图像形成装置及图像形成方法 【技术领域】
本发明涉及在打印机、复印机及传真机装置等电子照相方式的图像形成装置中稳定图像浓度的技术。
背景技术
在应用电子照相技术的复印机、打印机、传真机装置等图像形成装置中，有时由于装置的个体差异、时变、或温湿度等装置的周围环境的变化而使调色剂像的图像浓度不同。因此，以往提出了用于稳定图像浓度的各种技术。作为这种技术，例如有下述技术：在载像体上形成测试用的小图像(补丁(パツチ)图像)，根据该补丁图像的浓度，来优化影响图像浓度的浓度控制因子。该技术致力于一边对浓度控制因子进行各种变更设定一边在载像体上形成规定的调色剂像，并且将载像体上的调色剂像、或该调色剂像转印到中间转印媒体等其他转印媒体上而成的调色剂像作为补丁图像来检测其图像浓度，通过调节浓度控制因子以使该补丁图像浓度与预先设定的目标浓度一致，来得到期望的图像浓度。
作为测定补丁图像浓度的技术(以下，称为“补丁传感技术”)，以往提出了各种技术，而基于光学手段地技术是最普通的。即，向形成有补丁图像的载像体或转印媒体的表面区域照射光，并且用光传感器来检测从该表面区域反射或透射的光，根据其光量来求补丁图像浓度。
在根据补丁图像浓度来调节浓度控制因子的图像形成装置中，为了恰当地设定浓度控制因子来得到画质良好的调色剂像，如何高精度地检测所形成的补丁图像的浓度成为重要的问题。然而，在上述现有补丁传感技术中，不是直接测定所形成的图像的浓度，而只不过是检测从作为补丁图像而暂时被承载在载像体或转印媒体的表面上的调色剂像出射的光量，根据其检测结果来间接地估计图像浓度，所以有时未必能说传感器输出正确地反映了最终的图像浓度。此外，也有时由于传感器的特性偏差或检测误差而使传感器输出和最终的图像浓度之间产生出入。
此外，在如上所述用浓度传感器来测定感光体或转印媒体等载像体上形成的调色剂像的图像浓度的情况下，其测定结果有时不仅由载像体上附着的调色剂量来决定，而且按照载像体的表面状态、例如反射率或表面粗糙度等来变动。例如，如果载像体的表面颜色随着图像形成装置的累计打印页数增大而变化，则即使调色剂附着量相同，浓度传感器的输出也会按照表面颜色的变化来变动，难以准确地测定浓度。此外，在载像体的表面状态不均匀的情况下，不能忽略表面状态造成的影响。
这样，如果传感器输出未正确地反映最终的图像浓度，则会根据由该传感器输出错误地估计出的图像浓度来调节浓度控制因子。其结果是，浓度控制因子会被设定为偏离其最佳值的状态。特别是在例如形成纯色(ベタ)图像时等调色剂比较高密度地附着的状态下，最终的图像浓度相对于调色剂附着量增减的变化很小，所以即使是传感器输出的微小偏移，据此设定的浓度控制因子的值也会变化很大，其结果是，浓度控制因子被设定为与其最佳值差别很大的状态，除了图像质量受损以外，有时还产生下述问题：
例如，在纯色图像等高浓度图像中，在根据传感器输出求出的图像浓度估计得低于实际的图像浓度的情况下，装置会调节浓度控制因子以便使图像浓度进一步上升。其结果是，有时会使调色剂附着量过剩而引起转印/定影不良，使调色剂的消耗量异常增多。此外，通过在调色剂附着量不必要地增高的条件下重复图像形成，有时先前的图像形成的历史会影响以后形成的图像，甚至明显地缩短装置的寿命。
再者，形成的补丁图像的图像浓度由各种因素的组合来决定，所以为了根据该图像浓度来分别优化影响图像浓度的多个浓度控制因子，需要复杂的处理。因此，在现有浓度控制技术中有下述等问题：由于进行这种复杂的处理而导致装置成本上升，或者处理花费很长时间而使图像形成的吞吐量降低。因此，希望确立能够用更简单的方法来可靠地优化浓度控制因子的技术。
本发明的第1目的在于提供一种图像形成装置及图像形成方法，能够将浓度控制因子设定为适当的状态，而不受传感器的特性偏差等造成的补丁图像浓度的检测误差影响。
此外，本发明的第2目的在于提供一种图像形成装置及图像形成方法，能够根据调色剂像的图像浓度将浓度控制因子设定为适当的状态，稳定地形成画质良好的调色剂像。
再者，本发明的第3目的在于提供一种适用于非接触显影方式的图像形成装置的浓度控制技术。
【发明内容】
为了实现第1目的，本发明通过分多级变更设定影响图像浓度的浓度控制因子来一边分多级改变图像形成条件一边在各图像形成条件下形成补丁图像，并且根据浓度检测部件对各补丁图像的调色剂浓度的检测结果、和检测结果相对于浓度控制因子的变化率来优化浓度控制因子。
在这样构成的发明中，不仅根据浓度检测部件检测出的各补丁图像的绝对调色剂浓度，还根据相对于该浓度控制因子的变化率来优化浓度控制因子。因此，即使对各补丁图像检测出的调色剂浓度由于检测误差而与实际不同，也能预防将浓度控制因子设定为与其最佳值差别很大的状态。其理由如下所述。
在浓度检测部件检测出的各补丁图像的调色剂浓度中，如前所述，有可能包含传感器的特性偏差等造成的检测误差。因此，如果只根据检测出的补丁图像的调色剂浓度来调节浓度控制因子，则会由于该检测误差而设定为偏离最佳值的状态。这种检测误差一般对各补丁图像以同样的倾向出现。即，对各补丁图像的检测结果与实际的浓度相比整体上要么高，要么低，在一系列检测结果中不会同时出现该两者。因此，即使对各补丁图像求出的绝对调色剂浓度由于检测误差而变动，各补丁图像间的相对浓度差也不太变化。即，调色剂浓度相对于根据检测出的各补丁图像的调色剂浓度而求出的浓度控制因子的变化率不易受检测误差的影响。而浓度控制因子和调色剂浓度之间的理想的、即不包含检测误差的对应关系可以事先通过实验或通过理论来把握。
因此，如果求这样检测误差的影响不易出现的调色剂浓度的变化率，根据其结果和绝对调色剂浓度这两个结果来优化浓度控制因子，则能够抑制检测误差的影响，设定更接近最佳值的浓度控制因子，通过在这样设定的图像形成条件下进行图像形成，能够稳定地形成画质良好的调色剂像。其中，这里所说的补丁图像的“调色剂浓度”，是根据浓度检测部件的检测结果求出的估计值，与形成的补丁图像的“真的”调色剂浓度未必一致。
在本发明中，如果找到调色剂浓度与浓度目标值一致的条件，当然可以将此时的浓度控制因子的值设定为其最佳值。但是，由于求出的调色剂浓度包含误差，所以这样设定的值不一定真的为其最佳值。特别是在例如形成高浓度的补丁图像时等调色剂浓度相对于浓度控制因子的变化的变化率比较小的情况下，即使是微小的检测误差，设定的浓度控制因子的值也会差别很大。在这种情况下，有时还是根据调色剂浓度的变化率、将变化率与规定的有效变化率大致一致时作为浓度控制因子的最佳值更好些。
此外，为了实现第2目的，本发明在求载像体上的调色剂像的图像浓度之前，预先存储与载像体有关的信息作为校正信息，在求调色剂像的图像浓度时，不是原封不动地用浓度传感器的输出来求图像浓度，而是用校正信息来校正该传感器输出。由此消除载像体的表面状态造成的影响来求只反映调色剂像的图像浓度的校正值。然后，通过根据该校正值来求调色剂像的图像浓度，能够高精度地测定调色剂像的图像浓度，能够根据其测定结果以稳定的浓度来形成图像。
此外，载像体的表面状态对浓度传感器的输出的影响如后所述按照载像体上形成的调色剂像的浓淡而异。即，在载像体上形成了浓度比较低的调色剂像的情况下，来自发光元件的一部分光透过调色剂像由载像体反射后，再次透过载像体由光检测元件检测，所以浓度传感器的输出对应载像体的表面状态而差异比较大。另一方面，随着调色剂像变浓，透过调色剂像入射到载像体上的光自不待言，由载像体反射后再次透过载像体入射到光检测元件上的光也减少，载像体的表面状态对浓度传感器的输出的影响减少。因此，完全不考虑调色剂像的浓淡，一律根据校正信息来求调色剂像的图像浓度，则其精度有一定的限度。与此相反，像本发明这样通过按照载像体上的调色剂像的浓淡来校正上述校正信息，使图像浓度的测定精度进一步提高。
这里，校正信息可以在载像体上形成调色剂像前根据从浓度传感器输出的信号来求，也可以将这样求出的校正信息存储到存储部中。此外，在求校正信息时，可以将构成在载像体上形成调色剂像前从浓度传感器输出的信号的采样数据本身用作校正信息，但是在该采样数据上有时叠加了尖峰状的噪声。为了除去这种尖峰状噪声，例如删除采样数据中的最高几个电平及/或最低几个电平、并且将该删除数据置换为其余采样数据的平均值是很有效的。
此外，如上所述随着调色剂像变浓，载像体的表面状态对浓度传感器的输出的影响减少，所以通过随着调色剂像变浓而将基于校正信息的校正量设定得减小，能高精度地求调色剂像的图像浓度。
再者，为了实现第3目的，本发明向脱离承载静电潜像的潜像载体来配置的调色剂载体施加显影偏压来形成调色剂像，而且分多级变更设定显影偏压并用各偏压值来形成高浓度用补丁图像，根据其图像浓度来优化显影偏压，并且一边将优化过的显影偏压施加到上述调色剂载体上，一边分多级变更设定曝光光束的能量密度并用各能量值来形成低浓度用补丁图像，根据其图像浓度来优化上述光束的能量密度。
在这样构成的发明中，在高浓度用图像即点部分相对于图像面积的面积率高的图像、和低浓度用图像即点部分相对于图像面积的面积率低的图像之间，曝光光束的能量变化对各自的图像浓度的影响的大小不同，据此分别优化向调色剂载体提供的显影偏压及光束的能量密度。即，在高浓度用图像中，即使增减光束的能量，图像浓度的变化也比较小，其图像浓度主要由显影偏压的大小来决定，所以通过使光束的能量密度恒定来一边改变显影偏压一边形成高浓度的补丁图像，能够根据其图像浓度来首先求显影偏压的最佳值。
接着，在这样优化过的显影偏压条件下，通过一边改变曝光能量一边形成低浓度用补丁图像，根据其图像浓度来求曝光能量的最佳值，能够将显影偏压及光束的能量密度这2个参数分别设定为各自的最佳值。
此外，由于能够一边改变一个参数一边根据补丁图像的浓度来找出该参数的最佳值，所以控制简单，没有现有技术那样控制复杂、装置成本高、或者处理花费很长时间的问题。
【附图说明】
图1是本发明的图像形成装置的第1实施方式的图。
图2是图1的图像形成装置的电结构的方框图。
图3是该图像形成装置的显影器的剖面图。
图4是浓度传感器的结构图。
图5是图4的浓度传感器中采用的光检测单元的电结构的图。
图6是图4的浓度传感器中的光量控制特性的图。
图7是图4的浓度传感器中的输出电压相对于反射光量的变化的示意曲线图。
图8是第1实施方式中的浓度控制因子优化处理的概要流程图。
图9是第1实施方式中的初始化动作的流程图。
图10是第1实施方式中的预处理动作的流程图。
图11是中间转印带的基体分布特性(下地プロフアイル)的示例图。
图12是第1实施方式中的尖峰噪声除去处理的流程图。
图13是第1实施方式中的尖峰噪声除去的示意图。
图14是调色剂的粒径和反射光量之间的关系的示意图。
图15是调色剂的粒径分布和OD值变化的对应图。
图16是第1实施方式中的控制目标值导出过程的流程图。
图17是求控制目标值的查找表的示例图。
图18是第1实施方式中的显影偏压设定处理的流程图。
图19是高浓度用补丁图像的图。
图20是以感光体周期为周期而产生的图像浓度变动的图。
图21是第1实施方式中的直流显影偏压最佳值计算处理的流程图。
图22是直流显影偏压和纯色图像评价值之间的关系的曲线图。
图23是评价值及其变化率相对于直流显影偏压的曲线图。
图24是第1实施方式中的评价值曲线及其变化率的图。
图25是第1实施方式中的曝光能量设定处理的流程图。
图26是低浓度用补丁图像的图。
图27是第1实施方式中的曝光能量最佳值计算处理的流程图。
图28是第2实施方式中的光量控制信号变换部的图。
图29是说明光量控制信号设定方法的原理图。
图30是第2实施方式中的基准光量设定处理的流程图。
图31是说明基准光量设定处理的原理的图。
图32是第3实施方式中的基体分布特性检测位置和补丁图像之间的关系的图。
图33是第3实施方式中的显影偏压设定处理的流程图。
图34是第3实施方式中的彩色调色剂的显影偏压设定参数最佳值计算处理的流程图。
图35是第3实施方式中的黑调色剂的显影偏压设定参数最佳值计算处理的流程图。
图36是向表面状态均匀的载像体上形成补丁图像(调色剂像)前后在各采样位置上得到的传感器输出值的图。
图37是向表面状态不均匀的载像体上形成补丁图像(调色剂像)前后在各采样位置上得到的传感器输出值的图。
图38是向表面状态不均匀的载像体上形成浓度均匀图像(调色剂像)前后在各采样位置上得到的传感器输出值的图。
图39是形成第1补丁图像(调色剂像)前后的传感器输出值的关系图。
图40是本发明的图像形成装置的第4实施方式中执行的浓度控制因子优化处理的流程图。
图41是校正信息计算处理的流程图。
图42是传感器输出值相对于彩色调色剂的图像浓度的变化的示意曲线图。
图43是补丁传感处理的流程图。
图44是用黑调色剂来形成补丁图像(调色剂像)前后的传感器输出值的关系图。
图45是用彩色调色剂来形成补丁图像(调色剂像)前后的传感器输出值的关系图。
图46是校正信息计算处理的流程图。
图47是补丁传感处理的流程图。
图48是用彩色调色剂来形成补丁图像(调色剂像)前后的传感器输出值的关系图。
图49是非接触显影方式的图像形成装置中的显影位置的图。
图50是显影偏压的波形的示例图。
图51是感光体上的调色剂密度和调色剂像的光学浓度之间的关系的图。
图52是本发明的图像形成装置的第5实施方式中的补丁处理的流程图。
图53是形成与纯色图像及细线图像对应的静电潜像的情况下感光体的表面电位分布特性的示例图。
图54是纯色图像及细线图像的等浓度曲线的图。
图55是本发明的图像形成装置的第6实施方式的图。
【具体实施方式】
<第1实施方式>
(1)装置的结构
图1是本发明的图像形成装置的第一实施方式的图。而图2是图1的图像形成装置的电结构的方框图。该图像形成装置使黄(Y)、青(C)、品红(M)、黑(K)4色调色剂重合来形成全彩图像，或者只用黑(K)调色剂来形成单色图像。在该图像形成装置中，按照来自用户的图像形成请求从主计算机等的外部设备将图像信号提供给主控制器11后，作为本发明的“像形成部件”来工作的引擎控制器10按照来自该主控制器11的指令来控制引擎部EG的各部，在纸张S上形成与图像信号对应的图像。
在该引擎部EG中，沿图1的箭头方向d1设有可自由旋转的感光体2。此外，在该感光体2的周围，沿其旋转方向d1，分别配置有充电单元3、旋转显影单元4及清洁部5。从充电控制部103向充电单元3施加充电偏压，使感光体2的外周面均匀地充电到规定的表面电位。
然后，从曝光单元6向由该充电单元3充电了的感光体2的外周面照射光束L。该曝光单元6按照从曝光控制部102提供的控制指令将光束L曝光到感光体2上，在感光体2上形成与图像信号对应的静电潜像。例如，从主计算机等的外部设备经接口112向主控制器11的CPU 111提供图像信号后，引擎控制器10的CPU 101按规定的时序向曝光控制部102输出与图像信号对应的控制信号，据此从曝光单元6将光束L照射到感光体2上，在感光体2上形成与图像信号对应的静电潜像。此外，在按照需要来形成后述补丁图像的情况下，从CPU 101向曝光控制部102提供与预先设定的规定图案的补丁图像信号对应的控制信号，在感光体2上形成与该图案对应的静电潜像。这样，在本实施方式中，感光体2作为本发明的“潜像载体”来工作。
这样形成的静电潜像由显影单元4进行调色剂显影。即，在本实施方式中，显影单元4包括可以以轴为中心来自由旋转的支持架40、未图示的旋转驱动部、可在支持架40上自由装卸并内含各色调色剂的黄显影器4Y、青显影器4C、品红显影器4M、及黑显影器4K。如图2所示，该显影单元4由显影器控制部104控制。根据来自该显影器控制部104的控制指令来旋转驱动显影单元4，并且将这些显影器4Y、4C、4M、4K选择性地定位到与感光体2对置的规定的显影位置，将选择出的颜色的调色剂施加到感光体2的表面上。由此，感光体2上的静电潜像由被选调色剂颜色显影。其中，图1示出黄显影器4Y被定位在显影位置的状态。
这些显影器4Y、4C、4M、4K都具有同一构造。因此，这里参照图3来详细说明显影器4K的结构，而其他显影器4Y、4C、4M的构造及功能也与此相同。图3是该图像形成装置的显影器的剖面图。在该显影器4K中，在内部装有调色剂TN的壳体41上通过轴安装有供给辊43及显影辊44，该显影器4K被定位到上述显影位置后，作为本发明的“调色剂载体”来工作的显影辊44与感光体2接触或者相隔规定的间隙与感光体2对置定位，并且这些辊43、44与主体一侧所设的旋转驱动部(未图示)配合，沿规定的方向旋转。该显影辊44由铜、铝、铁、不锈钢等金属或合金做成圆筒状，以便被施加后述显影偏压。对这些材料适当施加表面处理(例如氧化处理、氮化处理、喷射处理等)。2个辊43、44一边接触一边旋转，从而将黑调色剂擦附在显影辊44的表面上，在显影辊44表面上形成规定厚度的调色剂层。
此外，在该显影器4K中，配置有限制刮板45，用于将显影辊44的表面上形成的调色剂层的厚度限制在规定厚度。该限制刮板45由不锈钢或磷青铜等板状部件451、和安装在板状部件451的前端部上的橡胶或树脂部件等弹性部件452构成。该板状部件451的后端部被固定在壳体41上，在显影辊44的旋转方向d3上，板状部件451的前端部上安装的弹性部件452被配设得比板状部件451的后端部更靠上流一侧。该弹性部件452弹性地接触显影辊44表面，将显影辊44的表面上形成的调色剂层最终限制在规定的厚度。
其中，显影辊44表面的构成调色剂层的各调色剂颗粒通过与供给辊43、限制刮板45摩擦而带电，以下说明调色剂带负电的情况，但是通过适当变更装置各部的电位，也可以使用带正电的调色剂。
这样，通过显影辊44的旋转，显影辊44的表面上形成的调色剂层依次被传输到与表面上形成有静电潜像的感光体2对置的位置。来自显影器控制部104的显影偏压被施加到显影辊44上后，显影辊44上承载的调色剂按照感光体2的表面电位而部分地附着在感光体2的表面各部分上，这样，感光体2上的静电潜像被显影为该调色剂颜色的调色剂像。
作为向显影辊44施加的显影偏压，可以使用直流电压、或叠加了交流电压的直流电压，特别是在将感光体2和显影辊44脱离配置、使调色剂在两者之间飞翔来进行调色剂显影的非接触显影方式的图像形成装置中，为了高效地使调色剂飞翔，最好采用对直流电压叠加了正弦波、三角波、矩形波等交流电压的电压波形。这种直流电压的大小及交流电压的振幅、频率、占空比等是任意的，但是以下在本说明书中，不管显影偏压是否有交流分量，都将其直流分量(平均值)称为直流显影偏压Vavg。
这里，示出非接触显影方式的图像形成装置中的上述显影偏压的优选例。例如，显影偏压的波形是在直流电压上叠加了矩形波交流电压，该矩形波的频率是3kHz，振幅Vpp是1400V。此外，如后所述，在本实施方式中，可以将显影偏压Vavg作为浓度控制因子之一来变更；作为其可变范围，考虑对图像浓度的影响或感光体2的特性偏差等，可以设为例如(-110)V～(-330)V。其中，这些数值等不限于上述，应该按照装置结构来适当变更。
此外，如图2所示，在各显影器4Y、4C、4M、4K中分别设有存储器91～94来存储与该显影器的制造批次或使用历史、内含调色剂的特性等有关的数据。再者，在各显影器4Y、4C、4M、4K中分别设有连接器49Y、49C、49M、49K。按照需要，将它们选择性地与主体一侧所设的连接器108相连，经接口105在CPU 101和各存储器91～94之间进行数据的发收，进行与该显影器有关的消耗品管理等各种信息的管理。其中，在本实施方式中，通过主体侧连接器108和各显影器侧的连接器49Y等的机械嵌合来相互进行数据发收，但是也可以例如用无线通信等电磁手段来非接触地进行数据发收。此外，存储各显影器4Y、4C、4M、4K特有的数据的存储器91～94最好是非易失性存储器，即使在电源关闭状态或该显影器从主体上拆下的状态下，也能够保存其数据；作为这种非易失性存储器，例如可以使用闪存存储器或强电介质存储器、EEPROM等。
返回到图1，继续说明装置结构。如上所述，用显影单元4显影了的调色剂像在一次转印区TR1中被一次转印到转印单元7的中间转印带71上。转印单元7包括架设在多个辊72～75上的中间转印带71、和通过对辊73进行旋转驱动而使中间转印带71沿规定的旋转方向d2旋转的驱动部(未图示)。再者，在夹着中间转印带71与辊73对置的位置上设有二次转印辊78，可通过未图示的电磁离合器相对于该皮带71表面接触/脱离移动。在将彩色图像转印到纸张S上的情况下，使感光体2上形成的各色调色剂像在中间转印带71上重合来形成彩色图像，并且在从盒8中取出并传输到中间转印带71和二次转印辊78之间的二次转印区TR2的纸张S上二次转印彩色图像。此外，这样形成了彩色图像的纸张S经由定影单元9被传输到装置主体的顶面部上所设的排出托盘部。这样，在本实施方式中，中间转印带71作为本发明的“中间体”来工作。
其中，向中间转印带71一次转印调色剂像后的感光体2由未图示的消电部件对其表面电位进行复位，进而由清洁部5除去其表面残留的调色剂后，由充电单元3进行下次充电。
然后，在需要继续形成图像的情况下，重复上述动作来形成所需页数的图像，结束一系列图像形成动作，装置变为待机状态，直至收到新的图像信号；在本装置中，为了抑制待机状态下的功耗，使其动作转移到停止状态。即，停止感光体2、显影辊44及中间转印带71等的旋转驱动，并且停止向显影辊44施加显影偏压及向充电单元3施加充电偏压，从而装置变为动作停止状态。
此外，在辊75的近旁，配置有清洁器76、浓度传感器60及垂直同步传感器77。其中，清洁器76可通过未图示的电磁离合器相对于辊75来接近/脱离移动。在移动到辊75一侧的状态下，清洁器76的刮板接触辊75上架设的中间转印带71的表面，在二次转印后除去中间转印带71的外周面上残留附着的调色剂。此外，垂直同步传感器77是用于检测中间转印带71的基准位置的传感器，作为用于得到与中间转印带71的旋转驱动关联而输出的同步信号、即垂直同步信号Vsync的垂直同步传感器来工作。在该装置中，为了协调各部的动作时序，并且使各色形成的调色剂像正确地重合，根据该垂直同步信号Vsync来控制装置各部的动作。再者，作为本发明的“浓度检测部件”来工作的浓度传感器60与中间转印带71的表面对置来设置，如后所述来构成，测定中间转印带71的外周面上形成的补丁图像的调色剂浓度。因此，在本实施方式中，中间转印带71相当于本发明的“载像体”。
其中，在图2中，符号113是主控制器11中所设的图像存储器，用于存储从主计算机等的外部设备经接口112提供的图像信号；符号106是ROM，用于存储CPU 101执行的运算程序或控制引擎部EG的控制数据等；而符号107是RAM，暂时存储CPU 101中的运算结果或其他数据。
图4是浓度传感器的结构图。该浓度传感器60具有LED等发光元件601，用于向中间转印带71的表面区域中卷挂在辊75上的卷挂区域71a照射光。此外，在该浓度传感器60上设有偏振光分束器603、照射光量监视用光检测器604及照射光量调整单元605，用于如后所述按照从CPU 101提供的光量控制信号Slc来调整照射光的照射光量。
如图4所示，该偏振光分束器603被配置在发光元件601和中间转印带71之间，将从发光元件601出射的光分割为具有与中间转印带71上的照射光的入射面平行的偏振方向的p偏振光、和具有与其垂直的偏振方向的s偏振光。p偏振光原封不动地入射到中间转印带71，而s偏振光从偏振光分束器603中被取出后，入射到照射光量监视用的光检测单元604，从该光检测单元604的光检测元件642将与照射光量成正比的信号输出到照射光量调整单元605。
该照射光量调整单元605根据来自光检测单元604的信号、和来自引擎控制器10的CPU 101的光量控制信号Slc对发光元件601进行反馈控制，将从发光元件601照射到中间转印带71上的照射光量调整为与光量控制信号Slc对应的值。这样，在本实施方式中，能够在很宽范围内适当地变更调整照射光量。
此外，在本实施方式中，向照射光量监视用光检测单元604中所设的光检测元件642的输出端施加有输入偏移电压641，只要光量控制信号Slc不超过某个信号电平，发光元件601就被维持在熄灭状态。其具体电结构如图5所示。图5是图4的浓度传感器60中采用的光检测单元604的电结构的图。在该光检测单元604中，光电二极管等光检测元件PS的阳极端子被连接在构成电流-电压(I/V)变换电路的运算放大器OP的同相输入端子上，并且经偏移电压641连接在接地电位上。而光检测元件PS的阴极端子被连接在运算放大器OP的反相输入端子上，并且经电阻R连接在运算放大器OP的输出端子上。因此，光入射到光检测元件PS上而流过光电流i时，运算放大器OP的输出端子的输出电压VO为
VO＝i·R+Voff...(1·1)
(其中，Voff是偏移电压值)，
从光检测单元604输出与反射光量对应的信号。以下说明这样构成的理由。
图6是图4的浓度传感器中的光量控制特性的图。在不施加输入偏移电压641的情况下，呈现图6的虚线所示的光量特性。即，从CPU 101向照射光量调整单元605提供光量控制信号Slc(0)后，发光元件601变为熄灭状态，提高光量控制信号Slc的信号电平后，发光元件601点亮，照射到中间转印带71上的照射光量也与信号电平大致成正比来增大。然而，光量特性有时由于周边温度的影响或照射光量调整单元605的结构等而如图6所示的点划线或双点划线那样平行移动，假如如该图的点划线那样移动，则有时即使从CPU 101提供了熄灭指令、即光量控制信号Slc(0)，发光元件601也点亮着。
与此相反，如本实施方式所示，在施加输入偏移电压641而预先移动到该图的右手一侧来设置死区(信号电平Slc(0)～Slc(1))的情况下(该图的实线)，通过从CPU 101提供熄灭指令、即光量控制信号Slc(0)，能够可靠地熄灭发光元件601，能够预防装置的误操作。
另一方面，从CPU 101向照射光量调整单元605提供超过信号电平Slc(1)的光量控制信号Slc后，发光元件601点亮，向中间转印带71照射p偏振光作为照射光。于是，该p偏振光由中间转印带71反射，由反射光量检测单元607检测反射光的光分量中的p偏振光的光量和s偏振光的光量，将与各光量对应的信号输出到CPU 101。
如图4所示，该反射光量检测单元607包括：偏振光分束器671，配置在反射光的光路上；光检测单元670p，接受通过偏振光分束器671的p偏振光，输出与该p偏振光的光量对应的信号；和光检测单元670s，接受由偏振光分束器671分割出的s偏振光，输出与该s偏振光的光量对应的信号。在该光检测单元670p中，光检测元件672p接受来自偏振光分束器671的p偏振光，将该光检测元件672p的输出用放大电路673p放大后，从光检测单元670p输出该放大信号作为与p偏振光的光量相当的信号。此外，光检测单元670s与光检测单元670p同样具有光检测单元672s及放大电路673s。因此，能够独立地求反射光的光分量中的互不相同的2个分量光(p偏振光和s偏振光)的光量。
此外，在本实施方式中，向光检测单元672p、672s的输出端分别施加有输出偏移电压674p、674s，从放大电路673p、673s向CPU 101提供的信号的输出电压Vp、Vs如图7所示被偏移到正侧。图7是图4的浓度传感器中的输出电压相对于反射光量的变化的示意曲线图。各光检测单元670p、670s的具体电结构与光检测单元604相同，所以这里省略图示说明。在这样构成的光检测单元670p、670s中，也与光检测单元604同样，即使在反射光量是零时，各输出电压Vp、Vs也具有零以上的值，而且输出电压Vp、Vs也与反射光量的增大成正比来增大。通过这样施加输出偏移电压674p、674s，能够可靠地排除图6的死区的影响，能够输出与反射光量对应的输出电压。
这些输出电压Vp、Vs的信号经未图示的A/D变换电路被输入到CPU101，并且CPU 101按照需要按规定的时间间隔(在本实施方式中为每隔8msec)对这些输出电压Vp、Vs进行采样。CPU 101按适当的时序、例如装置电源被接通的时刻、某一个单元刚被更换后等时序，进行显影偏压或曝光能量等影响图像浓度的浓度控制因子的优化处理，来稳定图像浓度。更具体地说，对应于规定的补丁图像图案，将ROM 106中预先存储的图像数据作为图像信号，一边对各调色剂颜色分别分多级来变更上述浓度控制因子一边执行图像形成动作，形成与该图像信号对应的测试用的小图像(补丁图像)，并且由浓度传感器60检测其图像浓度，根据其结果来找出能得到期望的图像浓度的条件。以下说明该浓度控制因子的优化处理。
(2)优化处理
图8是本实施方式中的浓度控制因子优化处理的概要流程图。该优化处理按照其处理顺序由以下6个序列构成：初始化动作(步骤S1)、预处理动作(步骤S2)、导出控制目标值(步骤S3)、设定显影偏压(步骤S4)、设定曝光能量(步骤S5)及后处理(步骤S6)，以下，对上述各序列分别说明其动作的细节。
(A)初始化动作
图9是本实施方式中的初始化动作的流程图。在该初始化动作中，首先作为准备动作(步骤S101)，对显影单元4进行旋转驱动，定位到所谓的原始位置，并且用电磁离合器使清洁器76及二次转印辊78从中间转印带71移动到脱离位置。然后，在此状态下开始中间转印带71的驱动(步骤S102)，接着通过开始感光体2的旋转驱动及消电动作来启动感光体2(步骤S103)。
然后，检测表示中间转印带71的基准位置的垂直同步信号Vsync，确认其旋转后(步骤S104)，开始向装置各部施加规定的偏压(步骤S105)。即，从充电控制部103向充电单元3施加充电偏压，使感光体2充电到规定的表面电位，接着从未图示的偏压发生部向中间转印带71施加规定的一次转印偏压。
从此状态起进行中间转印带71的清洁动作(步骤S106)。即，使清洁器76接触中间转印带71的表面，在此状态下使中间转印带71旋转大致1周，除去其表面上残留附着的调色剂或污物。然后，使施加了清洁偏压的二次转印辊78接触中间转印带71。该清洁偏压与执行通常的图像形成动作中向二次转印辊78提供的二次转印偏压的极性相反，因此二次转印辊78上残留附着的调色剂转移到中间转印带71表面上，进而由清洁器76从中间转印带71的表面上除去。这样，中间转印带71及二次转印辊78的清洁动作结束后，使二次转印辊78脱离中间转印带71，并且切断清洁偏压。然后，等待下一垂直同步信号Vsync(步骤S107)，切断充电偏压及一次转印偏压(步骤S108)。
此外，在本实施方式中，不限于执行浓度控制因子优化处理时，CPU101可以按照需要与其他处理独立来执行该初始化动作。即，在继续执行下一动作时(步骤S109)，在执行到上述步骤S108的状态下结束初始化动作，转移到下一动作。另一方面，在未预定下一动作的情况下，作为停止处理(步骤S110)，使清洁器76脱离中间转印带71，并且停止消电动作及中间转印带71的旋转驱动。在此情况下，中间转印带71最好在其基准位置位于与垂直同步传感器77对置的位置紧前的状态下被停止。这是因为，在以后的动作中中间转印带71被旋转驱动时，其旋转状态根据垂直同步信号Vsync来确认，而如果像上述那样做，则能够按照是否在驱动开始后立即检测出垂直同步信号Vsync来在短时间内判断有无异常。
(B)预处理动作
图10是本实施方式中的预处理动作的流程图。在该预处理动作中，作为后述形成补丁图像之前的预处理，同时进行2个处理。即，为了高精度地进行浓度控制因子优化处理，进行装置各部的动作条件的调整(预处理动作1)；与此并行，进行各显影器4Y、4C、4M、4K中分别设置的显影辊44的空转处理(预处理动作2)。
(B-1)设定动作条件(预处理动作1)
在图10所示的左侧的流程(预处理动作1)中，首先进行浓度传感器60的校正(步骤S21a、S21b)。在步骤S21a的校正(1)中，检测浓度传感器60的发光元件601处于熄灭状态时光检测单元670p、670s的各输出电压Vp、Vs，作为暗输出Vp0、Vs0来存储。接着，在步骤S21b的校正(2)中，改变向发光元件601提供的光量控制信号Slc以变为低光量/高光量这2种点亮状态，以该各个光量来检测光检测单元670p的输出电压。然后，根据这3点的值，来求调色剂未附着的状态下输出电压Vp为规定的基准电平(在本实施方式中，是3V加上上述暗输出Vp0所得的值)的发光元件601的基准光量。这样算出使发光元件601的光量为该基准光量的光量控制信号Slc的电平，将该值设定为基准光量控制信号(步骤S22)。这以后，在需要点亮发光元件601时，从CPU 101向照射光量调整单元605输出该基准光量控制信号，由此，发光元件601被反馈控制为始终以该基准光量来发光。
此外，将发光元件601处于熄灭状态时的输出电压Vp0、Vs0作为本传感器系统的“暗输出”来存储，在如后所述检测调色剂像的浓度时通过从各输出电压Vp、Vs中减去该值，能够排除暗输出的影响来高精度地检测调色剂像的浓度。
其中，发光元件601点亮的状态下光检测单元672p的输出信号依赖于来自中间转印带71的反射光量，但是如后所述，由于中间转印带71的表面状态在光学上未必是均匀的，所以在求该状态下的输出时，最好取中间转印带71的1周范围内的输出的平均值。另一方面，在发光元件601熄灭的状态下，无需这样检测中间转印带71的1周范围内的输出信号，但是为了减小检测误差，最好对几个点上的输出信号进行平均。
在本实施方式中，中间转印带71表面是白色的，所以光的反射率高，该皮带71上附着了某一种颜色的调色剂后，其反射率降低。因此，在本实施方式中，随着中间转印带71表面上的调色剂附着量增加，光检测单元的输出电压Vp、Vs从基准电平降低，可以根据这些输出电压Vp、Vs的大小来估计调色剂的附着量，进而估计调色剂像的图像浓度。
此外，在本实施方式中，根据彩色(Y、C、M)调色剂和黑(K)调色剂之间反射特性的不同，后述黑调色剂的补丁图像的浓度根据来自该补丁图像的反射光中的p偏振光的光量来求，而彩色调色剂的补丁图像的浓度根据p偏振光、s偏振光的光量比来求，所以能够在很宽的动态量程内高精度地求图像浓度。
返回到图10，继续说明预处理动作。中间转印带71的表面状态未必可以说在光学上是均匀的，而且随着使用，调色剂有时也会熔融等而逐渐变色或污染。为了防止这种中间转印带71的表面状态的变化使调色剂像的浓度检测产生误差，在本实施方式中，取得了与中间转印带71的1周的基体分布特性、即不承载调色剂像的状态下中间转印带71表面的浓淡有关的信息。具体地说，使发光元件601以先前求出的基准光量来发光，一边对光检测单元670p、670s的输出电压Vp、Vs进行采样一边使中间转印带71旋转1周(步骤S23)，将各样本数据(本实施方式中的样本数：312)作为基体分布特性存储到RAM 107中。通过这样预先掌握中间转印带71的表面各部分的浓淡，能够更正确地估计其上形成的调色剂像的浓度。这一点将在后面的实施方式中详述。
然而，在上述浓度传感器60的输出电压Vp、Vs上，有时叠加了辊75及中间转印带71的微小的污物或损伤造成的反射率的变化、以及传感器电路中混入的电噪声等引起的尖峰状的噪声。图11是中间转印带的基体分布特性的示例图。在中间转印带71的1周以上的范围内用浓度传感器60对来自其表面的反射光量进行采样并绘图后，如图11(a)所示，传感器60的输出电压Vp有时不仅对应于中间转印带71的周长或其旋转周期而周期性地变化，而且在其波形上叠加了宽度很窄的尖峰状的噪声。该噪声有可能既包含与上述旋转周期同步的分量，又包含与其不同步的不规则分量。图11(b)放大了这种样本数据串的一部分。在该图中，由于叠加了噪声，各样本数据中附有符号Vp(8)、Vp(19)的2个数据比其他数据突出地大，而附有符号Vp(4)、Vp(16)的2个数据比其他突出地小。这里描述了2个传感器输出中的p偏振光分量，但是对s偏振光分量也可以同样考虑。
浓度传感器60的检测点直径例如是2～3mm左右，而且认为中间转印带71的变色或污染一般在更大的范围内产生，所以可以认为这种局部突出的数据受到上述噪声的影响。这样，如果仍然根据叠加了噪声的样本数据来求基体分布特性或补丁图像的浓度，根据其结果来设定浓度控制因子，则未必能够将各浓度控制因子设定为最佳的状态，有时反而使图像质量恶化。
因此，在本实施方式中，如图10所示，在步骤S23中对中间转印带71的1周进行传感器输出的采样后，执行尖峰噪声除去处理(步骤S24)。
图12是本实施方式中的尖峰噪声除去处理的流程图。在该尖峰噪声除去处理中，提取已取得的“原始的”即未加工的样本数据串中连续的一部分区间(这里是与21个样本相当的长度)(步骤S241)，除去该区间中包含的21个样本数据中电平最高的3个及最低的3个数据后(步骤S242、S243)，求其余15个数据的算术平均值(步骤S244)。然后，将该平均值看作该区间中的平均电平，通过将步骤S242及S243中除去的6个数据置换为该平均值来得到除去了噪声的“校正后”的样本数据串(步骤S245)。进而，按照需要对下一区间也重复上述步骤S241～S245，同样除去尖峰噪声(步骤S246)。
以图11(b)所示的数据串为例，参照图13来更详细地说明通过上述处理进行的尖峰噪声除去。图13是本实施方式中的尖峰噪声除去的示意图。在图11(b)的数据串中，认为在比其他数据突出地大的2个数据Vp(8)及Vp(19)、比其他数据突出地小的数据Vp(4)及Vp(16)中出现了噪声的影响。在该尖峰噪声除去处理中，由于除去了各样本数据中最高的3个(图12的步骤S242)，所以除去了这些数据中被认为包含噪声的2个数据在内的3个数据Vp(8)、Vp(14)及Vp(19)。同样，也除去了被认为包含噪声的2个数据在内的3个数据Vp(4)、Vp(11)及Vp(16)(图12的步骤S243)。然后，如图13所示，通过将这6个数据置换为其他15个数据的平均值Vpavg(由附有斜线的圆圈来表示)，来除去原数据串中包含的尖峰噪声。
其中，在实施该尖峰噪声除去时，提取的样本数、除去的数据数并不限于上述，可以为任意的个数，但是有的选法非但不能得到足够的噪声除去效果，反而有可能增大误差，所以最好根据以下观点来慎重地决定。
即，如果提取出对噪声的发生频度来说太短的区间的数据串，则在执行噪声除去处理的区间内不包含噪声的概率很高，而且运算处理的次数也增大，所以效率不高。另一方面，如果提取太宽的区间的数据串，则连传感器输出中的有意义的变动、即反映检测对象的浓度变化的变动量也被平均，不能正确地求本来要求的浓度特性。
此外，由于噪声发生的频度不恒定，所以如果只从提取出的数据串中这样一律地除去最高或最低分别规定个数的数据，则有可能连上述例子中的数据Vp(11)、Vp(14)那样不包含噪声的数据也除去了，或者相反不能充分除去噪声。其中，即使除去了几个不包含噪声的数据，如图13所示，这些数据Vp(11)、Vp(14)和平均值Vpavg之差也比较小，所以将这些数据置换为平均值Vpavg造成的误差小。另一方面，在未除去而残留包含噪声的数据的情况下，通过用包含该数据而求出的平均值来置换其他数据，误差反而有可能增大。因此，除去的数据数与提取出的数据的样本数的比率最好被决定得与实际的装置中发生的噪声的频度同等或比其大一些。
在本实施方式中，如图11(a)所示，由于噪声的影响，偏向比本来的分布特性大的一侧的数据和偏向比本来的分布特性小的一侧的数据的频度大体相同，而且噪声本身的发生频度是25％以下(在21个样本中为5个样本以下)左右，根据这一实验事实，如上所述构成了尖峰噪声除去处理。
其中，尖峰噪声除去处理方法除了上述以外，还有各种方法。例如，通过对采样得到的“原始的”样本数据实施以往周知的低通滤波处理，也能够去除尖峰状的噪声。但是，在现有滤波处理中，虽然能够缓和噪声波形的尖锐度，但是其结果是，不仅包含噪声的数据改变原值，而且其周边的数据也改变原值，所以在发生有些噪声形态时，有可能导致大的误差。
与此相反，在本实施方式中，将各样本数据中个数与发生噪声的频度对应的最高几个/最低几个数据置换为平均值，而其他数据原封不动，所以产生这种误差的可能性很低。
此外，该尖峰噪声除去处理不仅在求上述基体分布特性时实施，而且在如后所述求调色剂像的图像浓度时对作为其反射光量而取得的样本数据也实施。
(B-2)显影器的空转(预处理动作2)
以往已知，处于电源关闭状态、或者尽管电源接通但是未进行图像形成动作的动作停止状态的期间持续很长时间后进行图像形成时，有时在图像上会出现周期性的浓度斑纹。在本说明书中，将该现象称为放置条纹现象，本申请发明人发现这是下述情况引起的：由于调色剂被各显影器的显影辊44承载着而放置了很长时间，所以，难以离开显影辊44，而且在显影辊44表面上其程度不均匀，所以显影辊44上的调色剂层逐渐变得不均匀。例如，在图3所示的本实施方式的显影器4K中，在显影辊44的旋转停止了的状态下，处于供给辊43或限制刮板45接触其表面中的一部分的状态，而且其表面中位于壳体41内侧的部分为被大量调色剂覆盖的状态，而露出壳体41外部的部分承载着薄调色剂层而暴露在大气中等，显影辊44的表面状态在其圆周方向上变得不均匀。
这样在显影辊44表面为不均匀状态、装置长时间被置于动作停止状态后，在进行下次图像形成之前重新优化浓度控制因子的情况下，放置条纹现象产生的补丁图像浓度斑纹有可能影响该优化处理。
因此，在本实施方式的图像形成装置中，为了在形成补丁图像之前消除放置条纹现象，进行各显影辊44的空转。具体地说，如图10右侧的流程(预处理动作2)所示，首先将黄显影器4Y配置到与感光体2对置的显影位置上(步骤S25)，将直流显影偏压Vavg设定为在其可变范围内绝对值最小的值(步骤S26)，通过主体一侧的旋转驱动部使显影辊44至少旋转1周(步骤S27)。然后，一边使显影单元4旋转来切换显影器(步骤S28)，一边使其他显影器4C、4M、4K依次位于显影位置，使其上分别设置的显影辊44同样旋转1周以上。通过这样使各显影辊44分别空转1周以上，显影辊44表面的调色剂层由供给辊43及限制刮板45暂时剥去并重新形成，在继续形成的补丁图像中，这样重新形成、更均匀的状态的调色剂层被用于图像形成，所以难以发生放置条纹现象造成的浓度斑纹。
其中，在上述预处理动作2中，在该步骤S26中使直流显影偏压Vavg的绝对值最小。其理由如下所述。
如后所述，影响图像浓度的浓度控制因子——直流显影偏压Vavg的绝对值|Vavg|越大，则形成的调色剂像的浓度越高。这是因为，直流显影偏压的绝对值|Vavg|越大，则感光体2上的静电潜像中由光束L曝光的区域、即应使调色剂附着的表面区域和显影辊44之间的电位差越大，更加促进调色剂从显影辊44移动，但是在取得中间转印带71的基体分布特性时，不希望发生这种调色剂移动。这是因为，如果从显影辊44移动到感光体2上的调色剂在一次转印区TR1中被转印到中间转印带71上，则会改变来自中间转印带71的反射光量，所以不能正确地求基体分布特性。
在本实施方式中，如后所述，能够将直流显影偏压Vavg作为浓度控制因子之一在规定的可变范围内分多级来变更设定。因此，通过将直流显影偏压Vavg在其可变范围内设定为绝对值最小的值，实现最难发生调色剂从显影辊44移动到感光体2的状态，而将中间转印带71上的调色剂附着抑制到最少限度。基于同样的理由，在显影偏压具有交流分量的装置中，最好将其振幅设定得小于通常的图像形成时。例如，如前所述，在将显影偏压的振幅Vpp设为1400V的装置中，可以将该振幅Vpp设为1000V左右。而在将直流显影偏压Vavg以外的参数、例如显影偏压的占空比或充电偏压等用作浓度控制因子的装置中，也最好适当设定该浓度控制因子，以便实现更难以发生上述调色剂移动的条件。
此外，在本实施方式中，通过并行同时执行上述预处理动作1及预处理动作2来缩短处理时间。即，在预处理动作1中，为了取得基体分布特性而使中间转印带71旋转至少1周，最好为了进行传感器校正再旋转2周，总共需要旋转3周；而在预处理动作2中，最好使各显影辊44尽量多地旋转，而且这些动作能够相互独立地进行，所以通过并行进行这些动作，能够在确保各个处理所需的时间的同时，缩短优化处理整体所需的时间。
(C)导出控制目标值
在本实施方式的图像形成装置中，如后所述，作为补丁图像而形成2种调色剂像，进行各浓度控制因子的调节，使得其浓度达到预定的浓度目标值，但是不是将该目标值设定为恒定的，而是按照装置的工作状况来变更。其理由如下所述。
如前所述，在本实施方式的图像形成装置中，通过检测来自在感光体2上显影并一次转印到中间转印带71的表面上的调色剂像的反射光量来估计其图像浓度。这样根据调色剂像的反射光量来求图像浓度的技术以往被广泛使用，但是如下详述，这种来自中间转印带71上承载的调色剂像的反射光量(或与其对应的来自浓度传感器60的传感器输出Vp、Vs)、和最终转印材料——纸张S上形成的调色剂像的光学浓度(OD值)之间的对应关系并不是唯一确定的，而是根据装置或调色剂的状态来微妙地变化。因此，即使像现有技术那样控制各浓度控制因子以使来自调色剂像的反射光量恒定，纸张S上最终形成的图像的浓度也会根据调色剂的状态来变动。
这样传感器输出和纸张S上的OD值不一致的原因之一是，经过定影过程而融着在纸张S上的调色剂、和不定影而只附着在中间转印带71表面上的调色剂的反射状态不同。图14是调色剂的粒径和反射光量之间的关系的示意图。如图14(a)所示，在最终在纸张S上得到的图像Is中，通过定影过程中的加热/加压而熔融的调色剂Tm为融着在纸张S上的状态。因此，其光学浓度(OD值)反映了调色剂融着的状态下的反射光量，但是其大小主要由纸张S上的调色剂密度(例如，可以由单位面积的调色剂质量来表示)来决定。
与此相反，在不经过定影过程的中间转印带71上的调色剂像中，各调色剂颗粒不过是个别地附着在中间转印带71表面上。因此，即使调色剂密度相同(即定影后的OD值相等)，例如在图14(b)所示的粒径小的调色剂T1高密度地附着的状态、和图14(c)所示的粒径大的调色剂T2更低密度地附着并且中间转印带71的表面部分地暴露的状态下的反射光量未必相同。换言之，即使来自定影前的调色剂像的反射光量相同，定影后的图像浓度(OD值)也不一定相同。根据本申请发明人的实验得知，一般有下述倾向：在反射光量相等的情况下，如果大粒径调色剂在构成调色剂像的调色剂颗粒中所占的比率高，则定影后的图像浓度高。
这样，纸张S上的OD值和来自中间转印带71上的调色剂像的反射光量之间的对应根据调色剂的状态、特别是其粒径分布来变化。图15是调色剂的粒径分布和OD值变化的对应图。为了形成调色剂像，各显影器中所装的调色剂颗粒的粒径全部集中在设计中心值上是理想的。然而，如图15(a)所示，实际上其粒径具有各种形态的分布，该形态因调色剂的种类或制法而异自不待言，即使是按同一规格制造的调色剂，也会按其每个制造批次、每个产品而有微妙的差异。
这些各种粒径的调色剂的质量或带电量不同，所以如果用具有这种粒径分布的调色剂来进行图像形成，则这些调色剂并不是均匀地被消耗，而是由该装置选择性地消耗粒径适合的调色剂，而其他调色剂则基本不消耗而残留在显影器内。因此，随着调色剂不断消耗，显影器内残留的调色剂的粒径分布也在变化。
如前所述，来自定影前的调色剂像的反射光量根据构成像的调色剂的粒径来变化，所以即使调节各浓度控制因子而使该反射光量始终恒定，纸张S上定影后的图像浓度也未必恒定。图15(b)示出一边控制各浓度控制因子以使来自调色剂像的反射光量恒定、即浓度传感器60的输出电压恒定一边进行图像形成的情况下纸张S上的图像的光学浓度(OD值)的变化。例如，如图15(a)的曲线a所示，在调色剂的粒径很好地集中在设计上的中心值附近的情况下，如图15(b)的曲线a所示，即使显影器内的调色剂不断消耗，OD值也大致被保持在目标值。与此相反，例如如图15(a)的曲线b所示，在使用了具有更宽粒径分布的调色剂的情况下，如图15(b)的曲线b所示，虽然最初是设计中心值附近的粒径的调色剂被主要消耗，得到大致符合目标值的OD值，但是随着调色剂不断消耗，这种调色剂的比例减少，代之以粒径更大的调色剂被用于图像形成，所以OD值逐渐上升。再者，还有下述情况：如图15(a)的各虚线所示，在有些调色剂或显影器的制造批次下，分布的中央值一开始就偏离设计值，对应于此，纸张S上的OD值也如图15(b)的各虚线所示，随着调色剂消耗量的增加而呈现各种变化。
作为这样左右调色剂特性的因素，除了上述调色剂的粒径分布以外，还有例如调色剂母颗粒内的颜料分散状态、或调色剂母颗粒和外添剂的混合状态造成的调色剂带电性的变化等。这样，调色剂特性按每个产品而有微妙的差异，所以纸张S上的图像浓度未必恒定，浓度变化的程度因使用的调色剂而各不相同。因此，在控制各浓度控制因子以使浓度传感器的输出电压恒定的现有图像形成装置中，有时不能避免调色剂特性偏差造成的图像浓度变动，未必能得到令人满意的图像质量。
因此，在本实施方式中，按照装置的工作状况，对后述2种补丁图像，分别设定根据浓度传感器60的输出而算出的、表示图像浓度的尺度——图像浓度评价值(后述)的控制目标值，通过调节各浓度控制因子以使对各补丁图像得到的评价值达到该控制目标值，来保持纸张S上的图像浓度恒定。图16是本实施方式中的控制目标值导出过程的流程图。在该过程中，对各调色剂颜色，分别求与该调色剂的使用状况——具体地说是填充到显影器中的调色剂的粒径分布等初始特性、和该显影器中残存的调色剂量——相应的控制目标值。首先选择调色剂颜色之一(步骤S31)，CPU 101将该调色剂的使用状况作为用于估计的信息，取得与被选调色剂颜色有关的调色剂个性信息、表示曝光单元6形成的点数的点计数值及与显影辊旋转时间有关的信息(步骤S32)。这里，以求与黑色对应的控制目标值的情况为例来进行说明，但是对其他调色剂颜色也同样。
“调色剂个性信息”是表示显影器4K中填充的调色剂的特性的信息。在该装置中，鉴于上述调色剂的粒径分布等诸特性因制造批次等而异，将调色剂的特性分类为8种类型。然后，根据显影器内的调色剂属于哪种类型，来选择后述多个查找表中决定控制目标值时应参照的1个表。
此外，“点计数值”是用于估计显影器4K内残存的调色剂量的信息。作为估计调色剂余量的方法，根据图像形成页数的累计值来求最简便，但是形成1页图像所消耗的调色剂量不恒定，所以用该方法难以知道正确的余量。另一方面，曝光单元6在感光体2上形成的点数表示感光体2上由调色剂显影的点数，所以更正确地反映了调色剂的消耗量。因此，在本实施方式中，对曝光单元6形成了要由该显影器4K显影的感光体2上的静电潜像时的点数进行计数并存储到RAM 107中，将该点计数值作为表示该显影器4K的调色剂余量的参数。
再者，“显影辊旋转时间”是用于更详细地估计显影器4K内残存的调色剂的特性的信息。如前所述，在显影辊44表面上形成有调色剂层，其中一部分调色剂移动到感光体2上来进行显影。此时，在显影辊44表面上，未用于显影的调色剂被传输到与供给辊43接触的位置，由该辊43剥去并形成新的调色剂层，但是通过这样重复显影辊44上的附着、剥离，调色剂疲劳，其特性逐渐变化。这种调色剂的特性变化随着重复旋转而进行。因此，即使例如显影器4K内的调色剂余量相同，未使用的新鲜调色剂和重复几次附着、剥离的旧调色剂的特性有时也不同，用它们形成的图像的浓度未必相同。
因此，在本实施方式中，根据表示调色剂余量的点计数值、和表示调色剂特性变化程度的显影辊旋转时间这2个参数的组合来估计显影器4K中内含的调色剂的状态，按照该状态细致地设定控制目标值来稳定画质。
其中，这些信息也被用于管理装置各部的损耗状况来提高维护性。即，1个点计数相当于0.015mg的调色剂量，12000000个点计数的消耗量大致为180g，为几乎用完各显影器内贮留的调色剂的状态。此外，显影辊的旋转时间的累计值10600sec相当于A4尺寸连续打印8000页，再继续图像形成在图像质量方面是不希望的。因此，在本实施方式中，在这些信息中的某一个达到上述值时，在未图示的显示部上显示通知调色剂用完的消息，提醒用户更换显影器。
根据这样取得的与装置的工作状况有关的各信息，按照该状况来决定控制目标值。在本实施方式中，与根据表示调色剂类型的调色剂个性信息、和点计数值及显影辊旋转时间的组合估计出的残存调色剂特性对应的最佳控制目标值预先通过实验来求，该值作为每种调色剂类型的查找表被存储在引擎控制器10的ROM 106中。CPU 101根据调色剂个性信息，在这些查找表中对应于调色剂类型来选择应参照的1个表(步骤S33)，从该表中读出与该时刻的点计数值和显影辊旋转时间的组合对应的值(步骤S34)。
此外，在本实施方式的图像形成装置中，用户能够通过未图示的操作部进行规定的操作输入，来按照喜好、或者按照需要在规定的范围内增减要形成的图像的浓度。即，每当用户将图像浓度增加或减少1级，就对从上述查找表中读出的值加上或减去规定的偏移值、例如每1级为0.005，其结果被设定为此时黑色的控制目标值Akt并存储到RAM 107中(步骤S35)。这样求出黑色的控制目标值Akt。
图17是求控制目标值的查找表的示例图。该表是在使用黑色、特性属于“类型0”的调色剂的情况下参照的表。在本实施方式中，分别对应于后述高浓度用、低浓度用的2种补丁图像，对各调色剂颜色分别准备与8种类型的调色剂特性对应的8种表，存储在引擎控制器10中所设的ROM 106中。这里，图17(a)是与高浓度用补丁图像对应的表的一例，而图17(b)是与低浓度用补丁图像对应的表的一例。
假设调色剂个性信息例如表示“类型0”，则在步骤S33中，从8种表中选择与调色剂个性信息“0”对应的图17的表。然后，根据取得的点计数值和显影辊旋转时间来求控制目标值Akt。例如，对高浓度用补丁图像，如果点计数值是1500000次计数、显影辊旋转时间是2000sec，则参照图17(a)，与它们的组合相当的值0.984是此情况下的控制目标值Akt。再者，例如在用户将图像浓度设定得比其标准状态高1级的情况下，该值加上0.005所得的值0.989为控制目标值Akt。同样，对低浓度用补丁图像也能够求控制目标值。
将这样求出的控制目标值Akt存储到引擎控制器10的RAM 107中，在以后的各浓度控制因子的设定中使根据补丁图像的反射光量求出的评价值与该控制目标值一致。
这样，通过执行上述步骤S31～S35，可以对一种调色剂颜色求出控制目标值，而通过对各调色剂颜色重复上述处理(步骤S36)，可以对所有调色剂颜色求出其控制目标值Ayt、Act、Amt及Akt。这里，下标y、c、m及k分别表示各调色剂颜色即黄、青、品红及黑，而下标t表示是控制目标值。
(D)设定显影偏压
在该图像形成装置中，可以改变向显影辊44提供的直流显影偏压Vavg、和对感光体2进行曝光的曝光光束L的单位面积的能量(以下，简称“曝光能量”)E，通过调节它们来进行图像浓度的控制。这里，说明将直流显影偏压Vavg的可变范围从低电平一侧起变更设定为V0至V5这6级、而将曝光能量E的可变范围从低等级一侧起变更设定为等级0至3这4级来求各个最佳值的情况，但是可以按照该装置的规格来适当改变这些可变范围及其分割数。其中，在先前描述过的将直流显影偏压Vavg的可变范围设为(-110)V～(-330)V的装置中，最低电平V0相当于电压的绝对值最小的(-110)V，而最高电平V5相当于电压的绝对值最大的(-330)V。
图18是本实施方式中的显影偏压设定处理的流程图。而图19是高浓度用补丁图像的图。在该处理中，首先将曝光能量E设定为等级2(步骤S41)，接着一边将直流显影偏压Vavg从最小电平V0起逐次增加1级电平，一边用各偏压值来形成作为高浓度用补丁图像的纯色图像(步骤S42、S43)。
对应于分6级来变更设定的直流显影偏压Vavg，如图19所示，在中间转印带71的表面上依次形成6个补丁图像Iv0～Iv5，其中前5个补丁图像Iv0～Iv4被设为长度L1。该长度L1比圆筒形的感光体2的周长长。另一方面，最后的补丁图像Iv5被设为×比感光体2的周长短的长度L3。这样做的理由将在后面详述。此外，在变更设定直流显影偏压Vavg时，在显影辊44的电位达到均匀之前有若干延时，所以预计该延时，相隔间隔L2来形成各补丁图像。中间转印带71表面中能实际承载调色剂像的区域是该图所示的像形成区域710，但是由于如上所述构成补丁图像的形状及配置，所以能够在像形成区域710上形成的补丁图像为3个左右，6个补丁图像如图19所示在中间转印带71的2周上形成。
这里，参照图1及图20来说明如上所述设定补丁图像长度的理由。图20是以感光体周期为周期而产生的图像浓度变动的图。如图1所示，感光体2被做成圆筒形(设其周长为L0)，但是由于制造上的偏差或热变形等，其形状有时不是完全的圆筒，或者具有偏心，在这种情况下，形成的调色剂像的图像浓度有时产生与感光体2的周长L0对应的周期性变动。这是因为，在感光体2和显影辊44接触的状态下进行调色剂显影的接触显影方式的装置中，两者间的接触压力变动，而在两者被脱离配置来进行调色剂显影的非接触显影方式的装置中，使调色剂在两者间飞翔的电场的强度变化，在两种装置中，调色剂从显影辊44移动到感光体2的概率都以感光体2的旋转周期为周期来周期性地变动。
如图20(a)所示，特别是在直流显影偏压Vavg的绝对值|Vavg|比较低的情况下该浓度变动的幅度很大，随着该值|Vavg|增大而缩小。例如，如果将直流显影偏压的绝对值|Vavg|设定为比较小的值Va来形成补丁图像，则如图20(b)所示，其图像浓度OD根据感光体2上的位置在幅度D1的范围内变化。同样，在用其他直流显影偏压来形成补丁图像的情况下，其图像浓度也如图20(b)的斜线部分所示在某个范围内变动。这样，补丁图像的浓度OD不仅根据直流显影偏压Vavg的大小，而且根据该感光体2上的形成位置来变动。因此，为了根据其图像浓度来求直流显影偏压Vavg的最佳值，需要排除与上述感光体2的旋转周期对应的浓度变动对补丁图像的影响。
因此，在本实施方式中，形成长度L1超过感光体2的周长L0的补丁图像，如后所述将在其中的长度L0上求出的浓度的平均值作为该补丁图像的浓度。通过这样做，高效地抑制了与感光体2的旋转周期对应的浓度变动对各补丁图像的浓度的影响，其结果是，能够根据其浓度来恰当地求直流显影偏压Vavg的最佳值。
其中，在本实施方式中，如图19所示，使各补丁图像Iv0～Iv5中将直流显影偏压Vavg设为最大而形成的最后的补丁图像Iv5的长度L3小于感光体2的周长L0。这是因为，如图20(b)所示，在直流显影偏压的绝对值|Vavg|大的条件下形成的补丁图像中与感光体2的旋转周期对应的浓度变动小，所以无需如上所述求感光体周期范围内的平均值，通过这样做，能够缩短补丁图像的形成及其处理所需的时间，并且减少补丁图像形成中消耗的调色剂量。
这样，为了排除对应于感光体周期而产生的浓度变动对浓度控制因子优化处理的影响，最好使补丁图像的长度比感光体2的周长L0长，但是不必将所有补丁图像都设为这种长度，要将几个补丁图像设为这种长度，应该按照各装置中出现的浓度变动的程度或要求的图像质量的水平来适当决定。例如，在以感光体周期为周期的浓度变动的影响比较小的情况下，也可以只将直流显影偏压Vavg最小的条件下形成的补丁图像Iv0设为长度L1，将其他补丁图像Iv1～Iv5设为×比其短的长度L3。
相反，也可以将所有补丁图像设为×长度L1，但是在此情况下，有处理时间及调色剂消耗量增大这一问题。此外，即使在将直流显影偏压Vavg设为最大的状态下也出现与感光体周期对应的浓度变动从图像质量的观点来看是不希望的，本来应该决定直流显影偏压Vavg的可变范围，使得至少在设定为其最大值时不出现这种浓度变动。在这样设定直流显影偏压Vavg的可变范围的情况下，至少在其最大值上不出现这种浓度变动，所以无需将此情况下的补丁图像的长度设为L1。
返回到图18，继续说明显影偏压设定处理。对这样用各直流显影偏压形成的补丁图像Iv0～Iv5，对对应于来自其表面的反射光量从浓度传感器60输出的电压Vp、Vs进行采样(步骤S44)。在本实施方式中，对长度为L1的补丁图像Iv0～Iv4中的74点(相当于感光体2的周长L0)、或长度为L3的补丁图像Iv5中的21点(相当于显影辊44的周长)，以采样周期8msec来得到浓度传感器60的输出电压Vp、Vs的样本数据。然后，与前述导出基体分布特性时(图10)同样，从样本数据中除去尖峰噪声后(步骤S45)，根据该数据来计算除去了传感器系统的暗输出或基体分布特性的影响的各补丁图像的“评价值”(步骤S46)。其中，对上述长度为L1的补丁图像Iv0～Iv4，在74个样本中分别除去值最大的10个样本及最小的10个样本来进行尖峰噪声除去。
如前所述，该装置中的浓度传感器60呈现下述特性：调色剂未附着在中间转印带71上的状态下输出电平最大，随着调色剂量增多，其输出减小。再者，由于在该输出上还加有暗输出造成的偏移，所以难以将该传感器的输出电压数据直接用作评价调色剂附着量的信息。因此，在本实施方式中，对得到的数据进行加工，变换为更能反映调色剂附着量大小的数据、即评价值，使得能容易地进行以后的处理。
以黑色调色剂的补丁图像为例来更具体地说明该评价值的计算方法。根据下式：
Ak(n)＝1-{Dp_avek(n)-Vp0}/{Tp_ave-Vp0}...(1·2)
来计算用黑色调色剂显影的6个补丁图像中第n个补丁图像Ivn(其中，n＝0、1、…、5)的评价值Ak(n)。这里，上式的各项的意义分别如下所述。
首先，Dp_avek(n)是作为与来自第n个补丁图像Ivn的反射光中的p偏振光分量对应的输出电压Vp从浓度传感器60输出、采样到的各样本数据的除去噪声后的平均值。即，例如与第一个补丁图像Iv0对应的值Dp_avek(0)是在该补丁图像中的长度L0上作为浓度传感器60的输出电压Vp而被检测出后、施加尖峰噪声除去处理并存储到RAM 107中的74个样本数据的算术平均值。其中，上式中的各项的下标k表示是黑色的值。
此外，Vp0是在先前的预处理动作1中在熄灭了发光元件601的状态下取得的光检测单元670p的暗输出电压。这样，通过从采样到的输出电压中减去暗输出电压Vp0，能够排除暗输出的影响，精度更高地求调色剂像的浓度。
再者，Tp_ave是先前求出并存储在RAM 107中的基体分布特性数据中的、在中间转印带71上与检测用于计算上述Dp_avek(n)的74个样本数据的位置相同的位置上检测出的各样本数据的平均值。
即，对黑色的第n个补丁图像Ivn的评价值Ak(n)是从调色剂附着前的中间转印带71的表面得到的传感器输出Vp的平均值、和从附着了调色剂的补丁图像Ivn得到的传感器输出Vp的平均值分别减去传感器的暗输出后取两者之比，从1中减去该值而得到的。因此，在作为补丁图像的调色剂完全未附着在中间转印带71上的状态下，Dp_avek(n)＝Tp_ave，评价值Ak(n)为零；而在中间转印带71的表面由黑调色剂完全覆盖、反射率为零的状态下，Dp_avek(n)＝Vp0，评价值Ak(n)＝1。
这样，如果不是直接使用传感器输出电压Vp的值而是使用评价值Ak(n)，则能够消除中间转印带71的表面状态造成的影响，高精度地测定补丁图像的图像浓度。此外，由于按照中间转印带71上的补丁图像的浓淡进行了校正，所以能够进一步提高图像浓度的测定精度。再者，能够用从表示调色剂未附着的状态的最小值0到表示中间转印带71的表面被高密度的调色剂覆盖的状态的最大值1的值来归一化表示补丁图像Ivn的浓度，所以在以后的处理中适合估计调色剂像的浓度。
其中，对黑以外的调色剂颜色、即黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)，由于反射率比黑色高，即使在调色剂覆盖中间转印带71的表面的状态下，其反射光量也不是零，所以有时不能用如上所述求出的评价值来高精度地表示其浓度。因此，在本实施方式中，作为在求对这些调色剂颜色的评价值Ay(n)、Ac(n)、Am(n)时使用的样本数据，通过不是将与p偏振光分量对应的输出电压Vp，而是将从其中减去暗输出Vp0所得的值除以从与s偏振光分量对应的输出电压Vs中减去其暗输出Vs0所得的值而得到的值Dps、即
Dps＝(Vp-Vp0)/(Vs-Vs0)...(1·3)
用作各位置上的样本数据，对这些调色剂颜色也能够高精度地估计其图像浓度。此外，与黑色的情况同样，通过考虑从调色剂附着前的中间转印带71的表面得到的传感器输出，来消除中间转印带71的表面状态造成的影响，并且按照中间转印带71上的补丁图像的浓淡进行了校正，所以能够提高图像浓度的测定精度。
例如对青色(C)，其评价值Ac(n)可以通过下式：
Ac(n)＝1-{Dps_avec(n)-Dps(color)}/{Tps_ave-Dps(color)}...(1·4)
来求。这里，Dps_avec(n)是根据青色的第n个补丁图像Ivn的各位置上的传感器输出Vp、Vs求出的上式(1·3)所示的值Dps的除去噪声后的平均值。此外，Dps(color)是与中间转印带71的表面由彩色调色剂完全覆盖的状态下的传感器输出Vp、Vs对应的上述值Dps，是该值Dps可取的最小值。再者，Tps_ave是根据在中间转印带71的各位置上作为基体分布特性而采样到的传感器输出Vp、Vs求出的上述值Dps的平均值。
通过如上所述定义与彩色调色剂对应的评价值，与先前描述过的黑色的情况同样，能够用从表示调色剂完全未附着在中间转印带71上的状态(此时，Dps_avec(n)＝Tps_ave)的最小值0到表示该皮带71完全被调色剂覆盖的状态(此时，Dps_avec(n)＝Dps(color))的最大值1的值来归一化表示补丁图像Ivn的浓度。
这样求出各补丁图像的调色剂浓度(更准确地说是其评价值)后，根据该值来计算直流显影偏压Vavg的最佳值Vop(步骤S47)。图21是本实施方式中的直流显影偏压最佳值计算处理的流程图。其中，该处理的内容不依赖于调色剂颜色，是相同的，所以在图21及下述中，省略了与调色剂颜色对应的评价值的下标(y、c、m、k)，但是评价值及其目标值当然是因各调色剂颜色而异的值。
首先，将变量n设定为0(步骤S471)，比较评价值A(n)即A(0)、和先前求出的控制目标值At(例如在黑色时是Akt)(步骤S472)。此时，如果评价值A(0)在控制目标值At以上，则意味着在直流显影偏压Vavg的最小值V0上得到了超过目标浓度的图像浓度，所以不用讨论比其更高的显影偏压，将此时的直流显影偏压V0作为最佳值Vop来结束处理(步骤S477)。
与此相反，在评价值A(0)未达到目标值At时，读出用高1级电平的直流显影偏压V1形成的补丁图像Iv1的评价值A(1)，求其与评价值A(0)之差，并且判断该差是否在规定值Da以下(步骤S473)。这里，在两者之差在规定值Da以下的情况下，与上述同样将直流显影偏压V0作为其最佳值Vop。这样做的理由将在后面详述。
另一方面，在两者之差大于规定值Da的情况下进至步骤S474，比较评价值A(1)和控制目标值At。此时，如果评价值A(1)在目标值At以上，则目标值At大于评价值A(0)而且在A(1)以下，即A(0)＜At≤A(1)，所以在直流显影偏压V0和V1之间存在用于得到目标图像浓度的直流显影偏压的最佳值Vop。即，V0＜Vop≤V1。
因此，在这种情况下进至步骤S478，通过计算来求最佳值Vop。作为其计算方法有各种方法，例如可以将评价值相对于直流显影偏压Vavg的变化在V0至V1的区间内近似为适当的函数，将使该函数的值为目标值At的直流显影偏压Vavg作为其最佳值Vop。其中用直线来近似评价值的变化的方法最简单，但是通过适当选择直流显影偏压Vavg的可变范围，能够以足够的精度来求最佳值Vop。当然也可以采用其他方法，例如导入更精确的近似函数来计算最佳值Vop，但是如果考虑装置的检测误差或偏差等，则未必现实。
另一方面，在步骤S474中目标值At大于评价值A(1)的情况下，将n递增1(步骤S475)，重复上述步骤S473～S475来求直流显影偏压的最佳值Vop，直至n达到最大值(步骤S476)，但是在步骤S476中尽管n达到最大值(n＝5)也未求出最佳值Vop、即与6个补丁图像对应的评价值都未达到目标值时，将使浓度达到最大的直流显影偏压V5作为最佳值Vop(步骤S477)。
这样，在本实施方式中，将与各补丁图像Iv0～Iv5对应的评价值A(0)～A(5)分别和目标值At进行比较，根据其大小关系来求用于得到目标浓度的直流显影偏压的最佳值Vop，但是如上所述，在步骤S473中，在与连续2个补丁图像对应的评价值A(n)和A(n+1)之差在规定值Da以下时，将直流显影偏压Vn作为最佳值Vop。其理由如下所述。
图22是直流显影偏压和纯色图像评价值之间的关系的曲线图。图22(a)的曲线a示出没有检测误差的本来的关系。这样，呈现下述特性：随着直流显影偏压的绝对值|Vavg|增大，对纯色图像的评价值也增加，在直流显影偏压Vavg比较大的区域中其变化率小，逐渐饱和。这是因为，如果调色剂以某种程度高密度地附着，则即使再增多调色剂附着量，图像浓度也不太增加。这样，如果图像浓度的变化减小，则评价值的变化也减小，所以曲线a的斜率也随着直流显影偏压|Vavg|增大而减小。其中，以下将图22(a)所示的表示直流显影偏压Vavg和评价值之间的对应的曲线a、b简称为“评价值曲线”。
在这种关系下根据传感器输出Vp、Vs如上所述来求对补丁图像的评价值的情况下，如果在传感器输出中不包含检测误差，则对用直流显影偏压Vavg的各值V0、V1、…形成的各补丁图像的评价值应该分别取图22(a)的圆圈所示的值。另一方面，有时由于浓度传感器60的特性偏差等，在传感器输出Vp、Vs中包含检测误差。例如，在传感器输出Vp有比本来的值略微偏向高电位一侧的倾向时，如图22(a)的曲线b及附有斜线的圆圈所示，根据该输出Vp求出的评价值为比本来的值略微小的值。此外，有时由于先前描述过的调色剂特性的偏差，根据传感器输出求出的评价值与本来的图像浓度不一致。这样，在根据传感器输出来间接地求补丁图像的图像浓度的情况下，有时在其结果和实际的图像浓度之间产生出入。
下面，讨论根据这样求出的补丁图像的评价值来求直流显影偏压Vavg的最佳值Vop的情况。图22(b)是图22(a)所示的曲线的部分放大图。作为直流显影偏压Vavg，将对纯色图像的评价值与其控制目标值At一致时的值作为其最佳值即可，所以如果没有检测误差，则如图22(b)所示，将与评价值曲线a、和表示控制目标值At的直线c的交点对应的直流显影偏压Vt作为其最佳值即可。在本例中，直流显影偏压的最佳值应该为直流显影偏压V3、V4中间的值。
但是，实际上，在根据传感器输出求出的评价值中不可避免地包含检测误差，例如在如上所述由于传感器的特性偏差而使评价值有比本来的值低的倾向的情况下，评价值曲线如图22(b)的曲线b所示。因此，在此情况下，如果将与该曲线b和直线c之间的交点对应的直流显影偏压Vf作为其最佳值，则该值Vf与本来的最佳值Vt会差别很大。
这样，在图像浓度相对于直流显影偏压Vavg的变化小、即评价值曲线的斜率小的区域中，即使由于微小的检测误差，作为最佳值而求出的直流显影偏压Vavg也会变动很大。虽然这种变动不会使图像浓度变化很大，但是在将直流显影偏压的绝对值|Vavg|设定得不必要地大的情况下，有时产生以下问题。即，即使图像浓度的变化小，调色剂的附着量也增加，所以各显影器内的调色剂的消耗激增，更换显影器的工作变得很繁杂，并且装置的运行成本上升。此外，由于构成调色剂像的调色剂的量增加，所以成为下述等画质恶化的原因：在从感光体2到中间转印带71或从中间转印带71到纸张S的转印过程中发生转印不良，或者在对应过程中调色剂未充分熔融而发生定影不良。再者，通过在向显影辊44施加不必要高的电压的状态下进行显影，而在显影辊44的表面上残留电荷，妨碍形成均匀的调色剂层带，其结果是，有时引起先前形成的图像的影响在后面的图像中出现等画质恶化。这样，在评价值曲线的斜率小的区域中，不希望将不必要地高的直流显影偏压Vavg施加到显影辊44上。
在本实施方式中，将根据传感器输出求出的对各补丁图像的评价值用作表示其调色剂浓度的指标，但是在求直流显影偏压Vavg的最佳值时不仅根据评价值的值本身，还根据其相对于显影偏压Vavg的变化率，来抑制直流显影偏压Vavg的优化处理中的检测误差等的影响。
图23是评价值及其变化率相对于直流显影偏压的曲线图。如图23(a)的曲线a所示，随着直流显影偏压|Vavg|的增加，评价值逐渐饱和，所以如图23(b)所示，其变化率随着直流显影偏压|Vavg|的增加而单调减少。这里，如果根据包含检测误差的曲线b由评价值曲线来求直流显影偏压Vavg的最佳值，则如上所述，尽管本来其最佳值是Vt，但是由于检测误差，求出了与其差别很大的值Vf。另一方面，如图23(b)所示，即使检测误差使评价值曲线有若干变化，表示评价值相对于直流显影偏压Vavg的变化率的曲线(以下，称为“变化率曲线”)的变化也很小。这是因为，如图23(a)所示，由于检测误差等而产生的评价值曲线的变动以本来的曲线沿某一个方向移动的形式出现，曲线的形状本身不会变化很大，而变化率曲线是对该评价值曲线进行微分而得到的，所以其形状几乎不由于这种评价值曲线的移动而变化。
因此，如图23(b)所示，对评价值的变化率也确定规定的目标值、即与本发明中所谓的“有效变化率”相当的值Dt，并且求相对于直流显影偏压Vavg单调减少的评价值的变化率与该目标值大致一致时的直流显影偏压Vd，根据该值Vd、和先前由评价值曲线求出的最佳值来求直流显影偏压Vavg的最佳值即可。然后，例如如果根据评价值曲线求出的值、和根据变化率曲线求出的值之差不太大，则可以将它们中的某一个值、或根据这些值求出的值(例如两者的平均值)作为直流显影偏压Vavg的最佳值。但是，在两者之差很大的情况下，为了解决上述诸问题，最好将调色剂附着量较少、即直流显影偏压|Vavg|较小的值作为直流显影偏压Vavg的最佳值。通过这样做，例如如图23(a)所示的值Vf那样，即使在根据评价值曲线求出的值由于检测误差而与本来的值差别很大的情况下，由于直流显影偏压Vavg的最佳值为根据变化率曲线求出的值Vd，所以也能够导出大致接近本来值的值。
其中，如前所述，在实际的装置中，并不是如上所述使直流显影偏压Vavg连续地变化，而是使直流显影偏压Vavg分V0～V5这6级来离散地变化。因此，如图24(a)所示，对应于各补丁图像的图像浓度来导出6个评价值，在它们之间进行线性插值来求评价值曲线。图24是本实施方式中的评价值曲线及其变化率的图。此外，随着这样离散地求评价值，其变化率也作为与直流显影偏压Vavg相差1级的2个补丁图像对应的评价值的差分D来求。即，如前所述，D＝A(n+1)-A(n)。
然后，根据图24(a)的评价值曲线，以将评价值与控制目标值At大致一致时的直流显影偏压Vc作为其最佳值为原则，同时在该值Vc以下的直流显影偏压Vavg上，上述差分D在规定的有效变化率Da以下的情况下，即使评价值未达到控制目标值At，也将此时的直流显影偏压作为其最佳值Vop。即，在图24(b)的例子中，Vop＝V3。这样，在本实施方式中，该值Da相当于本发明的“有效变化率”。最好选择该值Da，使得在有2个图像的评价值相差Da时，两者的浓度之差达到用肉眼不能容易地判别的程度、或者该装置中两者的浓度之差可容许的程度。
通过这样做，防止了由于浓度传感器60的检测误差、尽管图像浓度几乎不增加、却将直流显影偏压Vavg设定为不必要高的值，高效地抑制了上述诸问题的发生，同时得到大致接近规定值的图像浓度。
另一方面，在差分D比有效变化率Da大的区域中，评价值曲线的斜率大，所以检测误差造成的评价值曲线移动带来的直流显影偏压Vavg的变动小，因此，在此情况下，可以只根据评价值曲线来求直流显影偏压Vavg的最佳值Vop。其中，这里作为表示图像浓度的指标，用根据传感器输出值求出的“评价值”进行了说明，但是用图像浓度的值本身、或表示图像浓度的其他指标也能够同样来进行。
如上所述，能得到规定的纯色图像浓度的直流显影偏压Vavg的最佳值Vop被设定为从其最小值V0到最大值V5的范围内的某一个值。其中，在该图像形成装置中，从提高画质的观点来看，使感光体2上的静电潜像中对应于图像信号而不使调色剂附着的部分(非画线部)的表面电位和直流显影偏压Vavg之间的电位差始终恒定(例如，325V)，如上所述求出直流显影偏压Vavg的最佳值Vop后，从充电控制部103向充电单元3提供的充电偏压的大小也据此被变更，使上述电位差保持恒定。
(E)设定曝光能量
接着，将曝光能量E设定为其最佳值。图25是本实施方式中的曝光能量设定处理的流程图。如图25所示，其处理内容与先前描述的显影偏压设定处理(图18)基本相同。即，首先将直流显影偏压Vavg设定为先前求出的最佳值Vop(步骤S51)，接着一边使曝光能量E从最小等级的等级0起逐次增加1个等级，一边用各等级来形成补丁图像(步骤S52、S53)。然后，对与来自各补丁图像的反射光量对应的传感器输出Vp、Vs进行采样(步骤S54)，从其样本数据中除去尖峰噪声(步骤S55)，并且求表示各补丁图像的浓度的评价值(步骤S56)，根据其结果来求曝光能量的最佳值Eop(步骤S57)。
在该处理(图25)中，其处理内容与上述显影偏压设定处理(图18)不同的是，它是根据要形成的补丁图像的图案及个数、和评价值来求曝光能量的最佳值Eop的运算处理，其他方面则两者进行大致相同的处理。因此，这里主要说明其不同点。
在该图像形成装置中，感光体2表面由光束L曝光而形成与图像信号对应的静电潜像，但是在例如纯色图像那样被曝光的面积比较大的高浓度图像中，即使改变曝光能量E，静电潜像的电位分布特性也不太变化。与此相反，在例如细线图像或半色调图像那样被曝光的区域零星地散布在感光体2表面上的低浓度图像中，曝光能量E使其电位分布特性变化很大。这种电位分布特性的变化带来调色剂像的浓度变化。即，曝光能量E的变化不太影响高浓度图像，但是在低浓度图像中对其浓度影响很大。
因此，在本实施方式中，首先形成曝光能量E对图像浓度影响小的纯色图像作为高浓度用补丁图像，根据其浓度来求直流显影偏压Vavg的最佳值，另一方面，在求曝光能量E的最佳值时形成低浓度用补丁图像。因此，对该曝光能量设定处理，使用图案与直流显影偏压设定处理中形成的补丁图像(图19)不同的补丁图像。
其中，虽然曝光能量E对高浓度图像的影响小，但是如果使其可变范围过宽，则高浓度图像的浓度变化也大。为了防止这种情况，作为曝光能量E的可变范围，可以使曝光能量从最小(等级0)变化到最大(等级3)时与高浓度图像(例如纯色图像)对应的静电潜像的表面电位的变化在20V以内，最好在10V以内。
图26是低浓度用补丁图像的图。如先前所述，在本实施方式中，将曝光能量E变更设定为4级，这里，用该各等级各形成1个、共形成4个补丁图像Ie0～Ie3。此外，如图26所示，这里所用的补丁图像的图案由相互隔离配置的多个细线构成，更详细地说，是1“开(ON)”10“关(OFF)”的1个虚线图案。低浓度用补丁图像的图案并不限于此，但是如果这样使用线或点相互孤立的图案，则更能够使曝光能量E的变化反映到图像浓度的变化上，能够精度更高地求其最佳值。
此外，各补丁图像的长度L4被设定得小于高浓度用补丁图像的长度L1(图19)。这是因为，在该曝光能量设定处理中，直流显影偏压Vavg已经被设定为其最佳值Vop，在该最佳条件下，不发生以感光体2周期为周期的浓度斑纹(相反，在此状态下，如果发生这种浓度斑纹，则Vop不是直流显影偏压Vavg的最佳值)。但是，另一方面，也有可能发生显影辊44的变形造成的浓度斑纹，所以作为补丁图像的浓度，最好使用在与显影辊44的周长相当的长度上进行平均所得的值，因此，补丁图像的周长L4被设定得大于显影辊44的周长。其中，在非接触显影方式的装置中，在显影辊44及感光体2各自的表面的移动速度(圆周速度)不同的情况下，考虑其圆周速度比，将长度与显影辊44的1周对应的补丁图像形成在感光体2上即可。
此外，可以使各补丁图像的间隔L5小于图19所示的间隔L2。这是因为，来自曝光单元6的光束L的能量密度能够在比较短的时间内变更，特别是在其光源由半导体激光器构成的情况下，能够在极短的时间内变更其能量密度。通过这样构成各补丁图像的形状及其配置，如图26所示，能够在中间转印带71的1周上形成所有补丁图像Ie0～Ie3，随之也缩短了处理时间。
对这样形成的低浓度用补丁图像Ie0～Ie3，与先前描述过的高浓度补丁图像的情况同样求表示其图像浓度的评价值。然后，根据该评价值、和从与先前描述过的高浓度补丁图像用的查找表不同的另外准备的低浓度补丁图像用的查找表(图17(b))导出的控制目标值来计算曝光能量的最佳值Eop。图27是本实施方式中的曝光能量最佳值计算处理的流程图。在该处理中，也与图21所示的显影偏压最佳值计算处理同样，从用低能级形成的补丁图像起依次将其评价值与目标值At进行比较，求使评价值与目标值一致的曝光能量E的值来决定其最佳值Eop(步骤S571～S577)。
但是，在通常使用的曝光能量E的范围内，在细线图像浓度和曝光能量E之间不出现在纯色图像浓度和直流显影偏压之间的关系中看到的饱和特性(图20(b))，所以与图21的步骤S473相当的处理被省略了。这样，求出能得到期望的图像浓度的曝光能量E的最佳值Eop。
(F)后处理
通过如上所述分别求出直流显影偏压Vavg、曝光能量E的最佳值，此后成为可以以规定的图像质量来进行图像形成的状态。因此，此时可以结束浓度控制因子优化处理，停止中间转印带71等的旋转驱动，使装置转移到待机状态，也可以进行某些调节动作来控制其他浓度控制因子，这样，后处理的内容是任意的，所以这里省略其说明。
(3)效果
如上所述，在本实施方式中，一边使直流显影偏压Vavg分6级来变化，一边对形成的补丁图像求与其图像浓度对应的评价值，并且求其变化率，在该评价值与控制目标值At大致一致时的直流显影偏压及变化率在有效变化率Da以下时的直流显影偏压中，将绝对值|Vavg|较小、即感光体2上的调色剂附着量较少的一个值作为直流显影偏压的最佳值Vop。因此，即使求出的评价值包含浓度传感器60的特性偏差或调色剂的特性偏差造成的误差，也能预防其成为与本来的最佳值差别很大的值。
这样，能够在抑制检测误差的影响的同时，将直流显影偏压Vavg大致设定为其最佳值，所以在该图像形成装置中，也抑制了调色剂消耗量过大、或者引起转印/定影不良等的问题的发生，其结果是，能够稳定地形成画质良好的调色剂像。
(4)其他
在上述实施方式中，将温度传感器60与中间转印带71的表面对置配置，来检测中间转印带71上一次转印的作为补丁图像的调色剂像的浓度，但是并不限于此，例如也可以将浓度传感器面向感光体2的表面配置，来检测感光体2上显影的调色剂像的浓度。
上述实施方式在找出图24(a)所示的评价值达到控制目标值At的直流显影偏压Vc之前找出图24(b)所示的差分D达到有效变化率Da以下的直流显影偏压V3时，将该值V3作为直流显影偏压的最佳值Vop(图21)。但是，例如如图24所示，在根据评价值曲线求出的最佳值Vc和根据其变化率求出的最佳值V3之差比较小的情况下，将两者中的任一个作为最佳值Vop都无妨。因此，也可以掉换图21中的步骤S473和S474的顺序。在这样做的情况下，Vc和V3处于图24例示的关系时直流显影偏压的最佳值Vop为Vc。
在上述实施方式中，根据评价值曲线及其变化率两者来求直流显影偏压Vavg的最佳值Vop，但是也有时可以只根据变化率曲线来求最佳值Vop。即，有时只需求调色剂浓度的变化率与规定的有效变化率大致一致的图像形成条件，就能够求浓度控制因子的最佳值。例如如图23所示，在评价值和变化率、更一般地说是检测出的补丁图像的调色剂浓度和其变化率之间的对应关系是预知的情况下，如果求出某一个，则能够求出另一个，所以可以只根据其中一个来进行浓度控制因子的优化。
在现有图像形成装置中，只根据其中检测出的调色剂浓度来进行浓度控制因子的优化，但是如前所述，在检测结果中有可能包含误差，所以还是像本发明这样着眼于调色剂浓度的变化率的方法能够排除检测误差的影响，以更高的精度来进行浓度控制因子的优化。特别是在调色剂浓度和浓度控制因子之间的对应关系是预知的、而且调色剂浓度相对于浓度控制因子的变化率在其浓度目标值附近很大的装置中，能够以所需的足够的精度来进行浓度控制因子的优化。
上述实施方式中的浓度控制因子优化处理的过程只使出其一例，也可以是其他的过程。例如，在本实施方式中，同时开始预处理动作1及预处理动作2，但是它们也可以不必同时执行。此外，至少在求直流显影偏压的最佳值Vop时求图像浓度的控制目标值即可，也可以按与本实施方式不同的时序、例如在预处理动作之前求控制目标值。
在上述实施方式中，作为中间转印带71的基体分布特性，存储在中间转印带71的1周上对浓度传感器60的输出进行采样所得的各样本数据，但是以后也可以只存储来自与形成补丁图像的位置相当的位置的样本数据，通过这样做，能够削减要存储的数据量。在此情况下，如果使各补丁图像在中间转印带71上的形成位置尽量一致，则能够对各补丁图像使用共同的基体分布特性来进行运算，效果更好。
在上述实施方式中，使控制图像浓度的浓度控制因子——直流显影偏压及曝光能量可变，但是可以只使它们中的一个可变来控制图像浓度，也可以使用其他浓度控制因子。再者，在上述实施方式中，使充电偏压跟踪直流显影偏压来变化，但是并不限于此，也可以使充电偏压固定，或者能够独立于直流显影偏压来变更。
<第2实施方式>
图28是第2实施方式中的光量控制信号变换部的图。在第1实施方式的装置(图4)中，从CPU 101输出光量控制信号Slc，直接输入到浓度传感器60的照射光量调整单元605；而该第2实施方式的装置与第1实施方式的不同点在于，在CPU 101和照射光量调整单元605之间设有光量控制信号变换部200。
该光量控制信号变换部200将电压值与为了控制光量而从CPU 101输出的2种数字信号DA1及DA2对应的光量控制信号Slc供给到浓度传感器60的照射光量调整单元605。在该光量控制信号变换部200中，设有将来自CPU 101的2个数字信号DA1、DA2分别变换为模拟信号电压VDA1、VDA2的2个D/A(数字/模拟)变换器201、202。然后，这些模拟信号VDA1、VDA2分别经缓冲器203、204被输入到运算部210。
在本实施方式中，D/A变换器201及202都具备8比特的分辨率，用+5V的单一电源来动作。即，这些输出电压VDA1及VDA2按照来自CPU 101的8比特数字信号DA1或DA2的值(0至255)，取从0V到+5V的256级离散的值。例如，在来自CPU 101的数字信号DA1是0时，D/A变换器201的输出电压VDA1为0V。数字信号DA1的值每增加1，输出电压VDA1就逐次增加最小电压步长DVDA＝(5/255)V，在数字信号DA1为255时，D/A变换器201的输出电压VDA1为+5V。D/A变换器202的输出电压VDA2也同样。这样，D/A变换器201的输出电压VDA1及D/A变换器201的输出电压VDA2都可取与8比特数字信号对应的256级离散的值。
这里，为了细致地控制发光元件的照射光量，最好能够以更细致的间距分多级来设定光量控制信号Slc。如果增加数字信号DA1、DA2的比特数，则能够进行更细致的设定，但是在装置成本方面是不现实的。即，作为D/A变换器201、202，输入比特数越多，则需要使用分辨率越高的D/A变换器，而这种器件是昂贵的。特别是对于CPU，为了处理超过8比特的数据，需要使用数据比特长度为16比特的产品，这种产品与数据比特长度为8比特的产品相比非常昂贵。
因此，在本实施方式中，运算部210对这2个D/A变换器201、202的输出电压进行规定的运算，将其运算结果作为光量控制信号Slc，从而能将数据比特长度限制在8比特来抑制装置成本，同时以高分辨率来进行光量控制。
运算部210是由4个电阻器211～214和运算放大器215构成的减法电路。在4个电阻器211～214中，2个电阻器211和214具有相同的电阻值R1，另2个电阻器212和213具有相同的电阻值R2(其中，R2＞R1)。在这种结构中，从运算部210输出的输出电压Vout由下式：
Vout＝VDA1-(R1/R2)VDA2...(2·1)
来表示。该输出电压Vout作为光量控制信号Slc被输入到浓度传感器60的照射光量调整单元605。
在上式(2·1)中，如果值VDA1增加DVDA，则输出电压Vout也增加DVDA。而如果值VDA2增加DVDA，则输出电压Vout减少(R1/R2)DVDA。即，如果使从CPU 101向D/A变换器201提供的数字信号DA1的值变化1，则输出电压Vout变化DVDA，而如果使向D/A变换器202提供的信号DA2的值变化1，则输出电压Vout变化(R1/R2)DVDA。因此，通过适当设定信号DA1及DA2的值的组合，能够以最小电压步长(R1/R2)DVDA来调节光量控制信号Slc。例如，如果确定电阻值R1及R2，使得(R1/R2)＝1/4，则通过信号DA1及DA2的值的组合，能够在0至+5V的范围内，以最小电压步长(DVDA/4)将光量控制信号Slc设定为任意的值。这与只用8比特数字信号DA1的值来进行设定的情况相比，分辨率的提高相当于2比特。
图29是说明光量控制信号设定方法的原理图。这里，作为一例，说明(R1/R2)＝1/4的情况。首先，只用来自CPU 101的8比特数字信号DA1，则如图29的圆圈所示，输出信号Vout只能以最小电压步长DVDA为间距来设定。例如，在信号DA1的值为(X-1)时，如图29所示，输出信号Vout是Vout(x-1)，而如果信号DA1的值增加1，变为X，则输出信号Vout变为比此大DVDA的Voutx，不能将输出信号Vout设定为它们中间的值。
这里，如果设信号DA1的值为X，从0起逐个增加信号DA2的值，则输出信号Vout从Voutx起逐次降低(DVDA/4)。即，如图29的黑点所示，通过在从0到3的范围内设定信号DA2的值，能够取从Vout(x-1)到Vout的中间的输出信号Vout的值。即，与只用信号DA1的情况相比，能够以更高的(在本例中为4倍的)分辨率来设定光量控制信号Slc。
其中，如果固定信号DA1的值，只用信号DA2来调节输出电压Vout，则能够以细致的间距来设定输出电压，但是另一方面，输出电压的可变范围本身变窄。如上所述，通过组合使用用于以比较粗糙的间距将输出电压Vout设定为大致的值的信号DA1、和用于以更细致的间距对该电压步长进行插值的信号DA2，能够同时实现宽可变范围和高分辨率。
这样，通过电阻值R1和R2之比(R1/R2)的值，能够任意设定输出电压Vout的间距。因此，从提高分辨率的观点出发，最好使值(R1/R2)尽量小。但是，信号DA2产生的输出电压Vout的可变范围也按照该比值而缩小。为了通过调节信号DA2对与信号DA1的最小步长1相当的电压步长DVDA进行插值，可通过信号DA2来调节的输出电压Vout的范围小于DVDA是不希望的。更具体地说，由于信号DA1的数据比特长度是8比特，所以如果使(R1/R2)小于(1/256)，则作为输出电压Vout，不能在Vout(x-1)和Voutx之间进行均等的插值。
在实际的装置中，按照装置处理的数据的比特长度、和设定光量所需的分辨率来确定电阻值R1、R2即可。在本实施方式中，设R1＝1kW、R2＝64.9kW，由此数据比特长度是比特，实现了大致相当于14比特的分辨率。
图30是第2实施方式中的基准光量设定处理的流程图。而图31是说明基准光量设定处理的原理的图。该基准光量设定处理是取代图10所示的第1实施方式中的预处理动作1的各动作步骤中的“校正传感器(1)、(2)”(步骤S21a、S21b)及“设定基准光量控制信号”(步骤S22)的各步骤而在第2实施方式的装置中执行的。具体地说，是设定信号DA1及DA2的值、使得用于使发光元件601以规定的基准光量来发光的光量控制信号Slc被提供给照射光量调整单元605的处理。第2实施方式的其他装置结构及动作与第1实施方式相同。
如图30所示，在该基准光量设定处理中，与第1实施方式同样，首先进行暗输出的检测(步骤S211)。这里，在熄灭发光元件601的状态下，检测光检测元件670p、670s的输出电压Vp、Vs。其中，以下，取代2个光检测元件的输出电压Vp及Vs的模拟值，使用将这些电压值分别用未图示的A/D变换电路变换为10比特数字值所得的检测值Dp及Ds。
将这样在发光元件601的熄灭状态下检测出的值Dp、Ds分别作为暗输出值Dp0、Ds0来存储。这些值是与第1实施方式中作为暗输出Vp0、Vs0而说明过的模拟值对应的数字值。其中，为了减小检测误差，电压检测以8msec为间隔来进行22次采样，将它们的平均作为上述暗输出值Dp0、Ds0。
接着，使发光元件601以低光量来发光，检测与此时的p偏振光分量对应的检测值Dp(步骤S212)。此时，为了使发光元件601以低光量来发光，设CPU 101向D/A变换器201输出的信号DA1的值DATEST1为56，而设向D/A变换器202输出的信号DA2的值为0。然后，在此状态下取得312个样本的检测值Dp，设其平均值为Pave1。
接着，使发光元件601以高光量来发光，检测与此时的p偏振光分量对应的检测值Dp(步骤S213)。此时的信号DA1的值DATEST2设为67，以便比先前的步骤的光量高。信号DA2的值这里也是0。然后，在此状态下同样取得312个样本的检测值Dp，设其平均值为Pave2。
其中，用于使发光元件以低光量及高光量来发光的信号DA1的值DATEST1、DATEST2并不限于上述数值，但是在发光元件601的发光光量和信号DA1之间的关系中，最好将它们的值设定为属于发光元件601的发光光量与信号DA1的值成正比的区域的数值。通过这样做，能够通过线性插值来进行计算。
然后，作为后述计算中所用的数据，求检测值Dp相对于信号DA1的值的变化率：
DDp＝(Pave2-Pave1)/(DATEST2-DATEST1)...(2·2)
(步骤S214)。
这里，根据与发光元件601以基准光量来发光时的检测值Dp相当的目标值Dpt、和上述求出的值Pave2之间的大小关系，采用以下不同的计算方法(步骤S215)。与第1实施方式的情况同样，这里的目标值Dpt是与3V加上暗输出Vp0所得的模拟值相当的值。其中，在检测值Dp和信号DA1之间存在直线(线性)关系，与该直线的斜率相当的是先前求出的值DDp。
(1)Pave2≥Dpt：步骤S216(图31(a))
在此情况下，如图31(a)所示，目标值Dpt位于实测值Pave1及Pave2的中间，可以通过内插来求用于得到目标光量的信号DA1、DA2的设定值DA10、DA20。首先，将检测值Dp在目标值Dpt以上、而且最接近目标值Dpt时的DA1的值作为DA1的设定值DA10。然后，与设定值DA10组合来求信号DA2的值DA20，使得检测值Dp最接近目标值Dpt。
具体地说，通过以下计算式：
DA10＝DATEST2-INT[(Pave2-Dpt)/DDp]...(2·3)
DA20＝[(Pave2-Dpt)mod DDp]/(DDp/64.9)(2·4)
来求设定值DA10、DA20。这里，INT[x]表示求不超过x的最大整数的算子，[x mod y]表示求x除以y时的余数的算子。
(1)Pave2＜Dpt：步骤S217(图31(b))
在此情况下，如图31(b)所示，目标值Dpt不在实测值Pave1及Pave2的中间，所以通过外插来求用于得到目标光量的信号DA1、DA2的设定值DA10、DA20。基本的求法与上述同样，但是计算式有些不同，通过下式：
DA10＝DATEST2-INT[(Dpt-Pave2)/DDp]+1...(2·5)
DA20＝{DDp-[(Dpt-Pave2)mod DDp])/(DDp/64.9)(2·6)
来求设定值DA10、DA20。
在以后的动作中，为了使发光元件601以基准光量来发光，将CPU101向D/A变换器201及202输出的信号DA1及DA2分别作为上述设定值DA10及DA20即可。通过这样做，与基准光量对应的光量控制信号Slc被提供给照射光量调整单元605，由此发光元件605以基准光量来发光。其中，刚刚进行了光量控制信号的变更后发光元件601的光量不稳定，所以变更后最好等待经过规定时间之后进行光量的检测。在本实施方式中，在变更了信号DA1或DA2的值时，只认为变更后经过了100msec以上的检测值有效。
其中，上述电阻值或设定值等的数值只不过是例示，当然并不限于这些数值。
<第3实施方式>
接着，说明本发明的图像形成装置的第3实施方式。本实施方式的图像形成装置的结构是在先前说明过的第1实施方式的图像形成装置上再包括第2实施方式的光量控制信号变换部200。但是，如后所述，装置结构有部分差异。随之，浓度控制因子的优化处理中的处理内容也有部分差异。这里，在本实施方式的装置结构及浓度控制因子的优化处理中，对与先前描述过的第1或第2实施方式的不同点将在以下分说，而对与这些实施方式相同的部分则省略其说明。
(1)装置结构上的差异
在上述第1实施方式中，说明了浓度传感器60(图4)与检测来自中间转印带71的反射光中的p偏振光分量的光检测单元670p、和检测s偏振光分量的光检测单元670s具有同一结构。另一方面，在本第3实施方式中，将两个光检测单元的放大电路673p、673s的增益设定为互不相同的值。这是因为，由于作为s偏振光分量而由光检测单元670s检测的反射光是散射光，所以和与p偏振光分量对应的输出电压Vp相比，与s偏振光分量对应的输出电压Vs的电平低，弥补了信号的动态范围窄的问题。即，通过提高与s偏振光分量对应的放大电路673s的增益，输出电压Vs的动态范围变宽，能够精度更高地进行浓度检测。
具体地说，将放大电路673s的增益设为放大电路673p的增益的Sg倍(其中，Sg＞1)。该增益倍率Sg按照中间转印带71的光学特性或各光检测元件672p、672s的灵敏度等来适当决定即可，但是如在后面的实施方式中所述，如果使彩色调色剂的最大浓度时的两个传感器的输出电压Vp、Vs为同一值，则便于后面的计算。随之，在用浓度传感器60的输出电压Vp及Vs两者的检测值来进行各种计算时，为了使两个检测值的范围一致，需要首先使与输出电压Vp对应的检测值变为Sg倍。
(2)优化处理的执行定时及执行的处理内容
在第1实施方式的装置中，在装置电源接通后或更换了某一个单元等的时序，执行图8所示的一系列优化处理。另一方面，在本第3实施方式的装置中，在刚接通电源后、安装了新的感光体2时、及更换了某一个显影盒时，执行与上述同样的优化处理。但是，在再次安装暂时拆下的显影器的情况下无需优化处理，所以在拆下的显影器和安装的显影器是同一个的情况下，不进行优化处理。为了进行这种显影器是否相同判定，可以在各显影器4Y等中所设的存储器91等中预先存储显影器特有的信息、例如制造号码。
进而，参照作为表示显影器的工作状态的信息而对各显影器分别计数的显影辊转速及点计数值，在其结果是需要变更浓度控制中所用的控制目标值时，执行图8所示的优化处理。这样做的理由如下所述。即，在该图像形成装置中，也与上述第1实施方式同样，使进行浓度控制因子的优化时的补丁图像浓度因显影器的使用状况而异。
因此，通过在某个时刻执行优化处理，能够根据此时的控制目标值来调整图像浓度。但是，在从该时刻起重复图像形成的过程中，显影器的调色剂的状态变化，图像浓度也逐渐变动。为了抑制这种图像浓度的变动，最好不仅在上述电源接通时或单元更换时，而且例如在连续形成多页图像的途中，也按适当的时序来进行图像浓度的重新调整。
按什么时序来进行该重新调整有各种方法，例如上述按需要变更控制目标值的时序来执行就是合理的方法之一。这是因为，通过这样做，在按照调色剂特性的变化而需要变更控制目标值时，能够使该变更立即反映到图像形成条件上来稳定图像浓度。该控制目标值根据对各显影器分别计数的显影辊转速及点计数值来设定。
因此，在本实施方式中，对4个显影器中的某一个显影器，在与该显影器对应的显影辊转速或点计数值达到规定的阈值时，进行图像浓度的重新调整。其中，由于装置处于动作状态，所以也可以省去图8所示的优化处理中的步骤S1的初始化动作。通过这样省略初始化动作、只进行图像浓度的调整，能够缩短处理时间，缩短用户的等待时间。
其中，在装置的结构上，在引擎控制器10一侧比在主控制器11一侧更容易把握安装的显影器与拆下的显影器是否是同一个、或应变更控制目标值的定时等信息。因此，显影器的个体信息及与与工作状况有关的信息由引擎控制器10的CPU 101处理，在判定为需要根据这些信息来调整图像浓度时，CPU 101将该消息通知给主控制器11的CPU 111，收到该消息的CPU 111使装置各部转移到适合进行浓度调整的动作状态。
(3)中间转印带71的基体分布特性的采样位置
在第1实施方式中，为了排除中间转印带71的表面状态对调色剂像的浓度的检测结果的影响，对中间转印带71的1周求基体分布特性。另一方面，在本实施方式中，只对中间转印带71表面中以后要形成补丁图像的区域求基体分布特性。通过这样做，削减了要存储的数据量，节约了存储资源。
以图19所示的补丁图像Iv0为例来进行说明。如前所述，补丁图像Iv0的长度L1是与感光体2的周长L0对应的长度。用浓度传感器60对这样形成的补丁图像Iv0的互不相同的74点进行采样，根据其结果来求补丁图像Iv0的浓度。因此，如果至少对与补丁图像Iv0中进行浓度采样的74点相同的位置求基体分布特性，则能够不受中间转印带71的表面状态的影响来求该补丁图像的浓度。具体地说，如下所述。
图32是本实施方式中的基体分布特性检测位置和补丁图像之间的关系图。首先，如图32(b)所示，用于通过浓度传感器60来求中间转印带71表面的基体分布特性的采样开始于与中间转印带71的旋转驱动关联而从垂直同步传感器77输出的垂直同步信号Vsync(图32(a))的变化起一定时间ts后。在该图中，附有#的数字表示是第几个采样位置。将从第3个采样位置#3到第76个采样位置#76上检测出的74个采样数据作为有效数据来存储。
接着，在中间转印带71上形成补丁图像Iv0，如图32(c)所示，该补丁图像Iv0形成得至少覆盖采样位置#3至#76。更具体地说，形成在采样位置#1至#78之间。然后，在检测补丁图像Iv0的浓度时，对与检测基体分布特性时相同的采样位置、即采样位置#3至#76进行采样。对这样得到的基体分布特性及补丁图像Iv0，根据74个采样数据，能够求排除了中间转印带71的表面状态影响的补丁图像浓度。
通过这样做，无需存储进行补丁图像Iv0的浓度检测范围外的采样位置(#2以前及#77以后)的基体分布特性的采样数据，能够节约存储资源。
对其他补丁图像Iv1等也可以同样进行。在本实施方式中，对各补丁图像，将中间转印带71的圆周上的312点采样位置#1～#312中的以下采样位置分配为与各补丁图像对应的块。
Iv0，Iv3：#3～#76(74点)
Iv1，Iv4：#119～#192(74点)
Iv2：#235～#308(74点)
Iv5：#235～#255(21点)
Ie0：#56～#76(21点)
Ie1：#119～#139(21点)
Ie2：#182～#202(21点)
Ie3：#245～#265(21点)
这样，如果设定各补丁图像的形成位置以便尽量公用采样位置，则要作为基体分布特性来存储的采样数据有232个即可。再者，作为与各补丁图像对应的代表值，如果只存储各块内的采样数据的总和或平均值，则能够进一步减少要存储的数据数。此情况下的平均值的计算根据与各补丁图像对应的块中的上述代表值来进行。
(4)设定显影偏压
这是置换第1实施方式中的“(D)设定显影偏压”的处理。在本实施方式中，通过设定可取0至255的整数值的显影偏压设定参数，能够在(-50)V至(-400)V的范围内分256级来设定直流显影偏压。即，表示为
Vavg＝-(50+Pv′350/255)[V]…(3·1)。
例如，如果Pv＝0，则Vavg＝(-50)V；如果Pv＝100，则Vavg＝(-187.3)V。以下，将与显影偏压设定参数Pv对应的显影偏压Vavg的值记作Vavg(Pv)。在上述例子中，Vavg(0)＝(-50)V，Vavg(100)＝(-187.3)V。显影偏压设定参数Pv越大，则图像浓度越高。
此外，在本实施方式中，可以从最低等级的E(0)到最高等级的E(7)分8级来设定曝光能量。图像浓度在曝光能量E(0)时最低，在能量E(7)时最高。
图33是本实施方式中的显影偏压设定处理的流程图。在该显影偏压设定处理中，首先将曝光能量E(4)设定为E(4)(步骤S401)，接着，一边通过依次变更设定显影偏压设定参数Pv来改变直流显影偏压Vavg，一边用各偏压值来形成补丁图像(步骤S402)。要形成的补丁图像的图案及形状与图19所示的第1实施方式的情况相同。此外，与补丁图像Ivn对应的显影偏压设定参数Pv(n)的值分别如下所述：Pv(0)＝44(相当于Vavg＝-110V)；Pv(1)＝76；Pv(2)＝108；Pv(3)＝140；Pv(4)＝172；Pv(5)＝204(相当于Vavg＝-330V)。
对这样形成的各补丁图像，用浓度传感器60检测规定的样本数的其反射光量(步骤S403)，从这些样本数据中除去尖峰噪声后(步骤S404)，计算对该补丁图像Ivn的评价值A(n)(步骤S405)。这些运算处理与第1实施方式相同。然后，根据求出的评价值来计算提供最佳显影偏压Vop的显影偏压设定参数Pv的最佳值Pvop(步骤S406)。在该最佳值Pvop和最佳直流显影偏压Vop之间，有
Vop＝Vavg(Pvop)...(3·2)的关系。因此，通过求显影偏压设定参数Pv的最佳值Pvop，能够得到最佳直流显影偏压Vop。此外，在本实施方式中，如以下详述的那样，对彩色调色剂及黑色调色剂采用不同的计算方法。
图34是本实施方式中的彩色调色剂的显影偏压设定参数最佳值计算处理的流程图。在该最佳值计算处理中，首先，将变量n设定为0(步骤S481)，比较补丁图像Iv0的评价值A(0)和其目标值At(步骤S482)。如果其结果是评价值A(0)在目标值At以上(“是”)，则跳到步骤S487，将形成补丁图像Iv0时的显影偏压设定参数的值Pv(0)作为最佳值Pvop来结束计算。这相当于下述情况：尽管将显影偏压设定参数Pv设定为这样低的值，也能得到足够的图像浓度。
另一方面，在步骤S482中为“否”的情况下，转移到由步骤S483～S486构成的处理循环，如下求显影偏压设定参数Pv的最佳值。即，对变量n，在对补丁图像Ivn的评价值A(n)等于目标值At的情况下(步骤S483)，跳到步骤S487，将此时的显影偏压设定参数Pv(n)作为最佳值Pvop。否则，判断目标值At是否位于对该补丁图像Ivn的评价值A(n)、和对比其浓度高1级的条件下形成的补丁图像Iv(n+1)的评价值A(n+1)之间(步骤S484)。这里，在目标值At位于2个评价值之间的情况下，跳到步骤S488，通过基于以下计算式的内插来求最佳值Pvop。
Pvop＝{At-A(n)}/{A(n+1)-A(n)}′{Pv(n+1)-Pv(n)}+Pv(n)...(3·3)
其中，将计算的结果通过四舍五入变为整数。
此外，在目标值At不在2个评价值之间的情况下，递增变量n(步骤S485)，重复上述处理来求最佳值Pvop。其中，在仍未找到最佳值而变量n变为最大值5时(步骤S486)，将此时的显影偏压设定参数Pv(n)、即Pv(5)作为最佳值Pvop。对黄、青、品红各色进行该处理后，对各色，显影偏压设定参数的最佳值Pvop分别被设定为从Pv(0)到Pv(5)之间的某一个值。然后，CPU 101向显影器控制部104(图2)输出该值Pvop后，与该值对应的最佳显影偏压Vop从显影器控制部104被施加到显影辊44上。
图35是本实施方式中的黑色调色剂的显影偏压设定参数最佳值计算处理的流程图。在黑色调色剂的补丁图像中，第1实施方式中说明过的评价值相对于调色剂附着量的饱和比彩色调色剂的情况更容易发生。因此，在本实施方式中，对黑色调色剂与第1实施方式同样一边考虑评价值的变化率一边求显影偏压设定参数的最佳值。即，在步骤S493中，在对补丁图像Iv(n+1)的评价值A(n+1)、和对补丁图像Ivn的评价值A(n)之差在Da以下时，跳到步骤S497，将形成补丁图像Ivn时的显影偏压设定参数Pv(n)作为最佳值Pvop。
其他处理内容与彩色调色剂的情况大致相同。此外，步骤S498中的计算式也可以应用与彩色调色剂的情况相同的式(3·3)。这样对4种调色剂颜色(Y、M、C、K)，求出提供最佳显影偏压Vop的显影偏压设定参数Pv。
(5)设定曝光能量
这是置换第1实施方式中的“(E)设定曝光能量”的处理。如本实施方式的“(4)设定显影偏压一项”所述，在第3实施方式中，能够将曝光能量设定为E(0)至E(7)这8级。具体地说，通过将曝光能量设定参数Pe设定为0至7中的某一个，将从曝光单元6照射的光束L的曝光能量设定为E(Pe)。在本实施方式的曝光能量设定处理中，对其中4种曝光能量：E(0)、E(2)、E(4)、E(7)，在最佳显影偏压Vop下形成补丁图像，根据其图像浓度对各调色剂颜色分别求提供曝光能量最佳值的参数Pe。其处理内容基本上与第1实施方式的曝光能量设定处理(图25)相同，所以省略其说明，但是在步骤S57中不是直接计算最佳曝光能量Eop，而是求提供最佳曝光能量Eop的曝光能量设定参数Pe的最佳值。
如上所述，在本第3实施方式的图像形成装置中，具有与第1实施方式的装置有部分差异的结构及动作。但是，通过如上所述的结构，也与第1实施方式的装置同样，能够将直流显影偏压Vavg及曝光能量E设定为最佳值来进行图像形成，能够稳定地形成画质良好的调色剂像。
其中，对第1及第2实施方式互不相同的处理内容，对其目的相同者也可以相互掉换来实施。例如，在第1实施方式的装置中，也可以应用第3实施方式中的显影偏压设定处理(图33～图35)来取代显影偏压设定处理(图18、图21)，或者相反。
<第4实施方式>
接着，说明为了正确地求感光体2或中间转印带71等载像体上形成的补丁图像的图像浓度而考虑载像体的表面状态很重要的理由。此外，说明不管载像体的表面状态如何、都高精度地测定调色剂像的图像浓度的具体实施方式。图36是向表面状态均匀的载像体上形成补丁图像(调色剂像)前后在各采样位置上得到的传感器输出值的图。此外，图37是向表面状态不均匀的载像体上形成补丁图像(调色剂像)前后在各采样位置上得到的传感器输出值的图。
图像形成装置中所用的许多浓度传感器如下构成：从发光元件向载像体照射光，并且用光检测元件检测来自载像体的反射光，输出与其光检测量对应的模拟信号。在图像形成装置中，根据将该模拟信号变换为数字信号而得到的传感器输出值来进行图像浓度的测定。这里，如果假定在载像体的整个表面上反射率或表面粗糙度等恒定、载像体的表面状态均匀，则在载像体上形成补丁图像等调色剂像前的传感器输出值例如如图36(a)所示与采样位置无关，为恒定值T。此外，例如在载像体上形成互不相同的浓度OD1～OD3的补丁图像的情况下，在第1至第3补丁位置上传感器输出值分别变化与图像浓度对应的量，成为传感器输出值D1、D2、D3(该图(b))。其中，这里载像体的表面状态均匀，所以在各补丁位置上传感器输出值D1、D2、D3分别为恒定值。
然而，在实际的图像形成装置中载像体的表面状态不均匀，即使在载像体上形成补丁图像等调色剂像前，传感器输出值也例如如图37(a)所示按照采样位置来变动。此外，在载像体上形成互不相同的浓度OD1～OD3的多个补丁图像的情况下，在第1至第3补丁位置上传感器输出值分别变化与图像浓度对应的量(该图(b))，但是如果详细讨论各补丁位置，则即使在同一补丁区域中传感器输出值也按照采样位置来变动。这被认为是受了载像体的表面状态的影响。
而且，通过对比该图(a)和该图(b)可知，各补丁位置上的变动量随着补丁图像变浓而减小。换言之，各补丁位置上的表面状态的影响力随着补丁图像变浓而减弱。为了更明确该事实，如果绘出以互不相同的浓度OD1～OD3在载像体整个表面上形成均匀浓度图像的情况下的传感器输出值，则例如得到图38所示的结果。
图38是在载像体上形成图像前的传感器输出值、以及在载像体上形成3种浓度的均匀浓度图像时的传感器输出值的曲线图。该图及图37中的“Tave”、“Dave_1”、“Dave_2”、“Dave_3”表示
“Tave”…在载像体上形成图像前的平均传感器输出值，
“Dave_1”…形成浓度(OD1)的图像时的平均传感器输出值，
“Dave_2”…形成浓度(OD2)的图像时的平均传感器输出值，
“Dave_3”…形成浓度(OD3)的图像时的平均传感器输出值。
这里，这些“Tave”、“Dave_1”、“Dave_2”、“Dave_3”分别与图36中的“T”、“D1”、“D2”、“D3”大致一致，通过求“Dave_1”、“Dave_2”、“Dave_3”来得到消除了载像体的表面状态影响的值，能够正确地检测各图像浓度。
此外，从该图可知，载像体的表面状态对传感器输出值的影响按照载像体上形成的调色剂像的浓淡而异。即，在载像体上形成了浓度比较低的调色剂像的情况下，来自发光元件的光的一部分透过调色剂像由载像体反射后，再次透过载像体由光检测元件检测，所以浓度传感器的输出按照载像体的表面状态而差异比较大。另一方面，随着调色剂像变浓，透过调色剂像入射到载像体上的光自不待言，由载像体反射后再次透过载像体入射到光检测元件上的光也减少，载像体的表面状态对浓度传感器的输出的影响减少。因此，预先求在载像体上形成图像前的传感器输出值(表示载像体的表面状态)作为校正信息，在实际检测载像体上的表面区域、例如采样位置x1上形成的调色剂像的图像浓度时，完全不考虑调色剂像的浓淡，一律用校正信息来校正采样位置x1上的传感器输出值，根据该校正值来求调色剂像的图像浓度，则其精度有一定的限度。
与此相反，在实际检测采样位置x1上形成的调色剂像的图像浓度时，不仅根据校正信息来校正其检测值，而且按照调色剂像的浓淡来校正校正信息，则能够进一步提高图像浓度的测定精度。
再者，本申请发明人查明，随着载像体上的图像的浓度变浓，传感器输出值的变动量也按比例减小。发现可以据此通过如下所述进行计算来求消除了载像体的表面状态影响的值“Dave_1”、“Dave_2”、“Dave_3”。以下，参照图39来进行详述。
图39是形成第1补丁图像(调色剂像)前后的传感器输出值的关系图。在该图中，符号x1是表示载像体上的表面区域的位置的采样位置，形成第1补丁图像前后的采样位置x1上的传感器输出值分别为T(x1)、D(x1)。此外，该图中的符号D0表示将熄灭了浓度传感器的发光元件的状态下从光检测元件输出的模拟信号变换为数字信号所得的、所谓的暗输出值。这样求暗输出值D0的理由是为了通过从传感器输出值中减去暗输出值D0来去除暗输出分量的影响以提高浓度测定精度。即，D0是与传感器的光检测量关联的基准值。
这里，如上所述随着载像体上的第1补丁图像的浓度变浓，传感器输出值的变动量按比例减小，所以认为下式
(Tave-D0)/(T(x1)-D0)＝(Dave_1-D0)/(D(x1)-D0)...(4·1)
所示的关系成立。该式(4·1)的左边表示形成调色剂像前的关系，表示去除暗输出值D0后的、在载像体上形成调色剂像前的平均传感器输出值Tave和传感器输出值T(x1)之比。另一方面，右边表示均匀地形成与第1补丁图像同一浓度的调色剂像时的关系，表示在载像体上均匀地形成该调色剂像时的传感器输出值的平均值Dave_1(即消除了载像体的表面状态影响的值)和传感器输出值D(x1)之比。认为这些比都相等。
进而，将式(4·1)进行变形，得
(Dave_1-D0)＝(D(x1)-D0)′{(Tave-D0)/(T(x1)-D0)}…(4·2)。
因此，在形成补丁图像前求暗输出值D0、在载像体上形成调色剂像前的平均传感器输出值Tave及表面区域x1上的传感器输出值T(x1)，检测实际形成补丁图像时形成了第1补丁图像的表面区域x1上的传感器输出值D(x1)，向上式(4·2)中代入各个值，从而得到去除了载像体的表面状态影响及暗输出分量影响的传感器输出值作为校正值C(x1)，根据该校正值C(x1)(＝Dave_1-D0)能够正确地求第1补丁图像的图像浓度。
其中，图39只图示了形成第1补丁图像的情况，但是对第2及第3补丁图像也完全同样。
此外，在上述中，说明了对来自浓度传感器的光检测元件的信号进行A/D变换来求传感器输出值、根据该单一传感器输出值来求补丁图像的图像浓度的情况，但是也可以与第1实施方式或第3实施方式同样将来自载像体的反射光分割为2个光分量，根据这些光分量的光量来求传感器输出值，根据这2个传感器输出值来求补丁图像的图像浓度。特别是在用黑色调色剂形成了补丁图像的情况下适合用前者来进行浓度测定，而在用彩色调色剂形成了补丁图像的情况下适合用后者进行浓度测定。
接着，说明本第4实施方式的图像形成装置的动作。其中，以下说明的实施方式的图像形成装置的机械及电结构与第1实施方式相同，所以省略其说明。
图40是第4实施方式中执行的浓度控制因子优化处理的流程图。在该图像形成装置中，CPU 101按上述时序根据预先存储在ROM 106中的程序控制装置各部来决定浓度控制因子的最佳值。
首先在将补丁图像转印到与本发明的“载像体”相当的中间转印带71上之前，执行步骤S71～S73来求与中间转印带71有关的信息作为校正信息。即，在最初的步骤S71中，检测暗输出电压Vp0、Vs0，并且将对它们进行A/D变换所得的值分别作为暗输出值Dp0、Ds0存储到RAM 107中。这里，“暗输出电压Vp0、Vs0”是表示将与熄灭指令相当的光量控制信号Slc(0)输出到照射光量调整单元605来熄灭发光元件601的状态下的p及s偏振光的光量的输出电压，表示p及s偏振光的暗输出分量。然后，通过如后所述从实际检测出的传感器输出值中分别减去暗输出值Dp0、Ds0来排除暗输出分量的不良影响，能够进行更高精度的测定。这样，在本实施方式中，作为与传感器的光检测量关联的基准值来求暗输出值Dp0、Ds0，相当于本发明的“基准值检测步骤”。
接着，作为光量控制信号Slc来设定信号电平超过死区的信号Slc(2)，将该光量控制信号Slc(2)提供给照射光量调整单元605来点亮发光元件601(步骤S72)。于是，来自发光元件601的光被照射到中间转印带71上，并且由中间转印带71反射的光的p偏振光及s偏振光的光量由反射光量检测单元607检测，对与各光检测元件对应的输出电压Vp、vs进行A/D变换并作为传感器输出值输入到CPU 101。然后，CPU 101根据传感器输出值来分别计算校正信息，存储到RAM 107中(步骤S73；校正信息检测步骤)。
图41是校正信息计算处理的流程图。在该校正信息计算处理中(步骤S73)中，在从垂直同步信号Vsync被输出起经过规定时间(步骤S731)后，开始对p偏振光及s偏振光的传感器输出值Tp(x)、Ts(x)进行采样，检测形成补丁图像前的中间转印带71的1周期的传感器输出值并求以下3种分布特性作为校正信息，存储到RAM 107中(步骤S732)。
p偏振光的分布特性：Tp(x)-Dp0
s偏振光的分布特性：Ts(x)-Ds0
ps比的分布特性：Tps(x)
其中，Tps(x)是各采样位置上的p偏振光和s偏振光之比，即，
Tps(x)＝Sg′{(Tp(x)-Dp0)/(Ts(x)-Ds0)}。
这里，符号Sg表示与s偏振光有关的增益倍率，在本实施方式中，设定各放大电路673p、673s的增益，使得彩色调色剂的最大浓度时的各传感器输出值都为同一值(图42)。因此，传感器输出值也按照图像浓度的变化而变化很大，特别是对彩色调色剂，ps比Tps(x)随着图像浓度的增大而减小，在最大浓度时为“1”。
此外，分别求p偏振光及ps比的平均传感器输出值，即，
p偏振光的平均传感器输出值：Tp_ave-Dp0
ps比的平均传感器输出值：Tps_ave-Dps(color)，
存储到RAM107中(步骤S733)。这里，符号Dps(color)表示以下内容。如上所述，以彩色调色剂最大浓度时ps比为“1”为基本来进行设定，但是实际上由于构成传感器的部件的偏差、以及设定时的输出检测器精度、调整方法等的调整精度，有时不能严格地设定为“1”。此外，检测各调色剂的最大浓度的情况下的输出根据使用的调色剂的规格、颜色、批次等而相对于“1”来变动。此时，如果固定为最大浓度检测时是“1”来进行计算，则成为降低彩色调色剂的检测精度及校正精度的因素。因此，不是将传感器的各彩色调色剂的最大浓度检测值简单地固定为“1”，而是可以设定为Dps(color)，由此提高ps比的彩色调色剂检测精度。即，Dps(color)是与彩色调色剂检测时的传感器光检测量关联的基准值，相对于式(4·2)中的D0。
这样得到校正信息后，进至图40的步骤S74来进行补丁传感处理。图43是补丁传感处理的流程图。在该补丁传感处理(步骤S74)中，一边使浓度控制因子分多级来变化一边将与ROM 106中预先存储的补丁图像信号对应的补丁图像形成到感光体2上，并且将该补丁图像转印到中间转印带71上(步骤S741)。
然后，与校正信息计算处理(步骤S73)的情况同样，在从垂直同步信号Vsync被输出起经过规定时间(步骤S742)后，每当补丁图像移动到浓度传感器60的传感位置，就执行步骤S743～S748来对所有补丁图像求校正值。即，在步骤S743中判定补丁图像由黑调色剂(K)形成、还是由彩色调色剂(Y、M、C)形成，在黑调色剂的情况下，检测与形成了该补丁图像的表面区域对应的采样位置x上的传感器输出值Dp(x)(步骤S744；输出检测步骤)。然后，根据与式(4·2)相当的式
Cp(x)＝(Dp_ave-Dp0)＝(Dp(x)-Dp0)′{(Tp_ave-Dp0)/(Tp(x)-Dp0)}...(4·2A)
来计算校正值Cp(x)(步骤S745，参照图44)。即，读出RAM 107中存储的p偏振光的平均传感器输出值(Tp_ave-Dp0)、采样位置x上的传感器输出值(Tp(x)-Dp0)、及暗输出值Dp0，与如上所述检测出的传感器输出值Dp(x)一起代入上式(4·2A)来校正传感器输出值Dp(x)并计算校正值Cp(x)(校正值计算步骤)。
另一方面，在步骤S743中判定为是彩色调色剂的情况下，检测与形成了该补丁图像的表面区域对应的采样位置x上的传感器输出值Dp(x)、Ds(x)(步骤S746)。然后，根据与式(4·2)相当的式
Cps(x)＝Dps_ave＝(Dps(x)-Dps(color))′{(Tps_ave-Dps(color))/(Tps(x)-Dps(color))}+Dps(color)...(4·2B)
来计算校正值Cps(x)(步骤S747，参照图45)。即，读出RAM 107中存储的ps比的平均传感器输出值{Tps_ave-Dps(color)}、采样位置x上的ps比的值{Tps(x)-Dps(color)}、及基准值Dps(color)，与如上所述检测出的传感器输出值Dp(x)及Ds(x)的ps比一起代入上式(4·2B)来校正ps比并计算校正值Cps(x)(校正值计算步骤)。
对所有补丁图像执行了这种检测动作(步骤S744、S746)及计算处理(步骤S745、S747)、即在步骤S748中判定为“是”后，进至图40的步骤S75，根据校正值Cp(x)、Cps(x)来计算各补丁图像的图像浓度。然后，根据这些图像浓度来决定浓度控制因子的最佳值(步骤S76；浓度导出步骤)。
如上所述，根据本实施方式，在求中间转印带71上形成的补丁图像(调色剂像)的图像浓度之前，预先存储表示中间转印带71的表面状态的3种分布特性作为校正信息，在求补丁图像的图像浓度时，不是原封不动地用浓度传感器60检测出的传感器输出值来求图像浓度，而是用校正信息来校正该传感器输出值，所以能够消除中间转印带71的表面状态造成的影响来高精度地测定补丁图像的图像浓度，能够根据其测定结果以稳定的浓度来形成图像。
此外，在上述实施方式中，考虑了补丁图像的浓淡来求补丁图像的图像浓度。即，按照中间转印带71上的补丁图像的浓淡来校正校正信息，所以能够进一步提高图像浓度的测定精度。而且，作为求校正值的方法，准备了2种处理，即执行步骤S744、S475来求校正值Cp(x)的处理、和执行步骤S746、S747来求校正值Cps(x)的处理，按照形成补丁图像的调色剂颜色来选择性地执行，所以能够用与各调色剂颜色对应的最佳的处理来求补丁图像的图像浓度，有利于提高图像浓度的测定精度。
然而，在上述浓度传感器60的输出电压Vp、Vs上，有时叠加了辊75及中间转印带71的微小的污物或损伤造成的反射率的变化、以及传感器电路中混入的电噪声等引起的尖峰状的噪声。因此，最好与第1实施方式或第3实施方式同样，执行尖峰噪声除去。
其中，在图40的步骤S75中根据校正值Cp(x)、Cps(x)来求补丁图像的浓度本身，但是也可以将浓度值变换为表征浓度的值。例如也可以根据下式
评价值A＝1-Cp(x)/Tp_ave
来求表征用黑色调色剂形成的补丁图像的图像浓度的评价值A，而根据下式
评价值A＝1-{Cps(x)-Dps(color)}/{Tps_ave-Dps(color)}
来求表征用彩色调色剂形成的补丁图像的图像浓度的评价值A。这些评价值作为分别表示各色的调色剂附着量的尺度，是用表示中间转印带71的表面状态的校正信息对补丁图像的检测值进行的归一化。评价值与图像浓度同样按照调色剂个性信息和装置的工作状况(例如调色剂的使用状况)来变动，但是各状况下的评价值和图像浓度之间的关系可以预先通过实验来求，制表并存储。因此，评价值适合作为表示校正了检测误差的图像浓度的尺度。
此外，在上述第4实施方式中，根据p偏振光和s偏振光之比来求用黑色调色剂形成的补丁图像的浓度，但是也可以根据p偏振光和s偏振光之差来求补丁图像的浓度。以下，参照图46～图48来进行说明。
首先，在将补丁图像转印到与本发明的“载像体”相当的中间转印带71上之前，与第4实施方式同样，执行步骤S71～S73来求与中间转印带71有关的信息作为校正信息。但是，由于如后所述根据p偏振光和s偏振光之差来求彩色补丁图像的浓度，所以根据图46所示的动作流程图来计算校正信息。
图46是校正信息计算处理的流程图。在该校正信息计算处理中，在从垂直同步信号Vsync被输出起经过规定时间(步骤S731)后，开始对p偏振光及s偏振光的传感器输出值Tp(x)、Ts(x)进行采样，检测形成补丁图像前的中间转印带71的1周期的传感器输出值并求以下3种分布特性作为校正信息，存储到RAM 107中(步骤S734)。
p偏振光的分布特性：Tp(x)-Dp0
s偏振光的分布特性：Ts(x)-Ds0
ps差的分布特性：Tp_s(x)
其中，Tp_s(x)是各采样位置上的p偏振光和s偏振光之差，即，
Tp_s(x)＝Sg′{(Tp(x)-Dp0)-(Ts(x)-Ds0)}。
在本实施方式中，也设定各放大电路673p、673s的增益，使得彩色调色剂的最大浓度时的各传感器输出值都为同一值(图42)。因此，传感器输出值也按照图像浓度的变化而变化很大，特别是对彩色调色剂，ps差Tp_s(x)随着图像浓度的增大而减小。
此外，分别求p偏振光及ps差的平均传感器输出值，即，
p偏振光的平均传感器输出值：Tp_ave-Dp0
ps差的平均传感器输出值：Tp_s_ave＝{Sg′S[Tp(x)-Dp0]-S[Ts(x)-Ds0]}/(采样数)，
存储到RAM 107中(步骤S735)。
这样得到校正信息后，进行图47所示的补丁传感处理。图47是补丁传感处理的流程图。在该补丁传感处理中，除了与彩色有关的校正值的计算方法以外，执行与第4实施方式中的补丁传感处理(图43)相同的步骤。即，在步骤S741中一边使浓度控制因子分多级来变化一边将补丁图像形成到感光体2上，并且将该补丁图像转印到中间转印带71上。此外，在从垂直同步信号Vsync被输出起经过规定时间(步骤S742)后，在用黑色调色剂(K)形成的补丁图像移动到浓度传感器60的传感位置时，检测与形成了该补丁图像的表面区域对应的采样位置x上的传感器输出值Dp(x)(步骤S744；输出检测步骤)。然后，根据与式(4·2)相当的式
Cp(x)＝(Dp_ave-Dp0)＝(Dp(x)-Dp0)′{(Tp_ave-Dp0)/(Tp(x)-Dp0)}...(4·2A)
来计算校正值Cp(x)(步骤S745，参照图44)。即，读出RAM 107中存储的p偏振光的平均传感器输出值(Tp_ave-Dp0)、采样位置x上的传感器输出值(Tp(x)-Dp0)、及暗输出值Dp0，与如上所述检测出的传感器输出值Dp(x)一起代入上式(4·2A)来校正传感器输出值Dp(x)并计算校正值Cp(x)(校正值计算步骤)。
另一方面，在用黑色调色剂(K)形成的补丁图像移动到浓度传感器60的传感位置时，检测与形成了该补丁图像的表面区域对应的采样位置x上的传感器输出值Dp(x)、Ds(x)(步骤S746)。然后，根据与式(4·2)相当的式
Cp_s(x)＝Dp_s_ave＝Dp_s(x)′(Tp_s_ave/Tps(x))...(4·2C)
来计算校正值Cp_s(x)(步骤S749，参照图48)。即，读出RAM 107中存储的ps差的平均传感器输出值(Tp_s_ave)、采样位置x上的ps差的值(Tps(x))，与如上所述检测出的传感器输出值Dp(x)及Ds(x)的ps差Dp_s(x)一起代入上式(4·2C)来校正ps差并计算校正值Cp_s(x)(校正值计算步骤)。
对所有补丁图像执行了这种检测动作(步骤S744、S746)及计算处理(步骤S745、S749)、即在步骤S748中判定为“是”后，根据校正值Cp(x)、Cp_s(x)来计算各补丁图像的图像浓度。然后，根据这些图像浓度来决定浓度控制因子的最佳值。
其中，最好执行尖峰噪声除去，也可以将浓度值变换为表征浓度的值，这些与上述第4实施方式相同。
<第5实施方式>
然而，在非接触显影方式的图像形成装置中，显影辊44和感光体2相隔间隙对置配置，该间隙的大小由于装置的制造上的偏差或热膨胀造成的变形等，对每个装置、以及在1台装置中也根据位置的不同、或者随时间而微妙地变动。如果有这种间隙变动，则使调色剂飞翔的交变电场的强度也变动。其结果是，调色剂像的图像浓度有时变动很大。因此，研究了适合非接触显影方式的图像形成装置的补丁处理技术。
图49是非接触显影方式的图像形成装置中的显影位置的图。而图50是显影偏压的波形的示例图。在该装置中，配置在与感光体2对置的位置上的一个显影器(例如在图1中为黄显影器4Y)中所设的显影辊44和感光体2相隔间隙G对置配置。然后，从显影控制部104向显影辊44施加显影偏压。如图50(a)所示，该显影偏压是具有在直流分量Vavg上叠加了振幅为Vpp的矩形波电压的波形的交变电压。如后所述，通过施加这种波形的显影偏压，能够用其振幅Vpp来控制调色剂的飞翔量，而能够用其直流分量Vavg来控制图像浓度。
其中，作为显影偏压的交变电压的波形并不限于此，例如也可以是在直流分量上叠加了正弦波或三角波的波形。此外，也可以例如如图50(a)所示，使用占空比不是50％的波形。在此情况下，作为其直流分量Vavg，可以使用加权平均电压、即在某个时间范围内对振幅随时间变化的电压波形的瞬时值进行平均而换算为直流电压值的值。
对该显影偏压的占空比，通过发明人的实验得知，沿促进调色剂附着到感光体2上的方向，即将图50(b)的波形中施加负(该图中的上侧)电压的期间(符号t1)与其1个周期(符号t0)的占空比、即(t1/t0)从50％起不断减小，则细线图像的浓度上升。更详细地说，发明人得到下述知识：在保持显影偏压的振幅Vpp恒定的状态下改变占空比、调整直流分量Vavg以使此时的纯色图像的浓度恒定的情况下，细线图像的浓度对占空比有依赖性，占空比越小，则细线图像的浓度越高。此外，如果装置的时变或调色剂的恶化使调色剂的飞翔性降低，则细线图像的质量特别容易恶化。因此，为了以更稳定的画质来持续地形成细线图像，最好使施加负电压的期间小于50％，可以将显影偏压的占空比(t1/t0)设为30～48％，最好设为35～45％左右。
返回到图49，向显影辊44施加作为显影偏压的交变电压后，在显影辊44和感光体2夹着的显影位置DP上产生交变电场。通过该电场的作用，显影辊44承载的调色剂TN的一部分从显影辊44游离并飞翔到显影位置DP，往复运动(符号T3)。这样飞翔的调色剂按照感光体2的表面电位而附着在感光体2各部分上，从而感光体2上的静电潜像由调色剂显影。
这里，在如上所述进行的显影处理中，使调色剂飞翔到显影位置DP的量有适当的范围。图51是感光体2上的调色剂密度和调色剂像的光学浓度之间的关系的图。如图51所示，如果提高构成调色剂像的调色剂的密度，则其光学浓度提高。但是，如果达到调色剂密集地附着的状态，则即使再增加附着调色剂量，光学浓度也不太变化，如图51所示，在调色剂密度高的区域中呈现饱和特性。换言之，在这种调色剂高密度附着的状态下，感光体2上附着的调色剂量即使有少许变动，其图像浓度也几乎不变化。由于作为调色剂像而附着到感光体2上的调色剂的密度依赖于飞翔到显影位置DP的调色剂量，所以该特性示出，如果将调色剂的飞翔量增多到某种程度，则即使其量有少许变动，也能够减少得到的调色剂像的浓度变化。
在非接触显影方式的图像形成装置中，为了形成浓度斑纹少、而且图像对比度高的调色剂像，最好在这样能得到图像浓度变化少的调色剂飞翔量的条件下进行图像形成。这是因为，在非接触显影方式的装置中，由于制造上的理由，不能避免间隙G发生某种程度的变动，而通过这样做，能够抑制间隙变动造成的图像浓度变动。但是，如果过度增多附着的调色剂量，则调色剂的消耗剧烈，有可能妨碍后述的转印/定影处理，所以根据这些要求来限制调色剂量的上限。
在本实施方式中，通过采用以下(1)、(2)所示的结构来确保所需的足够的调色剂飞翔量，并且如后所述，通过控制直流显影偏压和曝光能量来进行图像浓度的调整。
(1)用限制刮板45将显影辊44上的调色剂层的厚度限制在2层左右的调色剂。构成调色剂层的调色剂TN中与显影辊44直接接触的调色剂(图49所示的符号T4)由于与显影辊44之间作用有强镜像力，所以难以飞翔。因此，将调色剂层的厚度设为2层左右的调色剂，来增加不直接接触显影辊44、更容易飞翔的调色剂的量。如果存在这样容易飞翔的调色剂，则该调色剂能够以比较小的力从显影辊44飞翔，而且还有下述效果：在该调色剂按照交变电场进行往复运动的过程中碰撞显影辊44上的调色剂T4，从而使调色剂T4飞翔。因此，能够将足够量的调色剂供给到显影位置DP。
(2)以显影位置DP上不产生放电的程度来尽量增大显影偏压的振幅Vpp，在本实施方式这样的非接触显影方式的图像形成装置中，能够通过使显影位置DP上产生的电场强度变化来控制调色剂飞翔量，但是间隙G(图49)的变动也使交变电场的强度变化。因此，通过将交变电压的振幅Vpp设定得尽量高，即使在间隙G大、电场弱的情况下也能够使足够量的调色剂飞翔。但是，如果过度提高电压，则在显影辊44和感光体2之间产生放电，显著损害画质，所以需要采用不发生这种放电的程度的电压。在该第3实施方式中，间隙G的设计中心值是150mm，而将显影辊44和感光体2最接近时的间隙设为80mm，将显影偏压的振幅Vpp设定为1500V，并且将其频率设为3kHz。此外，显影偏压的占空比设为40％。
为了稳定地形成画质良好的调色剂像，在本第5实施方式的图像形成装置中，进行补丁处理：按电源接通时等适当的定时来形成规定的补丁图像，根据其图像浓度来优化图像形成条件。具体地说，引擎控制器10的CPU 101执行预先存储的程序，对各调色剂颜色分别进行图52所示的处理。图52是该图像形成装置的补丁处理的流程图。该补丁处理的概要如下所述。
在图52的左侧所示的处理中，在将曝光光束L的单位面积的能量(以下，简称为“曝光能量”)暂时设定为恒定值、例如其可变范围内的中央值的状态下(步骤S81)，一边变更设定显影偏压的直流分量(以下，称为“直流显影偏压”)Vavg一边在各偏压条件下形成例如纯色图像作为高浓度用补丁图像(步骤S82～S85)。然后，用浓度传感器60来检测这样形成的各补丁图像的图像浓度(步骤S86)，求该浓度与预先设定的目标值——在本实施方式中光学浓度OD＝1.3——大致一致时的偏压值，并将该值作为最佳显影偏压。
接着，执行图52的右侧的处理。即，将直流显影偏压Vavg设定为先前求出的最佳显影偏压(步骤S91)，一边变更设定曝光能量E一边在各能量条件下形成例如由1“开(ON)”10“关(OFF)”图案等相互隔离配置的多个单点线构成的细线图像作为低浓度用补丁图像(步骤S92～S95)。然后，用浓度传感器60来检测这样形成的各补丁图像的图像浓度(步骤S96)，求该浓度与预先设定的目标值——在本实施方式中光学浓度OD＝0.22——大致一致时的曝光能量，并将该值作为最佳曝光能量。
参照图53来说明这样做的理由。图53是形成与纯色图像及细线图像对应的静电潜像的情况下感光体2的表面电位分布特性的示例图。将带有均匀的表面电位Vu的感光体2部分地用光束L曝光后，该部分的电荷被中和，在感光体2的表面上形成静电潜像，而在纯色图像等高浓度用的图像中，感光体2表面的比较大的范围被曝光，所以其表面电位分布特性成为降低到由感光体2的特性决定的残留电位Vr左右的井形。另一方面，在细线图像等低浓度用图像中，曝光的区域小，所以其表面电位Vsur具有尖锐凹陷(dip)(デイツプ)状的分布特性。其中，在该图中，作为低浓度用图像，只示出1条线的例子，但是在相互几个配置的多条线的情况下也同样。
然后，具有这种电位分布特性的静电潜像被传输到与承载调色剂的显影辊44对置的显影位置DP后，该显影位置DP上往复飞翔的调色剂按照显影辊44、感光体2各部分的直流电位而附着到某一部分上。此时，直流显影偏压Vavg和感光体2的表面电位Vsur之间的电位差越大，则越能促进调色剂从显影辊44移动到感光体2上，所以该电位差即对比度电位Vcont越大，则感光体2上附着的调色剂的密度越高，随之图像浓度也越高。
这里，考虑改变曝光能量的情况，则如图53的虚线所示，在纯色图像中表面电位分布特性的变化小，而在细线图像中凹陷的深度或宽度、或者两者变化很大。这样，曝光能量对静电潜像的电位分布特性的影响在纯色图像中小，而在细线图像中大。因此，显影的调色剂像的浓度也在纯色图像中变化小，而在细线图像中根据曝光能量E而变化很大。
另一方面，在改变直流显影偏压Vavg的情况下，对比度电位Vcont变化，所以在纯色图像、细线图像的情况下，其图像浓度都变化很大。
这样，2个参数、即直流显影偏压Vavg和曝光能量E对纯色图像、细线图像各自的图像浓度的影响不同。即，细线图像的图像浓度受直流显影偏压Vavg、曝光能量E两者影响很大，而纯色图像的图像浓度虽然根据直流显影偏压Vavg而变化很大，但是不太根据曝光能量E来变化。
参照图54来进一步详细说明该事实。图54是纯色图像及细线图像的等浓度曲线的图，更具体地说，表示一边改变直流显影偏压Vavg和曝光能量E的组合(Vavg，E)一边形成纯色图像及细线图像时使各个图像浓度与目标浓度(OD＝1.3及OD＝0.22)一致的组合。如上所述，曝光能量E对纯色图像的浓度影响小，所以在纯色图像中表示光学浓度OD＝1.3的等浓度曲线如图54的实线所示具有接近垂直的斜率。其意义如下所述。即，在直流显影偏压Vavg和曝光能量E的组合(Vavg，E)位于该曲线上时，如果在该条件下形成纯色图像，则始终能得到目标值OD＝1.3的图像浓度。这里，在图54所示的符号EA以上的曝光能量区域中曲线的斜率大致垂直，所以如果将直流显影偏压Vavg决定为该图所示的电位VA，则在该区域中能不依赖于曝光能量E的值来得到目标浓度的纯色图像。其中，在曝光能量EA以下等浓度曲线弯曲是因为，在这种弱能量的曝光下，感光体2的表面电位Sur不能充分降低到残留电位Vr左右，潜像的深度根据该能量的大小来变化。
根据该事实，在EA以上的曝光能量E(在本实施方式中，其可变范围中的中央值被设定得大于EA)下，用各种直流显影偏压Vavg来形成作为高浓度用补丁图像的纯色图像，求使其浓度为目标值(OD＝1.3)的偏压电位VA，从而能够用纯色图像来求用于得到期望的图像浓度的直流显影偏压Vavg的最佳值。其中，如上所述，在纯色图像中曝光能量E可以设为EA以上的任意值。
另一方面，在细线图像中，其图像浓度根据曝光能量E、直流显影偏压Vavg都变化，其等浓度曲线如图54的虚线所示为右边降低的曲线。
为了在纯色图像及细线图像中都得到符合目标的图像浓度，将直流显影偏压Vavg、曝光能量E设定为与图54的2个曲线的交点相当的组合即可。这里，从与纯色图像对应的等浓度曲线具有大致垂直的斜率可知，与该交点对应的直流显影偏压Vavg的值和作为能得到目标浓度的纯色图像的偏压电位VA而已经求出的值大致相同。即，可知先前求出的纯色图像中的最佳直流显影偏压VA是在细线图像中也能够得到目标浓度的该装置中的最佳显影偏压Vop。因此，一边作为直流显影偏压Vavg来提供该最佳值Vop，一边用各种曝光能量E来形成作为低浓度用补丁图像的细线图像，求使其浓度为目标值(OD＝0.22)的曝光能量Eop，从而能够求纯色图像、细线图像都满足目标浓度的图像形成条件(Vop，Eop)。
其中，在决定直流显影偏压Vavg及曝光能量E的可变范围时，在其可实现的组合的范围中纯色图像、细线图像都能得到期望的图像浓度自不待言，还考虑下述事情。
即，如果为了得到期望的图像浓度而极端增大或减小对比度电位(图53所示的Vcont)，则有时图像的污点(在对比度电位Vcont过高的情况下，例如如果形成1cm见方左右的纯色图像，则在该图像的周边发生调色剂的飞散)或失真(在对比度电位Vcont低的情况下，例如如果形成1cm见方左右的纯色图像，则该图像不是正方形，而失真为菱形)等因素引起画质恶化，并且感光体2的残留电位Vr具有其温度或制造偏差造成的偏差，所以直流显影偏压Vavg的可变范围需要决定为能够涵盖感光体2的偏差、同时将对比度电位Vcont限制在规定的范围内的范围。在本实施方式中，将直流显影偏压Vavg的可变范围设定为(-110V)～(-330V)。
再者，根据发明人等的知识，知道感光体2表面中未曝光的区域(非图像部分)的表面电位Vu和直流显影偏压Vavg之间的电位差也影响画质。例如，如果该电位差增大，则导致调色剂向非图像部分的模糊的灰雾(カブリ)增加或孤立点线的再现性降低。另一方面，如果该电位差减小，则容易发生基体污染。因此，在本实施方式中，与变更直流显影偏压Vavg联动来变更来自充电控制部(图2)的充电偏压，由此将两者的电位差(|Vu|-|Vavg|)保持在恒定值(350V)。
此外，纯色图像中的静电潜像的深度虽然由曝光能量E造成的变化少，但是并非完全不变化，所以如果过度增大曝光能量E的可变范围，则曝光能量E的变化使纯色图像的浓度也变动，难以找到最佳的图像形成条件。因此，为了达到即使曝光能量E变化也能够忽略纯色图像的浓度变化的程度，在使曝光能量E从其可变范围内的最小值变化到最大值时，可以决定曝光能量E的可变范围，使得静电潜像中与纯色图像对应的区域的表面电位的变化为20V以内，最好为10V以内。
其中，这些值是针对本实施方式的结构决定的，当然应该按照装置结构来适当改变。
如上所述，在本实施方式中，为了容易使调色剂飞翔，通过使显影辊44承载的调色剂层的厚度多于1层调色剂，而且将显影偏压的振幅Vpp设定得尽量高，来预先充分增多显影位置DP上的调色剂飞翔量，通过控制构成图像形成条件的2个参数(直流显影偏压Vavg、曝光能量E)来调节图像浓度。
此外，在优化这些参数时，首先在将曝光能量暂时设定为恒定值的状态下，一边将直流显影偏压Vavg变更为各种值一边形成作为高浓度用补丁图像的纯色图像，根据其图像浓度来求直流显影偏压的最佳值Vop。然后，在这样求出的最佳直流显影偏压Vop下，一边将曝光能量E变更为各种值一边形成作为低浓度用补丁图像的细线图像，根据其图像浓度来求曝光能量的最佳值Eop。
这样，在本实施方式的图像形成装置中，用比较简单的处理，就能够对各参数逐个分别而且可靠地求各自的最佳值，通过在这样优化过的图像形成条件下进行图像形成，能够稳定地形成画质良好的调色剂像。
<第6实施方式>
接着，说明本发明的图像形成装置的第6实施方式。本实施方式的装置与第5实施方式相比，其显影器的结构有部分差异，但是其他结构及动作相同，所以这里省略其说明。图55是本发明的图像形成装置的第6实施方式的图。在本实施方式中，显影辊44由金属辊441、和其表面上形成的电阻层442构成。该电阻层442相当于本发明的“表面层”，例如由分散有导电粉的树脂层形成。这里，作为导电粉，可以使用铝等金属粉、碳黑等；而作为树脂层，可以使用酚醛树脂、尿素树脂、密胺树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、尼龙树脂等。再者，该电阻层442的电阻率最好在104Wcm以上。
这样，通过设置电阻层442来防止调色剂N和金属辊441直接接触，由此降低作用到调色剂TN上的镜像力，提高调色剂从显影辊44的飞翔性。随之在本实施方式中，如图55所示，限制刮板45将显影辊44上的调色剂层的厚度限制在大致1层调色剂。这是因为，通过设置电阻层442，如图55所示与显影辊44直接接触的调色剂T5也容易飞翔，其结果是，即使传输的调色剂量少，也能够使足够量的调色剂飞翔到显影位置DP。
在这样构成的装置中，通过进行与第1实施方式的装置同样的处理(图52)，也能够用简单的处理来分别求直流显影偏压Vavg及曝光能量E的最佳值，通过在这样优化过的图像形成条件下进行图像形成，能够稳定地形成画质良好的调色剂像。
如上所述，上述第5及第6实施方式的装置虽然手法各不相同，但是都为增大显影位置DP上的调色剂飞翔量的结构，能够适用上述补丁处理技术。该技术在用其他手法来增大调色剂飞翔量的装置中也有效。作为这样提高调色剂飞翔量的手法，除上述以外还有各种手法。
例如，如果将氧化钛用作调色剂的外添剂，则能够高效地降低调色剂颗粒和显影辊44表面之间作用的所谓的分子间力，其结果是，调色剂的飞翔性提高。此外，作为评价调色剂和显影辊44之间的分子间力的大小的指标，有调色剂的流动性。调色剂的流动性越高，则越能够减小分子间力，作为本发明所用的调色剂，合适的流动性的目标的休止角在25。以下。再者，调色剂的流动性依赖于外添剂对调色剂母颗粒的覆盖率，通过将该覆盖率设为1以上，能够降低分子间力，提高其流动性。这里，外添剂的覆盖率由下式来定义：
(覆盖率)＝(D·r1·w)/(d·r2·W·p)…(6·1)
在上式中，D及d分别是调色剂母颗粒及外添剂的体积平均粒径，r1及r2分别是调色剂母颗粒及外添剂的真比重，W及w分别是调色剂母颗粒及外添剂的质量，p是圆周率。
此外，如果带电量相同，则其粒径越小，镜像力越大，所以为了降低镜像力，使用粒径比较大的调色剂也很有效。根据发明人等的实验得知，通过使用体积平均粒径在8mm以上的调色剂，能够确保足够的调色剂飞翔量。
其中，在上述第5及第6实施方式中，在形成用于求直流显影偏压Vavg的最佳值的补丁图像时将曝光能量E的值暂时设定为其可变范围内的中央值，但是此时的曝光能量的值并不限于此，而是任意的。但是，如果曝光能量过大，则潜像上附着的调色剂量增多，调色剂的消耗量增大。此外，如果曝光能量过小，不仅细线图像，而且纯色图像的浓度也根据曝光能量来变化，难以高精度地求最佳的图像形成条件，所以此时的曝光能量最好设为图54所示的符号EA以上、不太大的值。
<其他>
其中，本发明并不限于上述实施方式，只要不脱离其精神，可以在上述以外进行各种变更。例如，可以如下所述来构成。
在上述各实施方式中，作为高浓度用补丁图像，使用纯色图像，而作为低浓度用补丁图像，使用由相互隔离配置的多个单点线构成的细线图像，但是能够用作补丁图像的图像并不限于这些，也可以是具有其他图案的图像。它们应该根据使用的调色剂的特性或浓度传感器的灵敏度等来适当变更。此外，各补丁图像的目标浓度也并不限于上述数值，也可以适当变更。
在上述实施方式中，将本发明应用于将中间转印带71作为本发明的“载像体”的图像形成装置，但是本发明的应用对象并不限于此，例如也可以应用于例如将转印鼓作为载像体的图像形成装置、测定感光体上形成的补丁图像的图像浓度的图像形成装置等，可以将本发明应用于求感光体或转印媒体等载像体上形成的调色剂像的图像浓度的所有图像形成装置及方法。
在上述实施方式中，图像形成装置能够形成使用4色调色剂的彩色图像，但是本发明的应用对象并不限于此，当然也可以应用于只形成单色图像的图像形成装置。此外，上述实施方式的图像形成装置是将主计算机等外部设备提供的图像形成到复印纸、转印纸、专用纸及OHP用透明胶片等纸张S上的打印机，但是本发明可以应用于复印机或传真机等电子照相方式的所有图像形成装置。
产业上的可利用性
如上所述，本发明可以应用于打印机、复印机及传真机装置等电子照相方式的图像形成装置，能够通过调节影响图像浓度的浓度控制因子来稳定图像浓度，提高图像质量。