JP2015228013A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適切なタイミングで効率良く画質調整を行うことで、画質の安定化を図ると共に無駄なトナー消費を抑制する。【解決手段】画像形成装置１は、現像部１０２と、トナー収容容器１０２１とを備えると共に、基準トナー補給時間と実際のトナー実補給情報との差分の大小に応じて、次回の画質調整の実施タイミングを印刷枚数で設定する画質調整実施タイミング設定部１５７と、設定された画質調整の実施タイミングに達する毎に、画像の画質を調整する画質調整部、画像濃度調整部（１５１，１５８）とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式で画像形成を行う複写機、複合機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に関する。

複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラムを一様に帯電させる帯電装置と、感光体ドラムを露光して潜像を形成する露光装置と、潜像を現像剤で顕在化する現像装置等を備えている。画像形成装置に使用される現像剤は、温度や湿度等の環境変化に対する特性変化や経時変化に伴う特性変化を生じる。現像剤の特性が変化すると、それに伴って感光体ドラムを帯電、露光および現像して得られる画像の形成状態が変化する。

そこで、画像の形成状態の変化を抑制するために、画像形成条件を変更する、いわゆる画質調整と呼ばれる技術が知られている。画質調整は、通常、テストパターンの画像を記録紙上に実際に形成し、形成された画像の濃度を測定し、測定値と理想値との差分をなくすように画像形成条件を変更するもので、これによって画像の形成状態の変化を抑制するようにしている。しかしながら、画質調整のための作業を行っている間は、画像形成装置を利用することができないという問題がある。

また、近年、画像形成装置のカラー化が進み、画像形成装置は色毎の複数の画像形成部を備えたものとなっている。かかるカラー化に伴って印刷画像の品質に対する要求が高くなり、画像形成装置の電源立ち上げ時や所定の印刷枚数毎に画質調整が実施されている。しかしながら、画質調整作業では少なからずトナーを消費するため、コストの点からは極力その実施回数を抑えることが望ましい。

特許文献１には、テキストデータとイメージデータとで画質調整を実施する条件を異ならせると共に、印刷要求があった場合に、前回のプロセスコントロール実行後からのカウント枚数が所定のイメージデータ枚数閾値を超えたか否かを判断し、超えた場合にプロセスコントロールを実行するようにした技術が記載されている。

特許文献２には、ドットカウンタとトナー濃度センサの両計測値を元にトナー補給量を決定するトナー補給制御において、トナー補給量が上限を超える場合、連続形成される画像の作像間隔を補正することで、信頼性の高い濃度制御を行うことを可能にした画像形成装置が記載されている。

特開２００５−３５２３７９号公報 特開平９-１８５２４３号公報

特許文献１に記載の発明は、所定枚数毎に画質調整の判断を行うため、画像形成に係わる部材の特性変化や経時変化に伴う特性変化が大きい場合に、高い応答性での画質調整処理が期待しがたい。一方、特性変化が比較的小さいと予測される場合でも、所定枚数毎に画質調整の処理が行われるため、画質調整の実施と印字ジョブとが重なると、印刷ジョブが実行されないためジョブ効率が低下するという問題がある。特許文献２に記載の発明は、トナー補給量が上限を超える場合に画像の作像間隔を長くすることでトナー補給量の上限を維持させて信頼性の高い濃度制御を行うものであるが、濃度調整を所要のタイミングで実行させるようにしたものではない。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、画質調整を適切なタイミングで実施することでジョブ効率の低下とトナー消費とを抑制する画像形成装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明は、静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給する現像部と、前記現像部に現像剤を補給するための現像剤収容容器とを備えた画像形成装置において、現像剤の要求補給情報と前記現像剤の実際の実補給情報とを比較して画質調整の実施タイミングを設定する画質調整実施タイミング設定手段と、設定された画質調整の実施タイミングに達する毎に、画像の画質を調整する画質調整手段とを備えたものである。

また、本発明は、静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給する現像部と、前記現像部に現像剤を補給するための現像剤収容容器とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、現像剤の要求補給情報と前記現像剤の実際の実補給情報とを比較して画質調整の実施タイミングを設定するステップと、設定された画質調整の実施タイミングに達する毎に、画像の画質を調整するステップとを備えたものである。

これらの発明によれば、感光体ドラム等の像担持体に形成された静電潜像に対して、現像部から現像剤が供給され、付着されることで原稿画像が顕在化される。現像剤が消費されると、現像剤収容容器から現像部へ現像剤の補給が行われる。そして、画質調整実施タイミング設定手段によって、現像剤の要求補給情報と現像剤の実際の実補給情報とが比較され、比較結果に応じて、画質調整の実施タイミングが設定される。画質調整手段は、設定された画質調整の実施タイミングに達するか否かを判断し、実施タイミングに達すると、画像の画質を調整する。実施タイミングは、期間、時刻、印刷枚数その他で、設定可能である。画像調整の内容が、記録紙への印字を伴わない簡易型の場合、印刷ジョブの間に行う枚数で設定することも可能である。また、現像剤の要求補給情報は、画像形成に必要と想定される現像剤の消費量に対応する情報であり、一方、現像剤の実補給情報は、実際の補給量に対応する情報である。両者は、像担持体等や現像剤の特性が適正な状況にあるほど、より近似した値となる。従って、両者の比較結果から、現像剤の特性変化の発生、その他の事情が想定されることから、画質調整の実施タイミングを長短設定するようにして状況に則した好適な画質調整対応を可能とする。このようにすることで、適切なタイミングで効率良く画質調整を行って画質の安定化が図れると共に無駄なトナー消費が抑制される。

また、前記画質調整実施タイミング設定手段は、前記現像剤の要求補給情報と前記現像剤の実補給情報との差分の多少に応じて、次回の画質調整の実施までの期間を設定するものである。この構成によれば、両者の差分に応じて、すなわち差分が大きい程、次回の実施タイミングまでの期間が短くなるようにすることで、異常状態に対応した期間（スパン）が設定される。

また、前記画質調整の実施タイミングは、印刷枚数で設定することを特徴とする。この構成によれば、印刷ジョブの間で実行される。

また、前記電子的な画像のドットカウント値を計測するドットカウンタを備え、前記現像剤の要求補給情報は、前記ドットカウント値に基づいて設定する。この構成によれば、現像剤の要求補給情報が簡易に求められる。

また、前記現像剤収容容器は、前記現像剤の補給動作を行う現像剤補給部を備え、前記画質調整手段は、前記現像剤補給部に対して前記現像剤の補給量を調整することを特徴とする。この構成によれば、現像剤の補給量を調整することで、画質に包含される画像濃度を調整することが可能となる。

また、前記画質調整手段は、前記現像剤収容容器が純正品か否かを判断する判断手段を備え、判断結果に応じて前記現像剤の補給量を調整することを特徴とする。この構成によれば、装着されたカートリッジ等の現像剤収容容器が純正品か否かが判断される。判断手段による判断手法としては、使用者が操作部等を介して入力した、純正の有無に関する内容を判断したり、現像剤収容容器の適所に装着されたＩＣチップの内容を読み込んで判断したりする方法が採用され得る。判断結果が純正品でない場合には、純正品の場合の現像剤の補給量に対して補正が施されることで、非純正品の現像剤の使用を許可するようにしている。例えば、非純正品の場合の補給量は、純正品の場合に比して多めに、例えば数％、好ましくは２％程度に設定されることで、画像が薄めに形成されるようになることを可及的に防止している。

また、前記画質調整手段は、前記ドットカウント値、装置の使用に関する履歴、環境状況、及び印刷動作状況の少なくとも１つの情報に基づいて前記現像剤の補給量を調整することを特徴とする。この構成によれば、種々の要因（パラメータ）に基づいて現像剤の補給量が調整される。

本発明の画像形成装置によれば、適切なタイミングにおいて効率良く画質調整を行うことで、画質の安定化を図ると共に無駄なトナー消費を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 前記画像形成装置を構成する濃度測定ユニットの概略構成を示す説明図である。 前記画像形成装置による画質調整の一例の制御を示すフローチャートである。 （ａ）は、前記画像形成装置の画質調整に用いる高濃度補正用テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣの外観を示す説明図、（ｂ）は、テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣを作成する際の現像バイアスの値と反射光強度との関係を示す説明図である。 （ａ）は、前記画像形成装置の階調補正用テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６の外観を示す説明図、（ｂ）は、テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６に対応した入力階調数Ｄ１〜Ｄ１６と反射光強度Ｉ１〜Ｉ１６に基づいて求められた出力階調数Ｈ１〜Ｈ１６との関係を示す説明図である。 「ジョブ間での画像調整実施タイミング」の一例のテーブルを示す図である。 「ジョブ間での画像調整実施タイミング」の他の例のテーブルを示す図である。 現像バイアスをパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 印字率をパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 ライフをパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 残存トナー量をパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 トナー濃度をパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 温湿度をパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 単位時間当たりの印刷枚数をパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 原稿の種類をパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。 制御部が実行する画質調整処理及び実施タイミング設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 トナー収容容器が純正品か非純正品かをパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルの一例を示す図である。

図１に示す第１実施形態に係る画像形成装置１は、感光体ドラム１０１と、感光体ドラム１０１を均一に帯電させる帯電ローラ１０３と、感光体ドラム１０１を露光して静電潜像を形成する露光ユニット１０と、静電潜像にトナーを付着させて静電潜像を現像する現像部１０２とを有する画像形成部１００ａ〜１００ｄを備えている。

第１実施形態に係る画像形成装置１は、読み取った原稿の画像データやネットワーク等を介して送信された画像データに基づいて用紙に対して多色および単色の画像を形成する。このため、画像形成装置１は、図１に示すように、露光ユニット１０、感光体ドラム１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）、現像部１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）、帯電ローラ１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）、クリーニングユニット１０４（１０４ａ，…）、中間転写ベルト１１、一次転写ローラ１３（１３ａ〜１３ｄ）、二次転写ローラ１４、定着装置１５、用紙搬送路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、給紙カセット１６、手差し給紙トレイ１７及び排紙トレイ１８等を備えている。

画像形成装置１は、ブラック（Ｋ）及びカラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成部１００ａ〜１００ｄにおいて画像形成を行う。

画像形成部１００ａ〜１００ｄは、同様の構成であり、例えばブラックの画像形成部１００ａは、感光体ドラム１０１ａ、現像部１０２ａ、帯電ローラ１０３ａ、転写ローラ１３ａ及びクリーニングユニット１０４ａ等から構成される。この画像形成部１００ａ〜１００ｄは、中間転写ベルト１１の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。

帯電ローラ１０３は、感光体ドラム１０１の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ１０３に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、又は、帯電ワイヤを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。

露光ユニット１０は、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４及び第１反射ミラー７及び第２反射ミラー８等を備えており、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザビーム等の光ビームのそれぞれを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに照射する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる静電潜像が形成される。

現像部１０２は、静電潜像が形成された感光体ドラム１０１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。すなわち、現像部１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれは、公知のトナー収容容器１０２１ａ〜１０２１ｄから未使用のトナーの補給を受けることで、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナーを収納し、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれに形成された各色相の静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像を顕像化する。クリーニングユニット１０４は、現像・画像転写後における感光体ドラム１０１上の表面に残留したトナーを除去・回収する。

現像部１０２には、カートリッジ等のトナー収容容器１０２１が着脱可能に装着されている。トナー収容容器１０２１は、下部の排出口に配置されたトナー排出ローラ等を回転させるトナー排出モータを含むトナー補給部１０２２（図２参照）を駆動することによって、収容トナーを現像部１０２に補給可能にしている。トナー補給部１０２２は、単位時間当たり所定量（g／sec）のトナー補給を行う。

トナー収容容器１０２１それぞれの所定箇所には、図１のトナー収容容器１０２１ｄにのみ例示的に示しているように、ＩＣチップ１０２１１（１０２１１ｄ）の記録媒体（ＣＲＵＭ：Customer Replaceable Unit memory）が装着されている。ＩＣチップ１０２１１には、所定の様式で各種の情報（印刷枚数、使用日数、トータル印字率、駆動時間等）が格納され、制御部１５０側から読み取り可能にされている。純正品判断部１１２は、装着されたトナー収容容器１０２１が画像形成装置１のメーカと関連しているか否かを、装着時からトナー補給開始前までの間の適宜の時点で判断処理するもので、ＩＣチップ１０２１１に記憶されている情報の内の所定の情報の有無から、トナー収容容器１０２１が純正品か否かを判断する。なお、純正品判断部１１２は、ＩＣチップ１０２１１から情報が読み取れるか否かで、当該トナー収容容器１０２１が純正品か否かを判断するようにしてもよい。

トナー濃度検出器１０２０（図２参照）は、現像部１０２内に臨んで配置され、現像剤中のトナー濃度を検出し、検出値を制御部１５０（図２参照）へ出力する。制御部１５０は、１枚の画像の画像形成処理毎に、トナー濃度検出器１０２０からのトナー濃度の検出値に基づいてトナー補給時間を設定してトナー補給部１０２２（図２参照）を駆動させる。これにより、消費量に相当する量のトナーがトナー収容容器１０２１から現像部１０２へ補給される。

一次転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写する。二次転写ローラ１４は、給紙カセット１６又は手差し給紙トレイ１７から給紙された用紙に中間転写ベルト１１のトナー像を転写する。トナー像が転写された用紙は、定着装置１５を経て、排紙ローラ１８ａによって排紙トレイ１８上に排出される。

次に、図２、図３を用いて、第１実施形態に係る画像形成装置１における画質調整を行うための電気的構成について説明する。

第１実施形態に係る画像形成装置１は、図２に示すように、感光体ドラム１０１と、帯電ローラ１０３と、露光ユニット１０と、現像部１０２、トナー収容容器１０２１及びトナー補給部１０２２とを有する画像形成部１００を備えている。また、画像形成装置１は、画像を表示する表示部１１０、ユーザ側からの各種の入力を行う操作部１１１、記憶部１２０、温湿度検知部１３０、及び濃度測定ユニット１４０等を備えている。各部は、例えばコンピュータで構成される制御部１５０によって動作が制御される。画像形成装置１は、さらに後述するドットカウンタ１６０を備えている。

記憶部１２０は、画像形成装置１に関する各種の使用に関する履歴を記憶する。履歴としては、画像形成装置１が放置されていた時間、画像形成装置１の装置内の温度もしくは湿度、印刷ジョブによる印刷枚数や、感光体ドラム１０１と帯電ローラ１０３と露光ユニット１０と現像部１０２のうちの何れかの累積使用時間もしくは累積印刷枚数、画像形成装置１の使用したトナー消費量、及びトナー補給情報等を含む。

温湿度検知部１３０は、画像形成装置１が設置されている周囲の温度及び湿度を検知する。

濃度測定ユニット１４０は、図３に示すように、転写ベルト１１に向けて光を照射する発光素子１４１と、転写ベルト１１上に転写された、後述するように画質調整モードにおいて作成されるテストパッチ（トナーパターン）ＴＰで正反射した光を受光し、受光した光の光量に応じた電圧を出力する正反射受光素子１４２と、テストパッチで乱反射した光を受光し、受光した光の光量に応じた電圧を出力する乱反射受光素子１４３とを備えている。なお、転写ベルト１１上のテストパッチに光を照射する場合を例示したが、これに代えて、感光体ドラム１０１上のテストパッチに光を照射する態様としてもよい。

制御部１５０は、図略のプログラム記憶部に記憶された処理プログラムを実行することによって、画像形成部１００における、いわゆる簡易型の画質調整を行う機能部（以下、「画質調整部１５１」と称する。）を備えているとともに、特に、印刷ジョブ開始指示判定部１５２、印刷ジョブ種類判別部１５３、画質調整判定部１５４、画質調整管理部１５５、及びメッセージ表示部１５６として機能する。

印刷ジョブ開始指示判定部１５２は、操作部１１１への操作を受け付けて、印刷ジョブの開始が指示されたか否かを判定する。印刷ジョブ種類判別部１５３は、開始が指示された印刷ジョブの種類を判別する。印刷ジョブの種類は、例えば、印刷されるジョブがカラーかモノクロか、印字されるジョブの総枚数の量が多いか少ないか、印字されるジョブの原稿の種類が写真か普通（テキスト等）の画像か等に基づいて判別する。

画質調整判定部１５４は、画像形成装置１の使用履歴及び温湿度検知部１３０による検知結果の少なくとも一方に基づき画質調整の実施を判定する。具体的には、画質調整判定部１５４は、温度もしくは湿度の変化が所定値を超えた場合、あるいは画像形成装置１の使用履歴が所定の閾値を超えた場合、もしくは後述する図７及び図８に示す実施タイミングに達した場合、画質調整を実施する。画質調整管理部１５５は、画質調整実施中に印刷ジョブ実施のタイミングが重なった場合に、印刷ジョブの種類と画質調整判定部１５４の判定結果に基づいて、画質調整実施を中断させるか否かを判定する。

次に、画像形成装置１の制御部１５０による画質調整の処理を、図４のフローチャート及び図５、図６を用いて説明する。画質調整モードは、高濃度補正（ステップＳ１〜Ｓ９）と階調補正（ステップＳ１３〜Ｓ１９）とで構成される。

なお、以下の例では、階調補正は、高濃度補正による現像バイアス電圧の変動量が閾値を超えたときにのみ実施されるようにしたが、画質調整のたびに実施される態様としてもよい。また、ここでは、黒色を担当する画像形成部１００ａの画質調整を実施する場合を例に挙げて説明するが、カラー画像形成部１００ｂ〜１００ｄについても同様の方法で実施することができる。さらに、画質調整を実施する方法（手順）及び条件は、一例であり、画質調整を行う方法及び条件は、ここで示したものに限定されない。

まず、高濃度補正を行う手順（ステップＳ１〜Ｓ９）について説明する。感光体ドラム１０１に対して帯電、露光及び現像を行うことによって、感光体ドラム１０１上に、図５（ａ）の例に示すような、高濃度補正用テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣを作成するためのトナーパターンが形成される。そして、このトナーパターンが転写ベルト１１に転写されて、高濃度補正用テストパッチ（以下、「テストパッチ」と称する。）ＴＰＡ〜ＴＰＣが作成される（ステップＳ１）。

なお、感光体ドラム１０１の帯電は、帯電ローラ１０３の印加電圧Ｖｇで行われる。印加電圧Ｖｇの値は、前回の画質調整時に設定された印加電圧の値である。印加電圧は、初期値が−６００（Ｖ）であるが、後述するステップＳ９で変更され得る。また、露光は、露光ユニット１０の半導体レーザのデューティ比を所定値で、ここでは１００％（すなわち、連続駆動）で行われる。現像は、現像部１０２の現像バイアス電圧を変化させながら行われる。

テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣ用のトナーパターンは、現像バイアス電圧を、例えばＶｂｐ−５０（Ｖ）、Ｖｂｐ（Ｖ），Ｖｂｐ＋５０（Ｖ）に設定した状態で形成される。Ｖｂｐ（Ｖ）は、前回実施された画質調整時に設定された現像バイアス電圧である。現像バイアス電圧は、本例では、初期値が−３２５（Ｖ）であるが、後述するステップＳ５で最適な値に変更される。

テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣの外観は、図５（ａ）に示すように、現像バイアス電圧の値が小さいもの（負方向への絶対値が大きいもの）ほど、トナーの付着量が多くなっている状態を示している。すなわち、テストパッチＴＰＡ，ＴＰＢ，ＴＰＣの順でトナーの付着量が多くなっている。

次いで、テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣの反射光強度ＩＡ，ＩＢ，ＩＣを測定する（ステップＳ３）。反射光強度の測定は、図３に示すように、転写ベルト１１上のテストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣに向けて発光素子１４１から光を照射し、テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣで正反射又は乱反射した光を正反射受光素子１４２又は乱反射受光素子１４３で受光し、正反射受光素子１４２又は乱反射受光素子１４３で発生した電圧の大きさに基づいて行う。

なお、黒色については、正反射光強度に基づいてテストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣの濃度の評価を行い、その他の色については、乱反射光強度に基づいてテストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣの濃度の評価を行うのが一般的である。また、トナーの付着量が多くなるほど乱反射光の光量が増大し正反射光の光量が減少するため、正反射受光素子１４２又は乱反射受光素子１４３で発生した電圧の大きさは、テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣの濃度と相関している。

以下、反射光強度が正反射光強度である場合を例にして説明する。ここで、テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣを作成する際の現像バイアス電圧と、ステップＳ３で測定した反射光強度ＩＡ，ＩＢ，ＩＣとの関係を示すグラフを図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）には、テストパッチＴＰＡ〜ＴＰＣに対応した３つの測定データと、これら３つの測定データのうちの隣接する２つを互いに連結する直線が示されている。

続いて、図５（ｂ）に示す手順により、反射光強度が基準値Ｉｏとなる現像バイアス電圧Ｖｂｏが算出される（ステップＳ５）。次に、グリッド電圧ＶｇとステップＳ５で算出された現像バイアス電圧Ｖｂｏとの差の絶対値が求められ、この絶対値が１５０（Ｖ）よりも小さいかどうかが判断される（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、グリッド電圧Ｖｇと現像バイアス電圧Ｖｂｏの差の絶対値が１５０（Ｖ）よりも小さいと判断された場合、下地にトナーが付着すること（いわゆる「かぶり」）を防止するために、グリッド電圧Ｖｇが現像バイアス電圧Ｖｂｏ−１５０（Ｖ）に設定されて（ステップＳ５）、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ７において、グリッド電圧Ｖｇと現像バイアス電圧Ｖｂｏの差の絶対値が１５０（Ｖ）よりも大きいと判断された場合、そのままステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ステップＳ１〜Ｓ９での高濃度補正による現像バイアス電圧の変動量（｜Ｖｂｐ−Ｖｂｏ｜）が、変動量の閾値（ΔＶｂｍａｘ）を超えているか否かが判断される。ステップＳ１１において、高濃度補正による現像バイアス電圧の変動量（｜Ｖｂｐ−Ｖｂｏ｜）が、変動量の閾値（ΔＶｂｍａｘ）を超えていると判断された場合、ステップＳ１３以降の階調補正の処理が行われる。一方、ステップＳ１１において、高濃度補正による現像バイアス電圧の変動量（｜Ｖｂｐ−Ｖｂｏ｜）が、変動量の閾値（ΔＶｂｍａｘ）を超えていないと判断された場合、階調補正は行わずに画質調整の処理が完了する。

なお、前記変動量の閾値は、色ごとに異なるものにしてもよい。例えば、黒の閾値をその他の色の閾値よりも大きくしてもよく、これによれば、一般にモノクロ印刷よりもカラー印刷の方が高精度な印刷が求められるとの実情に沿ったものとなる。

次に、階調補正を行う手順（ステップＳ１３〜Ｓ１９）について説明する。まず、感光体ドラム１０１に対して帯電、露光及び現像を行うことによって感光体ドラム１０１上に、図６（ａ）の例に示すように、階調補正用テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６を作成するためのトナーパターンが形成される。このトナーパターンが転写ベルト１１に転写されることによって階調補正用テストパッチ（以下、「テストパッチ」と称する。）ＴＰ１〜ＴＰ１６が作成される（ステップＳ１３）。

感光体ドラム１０１の帯電は、帯電ローラ１０３の印加電圧Ｖｇにて行われる。なお、ステップＳ９で印加電圧Ｖｇが変更された場合、変更後の電圧が設定される。また、露光は、露光ユニット１０の半導体レーザのデューティ比が入力階調数Ｄ１〜Ｄ１６に対応した値に設定されて行われる。入力階調数Ｄ１〜Ｄ１６は、一例では、それぞれ、２５５，２３９，２２３，２０７，１９１，１７５，１５９，１４３，１２７，１１１，９５，７９，６３，４７，３１及び１５である。入力階調数に対応したレーザデューティ比は、入力階調数とレーザデューティ比とが対応付けされた階調補正テーブルを参照して求められる。階調補正テーブルは、前回の階調補正時に作成したものを用いるが、最初の階調補正時には、出荷時に装置に組み込まれているデフォルトの階調補正テーブルが用いられる。さらに、現像は、ステップＳ５で算出した現像バイアス電圧Ｖｂｏにて行われる。

なお、テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６の外観は、図６（ａ）に示すように、入力階調数が大きなものほど、トナーの付着量が多くなっている状態を示している。すなわち、テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６の順にトナーの付着量が多くなっている。

次に、テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６の反射光強度Ｉ１〜Ｉ１６が測定される（ステップＳ１５）。反射光強度Ｉ１〜Ｉ１６の測定は、高濃度補正のときと同様の方法で行われる。

ところで、図６（ｂ）には、テストパッチＴＰ１〜ＴＰ１６に対応した１６個の測定データと、これら１６個の測定データから最小二乗法等によって求められた回帰曲線Ｂと、入力階調数と出力階調数との理想的な関係を示す理想曲線Ａとが示されている。

入力階調数と出力階調数の関係は、理想曲線Ａのようになるのが理想的であるが（従って、前回の階調補正時には入力階調数と出力階調数の関係が理想曲線Ａに一致するように階調補正テーブルが作成されているが）、環境変化や経時劣化等の原因により、入力階調数と出力階調数の関係は、理想曲線Ａからずれて例えば回帰曲線Ｂのようになり得る。そして、入力階調数と出力階調数の関係が理想曲線Ａに一致するようなレーザデューティ比を各入力階調数について求めることによって、入力階調数とレーザデューティ比とが対応付けされた階調補正テーブルが新たに作成される（ステップＳ１７）。

次いで、現像バイアス電圧ＶｂｏがＶｂｐとして保存されて（ステップＳ１９）、階調補正処理が完了、すなわち画質調整処理が完了する。

続いて、画質調整処理の実施タイミングの設定について説明する。

図２において、ドットカウンタ１６０は、感光体ドラム１０１上に形成される静電潜像のうちトナーが載る部分の画素数を、画像データを構成する各画素データをカウントして取得するものである。ドットカウンタ１６０は、現像しようとする静電潜像のうちトナーが載る部分の画素数をドットカウント値として記憶部１２０に出力する。制御部１５０はドットカウント値を記憶部１２０に記憶する。

また、制御部１５０は、図略のプログラム記憶部に記憶された処理プログラムが実行されることによって、画質調整実施タイミング設定部１５７及び画像濃度調整部１５８として機能する。画質調整実施タイミング設定部１５７は、トナーの補給状態を評価する評価処理と、評価結果に基づいて画質調整を実施するタイミングを設定するタイミング設定処理とを行う。

評価処理は、基準トナーの補給時間と、実際のトナー補給時間とを取得して差分を得ることである。タイミング設定処理は、評価処理で得られた差分に応じて次回の画質調整の実施時点を設定することである。

なお、基準トナーの補給時間とは、トナーの要求補給情報に相当し、画像形成に必要と想定される現像剤の消費量に対応する値をいう。また、実際のトナー補給時間とは、トナーの実補給情報に相当し、実際の補給量に対応する値をいう。

ここに、基準トナー補給時間は、
基準トナー補給時間＝ドットカウント値から算出されるトナー消費量／トナー収容容器１０２１から補給される単位時間当たりのトナー補給量
で表される。なお、「ドットカウント値から算出されるトナー消費量」とは、ドットカウンタ１６０で計測された値から換算される１枚の画像の現像に要するトナーの消費量をいう。なお、トナー消費量は、１枚の画像に限らず、所要枚数分の平均から取得したものでもよい。例えば、制御部１５０は、直前の所定印刷枚数と各ドットカウント値とを関連付けて累積情報として記憶し、かかる累積情報から印刷１枚毎のトナー消費量の平均を算出して、ドットカウント値から算出されるトナー消費量として扱うようにしてもよい。また、「トナー収容容器１０２１から補給される単位時間当たりのトナー補給量」とは、トナー補給部１０２２が持つトナー補給能力を示す値（g／sec）をいう。

また、実際のトナー補給時間とは、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って、トナー補給部２０２２が、印刷１枚当たりにトナー収容容器１０２１から現像部１０２へトナーを補給する動作を行った時間をいう。

図７に示す「ジョブ間での画像調整実施タイミング」のテーブルは、記憶部１２０に予め記憶されている。図７の例では、基準トナー補給時間が、０．２０[sec]である。これに対して、実際のトナー補給時間が、０．１[sec]，０．１５[sec]，…０．３０[sec]のようにあり、基準トナー補給時間との差分に応じて、ジョブ間での画像調整実施タイミングの内容が設定されている。例えば、実際のトナー補給時間が基準トナー補給時間と同じ０．２[sec]の場合、１００―１０１枚目の間（すなわち１００枚目の直後）に実施されるように設定されている。そして、基準から離れるに従って、実施タイミングの間隔が狭くなっている。これは、基準トナー補給時間と実際のトナー補給時間とが大きく異なる場合、何らかの異常もしくは現像部１０２内のトナー濃度（現像特性）が大きく変化している可能性が想定されることから、より短い間隔で画質調整処理を実施することが好ましいことに対応させたものである。一方、基準トナー補給時間と実際のトナー補給時間とが近い場合、適正な画像形成条件となっている可能性が高いと考えられることから、画質調整実施タイミングをあまり変化させる必要がないことに対応している。上記において、基準トナー補給時間が、０．２０[sec]とあるのは一例であり、印刷原稿の種別等に起因するドットカウント値の大小等、状況に応じて他の値が適宜基準となり得る。従って、図７に示すテーブルは、図示されていないが、さらに必要な範囲内で基準トナー補給時間毎のテーブル内容を備えている。

なお、図７に示すテーブルは、実際のトナー補給時間の間隔が０．０５[sec]毎であるが、さらに細分されていてもよい。また、実際のトナー補給時間が図７に示すテーブルの値の間、例えば０．１２[sec]のような場合には、補間処理を行うことで対応可能である。また、テーブルを採用する他、計算式を利用して、差分から実施タイミングを算出する態様としてもよい。さらに、実施タイミングを印刷枚数を基準に設定するので、画質調整処理は、原則、印刷ジョブ間に実行されることになるが、画質調整処理自体、図４に示すような簡易型な処理であって短時間で済むことから、ジョブ間に介在させてもジョブ効率の低下は殆どない。

図８に示す「ジョブ間での画像調整実施タイミング」のテーブルは、記憶部１２０に予め記憶されている。このテーブルは、次回の実施タイミングを、前回の実施タイミングを基準に設定するためのものである。すなわち、図８の例では、「前回のジョブ間での画像調整実施タイミング」が７０−７１枚目の間に実施となっており、そして今、「実際のトナー補給時間」が０．２[sec]であったとすると、「基準トナー補給時間に対する実際のトナー補給時間から決定されるタイミング係数」は、“１”であるので、次回の「ジョブ間での画像調整実施タイミング」は、７０−７１枚目の間となっている。一方、仮に「実際のトナー補給時間」が０．１[sec]であったとすると、「基準トナー補給時間に対する実際のトナー補給時間から決定されるタイミング係数」は、“０．４”であるので、次回の「ジョブ間での画像調整実施タイミング」は、２８−２９枚目の間（２８枚目＝７０枚目×０．４）となる。図８においても、基準トナー補給時間と実際のトナー補給時間との差分（絶対値）の大小に応じて次回の画質調整処理の実施タイミングを長短することで、図７の場合と同様な利点が得られる。上記において、基準トナー補給時間が０．２０[sec]とあり、また「前回のジョブ間での画像調整実施タイミング」が７０−７１枚目とあるのはいずれも一例であり、状況に応じて他の値が適宜基準となり得る。従って、図７に示すテーブルは、図示されていないが、さらに必要な範囲内で基準トナー補給時間毎、かつ「前回のジョブ間での画像調整実施タイミング」毎のテーブル内容を備えている。また、図７の場合と同様に、計算式を用いて次回の「ジョブ間での画像調整実施タイミング」を算出する態様としてもよい。

図９〜図１６は、各パラメータに基づいて、実際にトナー補給を実施する割合を、例えば係数倍で設定するためのテーブルで、記憶部１２０に予め記憶されている。図９は、想定していた現像バイアス[V]と、印刷ジョブを止めるなどして記録紙への印字を介して実施した、より高精度の画質調整の前回作業時の現像バイアス[V]との差分に応じて、画像濃度の出具合が変わることから、これに対応するべく、「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。すなわち、制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図９で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。補給時間が係数倍されたトナー補給処理は、次回の画質調整処理の実施時点まで継続して行われる。なお、想定していた画質調整結果の現像バイアスは印字率、画像形成部１００の使用環境、及び使用履歴等のパラメータから予め理想状態として想定されている画像形成条件であり、各パラメータに応じて想定したバイアスが記憶部１２０に記憶されている。また、図９は、現像部１０２の現像バイアスを用いたが、これに代えて感光体ドラム１０１の電位、又は露光ユニット１０内の半導体レーザのパワー値を利用したものでもよい。

図１０は、ドットカウント値から算出される印字率に対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。印字率の大小に応じて現像部内のトナー入れ替わりの多少に対応させたものである。すなわち、制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１０で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。補給時間が係数倍されたトナー補給処理は、次回の画質調整処理の実施時点まで継続して行われる。なお、この継続処理は、以降の図１６まで同様に行われる。

図１１は、現像剤のライフ、感光体ドラム１０１のライフに対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。現像剤及び感光体ドラム１０１のライフは印刷枚数、使用期間、回転数等の履歴によって、所定段階に分類、例えば「前半」、「後半」に分けて設定される。上記において、印刷枚数、使用期間、回転数等の情報は、画像かぶりやトナー飛散に影響することから、各検出部で計測されて制御部１５０によって取得され、記憶部１２０で管理される。すなわち、制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１１で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。なお、ライフは、現像剤及び感光体ドラム１０１の一方のみでもよい。

図１２は、トナー収容容器１０２１に残存するトナー量に対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。トナー収容容器１０２１のトナー残量は、所定数に分類、例えば「多い」、「半分」、「少ない」に分けて設定される。上記において、トナー収容容器１０２１のトナー残量は、現像部１０２に補給されるトナー量の多少に影響することから、トナー収容容器１０２１の所定箇所に配置されているＩＣチップ１０２１１ｄに記憶される情報（印刷枚数、使用日数、トータル印字率、駆動時間）から推定される。あるいは、光学センサや重量測定器を利用したものでもよい。制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１２で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。

図１３は、現像部内に保持されるセンサ出力（トナー濃度検出器１０２０が透磁率センサの場合）の検出値と基準値との高低に対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。ここでは、検出値は、基準値と比較して３段階に分けられている。現像剤がトナーとキャリアとからなる二成分系の場合、トナーが不足しているほど、より多くのトナー補給を行う必要がある。制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１３で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。

図１４は、温度、湿度に対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。現像剤や感光体ドラム１０１の特性は、温度や湿度の影響を受けやすい。温湿度検知部１３０の検出結果に従って、ここでは３分類されている。制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１４で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。

図１５は、単位時間当たりの印刷枚数の多少に対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。算出された単位時間当たりの印刷枚数は、現像剤もしくは感光体ドラム１０１のライフに応じて、３段階に分けられている。トナーの入れ替わりが多いほどトナー補給量を増大させている。制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１５で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。

図１６は、原稿の種類に対応して「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。原稿の種類は、テキスト、写真、コピー、ｆａｘ等が想定され、原稿画像の電子データから、原稿種別毎の特有の性質を解析することで原稿種別を判定することが可能である。制御部１５０は、トナー濃度検出器１０２０の検出結果に従って設定されたトナー補給時間に対し、図１６で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。

このように、制御部１５０は、トナーの補給量の調整を、ドットカウント値、画像形成装置１の動作履歴、環境状況、及び印刷動作状況の少なくとも１つの情報に基づいて行うことで画質調整を図るようにしてもよく、さらに、図９〜図１６の少なくとも１つ以上のパラメータを採用してトナー補給量を調整するようにしてもよい。そして、画質調整処理とは、図４に示す処理の他、図９〜図１６に基づくトナー補給時間、さらにはトナー補給量の調整による画像濃度調整の設定処理を含む。

次に、図１７を用いて、制御部１５０が実行する画質調整処理及び実施タイミング設定処理の手順の一例をフローチャートを用いて説明する。操作部１１１内の印刷キー等が操作されて、印刷ジョブの１枚目の印刷指示が受け付けられると（ステップＳ３１）、制御部１５０によって印刷動作が行われ、かつ印刷枚数が１だけインクリメントされる（ステップＳ３３）。

次いで、印刷枚数が、実施タイミング、すなわち前回の画質調整処理時に設定された実施タイミング（設定印刷枚数を超えた）に達したか否かが判断される（ステップＳ３５）。実施タイミングに達していなければ、ステップＳ４５に移行する。印刷ジョブが複数枚を印刷する態様では、印刷ジョブが終了するまで（ステップＳ４５でＹｓｅ）、次頁の印刷指示を受け付けて同様にステップＳ３１に戻る。

ステップＳ３５で、印刷枚数が実施タイミングに達したと判断されると、図４に示す画質調整処理（ステップＳ３７）、さらに図９〜図１６の少なくとも１つの画像濃度調整設定（画質調整処理に含まれる）（ステップＳ３９）を行う。次いで、図７乃至は図８を参照して、次回の実施タイミングの設定処理が行われる（ステップＳ４１）。そして、印刷枚数がリセットされて（ステップＳ４３）、次回の実施タイミングに対する計測が開始される。次いで、印刷ジョブの終了か否かが判断され（ステップＳ４５）、終了であれば、本フローを抜ける。一方、印刷ジョブが終了でなければ、ステップＳ３１に戻って同様の処理が繰り返される。なお、ステップＳ３７，Ｓ３９，Ｓ４１，Ｓ４３の順番は入れ替わってもよい。また、上記におけるステップＳ３７，Ｓ３９の画質調整は、記録紙への印刷を介して調整処理するものではない簡易型であるため、ジョブ効率の低下を招かないが、実施タイミングの設定を、記録紙への印刷を介して行う、前記した高精度型の画質調整に適用することも可能である。

なお、図７では、基準トナー補給時間をドットカウント値を利用して表しているが、第２実施形態として、記録紙の種類やサイズ、また記録紙１枚内のトナー付着率すなわち印字率、あるいは印字面積比率などを取得し、これらの情報を利用して基準トナー補給時間を設定するようにしてもよい。

また、第３実施形態として、基準トナー補給時間と実際のトナー補給時間とを利用する態様に代えて、トナー消費量もしくはトナー補給量を利用するようにしてもよい。

次に、図１８は、トナー収容容器１０２１が純正品か非純正品かをパラメータとして「実際にトナー補給を実施する割合（係数倍）」を設定したテーブルである。画像形成装置１には純正のトナー収容容器１０２１の他、非純正品が装着されることが考えられる。非純正品の場合、トナーの特性の違いがあり得る他、トナー収容容器１０２１のトナー補給部の構造上の違いによってトナー補給量が純正品と異なることが考えられる。画像形成においては、画像が濃いめに印刷されるよりも薄めに印刷されることの方が好ましくないため、非純正品では純正品の場合に比して所定比率（％）だけ多めにトナー補給を実施するように設定している。所定比率は、数％でよく、好ましくは２％程度である。制御部１５０は、図９〜図１６で設定されるトナー補給の実施の割合に対し、図１８で設定された係数値を乗算してトナー補給時間を設定する。この補正処理は、図１７で実行される図９〜図１６のトナー補給実施割合にさらに加味して行われる。

なお、純正品の有無によるトナー補給処理に関して、純正品判断部１１２がＩＣチップ１０２１１を利用して純正品の有無を判断する態様に代えて、第４実施形態として、操作部１１１からユーザによって入力される純正品か非純正品かの少なくとも一方の情報の内容から純正品の有無を判断する態様としてもよい。また、純正品か否かの判断結果に基づく、補給量の補正処理について、図１８に示す補給量を補正する態様に代えて、あるいは補給量の補正態様と共に、第５実施形態として、補給タイミングを早めたりする態様としてもよい。さらに、純正品の有無によるトナー補給処理に関する、ＩＣチップ１０２１１を利用する態様及び操作部１１から入力する態様と、補給量の補正処理に関する、補正量を増加補正する態様及び補給タイミングを早める態様との組み合わせによって、例えば操作部１１から入力する態様と補正量を増加補正する態様との組み合わせからなる第６実施形態を含む、各実施形態が採用可能である。

また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０２ 現像部
１０２０ トナー濃度検出器
１０２１ トナー収容容器（現像剤収容容器）
１０２１１ ＩＣチップ
１０２２ トナー補給部（現像剤補給部）
１１１ 操作部
１１２ ＩＣチップ読取部
１２０ 記憶手段
１３０ 温湿度検知部
１５０ 制御部
１５１ 画質調整機能（画質調整手段）
１５７ 画質調整実施タイミング設定部（画質調整実施タイミング設定手段）
１５８ 画像濃度調整設定部（画質調整手段）
１６０ ドットカウンタ
１０２１１ｄ ＣＲＵＭ

Claims (8)

1. 静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給する現像部と、前記現像部に現像剤を補給するための現像剤収容容器とを備えた画像形成装置において、
   現像剤の要求補給情報と前記現像剤の実際の実補給情報とを比較して画質調整の実施タイミングを設定する画質調整実施タイミング設定手段と、
   設定された画質調整の実施タイミングに達する毎に、画像の画質を調整する画質調整手段とを備えた画像形成装置。
2. 前記画質調整実施タイミング設定手段は、前記現像剤の要求補給情報と前記現像剤の実補給情報との差分の多少に応じて、次回の画質調整の実施までの期間を設定する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画質調整の実施タイミングは、印刷枚数で設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記電子的な画像のドットカウント値を計測するドットカウンタを備え、
   前記現像剤の要求補給情報は、前記ドットカウント値に基づいて設定する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤収容容器は、前記現像剤の補給動作を行う現像剤補給部を備え、前記画質調整手段は、前記現像剤補給部に対して前記現像剤の補給量を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記画質調整手段は、前記現像剤収容容器が純正品か否かを判断する判断手段を備え、判断結果に応じて前記現像剤の補給量を調整することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記画質調整手段は、前記ドットカウント値、装置の使用に関する履歴、環境状況、及び印刷動作状況の少なくとも１つの情報に基づいて前記現像剤の補給量を調整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. 静電潜像が形成された像担持体に現像剤を供給する現像部と、前記現像部に現像剤を補給するための現像剤収容容器とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、
   現像剤の要求補給情報と前記現像剤の実際の実補給情報とを比較して画質調整の実施タイミングを設定するステップと、
   設定された画質調整の実施タイミングに達する毎に、画像の画質を調整するステップとを備えた画像形成方法。