JP6135089B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、濃度検出センサで像担持体に形成された補正パッチを検知して画像形成を行う作像条件を補正する画像形成装置に関する。

画像形成装置は、用紙に画像を形成するために、感光体や中間転写ベルト等の像担持体にトナー像を形成し、形成したトナー像を転写部によって用紙に転写している。そして、用紙に転写したトナー像を定着部によって用紙に定着させることで、用紙に画像を形成している。

従来から、画像の品質の安定化を図るために、中間転写ベルトにおける転写部の下流側に濃度検出センサを配置した画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、中間転写ベルトにトナーで形成された補正パッチを作成し、濃度検出センサで補正パッチの濃度を検出することで、画像を形成するための作像条件を補正している。この補正パッチを用いた補正は、例えば、所定の画像形成処理の実行回数毎に行われる。

また、補正パッチが中間転写ベルトと転写部の転写ローラとの間（転写ニップ部）を通過する際、補正パッチのトナーの一部が転写ローラに付着することを防止するために、中間転写ベルトから転写ローラを離間させている。そして、補正パッチが転写ニップ部を通過した後に、再び転写ローラを中間転写ベルトに接触させている。この場合、転写ローラを離間及び接触動作にかかる時間だけ画像形成処理を中断する必要があり、生産性が低下していた。

生産性が低下することを抑制するために、特許文献１には、像担持体と転写ローラを接触させた状態で補正パッチを転写ニップ部へ通過させる画像形成装置が開示されている。この特許文献１に記載された画像形成装置では、補正パッチのトナーが転写ローラへ転移することを抑制するために、補正パッチが転写部を通過する際に、転写ローラに補正パッチのトナーと同極性のバイアスを印加している。

特開２００６−４７７７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置では、補正パッチのトナー像が乱れることを防止することはできるが、転写ローラへトナーが転移していた。なお転写ローラへ転移するトナーの量（以下、「トナー転移量」という。）は、トナーの帯電量や転写ローラの抵抗値などの外乱によって変動するが、特許文献１に記載された画像形成装置では、外乱によって変動するトナーの転移量を考慮していなかった。そのため、外乱によってトナーの転移量が変動した場合、濃度検出センサの出力値も変動し、作像条件を補正する際の精度が低下する、という問題を有していた。

本発明の目的は、上記従来技術における実情を考慮し、外乱によって生じるトナーの転移量の変動を予測し、作像条件の補正精度の向上を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、画像形成部と、転写部と、濃度検出センサと、制御部とを備えている。画像形成部は、現像部を有し、像担持体にトナーを付着させて補正パッチ用の又は画像形成用のトナー像を形成する。転写部は、像担持体に接触して配置され、用紙にトナー像を（２次）転写する。濃度検出センサは、記像担持体における転写部の下流側に配置され、像担持体に形成された補正パッチ用のトナー像のトナー濃度を検出する。制御部は、濃度検出センサが検出した検出値に基づいて、画像形成部の作像条件を補正する。そして、制御部は、トナーの帯電量に基づいて、濃度検出センサが検出した検出値を補正して画像形成部の作像条件を補正する。トナーの帯電量は、現像電流検知部によって検出した補正パッチ用のトナー像を現像する工程における電流値と、濃度検出センサが検出した補正パッチ用のトナー像のトナー量から算出される。
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、画像形成部と、転写部と、濃度検出センサと、制御部とを備えている。画像形成部は、現像部を有し、像担持体にトナーを付着させて補正パッチ用の又は画像形成用のトナー像を形成する。転写部は、像担持体に接触して配置され、用紙にトナー像を（２次）転写する。濃度検出センサは、記像担持体における転写部の下流側に配置され、像担持体に形成された補正パッチ用のトナー像のトナー濃度を検出する。制御部は、濃度検出センサが検出した検出値に基づいて、画像形成部の作像条件を補正する。そして、制御部は、転写部の抵抗値に基づいて、濃度検出センサが検出した検出値を補正して画像形成部の作像条件を補正する。前記転写部の抵抗値は、前記転写部に一定の電流値を印加した際の電圧値から算出される。

本発明の画像形成装置では、トナーの転移量を変動させる外乱であるトナーの帯電量及び転写部の抵抗値のうち少なくとも１つ以上の情報を用いて、濃度検出センサからの信号を補正している。これにより、トナーの転移量の変動を予測することができ、外乱を考慮した補正を行うことができ、より正確に作像条件の補正することができる。

上記構成の画像形成装置によれば、外乱によって生じるトナー転移量の変動を予測することができ、作像条件を補正する際の精度を向上させることができる。その結果、品質のよい画像を安定して作成することが可能となる

本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置を示す全体構成図である。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置の安定化一括補正処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置の画像間安定化補正処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置の画像間安定化補正における要部を拡大して示す説明図である。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置の濃度検出センサの出力と濃度との関係を示すグラフである。 トナーの帯電量分布を示す説明図である。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置のトナー帯電量と帯電量補正値との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態例にかかる画像形成装置の中間転写ベルトまたは２次転写ローラからなる転写体の抵抗値と抵抗補正値との関係を示すグラフである。 カバレッジ情報とトナー帯電量との関係を示すグラフである。 現像剤の使用経過情報とトナー帯電量との関係を示すグラフである。 トナーの温度又は湿度情報とトナー帯電量との関係を示すグラフである。 現像停止時間とトナー帯電量との関係を示すグラフである。 トナー濃度情報とトナー帯電量との関係を示すグラフである。 現像ＤＣバイアスとトナー帯電量との関係を示すグラフである。 中間転写ベルトまたは２次転写ローラからなる転写体の抵抗値と中間転写ベルト又は２次転写ローラの回転数と関係を示すグラフである。 中間転写ベルトまたは２次転写ローラからなる転写体の抵抗値と温度又は湿度情報との関係を示すグラフである。

以下、画像形成装置を実施するための形態について、図１〜図１７を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．画像形成装置の構成例
まず、実施の形態に係る画像形成装置の構成例について、図１を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置を示す全体構成図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、像担持体である中間転写ベルト５０と、２次転写部６０と、定着部８０と、制御基板９０とを有する。

原稿搬送部１０は、原稿Ｇをセットする原稿給紙台１１と、複数のローラ１２と、搬送ドラム１３と、搬送ガイド１４と、原稿排出ローラ１５と、原稿排出トレイ１６とを有している。原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送される。搬送ガイド１４及び原稿排出ローラ１５は、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３により搬送された原稿Ｇを原稿排出トレイ１６に排出する。

画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台３１に載置された原稿の画像を読み取って、画像データを生成する。具体的には、原稿Ｇの画像がランプＬによって照射される。原稿Ｇからの反射光は、第１ミラーユニット３２、第２ミラーユニット３３、レンズユニット３４の順に導かれて、撮像素子３５の受光面に結像する。撮像素子３５は、入射した光を光電変換して所定の画像信号を出力する。出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換されることにより画像データとして作成される。

また、画像読取部３０は、画像読取制御部３６を有している。画像読取制御部３６は、Ａ／Ｄ変換によって作成された画像データに、シェーディング補正やディザ処理、圧縮等の処理を施して、制御基板９０のＲＡＭ１０３（図２参照）に格納する。なお、画像データは、画像読取部３０から出力されるデータに限定されず、画像形成装置１に接続されたパーソナルコンピュータや他の画像形成装置などの外部装置から受信したものであってもよい。

用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙Ｓのサイズや種類に応じて複数設けられている。この用紙Ｓは、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写位置を有する転写部である２次転写部６０に搬送される。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰ（Overhead projector）シート等の特殊紙が転写位置へ送られる。

画像読取部３０と用紙収納部２０との間には、画像形成部４０と中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。すなわち、画像形成部４０は、中間転写ベルト５０にトナーを付着させて補正パッチ用のトナー像又は画像形成用のトナー像を形成する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンダのトナー像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは第１の画像形成ユニット４０Ｙの構成について説明する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、ドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５を有している。感光体４１は、不図示の駆動モータによって回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与え感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、原稿Ｇから読み取られた画像データ又は外部装置から送信された画像データに基づいて、感光体４１の表面に対して露光操作を行うことにより感光体４１上に静電潜像を形成する。

現像部４４は、内部に貯留したトナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて、感光体４１上に形成された静電潜像を現像する。現像部４４は、トナーを撹拌して摩擦帯電させる撹拌部４４ａと、帯電したトナーを搬送して感光体４１上に形成された静電潜像に付着させる現像ローラ４４ｂと有している。この現像部４４は、感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面は、イエローのトナー画像が形成される。

感光体４１にトナーを付着させトナー画像を形成する際に、感光体４１と現像部４４との間には、所定の電圧、いわゆる現像ＤＣバイアスが印加される。この現像ＤＣバイアスを調整することで、感光体４１に付着するトナーの量を調整することができ、画像の濃度を調整することができる。

なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、感光体４１の表面にマゼンタのトナー画像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させ、感光体４１の表面にシアンのトナー画像を形成する。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させ、感光体４１の表面にブラックのトナー画像を形成する。

感光体４１上に形成されたトナー画像は、中間転写体の一例を示す中間転写ベルト５０に一次転写される。クリーニング部４５は、トナー画像を中間転写ベルト５０に一次転写後に感光体４１の表面に残留しているトナーを除去する。

像担持体の一例を示す中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、複数のローラに掛け渡されている。この中間転写ベルト５０は、不図示の駆動モータで感光体４１の回転（移動）方向とは逆方向に回転駆動する。

中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと反対の極性の電圧を印加させることで、感光体４１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト５０に一次転写する。

そして、中間転写ベルト５０が回転駆動することで、中間転写ベルト５０の表面には、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー画像が順次一次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像が重なり合いカラーのトナー画像が形成される。

また、中間転写ベルト５０には、ベルトクリーニング装置５３が対向している。このベルトクリーニング装置５３は、用紙Ｓへのトナー画像の転写を終えた中間転写ベルト５０の表面を清掃する。

中間転写ベルト５０の近傍で、かつ搬送部２３の用紙搬送方向下流には、本発明の転写部の一例を示す２次転写部６０が配置されている。この２次転写部６０は、搬送部２３によって送られてきた用紙Ｓを中間転写ベルト５０に接触させて、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー画像を用紙Ｓに２次転写する。

２次転写部６０は、２次転写ローラ６１を有している。２次転写ローラ６１は、対向ローラ５２に圧接されている。そして、２次転写ローラ６１と中間転写ベルト５０が接触する部分は、２次転写ニップ部６２となる。この２次転写ニップ部６２は、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー画像を用紙Ｓに２次転写する２次転写位置である。

２次転写部６０における用紙Ｓの排出側には、定着部８０が設けられている。この定着部８０は、用紙Ｓを加圧及び加熱して、２次転写されたトナー像を用紙Ｓに定着させる。定着部８０は、例えば、一対の定着部材である定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２で構成されている。定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２は、互いに圧接した状態で配置されており、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２との圧接部が、用紙Ｓを加圧及び加熱する定着ニップ部である。

定着上ローラ８１の内部には、加熱部が設けられている。この加熱部からの輻射熱により定着上ローラ８１の外周部が温められる。そして、定着上ローラ８１の外周部の熱が用紙Ｓへ伝達されることにより、用紙Ｓ上のトナー画像が熱定着される。

用紙Ｓは、２次転写部６０によりトナー画像が転写された面（定着対象面）が定着上ローラ８１と向き合うように搬送され、定着ニップ部を通過する。したがって、定着ニップ部を通過する用紙Ｓには、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２とによる加圧と、定着上ローラ８１のローラ部の熱による加熱が行われる。

定着部８０の用紙搬送方向下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙Ｓの搬送路を切り換える。すなわち、切換ゲート２４は、片面画像形成における画像形成面を上方に向けて排紙するフェースアップ排紙を行う場合に、用紙Ｓを直進させる。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、片面画像形成における画像形成面を下方に向けて排紙するフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、用紙Ｓを下方に案内する。

フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転して上方に搬送する。これにより、表裏が反転されて画像形成面が下方に向いた用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。
両面画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転し、再給紙路２７により再び転写位置へ送られる。

一対の排紙ローラ２５の下流側には、用紙Ｓを折ったり、用紙Ｓに対してステープル処理等を行ったりする後処理装置を配置してもよい。

また、中間転写ベルト５０におけるベルトクリーニング装置５３と、２次転写部６０の間には、画像濃度検出センサであるＩＤＣ（イメージ・デンシティ・コントローラ：Image・Density・Control）センサ９１が配置されている。すなわち、ＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０の回転方向における２次転写部６０よりも下流側に配置される。このＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０の表面に向けて光を照射する発光部と、中間転写ベルト５０からの反射光を受光する受光部とを有している。また、ＩＤＣセンサ９１の受光部及び発光部は、中間転写ベルト５０の表面と対向している。

［画像形成装置の各部のハードウェア構成］
次に、画像形成装置１の各部のハードウェア構成について、図２を参照して説明する。
図２は、画像形成装置１の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。

図２に示すように、画像形成装置１は、制御部１００を備えている。この制御部１００は、上述の制御基板９０（図１参照）上に構成されている。

制御部１００は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを有している。なお、ＲＯＭ１０２としては、例えば、通常電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭを用いる。

ＣＰＵ１０１は、装置全体を制御する。このＣＰＵ１０１は、ＨＤＤ１０４、操作表示部１０５、通信部１０８にそれぞれシステムバス１０７を介して接続されている。また、ＣＰＵ１０１は、温度計９７、湿度計９８にシステムバス１０７を介して接続されている。さらに、ＣＰＵ１０１は、画像読取部３０、画像処理部１０６、画像形成部４０、給紙部２１、定着部８０、２次転写部６０、ＩＤＣセンサ９１にシステムバス１０７を介して接続されている。

ＨＤＤ１０４は、画像読取部３０で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて、入力信号を制御部１００に出力する。

通信部１０８は、外部の情報処理装置であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０から送信されるジョブ情報を、通信回線を介して受け取る。そして、受け取ったジョブ情報を、システムバス１０７を介して制御部１００に送る。ジョブ情報には、形成する画像の画像データと、その画像データに対応付けられた使用する用紙の種類及び枚数などの情報が含まれている。

なお、本実施形態では、外部装置としてパーソナルコンピュータを適用した例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置としては、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を適用することができる。

温度計９７及び湿度計９８は、画像形成装置１内に配設されている。温度計９７は、装置内の温度を検出し、その検出結果を制御部１００に送信する。湿度計９８は、装置内の湿度を検出し、その検出結果を制御部１００に送信する。

また、現像部４４に収納されたトナーの温度を測る温度計及び湿度を測る湿度計と、中間転写ベルト５０及び２次転写部６０の周囲の温度を測る温度計及び湿度を測る湿度計を設けてもよい。トナーの温度を測る温度計及び湿度を測る湿度計は、画像形成装置１の側面部におけるトナー冷却用の空気を取り込む吸気口に設けてもよい。

ＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０に光を照射すると共に、中間転写ベルト５０から反射された光を受光する。このＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０に付着するトナーの濃度を検出し、その検出結果を制御部１００に送信する。制御部１００は、ＩＤＣセンサ９１からの情報に基づいて、画像形成部４０が画像を形成する際の作像条件を補正する。なお、作像条件の補正方法の詳細は、後述する。

画像読取部３０は、原稿画像を光学的に読み取って電気信号に変換する。例えば、カラー原稿を読み取る場合は、一画素当たりＲＧＢ各１０ビットの輝度情報をもつ画像データを生成する。画像読取部３０によって生成された画像データや、画像形成装置１に接続された外部装置の一例を示すＰＣ１２０から送信される画像データは、画像処理部１０６に送られ、画像処理される。画像処理部１０６は、受信した画像データに対してアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮等の処理を行う。

例えば、画像形成装置１でカラー画像を形成する場合、画像読取部３０等によって生成されたＲ・Ｇ・Ｂの画像データを画像処理部１０６における色変換ＬＵＴ（Look up Table）に入力する。そして、画像処理部１０６は、Ｒ・Ｇ・ＢデータをＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの画像データに色変換する。そして、色変換した画像データに対して、階調再現特性の補正、濃度補正ＬＵＴを参照した網点などのスクリーン処理、あるいは細線を強調するためのエッジ処理などを行う。

画像形成部４０は、制御部１００により駆動制御され、用紙Ｓ上にトナー画像を形成する。定着部８０は、制御部１００により駆動制御され、用紙Ｓを加圧及び加熱して、トナー画像を用紙Ｓに定着させる。

２．作像条件の補正方法
次に、上述した画像形成装置１にかかる作像条件の補正方法について説明する。
形成される画像の濃度を安定させるために、画像形成装置１では、ＩＤＣセンサ９１を用いて作像条件を補正している。また、この作像条件の補正方法には、安定化一括補正処理と、画像間安定化補正処理がある。安定化一括補正処理は、例えば、画像形成処理を長時間行っていないときや、環境変化時に行われる。また、画像間安定化補正処理は、所定の画像形成の実行回数毎や所定の時間毎に行われる。

［安定化一括補正］
図３は、安定化一括補正処理を示すフローチャートである。
安定化一括補正処理は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に行われる。また、この安定化一括補正処理では、２次転写部６０の２次転写ローラ６１を中間転写ベルト５０から離間させた状態で行われる。

図３に示すように、まず、制御部１００は、中間転写ベルト５０の表面性及びＩＤＣセンサ９１の汚れを補正するベース補正処理を行う（ステップＳ１１）。ステップＳ１１にかかるベース補正では、ＩＤＣセンサ９１の発光部を発光させ、トナー像や補正パッチ等が形成されていない中間転写ベルト５０に光を照射する。そして、ＩＤＣセンサ９１は、中間転写ベルト５０から反射された光を受光部で受光し、検出値を制御部１００に送信する。制御部１００は、検出値が所定の値となるように、ＩＤＣセンサ９１の発光部の光量を補正する。

ステップＳ１１に示すベース補正処理が終了すると、制御部１００は、画像形成部４０の現像性の補正をするＤｍａｘ補正処理を行う（ステップＳ１２）。ステップＳ１２にかかるＤｍａｘ補正処理では、中間転写ベルト５０に単色のベタ画像であるベタ画像パッチを形成する。次に、ベタ画像パッチの濃度をＩＤＣセンサ９１で検出する。

そして、ベタ画像パッチの濃度が所定の濃度よりも濃い場合、すなわちトナーの帯電量が高く、感光体４１へ多量のトナーが付着する場合、制御部１００は、画像形成部４０における現像ＤＣバイアスの値を下げる。また、ベタ画像パッチの濃度が所定の濃度よりも薄い場合、すなわち、トナーの帯電量が低く、感光体４１へトナーが付着し難い場合、制御部１００は、画像形成部４０における現像ＤＣバイアスの値を上げる。

次に、制御部１００は、中間調、ドット径及び線幅の補正をするドット径補正処理を行う（ステップＳ１３）。このステップＳ１３のドット径補正処理では、中間転写ベルト５０に中間調のラインパターンからなるライン補正パッチを形成し、このライン補正パッチの濃度をＩＤＣセンサ９１で検出する。制御部１００は、線幅が所定の太さとなるように、露光部４３の光量を補正する。

ステップＳ１３のドット径補正処理が終了すると、制御部１００は、γ補正処理を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１４にかかるγ補正処理は、トナー濃度の階調性の補正を行うものである。そして、制御部１００は、トナーの濃度の階調性が滑らかになるように補正する。これにより、安定化一括補正処理が終了する。

［画像間安定化補正］
次に、本発明の目的である画像間安定化補正処理について図４〜図６を参照して説明する。
図４は、画像間安定化補正処理を示すフローチャート、図５は、画像間安定化補正処理における要部を拡大して示す説明図、図６は、ＩＤＣセンサ９１の出力と濃度の関係を示すグラフである。

図４及び図５に示すように、制御部１００は、中間転写ベルト５０にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色の画像間補正パッチＰ１を作成する（ステップＳ２１）。各色の画像間補正パッチＰ１は、中間転写ベルト５０に形成される画像形成のためのトナー像の間に形成される。すなわち、画像間安定化補正処理は、複数の用紙に対して連続して画像を形成する処理の中で行われる。

また、図５に示すように、画像間補正パッチＰ１は、中間転写ベルト５０と２次転写ローラ６１が接触する２次転写ニップ部６２を通過する。このとき、２次転写ローラ６１は、中間転写ベルト５０に接触している。これにより、２次転写ローラ６１を中間転写ベルト５０に対して離間及び接触させる動作を省略することができ、画像形成処理の生産性が低下することを防止することができる

また、補正パッチのトナーが２次転写ローラ６１へ転移する量を軽減させるために、２次転写部６０に補正パッチのトナーと同極性のバイアスを印加させる。すなわち、通常の２次転写時とは、逆のバイアスを２次転写部６０に印加し、反発力によって補正パッチのトナーが２次転写ローラ６１に転移する量を少なくしている。

次に、図４及び図５に示すように、２次転写ニップ部６２を通過した画像間補正パッチＰ１の濃度をＩＤＣセンサ９１で検出する（ステップＳ２２）。図６に示すように、例えば、ＩＤＣセンサ９１が検出した補正パッチ検出値である検出値Ｑ２が目標値Ｑ１よりも高い場合、画像間補正パッチＰ１の濃度は、標準濃度よりも薄いことが分かる。そして、図４に示すように、制御部１００は、検出値Ｑ２と目標値Ｑ１の差分値Ｑ３を算出する（ステップＳ２３）。

また、図５に示すように、画像間補正パッチＰ１が２次転写ニップ部６２を通過すると、２次転写ローラ６１には、画像間補正パッチＰ１のトナーＰ２が付着する。また、この２次転写ローラ６１に付着するトナーＰ２の量は、トナーの帯電量や転写体の抵抗値等の外乱によって変動する。そのため、図４に示すように、制御部１００は、２次転写ローラ６１へ転移したトナーの変動量（以下、「トナー転移変動量」という）Ｐ３を算出する（ステップＳ２４）。

トナー転移変動量Ｐ３は、トナーの帯電量から算出された帯電量補正値と、中間転写ベルト５０または２次転写ローラ６１からなる転写体の抵抗値から算出された抵抗補正値のうち少なくとも１つの情報から算出される。なお、トナー転移変動量Ｐ３の詳細な算出方法は、後述する。

次に、制御部１００は、下記式１に示すように、ステップＳ２３で算出した目標値とセンサ出力値との差分値Ｑ３を、ステップＳ２４で算出したトナー転移変動量Ｐ３を用いて補正し、作像条件の補正値Ｑ４を算出する（ステップＳ２５）。なお、この補正値Ｑ４は、例えば露光部４３の露光量である。
［式１］
補正値Ｑ４＝（差分値Ｑ３−トナー転移変動量Ｐ３）×補正係数Ｗ１
なお、補正係数Ｗ１は、ＩＤＣセンサ９１のセンサ出力値を光量へ変換する係数である。

次に、制御部１００は、算出した補正値Ｑ４を画像形成部４０の作像条件にフィードバックする（ステップＳ２６）。これにより、画像形成装置１の画像間安定化補正が終了する。

ステップＳ２４で行われるトナー転移変動量Ｐ３の算出工程は、ステップＳ２１において画像間補正パッチＰ１を作成する際に行ってもよく、またはステップ２３で差分値Ｑ３を算出する際に、行ってもよい。

［トナー転移変動量の算出方法］
次に、図７〜図９を参照してトナー転移変動量Ｐ３の算出方法について説明する。
図７は、トナーの帯電量分布を示す図であり、図８は、トナー帯電量と帯電量補正値との関係を示すグラフである。なお、図８以降に示すトナー帯電量は、トナー全体の帯電量の平均値である。

図７に示す実線Ｒ１のようなトナー帯電分布を有している状態において、トナーの帯電量が増加、すなわちトナー全体の帯電量が増加すると、点線Ｒ２に示すように、低帯電または逆帯電したトナーの数が減少する。ここで、２次転写ローラ６１には補正パッチのトナーと同極性のバイアスが印加されている。そのため、図８に示すように、トナーの帯電量が増加すると、バイアスの影響を受け易い低帯電トナーや逆帯電したトナーの数が減少するため、２次転写ローラ６１へのトナーの転移量が減少し、帯電量補正値は減少する。

また、図７に示す点線Ｒ３のように、トナーの帯電量が低下、すなわちトナー全体の帯電量が低下すると、低帯電または逆帯電したトナーの量が増加する。そのため、図８に示すように、トナーの帯電量が低下すると、低帯電トナーと逆帯電したトナーの数が増加するため、２次転写ローラ６１へのトナーの転移量が増加し、帯電量補正値は増加する。

図９は、中間転写ベルト５０または２次転写ローラ６１からなる転写体の抵抗値と抵抗補正値との関係を示すグラフである。
図９に示すように、転写体の抵抗値が増加した場合、２次転写ローラ６１には一定の電流値を印加しているため、２次転写ローラ６１の電圧値が増加する。そして、画像間補正パッチＰ１のトナーにおける低帯電トナーや逆帯電したトナーと２次転写ローラ６１との電位差が増加する。そのため、２次転写ローラ６１が低帯電トナーや逆帯電したトナーを引き付ける力が強まる。その結果、２次転写ローラ６１へのトナーの転移量が増加し、抵抗補正値が増加する。

また、転写体の抵抗値が低下すると、２次転写ローラ６１の電圧が下がるため、２次転写ローラ６１が低帯電または逆帯電したトナーを引き付ける力が弱まる。その結果、２次転写ローラ６１へのトナーの転移量が減少し、抵抗補正値が減少する。

このように、トナーの帯電量を検出することで、帯電量補正値が算出でき、転写体の抵抗値を検出することで、抵抗補正値が算出できる。また、トナー転移変動量Ｐ３は、帯電量補正値及び抵抗補正値のうち少なくとも１つ以上の情報から算出される。したがって、制御部１００は、トナーの帯電量及び転写体の抵抗値のうち少なくとも１つ以上の情報を検出することで、トナー転移変動量Ｐ３を算出することができる。

［トナー帯電量の第１の算出方法］
次に、図１０〜図１３を参照してトナー帯電量の第１の算出方法について説明する。
図１０は、カバレッジ情報とトナー帯電量との関係を示すグラフ、図１１は、現像剤の使用経過情報とトナー帯電量との関係を示すグラフである。図１２は、温度または湿度とトナー帯電量との関係を示すグラフ、図１３は、現像停止時間とトナー帯電量との関係を示すグラフである。

トナー帯電量の第１の算出方法では、制御部１００は、カバレッジ情報、現像剤の使用経過情報、温度または湿度情報及び現像停止時間情報を取得する。なお、カバレッジ情報とは、用紙に形成された画像領域の割合を示している。このカバレッジ情報は、所定の画像形成処理数の平均値である。なお、カバレッジ情報は、所定の画像形成処理数の積算値でもよい。

現像剤の使用経過情報は、例えば現像部４４に設けた撹拌部４４ａまたは現像ローラ４４ｂの回転数から検出されるものである。さらに、現像停止時間情報とは、画像形成処理を停止している時間、すなわち現像部４４における撹拌部４４ａの撹拌動作を停止している時間を示している。制御部１００は、画像形成処理が停止してから、次に開始されるまでの時間を計測することで現像停止時間情報を取得する。また、制御部１００は装置内に配設された温度計９７及び湿度計９８から、温度情報及び湿度情報を取得する。

そして、制御部１００は、取得したカバレッジ情報、現像剤の使用経過情報、温度または湿度情報及び現像停止時間情報のうち少なくとも１つ以上の情報からトナー帯電量を算出する。

ここで、カバレッジ、すなわち用紙に形成される画像領域の割合が増えると、画像形成に使用されるトナーの量も増加する。トナーの使用量が増加すると、現像部４４には、不図示のトナー収納部からのトナーの供給量が増加する。トナー収納部から供給されたばかりのトナーは、帯電していない。その結果、図１０に示すように、カバレッジ情報が増加して、トナーの入れ替わりが頻繁に行われると、トナー帯電量は、低下する。

さらに、現像剤を長期間に使用すると、現像剤自体が劣化し、帯電し難くなる。そのため、図１１に示すように、現像剤の使用経過が長くなるとトナー帯電量は、低下する。

図１２に示すように、温度または湿度が低下すると、トナー帯電量が増加することが分かる。なお、この温度情報及び湿度情報は、画像形成装置１の側面部におけるトナー冷却用の空気を取り込む吸気口に設けた温度計及び湿度計から取得してもよい。

また、現像部４４を停止している時間が長くなると、現像部４４に貯留されたトナーが放電する。その結果、図１３に示すように、現像停止時間が長くなると、トナー帯電量が低下する。

このように、第１の算出方法によれば、カバレッジ情報、現像剤の使用経過情報、温度または湿度情報及び現像停止時間情報というトナー帯電量に関係する複数の情報を用いている。これにより、画像間安定化補正時におけるトナー転移変動量Ｐ３を的確に算出でき、画像濃度の安定性を向上させることができる。

また、画像間安定化補正時にトナー帯電量に関するリアルタイムの値を用いることができるため、トナーの転移量の変動に対して即時に対応することができる。

［トナー帯電量の第２の算出方法］
次に、トナー帯電量の第２の算出方法について図１４を参照して説明する。
図１４は、トナー濃度情報とトナー帯電量との関係を示すグラフである。
この第２の算出方法では、現像部４４に現像剤の単位体積当たりに含まれるキャリアとトナーとの比率を検出する透磁率センサ（ＴＣＲセンサ）を設け、この透磁率センサによって現像部４４内のトナー濃度を検出している。透磁率センサは、検出したトナー濃度情報を制御部１００に送信する。そして、制御部１００は、透磁率センサが検出したトナー濃度情報からトナー帯電量を算出する。ここで、図１４に示すように、トナー濃度が低下すると、トナー帯電量が増加する。

この第２の算出方法によれば、画像間安定化補正時にトナー帯電量に関するリアルタイムの値を用いることができるため、トナーの転移量の変動に対して即時に対応することができ、画像濃度を安定させることができる。さらに、画像間安定化補正時に透磁率センサによる実測値を用いることができるため、より正確にトナー転移変動量Ｐ３を算出することができる。

なお、第２の算出方法では、トナー濃度情報を検出するための現像部内トナー濃度センサの一例として透磁率センサを用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。現像部内トナー濃度センサとしては、例えばトナー濃度を光学的に検出するセンサを用いてもよい。

［トナー帯電量の第３の算出方法］
次に、トナー帯電量の第３の算出方法について図３及び図１５を参照して説明する。
この第３の算出方法では、制御部１００は、図３に示すステップＳ１２のＤｍａｘ補正時に設定した現像ＤＣバイアスの値をＲＯＭ１０２から呼び出す。そして、制御部１００は、呼び出した現像ＤＣバイアスの値を用いてトナー帯電量を算出する。

図１５は、現像ＤＣバイアスとトナー帯電量との関係を示すグラフである。
図１５に示すように、現像ＤＣバイアスが増加すると感光体４１へトナーを付着する際の電位が増加するため、トナー帯電量も増加する。この現像ＤＣバイアスの変動要因は、主にトナー帯電量であるため、現像ＤＣバイアスから算出されるトナー帯電量は、実測値に近似する。その結果、第３の算出方法によれば、より正確なトナー転移変動量Ｐ３を算出することができ、画像濃度の安定性を向上させることができる。

［トナー帯電量の第４の算出方法］
次に、トナー帯電量の第４の算出方法について説明する。
第４の算出方法では、制御部１００は、例えば、安定化一括補正の際に、２次転写ローラ６１と中間転写ベルト５０を離間させた状態における現像部４４に流れる電流値を現像電流検知部によって測定する。そして、この電流値と中間転写ベルトへの単位面積当たりのトナー付着量から、制御部１００は、トナー帯電量を算出する。単位面積当たりのトナー付着量は、２次転写ローラ６１と中間転写ベルト５０を離間させた状態で、中間転写ベルト５０に形成されたトナー像を基に、ＩＤＣセンサ９１が検出した値から求められる。

具体的には、制御部１００は、測定した電流値を積分し、トナー像を現像するときに移動したトナーの総電荷量を求める。そして、制御部１００は、求めた総電荷量と単位面積当たりのトナー付着量からトナー帯電量を算出する。

この第４の算出方法で算出されるトナー帯電量は、画像間安定化補正処理を行う際の実測値である。そのため、より精度の高い補正を行うことができる。

なお、トナー帯電量の算出方法は、上述した第１の算出方法〜第４の算出方法を組み合わせて行ってもよい。

［転写体の抵抗値の第１の算出方法］
次に、転写体の抵抗値の第１の算出方法について図１６及び図１７を参照して説明する。
図１６は、転写体の抵抗値と中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の回転数との関係を示すグラフ、図１７は、転写体の抵抗値と温度又は湿度情報との関係を示すグラフである。

第１の算出方法では、制御部１００は、中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の回転数をカウントする。さらに、制御部１００は、温度計９７から温度情報を取得し、または湿度計９８から湿度情報を取得する。そして、制御部１００は、温度又は湿度情報、及び中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の回転数情報のうち少なくとも一つ以上の情報を用いて転写体の抵抗値を算出する。

ここで、中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の回転数が増加すると、中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１は、経年劣化する。そのため、図１６に示すように、経年劣化によって中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１に対して電流が流れ難くなり、転写体の抵抗値が増加する。

また、図１７に示すように、温度または湿度が上昇すると、転写体の抵抗値が減少することが分かる。なお、温度情報及び湿度情報は、トナー帯電量の第１の算出方法で用いた同じ温度計及び湿度計から取得してもよい。また、中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の近傍に温度計及び湿度計を設けてよい。これにより、中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の温度情報及び湿度情報をより正確に取得することができる。

このように、第１の算出方法によれば、温度又は湿度情報、及び中間転写ベルト５０又は２次転写ローラ６１の回転数情報という転写体の抵抗値に関係する複数の情報を用いている。これにより、画像間安定化補正時におけるトナー転移変動量Ｐ３を的確に算出でき、画像濃度の安定性を向上させて高品質の画像を安定して形成することができる。

また、画像間安定化補正時に転写体の抵抗値に関するリアルタイムの値を用いることができるため、トナーの転移量の変動に対して即時に対応することができる。

［転写体の抵抗値の第２の算出方法］
次に、転写体の抵抗値の第２の算出方法について説明する。
この第２の算出方法では、制御部１００は、２次転写ローラ６１に対して一定の電流を印加する。そして、制御部１００は、その際の電圧値の変化から抵抗値を算出する。この第２の算出方法で算出される抵抗値は、転写体の抵抗値を実測値であるため、より正確に補正値を算出することができる。

なお、転写体の抵抗値の算出方法は、上述した第１の算出方法と第２の算出方法を組み合わせて行ってもよい。また、トナー帯電量の第１の算出方法〜第４の算出方法と、転写体の抵抗値の第１の算出方法〜第２の算出方法を組み合わせて行ってもよい。

本例の画像形成装置１によれば、トナーの転移量を変動させる外乱であるトナー帯電量及び転写体の抵抗値を用いてＩＤＣセンサの検出値Ｑ２と目標値Ｑ１の差分値Ｑ３を補正している。これにより、トナーの転移量を予測して、外乱を考慮した補正を行うことができる。その結果、作像条件を補正する補正値Ｑ４の算出精度を向上させ、画像濃度の安定性を向上させて高品質の画像を安定して形成することが可能となる。

以上、画像形成装置の実施の形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の画像形成装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

上述した実施の形態例では、４組の画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを用いてカラー画像を形成する構成としたが、本発明に係る画像形成装置としては、１つの画像形成部を用いて単色画像を形成する構成としてもよい。

また、上述した画像形成装置１は、感光体に形成されたトナー像を転写させる転写材として中間転写ベルトを有し、中間転写ベルトから用紙に画像を２次転写させる構成とした。しかし、本発明に係る画像形成装置としては、感光体からベルト部材によって搬送された用紙に直接トナー像を転写させる構成であってもよい。

１…画像形成装置、 １０…原稿搬送部、 ２０…用紙収納部、 ３０…画像読取部、４０…画像形成部、 ４１…感光体、 ４２…帯電部、 ４３…露光部、 ４４…現像部、 ４４ａ…撹拌部、 ４４ｂ…現像ローラ、 ４５…クリーニング部、 ５０…中間転写ベルト（像担持体）、 ５１…１次転写部、 ６０…２次転写部（転写部）、 ６１…２次転写ローラ（転写ローラ）、 ６２…２次転写ニップ部（転写ニップ部）、 ８０…定着部、 ９１…ＩＤＣセンサ（濃度検出センサ）、 ９７…温度計、 ９８…湿度計、 １００…制御部、 Ｐ１…画像間補正パッチ（補正パッチ用トナー像）、 Ｐ３…トナー転移変動量、 Ｑ１…目標値、 Ｑ２…検出値（補正パッチ検出値）、 Ｑ３…差分値、 Ｑ４…補正値

Claims (2)

1. 像担持体と、
   現像部を有し、前記像担持体にトナーを付着させて補正パッチ用の又は画像形成用のトナー像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体に接触して配置された転写部と、
   前記像担持体における前記転写部の下流側に配置され、前記像担持体に形成された前記補正パッチ用のトナー像のトナー濃度を検出する濃度検出センサと、
   前記濃度検出センサが検出した検出値に基づいて、前記画像形成部の作像条件を補正する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記トナーの帯電量に基づいて、前記濃度検出センサが検出した検出値を補正して前記画像形成部の作像条件を補正し、
   前記トナーの帯電量は、現像電流検知部によって検出した前記補正パッチ用のトナー像を現像する工程における電流値と、前記濃度検出センサが検出した前記補正パッチ用のトナー像のトナー量から算出される
   画像形成装置。
2. 像担持体と、
   現像部を有し、前記像担持体にトナーを付着させて補正パッチ用の又は画像形成用のトナー像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体に接触して配置された転写部と、
   前記像担持体における前記転写部の下流側に配置され、前記像担持体に形成された前記補正パッチ用のトナー像のトナー濃度を検出する濃度検出センサと、
   前記濃度検出センサが検出した検出値に基づいて、前記画像形成部の作像条件を補正する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記転写部の抵抗値に基づいて、前記濃度検出センサが検出した検出値を補正して前記画像形成部の作像条件を補正し、
   前記転写部の抵抗値は、前記転写部に一定の電流値を印加した際の電圧値から算出される
   画像形成装置。

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