JP2014137498A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像安定化処理におけるトナー消費量の低減及び処理時間の短縮。
【解決手段】トナー付着量の異なるトナーパッチの検出結果に基づき現像特性を決定して目標とする最高濃度を得るために適した現像バイアスを設定するプロセス条件設定部４２ｍと、設定された現像バイアスの条件下で、異なる階調値の階調データに基づき形成された複数のトナーパッチを検出して階調補正テーブルを作成する階調補正ＬＵＴ作成処理と、特定の中間調のトナーパッチの検出結果に基づいてその直前の回に作成された階調補正テーブルを修正する階調補正テーブル修正処理とを実行する階調補正ＬＵＴ作成・修正部４２ｊとを有し、現像バイアス設定処理と階調補正ＬＵＴ修正処理とは同一頻度で同期して実行されると共に現像バイアス設定処理の際に形成された中間調のトナーパッチの検出結果に基づき階調補正テーブル修正処理を実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、プリンター、複写機などの画像形成装置に関し、特に、画像安定化技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置、例えば、複写機の場合、累積コピー枚数や、湿度などの周囲の環境変化によって、画質のパラメーターの一部である画像の最高濃度および階調特性が変動することが知られている。
このため、定期的に、最高濃度および階調特性を適正なものにするための画像安定化処理を実行するようにしている。

最高濃度は、例えば、現像器の現像ローラーに印加する現像バイアス電圧を、目標とする最高濃度が得られると予想される前後の値に設定して、感光体ドラム上にパッチ状をしたトナー画像（以下、「トナーパッチ」と言う。）を数枚形成し、トナーパッチの各々の濃度を光学式センサーで検出し、検出結果からその時点で目標とする最高濃度が得られる現像バイアス電圧を決定している。

階調補正は、複写機が物理的特性として有する階調再現性と、一般的に求められる直線的な階調性の差異を解消するように、入力信号を変換してから画像形成することであり、その手段として、階調補正用の階調補正ＬＵＴ(Look Up Table)が用いられる。
階調補正ＬＵＴは、例えば、以下のようにして作成される。感光体ドラム上に０〜２５５の２５６階調の階調データ（入力信号）に基づいてトナーパッチを形成し、これを光学式センサーで検出する。当該検出結果に基づき、階調データの階調値に対応して再現される２５６階調のトナーパッチの濃度が直線的に変化するように、各入力信号に対する補正階調データ群を設定し、階調補正ＬＵＴが形成される。

そして、前記物理的特性は、累積コピー枚数や、湿度などの周囲の環境変化によって変化するため、定期的に階調補正ＬＵＴを更新して、画像形成の際に供するようにしている。
また、現像バイアス電圧の決定（更新）は、例えば、累積コピー枚数が１０００枚になる毎に１回、階調補正ＬＵＴの更新は、例えば、累積コピー枚数が２００枚になる毎に１回の間隔で実施される。

現像バイアス電圧の決定された場合には、それに引き続き、必ず、階調補正ＬＵＴが更新される。新たな現像バイアス電圧下における階調再現性を確保する必要があるからである。
なお、階調補正ＬＵＴの更新の方が、現像バイアス電圧の更新よりも頻度が高いのは、階調特性の方が最高濃度よりも変動しやすいからである。特に、中間調領域（中濃度領域）は、高濃度領域および低濃度領域よりも安定性が悪く、人目を引く領域であるため比較的短い間隔で実施する必要がある。

特開平１１−１７４７５３号公報 特開２０１０−４９２３３号公報 特開２０１１−１０２８３９号公報

以上のように画像安定化処理を実行することにより画質の安定化が図れるものの、一方で、コピー画像の形成とは無関係に消費されるトナーの量、すなわち、トナーパッチを形成するためのトナーの消費量を抑制したいといった要請がある。
特に、階調補正ＬＵＴの作成のためには、濃度の異なる多くのパッチを形成する必要上、当該トナーの消費が看過できない。

また、画像安定化制御の際には、コピーなどの画像形成ジョブの実行を待機させることになるので、上述のように最高濃度の適正化に引き続き階調補正を実行する場合には、多くの時間を要し、画像形成開始のタイミングが遅くなる。
上記の課題に鑑み、本発明は、可能な限り画質の安定化を損なうことなく、当該安定化に用いられるトナーの消費量を抑制することができ、かつ、最高濃度と階調特性の両方の適正化を同じ機会に実行する際における画像安定化処理の時間短縮を図ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願発明に係る画像形成装置は、像担持体上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、画像形成条件を異ならせて、単位面積当たりのトナー付着量の異なるトナーパッチを前記像担持体上に形成し、当該トナーパッチの濃度を光学的に検出して、その検出結果に基づき、目標とする最高濃度を得るための画像形成条件を決定する第１画像安定化処理を実行する第１画像安定化手段と、上記決定された画像形成条件下で、階調値の異なる階調データに基づき形成された複数のトナーパッチからなる階調補正用パターンを形成し、当該階調補正用パターンの各トナーパッチの濃度を光学的に検出して、その検出結果に基づき、階調補正テーブルを作成する第２画像安定化処理を、第１画像安定化処理よりも高い頻度で実行する第２画像安定化手段と、中間調の階調値の階調データに基づき像担持体上に形成されたトナーパッチであって、前記階調補正用パターンを構成するトナーパッチの個数よりも少ない修正用トナーパッチの濃度を光学的に検出して、当該検出結果に基づき、その直前の回に作成された階調補正テーブルを修正する階調補正テーブル修正処理を実行する階調補正テーブル修正手段と、前記第１画像安定化処理と前記階調補正テーブル修正処理とを同一頻度で同期して実行し、第２画像安定化処理を第１画像安定化処理の非実行時に実行するよう制御する制御手段と、を備え、第１画像安定化手段は、第１画像安定化処理の実行時において、前記修正用トナーパッチの形成とその濃度の光学的検出とを併せて実行し、前記階調補正テーブル修正手段は、前記第１画像安定化処理においてなされた修正用トナーパッチの濃度の検出結果を利用して階調補正テーブル修正処理を実行することを特徴とする。

また、前記階調補正テーブル修正手段は、前記修正用トナーパッチの濃度の検出結果に基づき、前記階調補正テーブルのうち、前記修正用トナーパッチに対応する階調値についての修正量を求め、当該修正量に基づき、他の階調値に対する修正量を推定することにより前記階調補正テーブルを修正することを特徴とする。
さらに、前記階調補正テーブル修正手段は、第１画像安定化処理においてなされた２つの異なる画像形成条件下で形成された修正用トナーパッチの検出の結果から、前記目標とする最高濃度を得るために決定された画像形成条件下における修正用トナーパッチの検出値を算出し、当該算出された検出値に基づいて、前記修正用トナーパッチに対応する階調値についての修正量を求めることを特徴とする。

また、前記階調補正テーブル修正手段は、前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する、他の階調値の修正量の相関関係を取得する取得手段を備え、当該取得した相関関係にしたがって、他の階調値における修正量を求めることを特徴とする。
この場合に、前記取得手段は、予め設定された前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する他の階調値における修正量の相関関係を示すテーブルもしくは関数に基づいて、前記他の階調値における修正量を求めることを特徴とする。また、前記他の階調値における修正量の、前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する相関関係の変更を受け付ける受付手段を備えることを特徴とする。

あるいは、前記取得手段は、直前に実行された１又は２回以上の第２画像安定化処理において作成された階調補正テーブルにおける各階調値の補正量を参照して、前記他の階調値における修正量の、前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する相関関係を取得することを特徴とする。
また、前記制御手段は、前記階調補正テーブル修正手段による修正用トナーパッチに対応する階調値における修正量が所定の値を超える場合は、当該階調補正テーブル修正手段による階調補正テーブル修正処理を禁止して、前記第２画像安定化手段による階調補正テーブルの作成処理を実行させることを特徴とする。

また、前記第１画像安定化手段は、画像形成条件を異ならせて、前記像担持体上の第１領域に一様にトナーが付着したベタパッチと、前記像担持体上の第２領域に、前記ベタパッチよりも単位面積当たりのトナー付着量の多いトナー付着部とトナーが付着されない非付着部とが混在する非ベタパッチとを形成するパッチ形成部と、前記像担持体上のベタパッチと非ベタパッチのそれぞれのトナー付着量を光学的に検出する検出部と、前記ベタパッチの形成時の画像形成条件と前記ベタパッチの検出結果によるトナー付着量の関係と、前記非ベタパッチの形成時の画像形成条件と前記非ベタパッチの検出結果によるトナー付着量の関係との両方の関係に基づき、画像形成条件とトナー付着量の関係を示す画像濃度特性を決定する決定部と、決定された画像濃度特性から、前記像担持体上にトナー画像を形成する際の目標濃度に対する画像形成条件を設定する設定部と、を有し、前記非ベタパッチが前記修正用トナーパッチを兼ねることを特徴とする。

この場合に、前記非ベタパッチは、トナー付着部の、前記第２領域に対する面積の比率が５０〔％〕になるように形成されていることを特徴とする。
また、前記ベタパッチは、トナー付着部の、前記第１領域に対する面積の比率が１００〔％〕になるように形成されていることを特徴とする。

上記構成からなる画像形成装置によれば、目標とする最高濃度に対する画像形成条件を決定する第１画像安定化処理と同一頻度で同期して階調補正テーブル修正処理が実行される。階調補正テーブル修正処理は、階調補正テーブルを作成する第２画像安定化処理よりも、必要なトナーパッチの個数が少ないので、画像安定化処理に用いられるトナーの消費量をその分抑制することができる。

また、階調補正テーブル修正処理で利用する中間調のトナーパッチは、第１画像安定化処理において形成されて光学的検出されているため、階調補正テーブル修正処理自体にほとんど時間を要せず、従来のように第１画像安定化処理直後に複数の階調値のトナーパッチを改めて描画して第２画像安定化処理を実行する場合と比して、時間を短縮することができる。さらに、階調補正テーブルのメンテナンスを修正という形で実行するため、階調補正を全くしない場合と比較して画質の安定化を損なうことがない。

プリンターの概略構成を示す模式図である。 感光体ドラム上に形成されたトナーパッチの例を示す図である。 Ｙ色（イエロー）用のＩＤＣセンサーの構成を説明するための模式図である。 ＩＤＣセンサーの発光部から照射されるレーザー光が、トナーパッチが形成された感光体ドラム表面に照射されたときに形成されるビームスポットの様子を示す図である。 Ｋ色（ブラック）用のＩＤＣセンサーの構成を説明するための模式図である。 制御部に設けられた画像形成ユニットに対する制御系の構成を示すブロック図である。 トナーパッチの形成制御の内容を示すフローチャートである。 ベタパッチＰＳの平均出力電圧Ｖｓと非ベタパッチＰＣの平均出力電圧Ｖｃとが対応付けられてなる第１テーブルの構成例を示す図である。 現像バイアス電圧とトナーパッチに対するＩＤＣセンサーの平均出力電圧との対応関係の例を示すグラフである。 ベタパッチに対するＩＤＣセンサーの平均出力電圧とベタパッチのトナー付着量との対応関係の例を示すグラフである。 非ベタパッチに対するＩＤＣセンサーの平均出力電圧と、非ベタパッチのトナー付着部の付着量をベタパッチのトナー付着量に変換したものとの対応関係を示すグラフである。 決定された現像特性を表すグラフ（実線）の例を示す図である。 階調補正ＬＵＴ(Look Up Table)を作成するための階調補正用パターンの一例を示す図である。 上記階調補正用パターンを構成する階調値２５５〜０のトナーパッチをＩＤＣセンサーで検出したときの平均出力電圧Ｖ₂₅₅〜Ｖ₀とこれらを０〜２５５の濃度値に換算した濃度値ＩＤ₂₅₅〜ＩＤ₀とが各トナーパッチに対応付けてなる第２テーブルの構成例を示す図である。 階調補正ＬＵＴの作成方法を説明するための図である。 （ａ）は、従来の画像安定化処理のタイミングを示す図であり、（ｂ）は、実施の形態における画像安定化処理のタイミングの一例を示す図である。 現像バイアス電圧と非ベタパッチのＩＤＣセンサーによる検出結果（平均出力電圧）と関係を示すグラフである。 階調補正ＬＵＴの修正方法を説明するための図である。 階調補正ＬＵＴを修正する際の、修正量の決定方法の一例を説明するための図である。 本発明の変形例に係る画像安定化処理の内容を示すためのフローチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるタンデム型カラープリンター（以下、単に「プリンター」とする）１００の概略構成を示す模式図である。

プリンター１００は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）を介して外部の端末装置から入力される画像データ等に基づいて、周知の電子写真方式により画像形成ジョブを実行するものであり、画像プロセス部１０と、給紙搬送部２０と、定着部３０と、操作部４０および制御部５０を備える。
画像プロセス部１０は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、中間転写ベルト１８などを備える。

中間転写ベルト１８は、無端円筒形状であり、プリンター１００の上下方向の略中央部に配置され、水平方向に間隔をあけて配置された駆動ローラー１７ａとテンションローラー１７ｂとに巻き掛けられて、周回移動域（走行域）が水平方向に沿って長くなっている。中間転写ベルト１８は、一方の端部（図１において右側の端部）に配置された駆動ローラー１７ａが回転されることによって、矢印Ｘで示す方向に周回移動する。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、中間転写ベルト１８の下側のベルト走行部の走行方向に沿って、その順番で配置されている。
各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋには、中間転写ベルト１８に対向した状態で矢印Ｚ方向に回転する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋがそれぞれ設けられている。各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）色のトナー画像を形成する。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれは、トナー画像を形成するために使用されるトナーの色のみがそれぞれ異なっていること以外は概略同様の構成になっていることから、画像形成ユニット１０Ｙの構成のみを説明して、他の画像形成ユニット１０Ｍ〜１０Ｋの構成についてはその説明を省略する。
画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの下部に対向して配置された露光器１３Ｙと、露光器１３Ｙに対して感光体ドラム１１Ｙの回転方向上流側に隣接して配置された帯電器１２Ｙとを有している。

感光体ドラム１１Ｙは、帯電器１２Ｙによって表面が一様に帯電されて、帯電された感光体ドラム１１Ｙの表面が露光器１３Ｙから照射されるレーザー光によって露光されることにより、感光体ドラム１１Ｙの表面に静電潜像が形成される。
露光器１３Ｙに対して感光体ドラム１１Ｙの回転方向下流側には、現像器１４Ｙが配置されている。現像器１４Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対向して配置された現像ローラー１４ａの回転によって、現像器１４Ｙの内部に収容されたＹ色のトナーが搬送される。

現像ローラー１４ａには、現像バイアス電圧Ｖｂが印加されるようになっており、現像ローラー１４ａによって搬送されるトナーは、現像ローラー１４ａに印加された現像バイアス電圧Ｖｂと感光体ドラム１１Ｙ表面の露光後の電圧との差によって現像ローラー１４ａと感光体ドラム１１Ｙとの間に形成される電界の作用により、感光体ドラム１１Ｙの表面に形成された静電潜像に付着する。これにより、感光体ドラム１１Ｙの静電潜像がトナーによって現像されて、感光体ドラム１１Ｙの表面にＹ色のトナー画像が形成される。

現像バイアス電圧Ｖｂが現像ローラー１４ａに印加されることは、他の現像器１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋでも同様である。
画像形成ユニット１０Ｙにおける帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像器１４Ｙのそれぞれは、ユニット制御部４５Ｙ（図６参照）によって制御されて、画像形成ジョブごとに設定されるプロセス条件により、感光体ドラム１１Ｙ上にＹ色のトナー画像を形成するようになっている。

現像器１４Ｙに対して感光体ドラム１１Ｙの回転方向下流側には、現像器１４Ｙの現像特性を決定する際に用いられるＩＤＣセンサー４１Ｙが設けられている。
ＩＤＣセンサー４１Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの近傍であり、感光体ドラム１１Ｙの回転方向に沿って、現像器１４Ｙから、中間転写ベルト１８に対向する感光体ドラム１１Ｙの上部（１次転写位置）までの間の位置に配置されている。

ＩＤＣセンサー４１Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されるトナーパッチを検出する。なお、トナーパッチの検出は、画像形成ユニット１０Ｙだけでなく、他の画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれでも、ＩＤＣセンサー４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋにより個別に実行される。
中間転写ベルト１８の走行域の内側の領域には、中間転写ベルト１８を挟んで感光体ドラム１１Ｙに対向する１次転写ローラー１５Ｙが配置されている。１次転写ローラー１５Ｙには、１次転写バイアス電圧が印加されるようになっており、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたトナー画像は、１次転写バイアス電圧が印加された１次転写ローラー１５Ｙと感光体ドラム１１Ｙ間の電界の作用により、中間転写ベルト１８上に１次転写される。

他の画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの上方にも、中間転写ベルト１８を挟んでそれぞれの感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対向する１次転写ローラー１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ設けられており、各感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成されたトナー画像が、１次転写ローラー１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとの間に形成される電界の作用により、中間転写ベルト１８上に１次転写される。

フルカラー画像が形成される場合には、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に形成された各色のトナー画像が、周回走行される中間転写ベルト１８上の同一の領域に多重転写されるように、画像形成動作の開始タイミングが画像形成ユニット１０Ｙを基準に、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの順にずらして行われるようになっている。
中間転写ベルト１８上に多重転写された各色トナー画像は、中間転写ベルト１８の周回走行によって、中間転写ベルト１８と、中間転写ベルト１８を介して駆動ローラー１７ａに圧接される２次転写ローラー１９との圧接位置（２次転写位置）Ｎｔに移動する。

中間転写ベルト１８上に多重転写された各色トナー画像の２次転写位置Ｎｔへの移動タイミングに合わせて、給紙搬送部２０に設けられる給紙カセット２２から記録シートＰがシート搬送経路２１に沿って２次転写位置Ｎｔに向けて搬送される。
搬送される記録シートＰが２次転写位置Ｎｔを通過する際に、中間転写ベルト１８上に多重転写されたトナー画像が、２次転写バイアス電圧が印加された２次転写ローラー１９と中間転写ベルト１８との間に形成される電界の作用によりに記録シートＰ上に２次転写される。

２次転写位置Ｎｔを通過した記録シートＰは、２次転写位置Ｎｔよりもシート搬送方向下流に配置された定着部３０へ搬送される。
定着部３０は、相互に圧接された加熱ローラー３２と加圧ローラー３３とを備えており、加熱ローラー３２と加圧ローラー３３との圧接により定着ニップＮｆが形成されている。また、加熱ローラー３２の軸心部には、ハロゲンヒーターランプ３５が配置されており、ハロゲンヒーターランプ３５により加熱ローラー３２が定着温度に維持される。

２次転写位置Ｎｔを通過した記録シートＰが、定着温度に維持されている加熱ローラー３２と加圧ローラー３３との間である定着ニップＮｆを通過する際に、加熱および加圧によって、記録シートＰ上に２次転写された後の各色トナー画像が記録シートＰに定着される。定着部３０を通過した記録シートＰは、排紙ローラー２４によって排紙トレイ２３上に排出される。

なお、上記では、フルカラー画像を形成する画像形成ジョブの場合を説明したが、モノクロ画像を形成するジョブの場合には、選択された１つの画像形成ユニット（例えば、Ｋ色用の画像形成ユニット１０Ｋ）のみが駆動されて、その画像形成ユニットに設けられた感光体ドラム上に形成されたトナー画像が、中間転写ベルト１８上に１次転写され、２次転写位置Ｎｔで記録シートＰに２次転写された後、定着部３０において記録シートＰに定着された後、その記録シートＰが排紙トレイ２３に排出される。

操作部４０は、プリンター１００の装置本体正面側の上部であり、ユーザーの操作し易い位置に配置されている。操作部４０には、フルカラーやモノクロの画像形成モードの切り替えや、記録シートのサイズの設定、再現画像の画質モードの選択、画像安定化処理の実行などのユーザーからの指示を受け付けるキー群が設けられている。
ここで、再現画像の画質モードの選択は、例えば文字原稿の文字の再現性を向上させる「文字モード」、写真などの中間調の再現性を向上させる「写真モード」、両方の再現性をバランス良く向上させる「文字／写真モード」などが含まれる。

操作部４０は、ユーザーによる指示を受け付けると、その受け付けた指示を制御部５０に送る。
制御部５０は、操作部４０で受け付けられたユーザーの指示に基づき、画像プロセス部１０、給紙搬送部２０、定着部３０などを統括的に制御して、指示された画像形成ジョブを円滑に実行させる。また、ユーザーにより画質モードが選択された場合には、その選択されたモードに対して設定されるプロセス条件に基づいて画像形成を実行する。

プロセス条件の設定は、画像形成ジョブとは別に実行される画像安定化制御により決定された現像特性に基づいて、画像形成ジョブごとに、実行される。
＜画像安定化制御＞
画像安定化制御は、画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋ別に、そのユニットの現像特性の決定や階調補正を実行するための制御である。以下、先ず、現像特性の決定について説明した後、階調補正について説明する。

（１）現像特性の決定について
画像形成ユニット１０Ｙについて説明すると、（ａ）感光体ドラム１１Ｙ上に、画像形成条件としての現像バイアス電圧Ｖｂを異なる値に可変させて複数個のＹ色のトナーパッチを形成し、（ｂ）形成された複数個のトナーパッチに光を照射させ、その反射光をＩＤＣセンサー４１Ｙで受光して、その受光結果から複数個のトナーパッチの単位面積当たりのトナー付着量〔ｇ／ｍ²〕を求め、（ｃ）各トナーパッチを形成したときの現像バイアス電圧Ｖｂと、そのトナーパッチのトナー付着量との対応関係を現像特性として求めるものである。画像安定化制御で求められた現像特性を用いて、画像形成ジョブごとに、そのジョブに適したプロセス条件が設定される。他の画像形成ユニット１０Ｍ〜１０Ｋについても同様である。

（１−１）トナーパッチの形状
図２は、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたトナーパッチの例を示す図である。なお、同図は、感光体ドラム１１Ｙの表面を展開して示しており、矢印Ｚで示す方向が、感光体ドラム１１Ｙの回転方向に相当する。
同図に示すようにトナーパッチは、感光体ドラム１１Ｙの回転方向に沿って複数個、ここでは回転方向下流側から上流側に沿って、ＰＳ１、ＰＣ１・・・ＰＳ５、ＰＣ５の全１０個がそれぞれ間隔をおいて形成されている。

トナーパッチＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４、ＰＳ５は、１辺が１〜２〔ｃｍ〕程度の一定の大きさの長方形状の第１領域（パッチ領域）の全体に、Ｙ色のトナーが一様に付着されたベタのトナーパッチ（以下、「ベタパッチ」という。）である。
一方、トナーパッチＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、ＰＣ４、ＰＣ５は、ベタパッチと同じ一定の大きさの長方形状の第２領域（パッチ領域）内に、トナーの付着部とトナーが付着されていない非付着部とが混在してなる非ベタのトナーパッチ（以下、「非ベタパッチ」という。）である。

ここでは、非ベタパッチのそれぞれは、複数本の縦のラインと複数本の横のラインが直交してなる格子状（図４（ｂ）参照）に形成されており、縦のラインと横のラインの幅が同じ、かつ隣り合うライン同士の間隔も各ラインの幅と同じ幅になっている。ラインの幅の大きさは、例えば１００〔μｍ〕程度であるが、これに限られることはない。以下、ベタパッチＰＳ１〜ＰＳ５を特に区別する必要がないときは、総称してベタパッチＰＳといい、同様に、非ベタパッチＰＣ１〜ＰＣ５を特に区別する必要がないときは、非ベタパッチＰＣという。また、ベタパッチと非ベタパッチを区別する必要がないときは、総称してトナーパッチという。

１つのベタパッチＰＳは、パッチ領域の全域がトナー付着部であるので、パッチ領域に対するトナー付着部の面積の割合（Ｂ／Ｗ比）は、１００〔％〕になり、１つの非ベタパッチＰＣは、パッチ領域内におけるトナーの付着部の面積と非付着部の面積とが同じになるように形成されるので、Ｂ／Ｗ比は、５０〔％〕になる。
ベタパッチＰＳ１と非ベタパッチＰＣ１の組をパッチＰ１、ベタパッチＰＳ２と非ベタパッチＰＣ２の組をパッチＰ２、ベタパッチＰＳ３と非ベタパッチＰＣ３の組をパッチＰ３、ベタパッチＰＳ４と非ベタパッチＰＣ４の組をパッチＰ４、ベタパッチＰＳ５と非ベタパッチＰＣ５の組をパッチＰ５とすると、組ごとに、その１組に含まれるベタパッチのトナー付着部と、非ベタパッチのトナー付着部の単位面積当たりのトナー付着量〔ｇ／ｍ²〕が同じ、かつ、パッチＰ１からＰ５に移るに連れて段階的に単位面積当たりのトナー付着量が多く（濃度が濃く）なるような条件で形成される。

具体的には、パッチＰ１〜Ｐ５に対して、帯電と露光を同じ条件としつつ、現像条件、ここでは現像バイアス電圧Ｖｂの値をパッチＰ１〜Ｐ５のそれぞれで相互に異なる値に切り替えて、Ｙ色のトナーで現像する制御を実行する。
より具体的には、パッチＰ１は、現像バイアス電圧Ｖｂを−１００〔Ｖ〕にして形成され、パッチＰ２は、現像バイアス電圧Ｖｂを−２００〔Ｖ〕にして形成され、パッチＰ３は、現像バイアス電圧Ｖｂを−３００〔Ｖ〕にして形成され、パッチＰ４は、現像バイアス電圧Ｖｂを−４００〔Ｖ〕にして形成され、パッチＰ５は、現像バイアス電圧Ｖｂを−５００〔Ｖ〕にして形成される。

同じ組に含まれるベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣとは、それぞれの感光体ドラム１１Ｙ上における静電潜像が同じ現像バイアス電圧Ｖｂを用いて現像されるので、ベタパッチＰＳのトナー付着部の単位面積当たりのトナー付着量と、非ベタパッチＰＣにおけるトナー付着部の単位面積当たりのトナー付着量とが同じになる。
現像バイアス電圧Ｖｂの切り替えは、感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたパッチＰ１〜Ｐ５の静電潜像がＰ１〜Ｐ５の順に、現像ローラー１４ａと対向する位置（現像位置）を通過するタイミングに応じて実行される。

感光体ドラム１１Ｙ上に形成された、現像後のパッチＰ１〜Ｐ５は、それぞれが感光体ドラム１１の回転によりＩＤＣセンサー４１Ｙの検出領域を通過するごとに、ＩＤＣセンサー４１Ｙにより検出される。同図の一点鎖線で示すラインＬｓは、回転する感光体ドラム１１上におけるＩＤＣセンサー４１Ｙによるトナーパッチの検出ラインを示している。
（１−２）ＩＤＣセンサー４１Ｙの構成
図３は、ＩＤＣセンサー４１Ｙの構成を説明するための模式図である。

同図に示すようにＩＤＣセンサー４１Ｙは、発光部４１ａと受光部４１ｂと差分回路４１ｃを備える。
発光部４１ａは、レーザー光源４１１と、第１偏光プリズム４１２と、第１集光レンズ４１３と、光吸収素子４１４を備える。
レーザー光源４１１は、感光体ドラム１１Ｙの表面における所定領域に向かって、可視光〜赤外光の範囲の波長のレーザー光を照射する。この波長のレーザー光は、Ｋ色のトナーに吸収されるが、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のそれぞれのトナーには吸収されずに反射される特性を有する。

第１偏光プリズム４１２は、レーザー光源４１１から照射されたレーザー光をｐ波とｓ波とに分離する。
第１集光レンズ４１３は、第１偏光プリズム４１２によって分離されたｐ波を集光して感光体ドラム１１Ｙの表面に導く。
図４は、第１集光レンズ４１３による集光されたレーザー光のｐ波が感光体ドラム１１Ｙ表面に照射されたときに形成されるビームスポットＳの様子を示す図であり、（ａ）は、ベタパッチＰＳ上に照射されたときを、（ｂ）は、非ベタパッチＰＣ上に照射されたときをそれぞれ示している。

ビームスポットＳの径は、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣの形成領域よりも小さく（ビームスポットＳの全部が形成領域内に入り）、非ベタパッチＰＣに含まれる縦と横の複数本のライン（トナー付着部）がビームスポットＳ内に入るような大きさに、大小関係が設定されている。例えば、パッチ形成領域の一辺が１〜２〔ｃｍ〕、非ベタパッチＰＣの縦と横のラインの幅が１００〔μｍ〕程度であれば、ビームスポットＳの径は、１〜２〔ｍｍ〕程度とすることができる。

図３に戻って、光吸収素子４１４は、第１偏光プリズム４１２によって分離されたｓ波を吸収する。
第１集光レンズ４１３を通過して感光体ドラム１１Ｙの表面に向かうレーザー光のｐ波は、（ａ）感光体ドラム１１Ｙの表面にＹ色のトナーが付着していれば、そのトナー付着部に含まれるＹ色のトナー粒子に当たって正反射および拡散反射するものと、隣接する２つのトナー粒子の隙間を通り抜けて感光体ドラム１１Ｙの表面に当たって正反射するものがあり、（ｂ）Ｙ色のトナーが付着していなければ、感光体ドラム１１Ｙの表面のみにて正反射された後、受光部４１ｂに向かう。なお、正反射したｐ波は偏光されず、拡散反射したｐ波は偏光される。

受光部４１ｂは、第１受光素子４１５と、第２受光素子４１６と、第２偏光プリズム４１７と、第２集光レンズ４１８を備える。
第２集光レンズ４１８は、感光体ドラム１１Ｙの表面とＹ色のトナーに当たって反射されたレーザー光を集光して、第２偏光プリズム４１７に導く。
第２偏光プリズム４１７は、正反射された反射光（ｐ波）を直進させて第１受光素子４１５に導き、拡散反射によって偏光された反射光（ｓ波）を直角方向に屈折させて第２受光素子４１６に導く。

第１受光素子４１５は、第２偏光プリズム４１７を直進した反射光（ｐ波）を受光し、第２受光素子４１６は、第２偏光プリズム４１７からの反射光（ｓ波）を受光する。
第１受光素子４１５と第２受光素子４１６は、それぞれ、受光量に対応した電圧を光電変換するフォトダイオードなどの光電変換素子によって構成されており、その変換後の電圧を差分回路４１ｃに送る。

差分回路４１ｃは、第１受光素子４１５の出力電圧から第２受光素子４１６の出力電圧を減じて得られる差分の電圧ＶＹを出力する。この差分をとるのは、次の理由による。
すなわち、感光体ドラム１１Ｙ上におけるＹ色のトナーパッチは、複数個のトナー粒子が層状に形成されてなり、Ｙ色のトナー層に光を照射した場合、その反射光は、上記のように隣接する２つのトナー粒子の隙間を通り抜けて感光体ドラム１１Ｙの表面で反射する正反射光Ｌ１と、Ｙ色のトナー粒子の表面で反射した正反射光Ｌ２と、Ｙ色のトナー粒子の表面で反射した拡散反射光Ｌ３の３つに分けられる。

トナー粒子の隙間は、通常、単位面積当たりのトナー付着量が多くなるほど狭くなるという関係があり、トナー粒子の隙間が狭くなれば、これを通り抜けるレーザー光の、感光体ドラム１１Ｙの表面からの反射光（上記の正反射光Ｌ１に相当）も少なくなる。つまり、正反射光Ｌ１とトナーの付着量とは、付着量が多くなるほど正反射光Ｌ１が少なくなるという関係を有し、正反射光Ｌ１の光量を正確に検出できれば、それだけトナーの付着量をより正確に検出することができることになる。

ところが、正反射光Ｌ１は、正反射光Ｌ２と一緒に第１受光素子４１５で受光されるので、第１受光素子４１５だけでは、正反射光Ｌ１の光量だけを検出することができない。
そこで、正反射光Ｌ２の光量と拡散反射光Ｌ３の光量の大小関係を予め実験から求めておき、後述のように当該大小関係を考慮して上記の差分をとることにより、Ｙ色のトナーによる反射光の影響を除外して、正反射光Ｌ１の光量だけをとりだして、トナーの付着量をより正確に検出することができるようになるからである。実験の結果、正反射光Ｌ２の光量と拡散反射光Ｌ３の光量とが略同じであったので、本例では、単純に差分をとることにしている。

なお、正反射光Ｌ２と拡散反射光Ｌ３に看過できない程度の光量差がある場合には、その差分を考慮して、第１受光素子４１５の出力電圧を補正する補正方法を予め実験などから求めておくことにより、上記同様に検出精度の向上を図れる。
差分回路４１ｃの出力電圧ＶＹは、制御部５０に送られる。なお、Ｍ色用のＩＤＣセンサー４１Ｍ、Ｃ色用のＩＤＣセンサー４１Ｃも、Ｙ色用のＩＤＣセンサー４１Ｙと構成は、同じであり、それぞれ出力電圧ＶＭ、ＶＣが制御部５０に送られる。

（１−３）ＩＤＣセンサー４１Ｋの構成
図５は、画像形成ユニット１０Ｋに設けられたＩＤＣセンサー４１Ｋの構成を示す模式図である。
同図に示すようにＩＤＣセンサー４１Ｋは、偏光プリズムや差分回路が設けられておらず、発光部としてレーザー光源４１１と第１集光レンズ４１３を備え、受光部として第１受光素子４１５と第２集光レンズ４１８を備える構成になっている。このように偏光プリズムや差分回路を設けていないのは、レーザー光源４１１から照射される可視光〜赤外光の範囲の波長のレーザー光がＫ色のトナーに当たると、そのほとんどがＫ色のトナーに吸収されるので、トナー粒子による正反射と拡散反射を考慮しなくても良いからである。

感光体ドラム１１Ｙの表面にＫ色のトナーが付着している場合、レーザー光源４１１から照射されるレーザー光は、第１集光レンズ４１３を介して感光体ドラム１１Ｋの表面に向かって導かれ、感光体ドラム１１Ｋ上のＫ色のトナーの形成部分に照射される。
照射されたレーザー光は、感光体ドラム１１Ｋの表面に付着しているＫ色のトナー粒子の隙間を通り抜けて、感光体ドラム１１Ｙの表面にて反射され、その反射光（正反射光）が第２集光レンズ４１８を介して第１受光素子４１５で受光される。第１受光素子４１５は、その受光量に対応した電圧ＶＫを制御部５０に出力する。

制御部５０は、ＩＤＣセンサー４１Ｙ〜４１Ｋからの出力電圧ＶＹ〜ＶＫをそれぞれ個別にモニターし、Ｙ〜Ｋ色ごとに、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣの形成部分に対応する出力電圧値の大きさに基づき各パッチのトナー付着量を検出する。
なお、Ｙ〜Ｋ色ごとに、トナーパッチの付着量を検出する際には、検出の直前にレーザー光源４１１から出射される出射光の光量補正が実行される。例えば、Ｙ色の場合、レーザー光源４１１からのレーザー光を感光体ドラム１１Ｙの表面におけるパッチＰ１〜Ｐ５のいずれも形成されていない領域に照射して、その反射光量に対応したＩＤＣセンサー４１Ｙからの出力電圧ＶＹが所定の基準値になるように、レーザー光源４１１から出射されるレーザー光の光量が補正される。この光量補正により、感光体ドラム１１Ｙの劣化等によって、感光体ドラム１１Ｙの表面におけるレーザー光の反射光量のバラツキ、ＩＤＣセンサー４１Ｙの個体差による反射光量に対する出力電圧ＶＹのバラツキ等が生じても、そのバラツキを低減することができる。他のＭ〜Ｋ色の場合についても同様である。

（１−４）画像形成ユニットの制御系
図６は、制御部５０（図１）に設けられた画像形成ユニット１０Ｙに対する制御系の構成を示すブロック図である。なお、他の、画像形成ユニット１０Ｍ〜１０Ｋにも、同様の構成の制御系が設けられているが、基本的に同じ構成なので、ここでは画像形成ユニット１０Ｙについてのみ説明し、１０Ｍ〜１０Ｋに対する制御系についてはその説明を省略する。

同図に示すように、画像形成ユニット１０Ｙに対する制御系には、信号処理部４２Ｙと、ユニット制御部４５Ｙが設けられている。
信号処理部４２Ｙは、ＩＤＣセンサー４１Ｙからの出力電圧ＶＹに基づき画像安定化制御において現像特性を決定する。また、通常の画像形成ジョブを実行する際には、現像特性に基づき、当該ジョブに適したプロセス条件を設定する。

ユニット制御部４５Ｙは、信号処理部４２Ｙで設定されたプロセス条件に基づき、帯電器１２Ｙの帯電量、露光器１３Ｙのレーザー光の露光量、現像器１４Ｙの現像バイアス電圧Ｖｂを制御して、画像形成ジョブを実行する。
また、ユニット制御部４５Ｙは、画像安定化制御の実行の際に、トナーパッチＰ１〜Ｐ５を感光体ドラム１１Ｙ上に形成する。

図７は、トナーパッチの形成制御の内容を示すフローチャートである。
同図に示すように、回転する感光体ドラム１１Ｙの表面を、帯電器１２Ｙによって、予め設定された所定の帯電電位になるように、一様に帯電させる（ステップＳ１１）。
次いで、回転している感光体ドラム１１Ｙに対して、露光器１３Ｙから、予め設定された所定の光量でレーザー光を出射して、トナーパッチＰ１〜Ｐ５のそれぞれに対応する静電潜像を形成する（ステップＳ１２）。ここでは、予めトナーパッチＰ１〜Ｐ５を形成するための画像データが記憶されており、トナーパッチの形成の際に、その画像データに基づき、露光器１３Ｙによる感光体ドラム１１Ｙの露光を実行することにより、感光体ドラム１１Ｙ上にトナーパッチＰ１〜Ｐ５の静電潜像が形成されるようになっている。

トナーパッチＰ１には、図２に示すようにベタパッチＰＳ１と非ベタパッチＰＣ１が含まれ、これらの２つのパッチを形成するための静電潜像が感光体ドラム１１Ｙ表面にその回転方向に沿って所定の間隔をおいて形成される。このことは、トナーパッチＰ２〜Ｐ５についても同様である。なお、トナーパッチＰ１〜Ｐ５に対応する全ての静電潜像は、同一の露光条件で形成される。

そして、トナーパッチＰ１〜Ｐ５に対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングに合わせて、現像ローラー１４ａに印加される現像バイアス電圧Ｖｂを、トナーパッチＰ１〜Ｐ５に対応する電圧値に順次切り替えて、それぞれの静電潜像をＹ色のトナーで現像する（ステップＳ１３〜Ｓ１７）。
すなわち、トナーパッチＰ１に対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングでは、現像バイアス電圧Ｖｂが−１００〔Ｖ〕になり（ステップＳ１３）、トナーパッチＰ２に対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングでは、現像バイアス電圧Ｖｂが−２００〔Ｖ〕になり（ステップＳ１４）、トナーパッチＰ３に対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングでは、現像バイアス電圧Ｖｂが−３００〔Ｖ〕になり（ステップＳ１５）、トナーパッチＰ４に対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングでは、現像バイアス電圧Ｖｂが−４００〔Ｖ〕になり（ステップＳ１６）、トナーパッチＰ５に対応する静電潜像が現像位置を通過するタイミングでは、現像バイアス電圧Ｖｂが−５００〔Ｖ〕になるように（ステップＳ１７）、順次切り替える。

トナーパッチＰ１〜Ｐ５に対応する静電潜像が順次、現像位置を通過する際に、その静電潜像がその時点での現像バイアス電圧ＶｂによりＹ色のトナーで現像され、可視像化される。図２には、この現像後のトナーパッチＰ１〜Ｐ５の例が示されている。
感光体ドラム１１Ｙ上に形成されたトナーパッチＰ１〜Ｐ５は、ＩＤＣセンサー４１Ｙにより順次、検出され、その検出結果が信号処理部４２Ｙに送られる。

図６に戻って、信号処理部４２Ｙは、パッチ出力算出部４２ａと、Ａ／Ｄ変換器４２ｂと、検出結果格納部４２ｃに格納されている第１テーブル（図８）と、パッチ選択部４２ｄと、トナー付着量算出部４２ｅと、トナー付着量ＬＵＴ４２ｆと、現像特性決定部４２ｇと、プロセス条件設定部４２ｍおよびプロセス条件ＬＵＴ４２ｈを備える。
（１−５）ＩＤＣセンサー４１Ｙの出力電圧の平均値の算出
パッチ出力算出部４２ａは、ベタパッチＰＳおよび非ベタパッチＰＣのそれぞれ毎に、ＩＤＣセンサー４１Ｙの出力電圧ＶＹを一定時間に亘ってサンプリングして、サンプリングされた電圧値の平均値を算出する。以下、算出された平均値を平均出力電圧という。

ここで、ベタパッチＰＳに対する平均出力電圧の算出は、図４（ａ）に示すようにＩＤＣセンサー４１ＹによるビームスポットＳの全域がベタパッチＰＳの形成領域内に入っている状態でサンプリングされた電圧値が平均されることにより実行される。
また、非ベタパッチＰＣに対する平均出力電圧の算出は、図４（ｂ）に示すようにＩＤＣセンサー４１ＹによるビームスポットＳの全域が非ベタパッチＰＣの形成領域内に入っている状態でサンプリングされた電圧値が平均されることにより実行される。

なお、ベタパッチＰＳには、トナー非付着部が含まれないが、非ベタパッチＰＣには、トナー非付着部が含まれる。このため、ベタパッチＰＳにおけるトナー付着部の単位面積当たりの付着量と、非ベタパッチＰＣにおけるトナー付着部の単位面積当たりの付着量とが同じであっても、ベタパッチＰＳの平均出力電圧と非ベタパッチＰＳの平均出力電圧とは、異なる値になる。

パッチＰ１〜Ｐ５は、この順に形成されるので、ベタパッチＰＳ１の平均出力電圧Ｖｓａ１、非ベタパッチＰＣ１の平均出力電圧Ｖｃａ１、ベタパッチＰＳ２の平均出力電圧Ｖｓａ２、非ベタパッチＰＣ２の平均出力電圧Ｖｃａ２・・・ベタパッチＰＳ５の平均出力電圧Ｖｓａ５、非ベタパッチＰＣ５の平均出力電圧Ｖｃａ５の順に、平均化された電圧がそれぞれパッチ出力算出部４２ａからＡ／Ｄ変換器４２ｂに出力される。

Ａ／Ｄ変換器４２ｂは、各トナーパッチの平均出力電圧ＶｓａまたはＶｃａを受け付けるごとに、Ａ／Ｄ変換して、変換後の平均出力電圧ＶｓまたはＶｃを検出結果格納部４２ｃに格納されている第１テーブル（図８）に書き込む。
図８は、第１テーブルの構成例を示す図である。
同図に示すように、第１テーブルは、パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、ベタパッチＰＳの平均出力電圧Ｖｓと非ベタパッチＰＣの平均出力電圧Ｖｃが対応付けられてなり、第１テーブルを参照することにより、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣに対する平均出力電圧Ｖｓ、Ｖｃを知ることができる。

（１−６）現像特性の決定に用いるパッチの選択
図６に戻って、パッチ選択部４２ｄは、第１テーブルを参照し、パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣのうち、現像特性の決定に用いる方のパッチを選択する処理を行う。
具体的には、トナーの再現画像の濃度域（階調値に相当）のうち、低濃度域については、ベタパッチＰＳを選択し、高濃度域については、非ベタパッチＰＣを選択する。

このような選択を行うのは、低濃度域については、ベタパッチＰＳの方が非ベタパッチＰＣよりも検出精度が良く、逆に、高濃度域については、非ベタパッチＰＣの方がベタパッチＰＳよりも検出精度が良いといえるからである。以下、具体的に説明する。
（１−７）現像バイアス電圧Ｖｂと平均出力電圧Ｖｓａ、Ｖｃａの関係
図９は、現像バイアス電圧Ｖｂを異なる値に可変させて、それぞれの値に対応するベタパッチＰＣと非ベタパッチＰＳを形成し、形成されたベタパッチＰＣと非ベタパッチＰＳをＩＤＣセンサー４１Ｙで検出して、その検出結果から平均出力電圧Ｖｓａ、Ｖｃａを求めたときの、現像バイアス電圧Ｖｂと平均出力電圧Ｖｓａ、Ｖｃａの対応関係の例を示すグラフである。

同図の３本の実線は、非ベタパッチＰＣを異なる現像条件Ａ、Ｂ、Ｃで形成した場合の例を、３本の破線は、ベタパッチＰＳを現像条件Ａ、Ｂ、Ｃで形成した場合の例をそれぞれ示している。
ここで、異なる現像条件Ａ〜Ｃとは、感光体ドラム１１Ｙと現像ローラー１４ａとの間隔（Ｄ−Ｓ間距離）、現像ローラー１４ａ上の現像剤量、トナーの帯電量を、それぞれ装置の組み立てや部品のバラツキなどを含む器差が生じたと仮定した場合の範囲内で異ならせたものをいう。

このようにベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣについて、異なる現像条件による３本のグラフを併記しているのは、器差によって現像条件が変わっても、現像バイアス電圧Ｖｂと平均出力電圧Ｖｓａ、Ｖｃａの関係が大きく変化しないことを確認するためである。
同図に示すように現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値が大きくなるほど、ＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧ＶｓａおよびＶｃａが低下していることが判る。

これは、次の理由による。すなわち、現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値が大きくなると、トナーパッチのトナー付着量（濃度）が増加し、トナー付着量が増加すると、トナーパッチ形成領域からの反射光の光量が少なくなる。ＩＤＣセンサー４１Ｙは、反射光の受光量が少なくなるほど出力電圧が低くなり、反射光の受光量が多くなるほど出力電圧が高くなる特性を有しているので、現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値が大きくなってトナー付着量が増加すると、トナーパッチ形成領域からの反射光の光量が少なくなって、ＩＤＣセンサー４１Ｙの出力電圧が下がるからである。

また、実線と破線のグラフを比べると、非ベタパッチＰＣに対するＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧Ｖｃａ（実線）が、ベタパッチＰＳに対するＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧Ｖｓａ（破線）よりも全体的に高くなっていることが判る。このようになるのは、非ベタパッチＰＣには、パッチ領域内にトナー非付着部分が存在し、感光体ドラム１１Ｙの表面からの反射光の光量がベタパッチＰＳよりも多くなるので、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣとが現像バイアス電圧Ｖｂを同じ条件にして形成されたとしても、非ベタパッチＰＣの方がベタパッチＰＳよりも平均出力電圧が高くなるからである。

さらに、現像バイアス電圧Ｖｂの全範囲のうち、−３００〔Ｖ〕〜−６００〔Ｖ〕の範囲を見ると、現像条件に関わらず、ベタパッチＰＳの平均出力電圧Ｖｓａを示す破線のグラフは、傾きがほとんどない状態になっているのに対し、非ベタパッチＰＣの平均出力電圧Ｖｃａを示す実線のグラフは、ベタパッチに比べると傾きが大きくなっていることが判る。これは、次の理由によるものと考えられる。

すなわち、ベタパッチＰＳは、パッチ領域の全域にトナーがほぼ均一に付着しており、トナーの非付着部が存在せず、現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値が大きくなってトナー付着量が多くなると、ベタパッチＰＳのトナー層が厚くなり、感光体ドラム１１Ｙの表面は厚いトナー層によって被覆される。
トナー層が厚くなるほど、ＩＤＣセンサー４１Ｙの発光部４１ａから発せられるレーザー光がトナー層のトナー粒子の隙間を通り、感光体ドラム１１Ｙの表面で反射して、受光部４１ｂに戻って来る反射光の光量が少なくなるが、ある厚さを超えると、ほとんど反射光がなくなり、その結果、現像バイアス電圧Ｖｂが増加してもＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧がほとんど変化しなくなる。

一方、非ベタパッチＰＣには、パッチ領域内にトナーの付着部と非付着部が複数、混在し、現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値が大きくなってトナー付着部の付着量が多くなったときに、ベタパッチＰＳと単位面積当たりの付着量が同じであっても、トナー付着部の一つ一つに、所謂エッジ効果により、その外縁であるエッジで厚みが厚くなり、エッジよりも内側の中央部で厚みが薄くなる現象が生じる。

ベタパッチＰＳがＩＤＣセンサー４１Ｙで検出されるときには、図４（ａ）に示したように発光部４１ａからのレーザー光のビームスポットＳの径がベタパッチＰＳよりも小さいので、ビームスポットＳの中には、ベタパッチＰＳのエッジが含まれず、トナー付着部からの反射光だけが検出される。
これに対して、非ベタパッチＰＣは、図４（ｂ）に示したようにビームスポットＳの中には、複数本のラインからなるトナー付着部と、隣り合うライン間の隙間に当たるトナー非付着部が含まれ、それぞれのトナー付着部と非付着部からの反射光が検出される。

つまり、ベタパッチＰＳは、トナー付着量が多くなってもエッジ効果の影響を受けないので、厚みが一様に厚いトナー層からの反射光だけを検出せざるを得ないが、非ベタパッチＰＣは、それぞれのトナー付着部がエッジ効果の影響により、ベタパッチＰＳと同じ付着量であっても、厚みの薄い部分が生じるので、その薄い部分からの反射光を検出することができることになるからである。

上記のようにトナー層の厚みがある厚みを超えると、ＩＤＣセンサー４１Ｙからのレーザー光がトナー層を構成するトナー粒子の隙間を通り抜けることが困難になって、反射光も光量がほとんど変化しなくなるという理由から、ベタパッチＰＳについては高濃度域での検出精度が低下してしまう。
一方、非ベタパッチＰＣについては、ベタパッチＰＳと同じ付着量でもエッジ効果により、それぞれのトナー付着部における厚みの薄い部分をレーザー光が通り抜けることができることにより、高濃度域においてベタパッチＰＳよりも濃度（付着量）の変化に対して反射光の光量が変化し易くなる。

このことから、図９に示す非ベタパッチＰＣに対する実線のグラフの方が、ベタパッチＰＳに対する破線のグラフよりも、平均出力電圧が高く、かつ、高濃度域での傾きが大きくなっているものと考えられる。
グラフの傾きは、現像バイアス電圧Ｖｂの変化量、すなわちトナー付着量（濃度）の変化量に対する平均出力電圧Ｖｃａ、Ｖｓａの変化量の検出感度を示すので、グラフの傾きの大きい方が、より検出精度が高いといえる。このことから、現像バイアス電圧Ｖｂの、−３００〔Ｖ〕〜−６００〔Ｖ〕の範囲では、トナー付着量が多く（濃度が高く）なることにより、非ベタパッチＰＣの方がベタパッチＰＳよりもトナー付着量をより精度よく検出できることになる。

一方、現像バイアス電圧Ｖｂの、−１００〔Ｖ〕〜−３００〔Ｖ〕の範囲を見ると、現像条件に関わらず、ベタパッチＰＳに対する破線のグラフの方が、非ベタパッチＰＣに対する実線のグラフよりもやや傾きが大きくなっている。
これは、−１００〔Ｖ〕の最も低い濃度では、ベタパッチＰＳも非ベタパッチＰＣも平均出力電圧が略同じであるのに対し、−３００〔Ｖ〕の付近では、非ベタパッチＰＣの方がベタパッチＰＳよりも平均出力電圧が高くなっており、−１００〔Ｖ〕〜−３００〔Ｖ〕の範囲では、非ベタパッチＰＣの方がベタパッチＰＳよりも平均出力電圧の差が大きいからである。

また、−２００〔Ｖ〕〜−３００〔Ｖ〕付近では、非ベタパッチＰＣに対する実線のグラフの方が現像条件によるバラツキが大きくなっていることが判る。これは、次の理由によるものと考えられる。
すなわち、非ベタパッチＰＣに含まれる格子状のトナー付着部の縦または横の１本のラインのある特定の線分に注目し、その線分の、感光体ドラム１１Ｙ上に形成される潜像部分の面積（現像前の面積）をα、その潜像部分の外縁（エッジ）の全長（現像前のエッジ長）をβとしたとき、画像の再現性の観点からすれば、トナーで現像した後も、その線分の面積がαになり、エッジ長がβになっていることが理想である。

ところが、非ベタパッチＰＣの場合、現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値が小さいと、潜像部分に対するトナー付着量が少ない（濃度が低い）ために、現像しても潜像部分の本来のエッジに沿ってトナーが付着することができず、現像前の潜像部分のエッジの位置よりも内側に入った位置に、現像後のトナー付着部のエッジが形成される現象が生じ易い。
上記の特定した線分の形状を長方形としたとき、現像前の潜像部分のエッジは直線で表されるが、現像後の線分のエッジは、直線にならずに、例えばぎざぎざ形状のようになり、現像後の線分の面積が現像前のαよりも少なくなり、現像後のエッジ長が現像前のβよりも長くなる。例えば、αとβの関係を比率β／α（トナーエッジ部比率）で表せば、トナーエッジ部比率は、現像後の方が現像前よりも大きくなる。

このような現象は、トナー付着量が少なくなるほど生じ易くなり、現像条件が変われば、同じトナー付着量でも、現像条件の違いによりエッジの再現性も変わることから、平均出力電圧もバラツキが大きくなる。
一方、ベタパッチＰＳは、上記の如くＩＤＣセンサー４１Ｙによる検出時にはビームスポットＳ内にエッジが存在しないことから、トナー付着量に関係なく、エッジの再現性による平均出力電圧のバラツキが生ぜず、平均出力電圧のバラツキが非ベタパッチＰＳよりも小さくなると考えられるからである。

このようにＩＤＣセンサー４１Ｙで光学的にトナー付着量を検出する場合、低濃度域ではベタパッチＰＳの方が検出精度を向上することができ、高濃度域では非ベタパッチＰＣの方が検出精度を向上できることが判る。
このことを、図１０と図１１を用いて検証する。
図１０は、ベタパッチＰＳに対するＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧ＶｓａとベタパッチＰＳのトナー付着量との対応関係の例を示すグラフである。

このグラフは、予め実験により得られたものである。ここでは、実験として、現像を除く帯電や露光などの条件を同一にしつつ、異なる現像条件１〜３ごとに、別々に、感光体ドラム１１Ｙ上にベタパッチＰＳの静電潜像を複数個、形成し、それぞれのベタパッチＰＳの静電潜像を、現像バイアス電圧Ｖｂを、−１５０〔Ｖ〕、−２００〔Ｖ〕、−３００〔Ｖ〕、−４００〔Ｖ〕、−５００〔Ｖ〕、−６００〔Ｖ〕の順に切り替えて、現像器１４によりトナーで現像して、感光体ドラム１１Ｙの表面上にトナーによるベタパッチＰＳを形成した。なお、現像条件１〜３は、上記の現像条件Ａ〜Ｃに相当するが、異なる条件であっても同様の結果が得られたことが確認されている。

現像条件ごとに、形成されたそれぞれのベタパッチＰＳのトナー付着量をＩＤＣセンサー４１Ｙで検出して、それぞれのベタパッチＰＳに対する平均出力電圧ＶＳａを算出した。また、感光体ドラム１１Ｙ上に付着しているベタパッチＰＳの実際のトナー付着量を、ＩＤＣセンサー４１Ｙを用いずに別の方法で実測した。
この別の実測方法としては、例えば感光体ドラム１１Ｙ上のベタパッチＰＳを１つずつ別の記録シートＰに転写して、記録シートＰごとに、転写前後での記録シートＰの質量を計測して、前後における質量差を求める方法が用いられたが、他の方法であっても良い。

図１０のグラフは、実験により得られた平均出力電圧Ｖｓａとトナー付着量の関係を現像条件１〜３ごとに、実測値をプロットして得られたものである。
図１０のグラフに示すように、現像条件が異なっても、それぞれのベタパッチＰＳに対するトナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕付近より少ない範囲では、ＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧Ｖｓａのバラツキがほとんどないことが判る。これは、図９に示すように低濃度域におけるベタパッチＰＳのグラフ（破線）にバラツキが少ないことと同じである。

また、図１０のグラフに示すように、トナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕付近より少ない範囲では、トナー付着量の減少に連れて平均出力電圧Ｖｓａが反比例的に増加しており、この範囲では、略線形補間を行うことが可能になる。
一方、トナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕付近より多くなると、トナー付着量が変化しても平均出力電圧Ｖｓａの変化がほとんどなくなっている。これは、図９に示すように高濃度域におけるベタパッチＰＳのグラフ（実線）に傾きがほとんどないことと同じである。

図１１は、非ベタパッチＰＣに対するＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧Ｖｃａと、非ベタパッチＰＣのトナー付着部の付着量をベタパッチＰＳのトナー付着量に変換したものとの対応関係の例を示すグラフである。
このようなトナー付着量の変換を行うのは、次の理由による。
すなわち、図２に示すようにパッチＰ１〜Ｐ５のそれぞれは、そのパッチに含まれるベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣが同じ現像バイアス電圧Ｖｂで形成されるので、ベタパッチＰＳのトナー付着部の付着量〔ｇ／ｍ²〕と、非ベタパッチＰＣのトナー付着部の付着量〔ｇ／ｍ²〕とが同じになるが、非ベタパッチＰＣにはトナー非付着部が含まれることから、上記のように付着量〔ｇ／ｍ²〕が同じでもＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧Ｖｃａは、Ｖｓａと異なる値になる。

平均出力電圧Ｖｓａは、ベタパッチＰＳのトナー付着部だけの付着量〔ｇ／ｍ²〕を示すが、仮に、トナー付着量の変換を行わなければ、平均出力電圧Ｖｃａは、非ベタパッチＰＣのトナー付着部と非付着部を平均した付着量〔ｇ／ｍ²〕を示すものになり、同じ条件で付着量を比較できないことになる。
本実施の形態では、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣとを同じ付着量の条件で所定値、ここでは後述のように４〔ｇ／ｍ²〕を境に濃度域を低濃度域と高濃度域に分けて、低濃度域についてはベタパッチＰＳに対する平均出力電圧Ｖｓａを用い、高濃度域については非ベタパッチＰＣに対する平均出力電圧Ｖｃａを用いて現像特性を決定する構成をとっている。

このように低濃度域と高濃度値に分ける場合は、ベタパッチＰＳに対する平均出力電圧Ｖｓａと、非ベタパッチＰＣに対する平均出力電圧Ｖｃａとを同じ条件で比較した方が行い易いので、ベタパッチＰＳと同じ条件に合わせるべく、非ベタパッチＰＣについては、その付着量をベタパッチＰＳの付着量に変換した上で、平均出力電圧Ｖｃａとの対応関係を求めたものである。

図１１に示すグラフも、予め実験により得られたものであり、実験条件は、上記のベタパッチＰＳに対する場合と同じである。
図１１のグラフに示すように、現像条件が異なっても、それぞれの非ベタパッチＰＣに対するトナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕付近より多い範囲では、ＩＤＣセンサー４１Ｙの平均出力電圧Ｖｃａのバラツキがあまりなく、平均出力電圧Ｖｃａに対するトナー付着量の傾きが大きくなっていることが判る。これは、図９に示すように高濃度域における非ベタパッチＰＣのグラフ（破線）の傾きが大きいことと同じ理由によるものと考えられる。

また、トナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕付近より少ない範囲では、バラツキが多いことが判る。これは、図９に示すように低濃度域における非ベタパッチＰＣのグラフ（破線）にバラツキが大きいことと同じ理由によるものと考えられる。
図１０と図１１のグラフから、トナー付着量として４〔ｇ／ｍ²〕を境に、低濃度域と高濃度域に分けたときに、ベタパッチＰＳについては、図１０に示すように４〔ｇ／ｍ²〕に対応する平均出力電圧Ｖｓａ（＝０．２〔Ｖ〕）以上の低濃度域であれば、ベタパッチＰＳのトナー付着量を高精度で検出でき、非ベタパッチＰＣについては、図１１に示すように４〔ｇ／ｍ²〕に対応する平均出力電圧Ｖｃａ（＝０．８〔Ｖ〕）より小さくなる高濃度域であれば、非ベタパッチＰＣのトナー付着量を高精度で検出できることが判る。

そこで、本実施の形態では、予め、ベタパッチＰＳについては、平均出力電圧Ｖｓａが０．２〔Ｖ〕以上になる低濃度域の範囲を第１有効範囲と規定し、非ベタパッチＰＣについては、平均出力電圧Ｖｃａが０．８〔Ｖ〕より小さくなる高濃度域の範囲を第２有効範囲と規定している。
なお、図１０に示すベタパッチＰＳに対するグラフのデータと、図１１に示す非ベタパッチＰＣに対するグラフのデータは、それぞれ現像条件１〜３のうち、自装置に最も近い条件を示すものが、ベタパッチＰＳについては、ベタパッチ平均出力電圧／付着量対応情報として、非ベタパッチＰＣについては、非ベタパッチ平均出力電圧／付着量対応情報として、そのデータがそれぞれトナー付着量ＬＵＴ４２ｆに予め格納されている。

図６に戻って、パッチ選択部４２ｄは、パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、そのパッチに含まれるベタパッチＰＳに対する平均出力電圧Ｖｓと非ベタパッチＰＣに対する平均出力電圧Ｖｃのうち、平均出力電圧Ｖｓが第１有効範囲内に入っているか否かを確認すると共に、平均出力電圧Ｖｃが第２有効範囲内に入っているか否かを確認して、有効範囲内に入っている方のパッチを選択する。

例えば、第１有効範囲≧０．２〔Ｖ〕、第２有効範囲＜０．８〔Ｖ〕であり、パッチＰ１のベタパッチＰＳ１に対する平均出力電圧Ｖｓ１≧０．２〔Ｖ〕、かつ、非ベタパッチＰＣ１に対する平均出力電圧Ｖｃ１≧０．８〔Ｖ〕であれば、第１有効範囲内に入っており、第２有効範囲内に入っていないことになり、ベタパッチＰＳ１と非ベタパッチＰＣ１のうち、ベタパッチＰＳ１が選択される。

同様に、ベタパッチＰＳ５に対する平均出力電圧Ｖｓ５＜０．２〔Ｖ〕、かつ、非ベタパッチＰＣ５に対する平均出力電圧Ｖｃ５＜０．８〔Ｖ〕であれば、第１有効範囲内に入っておらず、第２有効範囲内に入っていることになり、ベタパッチＰＳ５と非ベタパッチＰＣ５のうち、非ベタパッチＰＣ５が選択される。
パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、選択されたパッチと、その平均出力電圧ＶＭ１〜ＶＭ５を示す情報がトナー付着量算出部４２ｅに出力される。

なお、平均出力電圧ＶｓとＶｃの両方が有効範囲内に入っている場合、または、両方が有効範囲内に入っていない場合には、現像バイアス電圧Ｖｂが−１００〔Ｖ〕〜−３００〔Ｖ〕の範囲では、ベタパッチＰＳが選択され、現像バイアス電圧Ｖｂが−３００〔Ｖ〕〜−５００〔Ｖ〕の範囲では、非ベタパッチＰＣが選択される。
これは、次の理由による。

すなわち、図９のグラフに示すように、現像バイアス電圧Ｖｂが−１００〔Ｖ〕〜−３００〔Ｖ〕の範囲では、ベタパッチＰＳに対する平均出力電圧Ｖｓａは、現像条件の変化によるバラツキが、非ベタパッチＰＣに対する平均出力電圧Ｖｃａよりも小さく安定しているためにトナー付着量をより精度良く測定することができる。
一方、現像バイアス電圧Ｖｂが−３００〔Ｖ〕〜−５００〔Ｖ〕の範囲では、グラフの傾きの大きさの違いにより、非ベタパッチＰＣの方がベタパッチＰＳよりもトナー付着量をより高精度で測定することができるからである。

（１−８）トナー付着量の算出
図６に戻り、トナー付着量算出部４２ｅは、パッチ選択部４２ｄにより選択されたパッチの平均出力電圧ＶＭ１〜ＶＭ５に対応するトナー付着量〔ｇ／ｍ²〕を、トナー付着量ＬＵＴ４２ｆに格納されているベタパッチ平均出力電圧／付着量対応情報と非ベタパッチ平均出力電圧／付着量対応情報（図１０と図１１のグラフに相当）に基づき求める。

例えば、パッチＰ１〜Ｐ３では、ベタパッチＰＳ１〜ＰＳ３が選択され、パッチＰ４〜Ｐ５では、非ベタパッチＰＣ４〜ＰＣ５が選択されたと仮定すると、ベタパッチＰＳ１〜ＰＳ３に対しては、ベタパッチ平均出力電圧／付着量対応情報が参照され、非ベタパッチＰＣ４〜ＰＣ５に対しては、非ベタパッチ平均出力電圧／付着量対応情報が参照される。
具体的に、図１０のグラフにおいて、ベタパッチＰＳ１に対する出力電圧ＶＭ１が１〔Ｖ〕であれば、トナー付着量が２〔ｇ／ｍ²〕と求められ、図１１のグラフにおいて、非ベタパッチＰＣ５に対する出力電圧ＶＭ５が０．７〔Ｖ〕であれば、トナー付着量が４．３〔ｇ／ｍ²〕と求められる。

これにより、パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣのうち選択された方のパッチに対するトナー付着量Ｘ１〜Ｘ５を求めることができる。
なお、パッチＰ１〜Ｐ５を形成したときの現像バイアス電圧Ｖｂは、予め−１００〔Ｖ〕〜−５００〔Ｖ〕であることが判っているので、トナー付着量Ｘと現像バイアス電圧Ｖｂの対応関係、例えばトナー付着量Ｘ１に対して現像バイアス電圧Ｖｂが−１００〔Ｖ〕といった関係も予め決められている。

（１−９）現像特性の決定
現像特性決定部４２ｇは、パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、そのパッチを形成したときの現像バイアス電圧Ｖｂと、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣのうち、選択された方のパッチに対するトナー付着量Ｘ１〜Ｘ５に基づいて、現像バイアス電圧Ｖｂとトナー付着量Ｘとの関係（現像特性）を決定する。

図１２は、決定された現像特性を表すグラフ（実線）の例を示す図であり、現像特性を示すグラフ（実線）は、パッチＰ１〜Ｐ５ごとに、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣのうちパッチ選択部４２ｄで選択されたパッチに対して、トナー付着量算出部４２ｅで算出されたトナー付着量Ｘ１〜Ｘ５を○印でプロットし、その各点間を直線で結んでなる。
同図では、ベタパッチＰＳ１〜ＰＳ３、非ベタパッチＰＣ４、ＰＣ５が選択された場合の例が示されているが、この例の比較として、選択されなかった非ベタパッチＰＣ１〜ＰＣ３、ベタパッチＰＳ４、ＰＳ５についても、その付着量を×印でプロットすると共に各点を破線で結んだグラフも参考に併記している。

なお、各点を直線で結んだのは、現像バイアス電圧Ｖｂとトナー付着量Ｘとが、現像バイアス電圧Ｖｂの絶対値の増加によってトナー付着量Ｘが比例的に変化する関係にあることが予め求められているからである。比例的な関係がない構成であれば、その構成に適した補間方法を予め求めておくことにより、各点を結んでグラフを生成することができる。
現像特性決定部４２ｇは、トナー付着量算出部４２ｅで算出されたトナー付着量Ｘ１〜Ｘ５に基づき、同図に示すグラフのような現像バイアス電圧Ｖｂとトナー付着量Ｘとの対応関係を求め、求めた対応関係を現時点での自装置の現像特性と決定して、このデータを記憶する。

記憶された現像特性（図１２）は、以降、通常のプリントなどの画像形成ジョブを実行する際に、プロセス条件設定部４２ｍにより利用される。なお、現像特性は、画像安定化制御の実行ごとに、その時点で求められたものに決定されるので、時々更新されていくことになる。
（１−１０）プロセス条件の設定
図６に戻り、プロセス条件設定部４２ｍは、画像形成ジョブごとに、そのジョブに適したプロセス条件（画像形成条件）を設定するものであり、現像特性決定部４２ｇに記憶されている現像特性（図１２）に基づき、その画像形成ジョブに適した現像バイアス電圧Ｖｂを求めると共に、現像以外の帯電や露光などの条件を必要に応じて補正する。

具体的には、（ａ）実行すべき画像形成ジョブの画質モードを操作部４０から取得する。画質モードは、ユーザーにより操作部４０から指定される。
（ｂ）取得した画質モードに適したトナー付着量を求める。
画質モードに適したトナー付着量は、予め決められており、例えば文字モードであれば、５〔ｇ／ｍ²〕、写真モードであれば、３〔ｇ／ｍ²〕といった具合である。文字モードの場合、文字画像を高濃度で再現した方がシャープに見え、写真モードの場合、中間調の再現性を上げるためにトナー付着量（濃度）を少し抑えるものである。他のモードがある場合には、そのモードに適したトナー付着量の値が予め設定される。

ここで求めたトナー付着量が、その画質モードで感光体ドラム１１Ｙ上にトナー画像を形成する際の目標濃度になる。
（ｃ）求めたトナー付着量（目標濃度）に対する現像バイアス電圧Ｖｂ（画像形成条件）を、現像特性決定部４２ｇに現に記憶されている現像特性から求める。例えば、図１２に示すグラフの例であれば、文字モードの５〔ｇ／ｍ²〕に対し、現像バイアス電圧Ｖｂが−４００〔Ｖ〕、写真モードの３〔ｇ／ｍ²〕に対し、現像バイアス電圧Ｖｂが−２８０〔Ｖ〕になる。

（ｄ）現像バイアス電圧Ｖｂ以外の画像形成条件、例えば帯電量（帯電電圧または電流）と露光量（発光量）を、求めたトナー付着量に基づき補正する。このような補正を行うのは、ユーザーにより指定された画質モードにできるだけ適した画質の画像形成を行えるようにするためである。
すなわち、本実施の形態の画像形成ユニット１０Ｙでは、基準のトナー付着量Ｘ０の画像を形成するのに適した帯電量と露光量の基準値Ｚｓが予め決められている。ところが、画質モードの指定によってトナー付着量が基準のＸ０から変更された場合、帯電量と露光量が基準値Ｚｓのままでは、変更後のトナー付着量の画像を得られないおそれが生じる。

そこで、帯電量と露光量を変更後のトナー付着量に適した値に補正して、補正後の帯電量と露光量に基づき画像形成を行うとするものである。トナー付着量と、帯電量と露光量の関係は、予め実験から求められて、その情報がプロセス条件ＬＵＴ４２ｈに格納されており、帯電量と露光量の補正の際に読み出されて利用される。なお、画質モードに対するトナー付着量が基準のＸ０のまま変わらなければ、帯電量と露光量の補正は不要なので、基準値Ｚｓがそのまま用いられる。

プロセス条件設定部４２ｍは、実行すべき画像形成ジョブの画質モードに適した現像バイアス電圧Ｖｂと帯電量と露光量（画像形成条件）を求めると、これらの全ての画像形成条件を、当該画像形成ジョブを実行するためのプロセス条件として設定し、設定したプロセス条件をユニット制御部４５Ｙに送る。
ユニット制御部４５Ｙは、当該画像形成ジョブの実行に際し、プロセス条件設定部４２ｍで設定されたプロセス条件で帯電、露光、現像が行われるように、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像器１４Ｙを制御する。これにより、ユーザーにより指定された画質モードに適したプロセス条件に基づく画像形成動作が実行される。

なお、上記では、画像形成ユニット１０Ｙの制御について説明したが、他の画像形成ユニット１０Ｍ〜１０Ｋについても同様の制御が実行される。また、感光体ドラム１１Ｙ上にトナー画像を形成する際の目標濃度に対する画像形成条件として、現像バイアス電圧Ｖｂ、帯電量、露光量の３つの条件を設定するとしたが、これに限られず、例えば帯電量と露光量の補正が不要であれば、これらの設定を行わずに、現像バイアス電圧Ｖｂだけを設定する構成としても良い。

以上説明したように、本実施の形態において、現像特性の設定は、低濃度域についてはベタパッチＰＳの検出結果を用い、高濃度域については非ベタパッチＰＣの検出結果を用いてする構成とした。これにより、ベタパッチのみの検出結果を用いて現像特性の設定をしているため、高濃度域の検出精度の低下により画像形成条件を適切に設定することができない従来一般の画像形成装置と比較して、再現画像の画質向上を図ることができる。

また、従来、ベタパッチＰＳの厚みを撮像手段により検出することによりトナー付着量を特定する構成とした画像形成装置もあるが、本実施の形態では、ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣの付着量を検出できるセンサー等を備えれば足りるため、高価な撮像手段を備える必要がなく、経済性を損なうことも防止できる。
（２）階調補正について
（２−１）階調補正ＬＵＴ(Look Up Table)の作成
既述のように、階調補正は、複写機が物理的特性として有する階調再現性と、所望の階調性の差異を解消するように、入力信号を変換してから画像形成することである。

その手段として用いられる階調補正用の階調補正ＬＵＴ(Look Up Table)４２ｎの作成方法について説明する。なお、階調補正ＬＵＴの作成および後述する階調補正ＬＵＴの修正は、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのいずれも同様に行われるため、これまでの説明と同様、画像形成ユニット１０Ｙを代表に説明し、画像形成ユニット１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋについての説明は省略することとする。

階調補正ＬＵＴ４２ｎは、入力された階調データと出力画像の濃度が、所望の相関関係（一般的には、直線的な関係であり、本例でもそのようにする。）になるように階調変換するためのものである。なお、階調補正ＬＵＴ(Look Up Table)およびその作成方法は周知の技術なので、ここでは、簡単に説明するに止める。
図１３に、階調補正ＬＵＴ４２ｎを作成するために感光体ドラム上に形成する階調補正用パターンＣＨを示す。階調補正用パターンＣＨは、図１３に示すように、複数のトナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀が連続して形成されてなる帯状をしたトナーパターンである。

トナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀は、階調値２５５を先頭に階調値０まで、順次１階調分ずつ小さくなるように形成されている。
各トナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀は、前記ビームスポットＳ（図４）よりも大きく、当該ビームスポットＳ全体がトナーパッチにすっぽりと入るようになっている。
階調補正用パターンＣＨは、ＩＤＣセンサー４５Ｙによる検出ラインＬｓ（図２）が、その幅方向の中心を通る位置に形成される。

本実施の形態において、階調値０〜階調値２５５の各階調間における階調差は、ディザ法や誤差拡散法などの擬似階調方式により表現されている。したがって、階調値２５５のトナーパッチＰｈ₂₅₅は、各ドット位置全てにトナーが付着しているのに対し、階調値が小さくなるほど、トナーが付着されていないドット位置が増加している。ちょうど中間に存する階調値１２７Ｐｈ₁₂₇のトナーパッチは、トナーが付着しているドット位置と付着していないドット位置がほぼ同数であり、Ｂ／Ｗ比が５０〔％〕になっている。

階調補正用パターンＣＨは、階調データに基づいてユニット制御部４５Ｙ（図６）の制御により形成される。この場合、現像バイアス電圧Ｖｂは、例えば、階調値２５５のトナーパッチＰｈ₂₅₅におけるトナー付着量（すなわち、最高濃度）が４〔ｇ／ｍ²〕となるような値、例えば、−３５０〔Ｖ〕に設定される。
トナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕となるような値は、現像特性決定部４２ｇが記憶している現像特性（図１２）により求められる。階調補正ＬＵＴ４２ｎを作成するに際し、最高濃度をトナー付着量４〔ｇ／ｍ²〕とするのは、本例において、階調再現性が最も求められる中間調の領域が多く、かつ形成される頻度の高い画像（例えば、「文字／写真モード」で指定される画像）の再現に最適だからである。もっとも、この値は、あくまでも一例であり、適用される機種ごとに最適な値が予め実験などにより決定される。

なお、その他のプロセス条件は、現像特性（図１２）を求めたときと同じである。
感光体ドラム１１Ｙ上に形成された階調補正用パターンＣＨを、先頭の階調値２５５のトナーパッチＰｈ₂₅₅から最後の階調値０のトナーパッチＰｈ₀をＩＤＣセンサー４５Ｙによって検出し、検出結果から各トナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀の濃度値を求める。求められた濃度値に基づいて、階調補正ＬＵＴ４２ｎを作成する。

具体的には、例えば、以下のように作成される。
Ａ／Ｄ変換器４２ｂ（図６）は、各トナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀のＩＤＣセンサー４５Ｙによる検出結果である平均電圧（Ｖ₂₅₅〜Ｖ₀）を図１４に示す第２テーブルに、トナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀毎に格納する。なお、この平均電圧は、上述したパッチＰ１（ＰＳ１，ＰＣ１）〜Ｐ５（ＰＳ５，ＰＣ５）のとき（図８）と同様にして求められる。

そして、階調補正ＬＵＴ作成・修正部４２ｊは、平均電圧に対応する濃度値を求めて、第２テーブルの対応する欄に格納する。この濃度値は２５５〜０階調で表される。ＩＤＣセンサーから出力される検出電圧と濃度値との関係は、予め求められていて、センサー出力−濃度値テーブル（不図示）として、階調補正ＬＵＴ作成・修正部４２ｊに格納されている。

図１５（ａ）は、入力された階調データに対する出力画像の濃度検出値の相関関係、すなわち、階調値０〜２５５のトナーパッチＰｈ₀〜Ｐｈ₂₅₅の検出濃度値を示している。
この場合に、例えば、階調値１２７のトナーパッチＰｈ₁₂₇（すなわち、階調データ値が「１２７」に設定されているトナーパッチ）を検出して得られた濃度値ＩＤ₁₂₇ が１７６であったとすると、本来の濃度値よりも「４９」だけ高いことになるので、入力された階調データ値が１２７のときに、この階調データ値を約２７.８％（４９／１７６＝０.２７８４…）少ない値、すなわち、９１.５に変換した上で、画像を形成するように設定する。実際は、階調データ値は、８ビットのデジタルデータなので、９１.５の小数点以下を四捨五入して、９２に変換する。すなわち、この場合は、入力された階調データ値１２７を３５階調値分少なくなるように補正した上で、実際の画像を形成する。

上記を各トナーパッチＰｈ₂₅₅〜Ｐｈ₀について実行することにより、最終的に図１５（ｂ）に示す階調補正ＬＵＴ４２ｎが得られる。以下、階調補正ＬＵＴ４２ｎを作成するために、入力された階調データ値に対して加減する階調値（上記の例では、３５階調値）を「補正量」と称する。
階調補正ＬＵＴ４２ｎは、例えば、図１６（ａ）の表に示すように、プリンター１００の設置時に作成されて後は、画像形成が２００枚なされる度に作成し直されて、更新される。

また、現像特性の決定（現像バイアス電圧の決定）をした場合は、これに同期するようにして、必ず、階調補正ＬＵＴ４２ｎの更新がなされる。現像特性の決定（現像バイアス電圧の決定）は、例えば、図１６（ａ）の表に示すように、プリンター１００の設置時に実行されて後は、画像形成が１０００枚なされる度に実行されるように計画されており、階調補正ＬＵＴ４２ｎの更新の５回に１回は、現像特性の補正と階調補正ＬＵＴ４２ｎの更新とが一緒になされることとなる。

しかしながら、上述したように、トナーパッチを形成するためのトナーの消費量を抑制したいといった要請がある。そこで、本実施の形態では、現像特性の決定の際には、階調補正ＬＵＴ４２ｎの更新は実行しない、すなわち、階調補正用パターンＣＨは形成しないこととした。その代わりに、階調再現性を担保するため、現像特性を決定する際に用いられるトナーパッチを利用して、階調補正ＬＵＴ４２ｎの修正をすることとした。

（２−２）階調補正ＬＵＴの修正
階調補正ＬＵＴ４２ｎの修正は、階調値１２７に相当するトナーパッチをＩＤＣセンサーで検出し、当該検出結果に基づいて行う。
本例では、現像特性（現像バイアス電圧）の決定の際に形成した、非ベタパッチＰＣ１〜ＰＣ５（図２）を利用する。非ベタパッチＰＣ１〜ＰＣ５を利用するのは、Ｂ／Ｗ比が上記階調補正用パターンＣＨにおける階調値１２７のトナーパッチと同じ５０〔％〕であり、中間調のパッチとみなされるからである。もっとも、この５枚全てを利用する必要は無く、後の説明から理解されるように、少なくとも２枚あれば足りる。

また、中間調の階調値を有する画像データに対応するトナーパッチを階調補正ＬＵＴ４２ｎの修正に用いるのは、中間調の領域が、湿度等の環境変化や感光体ドラムの劣化などの影響を受けて、０階調付近や２５５階調付近よりも変動しやすいからである。
図８に示す第１テーブルに基づいて作成される、現像バイアス電圧と非ベタパッチＰＣ１〜ＰＣ５との関係を示すグラフを図１７に示す。このグラフは、階調補正ＬＵＴ作成・修正部４２ｊによって作成される。

階調補正ＬＵＴ作成・修正部４２ｊは、当該修正の前（直前）に階調補正ＬＵＴ４２ｎの作成のための階調補正用パターンＣＨを形成したときの現像バイアス電圧（本例では、Ｖｂ＝−３５０〔Ｖ〕）に対応する平均出力電圧Ｖｃｈを、現像バイアス電圧が−３００〔Ｖ〕と−４００〔Ｖ〕とにおけるそれぞれの非ベタパッチＰＣ３、ＰＣ４の平均出力電圧Ｖｃ３、Ｖｃ４から線形補間により求める。

そして、当該平均出力電圧Ｖｃｈを上記センサー出力−濃度値テーブル（不図示）を参照して濃度値に変換する。
例えばＶｂ＝−３５０〔Ｖ〕に対応する非ベタパッチの濃度値が１９２であったとする。この場合の補正階調データを上述したのと同様にして求める。階調値１２７で再現されるべきところ、検出して得られた濃度値が１９２であったので、本来の濃度値よりも「６５」だけ高いことになる。そこで、入力された階調値が１２７のときに、この階調データ値を約３３.９％（６５／１９２＝０.３３８５）少ない値、すなわち補正階調データ８４に変換した上で、画像形成する必要がある。この場合の補正量は「４３」（＝１２７−８４）である。

ここで、上記のようにして求めた補正階調データ「８４」と現在の階調補正ＬＵＴ４２ｎにおける入力階調データ値「１２７」に対する補正階調データ「９２」と比較すると、「８」階調値分小さい。すなわち、現在の階調補正ＬＵＴ４２ｎにおける入力階調データ値「１２７」に対する階調特性は、８階調分濃い側にシフトしていると判断される。そこで、図１８（ａ）に実線で示す階調補正ＬＵＴ４２ｎにおいて、階調データ１２７に対応する補正階調データを８階調分だけ階調値が小さくなるように修正する。

また、階調データ０〜１２６および階調データ１２８〜２５５の範囲については、例えば、以下のように修正する。
先ず、当然のことながら、最低の階調データ０に対する補正階調データは０とする。また、最高の階調データ２５５に対する補正階調データも２５５とする。これは、現像特性（現像バイアス電圧）の決定で、現像バイアス電圧Ｖｂ＝−３５０〔Ｖ〕において、トナー付着量が４〔ｇ／ｍ²〕となる階調値２５５の再現画像が保障されているからである。

そして、階調データ２〜１２６および階調データ１２８〜２５４の範囲については、図１９に示すように直線的に補間（線形補間）する。
図１９は、横軸ｘに階調値、縦軸ｙに修正量を採ったｘ−ｙ直交座標である。上記の通り階調値０と階調値２５５の修正量は「０」であり、階調値１２７の修正量は「８」であるので、（ｘ，ｙ）＝（０，０）、（１２７，８）、（２５５、０）の点を順次直線で結んで図１９に示す修正グラフを作成する。

そして、階調データ２〜１２６および階調データ１２８〜２５４の範囲の修正量については、当該修正グラフから対応するｙ軸の値を読んで決定する（具体的には、図１９のこのようにして求められる修正グラフに対応する関数もしくはテーブルが設定され、それらに基づき階調データ２〜１２６および階調データ１２８〜２５４における修正量が決定される。）
この場合、修正量（階調数）は、整数であるため、小数点以下は四捨五入する。例えば、階調値６３、６４では、階調値１２７の略半分なので、修正量は「４」となる。

上記のようにして作成した修正後の階調補正ＬＵＴ４２ｎを、図１８（ａ）に破線で示し、当該修正後の階調補正ＬＵＴ４２ｎのみを図１８（ｂ）に実線で示す。
階調補正ＬＵＴ４２ｎの修正は、図１６（ｂ）の表に示すように、プリンター１００の設置以降、現像特性の決定（現像バイアス電圧の決定）に引き続いてなされる。
上記では、主にイエローの現像色に対応する信号処理部４２Ｙで実行される画像安定化処理について説明したが、他の現像色についても全く同様にして画像安定化処理が実行される。

このように図１９の修正グラフは、いわば階調値１２７の修正量Ｇに対する他の階調値の修正量の相関関係を示しており、このような相関関係は、一般的な階調特性から経験的に設定し得るので、これにより中間調における修正量Ｇさえ分かれば、階調補正ＬＵＴを適切に修正することが可能である。
以上、本実施の形態では、所定の頻度（本例では、前回からの画像形成枚数が２００枚になる度）で実施すべき階調補正ＬＵＴの更新処理のうち、現像特性決定処理の際に行うべき階調補正ＬＵＴ更新処理については、階調補正ＬＵＴ修正処理を実行するようにしている。

上記のように現像特性決定処理の直後には、階調補正ＬＵＴ修正処理が実行されるので、階調再現性は担保される。しかも、その際に利用する階調値１２７に対応トナーパッチの濃度検出は、もともと現像特性決定処理のために形成された非ベタパッチ（チェックパターン）の検出値を利用して取得されるものであるため、階調補正ＬＵＴ修正処理のため、新たにトナーパッチを形成する必要がない。

これにより階調補正のためのトナー消費量を節約できると共に、従来、階調補正ＬＵＴ更新のため実行していた全階調値に対するパターンを形成に要していた時間を割愛することができ、現像特性決定処理実行時における画像安定化処理全体の時間が短くなり、直後に実行されるプリントジョブの待ち時間も短縮化される。
（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。

（１）上記実施の形態における現像特性の決定では、現像バイアス電圧Ｖｂを−１００〔Ｖ〕〜−５００〔Ｖ〕の範囲内で１００〔Ｖ〕単位で切り替えて、１つの現像バイアス電圧Ｖｂに対してベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣの両方を形成する構成としたが、これに限られない。
例えば、低濃度域については、ベタパッチＰＳのみ、高濃度域については非ベタパッチＰＣのみを形成する構成をとることもできる。ベタパッチＰＳについては第１有効範囲に入らないことが明らかなもの、上記の図２では、例えばＰＳ４やＰＳ５などを形成しないとしても良い。同様に、非ベタパッチＰＣについては第２有効範囲に入らないことが明らかなもの、例えばＰＣ１やＰＣ２などを形成しないとしても良い。

もっとも、最適トナー付着量（４ｇ／ｍ²）に対応すると予想される現像バイアス（最適現像バイアス）の範囲は、ある程度は決まっているので、その電圧を挟む前後のバイアス電圧（上記実施の形態では、−３００〔Ｖ〕と−４００〔Ｖ〕のとき）については、必ず非ベタパッチが形成される必要がある。
また、場合によっては、現像特性決定処理において、上記実施の形態のように非ベタパッチを利用しない従来の構成を実施する場合もあり得る。

この場合には、少なくとも、間に最適現像バイアスが存在する蓋然性が一番高い現像バイアス時（実施の形態では、−４００〔Ｖ〕と−３００〔Ｖ〕のとき）に、上記と同じ画像データの階調値が１２７と見なすことができる非ベタパッチを、ベタバッチと合わせて自動的に形成させて、その検出値を線形補間して最適現像バイアスにおける非ベタパッチの検出濃度値を求めることによっても、上記と同様な階調補正ＬＵＴ修正処理が行える。

このようにしても、従来のように現像バイアス更新処理後に改めて全階調値に対応するトナーパッチを形成して階調補正ＬＵＴ更新処理を実行する必要がないので、トナー消費の節約、画像安定化処理時間の短縮化の効果が得られる。
（２）上記実施の形態では、非ベタパッチＰＣの形状を格子状としたが、格子状に限られず、所定領域内にトナー付着部と非付着部とが混在する形状であれば良い。例えば、円形や角形のトナー付着部が孤立点として、その隣り合うもの同士が間隔を開けて配列してなるドット状のものとすることができる。

また、非ベタパッチＰＣのトナー付着部および非付着部と、ビームスポットＳとの大小関係は、エッジ効果が得られるように、ビームスポットＳ内に、トナー付着部の少なくとも一部と非付着部の少なくとも一部が入るような大きさに設定される。すなわち、ビームスポットＳの径がトナー付着部の幅よりも狭くならず、トナー付着部のエッジがビームスポットＳ内に入り、かつ、擬似的に目的の中間調（実施の形態では階調値１２７）を示すように工夫される。

また、現像バイアス電圧Ｖｂの値（−１００〔Ｖ〕〜−５００〔Ｖ〕）、低濃度域と高濃度域の境界を示すトナー付着量の所定値（＝４〔ｇ／ｍ²〕）などが、上記の値に限られないことはいうまでもない。
なお、所定領域に対するトナー付着部の面積の比率（Ｂ／Ｗ比）を５０〔％〕としたが、これに限られず、装置構成に応じてＢ／Ｗ比が５０〔％〕よりも大きいまたは小さい値の非ベタパッチＰＣを用いることもできる。

もちろん、Ｂ／Ｗ比が５０〔％〕でない場合には、当該非ベタパッチＰＣに対応する階調値は「１２７」ではなくなるので、予めそれらのＢ／Ｗ比に対応した別の階調値が設定され、階調補正ＬＵＴ修正処理においては、当該階調値に対応する修正量に基づき、予め求められた他の補正グラフを図１９で説明したのと同様にして作成して、他の階調値の修正量が線形補間により決定される。

（３）上記実施の形態では、現像バイアス電圧（画像形成条件）とトナー付着量との関係に基づく現像特性を決定する構成例を説明したが、現像特性に限られず、例えば帯電特性や露光特性などの画像濃度特性を取得し、目的の最高濃度を得るための帯電電圧（帯電電流）や露光用のレーザーダイオードの出力などの画像形成条件を決定する構成にも適用することができる。

具体的には、Ｙ色の帯電特性の場合、帯電以外の露光や現像条件を一定にしつつ、画像形成条件として帯電電圧または帯電電流を、相互に異なるＴｃ１〜Ｔｃｎのｎ段階に切り替えて、Ｙ色のベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣを一対とするパッチＰ１〜Ｐｎを感光体ドラム１１Ｙ上に順次、形成し、形成されたパッチＰ１〜Ｐｎのパッチごとに、そのパッチに含まれるベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣをＩＤＣセンサー４１Ｙで検出する。

ベタパッチＰＳと非ベタパッチＰＣのそれぞれがＩＤＣセンサー４１Ｙで検出されると、上記の現像特性の決定方法と同様に、低濃度域についてはベタパッチＰＳの検出結果を用い、高濃度域については非ベタパッチの検出結果を用いて、帯電電圧または電流とトナー付着量との関係（帯電特性）を求めることができる。露光についても同様である。
（４）上記実施の形態では、感光体ドラム上にトナーパッチを形成し、感光体ドラム上に形成されたトナーパッチのトナー付着量をＩＤＣセンサーによって検出する構成例を説明したが、トナーパッチの形成は、像担持体であれば感光体ドラムに限られず、例えば感光体ベルト、中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体であっても良い。

また、ＩＤＣセンサーとして、発光部からレーザー光を感光体ドラム上に向けて出射し、感光体ドラム表面からの反射光を受光部で受光する、所謂反射型の光学センサーを用いた例を説明したが、反射型に限られず、例えば像担持体が透光性を有するものである場合には、透過型の光学センサーを用いることもできる。
（５）上記実施の形態における階調補正ＬＵＴ修正処理においては、階調データ２〜１２６および階調データ１２８〜２５４の範囲の修正量は、図１９に示すような階調１２７の補正量を頂点とした三角形状の修正グラフを予め想定して、当該修正グラフに対応する関数もしくはテーブルにより求めたが、修正グラフの形状はこれに限らない。

また、修正グラフの形状をユーザーが変更可能なように構成しても構わない。例えば、プリンター１００の操作パネル４０もしくはプリンター１００に接続された端末を修正受付手段として、ユーザーが、各階調値に対応する変化率を入力することにより、修正グラフ（具体的には対応する関数あるいは、テーブル。以下、同じ。）が適宜変更されるようにしても構わない。

さらに、階調補正ＬＵＴ修正処理における各階調値に対応する変化率を過去の階調補正ＬＵＴ更新処理における各階調値における補正量を参照して、自動的に更新するようにしても構わない。
このような構成について、図１６（ｂ）の表に示す画像形成枚数２０００枚目にする修正を例にして説明する。

まず、１４００枚目、１６００枚目、および１８００枚目の各階調補正ＬＵＴ更新処理の際に、前回の更新で作成した階調補正ＬＵＴからの変化率を算出する。具体的には、階調値１２７における階調値の今回に対する前回の変化率を１００〔％〕とし、階調データ２〜１２６および階調データ１２８〜２５４の各々における今回に対する前回の変化率を算出する。

そして、こうして得られた３回分の変化率（１２００枚目〜１４００枚目、１４００枚目〜１６００枚目、１６００枚目〜１８００枚目）の平均を階調値各々で算出する。
得られた平均変化率を用いて、画像形成枚数２０００枚目の修正をする。例えば、上述した例と同様、階調値１２７における修正量が「８」だったとすると、階調値１２７における補正階調データが「８」階調値分少なくなるように修正する。

そして、例えば、階調値６４に対する平均変化率が６０〔％〕だったとすると、当該階調値６４における修正量を５（≒４.８＝８×０.６）とし、階調値６４における補正階調データが「５」階調値分少なくなるように修正する。
この修正を、階調値毎に、各階調値について算出した平均変化率を用いて実行する。
このように過去の階調補正ＬＵＴ更新処理における前回階調補正ＬＵＴに対する各階調値の変化率（割合）を参照して、階調値１２７の修正量に対する他の階調の修正率を求めて階調補正ＬＵＴ修正処理を実行することにより、図１９に示す修正グラフよりも現実の階調特性の変動傾向を一層反映した修正が可能となる。

なお、上記の例では、直前の３回の階調補正ＬＵＴ更新処理の各回において求められた変化率の平均値を求めたが、直近の４回以上の階調補正ＬＵＴ更新処理を対象としてもよいし、また、直前の２回の階調補正ＬＵＴ更新処理を対象としてもよい。また、各回の階調補正ＬＵＴ更新処理で得られた各階調値の変化率の平均値ではなく、各回の変化率の増加あるいは減少の程度により次の変化率を予想するようにしても構わない。

あるいは、直前の１回のみの階調補正ＬＵＴ更新処理のみを対象として、階調１２７の変化率を１００％とした場合の各階調値の変化率を求めてもよい。少なくとも図１９の線形補間の場合よりも精度よく階調補正ＬＵＴを修正できると解されるからである。
（６）また、上記実施の形態における階調補正ＬＵＴ修正処理では、現像特性決定処理に引き続き、当該更新処理で使用された非ベタパッチの検出値を用いて、中間調の代表として階調値１２７について修正量を求め、これにより階調補正ＬＵＴ全体を修正するようにした。しかし、中間調の階調の代表値として必ずしも、「１２７」である必要はなく、また１つの階調値のみならず２以上のＮ個（Ｎは、階調補正ＬＵＴ更新処理において作成するトナーパッチの階調数（実施の形態では「２５６個」）よりも少ない数）の階調値について現像特性決定処理時にトナーパッチを作成して、各階調値について階調補正ＬＵＴの修正量を求めた後、それ以外の階調値の補正量について補間するようにすれば、さらに階調補正ＬＵＴ修正処理の精度があがるものと考えられる。

この場合でも、階調補正ＬＵＴ更新処理時のように全ての階調についてトナーパッチを形成することがないため多少なりともトナー消費の軽減に貢献するし、しかも現像特性決定処理時にそれらのトナーパッチを合わせて描画して検出しておけばよく、最適現像バイアス確定後、改めてトナーパッチを描画して検出する必要がないので、画像安定化処理全体として時間の短縮化を図れる。

（７）上記実施の形態における階調補正では、現像特性決定処理に引き続き、当該更新処理で使用された非ベタパッチの検出値を用いて、中間調の代表として階調値１２７について修正値を求め、これにより階調補正ＬＵＴ全体を修正するようにした。
しかしながら、階調値１２７について求められた修正量が、あまりにも大き過ぎると、他の階調値における変動量も大きいものと考えられ、もはや階調値１２７の修正量のみから他の階調値における階調補正ＬＵＴの修正量の推定が困難であると解される。

そこで、本変形例では、階調値１２７の修正量が所定の閾値を超える場合には、階調補正ＬＵＴの修正処理を実施せず、通常の更新処理を実行するようにしている。
図２０は、この場合に制御部５０（図１）で実行される画像安定化処理の内容を示すフローチャートであり、カラー画像形成装置１００の全体を制御するメインフローチャート（不図示）のサブルーチンとして実行されるものである。

まず、現像特性決定のタイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１０１）。既述のように、例えば、前回の現像特性決定処理終了の度に、内部のカウンターで画像形成枚数を累積してカウントしていき、その枚数が、１０００枚以上となったときに、現像特性決定のタイミングであると判定する（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）。
そして、現像バイアスを変化させて、各現像色について図２に示すトナーパッチ（ベタパッチ、非ベタパッチ）を対応する感光体ドラム上に形成し、それらを光学的に検出し、各現像バイアスにおけるトナー付着量を取得して、図１２に示すような現像特性のグラフを得る現像特性決定処理を実行する（ステップＳ１０２）。

その後、当該決定された現像特性から、通常の画像を形成するために最適な現像バイアスを決定し（上記実施の形態では、−３５０〔Ｖ〕）（ステップＳ１０３）、現像バイアスを当該決定された電圧に切り換えて現像スリーブに印加する。
上記ステップＳ１０２の現像特性決定処理において検出された非ベタパッチの検出値を、線形補間により上記決定された最適な現像バイアスにおける非ベタパッチの濃度値に換算する（図１７参照）（ステップＳ１０４）。

この換算値から階調補正ＬＵＴの階調値１２７に対応する部分の修正量Ｇを算出し（ステップＳ１０５）、算出された修正量Ｇと予め定められた閾値Ｇref（例えば、「２０」）と比較する（ステップＳ１０６）。
当該修正量Ｇが、閾値Ｇref以下の場合は（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、上記実施の形態で説明した通り階調補正ＬＵＴ修正処理を実行し（ステップＳ１０７）、メインフローチャートにリターンする。

もし、修正量Ｇが閾値Ｇrefを超えている場合は（ステップＳ１０６でＮＯ）、階調補正ＬＵＴ修正処理を禁止して、２５６階調の全階調値に対応するトナーパッチを形成して階調補正ＬＵＴの更新処理を実行する（ステップＳ１０９）。その後、メインフローチャートにリターンする。
なお、閾値Ｇrefの値は、上記階調幅（２０階調）に限定されるものではない。一般的には、階調値１２７における修正値Ｇに基づいて階調補正ＬＵＴ全体を修正しても、他の階調値の再現性に問題が生じないと解される範囲内で最大の値が設定されるのが望ましく、機種ごとに例えば実験などにより決定される。

ステップＳ１０１において、現像特性決定のタイミングではないと判定された場合には（ステップＳ１０１でＮＯ）、次に階調補正ＬＵＴの更新のタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。このタイミングは、既述のように前回の階調補正ＬＵＴ更新処理もしくは修正処理からの累積画像形成枚数が２００枚に達したときに実行される。
ステップＳ１０８において、階調補正ＬＵＴ更新のタイミングであると判定されれば（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、階調補正ＬＵＴ更新処理を実行し（ステップＳ１０９）、階調補正ＬＵＴ更新のタイミングではないと判定されれば（ステップＳ１０８でＮＯ）、そのまま、メインフローチャートにリターンする。

メインフローチャートでプリントジョブを実行する際に、上記ステップＳ１０７、Ｓ１０９で階調補正ＬＵＴが修正もしくは更新された場合には、当該修正・更新された新たな階調補正ＬＵＴに基づいてプリントデータが階調補正されることにより、高い階調再現性を有する画像が記録シート上に形成される。
このように、本変形例では、希に階調補正ＬＵＴ修正処理において求めた修正量Ｇが一定の閾値を超える大きな値である場合には、トナーの消費量の節約や画像安定化処理時間の短縮化よりも、画質の劣化の防止を優先して、階調補正ＬＵＴ更新処理を実行するようにしている。

（８）上記実施の形態では、累積画像形成枚数が所定の枚数になるタイミングで、画像安定化処理を実行しているが、当該タイミングに代えて、あるいは、当該タイミングに加えて、以下のタイミングで実行しても構わない。
（i）プリンター１００の電源がＯＮされたとき
（ii）節電のためのスリープ状態から画像形成動作を実行するためのスタンバイ状態に復帰したとき
（iii）プリントジョブ受け付けた後、当該ジョブの開始前
（iv）操作部４０（図１，図６）を介して、ユーザーまたはサービスマンからの画像安定化処理実行指示を受け付けたとき
（v）メンテナンス用のドアが、閉じられたことがドアスイッチなどにより検出されたとき
（vi）プリントジョブを実行中に装置内温度および／または湿度が所定値を超えたとき、
（この際、プリントジョブは一時中断して画像安定化処理が実行される）
(vii)プリントジョブが終了した直後
上記（i）〜（vii）のうちの一つ若しくは複数のタイミングが画像安定化処理実行のタイミングとして選択されてもよい。

なお、上記のうちどのタイミングで、画像安定化処理のうち、（ａ）現像特性決定処理＋階調補正ＬＵＴ修正処理、もしくは（ｂ）階調補正ＬＵＴ更新処理のいずれを実行するかは、予め決定されているが、上述のように（ｂ）の階調補正ＬＵＴ更新処理の必要性が、（ａ）の現像特性決定処理の必要性よりも高いことは既述の通りであり、実行頻度も（ｂ）の方が多くなるように決定される。

（９）上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラープリンターに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーやモノクロのいずれの画像形成を実行可能であるかに関わらず、感光体ドラムや中間転写体などの像担持体にトナーパッチを形成し、像担持体上に形成されたトナーパッチを光学的に検出して、その検出結果に基づき画像濃度特性を設定する構成の画像形成装置であれば、例えば複写機、ファクシミリ装置、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等に適用できる。

また、上記実施の形態及び上記変形例の内容は、可能な限り組み合わせても構わない。

本発明に係る画像形成装置は、例えば、プリンター、複写機、ファクシミリ、またはこれらの機能を有する複合機などであって、定期的に画像安定化処理を実施するものに利用可能である。

１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 感光体ドラム
４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ ＩＤＣセンサー
４２ｇ 現像特性決定部
４２ｊ 階調補正ＬＵＴ作成・修正部
４２ｍ プロセス条件設定部
４２ｎ 階調補正ＬＵＴ
５０ 制御部
１００ プリンター
ＣＨ 階調補正用パターン
ＰＳ ベタパッチ
ＰＣ 非ベタパッチ

Claims (11)

1. 像担持体上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   画像形成条件を異ならせて、単位面積当たりのトナー付着量の異なるトナーパッチを前記像担持体上に形成し、当該トナーパッチの濃度を光学的に検出して、その検出結果に基づき、目標とする最高濃度を得るための画像形成条件を決定する第１画像安定化処理を実行する第１画像安定化手段と、
   上記決定された画像形成条件下で、階調値の異なる階調データに基づき形成された複数のトナーパッチからなる階調補正用パターンを形成し、当該階調補正用パターンの各トナーパッチの濃度を光学的に検出して、その検出結果に基づき、階調補正テーブルを作成する第２画像安定化処理を、第１画像安定化処理よりも高い頻度で実行する第２画像安定化手段と、
   中間調の階調値の階調データに基づき像担持体上に形成されたトナーパッチであって、前記階調補正用パターンを構成するトナーパッチの個数よりも少ない修正用トナーパッチの濃度を光学的に検出して、当該検出結果に基づき、その直前の回に作成された階調補正テーブルを修正する階調補正テーブル修正処理を実行する階調補正テーブル修正手段と、
   前記第１画像安定化処理と前記階調補正テーブル修正処理とを同一頻度で同期して実行し、第２画像安定化処理を第１画像安定化処理の非実行時に実行するよう制御する制御手段と、を備え、
   第１画像安定化手段は、第１画像安定化処理の実行時において、前記修正用トナーパッチの形成とその濃度の光学的検出とを併せて実行し、
   前記階調補正テーブル修正手段は、前記第１画像安定化処理においてなされた修正用トナーパッチの濃度の検出結果を利用して階調補正テーブル修正処理を実行する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記階調補正テーブル修正手段は、
   前記修正用トナーパッチの濃度の検出結果に基づき、前記階調補正テーブルのうち、前記修正用トナーパッチに対応する階調値についての修正量を求め、当該修正量に基づき、他の階調値に対する修正量を推定することにより前記階調補正テーブルを修正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記階調補正テーブル修正手段は、
   第１画像安定化処理においてなされた２つの異なる画像形成条件下で形成された修正用トナーパッチの検出の結果から、前記目標とする最高濃度を得るために決定された画像形成条件下における修正用トナーパッチの検出値を算出し、当該算出された検出値に基づいて、前記修正用トナーパッチに対応する階調値についての修正量を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記階調補正テーブル修正手段は、
   前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する、他の階調値の修正量の相関関係を取得する取得手段を備え、
   当該取得した相関関係にしたがって、他の階調値における修正量を求める
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記取得手段は、
   予め設定された前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する他の階調値における修正量の相関関係を示すテーブルもしくは関数に基づいて、前記他の階調値における修正量を求める
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記他の階調値における修正量の、前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する相関関係の変更を受け付ける受付手段を備える
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記取得手段は、
   直前に実行された１又は２回以上の第２画像安定化処理において作成された階調補正テーブルにおける各階調値の補正量を参照して、
   前記他の階調値における修正量の、前記修正用トナーパッチに対応する階調値の修正量に対する相関関係を取得する
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、
   前記階調補正テーブル修正手段による修正用トナーパッチに対応する階調値における修正量が所定の値を超える場合は、当該階調補正テーブル修正手段による階調補正テーブル修正処理を禁止して、前記第２画像安定化手段による階調補正テーブルの作成処理を実行させる
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記第１画像安定化手段は、
   画像形成条件を異ならせて、前記像担持体上の第１領域に一様にトナーが付着したベタパッチと、前記像担持体上の第２領域に、前記ベタパッチよりも単位面積当たりのトナー付着量の多いトナー付着部とトナーが付着されない非付着部とが混在する非ベタパッチとを形成するパッチ形成部と、
   前記像担持体上のベタパッチと非ベタパッチのそれぞれのトナー付着量を光学的に検出する検出部と、
   前記ベタパッチの形成時の画像形成条件と前記ベタパッチの検出結果によるトナー付着量の関係と、前記非ベタパッチの形成時の画像形成条件と前記非ベタパッチの検出結果によるトナー付着量の関係との両方の関係に基づき、画像形成条件とトナー付着量の関係を示す画像濃度特性を決定する決定部と、
   決定された画像濃度特性から、前記像担持体上にトナー画像を形成する際の目標濃度に対する画像形成条件を設定する設定部と、
   を有し、
   前記非ベタパッチが前記修正用トナーパッチを兼ねることを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記非ベタパッチは、
    トナー付着部の、前記第２領域に対する面積の比率が５０〔％〕になるように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記ベタパッチは、
    トナー付着部の、前記第１領域に対する面積の比率が１００〔％〕になるように形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。