JP5428799B2 - 画像濃度制御方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像濃度制御方法、該方法を実施する機能を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

近年の複写機、レーザプリンタ等においては、高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、使用環境の変化（連続印字、間欠印字を含む）による画質の変化を小さくし、経時においても常に安定した画像を提供していかなければならない。
現在、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下「現像剤」と記す）を現像剤担持体（以下「現像スリーブ」または「現像ローラ」と記す）上に保持し、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像スリーブに潜像担持体（以下「感光体」と記す）と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う二成分現像方式が広く用いられている。

この現像方式において、二成分現像剤は現像スリーブの回転に伴い現像領域に搬送され、現像極の磁力線に沿って、多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシにより現像を行うため、２成分磁気ブラシ現像とも呼ばれる。
これら二成分現像方式は、１成分現像方式と異なり、トナーとキャリアの重量比（トナー濃度）を精度よく制御することが、安定性を向上させる上で非常に重要とされている。例えばトナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れの発生や、細部解像力の低下が生じる。
トナー濃度が低い場合には、ベタ画像部の濃度が低下や、キャリア付着が発生するといった不具合が生じる。そのため、トナー補給量を制御して、現像剤の中のトナー濃度を適正範囲に調整する必要がある。
ここで、トナー濃度制御は、トナー濃度検出手段出力値：Ｖｔをトナー濃度の制御基準値：Ｖｔｒｅｆと比較し、その差分に応じてトナー補給量を演算式から算出し、トナー補給装置を駆動することにより現像器にトナーを補給することにより行う。
現像器中のトナー濃度を検知する方法としては、透磁率センサを用いた方式が一般的である。この方式には、トナー濃度が変化することによる現像剤の透磁率変化をトナー濃度変化に換算するものである。本発明も、この方式を採用している。

画像濃度調整は、主に、出力画像の画像濃度を保証することを目的としており、光学センサを用いてトナーの付着量を検知し、狙いのトナー付着量になるよう作像条件を調整することにより、出力画像の画像濃度を一定に保つ画像濃度調整方式が広く実施されている。以下、この方法について簡単に説明する。
感光体、または中間転写ベルト上に、作像条件（現像ポテンシャル、またはＬＤの書き込み密度）を変化させることにより複数個の基準トナーパッチを作成する。このパッチにＬＥＤ光を照射し、パッチからの反射光（正反射光、または拡散反射光）を光学センサ（フォトダイオードやフォトトランジスタなどで）により検出し、その検出結果をトナー付着量に変換することにより、各々のトナーパッチの付着量を得る。
その後、パッチのトナー付着量を現像ポテンシャルに対してプロットし、その近似直線の傾きである現像γ、およびＸ切片である現像ポテンシャル：Ｖｋを算出する。これら各色ごとの一次直線から、目標の付着量が得られる現像ポテンシャルを算出する。
現像ポテンシャルから、現像バイアス、帯電バイアス、書き込みＬＤパワーを順に決定し、作像条件を再調整することにより、適正な画像濃度を得ることが可能となる。

これら現像装置における現像能力変化は、例えば、次のようなことから発生しやすい状況となっている。近年の画像形成装置は、現像装置に低ストレス化の手法を取り入れたものが多く存在する。これらは、現像装置小型化の要請による現像剤量の低量化と現像剤の長寿命化の相反する目的を両立するために非常に有効な手法であると考えられる。
例えば、カラー二成分画像形成装置においては、トナー分散性を向上するために、シリカ（ＳｉＯ_２）や酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の添加剤がトナー表面に多くに外添されている。これら添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに非常に弱い。そのため現像器内での攪拌時に、トナー内部に埋没したり、表面から離脱したりする現象が発生する。
その結果、現像剤の流動性や帯電特性、トナーとキャリア間の物理的付着力が変化する。低ストレス現像装置を用いることにより、上記した現象を抑制することができるのである。

一方、現像装置の低ストレス化により、トナー帯電能力（現像器がトナーを帯電させる能力）の低下を招く場合がある。例えば、低画像面積率の画像を出力する場合には、現像能力が一定に保たれるのに対し、高画像面積率画像（単位時間、または単位枚数あたりのトナー入換え量が多い画像）を出力する場合には、現像能力が増加するというものである。
つまり、現像剤中でどの程度トナーを入れ換えたかにより、現像能力に差が生じるのである。このように、トナーの帯電量は常に変化しているため、画像濃度を一定に保つために適正なタイミングで、画像濃度調整（画像濃度制御）を実行する必要がある。

ところで、現像装置内の現像剤は、図１に示すように、装置内で長手方向に循環している。上記したように、低ストレス現像装置を用いて高面積画像を印刷した場合やマシン本体をＨＨ（高温高湿）環境で使用した場合には、トナーの帯電量が立ち上がりにくい傾向がある。
その場合、画像濃度調整実行時に大きく作像条件を変更する場合があり、調整前後での画像濃度変動が大きくなることが予想される。
カラー画像形成装置は、ＫＣＭＹの４色の画像形成ユニットにより構成されている。単色で濃度変動がある場合、２次色の色味変動が大きくなる。カラー画像形成装置において、これら色味変動の発生は大きな課題であり、画像濃度調整動作の実行前後で、色味変化の発生を極力抑えるように作像条件を変化させる必要がある。

図２にＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間を示す。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間は、現在最も広く使用されている表色系である。明度をＬ^＊、色度をａ^＊、ｂ^＊で表現する。ａ^＊ｂ^＊は色の方向を示しており、＋ａ^＊方向は赤、−ａ^＊方向は緑を表す。また、＋ｂ^＊方向は黄色、−ｂ^＊方向は、青を示す。
半径方向を彩度、円周方向を色相と呼ぶ。彩度は、中心に向かうほど、くすんだ色となり、外周側へ向かうほど、より鮮やかな色となる。円周方向の色相は、周方向の距離が遠いほど、色そのものが異なることを示す。Ｌ^＊は明度を表し、値が大きいほど、より明るい色になる。人間の目は、一般的に色相方向の感度が高く、色の違いを識別しやすいと言われている。また明度に関しては、５０付近が最も感度が高く、それより低くても高くても感度が低下するとされている。
色差を表すのには、ΔＥ^＊を用いるのが一般的である。ΔＥ^＊は以下の式（１）で表される。
ΔＥ^＊＝（ΔＬ^２＋Δａ^２＋Δｂ^２）^１／２ 式（１）
ここで、ΔＬ、Δａ、Δｂは、Ｌａｂ空間における各要素の差分を表す。つまり、式（１）は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間上の２点間の距離を表すものである。

一般的に、ΔＥ^＊は表１のように認識されている。

ΔＥ^＊は３．０以下が望ましいとされており、一連の印刷Ｊｏｂの区切りに行う、Ｊｏｂエンド調整よりも、Ｊｏｂ間に行う割り込み調整において色差変動がないように意識することが必要といえる。
乾式トナーによる現像方式において、ΔＥ^＊を大きくするのは、ベタ部トナー付着量変動による色相の変化であると考えられるため、画像濃度調整実行時の作像条件変更は充分注意をして行う必要がある。つまり色差変動を意識した画像濃度調整が必要である。

特許文献１には、連続印刷中に大きな色味変動が生じた場合であっても、印刷作業能率を高水準に維持したままで、色味変動を抑えるという目的で、以下の手段が開示されている。
すなわち、連続印刷中に形成された紙間パッチ画像濃度を取得することを通じて得られた実際のトナー量と、基準トナー量とが不一致であるとの判定がなされたとき、現像バイアスのバリエーション毎に実際トナー量を対応付けた関係特性を、実際トナー量と基準トナー量とが一致することを考慮して再構築し、当該再構築された関係特性と、前記基準トナー量とに基づいて、当該基準トナー量を実現するための現像バイアスを再設定することにより、画像濃度補正を行うというものである。
この方式によれば、ダウンタイムレスで、画像濃度調整を実行することが可能であり、非常に効率的に現像バイアスの調整を実施することができる。
特許文献２には、作像中に１パッチを作像し、その情報と、電源ＯＮ時の画像濃度調整結果に基づいて、画像濃度制御基準値、もしくは現像バイアスを変更する点が開示されている。

しかしながら、特許文献１記載の方式では、特に大きく濃度が外れた状態から補正する場合においても、適正バイアスに一度に調整がなされると考えられる。そのため目に見えるレベルの画像濃度変動が発生する虞がある。また、特許文献１記載の技術は、単色での濃度調整に関するものであり、２次色に対する色味変動についての認識は存在しない。このため、色差：ΔＥ^＊を低く抑えることは難しいと考えられる。
特許文献２の技術に関しては、画像濃度制御基準値を操作することによっても滑らからに濃度を適正な方向に導くことは可能である。しかしながら、他色の調整情報を使用していない。
従って、特許文献１記載の技術と同様に、単色での濃度調整に関するものであると言え、２次色に対する色味変動についての認識が存在しないため、色差：ΔＥ^＊を低く抑えることは難しいと考えられる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、画像濃度制御（調整）時に作像条件を大きく変更する場合があっても色味変化を極力抑制することができ、画像濃度の一定化と色味変動の抑制とを両立できる画像濃度制御方法の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、各像担持体上に形成された色別の静電潜像を、対応する色のトナーと磁性キャリアとで構成された二成分現像剤でそれぞれ現像し、これらのトナー画像を被転写体に重ね合わせて転写する画像形成装置に用いられる方法であって、
諧調を持つトナーパターンを色別に複数形成し、該トナーパターンからの反射光を光学センサで検知し、該光学センサの出力値をトナー付着量に変換して得られるデータに基づいて、適正なトナー付着量を得るための作像条件を新たに決定する画像濃度制御方法において、前記新たに決定する作像条件を、色間の対応する作像条件についての変更方向に応じて、各色の変更量を他色の変更量との関係に基づいてそれぞれ決定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像濃度制御方法において、前記作像条件が、前記変換して得られたトナー付着量と前記トナーパターン作像時の現像ポテンシャルとの関係から求められる現像γにより算出される、所望の付着量に対応した現像ポテンシャルであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像濃度制御方法において、各色毎に、濃度制御時の現像ポテンシャルから濃度制御を行う前の前回の現像ポテンシャルを減算して得られる現像ポテンシャル変更量に上限を設け、該現像ポテンシャル変更量の絶対値が上限に満たない場合には濃度制御時の現像ポテンシャルをそのまま用い、上限を超える場合には前回の現像ポテンシャルに上限値を加算した値を用いることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の画像濃度制御方法において、各色毎に、濃度制御時の現像ポテンシャルから濃度制御を行う前の前回の現像ポテンシャルを減算した現像ポテンシャル変更量を算出し、該現像ポテンシャル変更量の絶対値が予め設定された閾値を超えるか否かを判断し、超える色については前記閾値を前記現像ポテンシャル変更量として設定し、超えない色については現像ポテンシャルを変更しないことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像濃度制御方法において、異なる２色間で前記現像ポテンシャル変更量が前記閾値を超え、且つ、現像ポテンシャルの変更方向が異なる場合、各色の前記現像ポテンシャル変更量を、各現像ポテンシャル変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないようにして均等に振り分けて設定することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の画像濃度制御方法において、異なる２色間で前記現像ポテンシャル変更量が前記閾値を超え、且つ、現像ポテンシャルの変更方向が異なる場合、各色の前記現像ポテンシャル変更量を、各現像ポテンシャル変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないようにして各現像ポテンシャル変更量の絶対値の大きさに応じて比例配分し、設定することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の画像濃度制御方法において、前記作像条件が画像濃度制御基準値であり、前記変換して得られたトナー付着量と前記トナーパターン作像時の現像ポテンシャルとの関係から求められる現像γから現像γ目標値を減算した値が所定の範囲内にあるか否かを判断し、前記所定の範囲内よりも高い場合には、前記画像濃度制御基準値からトナー濃度センサ出力値を減算した画像濃度制御基準値変更量を高くし、前記所定の範囲内よりも低い場合には前記画像濃度制御基準値変更量を低くすることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像濃度制御方法において、各色毎に、前記画像濃度制御基準値変更量を算出し、該画像濃度制御基準値整量の絶対値が予め設定された閾値を超えるか否かを判断し、超える色については前記閾値を前記画像濃度制御基準値変更量の上限として設定し、超えない色については画像濃度制御基準値を変更しないことを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の画像濃度制御方法において、異なる２色間で前記画像濃度制御基準値変更量が前記閾値を超え、且つ、画像濃度制御基準値の変更方向が異なる場合、各色の前記画像濃度制御基準値変更量を、各画像濃度制御基準値変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないようにして均等に振り分けて設定することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像濃度制御方法において、連続印字中に割り込みで実施する画像濃度調整時に実施することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の画像濃度制御方法を実施する機能を有していることを特徴とする。

本発明によれば、画像濃度調整時における作像条件の設定において、異なる色の現像ポテンシャルを考慮して現像ポテンシャルを設定することにより、画像濃度調整前後の色味変動を抑制することができる。現像ポテンシャルを調整するため画像濃度も目標値に合わせることができ、色味変動の抑制と画像濃度維持を両立することができる。
現像ポテンシャルの変更量を上限処理することにより、急激な色味変動を抑制することができる。
少なくとも１色の現像ポテンシャル変更量が閾値を超えた場合に上限処理をすることにより、制御を複雑化することなく目的を達成できる。
各現像ポテンシャル変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないように設定することより、異なる色間のポテンシャル変更量を規定することが可能となり、極端な色味変動を抑制できる。換言すると、必要な色に対し、必要最小限の現像ポテンシャル変更を実施しているため、画像濃度規格を満足できる。また、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。
現像ポテンシャルの変更量に応じて比例配分することにより、画像濃度調整時に、より画像濃度を目標値近くに制御することに重点を置いたものとなり、色味変動を抑制しつつ、画像濃度目標値に対する追従性がさらに向上する。
画像濃度調整を割り込みで実施しても、色味変動を起こすことはなく、画像濃度も調整することが可能であるため、色味変動の抑制と、画像濃度の維持が両立できる。
色味変動に対するロバスト性に優れた画像形成装置を提供することができる。

また、本発明によれば、画像濃度調整時の作像条件設定において、異なる色の画像濃度制御基準値を考慮して画像濃度制御基準値を設定することにより、画像濃度調整後の色差変動を抑制することができる。
異なる色間の画像濃度制御基準値変更量を規定することが可能となり、極端な色味変動を抑制できる。また画像濃度制御基準値の操作量を規制することにより、トナー帯電量をゆるやかに適正状態に誘導することが可能となる。
色味変動を抑制した状態でトナー帯電量を適正な状態に導くことができる。
トナー帯電量を適正方向に誘導することが可能であるため、色味変動の抑制と、現像剤状態の維持が両立できる。
紙間にトナーパターンを作像することにより画像濃度を検知し、画像濃度制御基準値を制御するシステムに適用することにより、割り込み調整動作によるダウンタイムなく色味変動をと現像剤状態の維持を両立できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置における現像装置のカバーを除去した状態の斜視図である。 色空間の概念を説明するための模式図である。 画像形成装置の概要構成図である。 プロセスカートリッジの概要構成図である。 制御ブロック図である。 従来におけるトナーパターン（諧調パターン）と光学センサの配置構成を示す平面図である。 本発明におけるトナーパターンと光学センサの配置構成を示す平面図である。 本発明におけるトナーパターンの配置構成を示す断面図である。 プロセスコントロールの動作を示すフローチャートである。 光学センサの検知出力特性を示す図である。 感度補正係数の算出例を示す図である。 正反射成分分解を示す図である。 地肌部補正後の拡散反射出力特性を示す図である。 現像γと現像ポテンシャルとの関係を示す図である。 色空間とＣＭＹとの関係を示す模式図である。 トナー付着量と画像濃度との関係を示す図である。 現像ポテンシャル変更による色相の変化を示す図で、（ａ）は変化が小さい場合を示す図、（ｂ）は変化が大きい場合を示す図である。 現像ポテンシャルの設定動作を示すフローチャートである。 本発明と従来例との間の色味変動の違いを示す図である。 第２の実施形態におけるプロセスコントロールの動作を示すフローチャートである。 トナー濃度とトナー帯電量との関係を示すグラフである。 トナー帯電量とトナー付着量との関係を示すグラフである。 画像濃度調整におけるＶｔｒｅｆ補正の模式図である。 第２の実施形態におけるＶｔｒｅｆ変更による色相の変化を示す図で、（ａ）は変化が小さい場合を示す図、（ｂ）は変化が大きい場合を示す図である。 画像濃度制御基準値の設定動作を示すフローチャートである。 紙間にトナーパターンを作成してＶｔｒｅｆ補正をする場合の模式図である。 画像濃度制御基準値の設定動作を示すフローチャートである。 紙間における濃度検出パッチ（トナーパターン）作成の模式図である。 本発明と従来例との間の色味変動の違いを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。まず、図１乃至図１９に基づいて第１の実施形態を説明する。
図３は、本実施形態(実施例)に係る画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を示す図、図４は、像担持体としての感光体ドラム廻りのユニット（プロセスカートリッジ）の詳細図である。
図３に示すように、カラー複写機１は、像担持体としての感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが後述する被転写体としての中間転写ベルト１４の移動方向に沿って並設されたタンデム型である。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、現像色がそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。
色の区別をせずに説明すると、各感光体ドラム２は帯電装置４により、表面を一様に帯電された後、光学系（書き込み装置）６により露光光Ｌを照射され、静電潜像が形成される。
現像装置８は現像ローラ１０により装置内の現像剤を感光体ドラム２と対向する現像ニップ領域へ搬送し、感光体ドラム表面に形成されている静電潜像に現像剤中のトナーを付着させ顕像化する。トナー像は感光体ドラム２と中間転写装置１２が対向する転写領域において、中間転写装置１２の中間ベルト１４上に一次転写装置１５により転写される。中間転写ベルト１４上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１４の移動に伴い、他色の転写領域で他色トナーを精度よく色重ねした状態で、二次転写装置１６と対向する位置に搬送され、その位置で転写材としての用紙Ｓに転写され、用紙上の画像となる。

感光体ドラム２に残留したトナーは、クリーニング装置１８（図３では省略）のクリーニングブレード２０により除去され、図示しない廃トナーボトルに貯留される。クリーニング装置１８を通過した感光体表面は、その後、再度帯電装置４により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰り返す。図４において、符号２２は除電ローラを示す。
装置本体下部に配設された給紙トレイ２４には用紙Ｓが複数枚重ねて収納されており、給紙コロ２６により１枚ずつ分離されて給紙される。給紙された用紙Ｓはレジストローラ対２８で一旦停止され、斜めずれを修正された後レジストローラ対２８により所定のタイミングで２次転写ニップに向けて搬送される。
２次転写ニップの位置でカラー画像を転写された用紙Ｓは、定着装置３０へ搬送され、ここで熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像を定着される。定着を終えた用紙Ｓは、排紙ローラ対３２により、装置本体上面に形成された排紙部３４へ出力画像として排出され、スタックされる。図３において、符号３６は各色のトナーを収容したトナーボトルが配置されたトナー補給ユニットを、３８は読み取り部を示している。

図４に基づいて、現像装置８を詳細に説明する。
二成分現像剤（以下「現像剤」と記す）は図示しない現像ローラ１０の汲み上げ磁極により、現像装置内の搬送スクリュ部４０から現像ローラ１０に移動する。その後、現像剤は現像ローラ１０の回転に伴い、搬送極の磁場と現像ローラ１０表面の摩擦力によりドクタ４２の近傍まで搬送される。ドクタ近傍まで搬送された現像剤はドクタ上流部において一旦滞留し、ドクタエッジ部と現像ローラ１０とのギャップＧｄで層厚を規制され現像領域に搬送される。
現像領域には、所定の現像バイアスが印加されており、感光体ドラム２上に形成された静電潜像にトナーを付勢する方向に現像電界が形成されるため、トナーは感光体ドラム２上に現像される。また、現像領域を通過した現像剤は、現像ローラ１０上の現像剤離れ極位置で現像ローラ１０から離れ、搬送スクリュ部４０に戻る。
その後、搬送スクリュ部４４に移動しトナー補給部４６にて新トナーを補給されて適正なトナー濃度に調整され、現像ローラ１０に再び搬送される。トナー補給部４６のトナーが少なくなると、トナー補給ユニット３６から対応する色のトナーが図示しない搬送パイプを介して補充される。図１にトナーの循環経路を示す。
図４に示すように、現像装置８のケーシング底部には、搬送スクリュ部４４の位置に対応して、トナー濃度センサ（透磁率センサ）４８が設置されており、このセンサにより現像剤中のトナー濃度を検出している。
一方、図３に示すように、中間転写ベルト１４の２次転写ニップ手前部位には、中間転写ベルト１４上に転写されたトナー像の濃度を検出する光学センサ５０が配置されている。光学センサ５０は、発光素子と、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とを有している。

図５に示すように、トナー濃度センサ４８と光学センサ５０は、それぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介してＩ／Ｏボード５４に接続されている。制御部はＣＰＵ５６、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５８、読み出し書き出しメモリ（ＲＡＭ）６０、Ｉ／Ｏボード５４からなり、Ｉ／Ｏボード５４を介して図示しないトナー補給装置を駆動するトナー補給駆動モータ５２に制御信号を伝達するように構成されている。
ＲＡＭ６０にはＩ／Ｏボード５４から読み取ったトナー濃度センサ４８の出力値Ｖｔを一時保存するＶｔレジスタ、現像装置８内のトナー濃度の制御基準値Ｖｔｒｅｆを記憶するＶｔｒｅｆレジスタ、光学センサ５０からの出力値Ｖｓを記憶するＶｓレジスタ等が設けられている。
ＲＯＭ５８には、トナー濃度制御プログラム、および画像濃度制御パラメータ補正プログラムが記憶されている。

画像濃度調整パターン、および検知構成について説明する。
従来は、図６に示すように、中間転写ベルト１４の移動方向と直交する主走査方向に光学センサ５０を複数配置し、画像濃度調整用パターンＰｋ（ブラック）、Ｐｃ（シアン）、Ｐｙ（イエロー）、Ｐｍ（マゼンタ）を並列に作像し、待ち時間を短くする効果を狙っていた。図６において、符号ＰＰは位置ずれ検知用パターンを示している。複数の光学センサ５０のうち、５０ａは濃度検知用を、両端の５０ｂは位置ずれ検知用を示している。なお、図では明示していないが、各画像濃度調整用パターンは中間転写ベルトの移動方向に段階的に濃度が異なる諧調性を有している（図７、図８、図２８において同じ）。
しかしながら、光学センサ自体の個体バラツキや、パターン作像位置の違いによる色差が発生する懸念があるため、本実施形態においては、画像濃度調整用パターンを直列に作像し、かつ検知用センサ（光学センサ５０）を１ヘッドとする検知構成とした。その概略を図７に示す。
本実施形態では、画像濃度調整用パターンを画像領域幅において画像中心に直列に配置している。これは、主走査方向の作像幅内での濃度偏差に対して中央部が最も影響を受けにくいからである。

光学センサ５０を１ヘッドとすること、調整用パターンを直列に作像することにより、待ち時間増加の懸念があるため、パッチ数を従来よりも減少させた。さらに、待ち時間を増加させないための工夫として、図８に示すように、各色パターンを作像ピッチ内に収めるように構成した。このように調整用パターンを作像することにより、全色同時に作像開始できるため、待ち時間を最小にすることができる。
上記センサヘッド数の低減は、単純にヘッド数減少分のコストダウンになるだけではなく、センサアッセンブル（ＰＣＢ基板上にセンサを配列した部品）として歩留まりを向上できるため、センサにかかるコストを大幅に低下させることができる。

以下、本実施形態の画像濃度調整方法について、図９のフローチャートに沿って具体的に説明する。
［Ｓ−１：光学センサの校正を実行する］
ここでは、中間転写ベルト地肌部からの正反射光を、受光素子の出力が４．０±０．５［Ｖ］の範囲に収まるように、ＬＥＤ電流を調整する。
［Ｓ−２：画像濃度調整用パターンを作成する］
作成するパターンは図７に示したものである。
ここで、画像濃度調整用パターンは書き込み部の電位を固定して、現像バイアスと帯電バイアスを変化させ、現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。現像バイアスを固定として、書き込みのＤｕｔｙ、もしくはパワーを変更することにより露光量を変化させ、階調を発生させるような手法を用いてもよい。
但し、この場合、露光部電位を測定する電位センサを併設した方がより正確に画像濃度調整用パターンのポテンシャルを設定できる。
［Ｓ−３：階調パターンからの反射光を検知する］
ここでは、基準トナーパターンにＬＥＤ光を照射し、その反射光をフォトトランジスタ（ＰＴｒ）により検知する。本実施形態において、Ｐｋパターンは正反射光のみ検知し、カラーパターンは、正反射光と拡散反射光の両方を検知する。これは、後述するカラートナー付着量変換アルゴリズムにおいて、両反射光を用いるためである。
［Ｓ−４：センサ検出値をトナー付着量に変換する］
Ｓ−３で作成した基準パターンからの反射光を光学センサ５０を用いて検知する。本実施形態においては画像濃度検出用の光学センサ５０を画像中心に設置しており、このセンサにより、４色全ての画像濃度調整用パターンを検知する。

次に光学センサ５０からの出力値をトナー付着量に変換する方法について詳細に説明する。
本実施形態に記載のトナー付着量変換方法は、特開２００６−１３９１８０号公報に開示の方法を用いている。なお、以下説明中の記号の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルト地肌部出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ_ＯＦＦ時の出力電圧）
_ｒｅｇ．・・・正反射光出力
_ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力
［ｎ］・・・要素数：ｎの配列変数（トナーパッチ数）

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

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

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

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

正反射光出力の正反射成分：
ΔVsp_reg._reg.[n]＝ΔVsp_reg.[n]−ΔVsp_reg._dif.[n] 式（９）
このようにして、正反射光出力から、拡散光成分を分離すれば、純粋な正反射光成分のみを抽出することができる。

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

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

［ＳＴＥＰ６］拡散光出力の感度補正（図１３参照）
「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットし、そのプロット線を近似することで、拡散光出力の感度を求め、この感度があらかじめ定めた狙いの感度となる様、補正を行う。上記プロット点を近似する方法としては、多項式近似（２次近似）を用いる。その方法を以下に示す。
「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散光出力をプロットしたプロット線を多項式近似（本実施形態においては、２次式近似）して、感度補正係数ηを算出する。
まず、プロット線を２次近似式（ｙ＝ξ_１ｘ^２＋ξ_２ｘ＋ξ_３）で近似して、下記式（１２）のように最小二乗法により係数ξ_１、ξ_２、ξ_３を求める。

式（１２）において、
ｍ：データ数
ｘ［ｉ］：正反射光＿正反射成分の正規化値
ｙ［ｉ］：地肌部変動補正後拡散光出力
である。なお、計算に用いるｘの範囲は、本実施形態では０．１≦ｘ≦１．００とする。
上記、式（１２）の（１）、（２）、（３）の連立方程式を解くことで、係数ξ_１、ξ_２、ξ_３を求めることができる。
こうして近似されたプロット線から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなる様な感度補正係数ηを式（１３）により求める。

ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、式（１３）より求めた感度補正係数ηを乗じることで、付着量と拡散出力との関係が予め定められた関係となるように補正する。
感度補正後の拡散光出力：ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’’
感度補正後の拡散光出力：ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’’
＝［地肌部変動補正後拡散光出力］×［感度補正係数：η］＝ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ[ｎ]’×η 式（１４）
以上が、ＬＥＤ光量低下などにより生じる光学センサの経時的な変動などに対する光学センサ出力値の補正（校正）制御（処理）である。上記のように補正することにより、温度変化、経時劣化などによる発光素子や受光素子の出力値変動に対して受光素子の出力値とトナー付着量との関係を一義的な関係に修正することができる。
そして、上述した光学センサの出力値の補正（校正）制御を行った後に、補正（校正）された光学センサの出力値に基づいて、付着量変換テーブルを参照することにより、光学センサの出力値をトナー付着量に変換することができる。これにより、経時においても、光学センサを用いて良好なトナー付着量検知を行うことができる。

［Ｓ−５：現像能力を算出する］
画像濃度調整パターン作像時の現像ポテンシャルに対して、上記Ｓ−４で算出した付着量データをプロットしたものが図１４である。これらの点を最小二乗法により直線近似し得られた関係式が画像形成装置の現像能力を表している。この近似直線の傾きが現像γである。また、この関係式とＸ軸との交点の値は、Ｖ現像開始電圧：Ｖｋである。
本実施形態においては、直線近似としたが、２次近似を採用してもよい。但し、２次近似を採用した場合の現像γは、目標付着量を得る点における上記関係式の微分値とする。
［Ｓ−６：作像バイアスを算出する］
図１４に示すように、Ｓ−５で得られた関係式から現像ポテンシャル［−Ｖ］を算出する。算出手順は以下のようになる。
（１）現像γの関係式を取得（Ｓ−５で得られた近似式）
（２）最大付着量目標値を取得
（３）狙いの付着量が得られる現像ポテンシャルを算出
従来の制御においては、ここで得られた現像ポテンシャルを下記の式（１５）を用いて、現像バイアスに変換していたが、従来技術の項で説明したように色差変動が発生する。そこで本実施例においては、他色の現像ポテンシャルの変化を総合的に判断して、新規現像ポテンシャルを設定することとした。その詳細は後述する。

次に、現像ポテンシャルを現像バイアスに変換する方法について説明する。本実施例においては、露光部電位を固定値とし以下の式を用いて算出した。感光体表面電位計があるシステムでは、露光部電位をその都度電位を測定するのが望ましい。
現像バイアス［−Ｖ］＝現像ポテンシャル＋５０［−Ｖ］・・・・・式（１５）
ここで、露光部電位：５０［−Ｖ］とする。
帯電バイアス［−Ｖ］＝現像バイアス［−Ｖ］＋２００［−Ｖ］・・・・・式（１６）
ここで、地肌ポテンシャル：２００［−Ｖ］とする。
地肌ポテンシャルは、地肌汚れ防止のため、現像バイアスとオフセットして設定する電位差である。
［Ｓ−７：作像バイアスを設定する］
現像バイアス、帯電バイアス、ＬＤパワーを設定する。ＬＤパワーは、帯電電位に応じて８０〜１２０［％］まで変化するが、ここでは詳しい説明を割愛する。
以上が本実施例における画像濃度調整動作の大まかなフローである。

次に、Ｓ−６における、各色の現像ポテンシャル設定方法について詳細に説明する
まず、図１５にＬ^＊ａ^＊ｂ^＊とＣＭＹトナーの関係を模式的に示す。実際には軸のゆがみが存在するが、ここでは簡単のため直線で記載する。図に示すように、ＣＭＹのトナーシステムにおいて、赤緑青（ＲＧＢ）は、各トナーの混合色として表現することになる。
例えば、赤色を表す＋ａ^＊方向は、ＹトナーとＭトナーの混合で表現し、緑を表す−ａ^＊方向は、ＹトナーとＣトナーの混合で表現する。同様に、青を表す−ｂ^＊方向は、ＭトナーとＣトナーの混合で表現する。
一方、黄色を表す＋ｂ^＊方向と、Ｙトナーの方向は、ほぼ一致している。色差評価は、ＲＧＢで行うことが多い。基準となるＲＧＢ色がずれると他の混合比率色もずれるためである。

図１４に示したように、現像ポテンシャルに対して、中間転写ベルト上のトナー付着量はリニアな関係となっている。そのため、急減な現像ポテンシャル変更は、トナー付着量を大きく変更することとなり、画像濃度変動につながる。
ここで、転写紙上トナー付着量と画像濃度の関係を図１６に示す。トナー付着量が増加するに従い、画像濃度が上昇する。トナー付着量が０．１から０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］程度までは、ＩＤはほぼリニアに上昇する。本実施形態において、狙いのＩＤ中心は１．４としており、この値を中心に色差変動を考慮しながら現像ポテンシャルを決定することとなる。
単色の画像濃度を調整すると、それに伴い２次色の色相が変化する。図１７（ａ）にＹトナーとＭトナーの混合色である赤系色を例に挙げて説明する。図中の赤丸と青丸は、それぞれ画像濃度調整前後の色味を表す。画像濃度調整において、現像ポテンシャルが増加し、Ｙのトナー付着量が増すことにより、Ｙの彩度が状態１から２に変化している。
同様に、Ｍの現像ポテンシャルが増加することにより、Ｍのトナー付着量が増し、状態が３から４に変化している。これによりＹＭの混合色は、赤丸から青丸位置に色相、および彩度を変化させる。
このように、画像濃度を調整する度に、色味が変化していることになる。また、図１７（ａ）から現像ポテンシャルを操作する方向が同じ場合には、色相変化は小さいといえる。

一方、図１７（ｂ）は、Ｙ色画像形成装置の現像ポテンシャルを図１７（ａ）の場合と逆方向に同じ量変化させた場合ものである。図１７（ａ）との比較からわかるように、同じ量、現像ポテンシャルを変化させる場合においても、異なる２色で逆方向に現像ポテンシャルを操作すると色相変動が大きくなることがわかる。
従来技術のところで言及したように、電子写真においては、この色相変動を抑えることが、ΔＥ^＊を小さく抑制するのに非常に重要である。そのためには、画像濃度調整時における色間のトナー付着量の変化を小さく制御する必要があるのである。
本実施形態においては、色間における現像ポテンシャルの変更方向（操作方向、調整方向、制御方向ともいう）、および変更量（操作量、調整量、制御量ともいう）を考慮することにより、色差：ΔＥ^＊を小さく抑えることを特徴としている。

次に異なる色間の現像ポテンシャル設定の手順について、図１８を用いて説明する。本フローは、図９のＳ−６内で呼び出されるフローである。
Ｓ１：現像ポテンシャルの前回値を取得する。この値はＲＡＭ６０に保存されている値である。
Ｓ２：現像ポテンシャル要求量（今回値）を取得する。すなわち、今回の画像濃度調整で現像γ測定値から算出した現像ポテンシャル要求量を取得する。
Ｓ３：現像ポテンシャル要求量差分値：ΔＶｐｏｔを取得する。現像ポテンシャル変更量：ΔＶｐｏｔは次式で与えられる。
ΔＶｐｏｔ＝現像ポテンシャル要求量（今回値）−現像ポテンシャル前回値・・・式（１７）
Ｓ４：現像ポテンシャル変更閾値：ΔＶｐｏｔ閾値を取得する。
本実施形態においては、閾値を±５０［Ｖ］に設定したが、色差変動は、定着システムやトナーに大きく依存するため、この値に限定するものではない。この閾値は上限値でもある。
また本値（閾値）は、サービスマンモード等で、ＳＥが変更可能なように対応してもよい。

Ｓ５：現像ポテンシャル変更量（調整量）の判定を行う。ここで、今回の現像ポテンシャル変更量が閾値未満であるかどうか判定を実施する。
Ｓ６：現像ポテンシャルを設定する。今回の現像ポテンシャル変更量が閾値未満と判定された場合は、今回算出した現像ポテンシャル要求量をそのまま、現像ポテンシャルに採用する。算出式は以下で与えられる。
現像ポテンシャル設定値
＝現像ポテンシャル要求量（各色）［−Ｖ］・・・式（１８）
Ｓ７：現像ポテンシャル変更量を算出する。Ｓ５：において、ΔＶｐｏｔが閾値以上と判定された場合、後述するテーブルに従い、各色の現像ポテンシャル変更量を算出する。
Ｓ８：現像ポテンシャルを設定する。Ｓ７：で算出した現像ポテンシャル変更量を用いて現像ポテンシャルを設定する。算出式は以下で与えられ、各色それぞれ算出する。
現像ポテンシャル設定値＝現像ポテンシャル前回値＋現像ポテンシャル算出値［−Ｖ］・・・式（１９）
上記フローに示したように、閾値を超えた場合に、現像ポテンシャルの変更量規制をするようにすればよく、それ以外の場合は図９のＳ６で算出した現像ポテンシャルを用いて作像バイアスを設定すればよい。

次に、図１８フロー中、Ｓ７：の現像ポテンシャル変更量の算出方法について詳細に説明する。
本実施形態においては、変更量に上限を設けて上限処理をするとともに、現像ポテンシャルの操作方向が異なる場合、異なる２色間のポテンシャル変更量絶対値の合算（総和）が５０［Ｖ］を超えないように設定した。
具体的に言うと、異なる２色間で現像ポテンシャルの操作方向が同じ場合、２色ともポテンシャル変更量を５０［Ｖ］とした（上限処理）。異なる２色間で、現像ポテンシャルの操作方向が異なる場合（一方がポテンシャルを増加させる方向、もう一方がポテンシャルを減少させる方向）、閾値である５０［Ｖ］を均等に振り分けるように設定した。以下表で場合分けして説明する。表に用いている用語は以下の意味を持つ。
高：ΔＶｐｏｔが、現像ポテンシャルを高くする方向に閾値を超えた。
低：ΔＶｐｏｔが、現像ポテンシャルを低くする方向に閾値を超えた。
良：ΔＶｐｏｔが、閾値の範囲内にある。

［１色が閾値を超えた場合］
表２に、カラー３色（ＣＭＹ）の内、現像ポテンシャル変更量が１色のみ現像ポテンシャル変更量：ΔＶｐｏｔが閾値を超えた場合の現像ポテンシャル設定テーブルを示す。この場合、閾値を超えた色の現像ポテンシャル変更量：ΔＶｐｏｔを上限値、すなわち閾値：５０［−Ｖ］に設定する。それ以外の色は、現像ポテンシャル変更量：ΔＶｐｏｔを０［−Ｖ］とし、現像ポテンシャルを変更しない（前回の現像ポテンシャルのままとする）。
このように設定することより、異なる色間のポテンシャル変更量を規定することが可能となり、極端な色味変動を抑制できる。画像濃度に関して言うと、最も現像ポテンシャル変更が必要な色に特化し、必要最小限のポテンシャル変更を実施しているため、濃度規格を満足できる。ポテンシャル変更要求量が良で表されている色は、もともと画像濃度がほぼ適正に制御されていると考えられるため、現像ポテンシャルを変更する必要がない。
このように制御することにより、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

［２色が閾値を超えた場合］
表３に、カラー３色（ＣＭＹ）の内、現像ポテンシャル変更量について２色が現像ポテンシャル変更量：ΔＶｐｏｔについて閾値を超えた場合の現像ポテンシャル設定テーブルを示す。この場合、異なる２色間の現像ポテンシャルの操作方向に従って、ポテンシャル変更量を設定する。
異なる２色間でポテンシャルを操作する方向が同じ場合、２色共にポテンシャル変更量を５０［Ｖ］に設定する。
上記したように、同じ方向に現像ポテンシャルを制御する場合には、色相の変化が小さく色味変動が認識されにくいため、このように制御する。
異なる２色間でポテンシャルを操作する方向が異なる場合、２色の現像ポテンシャル変更量を均等に振り分けてそれぞれ、−２５［Ｖ］、＋２５［Ｖ］に設定する。このように設定することにより、色間の現像ポテンシャル変更量絶対値の合算が５０［Ｖ］に収まる。
ポテンシャル変更要求量が良で表されている色は、もともと画像濃度がほぼ適正に制御されていると考えられるため、現像ポテンシャルを変更する必要がない。このように設定することより、異なる色間のポテンシャル変更量を規定することが可能となり、極端な色味変動を抑制できる。
このように制御することにより、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

［３色が閾値を超えた場合］
表４に、カラー３色（ＣＭＹ）の内、現像ポテンシャル変更量について３色の全てが現像ポテンシャル変更量：ΔＶｐｏｔについて閾値を超えた場合の現像ポテンシャル設定テーブルを示す。この場合も異なる色間の現像ポテンシャルの操作方向に従って、ポテンシャル変更量を設定する。
異なる色間で現像ポテンシャルを操作する方向が、全て同じ場合、全色ポテンシャル変更量を＋５０［−Ｖ］、もしくは−５０［−Ｖ］に設定する。上記したように、同じ方向に現像ポテンシャルを制御する場合には、色相の変化が小さく色味変動が認識されにくいため、このように制御する。
異なる色間でポテンシャルを操作する方向がそれぞれ異なる場合、現像ポテンシャルを変更する方向に従って、それぞれ、−２５［Ｖ］、＋２５［Ｖ］に設定する。このように設定することにより、色間の現像ポテンシャル変更量絶対値の合算が５０［Ｖ］に収まる。
このように設定することより、異なる色間のポテンシャル変更量を規定することが可能となり、極端な色味変動を抑制できる。全色目標値となる方向に現像ポテンシャルを変更しているため、画像濃度に関してもほぼ理想の値が得られる。
このように制御することにより、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

表５に、ポテンシャル変更要求量に順位付けをし、それに従って現像ポテンシャル変更量を設定した例を示す。表中の高１、高２はポテンシャル変更要求量の大小を表し、高１は、高２と比較して変更要求量が大きい。同様に低１が変更要求量が大きい。このように現像ポテンシャル変更量（調整量）の絶対値の大きさに応じて比例配分しても、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

以上が、本実施形態における現像ポテンシャル変更量の算出方法である。
なお、本動作は電源ＯＮ、省エネ復帰、Ｊｏｂエンド、割り込みの画像濃度調整時に実行するが、大量の印刷Ｊｏｂが連続的に行われる際に発動する割り込みプロコン（プロセスコントロール）時に実行するとより効果的である。また、今回はＫトナーをカラーと独立に制御させたが、Ｋトナーを含めた４色を制御しても構わない。

［比較例］
図１９は本実施形態における画像形成装置と従来の画像形成装置を用い、色差：ΔＥ^＊に関して比較検討を行ったものである。表示したのは、ＹとＭの混合色である赤方向のΔＥ^＊である。
印刷条件は、連続５００枚であり、画像濃度調整は２００枚毎に実施した。色味変動が発生しやすいように、出力画像の面積率をＹとＭで変更した。Ｙ色は低画像面積とし、画像濃度が薄くなるようにした。
低画像面積を印刷するとトナー帯電量が上昇しやすいため、画像濃度が低くなる傾向がある。Ｍ色は、逆に画像濃度が高くなるように、高画像面積の画像を出力した。トナーの消費量が多く、トナー帯電量が低下し、画像濃度が上昇しやすい傾向がある。なおΔＥ^＊はそれぞれ、０枚時点の測色値を基準とした。
図１９からわかるように、従来では、画像濃度調整実行後に大きくΔＥ^＊が変動していることがわかる。一方、本実施形態による画像形成装置では、調整前後での色味変動が抑制されており、連続印刷中において急激な色味変動が発生していない。

本実施形態では、中間転写方式のタンデム型の画像形成装置を例示したが、直接転写方式の場合には被転写体は用紙Ｓである。

図２０乃至図２９に基づいて第２の実施形態を説明する。上記実施形態では現像ポテンシャルを作像条件として色味変動を抑制する例を示したが、本実施形態では画像濃度制御基準値を作像条件として色味変動を抑制する例である。上記実施形態で説明した部分の重複説明は省略する。
本実施形態におけるプロセスコントロ−ルのフロー（第１の実施形態における図９に相当）を図２０に示す。Ｓ−１〜Ｓ−７の説明は省略する。
［Ｓ−８：Ｖｔｒｅｆ（画像濃度制御基準値）を設定する］
Ｓ−５で算出した現像γに応じて、Ｖｔｒｅｆを変更する。現像γが高い場合には、トナー濃度が低くなる方向に、Ｖｔｒｅｆを操作する。現像γが低い場合には、トナー濃度が高くなる方向にＶｔｒｅｆを操作する。以上が本実施形態における画像濃度調整動作の概略フローである。

ここで、画像濃度調整実行時にＶｔｒｅｆ補正を伴わせて、操作する理由について説明する。
図２１にトナー濃度に対するトナー帯電量の関係を示す。トナー濃度が増加するに従い、トナー帯電量が低下する。これは、トナー濃度が増加することにより、トナー粒子表面がキャリア表面と接触する確率が低下するため、トナー表面電荷の飽和レベルが変化することにより生じる。
トナーの帯電量をコントロールしたい場合、例えば、トナー帯電量を上昇させたいときには、トナー濃度を低く誘導するとよい。逆に、トナー帯電量を低下させたいときには、トナー濃度を高く誘導するとよい。
次に、トナー帯電量と中間転写ベルト上のトナー付着量の関係を示す。図２２に示すように、トナー帯電量が上昇するに従いトナー付着量が減少する。上記した関係から、現像γを測定することにより、現像剤中のトナー帯電状態を把握することができる。
すなわち、現像γが高い場合、トナー帯電量の低下、もしくは、トナー濃度過多により、トナー飛散が発生しやすい現像剤状態となっている。また現像γが低い場合、トナー帯電量の増加、もしくは、トナー濃度過少により、キャリア付着が発生しやすい現像剤状態となっている。

上記の不具合を回避し、作像システムを適正な状態に保つため、現像γを目標範囲内に維持し、トナー帯電量を適正な値とする必要がある。そのため画像濃度調整実行時にＶｔｒｅｆ補正を伴わせて実行するのである。
図２３に画像濃度調整実行時に、Ｖｔｒｅｆを変更した際のＶｔの変化を示す。ここで、Ｖｔは現像器内のトナー濃度センサ出力値である。Ｖｔが高いほどトナー濃度が低い。
画像濃度調整実行時に、現像γが高いと判断された場合、現像γを低く誘導するためにＶｔｒｅｆを高く操作する。それにより、トナー濃度が低くなり、トナー付着量が減少する。逆に、現像γが低いと判断された場合、現像γを高く誘導するためにＶｔｒｅｆを低く操作する。これにより、トナー濃度が高くなり、トナー付着量が増加する。
なお、本実施形態において用いたトナー濃度センサ４８の感度は０．４Ｖ／ｗｔ％である。Ｖｔｒｅｆを０．４［Ｖ］変化させることにより、約１．０［ｗｔ％］相当の現像剤中トナー濃度を変化させることができる。

しかしながら、画像濃度調整実行時に他色の状態を考慮しないでＶｔｒｅｆを変化させた場合、Ｖｔｒｅｆの操作量、操作方向によっては、印刷枚数が進むに従って２次色の色味変動を発生してしまうことがある。
そのため他色のＶｔｒｅｆ操作状況を考慮したＶｔｒｅｆ設定が必要と考えられる。Ｋトナーに関しては、単独で用いるため、他色のＶｔｒｅｆ操作（調整）状況を考慮しなくてもよい。

次に、図２０中のＳ−８で実施する本実施形態のＶｔｒｅｆ設定の考え方、および設定方法について詳細に説明する。
第１の実施形態において図１５で説明したように、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナーシステムにおいて、赤緑青（ＲＧＢ）は、各トナーの混合色として表現することになる。例えば、赤色を表す＋ａ^＊方向は、ＹトナーとＭトナーの混合で表現し、緑を表す−ａ^＊方向は、ＹトナーとＣトナーの混合で表現する。同様に、青を表す−ｂ^＊方向は、ＭトナーとＣトナーの混合で表現する。一方、黄色を表す＋ｂ^＊方向と、Ｙトナーの方向は、ほぼ一致している。色差評価は、ＲＧＢで行うことが多い。基準となるＲＧＢ色がずれると他の混合比率色もずれるためである。
そのため、急激（過大な）なＶｔｒｅｆ変更は、トナー付着量を大きく変化させることとなり、色差変動につながる。

ここで、転写紙上のトナー付着量と画像濃度の関係、第１の実施形態において図１６で説明したように、トナー付着量が増加するに従い、画像濃度：ＩＤが上昇し、トナー付着量が０．１から０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］程度まで、ＩＤはほぼリニアに上昇する。
本実施形態において、狙いのＩＤ中心は１．４としており、この値を中心に色差変動を考慮しながらＶｔｒｅｆを決定することとなる。単色の画像濃度が変化すると、それに伴い２次色の色相が変化する。
図２４（ａ）にＹトナーとＭトナーの混合色である赤系色を例に挙げて説明する。図中の赤丸と青丸は、それぞれ画像濃度調整前後の色味を表す。画像濃度調整において、Ｖｔｒｅｆを低く操作しトナー濃度を高く誘導することにより、通紙後Ｙトナー付着量が増加し、Ｙの彩度が状態１から２に変化している。同様に、ＭトナーのＶｔｒｅｆを低く操作し、トナー濃度を高く誘導することにより、通紙後、Ｍトナー付着量が増加し、状態が３から４に変化している。これによりＹトナー、Ｍトナーの混合色は、赤丸から青丸位置に色相、および彩度を変化させる。このように、画像濃度を調整する度に、色味が変化していることになる。
また、図２４（ａ）からＶｔｒｅｆを操作する方向が同じ場合には、色相変化は小さいといえる。

一方、図２４（ｂ）は、Ｙ色画像形成装置のＶｔｒｅｆを図２４（ａ）の場合と逆方向に同じ量変化させた場合ものである。図２４（ａ）との比較からわかるように、同じ量、Ｖｔｒｅｆを変化させる場合においても、異なる２色で逆方向にＶｔｒｅｆを操作すると色相変動が大きくなることがわかる。
従来技術のところで言及したように、電子写真においては、この色相変動を抑えることが、ΔＥ^＊を小さく抑制するのに非常に重要である。そのためには、画像濃度調整時における色間のトナー付着量の変化を小さく制御する必要があるのである。
本実施形態においては、色間におけるＶｔｒｅｆの操作方向、および操作量を考慮することにより、色差：ΔＥ^＊を小さく抑えることを特徴としている。

次に異なる色間のＶｔｒｅｆ設定の手順について、図２５を用いて説明する。
［Ｓ１：Ｖｔ現在値を取得する］
この値は装置本体のＲＡＭ６０に保存されている値である。現状のＶｔ値を基に、Ｖｔｒｅｆを更新するため必要となる。
［Ｓ２：現像γを取得する］
今回の現像γと現像γ目標値とを用いて、Ｓ３においてΔｖｔｒｅｆを算出するため必要となる。
［Ｓ３：Ｖｔｒｅｆ変更要求量を算出する］
Ｖｔｒｅｆ変更のステップであるが、単色で考えた場合、例えば表６に示すテーブルに基づいて決定する。
ここで、Δγは次式で与えられる。
Δγ＝現像γ現在値−現像γ目標値・・・・・・・・式（２０）

［Ｓ４：Ｖｔｒｅｆ変更量：ΔＶｔｒｅｆを決定する］
後述するテーブルに従い、各色のＶｔｒｅｆ変更量を決定する。
［Ｓ５：Ｖｔｒｅｆを設定する］
Ｓ３で算出したΔＶｔｒｅｆを用いてＶｔｒｅｆを設定する。算出式は以下で与えられ、各色それぞれ算出する。
Ｖｔｒｅｆ＝Ｖｔ＋ΔＶｔｒｅｆ［Ｖ］（各色）・・・・式（２１）

次に、図２５のフロー中、Ｓ４のＶｔｒｅｆ変更量：ΔＶｔｒｅｆの算出方法について詳細に説明する。
本実施形態においては、変更量に上限を設けて上限処理をするとともに、操作方向が異なる場合には異なる２色間のＶｔｒｅｆ変更量絶対値の合算が０．２［Ｖ］を超えないように設定した。
具体的に言うと、異なる２色間でＶｔｒｅｆの操作方向が同じ場合、２色ともポテンシャル変更量を０．２［Ｖ］とした（上限処理）。異なる２色間で、Ｖｔｒｅｆの操作方向が異なる場合（一方がＶｔｒｅｆを増加させる方向、もう一方がＶｔｒｅｆを減少させる方向）、Ｖｔｒｅｆ変更要求量である０．２［Ｖ］を均等に振り分けるように設定した。

［１色が閾値を超えた場合］
表７にカラー３色（ＣＭＹ）の内、１色のみＶｔｒｅｆを変更する場合のΔＶｔｒｅｆ設定テーブルを示す。この場合、Ｖｔｒｅｆ変更要求量がそのまま反映される。一色のみの変更であるため、色味変動に対して余裕度が高い。そのためこのように設定する。なお、色味変動が許容範囲となるΔＶｔｒｅｆ変更量は、作像システムに異存する。そのため、この値は、システムが異なれば適宜設定する必要がある。
このように制御することにより、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

［２色が閾値を超えた場合］
表８に、カラー３色（ＣＭＹ）の内、２色がＶｔｒｅｆを変更する場合のΔＶｔｒｅｆ設定テーブルを示す。この場合、異なる２色間のＶｔｒｅｆ操作方向に従って、ΔＶｔｒｅｆを設定する。異なる２色間でＶｔｒｅｆを操作する方向が同じ場合、２色共にΔＶｔｒｅｆを０．２［Ｖ］に設定する。
上記したように、同じ方向にＶｔｒｅｆ操作する場合には、色相の変化が小さく色味変動が認識されにくいため、このように制御する。
異なる２色間でＶｔｒｅｆを操作する方向が異なる場合、２色のΔＶｔｒｅｆ変更量をそれぞれ、−０．１［Ｖ］、＋０．１［Ｖ］に設定する。このように設定することにより、色間の現像ポテンシャル変更量絶対値の合算が０．２［Ｖ］に収まる。
このように制御することにより、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

［３色が閾値を超えた場合］
表９にカラー３色（ＣＭＹ）の内、３色の全てがＶｔｒｅｆを変更する場合のΔＶｔｒｅｆ設定テーブルを示す。この場合も同様に、異なる色間のＶｔｒｅｆ操作方向に従って、Ｖｔｒｅｆ変更量を設定する。
異なる色間でＶｔｒｅｆを操作する方向が全て同じ場合、全色Ｖｔｒｅｆ変更量を＋０．２［Ｖ］、もしくは−０．２［Ｖ］に設定する。上記したように、同じ方向にＶｔｒｅｆを操作する場合には、色相の変化が小さく色味変動が認識されにくいため、このように制御する。
異なる色間でＶｔｒｅｆを操作する方向がそれぞれ異なる場合、Ｖｔｒｅｆを変更する方向に従って、それぞれ、−０．１［Ｖ］、＋０．１［Ｖ］に設定する。このように設定することにより、色間の現像ポテンシャル変更量絶対値の合算が０．２［Ｖ］に収まる。
このように設定することより、異なる色間のＶｔｒｅｆ変更量を規定することが可能となり、極端な色味変動を抑制できる。全色現像γが目標値となる方向にＶｔｒｅｆを変更しているため、トナー帯電量に関してもほぼ理想の値が得られる。
このように制御することにより、色味変動の抑制と画像濃度の安定維持が両立できる。

以上が、本実施形態におけるＶｔｒｅｆ変更量の算出方法である。なお、本動作は電源ＯＮ、省エネ復帰、Ｊｏｂエンド、割り込みの画像濃度調整時に実行するが、大量の印刷Ｊｏｂが連続的に行われる際に発動する割り込みプロコン時に実行するとより効果的である。また、今回はＫトナーをカラーと独立に制御させたが、Ｋトナーを含めた４色を制御しても構わない。

［紙間プロコンで実行する場合］
上記した複数のパターンを作像し、現像γ算出後、Ｖｔｒｅｆを調整する方法の他に、紙間に濃度検出用パターンを作像し、Ｖｔｒｅｆを補正する方法がある。その制御を模式的に図２６に示す。
次に、紙間パターン作成によるＶｔｒｅｆ変更フローを、図２７を用いて説明する。
先ずＳ１で紙間に基準パターンを作成する。紙間における基準パターン作成の概略を図２８に示す。検知に用いた基準トナーパッチの大きさは主走査方向が７ｍｍで、副走査方向の大きさが１０ｍｍである。また、本実施形態では基準パターンとして、ソリッドなベタ書き込みのパターンを用いたが、２ｂｙ２などの比較的安定したパターンであっても精度よく検知することが可能である。
現像バイアスに関しては、固定値を用いても良いし、前回の電位制御プロセスコントロール時に算出した画像部バイアスでも良い。また、検知に使用するトナー量を少なくするために、より低い現像バイアスで測定することも可能である。次にＳ２において、光学センサ５０でパッチの反射濃度を測定する。

反射光は、Ｋパターンに関しては正反射光を用い、ＭＣＹのカラーパターンに関しては拡散反射光を用いた。次にＳ３において、各反射光を前記した変換方法によりトナー付着量に換算する。次にＳ４において、紙間の算出トナー付着量が付着量目標範囲内であるか判断する。本実施形態において、紙間パターンの付着量目標値は、ＭＣＹが０．４±０．４［ｍｇ／ｃｍ２］であり、Ｋが、０．３±０．３［ｍｇ／ｃｍ２］である。Ｋは正反射を用いているため、高付着量領域まで検出することができないため、付着量が低い領域で検知している。
目標範囲内であった場合には、Ｓ５に移動し、トナー濃度制御基準値：Ｖｔｒｅｆを変更せず終了する。Ｓ４において、付着量が目標範囲外であった場合には、Ｓ６に移動する。
ここで、付着量が目標よりも多いと判定された場合には、Ｖｔｒｅｆを上昇させ、トナー濃度を低くする方向に誘導する。付着量が少ないと判定された場合は、Ｖｔｒｅｆを低下させ、トナー濃度を高くする方向に誘導する。その際に、上記した他色のＶｔｒｅｆ変更状態を考慮してＶｔｒｅｆを設定することにより、紙間パターン検知による補正においても、色差変動を低く抑えることができる。

［比較例］
図２９は本実施形態における画像形成装置と従来の画像形成装置を用い、色差：ΔＥ^＊に関して比較検討を行ったものである。表示したのは、ＹとＭの混合色である赤方向のΔＥ^＊である。印刷条件は、連続５００枚であり、画像濃度調整は２００枚毎に実施した。なおΔＥ^＊はそれぞれ、０枚時点の測色値を基準とした。
図からわかるように、従来では、画像濃度調整実行後に大きくΔＥ^＊が変動していることがわかる。一方、本実施形態による画像形成装置では、調整前後での色味変動が抑制されており、連続印刷中において急激な色味変動が発生していない。

５０ 光学センサ
Ｐｋ、Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ トナーパターン
Ｓ 用紙
Ｖｐｏｔ 現像ポテンシャル変更量
Ｖｔｒｅｆ 画像濃度制御基準値

特開２００８−２９２６１４号公報 特開２００８−０４６４２３号公報

Claims (11)

1. 各像担持体上に形成された色別の静電潜像を、対応する色のトナーと磁性キャリアとで構成された二成分現像剤でそれぞれ現像し、これらのトナー画像を被転写体に重ね合わせて転写する画像形成装置に用いられる方法であって、
   諧調を持つトナーパターンを色別に複数形成し、該トナーパターンからの反射光を光学センサで検知し、該光学センサの出力値をトナー付着量に変換して得られるデータに基づいて、適正なトナー付着量を得るための作像条件を新たに決定する画像濃度制御方法において、
   前記新たに決定する作像条件を、色間の対応する作像条件についての変更方向に応じて、各色の変更量を他色の変更量との関係に基づいてそれぞれ決定することを特徴とする画像濃度制御方法。
2. 請求項１に記載の画像濃度制御方法において、
   前記作像条件が、前記変換して得られたトナー付着量と前記トナーパターン作像時の現像ポテンシャルとの関係から求められる現像γにより算出される、所望の付着量に対応した現像ポテンシャルであることを特徴とする画像濃度制御方法。
3. 請求項２に記載の画像濃度制御方法において、
   各色毎に、濃度制御時の現像ポテンシャルから濃度制御を行う前の前回の現像ポテンシャルを減算して得られる現像ポテンシャル変更量に上限を設け、該現像ポテンシャル変更量の絶対値が上限に満たない場合には濃度制御時の現像ポテンシャルをそのまま用い、上限を超える場合には前回の現像ポテンシャルに上限値を加算した値を用いることを特徴とする画像濃度制御方法。
4. 請求項２に記載の画像濃度制御方法において、
   各色毎に、濃度制御時の現像ポテンシャルから濃度制御を行う前の前回の現像ポテンシャルを減算した現像ポテンシャル変更量を算出し、該現像ポテンシャル変更量の絶対値が予め設定された閾値を超えるか否かを判断し、超える色については前記閾値を前記現像ポテンシャル変更量として設定し、超えない色については現像ポテンシャルを変更しないことを特徴とする画像濃度制御方法。
5. 請求項４に記載の画像濃度制御方法において、
   異なる２色間で前記現像ポテンシャル変更量が前記閾値を超え、且つ、現像ポテンシャルの変更方向が異なる場合、各色の前記現像ポテンシャル変更量を、各現像ポテンシャル変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないようにして均等に振り分けて設定することを特徴とする画像濃度制御方法。
6. 請求項４に記載の画像濃度制御方法において、
   異なる２色間で前記現像ポテンシャル変更量が前記閾値を超え、且つ、現像ポテンシャルの変更方向が異なる場合、各色の前記現像ポテンシャル変更量を、各現像ポテンシャル変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないようにして各現像ポテンシャル変更量の絶対値の大きさに応じて比例配分し、設定することを特徴とする画像濃度制御方法。
7. 請求項１に記載の画像濃度制御方法において、
   前記作像条件が画像濃度制御基準値であり、前記変換して得られたトナー付着量と前記トナーパターン作像時の現像ポテンシャルとの関係から求められる現像γから現像γ目標値を減算した値が所定の範囲内にあるか否かを判断し、前記所定の範囲内よりも高い場合には、前記画像濃度制御基準値からトナー濃度センサ出力値を減算した画像濃度制御基準値変更量を高くし、前記所定の範囲内よりも低い場合には前記画像濃度制御基準値変更量を低くすることを特徴とする画像濃度制御方法。
8. 請求項７に記載の画像濃度制御方法において、
   各色毎に、前記画像濃度制御基準値変更量を算出し、該画像濃度制御基準値整量の絶対値が予め設定された閾値を超えるか否かを判断し、超える色については前記閾値を前記画像濃度制御基準値変更量の上限として設定し、超えない色については画像濃度制御基準値を変更しないことを特徴とする画像濃度制御方法。
9. 請求項７に記載の画像濃度制御方法において、
   異なる２色間で前記画像濃度制御基準値変更量が前記閾値を超え、且つ、画像濃度制御基準値の変更方向が異なる場合、各色の前記画像濃度制御基準値変更量を、各画像濃度制御基準値変更量の絶対値の総和が前記閾値を超えないようにして均等に振り分けて設定することを特徴とする画像濃度制御方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像濃度制御方法において、
    連続印字中に割り込みで実施する画像濃度調整時に実施することを特徴とする画像濃度制御方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載の画像濃度制御方法を実施する機能を有していることを特徴とする画像形成装置。

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