JP4839996B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、像保持体の表面を一様に帯電した状態で、画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤によって現像すると共に、記録媒体へトナー画像を転写し、当該転写したトナー画像を定着することで画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置では、像保持体としての感光体ドラムを中心として、この感光体ドラムの周面に対向するように帯電部、光走査部、現像部、転写部等が配置されている。

すなわち、帯電部へ所定の電圧を印加することによって感光体ドラムの表面を一様に帯電し、光走査部からの光ビームによって静電潜像を形成し、現像部においてトナーを含む現像剤を供給して現像し、転写部において例えば、中間転写体等へトナー画像を転写した後、用紙へ画像を転写する。画像が転写された用紙は、排出口までの搬送中に定着部において定着処理される。

上記のような従来の画像形成装置では、コストダウンや装置の小型化により現像部内のトナー濃度と、出力画像濃度をひとつの光学センサ(濃度センサ）で調整する方法が考案されている。具体的には所定間隔でトナー濃度調整用パッチと画像濃度調整用パッチとを形成し、これらのパッチ濃度を光学センサで測定することによりトナー濃度及び画像濃度を判断し、この判断結果に応じてトナー濃度を及び画像濃度を調整するものである。

なお、画質安定を目的として、特許文献１乃至特許文献３に記載の技術が提案されている。

特許文献１は、簡単な構成で画像品質の安定化を図るべく、画像比率が高い印字の際の画質を維持する為に画像濃度の一定化、定着性を得るようにしている。

すなわち、「ドット数を計数する手段」、「ドット計数値を記憶するメモリ」、及び「トナー現像バイアスを制御する制御手段」を備えており、ドット計数値が所定の値を超えたときに、バイアス電圧を上げるようにしている。

この結果、出力される画像のドット数を都度計数して記憶手段に加算していき、この値が画像濃度低下の始まる値と比較して超えているときに、現像バイアスを上げる方向に補正して、濃度低下を抑制しようというものである。

特許文献２は、白紙に近い低像密度画像が多く出力されるような場合に、排出（現像）されるトナー量が不十分で現像剤がチャージアップすることによるベタの濃度低下または文字画質低下や、逆に高画像密度の場合に、（トナーの帯電が下がり）現像機内のトナー消費ペースが加速され、ランニングコストの増加を改善することが提案されている。

すなわち、排出量が不十分な場合には、吐き出しモード（現像器の調整制御）で算出した量のトナーを排出し、結果として一定枚数で一定以上のトナーを消費させる。また、排出量が多い場合には、現像器を一定時間動作させることにより、トナーを帯電させる。

特許文献３は、電子写真式高速印刷機の分野で、低印字率印刷運転もしくは間欠印刷運転後に低濃度になるため、現像バイアスを補正して濃度を確保するが、この場合により一定な印字性能を維持することが提案されている。

すなわち、補正によるトーンジャンプを防ぐために、現像剤消費率検出結果に応じて補正を段階的に実施している。
特開平５−２１０２７９号公報 特開２００４−３１８１１４公報 特開２００４−１０９５９９公報

しかしながら、上記の画像形成装置で、上記光学センサの測定値が目標のトナー濃度又は画像濃度に近似しているにも関わらず、実際のトナー濃度又は画像濃度は目標から大きく乖離している場合があった。この原因は例えば現像ロール上の現像量（MOS）のばらつき、パッチ画像の飛び散りの多少、又は現像剤や感光体、転写部材等のバラツキであったりと様々であるが、いずれにしても目標値との乖離が大きいと画質上種々のトラブルが発生してしまう。

特に、トナー濃度が目標値より高いと、画像濃度が目標値よりも高くなりゴーストや転写不良の発生という画質上の問題が発生する他に、消費トナー量が多いためトナーカートリッジのライフを満足できない、という問題があった。

また、特許文献１では、画像低下の始まる値よりも小さいドット係数での補正はないので、補正としては不十分であり、また、画像が濃い場合に補正する手段については開示されていない。

また、特許文献２では、極端な印字密度の画像の連続印字等によるトナーのチャージアップまたは低帯電時の影響を抑制するためのものであるため、通常動作中の画像濃度を一定にする効果は無い。

さらに、特許文献３では、トナーのチャージアップまたは低帯電時の影響を抑制するためのものであるため、通常動作中の画像濃度を一定にする効果は無い。

本発明は、上記事実を考慮し、現像剤や感光体、転写部材等のバラツキがあっても、精度よくトナー濃度を安定させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明の画像形成装置は、一様に帯電された像保持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで形成した静電潜像を、現像器によりトナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、記録媒体へトナー画像を転写して、画像を形成する転写手段と、前記画像データに基づいて、前記トナー画像のピクセル数を計測するピクセル計測手段と、前記ピクセル計測手段によって計測されたピクセル数の累積値を記憶するピクセル数累積値記憶手段と、予め定められたトナー供給量を前記現像器に供給するトナー供給手段と、前記トナー供給手段により前記現像器に供給されたトナー量を計測する供給トナー量計測手段と、前記供給トナー量計測手段によって計測されたトナー量の累積値を記憶する供給トナー量累積値記憶手段と、前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値と前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値とに応じて、前記ピクセル数の累積値に対する前記トナー量の累積値の変化量が、予め定められた範囲の上限値より大きい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を減少させるように補正し、前記変化量が、前記範囲の下限値より小さい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を増加させるように補正する補正手段とを含んで構成されている。

本発明の画像形成装置によれば、ピクセル計測手段によって、画像データに基づいて、トナー画像のピクセル数を計測し、計測されたピクセル数の累積値をピクセル数累積値記憶手段に記憶する。また、供給トナー量計測手段によって、トナー供給手段により現像器に供給されたトナー量を計測し、計測されたトナー量の累積値を供給トナー量累積値記憶手段に記憶する。

そして、補正手段によって、ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値と供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値とに応じて、ピクセル数の累積値に対する前記トナー量の累積値の変化量が、予め定められた範囲の上限値より大きい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を減少させるように補正し、前記変化量が、前記範囲の下限値より小さい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を増加させるように補正する。

このように、トナー（キャリアを含む）の特性の変化や像保持体の物性差によって現像特性が影響を受けた場合でも、トナー濃度を所定の濃度に補正することができるため、現像剤や感光体、転写部材等のバラツキがあっても、精度よくトナー濃度を安定させることができる。さらに、トナー濃度、つまりトナー消費量が改善されるので、トナー濃度の高さに起因するトナーカートリッジのライフ目標未達という問題の発生を抑制することが可能となる。

また、ピクセル数の累積値に対するトナー量の累積値の変化量（例えば、この変化量は、ピクセル数の累積値に対するトナー量の累積値の比で表すことができるため、以下、適宜「傾き」という。）の大小に応じて、トナー供給量を補正することにより、トナー（キャリアを含む）の特性の変化や像保持体の物性差によって現像特性が影響を受けた場合でも、トナー濃度が所定の濃度に補正される。

また、ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の上限値及び下限値が予め設定されており、上記の補正手段は、ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値が上限値より大きい場合には、トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を減少させるように補正し、ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値が下限値より小さい場合には、トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を増加させるように補正することができる。これにより、所定のピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値と、その上限値及び下限値とを比較することによりトナー供給量を補正するため、変化量（傾き）を演算するための複雑な計算及び余分なメモリの消費が不要となる。また、最初の１点目から補正が可能となるため、即効性のあるシステムを構築しやすいという特徴がある。

また、ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の規定値が予め設定されており、上記の補正手段は、ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値が、ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の規定値を連続して上回る回数又は連続して下回る回数が、所定回数を超えた場合に、トナー量の累積値が規定値に近付くように、トナー供給手段によるトナー供給量を補正することができる。これにより、所定のピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値と、その規定値を比較し、規定値を連続して所定回数上回るか、下回るときにトナー供給量を補正するため、トナー量の累積値のバラツキによる補正の振れを防止することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置は、トナー濃度補正用のパッチ画像を形成し、パッチ画像の濃度と予め設定されている目標値との比較結果により、所定のトナー濃度となるように、トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を制御するトナー濃度制御手段を更に含み、補正手段は、ピクセル数の累積値とトナー量の累積値とに応じて、パッチ画像の濃度の目標値を補正することにより、トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を補正することができる。

この構成によれば、トナー濃度制御手段におけるトナー濃度の目標値を、ピクセル数の累積値とトナー量の累積値との大小に応じて補正することにより、トナーの特性の変化や像保持体の物性差によって現像特性が影響を受けた場合でも、トナー濃度が最適の濃度に補正される。

また、上記の現像器、若しくは画像形成装置本体には、トナーカートリッジが着脱自在に装填されており、トナーカートリッジを交換したときに、補正手段によって補正した目標値を初期値に戻すことができる。これにより、トナーカートリッジを交換したときに、これまで実施してきた補正をリセットすることができるので、トナーカートリッジ間で現像特性が大きく異なるような場合であっても、そのトナーカートリッジに最適な補正を行うことが可能となる。

上記のパッチ画像の濃度が、目標値から一定以上乖離している場合には、補正手段による目標値の補正を禁止することができる。これにより、パッチ濃度が目標濃度から一定以上乖離している場合は、目標値の補正を行わないため、装置の異常やトナーの偏り等により実際のトナー供給レートが変動した場合には、目標値の補正が行われず、実際の濃度が低いのに濃度を抑える補正を行ったり、逆に実際の濃度が高いのに濃度を上げる補正を行ったりという不都合の発生を抑制できる。

また、ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値が所定値を超える度に、補正手段によって、トナー供給量を補正することができる。これにより、所定のピクセル数間隔でトナー供給量を補正することができるので、トナーの消耗に対し等間隔で補正をかけることが可能となり、効率的かつ正確な補正が期待できる。

また、供給トナー量累積値記憶手段に記憶されたトナー量の累積値が所定値を超える度に、補正手段によって、トナー供給量を補正することができる。これにより、所定のトナー量間隔でトナー供給量を補正することができるので、補正間隔をより簡便な方法で実現できる。

また、本発明に係る画像形成装置は、画像が形成された記憶媒体の枚数の累積値を記憶する累積枚数記憶手段を更に含み、累積枚数記憶手段に記憶された記憶媒体の枚数の累積値が所定値を超える度に、補正手段によって、トナー供給量を補正することができる。これにより、所定のプリント枚数間隔で、トナー供給量を補正することができるので、最も簡便に補正間隔を設定することが可能となる。また補正を行うプリント枚数が明確なので、補正による効果の検証も容易になる。

上記の画像形成装置は、トナー供給手段によって現像器にトナーを供給するときの駆動トルクを測定する駆動トルク測定手段を更に含み、駆動トルク測定手段によって計測されたトナー供給手段の駆動トルクが、予め設定した基準トルクから一定以上乖離した場合には、補正手段によるトナー供給量の補正を禁止することができる。これにより、トナー供給手段の駆動トルクが基準トルクから一定以上乖離している場合はトナー供給量の補正を行わないため、装置の異常やトナーの偏り等により実際のトナー供給レートが変動した場合には、トナー供給量の補正が行われず、実際の濃度が低いのに濃度を抑える補正を行ったり、逆に実際の濃度が高いのに濃度を上げる補正を行ったりという不都合の発生を抑制できる。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、トナーの特性の変化や像保持体の物性差によって現像特性が影響を受けた場合でも、トナー濃度を所定の濃度に補正することができるため、現像剤や感光体、転写部材等のバラツキがあっても、精度よくトナー濃度を安定させることができる、という効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置１０には、エンジン部１２が備えられており、エンジン部１２の下部には、給紙ユニット１４が設けられている。

この給紙ユニット１４は、用紙が積載される用紙トレイ２２と、この用紙トレイ２２から用紙を送り出す給紙ロール２４とで構成されており、給紙ロール２４により送り出された用紙は、搬送ロール２６、２８を経て給紙路３０を通過し、転写ロール７４へ搬送される。

この転写ロール７４によってトナー画像が用紙に転写され、定着部３２の定着ロール３２Ａで定着された後、切替爪３４の位置選択によって、排出ロール３６又は排出ロール３８により、エンジン部１２の上部に設けられた第１の排出トレイ１６又は第２の排出トレイ１８へ排出される。

ここで、両面印刷の場合、上記のような順序で表面の印刷が終わった後、第１の排出トレイ１６へ用紙が完全に排出される前に、排出ロール３６が逆転し、該用紙が反転路４０へ供給される。そして、搬送ロール４２、４４、４６、４８を経て再び給紙路３０に戻され、用紙の裏面側が印刷される。また、手差し印刷の場合、手差しトレイ２０へ用紙を載置することで、用紙は手差しロール４９から搬送ロール４８を経て給紙路３０へ搬送され、印刷される。

定着部３２は、ランプ（例えば、ハロゲンランプ等）の点灯によって定着ロール３２Ａが所定温度に加熱されており、トナー画像は、この加熱された定着ロール３２Ａによる加熱及び加圧によって用紙にトナー画像が定着されるようになっている。

ところで、画像形成装置１０の図１の右側には、各色毎の現像剤（トナーと磁性キャリアからなる）が充填された４個のトナーカートリッジ６４が配設されている。このトナーカートリッジ６４は、それぞれ現像剤供給路６５によって、図１の上から順に配列された後述する現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃと接続されており、トナーカートリッジ６４中の現像剤が現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃへ供給される。なお、トナーカートリッジ６４は、現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃの各々に、着脱自在に装填されている。

トナーカートリッジ６４の図１の左側には、露光ユニット６２が配置されており、露光ユニット６２からは、画像信号に応じた４本のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）が、露光ユニット６２の図１の左側に配置された感光体ユニット５０を構成する感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ（以下、総称する場合は、単に「５２」とする）へ向けて発せられ、感光体ドラム５２に潜像を形成するようになっている。

感光体ドラム５２は、図１の上からイエロー（５２Ｙ）、マゼンダ（５２Ｍ）、ブラック（５２Ｋ）、シアン（５２Ｃ）用となっている。

露光ユニット６２は、Ｙ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）（以下総称する場合は、レーザ光Ｌという）を出力する光源部と、レーザ光Ｌに対して変調及び走査を行なう変調処理部と、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズや走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ等により構成された光学系と、を含んで構成されている。

露光ユニット６２では、光源部から射出された各色のレーザ光Ｌが変調処理部に入射され、各色毎の画像情報に応じてそれぞれ変調されて、ポリゴンモータ６３により回転しているポリゴンミラー６７により走査（主走査）される。ポリゴンミラー６７により走査された各色のレーザ光Ｌは、ミラー群６９により各色に対応する感光体ドラム５２の配設方向に反射されて各感光体ドラム５２上に結像される。

感光体ユニット５０には、各感光体ドラム５２に対応して、帯電ロール５６及びリフレッシュロール５４が備えられており（図１では感光体ユニット５０Ｙに対応するもののみに符号を記載）、それぞれ感光体ドラム５２に接触回転するように設けられている。帯電ロール５６では、感光体ドラム５２を一様に帯電させ、現像装置５８に備えられたマグネットロール８０から飛翔するトナーを感光体ドラム５２の表面に付着させる。一方、リフレッシュロール５４では感光体ドラム５２を放電させ、感光体ドラム５２の表面に付着した残留トナーを取り除き、感光体ドラム５２の表面にトナーが残留することで生じるゴースト等を防止する。

ここで、現像装置５８は、それぞれの感光体ユニット５０の図１右下側に配置されており、各感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）に対応して４つの現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃが縦方向に並べられている。

一方、感光体ユニット５０の図１の左側には、中間転写ユニット６６が配置されており、３つのドラム状の中間転写体６８、７０、７２が備えられている。２つの第１中間転写体６８、７０は、縦方向に上下に並べられており、上部の第１中間転写体６８が、感光体ドラム５２のうち上部に配置された２つの感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに接触回転し、下部の第１中間転写体７０が、下部に配置された２つの感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに接触回転するようになっている。また、第２中間転写ドラム７２は、第１中間転写体６８、７０の双方に接触回転するようになっており、この第２中間転写ドラム７２に、前述した転写ロール７４が接触回転する。

したがって、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍから各トナー画像が第１中間転写体６８に転写され、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃから各トナー画像が第１中間転写体７０にそれぞれ転写される。この第１中間転写体６８、７０に転写された各２色のトナー画像が、第２中間転写ドラム７２に転写されて４色となり、この４色のトナー画像が転写ロール７４により用紙に転写されることになる。

これらの中間転写体６８、７０、７２の近傍には、それぞれクリーニングロール７６及びクリーニングブラシ７８が配置されており、中間転写体６８、７０、７２の表面の残留トナーが掻き落とされる。

次に、エンジン部１２における画像形成のための制御系について図２を用いて説明する。

メイン電源管理部２００には、図示しない商用電源が接続されており、ＬＶＰＳ（低電圧電源）及びＨＶＰＳ（高電圧電源）を生成し、電源供給ラインを介して各部へ電源を供給する。

メインコントローラ２０２には、ユーザインターフェイス２０４が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ２０２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ２０２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１２に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換し、ＭＣＵの一部を構成する画像形成処理制御部２０６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部２０６では、入力されたイメージデータに基づいて、画像形成処理制御部２０６と共に、それぞれＭＣＵを構成する光走査系コントロール部２０８、駆動系コントロール部２１０、帯電器コントロール部２１２、現像装置コントロール部２１４、定着コントロール部２１６のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

画像形成処理制御部２０６には、状態管理部２１８が接続されており、エンジン部１２の稼動状態（例えば、処理モード中、スリープモード中、スリープモードからの立ち上げ中、処理中等）を判別するようになっている。状態管理部２１８で判別した前記稼動状態は、メインコントローラ２０２へ送出されるようになっている。

また、メインコントローラ２０２には、環境検出のための、温度センサ２２１、湿度センサ２２２が接続されている。この温度センサ２２１、湿度センサ２２２では、エンジン部１２内の環境温度・湿度を検出する。

さらに、メインコントローラ２０２には、出力画像濃度補正、並びにトナー濃度補正を行うために必須の濃度センサ２２４が接続されている。この濃度センサ２２４は、その検出面が転写ロール７４の周面に対向した配設されている。すなわち、この濃度センサ２２４は、反射型であり、転写ロール７４に対して光を照射し、その反射光を検出することで、濃度値に応じた電気信号を出力する構成となっている。

ここで、出力画像濃度補正とは、最終的に用紙に形成される画像の濃度が画像データどおりの濃度で記録されているか否かを判断するものである。その工程としては、まず、用紙を搬送しない状態で、出力画像濃度検出用のパッチ画像（中間調画像）を形成し、転写ロール７４へ転写する。次に、この転写ロール７４上のパッチ画像を濃度センサ２２４によって濃度を検出する。検出した濃度データを出力画像濃度目標値と比較し、光量や現像バイアス等を補正する。

一方、トナー濃度補正とは、現像装置５８における現像剤のトナーの単位供給量が適正か否かを判断するものである。トナーの単位供給量が適正な状態とは、現像装置５８内のトナーの帯電量が所定の範囲内にある状態をいう。トナーの帯電量は環境や画像形成装置の使用状況により変化するので、トナー濃度を補正することによって、トナーの帯電量を所定の範囲内に収めるように、トナー単位供給量を制御する。その工程としては、まず、用紙を搬送しない状態で、トナー濃度検出用のパッチ画像（ベタ画像）を形成し、転写ロール７４へ転写する。次に、この転写ロール７４上のパッチ画像を濃度センサ２２４によって濃度を検出する。検出した濃度データをトナー濃度目標値と比較し、単位ピクセル当たりのトナー単位供給量を補正する。

第１の実施の形態では、上記の２種の補正形態の内、トナー濃度補正に着目し、トナー濃度補正の最適化を図ったものである。

すなわち、従来では、濃度センサ２２４で検出された濃度データは、固定的なトナー濃度目標値との比較によって、その差分に応じた補正を行っていた。しかしながら、固定的なトナー濃度目標値との比較では、誤差が累積した場合、画質に多大な影響を及ぼすことになる。

そこで、固定的であったトナー濃度目標値を、画像データに応じた累積ピクセル数に対するトナー量累積値に応じて、補正することで、累積誤差を解消するようにした。

次に、メインコントローラ２０２における、トナー濃度目標値補正制御系について図３を用いて説明する。なお、図３のブロック図は、トナー濃度目標値補正制御に必要な処理を機能的に分けたものであり、ハード構成を限定するものではない。

画像データは、メインコントローラ２０２のプリント管理部１００に入力されるようになっている。プリント管理部１００は、ユーザインターフェイス２０４と接続されている。このユーザインターフェイス２０４からプリント指示があると、プリント管理部１００は、画像形成処理制御部２０６に対して、プリントの実行を指示する。

画像形成処理制御部２０６は、前述（図２参照）したように定着コントロール部２１６、帯電器コントロール部２１２、駆動系コントロール部２１０、現像装置コントロール部２１４、並びに光走査系コントロール部２０８を制御し、プリント処理を実行する。なお、現像装置コントロール部２１４には、トナー供給装置１０２が接続され、トナーカートリッジ６４から現像装置５８（各現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃ）へ供給される現像剤のうちのトナーの供給量を制御している。トナー供給装置１０２は、トナーカートリッジ６４の内部に設けられたコイルオーガーを各色独立したディスペンスモータで駆動することにより、トナーカートリッジ６４のトナー排出口からトナーを排出して、現像剤供給路６５を介して現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃ内へトナーを供給する。

また、画像形成処理制御部２０６には、トナー濃度補正実行制御部１０４が接続されている。このトナー濃度補正実行制御部１０４には、濃度センサ２２４によって検出した濃度データが入力されるようになっている。ここで、所定のタイミングで、トナー濃度補正用パッチ画像が形成されると、濃度センサ２２４によって、このトナー濃度補正用パッチ画像の濃度（以下、「パッチ濃度」という）が検出される。

ここで、トナー濃度補正実行制御部１０４には、実行トナー濃度目標値メモリ１０６が接続されている。この実行トナー濃度目標値メモリ１０６には、初期状態（例えば、トナーカートリッジ６４の交換時等）では、後述する実行トナー濃度目標値補正部１０８を介して、基準トナー濃度目標値メモリ１１０から基準トナー濃度目標値が格納されるようになっている。

トナー濃度補正実行制御部１０４では、濃度センサ２２４によって検出したパッチ濃度と、実行トナー濃度目標値メモリ１０６から読み出された実行トナー濃度目標値（以下、「実目標値」という）とが比較され、その比較結果に基づいて、トナー供給装置１０２によるトナー単位供給量の増減を補正するべく、補正指示信号を画像形成処理制御部２０６へフィードバックする。これにより、トナー濃度を安定させることができる。

ところで、トナー濃度補正が、長期に亘り、繰り返し実行されると、累積誤差が発生することがある。この累積誤差により、徐々にトナー濃度が適正値を逸脱し、不安定となる場合がある。

そこで、本実施の形態では、累積誤差を解消するべく、実目標値を固定的な数値とせず、累積誤差に応じてバリアブルに補正できるようにした。

このため、トナー供給装置１０２により現像装置５８へ供給されたトナー量をトナー量カウント部１１２によってカウントし、トナー量累積部１１４によってカウント値を累積すると共に、画像形成処理制御部２０６による画像形成時のトナー画像のピクセル数をピクセルカウント部１１６によってカウントし、ピクセルカウント値累積部１１８によってカウント値を累積している。

トナー量カウント部１１２は、トナー供給装置１０２によるディスペンス回数でトナー量を計測する。例えば、ディスペンスモータが０.５秒回転するとディスペンス回数が１回としてカウントされ、また、トナーカートリッジ６４内のトナーを全て供給するのに約１８００カウントを要する。

また、ピクセルカウント値累積部１１８は、例えば、ピクセルカウント累積値について、あるまとまった数のピクセル数を１としており、具体的にはＡ４用紙上、印字密度１％程度で、５画像ドットとなるような値を用いている。したがってＡ４用紙上で印字密度５％の画像が８０００枚印字可能なトナーカートリッジ６４ではピクセルカウント累積値は５×５×８０００＝２０００００ドットとなる。

トナー量累積部１１４で累積したトナー量累積値、並びにピクセルカウント値累積部１１８で累積したピクセルカウント累積値は、それぞれ変化量演算部１２０に入力される。

この変化量演算部１２０には、測定値一時メモリ１２２が接続されており、この測定値一時メモリ１２２には、過渡期以外では過去３回分のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値が記憶されている。

変化量演算部１２０では、今回取得した最新のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値と、過去３回分のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値とから、変化量（傾き）を演算し、比較部１２４へ送出する。なお、過去３回分のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値を適用するのは、演算する変化量の精度を高めるためであり（傾きの近似曲線の精度アップ）、過渡期においては、過去２回分又は過去１回分のデータから変化量を演算するようにしてもよい。

比較部１２４には、規定値メモリ１２６が接続されており、この規定値メモリ１２６には、演算された変化量を比較するための、変化量の規定範囲の上限値及び下限値が記憶されている。規定値メモリ１２６は、ピクセルカウント値累積部１１８からの情報に基づき、現在のピクセルカウント累積値に対応する規定範囲の上限値及び下限値が比較部１２４へ送出され、演算された変化量が規定範囲の上限値及び下限値のそれぞれと比較され、変化量が上限値を超えているか、変化量が下限値を下回っているか、変化量が規定範囲内に位置するかの３種類の比較結果をトナー濃度目標値演算部１２８へ送出する（図５参照）。

トナー濃度目標値演算部１２８では、上記比較結果の内、変化量が上限値を超えている場合は、トナー濃度が薄くなるような補正値を示す実目標値補正データを生成し、一方変化量が下限値を下回っている場合は、トナー濃度が濃くなるような実目標値補正データを生成し、それぞれ実行トナー濃度目標値補正部１０８へ送出する。

この実行トナー濃度目標値補正部１０８は、実行トナー濃度目標値メモリ１０６に接続されており、実行トナー濃度目標値補正部１０８では、実目標補正データが入力されると、実行トナー濃度目標値メモリ１０６に記憶されている実行トナー濃度目標値を補正する。なお、入力された実目標補正データは、画像形成装置１０のメモリに格納しておく。

ここで、画像形成処理制御部２０６には、リセット部１３０が接続されている。画像形成処理制御部２０６において、トナーカートリッジ６４の交換を検知すると、このリセット部１３０にカートリッジ交換信号を送出する。なお、画像形成処理制御部２０６は、トナーカートリッジ６４に設けられたメモリの情報から、交換を検知するようになっており、トナーカートリッジ６４を新品に交換すると、トナーカートリッジ６４に設けられたメモリの情報から、画像形成処理制御部２０６は、トナーカートリッジ６４が新品であることを検知する。

リセット部１３０では、カートリッジ交換信号が入力されると、ピクセルカウント値累積部１１８、トナー量累積部１１４、並びに測定値一時メモリ１２２へリセット信号を送出し、それぞれ格納されているデータをリセットする。また、リセット部１３０は、トナー濃度目標値補正部１０８にもリセット信号を送出する。このリセット信号を受けると、実行トナー濃度目標値補正部１０８では、基準トナー濃度目標値メモリ１１０に記憶された基準トナー濃度目標値を読み出して、実行トナー濃度目標値メモリ１０６へ格納する。

例えば、トナーカートリッジ６４が新品に交換されると、リセット部１３０は、補正値として画像形成装置１０のメモリに格納されている値を０にリセットし、実行トナー濃度目標値メモリ１０６の値を、初期値の例えば８％に戻す。

すなわち、トナーカートリッジ６４が交換された場合には、実目標値の補正に関するデータを全てリセットし、初期状態に戻すようにしている。

なお、補正値を示す実目標補正データを、トナーカートリッジ６４上のメモリに格納するようにしてもよい。この場合には、補正値がトナーカートリッジ６４と一体となっているため、途中まで使用したトナーカートリッジ６４を再使用する場合でも、最後に使用した時点の補正値を示す実目標補正データがメモリに記憶されているため、この補正値から継続することができる。

次に、本発明の原理について説明する。

図７は横軸にピクセルカウント累積値、縦軸にトナー量累積値を取ったときの、ピクセルカウント累積値とトナー量累積値との関係を示している。破線はトナー量累積値の上限値であり、つまり、この線を実際のトナー量累積値が超えている場合には、トナー単位供給量が過剰であり、トナー濃度が高いことを示す。

図７は破線よりもわずかに実線の実際のトナー量が下回っているので、ほぼ狙いのトナー消費量、つまり、狙いのトナー濃度が得られていることが示唆される。

図８は破線よりも実際のトナー量が上回っているので、トナー消費量が多く、つまり、トナー濃度が高すぎることが示唆される。トナー濃度制御に用いるパッチ画像の濃度が目標値よりも高いことを示していれば、装置はトナー濃度を下げる方向へ制御し、結果としてトナー消費量が抑制され、トナー量も破線方向へ補正される。

しかし、トナー（キャリアを含む）現像剤の特性や感光体・中間転写体の物性の変化等により現像特性が変化してしまうと、実際のトナー濃度が高いにもかかわらず、トナー濃度制御用のパッチ画像の濃度は目標値通りと判断されてしまうことがあり、このような場合にはトナー濃度を補正することができなかったので、濃い状態のままで推移し、その結果、転写ゴーストや転写不良等の画質上の問題や、トナーカートリッジのライフを満足できないという問題を抱えていた。

図９は本発明に係る画像形成装置の動作を示したもので、初期には実際のトナー量が破線を超えていたが、トナー濃度の補正が行われた結果、トナー濃度が変化し、その結果トナー消費量が変化したことにより、以降、実際のピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量（傾き）が上限値の傾きを超えないように推移している様子である。

図１０は、図９を拡大したものである。予め規定されたピクセルカウント累積値に達したときに、実際のピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量（傾き）と、トナー量上限値の傾きとを比較し、条件によってトナー濃度の目標値を変更することで、ピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量（傾き）が変化している様子を表している。

次に、第１の実施の形態に係る画像形成装置１０の作用について説明する。まず、画像形成処理の流れについて説明する。

各感光体ドラム５２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

まず、各感光体ドラム５２は所定の回転速度で回転駆動される。そして、感光体ドラム５２の表面は、図１に示すように、帯電ロール５６に所定の帯電レベル（例えば、約−８００Ｖ）の直流電圧を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。なお、本実施の形態では、帯電ロール５６に対して直流電圧のみを印加しているが、交流成分を直流成分に重畳するように構成することもできる。

次に、一様な表面電位とされた各感光体ドラム５２の表面に、露光ユニット６２によって各色に対応したレーザ光Ｌが照射され、各色毎の画像情報に応じた静電潜像が形成される。これにより、感光体ドラム５２のレーザ光Ｌによる露光部位の表面電位は所定レベルにまで除電される。

そして、各感光体ドラム５２の表面に形成された静電潜像は対応する各現像装置５８によって現像され、各感光体ドラム５２上に各色のトナー画像として可視化される。

次に、各感光体ドラム５２上に形成された各色のトナー画像は、対応する一次中間転写ドラム６８、７０上に静電的に一次転写される。ここで、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに形成されたＹ色及びＭ色のトナー画像は一次中間転写ドラム６８に、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに形成されたＫ色及びＣ色のトナー画像は一次中間転写ドラム７０上に、各々転写される。

この後、一次中間転写ドラム６８、７０上に形成されたトナー画像は、二次中間転写ドラム７２上に静電的に二次転写される。これにより、二次中間転写ドラム７２上には、単色像からＹ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色の四重色像までのトナー画像が形成されることになる。

最後に、二次中間転写ドラム７２上に形成されたトナー画像は、転写ロール７４によって用紙搬送路を通る用紙に三次転写される。用紙が三次転写された後、用紙上に形成されたトナー画像が、定着部３２によって加熱定着され、画像形成プロセスが終了する。

次に、トナー濃度補正制御の流れについて説明する。ここで、用紙に記録される画像は、現像装置５８への一定のトナー単位供給量及び所定の現像バイアスの下で現像されるため、理論的には常に適正なトナー濃度を維持するが、実際には、環境温度、各部材の経時的な劣化、トナー単位供給量誤差、現像バイアス変化等により、トナー濃度が変化する。

このため、定期的にトナー濃度を補正するべく、トナー濃度補正用パッチ画像を形成し、これを転写ロール７４に転写して、濃度センサ２２４によって濃度を検出し、所定の目標値（実目標値）と比較することで、フィードバック制御を行い、トナー単位供給量を補正するようにしている。

このトナー濃度補正制御により、基本的には、安定したトナー濃度を得ることができる。

ところが、トナー濃度補正を長期に亘り継続していくと、累積誤差が発生し、適正なトナー濃度を得られなくなる場合がある。そこで、本実施の形態では、ピクセルカウント累積値が所定値になる毎に、ピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量が規定範囲を維持しているか否か（上限値及び下限値の範囲内にあるか否か）を判別し、逸脱していた場合には実目標値を補正する。

以下、実目標値の補正制御を行う実目標値補正制御ルーチンの内容について図４を用いて説明する。なお、この実目標値補正制御ルーチンは、ジョブエンドに起動される。

まず、ステップ１５０では、ピクセルカウント累積値が所定値を超えたか否かが判断され、ピクセルカウント累積値が所定値を超えていない場合には、実目標値補正制御ルーチンを終了する。一方、ピクセルカウント累積値が所定値を超えた場合には、実目標値の補正時期であると判断し、ステップ１５２へ移行する。例えば、規定のピクセルカウント累積値の間隔を１２５００に設定し、ピクセルカウント累積値が１２５００、２５０００、３７５００と１２５００増加する毎に、実目標値の補正制御を行う。ここでは、ピクセルカウント累積値の間隔は一定に設定してあるが、必ずしも一定である必要はなく、トナーカートリッジ６４使用開始直後は間隔を短くし、使用終了間際では間隔を広くするようにしてもよい。

ステップ１５２では、現在の（最新の）トナー量累積値、ピクセルカウント累積値を読み出し、次いでステップ１５４で過去３回分（前々々回、前々回、前回）のトナー量累積値、ピクセルカウント累積値を読み出して、ステップ１５６へ移行する。

ステップ１５６では、上記読み出した現在のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値、並びに過去３回分のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値から、ピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量（傾き）を演算する。

次のステップ１５８では、まず、演算された変化量（以下、「変化量演算値」という）を規定範囲の上限値と比較する。このステップ１５８で、変化量演算値が上限値より大きいと判定された場合は、トナー濃度が所望の濃度よりも濃いと判断し、ステップ１６０へ移行して、トナー濃度が薄くなるように実目標値補正データを生成し、ステップ１６６へ移行する。

また、ステップ１５８で、変化量演算値が上限値以下であると判定された場合は、ステップ１６２へ移行して変化量演算値と規定値（下限値）とを比較する。

このステップ１６２で、変化量演算値が下限値未満であると判定された場合は、トナー濃度が所望の濃度よりも薄いと判断し、ステップ１６４へ移行して、トナー濃度が濃くなるような実目標値補正データを生成し、ステップ１６６へ移行する。

また、ステップ１６２で、変化量演算値が下限値以上であると判定された場合は、トナー濃度が所望の濃度を維持していると判断し、ステップ１６８へ移行する。

ステップ１６６では、生成された実目標値補正データに基づいて実目標値を補正し、ステップ１６８へ移行する。この実目標値を補正することで、通常のフィードバック制御によるトナー濃度補正以外に、更なるトナー単位供給量の増減といった、物理的な補正をしなくとも、最適なトナー濃度を得ることができる。

ステップ１６８では、過去３回分のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値の更新を実行する。すなわち、前々々回のデータを破棄して前々回のデータを新たな前々々回のデータとし、前回のデータを前々回のデータとし、最新のデータを前回のデータとして、実目標値補正制御ルーチンを終了する。

上記のように制御が行われると、図５に示すように、例えば、トナーカートリッジ６４を交換後、規定のピクセルカウント累積値を超えたとき、その時点のピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１を記憶する（丸付き数字の「１」参照）。

そして、規定のピクセルカウント累積値の間隔を超えたとき、前回のピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１を、それぞれピクセルカウント累積値２及びトナー量累積値２として記憶させ、その時点のピクセルカウント累積値及びトナー量累積値（丸付き数字の「２」参照）をそれぞれピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１として記憶する。

さらに、次に規定のピクセルカウント累積値の間隔を超えたとき、前々回のピクセルカウント累積値２及びトナー量累積値２を、それぞれピクセルカウント累積値３及びトナー量累積値３として記憶させ、同様に前回のピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１を、それぞれピクセルカウント累積値２及びトナー量累積値２として記憶させ、その時点のピクセルカウント累積値及びトナー量累積値（丸付き数字の「３」参照）を、それぞれピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１として記憶する。

記憶データが三つ以上になったので（丸付き数字の「１」〜「３」参照）、この三つの値から最小二乗法を用いてピクセルカウント累積値及びトナー量累積値の関係を示す近似式を計算する。この近似式の傾きＡと、予め設定されているピクセルカウント累積値及びトナー量累積値の傾きの上限値ｋ１とを比較して、
傾きＡ ＞ 傾きｋ１
のときには、トナー濃度の目標値を薄くなるように補正する。また、近似式の傾きＡと、予め定められているピクセルカウント累積値及びトナー量累積値の傾きの下限値ｋ２とを比較して、
傾きＡ ＜ 傾きｋ２
のときには、トナー濃度の目標値を濃くなるように補正する。

例えば、イエローのトナー濃度の目標値の初期値として、８％という値がメモリ上のＡ番地に格納されており、ピクセルカウント累積値とトナー量累積値との関係から、トナー濃度の目標値を０.２５％下げる補正を行ったとすると、メモリ上のB番地に補正値として−０.２５が格納され、トナー濃度の目標値はメモリＡ番地とB番地との値を加算して７.７５％となる。

トナー濃度の目標値を薄くなるように補正することにより、装置はトナー濃度をこれまでよりも低くするように制御し、トナー単位供給量を減少させ、トナー量累積値も減少させる。

一方、トナー濃度の目標値を高くなるように補正した場合には、装置はトナー濃度をこれまでよりも高くするように制御し、トナー単位供給量を増加させ、トナー量累積値も増加させる。

さらに、次の規定のピクセルカウント累積値を超えたとき、前々々回のピクセルカウント累積値３及びトナー量累積値３を、それぞれピクセルカウント累積値４及びトナー量累積値４（△１）として記憶させ、前々回のピクセルカウント累積値２及びトナー量累積値２を、それぞれピクセルカウント累積値３及びトナー量累積値３（△２）として記憶させ、前回のピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１を、それぞれピクセルカウント累積値２及びトナー量累積値２（△３）として記憶させ、最新の値を、ピクセルカウント累積値１及びトナー量累積値１（△４）として記憶する。

この四つの値（△１〜４）から、最小二乗法を用いてピクセルカウント累積値及びトナー量累積値の関係を示す近似式を計算する。この近似式の傾きＡと、上記傾きｋ１及びｋ２とを比較して、
傾きＡ＞傾きｋ１
のときにはトナー濃度の目標値を薄くなるように補正し、
傾きＡ＜傾きｋ２
のときにはトナー濃度の目標値を濃くなるように補正する。

このようにして、同様に次の規定のピクセルカウント累積値で、値を更新し、最新の４点を用いてトナー濃度を補正することにより、傾きＡは、傾きｋ１よりも小さく、かつ、傾きｋ２よりも大きくなるように推移する。この結果、トナー濃度を一定範囲内に制御することができる。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る画像形成装置によれば、定期的にトナー濃度補正用パッチ画像を形成し、濃度センサによってこのパッチ画像の濃度を検出して、検出した濃度と予め設定された目標値とを比較することで、トナー濃度を補正するためにトナー単位供給量を補正するトナー濃度補正制御を実行することを前提として、ピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量を演算し、変化量が規定値を維持しているか否か（上限値、下限値の範囲内にあるか否か）を判定すると共に、上限値を超えている場合には、トナー濃度が薄くなるように実目標値を補正し、下限値を下回っている場合には、トナー濃度が濃くなるように実目標値を補正するようにした。これにより、適正なトナー濃度を高精度かつ長期に亘り維持することができる。

また、ピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量の大小に応じて、トナー単位供給量を補正することにより、トナー（キャリアを含む）の特性の変化や感光体の物性差によって現像特性が影響を受けた場合でも、トナー濃度を所定の濃度に補正することができるため、現像剤や感光体、転写部材等のバラツキがあっても、精度よくトナー濃度を安定させることができる。さらに、トナー濃度、つまりトナー消費量が改善されるので、トナー濃度の高さに起因するトナーカートリッジのライフ目標未達という問題の発生を抑制することが可能となる。

トナー濃度補正制御におけるトナー濃度の目標値を、ピクセルカウント累積値に対するトナー量累積値の変化量の大小に応じて補正することにより、トナーの特性の変化や感光体の物性差によって現像特性が影響を受けた場合でも、トナー濃度が最適の濃度に補正される。

トナーカートリッジを交換したときに、これまで実施してきた補正に関するデータをリセットすることができるので、トナーカートリッジ間で現像特性が大きく異なるような場合であっても、そのトナーカートリッジに最適な補正を行うことが可能となる。

また、所定のピクセルカウント累積値の間隔で、トナー単位供給量を補正することができるので、トナーの消耗に対し等間隔で補正をかけることが可能となり、効率的かつ正確な補正が期待できる。

なお、上記の実施の形態では、すでに過去３回分のトナー量累積値及びピクセルカウント累積値が記憶されている状態で、変化量を演算する場合を例に説明したが、当然、過渡期は過去のデータが少ない（２回分以下）場合があり、この場合には、過去３回分のデータが揃うまで目標値補正を行わなくてもよいが、例えば、過去２回分のデータから変化量を演算するようにしてもよい。

また、所定のピクセルカウント累積値間隔で補正制御を行う場合を例に説明したが、トナー量累積値が所定量越えるごとに補正制御を行うようにしてもよい。例えば、トナー量累積値としてディスペンス回数をモニタしており、ディスペンス回数が１００回を経過する毎に、補正制御を行えばよい。これにより、所定のトナー量累積値の間隔でトナー単位供給量を補正することができるので、補正間隔をより簡便な方法で実現できる。また、トナー量累積値の間隔は一定に設定してもよく、その場合には、トナーカートリッジ使用開始直後は間隔を短く、終了間際では間隔を広くするようにしてもよい。

また、トナー濃度補正制御において、パッチ画像の濃度が、目標値から一定以上乖離している場合には、実目標値の補正制御を禁止するようにしてもよい。このように、パッチ画像の濃度が目標値から一定以上乖離している場合は、実目標値の補正を行わないようにすることにより、装置の異常やトナーの偏り等により実際のトナー供給レートが変動した場合には、実目標値の補正が行われず、実際の濃度が低いのに濃度を抑える補正を行ったり、逆に実際の濃度が高いのに濃度を上げる補正を行ったりという不都合の発生を抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第１の実施の形態と基本的に同一の構成、作用については、第１の実施の形態と同一符号を付してその説明を省略する。

第２の実施の形態に係る画像形成装置では、図６に示される如く、ピクセルカウント累積値におけるトナー量累積値そのもの（絶対量）を規定値（上限値及び下限値）と比較して、補正（所謂オンオフ制御に類似した補正）する点が第１の実施の形態と異なっている。

図６では、横軸はピクセルカウント累積値、縦軸はトナー量累積値を示しており、二つの破線はそれぞれその時点のピクセルカウント累積値におけるトナー量累積値の上限と下限とを表しており、実際のトナー量累積値が上限値を上回っている場合にはトナー濃度が濃すぎることを示しており、反対に実際のトナー量累積値が下限値を下回っている場合にはトナー濃度が低すぎることを示している。

この補正では、所定のタイミングで実際のピクセルカウント累積値におけるトナー量累積値と、その上限値及び下限値との比較を行い、実際のトナー量累積値が上限値より多ければトナー濃度を下げる方向に、反対に実際のトナー量累積値が下限値より少なければトナー濃度を上げる方向にトナー濃度目標値の補正を行う。

例えば、図６に示すように、所定のタイミング（図６の丸付数字の「１」参照）において、トナー量累積値が上限値を越えていたので、トナー濃度目標値を下げる方向に補正を行う。次に所定のタイミング（図６の丸付数字の「２」参照）において、トナー量累積値が上限値と下限値との間に入っていたので、トナー濃度目標値に補正は行わない。次に所定のタイミング（図６の丸付数字の「３」参照）において、トナー量累積値が下限値を下回ってしまったために、トナー濃度目標値を上げる方向に補正を行う。さらに所定のタイミング（図６の丸付数字の「４」参照）において、再びトナー量累積値が狙いの範囲内に収まったのでトナー濃度目標値の補正は行わない。

このように所定のタイミングで都度、トナー量累積値とその上下限値との比較を行い、トナー濃度目標値の補正必要性の有無を判断する。

第２の実施の形態に係る画像形成装置によれば、所定のピクセルカウント累積値におけるトナー量累積値と、その上限値及び下限値とを比較することにより、トナー単位供給量を補正するため、変化量を演算するための複雑な計算及び余分なメモリの消費が不要となる。また、最初の１点目から補正が可能となるため、即効性のあるシステムを構築しやすいという特徴があるため、簡易的に実目標値を補正するには最適である。例えば、廉価であり画質が厳格に要求されない機種等において最適である。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第１の実施の形態と基本的に同一の構成、作用については、第１の実施の形態と同一符号を付してその説明を省略する。

第３の実施の形態に係る画像形成装置では、累積プリント枚数をカウントアップする点と、累積プリント枚数が所定枚数を経過する度に補正制御を行う点とが第１の実施の形態と主に異なっている。

第３の実施の形態では、１枚プリントする度にメモリ上に設定された累積プリント枚数をカウントアップするようになっており、累積プリント枚数が例えば５００枚を経過する度に、補正制御を行う。なお、累積プリント枚数の間隔は一定に設定すればよいが、累積プリント枚数の間隔は必ずしも一定である必要はなく、例えばトナーカートリッジ６４の使用開始直後は間隔を短く、終了間際では間隔を広くするということも可能である。

次に、本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第１の実施の形態と基本的に同一の構成、作用については、第１の実施の形態と同一符号を付してその説明を省略する。

第４の実施の形態に係る画像形成装置では、連続して３回、所定のピクセルカウント累積値におけるトナー量累積値が標準値を上回る、若しくは下回った場合に、トナー濃度目標値の補正を行うようになっている。

所定のタイミングにおけるトナー量累積値が、予め設定されている標準値に対し、連続して３回上回った場合には、トナー濃度目標値を下げる方向に補正を行い。反対に３回連続で標準値を下回った場合には、トナー濃度目標値を上げる方向に補正を行う。また標準値に対し、上回る→下回る→上回るといったように、連続３回どちらかが続かない場合には補正は行わない。

第４の実施の形態に係る画像形成装置によれば、所定のピクセルカウント累積値におけるトナー量累積値とその標準値とを比較し、標準値を連続して所定回数上回るか、下回るときにトナー供給量を補正するため、トナー量累積値のバラツキによる補正の振れを防止することが可能となる。

次に、本発明の第５の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。なお、第１の実施の形態と基本的に同一の構成、作用については、第１の実施の形態と同一符号を付してその説明を省略する。

第５の実施の形態に係る画像形成装置では、トナー供給装置１０２によって現像器６０にトナーを供給するときのディスペンスモータの駆動トルクを測定する駆動トルク測定部を備えている。

また、駆動トルク測定部によって計測されたトナー供給装置１０２のディスペンスモータの駆動トルクが、予め設定した基準トルクから一定以上乖離した場合には、実目標値の補正制御を禁止する。

従って、トナー供給装置のディスペンスモータの駆動トルクが基準トルクから一定以上乖離している場合は、実目標値の補正制御によるトナー単位供給量の補正を行わないため、装置の異常やトナーの偏り等により実際のトナー供給レートが変動した場合には、トナー単位供給量の補正が行われず、実際の濃度が低いのに濃度を抑える補正を行ったり、逆に実際の濃度が高いのに濃度を上げる補正を行ったりという不都合の発生を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置のメインコントローラにおける、トナー濃度補正制御、並びに実目標値補正制御を機能的に示したブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の実目標値補正制御ルーチンの内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係るピクセルカウント累積値−トナー量累積値特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係るピクセルカウント累積値−トナー量累積値特性図である。 本発明の原理を説明するためのピクセルカウント累積値−トナー量累積値特性図である。 本発明の原理を説明するためのピクセルカウント累積値−トナー量累積値特性図である。 本発明の目標値補正の原理を説明するためのピクセルカウント累積値−トナー量累積値特性図である。 図９の拡大図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ エンジン部
５２ 感光体ドラム
５８ 現像装置
６０ 現像器
６２ 露光ユニット
６４ トナーカートリッジ
７４ 転写ロール
１００ プリント管理部
１０２ トナー供給装置
１０４ トナー濃度補正実行制御部
１０６ 実行トナー濃度目標値メモリ
１０８ 実行トナー濃度目標値補正部
１１０ 基準トナー濃度目標値メモリ
１１２ トナー量カウント部
１１４ トナー量累積部
１１６ ピクセルカウント部
１１８ ピクセルカウント値累積部
１２０ 変化量演算部
１２２ 測定値一時メモリ
１２４ 比較部
１２６ 規定値メモリ
１２８ トナー濃度目標値演算部
１３０ リセット部
２０２ メインコントローラ
２０４ ユーザインターフェイス
２０６ 画像形成処理制御部
２０８ 光走査系コントロール部
２１０ 駆動系コントロール部
２１２ 帯電器コントロール部
２１４ 現像装置コントロール部
２１６ 定着コントロール部
２２４ 濃度センサ

Claims (10)

1. 一様に帯電された像保持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで形成した静電潜像を、現像器によりトナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、
   記録媒体へトナー画像を転写して、画像を形成する転写手段と、
   前記画像データに基づいて、前記トナー画像のピクセル数を計測するピクセル計測手段と、
   前記ピクセル計測手段によって計測されたピクセル数の累積値を記憶するピクセル数累積値記憶手段と、
   予め定められたトナー供給量を前記現像器に供給するトナー供給手段と、
   前記トナー供給手段により前記現像器に供給されたトナー量を計測する供給トナー量計測手段と、
   前記供給トナー量計測手段によって計測されたトナー量の累積値を記憶する供給トナー量累積値記憶手段と、
   前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値と前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値とに応じて、前記ピクセル数の累積値に対する前記トナー量の累積値の変化量が、予め定められた範囲の上限値より大きい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を減少させるように補正し、前記変化量が、前記範囲の下限値より小さい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を増加させるように補正する補正手段と、
   を含む画像形成装置。
2. 一様に帯電された像保持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで形成した静電潜像を、現像器によりトナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、
   記録媒体へトナー画像を転写して、画像を形成する転写手段と、
   前記画像データに基づいて、前記トナー画像のピクセル数を計測するピクセル計測手段と、
   前記ピクセル計測手段によって計測されたピクセル数の累積値を記憶するピクセル数累積値記憶手段と、
   予め定められたトナー供給量を前記現像器に供給するトナー供給手段と、
   前記トナー供給手段により前記現像器に供給されたトナー量を計測する供給トナー量計測手段と、
   前記供給トナー量計測手段によって計測されたトナー量の累積値を記憶する供給トナー量累積値記憶手段と、
   前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値と、前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値と、予め定められた前記ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の上限値及び下限値とに応じて、前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値が、前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の上限値より大きい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を減少させるように補正し、前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値が、前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の下限値より小さい場合には、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を増加させるように補正する補正手段と、
   を含む画像形成装置。
3. 一様に帯電された像保持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで形成した静電潜像を、現像器によりトナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、
   記録媒体へトナー画像を転写して、画像を形成する転写手段と、
   前記画像データに基づいて、前記トナー画像のピクセル数を計測するピクセル計測手段と、
   前記ピクセル計測手段によって計測されたピクセル数の累積値を記憶するピクセル数累積値記憶手段と、
   予め定められたトナー供給量を前記現像器に供給するトナー供給手段と、
   前記トナー供給手段により前記現像器に供給されたトナー量を計測する供給トナー量計測手段と、
   前記供給トナー量計測手段によって計測されたトナー量の累積値を記憶する供給トナー量累積値記憶手段と、
   前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値と、前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値と、予め設定された前記ピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の規定値と、に応じて、前記供給トナー量累積値記憶手段によって記憶されたトナー量の累積値が、前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値におけるトナー量の累積値の規定値を連続して上回る回数又は連続して下回る回数が、所定回数を超えた場合に、トナー量の累積値が前記規定値に近付くように、前記トナー供給手段によるトナー供給量を補正する補正手段と、
   を含む画像形成装置。
4. トナー濃度補正用のパッチ画像を形成し、前記パッチ画像の濃度と予め設定されている目標値との比較結果により、前記所定のトナー濃度となるように、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を制御するトナー濃度制御手段を更に含み、
   前記補正手段は、前記ピクセル数の累積値と前記トナー量の累積値とに応じて、前記パッチ画像の濃度の目標値を補正することにより、前記トナー供給手段によって供給されるトナー供給量を補正する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。
5. 前記現像器、若しくは画像形成装置本体には、トナーカートリッジが着脱自在に装填されており、前記トナーカートリッジを交換したときに、前記補正手段によって補正した前記目標値を初期値に戻すことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記パッチ画像の濃度が、前記目標値から一定以上乖離している場合には、前記補正手段による前記目標値の補正を禁止することを特徴とする請求項４又は５記載の画像形成装置。
7. 前記ピクセル数累積値記憶手段に記憶されたピクセル数の累積値が所定値を超える度に、前記補正手段によって、前記トナー供給量を補正することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。
8. 前記供給トナー量累積値記憶手段に記憶されたトナー量の累積値が所定値を超える度に、前記補正手段によって、前記トナー供給量を補正することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。
9. 画像が形成された記憶媒体の枚数の累積値を記憶する累積枚数記憶手段を更に含み、
   前記累積枚数記憶手段に記憶された記憶媒体の枚数の累積値が所定値を超える度に、前記補正手段によって、前記トナー供給量を補正することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。
10. 前記トナー供給手段によって前記現像器にトナーを供給するときの駆動トルクを測定する駆動トルク測定手段を更に含み、
    前記駆動トルク測定手段によって計測された前記トナー供給手段の駆動トルクが、予め設定した基準トルクから一定以上乖離した場合には、前記補正手段による前記トナー供給量の補正を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項記載の画像形成装置。

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