JP5168851B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置において、画像濃度を安定させるためには、現像装置内の現像剤のトナー濃度を一定範囲内に保つことが重要であり、現像装置内に適宜トナーを補給する必要がある。
各画像形成動作時にトナー濃度を検出し、その出力値Ｖｔと制御基準値Ｖｔｒｅｆとの比較結果に応じてトナー補給手段の駆動時間を算出し、その算出した駆動時間だけトナー補給手段を駆動するように制御する。
そして、所定回数の画像形成動作終了毎に、像担持体上に基準画像を形成し、その画像濃度を画像濃度検出手段によって検出し、その出力値に基づいて制御基準値の補正量ΔＶｔを算出する。

この補正量ΔＶｔと基準画像作成時におけるトナー濃度検出手段の出力値Ｖｔとにより、Ｖｔｒｅｆ＝Ｖｔ＋ΔＶｔのように制御基準値Ｖｔｒｅｆを決定し、この補正された制御基準値Ｖｔｒｅｆを、次の基準画像形成時までのトナー補給制御に用いる。
また、画像濃度検出手段によって検出された画像濃度の出力値が大きく変化し、トナー濃度の制御基準値Ｖｔｒｅｆを大幅に補正するように決定された場合も、補正された制御基準値Ｖｔｒｅｆの上限及び下限を決めておき、トナー濃度が適切な範囲から外れることがないようにしている。
このような画像濃度検出手段とトナー濃度検出手段とを併用したトナー補給制御は、トナー濃度検出手段のみを用いてトナー補給制御を行なうものに比較して、トナー濃度が一定であるにも拘わらず、現像剤の特性等の変化によって画像濃度が変化した場合の影響を低減し、画像形成時の画像濃度を一定に保つようにするというメリットがある。

しかしながら、上記トナー補給手段の制御のみでは、現像剤特性の著しい変化による画像濃度の変化に対応することはできない。上記画像形成装置においては、環境条件、コピー頻度（以下、コピーデューティという）によっては現像剤特性が著しく変化し、文字のつぶれやニジミ等の異常画像や画像濃度の低下を生じるおそれがある。
そこで、かかる文字のつぶれやニジミ等の異常画像又は画像濃度の低下の発生を回避するために、従来技術では、制御基準値Ｖｔｒｅｆに応じて現像バイアスも制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１によるこの方法では、制御基準値Ｖｔｒｅｆに対応して現像バイアスの値を設定し、トナー濃度のみでは対応できない現像剤特性の著しい変化による画像濃度の変化に対応している。
特開２００２−４０７２５公報

しかしながら、所定のタイミングで複数の階調パターンを作像して現像能力を画像濃度検出手段により検知し、画像濃度を現像バイアスで合わせる画像形成装置においては、現状のＶｔに対して最適画像濃度を得られる現像バイアスを設定するため、制御基準値Ｖｔｒｅｆに応じて一律に現像バイアスを決定することはできない。
この複数の階調パターンを作像して現像能力を検知し、現像バイアスを設定する調整は、制御基準値Ｖｔｒｅｆを変えてトナー濃度で調整する制御よりもトナー補給及び消費動作が必要ない分、現像能力が大きく変動しても瞬時に画像濃度の調整が可能であるために、現像能力の変動が大きい可能性が高い電源オン時に行われる。
作像時は、複数の階調パターンを作成すると、待ち時間が発生してしまうため、１パターンでＶｔｒｅｆ補正を行う。しかし、Ｖｔｒｅｆ補正のみでは現像能力の変化量が大きい場合は、画像濃度が適正に設定できない場合がある。

特許文献１に提案されている制御基準値Ｖｔｒｅｆに応じて現像バイアスも制御する方法でも、電源オン時に行われる現像バイアス調整により、Ｖｔｒｅｆと現像バイアスの関係が変わってしまうため使用できない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、電源オン時に複数の階調パターンを作像して現像バイアスを設定する調整において、現像能力の変動が大きい場合でも作像時の１パターンで画像濃度を適正に維持する画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
画像外に異なる電位条件で複数のトナーパッチを作成し最適な電位条件を制御する制御モード、及び単一の電位条件で１個のトナーパッチを作成し該トナーパッチを現像した現像装置のトナー補給条件を補正する補正モードを制御する制御部を有し、現像ポテンシャルおよびトナー濃度センサの出力目標値に上下限値が設定されている画像形成装置において、横軸に現像ポテンシャル、縦軸にトナー濃度センサ出力目標値をとった座標面にて、現像ポテンシャル下限値とトナー濃度センサ出力目標値の上限値からなる座標と、現像ポテンシャル上限値とトナー濃度センサ出力下限値からなる座標とを結ぶ直線から見て、トナー濃度センサ出力目標値が高い値となる領域を上領域とし、トナー濃度センサ出力目標値が低い値となる領域を下領域としたとき、前記制御部は、前記トナー補給条件を補正する補正モード実行時に、トナーパッチの画像濃度が薄いと判断した場合において、前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記上領域にあって共に高い値及びその近接値を成す領域にあるときには前記トナー濃度センサの出力目標値を変更して画像濃度を濃く補正し、一方、前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記下領域にあって共に低い値及びその近接値を成す領域にあるときには前記現像ポテンシャルを変更して画像濃度を濃く補正し、逆に、トナーパッチの画像濃度が濃いと判断した場合において、前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記上領域にあって共に高い値及びその近接値を成す領域にあるときには現像ポテンシャルを変更して画像濃度を薄く補正し、一方、前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記下領域にあって共に低い値及びその近接値を成す領域にあるときには前記トナー濃度センサの出力目標値を変更して画像濃度を薄く補正することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記制御部は、前記補正モード実行時に前記電位条件を制御する場合に、測定されたトナーパッチの画像濃度又はトナー付着量と、前回の電位条件を制御する制御モードで得られた、電位条件に対するトナーパッチの画像濃度又はトナー付着量の傾きを基に、最適な電位条件を設定することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記制御部は、前記補正モード実行時に前記電位条件を制御する場合、補正量が多い時には数回に分けて徐々に電位条件を変更することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記制御部は、１回あたりに補正する電位条件がトナーパッチの画像濃度又はトナー付着量の補正量が一定となるように決定することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記制御部は、前記補正モードを、作像中、又は作像終了時に実行することを特徴とする。

本発明によれば、トナー濃度センサの目標値、又は現像ポテンシャルの可変範囲が広い方のパラメータを選択して補正するので、電源オン時に複数の階調パターンを作像して現像バイアスを設定する調整において、現像能力の変動が大きい場合でも作像時の１パターンで画像濃度を適正に維持することが可能となる画像形成装置を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用した画像形成装置の実施の形態である電子写真方式のレーザプリンタを示す概略構成図である。
図１を参照して、電子写真方式のレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図において、このプリンタ１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。
これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例に取って説明する。

図２は図１のプロセスカートリッジ６Ｙを拡大して示す概略図である。図２に示すように、このプロセスカートリッジ６Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（図示せず）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転させられる感光体ドラム１Ｙの表面を一様帯電するようになっている。一様に帯電せしめられた感光体ドラム１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像される。そして、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体ドラム１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体ドラム１Ｙの残留電荷を除電する。

この除電により、感光体ドラム１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。また、現像装置５Ｙ底面には、図２に示すようにトナー濃度センサ２３Ｙが配置されており、作像中のトナー濃度を検知している。このトナー濃度センサ２３Ｙの検知結果に基づいて、消費された量のトナーがトナーカートリッジ３２Ｙから現像装置５Ｙに供給される。
他のプロセスカートリッジ６Ｍ、Ｃ、Ｋにおいても、同様にして感光体ドラム１Ｍ、Ｃ、Ｋ上にＭ、Ｃ、Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写されると同時に消費された量のトナーが各現像装置に供給される。

図２には、現像装置５Ｙの現像スリーブ１７、ドクタブレード１８、トナー蓄積部２１、トナー攪拌室２２、攪拌部材２３、接続部２４が示され、さらに、中間転写ベルト８、１時転写ローラ９、制御部２５、駆動モータ３１が示されている。
再び図１を参照して、プロセスカートリッジ６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段たる露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラムに照射して露光する。
この露光により、感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体ドラムに照射するように構成されている。

露光装置７の図中下側には、紙収容カセット２６、これらに組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６は、記録媒体である転写紙Ｓを複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。
給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中で反時計回りに回転させられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｓを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転をいったん停止させられる。そして、転写紙Ｓを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対であるレジストローラ対２８との組み合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｓの収容手段である紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの図中上方には、中間転写体である中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。
また、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４なども備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。

１次転写バイアスローラ９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、このように無端移動させられる中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えば、プラス）の転写バイアスを印加する方式である。
１次転写バイアスローラ９Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体ドラム１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

上述した２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｓに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｓに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。
２次転写ニップにおいては、転写紙Ｓが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、レジストローラ対２８側とは反対方向の下流側に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｓは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。
その後、転写紙Ｓは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｓは、このスタック部３０に順次スタックされる。

図１において、２次転バックアップローラ１２上方には画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ３３が配設されており、中間転写ベルト８上の光反射率に応じた信号を出力するように構成されている。
この反射型フォトセンサ３３には、拡散光検出型か正反射光検出型のうち、中間転写ベルト８の表面の反射光量と、後述の基準パターン像の反射光量との差を十分な値にし得る方が用いられる。なお、反射型フォトセンサ３３の役割については後述する。

図３は図１のレーザプリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図において、制御部３４は、それぞれ電気的に接続されたトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、光書き込みユニット７、給紙カセット２６、レジストローラ対２８、転写ユニット１５、反射型フォトセンサ３３などを制御する。また、この制御部３４は、演算部などを制御するＣＰＵ３５と、データを記憶するＲＡＭ３６とを備えている。
この制御部３４は、図示しない主電源の投入時、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力した後の待機時などの所定のタイミングで、各トナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの像形成性能などの作像性能を試験するように構成されている。
具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず、反射型フォトセンサ３３の較正を行う。作像しない状態で、反射型フォトセンサ３３の発光光量を順次変化させて、検知電圧が４．０Ｖ±０．２Ｖとなる発光光量を求める。この発光光量をパッチパターンのトナー付着量検知時に用いる。

次に、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（図１）を回転しながら帯電装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ（図１）によって一様に帯電させる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯電（例えば−７００Ｖ）とは異なり、その電位を後述の各作像性能試験モードに応じて可変する。
そして、レーザ光の走査によって基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、トナー像形成部（現像ユニット）６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで現像する。この現像により、各色のバイアス現像パターン像が感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される。なお、現像の際、制御部３４は、それぞれの現像ユニットの現像ローラ１７（図２）に印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。

これら各色のバイアス現像パターン像は、中間転写ベルト８（図１）上に重なり合わずに並ぶように転写される。この転写により、中間転写ベルト８上には各色の基準パターン像によって構成されるパターンブロックが形成される。
このパターンブロック中の各基準パターン像（パッチパターン）の基準像は、中間転写ベルト８の無端移動に伴って反射型フォトセンサ３３との対向位置（図１）を通過する際、その光反射量が検知され、電気信号として制御部３４に出力される。
制御部３４は、反射型フォトセンサ３３から順次送られてくるこの出力信号に基づいて、各基準像の光反射率を演算し、濃度パターンデータとしてＲＡＭ３６に格納していく。反射型フォトセンサ３３との対向位置を通過したパターンブロックは、図１で示したクリーニング装置１０によってクリーニングされる。

図４は基準パターン像Ｐを示す模式図である。図４には、基準パターン像Ｐ（Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋ）を示している。図において、基準パターン像Ｐは、互いに間隔（Ｌ４）１３ｍｍを置いて並ぶ幅（Ｌ３）の１０個の基準像３７で構成されている。
本プリンタにおいて、各基準像３７は縦１３ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、１３ｍｍの間隙を介して形成される。よって、中間転写ベルト８（図１）上の基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの長さはそれぞれＬ２＝２４７ｍｍとなる。
基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、上記中間転写ベルト８上に重なり合わずに並ぶように転写される。このような転写により、中間転写ベルト８上には各色の基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋによって構成される１つのパターンブロックＰＢが形成される。

図５は感光体ドラムの設置ピッチを示す模式図である。図５に示すように、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの設置ピッチは、それぞれＬ１＝８３ｍｍに設定されている。図５には、さらに、中間転写ベルト８及び反射型フォトセンサ３３が示されている。
上述のように、基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの長さＬ２はそれぞれ２４７ｍｍであり、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの設置ピッチＬ１よりも長い。
このため、基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋは、それぞれの端部を重ね合わせないように、各色の基準パターン像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの作像タイミングをずらしている。
具体的には、基準パターン像Ｐｋの転写終了のＬ１前まで基準パターン像Ｐｃを転写しないように、基準パターン像Ｐｃの作像タイミングをずらす。同様にして基準パターン像Ｐｍ、Ｐｙの作像タイミングもずらすことによって、各基準パターン像が重ならずに独立して転写されることが可能になる。

図６は中間転写ベルト上に形成される基準パターン像のパターンブロックを示す模式図である。図６において、中間転写ベルト８上には、４つの基準パターンＰｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、ＰｋからなるパターンブロックＰＢが形成される。
図６では、中間転写ベルト８を備える転写ユニットの図中右上側に、画像検知手段としての反射型フォトセンサ３３が配設されている。中間転写ベルト８上の各基準パターン像は無端移動に伴って移動して反射型フォトセンサ３３に検知された後、転写ユニット１５（図１）のクリーニング装置１０によって除去される。
上記反射型フォトセンサ３３は、パターンブロックＰＢの先端から後端にかけて、基準パターン像Ｐｋ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙを構成する各基準像３７からの反射光量を次のような順序で検知する。

すなわち、図４の基準パターン像Ｐｋの１０個の基準像３７、基準像Ｐｃの１０個の基準像３７、基準像Ｐｍの１０個の基準像３７、基準像Ｐｙの１０個の基準像３７という順序で検知する。この際、各基準像３７の光反射量に応じた電圧信号を検知し、制御部３４（図３）に順次出力する。
制御部３４は、反射型フォトセンサ３３から順次送られてくるこの電圧信号に基づいて、各基準像３７の画像濃度を順次演算してＲＡＭ３６に格納していく。なお、反射型フォトセンサ３３には、カラートナーの高濃度部を検知できる点で、拡散光検出型が望ましい。

図７はセンサ検知電圧とトナー付着量の関係をグラフで示す図である。各基準像３７の画像濃度は次に示す方法でトナー付着量に変換される。各色１０個の基準パターン像の検知出力を、図７に示すセンサ検知電圧とトナー付着量の関係から、基準像３７のトナー付着量へ変換し、ＲＡＭ３６に格納していく。
ここで、トナー付着量をＲＡＭ３６に格納すると同時に、各色の基準パターン像の作像条件から基準パターン像の現像ポテンシャルを推定し、基準パターン像（基準像）３７の情報もＲＡＭ３６に格納する。

図８は電位ポテンシャルと単位面積当たりのトナー付着量の関係をグラフで示す図である。上記工程はＰｋ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙの順に順次行う。ここで得られた、各基準パターン像の電位（現像）ポテンシャルとトナー付着量の関係をＸ−Ｙ平面上にプロットして図８に示している。
図８はＸ軸に電位ポテンシャル（現像バイアスとパターン像電位の差：ＶＢ−ＶＤ）（単位Ｖ）を、そしてＹ軸に単位面積当たりのトナー付着量Ｍ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ²）を割り振っている。
上記プロットしたデータから直線区域を選択し、区間内のデータに対して最小自乗法を適用することによって直線近似を行って得られる直線方程式（Ａ）を色毎に計算する。
この直線方程式により、目標の付着量が得られるポテンシャルを計算し、調整可能な電位条件範囲内で作像条件にフィードバックすることで画像濃度維持を図っている。

また、作像能力が低過ぎて調整可能な電位条件範囲外になる場合、すなわち、現像ポテンシャル上限を超えてしまった場合は、トナー濃度を高くするようにトナー補給を行い、作像能力を高めた上で、再度１０個の基準パターンを作像して、画像濃度を検知し、現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を直線近似して、目標の付着量が得られるポテンシャルを計算し、作像条件にフィードバックしている。
作像能力が高過ぎて調整可能な電位条件範囲外になる場合、すなわち、現像ポテンシャル下限を超えてしまった場合、トナー濃度が低くなるようにトナーを消費させる画像を作像し、作像能力を低くした上で、再度１０個の基準パターンを作像して、画像濃度を検知し、現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を直線近似して、目標の付着量が得られるポテンシャルを計算し、作像条件にフィードバックしている。

上記各色１０個の基準パターンで直線方程式を求め、目標の付着量が得られるポテンシャルを計算する作像性能の試験は、現像能力が大幅に変化する可能性がある、電源オン時、長時間放置時、又は大量作像後の放置時に実行される。これは、現像能力が大幅に変化していても、適正な画像濃度が瞬時に得られるためである。
この作像性能の試験のデメリットとしては、１０個の基準パターンを作像するため、実行時間が長くなりダウンタイムが増大するということ、及び現像能力が大幅に変化している場合、電位条件の変更量が大きくなり、作像条件の変更前後で色味が大きく異なる可能性があることである。

それに対して、実行時間が短く、徐々に適正な画像濃度が得られるようにすることを目的とする、各色１個の基準パターンで作像性能の試験を行うモードも有する。
この各色１個の基準パターンで作像性能の試験を行うモードは、上記１０個の基準パターンで作像試験を行うモードよりも高頻度に実行される。本実施の形態では、１０回の作像に１回の頻度で実行している。１個の基準パターンは作像時の電位条件で各色の基準パターンを作像し、画像濃度を検知している。

ここで、得られた画像濃度が薄い場合は、トナー濃度センサ（例えば、図２の１６Ｙ）の出力目標値を変化させトナー濃度を高くし、適正な画像濃度が得られるようにする。逆に、画像濃度が濃い場合には、トナー濃度センサの出力目標値を変化させてトナー濃度を低くし、適正な画像濃度が得られるようにしている。
この試験モードでは、作像中にトナー濃度が徐々に変化して、適正な画像濃度に近づくため、１枚当たりの画像濃度変化量は少なくなる。トナー濃度センサの出力目標値は、トナー濃度が適正範囲で収まるように上限及び下限閾値を設定し、上限及び下限値内で制御している。

しかしながら、１個の基準パターンでトナー濃度センサの目標値のみ変化させる場合、トナー濃度センサの出力目標値が、上限及び下限閾値に貼り付いている場合、それ以上変更できないため、画像濃度が適正にならないことがある。
また、１０個の基準パターンで作像性能の試験をした時に、調整可能な電位条件の上限及び下限に貼り付いている場合、それ以上電位条件を変更できないため、トナー濃度による調整が必要となる。１０個の基準パターンで作像性能を試験する時にトナー濃度調整を行うとダウンタイムがさらに増加してしまう。

図９は１個の基準パターンでの作像性能試験時に画像濃度が薄い場合をグラフで説明する図である。上記の不具合を避けるために、１個の基準パターンでの作像性能試験時に画像濃度が薄いと判定された場合、図９に示す条件で、トナー濃度センサの目標値で補正するか、電位条件で補正するかを判定するようにしている。この図９(後述の図１０も同様)には、現像ポテンシャル下限値とトナー濃度センサ出力目標値の上限値からなる座標と、現像ポテンシャル上限値とトナー濃度センサ出力下限値からなる座標とを結ぶ直線が示されている。直線から見てトナー濃度センサ出力目標値が高い値となる領域が上領域に、トナー濃度センサ出力目標値が低い値となる領域が下領域に区分けされている。
トナー濃度センサの出力目標値と現像ポテンシャルが上領域にあって共に高い値及びその近接値を成す領域にあるときは、トナー濃度センサの出力目標値を変更してトナー濃度を高くし、画像濃度を濃くするように補正する。
一方、トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが下領域にあって共に低い値及びその近接値を成す領域にあるときには、現像ポテンシャルを大きくし、画像濃度を濃く補正する。

図１０は１個の基準パターンでの作像性能試験時に画像濃度が濃い場合をグラフで説明する図である。１個の基準パターンでの作像性能試験時に画像濃度が濃いと判定された場合、図１０に示す条件で、トナー濃度センサの目標値で補正するか、電位条件で補正するかを判定する。
トナー濃度センサの出力目標値と現像ポテンシャルが下領域にあって共に低い値及びその近接値を成す領域にあるときにはトナー濃度センサの出力目標値を変更してトナー濃度を低くし、画像濃度を薄くするように補正する。
一方、トナー濃度センサの出力目標値と現像ポテンシャルが上領域にあって共に高い値及びその近接値を成す領域にあるときには現像ポテンシャルを小さくし、画像濃度を薄くするように補正する。
以上の動作により、トナー濃度センサの目標値、又は現像ポテンシャルの可変範囲が広い方のパラメータを選択して補正するので、どちらかのパラメータが上限及び下限閾値に貼り付いてそれ以上補正できなくなるという不具合が解消される。

電位条件で補正する場合、基準パターンのトナー付着量を求め、目標トナー付着量になるように電位条件を補正する。その電位変更量は、前回の１０個の基準パターン像を作像した時の、近似直線の傾き及び目標付着量との差から次の式で求める。
電位変更量＝（基準パターンのトナー付着量―目標トナー付着量）／前回の１０個基準パターン像の近似直線傾き ・・・（１）
この電位変更量を補正することで、目標トナー付着量が得られる。

しかしながら、電位変更量が大きい時に一度に補正すると、補正前と補正後の画像濃度差が大きくなってしまう。そのため、画像濃度差を大きくしないように一度に補正するトナー付着量の最大値を設定しておき、それ以上トナー付着量が変動しないように管理している。その管理方法としては、まず一度に補正できる最大電位補正量を次の式で求める。
最大電位変更量＝一度に補正するトナー付着量の最大値／前回の１０個基準パターン像の近似直線傾き ・・・（２）

次に、（１）式で求めた電位変更量が（２）式で求めた電位変更量を超えているか判定する。
電位変更量≦最大電位変更量の場合、一度に補正するトナー付着量の最大値より補正量が少ないので、一度に補正可能となる。すなわち、下記の式（３）
次作像の現像ポテンシャル＝現像ポテンシャル現在値―電位変更量・・・（３）
で補正可能となる。
電位変更量＞最大電位変更量の場合、一度に補正すると補正後の画像濃度差が大きくなってしまうため、次の式（４）で現像ポテンシャルを算出する。
次作像の現像ポテンシャル＝現像ポテンシャル現在値―最大電位変更量・・・（４）
この（４）式では完全に目標トナー付着量に補正することはできないが、１０の作像毎に上記補正を繰り返すことで、徐々にトナー付着量を目標トナー付着量に近づけることが可能となる。

上述のごとく、電源オン時に複数の階調パターンを作像して現像バイアスを設定する調整がある画像形成装置において、現像能力の変動が大きい場合でも作像時の１パターンで画像濃度を適正に維持することが可能となる。

本発明を適用した画像形成装置の実施の形態である電子写真方式のレーザプリンタを示す概略構成図である。 図１のプロセスカートリッジ６Ｙを拡大して示す概略図である。 図１のレーザプリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。 基準パターン像Ｐを示す模式図である。 感光体ドラムの設置ピッチを示す模式図である。 中間転写ベルト上に形成される基準パターン像のパターンブロックを示す模式図である。 センサ検知電圧とトナー付着量の関係をグラフで示す図である。 電位ポテンシャルと単位面積当たりのトナー付着量の関係をグラフで示す図である。 １個の基準パターンでの作像性能試験時に画像濃度が薄い場合をグラフで説明する図である。 １個の基準パターンでの作像性能試験時に画像濃度が濃い場合をグラフで説明する図である。

符号の説明

１ 画像形成装置（レーザプリンタ、プリンタ）
５Ｙ 現像装置
６Ｙ プロセスカートリッジ
１６Ｙ トナー濃度センサ
３３ 画像濃度検知手段（反射型フォトセンサ）
３４ 制御部
３７ トナーパッチ（基準像）
Ｐ 基準パターン像
ＰＢ パターンブロック

Claims (5)

1. 画像外に異なる電位条件で複数のトナーパッチを作成し最適な電位条件を制御する制御モード、及び単一の電位条件で１個のトナーパッチを作成し該トナーパッチを現像した現像装置のトナー補給条件を補正する補正モードを制御する制御部を有し、現像ポテンシャルおよびトナー濃度センサの出力目標値に上下限値が設定されている画像形成装置において、
   横軸に現像ポテンシャル、縦軸にトナー濃度センサ出力目標値をとった座標面にて、現像ポテンシャル下限値とトナー濃度センサ出力目標値の上限値からなる座標と、現像ポテンシャル上限値とトナー濃度センサ出力下限値からなる座標とを結ぶ直線から見て、トナー濃度センサ出力目標値が高い値となる領域を上領域とし、トナー濃度センサ出力目標値が低い値となる領域を下領域としたとき、
   前記制御部は、前記トナー補給条件を補正する補正モード実行時に、
   トナーパッチの画像濃度が薄いと判断した場合において、
   前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記上領域にあって共に高い値及びその近接値を成す領域にあるときには前記トナー濃度センサの出力目標値を変更して画像濃度を濃く補正し、一方、前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記下領域にあって共に低い値及びその近接値を成す領域にあるときには前記現像ポテンシャルを変更して画像濃度を濃く補正し、
   逆に、トナーパッチの画像濃度が濃いと判断した場合において、
   前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記上領域にあって共に高い値及びその近接値を成す領域にあるときには現像ポテンシャルを変更して画像濃度を薄く補正し、一方、前記トナー濃度センサ出力目標値と現像ポテンシャルが前記下領域にあって共に低い値及びその近接値を成す領域にあるときには前記トナー濃度センサの出力目標値を変更して画像濃度を薄く補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記補正モード実行時に前記電位条件を制御する場合に、測定されたトナーパッチの画像濃度又はトナー付着量と、前回の電位条件を制御する制御モードで得られた、電位条件に対するトナーパッチの画像濃度又はトナー付着量の傾きを基に、最適な電位条件を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記補正モード実行時に前記電位条件を制御する場合、補正量が多い時には数回に分けて徐々に電位条件を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、１回あたりに補正する電位条件がトナーパッチの画像濃度又はトナー付着量の補正量が一定となるように決定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記補正モードを、作像中、又は作像終了時に実行することを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。

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