変化の比から算出し、その比を実際の画像の現像コントラストの比に制御することで画像を適正濃度に保つようにしている。

制御部１１０は、続いて、実際の画像形成時に使用するレーザーパワーを算出し、そのレーザーパワーで画像を形成することにより適切な濃度を得る。

トナー補給制御に制限がかかっていない状態における画像形成時のレーザーパワーは、画像電位制御の測定結果に基いて決定される。画像電位制御では、パッチ画像の２ライン１スペース画像の代わりに全画素を点灯する最大面積階調の画像を使用し、レーザーパワーを適宜変化させて電位センサ５により明部電位ＶＬＧを測定する。実施例１では、画像電位制御は、パッチ電位制御に続けて実行される。すなわち、画像形成装置１００の電源ＯＮ時と、累積画像形成枚数の５０００枚ごとに実行される。これにより、制御部１１０は、予め決定した画像の目標電位（ＶＬＧ１）となるように、レーザーパワーを決定することができるようになる。

図４を参照して図１４に示すように、トナー補給制御に制限がかかっていない状態で、複数段階の露光出力を用いて、それぞれ最大面積階調にて形成した複数の静電像を、電位検出手段（５）により検出する。このとき、静電像の電位測定だけが目的なので、現像スリーブ４１へ電圧印加は行わず、無駄な現像を回避する。露光装置３のレーザーパワーを変化させながら最大面積階調の静電像の電位を測定して、目的の明部電位ＶＬＧが得られるレーザーパワーを設定するためのテーブルを形成して、ＲＡＭ１１２に保持する。制御部１１０は、実際の画像形成時のレーザーパワーを、式６で算出した現像コントラストに相当する明部電位ＶＬＧに対応させて図１４から決定する。

図１２に示すように、図１４のレーザーパワーと電位の関係を使用して、式６で算出した現像コントラストＶｃｏｎｔＧ２になる明部電位ＶＬＧ２から使用すべきレーザーパワーを算出する。

上述した具体例の場合、現像スリーブ４１へ印加される直流電圧Ｖｄｃが６００Ｖである。トナー補給制御に制限がかかっていない状態で基準濃度のパッチ画像が得られるパッチ標準コントラストは７０Ｖである。トナー補給制御に制限がかかった状態で基準濃度のパッチ画像が得られるパッチ画像用の現像コントラストは１００Ｖである。

このとき、パッチ画像Ｑから求まる現像性の低下比率は７０／１００＝０．７倍であるため、パッチ画像濃度を回復させるためには、現像コントラストを１００／７０＝１．４３倍だけ上げる必要がある。トナー補給制御に制限がかかっていない通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１が２５０Ｖとすると、画像濃度を回復させるために必要な現像コントラストＶｃｏｎｔＧ２は、２００×１．４３＝２８６Ｖである。その際の明部電位ＶＬＧ２は、現像スリーブ４１へ印加する直流電圧Ｖｄｃ＝６００Ｖとの差から３１４Ｖである。図１４から電位３１４ＶとなるレーザーパワーはＥ８である。

制御部１１０は、Ｅ０レベルを露光装置３に設定して画像を形成する（Ｓ９）。その後、制御部１１０は、所定の枚数の画像形成が終わったかを判定し（Ｓ１０）、終わっていれば（Ｓ１０のＹＥＳ）終了し、終わっていなければ（Ｓ１０のＮＯ）Ｓ１〜Ｓ９のフローを繰り返し行う。

図１５に示すように、実施例１を適用して図９に示す比較例と同条件で連続画像形成を行った。画像比率５％の画像で５０００枚の連続画像形成を行ってパッチ画像と画像の濃度推移を調べた。連続画像形成２０００枚の時点で、後述するユーザーによる濃度調整を行った。

図１５の（ｃ）に示すように、画像比率の低い連続画像形成に伴ってトナー濃度が次第に上昇し、２７００枚以降は、トナー濃度が表１のＣゾーンで推移した。

図１５の（ｂ）に示すように、実施例１の制御によって、２７００枚以降、パッチ画像形成時の露光出力と画像形成時の露光出力とが段階的に高められた。

図１５の（ａ）に示すように、パッチ画像Ｑの濃度推移は比較例と同様に一定に保たれる。そして、実際の画像（最大面積階調部分）の濃度推移は、１．６０±０．０３で推移しており非常に良好である。

実施例１では、パッチ画像Ｑの濃度推移は、トナー濃度や現像コントラストの調整により一定に保ち、かつ、パッチ画像Ｑでの現像コントラストと実際の画像の現像コントラストとの比を常に一定に制御するように実際の画像のコントラストを制御する。これにより、現像性の変化に合わせて画像の現像コントラストを適正に補正することができるため、非常に良好な濃度推移が得られている。

＜ユーザーによる濃度調整＞
図１６はユーザーによる濃度調整のフローチャートである。図１７は濃度読取用画像の説明図である。図１８は現像コントラストと画像濃度の関係の説明図である。

ユーザーによる濃度調整では、複数段階の露光出力を用いてそれぞれ最大面積階調に形成した複数の定着画像の濃度測定結果に基いて、反射濃度＝１．６に対応させた通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１を求める。

ユーザーによる濃度調整では、記録材に転写・定着したトナー像の反射濃度を検知するため、転写や定着の特性をも加味して濃度合わせができる。パッチ画像Ｑの現像コントラストＶｃｏｎｔＰ１と実際の画像の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１との比を調整して、パッチ画像Ｑを一定濃度に制御した際に最大面積階調部分の反射濃度が１．６になるようにする。

ユーザーによる濃度調整は、トナー補給制御に制限がかかっていない通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１を求める制御である。ユーザーの指示によって行なわれる濃度調整は、ユーザーによる指示に基づいて開始され、画像濃度が目標濃度＝１．６に合うように、画像の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１を決定する。

図４を参照して図１６に示すように、ユーザーは、画像形成装置１００に付属されている操作部２０から濃度調整の指示を行う（Ｓ１００）。

濃度調整の制御が起動されてスタートすると、制御部１１０は、調整用に、通常の画像形成時よりも高いレーザーパワーを設定する（Ｓ１０１）。

制御部１１０は、最初に、６００ｄｐｉで、画像信号を０レベルに設定して（Ｓ１０２）露光装置３により静電像を形成し、（Ｓ１０３）、感光ドラム１に対向配置された電位センサ５で明部電位ＶＬを測定する（Ｓ１０４）。

制御部１１０は、次に、画像信号を１レベルに設定して（Ｓ１０５）露光装置３により静電潜像を形成し、（Ｓ１０６）、電位センサ５で感光ドラム１の明部電位ＶＬを測定する（Ｓ１０７）。

以降、画像信号を順次高めてＦレベルまでの静電像を形成し、電位センサ５で各々の明部電位ＶＬを読み取る（〜Ｓ１１０）。

ここで、通常画像形成時に使用されるレーザーパワーの範囲よりも高いレーザーパワーでも露光を行う。その理由は、通常画像形成時に、確実に最大濃度１．６の画像を得るためである。実施例１では、現像コントラストが通常画像形成に用いられる範囲の最大値よりも１００Ｖ高くなるようなレーザーパワーを最大値として用いた。

その後、図１７に示す濃度読取用画像を記録材Ｐに転写・定着して出力させる（Ｓ１１１）。

ユーザーは、濃度読取用画像を画像読取装置（リーダ部）Ａにセットして操作部２０に読み取り指令を入力する。濃度読取用画像が画像読取装置（リーダ部）Ａで読み込まれ（Ｓ１１２）、制御部１１０は、読み取った結果から画像信号のレベルごとの画像濃度を検出する（Ｓ１１３）。

制御部１１０は、濃度読取用画像の画像濃度の検出結果に基いて現像コントラストと画像濃度の関係を求める。測定した感光ドラム１の明部電位ＶＬと画像濃度との関係を算出し（Ｓ１１４）、目標濃度＝１．６に対応する現像コントラストを算出する（Ｓ１１５）。

このようにして求めた現像コントラストを、上述した通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１として用いて、以降の画像形成を行うことで、最大面積階調の画像に所望の濃度１．６の出力が可能である。

なお、通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１は、ユーザーによる濃度調整でのみ変化する。表１のＤゾーンにあるときに必要な現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１をユーザーによる濃度調整で算出し、他のゾーンでのずれ分は実施例１の制御で補正することで、画像濃度が一定に保たれる。通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１は、本来であれば一定であるべきだが、転写や定着の特性によって変化するため、ユーザーによる濃度調整で補正している。

現像装置４に関する画像濃度のずれは、パッチ画像Ｑを用いたトナー補給制御や実施例１のコントラスト電圧補正で補正する。パッチ標準コントラストと通常の現像コントラストとの比は、ユーザーによる濃度調整で調整される。通常の現像コントラストと実際の画像で使用される現像コントラストとの比は、パッチ標準コントラストとパッチ画像Ｑの現像コントラストの比から算出される。

なお、ユーザーによる濃度調整は、トナー補給制御に制限がかかっている状態で実行してもよい。パッチ画像Ｑを用いた現像コントラストの補正が行われている時に実施された場合、式７のように補正を行う。

通常の現像コントラスト＝Ｓ１１５で算出された現像コントラスト÷パッチ画像用の現像コントラスト／パッチ標準コントラスト ・・（式７）
このようにして、パッチ画像用の現像コントラスト／パッチ標準コントラストの比による補正分が行われていない時を想定した通常の現像コントラストＶｃｏｎｔＧ１を算出してＲＡＭ１１２に保持しておく。

なお、この直後に使用される現像コントラスト電位は、「通常の現像コントラスト×パッチ画像用の現像コントラスト／パッチ標準コントラスト」であるため、Ｓ１１５で算出された現像コントラストに一致して目標濃度１．６の出力が可能である。また、画像形成装置１００の出荷時には、標準状態であるため、パッチ画像Ｑはパッチ標準コントラストにより形成され、サービスマン等が「ユーザーによる濃度調整」を実行して、そこで決まった通常の現像コントラストを使用する。また、出荷時の設置時には、その現像コントラストになる画像形成条件、特にレーザーパワーを決定するために、パッチ電位制御、画像電位制御を行う。

尚、本実施例では、補正後の画像コントラストＶｃｏｎｔＧ２は、式６のように補正前後のパッチコントラストの比ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１に基いて決定した。しかしながら、補正前後のパッチコントラストの比（ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１）に略比例するように補正後の画像コントラストＶｃｏｎｔＧ２を設定してもよい。ここで、略比例するとは以下のことを指す。
即ち、Ｇ２＝Ｐ２／Ｐ１×Ｇ１×α（α：比例係数）
において、α＝１が望ましいが、人間の目の感度を加味すると、以下の範囲でも構わない。

一般的に、色味の差はΔＥ＞３だと、色の差として感じ取れる。従って、ΔＥ≦３の範囲となるように補正後の画像コントラストを設定すればよい。ΔＥ＝３は、ターゲット濃度に対して反射濃度で一割異なることと同等である。また、電位差と反射濃度は略比例の関係があることから、画像コントラスト電位差を目標電位に対して一割以内に抑えることが肝要である。

したがって、αとしては、０．９〜１．１が必要であり、好ましくは、レンジで一割である０．９５〜１．０５である。以上、本実施例では、略比例するとは、比例係数αが上記範囲となることを意味し、補正後の画像コントラストを上記範囲内に設定すればよい。

＜実施例２＞
図１９は実施例２で用いる画像データの補正テーブルの説明図である。

画像形成する画像の濃度が８ビット２５６段階（０〜２５５）で定義されているとする。実施例１にて説明した画像形成時の現像コントラストの調整により、最大濃度２５５レベル近傍における画像濃度の再現性は非常に良好となる。また、最低濃度０レベル近傍における画像濃度の再現性は、実施例１にて説明した画像形成時の現像コントラストの調整を行う／行わないにかかわらず非常に良好である。しかし、他の中間濃度の画像濃度域に対しては、画像濃度の再現性に若干の振れが生じる。しかし、実施例１で適正化された現像コントラストが適正でなくなるため、トナー補給、露光出力、現像コントラスト等は変更できない。

このため、実施例２では、実施例１で求めた画像形成時の露光出力を用いて、所定の面積階調のパッチ画像Ｒを形成する。そして、画像濃度センサ１２によるパッチ画像Ｒのパッチ画像濃度の測定結果に基いて画像データのγ補正テーブルを作成する。γ補正テーブルを用いて、トナー補給制御に制限がかかった場合の画像形成に用いる画像データの中間階調領域を補正することで、画像データの中間階調領域の画像濃度がそれぞれの面積階調における基準濃度に補正される。

実施例２では、画像データのガンマ補正テーブルの変更制御を行う。第２補正手段の制御により設定された通常画像形成時の露光出力を用いて中間階調の面積階調にて形成したトナー像のトナー載り量を画像濃度センサ１２で検出して、露光画像データのガンマ補正テーブル（γ補正テーブル）を調整する。画像パッチＱの検知結果に基づいて可変制御された現像コントラストにおいて形成されたパッチ画像Ｒの濃度を画像濃度センサ１２により検知し、その検知結果に基づいて入力画像信号を補正する規則を定める。

すなわち、γ補正回路２０９は、濃度階調性を所望のものとするために、画像信号を画像形成装置１００の特性にあった信号値に変換するＬＵＴ（ルックアップテーブル）を持っている。制御部１１０は、実施例１のパッチ検ＡＴＲに用いたパッチ画像Ｑの濃度域（６４レベル）とは別の少なくとも１つの濃度域のパッチ画像Ｒを形成し、その濃度を実施例１と同様に画像濃度センサ１２により検知する。そして、制御部１１０は、その検知結果に基づいて、γ補正回路２０９を制御する。つまり、パッチ画像Ｒの濃度を検知した情報によって、所望の階調性が得られるように、画像データ補正手段としてのγ補正回路２０９の階調補正テーブル（ＬＵＴ）を新たに作成したり、又は階調補正テーブル（ＬＵＴ）を補正したりする。

γ補正回路２０９の制御は、現像コントラスト電圧が変えられるごとに行ってもよく、予め定められた所定の頻度で行ってもよく、或いは現像コントラスト電圧が所定値以上変えられた場合に行ってもよい。

γ補正回路２０９の階調補正テーブル（ＬＵＴ）は、出力画像の濃度を補正する規則を定めるものであり、入力信号レベルと出力信号レベルとが関係付けられている。プリンタ制御部１０９は、この階調補正テーブル（ＬＵＴ）を用いて、出力画像において理想的にはリニアな階調特性が得られるように、入力された画像信号を補正して各画像毎の画像情報信号の濃度レベル信号を生成する。

制御部１１０は、理想的な濃度階調特性（直線）に対するパッチ画像Ｒの濃度のずれが補正されるようなに新たな階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成するか、階調補正テーブル（ＬＵＴ）を補正する。これにより、プリンタ制御部１０９は、その新たな階調補正テーブル（ＬＵＴ）又は補正された階調補正テーブル（ＬＵＴ）を用いることで、現状の現像性に応じた画像情報信号の濃度レベル信号を生成することができる。

γ補正回路２０９の補正制御方法を示す。図１９に示すように、制御部基準となる補正テーブルＴＢ１を示している。実施例１で用いたパッチ画像Ｑとは別の濃度域（２５６／１０２４）のパッチ画像Ｒを形成して画像濃度センサ１２によりパッチ画像濃度を検知した。パッチ画像Ｒの面積階調に相当する基準濃度と実際の濃度検知結果ΔＤを相殺できる信号補正量がΔＧであった場合、（２５６，ΔＧ）を通るように補正テーブルＴＢ２が作成される。そして、補正テーブルＴＢ２を用いて、画像形成される画像の画像信号の全信号領域が補正されることにより、あらゆる濃度域での画像濃度の安定性が確保される。

また、次のようにして、新規に階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成してもよい。実施例１で用いたパッチ画像Ｑとは別の濃度域で、それぞれ濃度レベルが異なる複数のパッチ画像Ｒを形成させ、画像濃度センサ１２により濃度を測定する。

そして、それぞれの濃度レベルのパッチ画像Ｒの濃度測定結果と、それぞれの濃度レベルに対応する基準画像の標準濃度とを比較する。その比較結果に基づいて、濃度を補正する前の画像データが有する濃度レベルと、出力画像の濃度との関係が線形になるような階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成する。即ち、理想的な濃度階調特性（直線）からの、濃度補正用画像を実際に測定した際の濃度階調特性のずれを補正するような補正テーブルを作成する。以降、このようにして作成した階調補正テーブル（ＬＵＴ）を、次に階調補正テーブル（ＬＵＴ）が作成又は補正されるまで用いる。

本発明は、実施例１、２の実施形態には限定されない。画像形成装置１００は中間転写体を有する中間転写方式の画像形成装置であったが、記録材担持体を備えた直接転写方式の画像形成装置にも、本発明は等しく適用し得る。例えば、単一又は複数の像担持体に形成されたトナー像を、記録材搬送ベルトに担持された記録材に転写して単色又は複数色の画像を形成するものである。

また、本発明は、フルカラー画像などを形成可能なカラー画像形成装置において好適に作用するが、単色の画像を形成する画像形成装置にも適用し得る。

また、現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段としてインダクタンスセンサを説明したが、トナー濃度検知手段として光学センサを用いてもよい。

また、画像濃度センサは、感光ドラム上でパッチ画像Ｑ、Ｒの濃度を検知したが、パッチ画像Ｑ、Ｒは、感光ドラムに形成した後に中間転写体又は記録材担持体に転写して中間転写体上又は記録材担持体上で濃度を検知してもよい。

１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
７ 一次転写ローラ
５ 電位センサ
１２ 画像濃度センサ
１４ トナー濃度センサ
３１ モータ
３２ トナー搬送スクリュー
３３ トナー補給槽
４１ 現像スリーブ
４４ 電源
１１０ 制御部
１９０ レーザー光量制御回路
１９１ パルス幅変調回路
１９２ パターンジェネレータ
２０９ γ補正回路
２２０ ビデオカウンタ

Claims (5)

1. 像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を現像剤担持体に担持させて前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスと前記像担持体の画像部電位との電位差である現像コントラストを通常画像形成時よりも小さくしてパッチ画像を形成可能な画像形成部と、前記パッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度センサと、前記画像濃度センサの検知結果が基準濃度となるように前記補給装置の補給量を補正する第１制御部と、前記現像装置に収納された現像剤のトナー濃度を検知する濃度センサと、前記濃度センサの出力が所定範囲外となった場合に前記画像濃度センサの出力に関わらず前記補給装置の補給量を制限する、もしくは前記補給装置に強制補給させる第２制御部と、を備える画像形成装置において、
   前記濃度センサの出力が所定範囲外の場合に、前記画像濃度センサの検知結果が前記基準濃度となるように、前記パッチ画像を形成する際の現像コントラストを補正する第１補正手段と、
   前記第１補正手段による前記パッチ画像形成時の現像コントラストの補正量に応じて通常画像形成時の現像コントラストを補正する第２補正手段と、を備え、
   前記第１補正手段による補正前後における前記パッチ画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＰ１、ＶｃｏｎｔＰ２とし、前記第２補正手段による補正前後における通常画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＧ１、ＶｃｏｎｔＧ２としたとき、前記第２補正手段は、ＶｃｏｎｔＧ２／ＶｃｏｎｔＧ１が、ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１に比例するように通常画像形成時の現像コントラストを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パッチ画像は、連続画像形成における所定枚数の画像形成ごとの画像間隔に形成され、
   前記第１補正手段は、前記像担持体の帯電電位及び前記現像剤担持体に印加される直流バイアスを一定に保って露光出力を変更することにより、前記パッチ画像形成時の現像コントラストを補正し、
   前記第２補正手段は、前記像担持体の帯電電位及び前記現像剤担持体に印加される直流バイアスを前記パッチ画像形成時と等しく保って露光出力を変更することにより、前記通常画像形成時の現像コントラストを補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２補正手段により補正された露光出力を用いて形成したパッチ画像の前記画像濃度センサによる検知結果に基づいて露光画像データのガンマ補正テーブルを調整することを特徴とする請求項２項記載の画像形成装置。
4. 像担持体と、トナーとキャリアを有する現像剤を現像剤担持体に担持させて前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置と、前記現像装置にトナーを補給する補給装置と、前記現像剤担持体に印加される直流バイアスと前記像担持体の画像部電位との電位差である現像コントラストを通常画像形成時よりも小さくしてパッチ画像を形成可能な画像形成部と、前記パッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度センサと、前記画像濃度センサの検知結果が基準濃度となるように前記補給装置の補給量を補正する第１制御部と、前記現像装置に収納された現像剤のトナー濃度を検知する濃度センサと、前記濃度センサの出力が所定範囲外となった場合に前記画像濃度センサの出力に関わらず前記補給装置の補給量を制限する、もしくは前記補給装置に強制補給させる第２制御部と、を備える画像形成装置において、
   前記濃度センサの出力が所定範囲外の場合に、前記パッチ画像を形成する際の現像コントラストを補正する第１補正手段と、
   前記第１補正手段による前記パッチ画像形成時の現像コントラストの補正量に応じて通常画像形成時の現像コントラストを補正する第２補正手段と、を備え、
   前記第１補正手段による補正前後における前記パッチ画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＰ１、ＶｃｏｎｔＰ２とし、前記第２補正手段による補正前後における通常画像形成時の現像コントラストをそれぞれＶｃｏｎｔＧ１、ＶｃｏｎｔＧ２としたとき、
   ＶｃｏｎｔＧ２＝ＶｃｏｎｔＧ１×ＶｃｏｎｔＰ２／ＶｃｏｎｔＰ１×α
   ０．９≦α≦１．１
   を満たすように前記第２補正手段は、通常画像形成時の現像コントラストを補正することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記第２補正手段は、０．９５≦α≦１．０５を満たすように通常画像形成時の現像コントラストを補正することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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