(57)【要約】【課題】現像剤や感光体の劣化状況、温度情報などに基づき、現像開始電圧や、感光体ドラム上の画像形成部を予測することにより、１パッチでの画像濃度制御の精度を高める。【解決手段】感光体ドラム２に所定の帯電条件、現像条件、露光条件において中間転写ベルト１に一つのトナーパッチ１１０を形成し、トナーパッチの濃度をトナー像検知センサー３０により検出し、次回印刷時において帯電条件、現像条件、露光条件、トナー補給条件の少なくとも一つを調整することで画像濃度制御を行う。トナーパッチの形成時における現像バイアスおよびトナーパッチの付着量検出値と、現像装置使用情報、感光体使用情報、温湿度情報の少なくとも一つに基づいて現像能力を予測し、予測された現像能力に基づいて画像濃度制御条件を決定する。【選択図】図７
2015232655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記像担持体を露光することで潜像を形成する露光手段と、
トナーおよびキャリアから成る２成分現像剤を収納するとともに、前記像担持体に形成された潜像部を前記トナーよりに現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像担持体上の前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナーが収納されたトナー収納装置と、
前記トナー収納装置から現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、
前記現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する光学的トナー像濃度検出手段と、を備え、
温湿度を取得する温湿度検出手段、前記現像装置の使用情報を記録する現像装置使用情報記録手段、および前記感光体の状態情報を記録する感光体状態情報記録手段のうち少なくとも一つを有し、
前記感光体に所定の帯電条件、現像条件、露光条件において一つのトナーパッチを形成し、
前記トナーパッチの濃度を前記光学的トナー像濃度検出手段により検出し、
次回の画像形成時において帯電条件、現像条件、露光条件、前記トナーの補給条件の少なくとも一つを調整することで画像濃度制御を行う画像形成装置において、
前記トナーパッチの形成時における現像バイアスおよび前記トナーパッチの濃度と、現像装置の使用情報、前記感光体の使用情報、温湿度の少なくとも一つと、に基づいて現像能力を予測し、予測された現像能力に基づいて画像濃度を行う濃度制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度制御手段は、前記現像装置の使用情報に基づいて補正された現像能力によって前記帯電条件、現像条件、露光条件、トナーの補給条件の少なくとも一つを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置の使用情報は、少なくとも前記現像装置の総駆動時間、累積平均画像面積率の一つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記濃度制御手段は、前記感光体の状態情報に基いて補正された現像能力に基づいて前記帯電条件、現像条件、露光条件、トナー補給条件の少なくとも一つを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
感光体状態情報が感光体使用履歴であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
感光体状態情報が温湿度の情報であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
所定の帯電条件、現像条件において像担持体上に露光をしないトナー付着領域を形成し、
前記トナー付着領域を前記光学的トナー像濃度検出手段の検出結果に基づいて前記現像能力を補正することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像濃度制御を行うことができる電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体を一様に帯電し、画像形成部に露光して感光体に潜像を作成する。そして、感光体の潜像部にトナーを付着する現像を行うことにより、感光体に画像を形成する。従来、画像のトナー付着量を検知可能な光学式濃度センサーを用い検出したトナー付着量に基づいて、トナー付着量と目標付着量との関係性よりトナー濃度制御や電位制御を行うものが知られている
【０００３】
特許文献１には、感光体上に所定の作像条件において形成したトナーパターンの付着量が所定の閾値を上回る場合には、トナー補給を停止し、所定の閾値を下回る場合には、トナー補給を行う技術が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術は、作像条件を変えながら複数のトナーパッチを作成し、それを光学式濃度センサーにより読み取ることで、現像能力（現像γ）を算出している。しかしながら、複数パッチを形成することは、いわゆる「おまたせ時間」の発生やトナーイールドが悪いという問題がある。そこで、トナーパッチを１つだけ作成し、その１つのトナーパッチから現像γを算出して、電位制御やトナー濃度制御といった画像濃度制御を行うという技術が知られている。
【０００５】
しかしながら、１つのトナーパッチで現像能力を予測したとしても、現像剤の劣化状況や、感光体の環境や劣化状況により、現像開始電圧や画像形成部電位が変動するために、正確な現像能力が算出できない。このため、トナー濃度補正が適切に行えないことに起因する「かぶり」や地汚れ、機内のトナー汚染が発生することや、電位制御が適切に行えないことによる画像濃度誤差が発生する。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術では、現像剤や感光体、温度条件により、現像能力が変化するため、一義にトナー補給量を決定してしまうと適切な画像濃度に調整することができない。
【０００７】
本発明は、現像剤や感光体の劣化状況、温度情報などに基づき、現像開始電圧や、感光体ドラム上の画像形成部を予測することにより、１パッチでの画像濃度制御の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体を露光することで潜像を形成する露光手段と、トナーおよびキャリアから成る２成分現像剤を収納するとともに、前記像担持体に形成された潜像部を前記トナーよりに現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体上の前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナーが収納されたトナー収納装置と、前記トナー収納装置から現像装置にトナーを補給するトナー補給装置と、前記現像装置内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検出する光学的トナー像濃度センサーと、を備え、温湿度を取得する温湿度検出手段、前記現像装置の使用情報を記録する現像装置使用情報記録手段、および前記感光体の状態情報を記録する感光体状態情報記録手段のうち少なくとも一つを有し、前記感光体に所定の帯電条件、現像条件、露光条件において一つのトナーパッチを形成し、前記トナーパッチの濃度を前記光学的トナー像濃度センサーにより検出し、次回の画像形成時において帯電条件、現像条件、露光条件、前記トナーの補給条件の少なくとも一つを調整することで画像濃度制御を行う画像形成装置において、前記トナーパッチの形成時における現像バイアスおよび前記トナーパッチの濃度と、現像装置の使用情報、前記感光体の使用情報、温湿度の少なくとも一つと、に基づいて現像能力を予測し、予測された現像能力に基づいて画像濃度を行う濃度制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、現像剤や感光体の劣化状況、温度情報などに基づき、現像開始電圧や、感光体ドラム上の画像形成部を予測することにより、１つのトナーパッチを作成するだけで画像濃度制御の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態が適用される画像形成装置を示す概略図
【図２】トナー像検知センサーの設置状況の一例を示す部分斜視図
【図３】画像形成装置の制御系の要部を示すブロック図
【図４】中間転写ベルトに形成した濃度調整パターンおよび光学センサーを示す模式図
【図５】初期状態の現像剤によって作成したトナーパッチで現像γ算出する例を示すグラフ
【図６】劣化した現像剤によって作成したトナーパッチで現像γ算出する例を示すグラフ
【図７】画像調整動作を示すフローチャート
【図８】総現像走行時間と画像面積率累積平均との関係を示すテーブル
【図９】実験的にトナー濃度を変化させたときのトナー濃度と現像γとの関係を示すグラフ
【図１０】目標付着量となるときの現像γにするために必要なトナー濃度の変化量を示すグラフ
【図１１】実施形態１における補正による効果を示すグラフ
【図１２】画像部電位が変化した場合における実際の現像ポテンシャルの状態を示すグラフ
【図１３】実施形態２における画像調整動作を示すフローチャート
【図１４】挿通紙枚数と温度とで決まる画像部電位のシフト量を示すテーブル
【図１５】実施形態２における補正による効果を示すグラフ
【図１６】実施形態３における画像調整動作を示すフローチャート
【図１７】実施形態３における中間転写ベルトに形成した濃度調整パターンおよび光学センサーを示す模式図
【図１８】地汚れ付着量で定まる現像開始電圧を示すテーブル
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、１つのトナーパッチを検知して画像濃度を制御するものであり、現像剤や感光体、温湿度情報に基づいて作像条件を最適に補正するものである。
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態に係る画像形成装置について説明する。まず、本発明の実施形態が適用される画像形成装置について説明する。図１は本発明の実施形態が適用される画像形成装置を示す概略図である。画像形成装置１００は、４連タンデム型の中間転写方式フルカラー画像形成装置である。なお、電子写真式の画像形成装置であれば、４連タンデム型直接転写方式や、１ドラム型中間転写方式等のフルカラー画像形成装置、または１ドラム型直接転写方式等のモノクロ画像形成装置であっても本発明が適用される。
【００１３】
画像形成装置１００には、像担持体であり、中間転写体である中間転写ベルト１の展張面に沿って、作像ステーション４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが配置される。各作像ステーション４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋには、像担持体である感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが並設されている。なお、符号に付記したＹはイエロー、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｋはブラックの色をそれぞれ示している。作像ステーション４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋは同一の構造を備えるので、以下イエローの作像ステーション４０Ｙについて説明する。作像ステーション４０Ｙにおいて、感光体ドラム２Ｙの回りにはその回転方向順に、帯電手段としての帯電チャージャ３、書込ユニット４Ｙ、現像装置である現像ユニット５Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ６Ｙ、感光体クリーニングユニット７Ｙ、クエンチングランプ８Ｙが配置されている。他の色の作像ステーションにおいても同様である。現像ユニット５で、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を収納する。現像ユニット内の現像材のトナーは、補充用トナーが収納されたトナー収納装置（図示していない）から補充される。現像ユニット内のトナー濃度がトナー濃度検出手段で検出され、この検出結果に基づいて、補充用のトナーがトナー補給装置でトナー補充装置（図示していない）から現像ユニットに補給される。
【００１４】
書込ユニット４の上方には、スキャナ部９、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ  Ｆｅｅｄｅｒ）１０等が設けられている。中間転写ベルト１は、複数のローラ１１、１２、１３で回転可能に支持されており、ローラ１２に対向する部位にはクリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングユニット１５が設けられている。ローラ１３に対向する部位には、転写手段としての二次転写ローラ１６が設けられている。画像形成装置１００本体の下部には、複数の給紙トレイ１７が設けられている。これらの給紙トレイ１７に収容された記録媒体としての記録紙２０は、ピックアップローラ２１、給紙ローラ２２で給紙され、搬送ローラ対２３で搬送され、レジストローラ対２４により所定のタイミングで二次転写部位へ送られる。
【００１５】
二次転写部位の用紙搬送方向下流側には定着手段としての定着ユニット２５が設けられている。なお、図１において、符号２６は排紙トレイを、２７はスイッチバックローラ対を示している。
【００１６】
次にこの画像形成装置１００の画像形成動作を説明する。プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム周辺・中間転写ベルト周辺・給紙搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイから記録紙の給紙が開始される。一方、各感光体ドラム２は帯電チャージャ３によってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット４から照射される書込み光によってその表面を画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜像（潜像部）と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体ドラム２は、現像ユニット５からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。
【００１７】
この画像形成装置１００では、感光体ドラム２が四色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体ドラム上に現像されることになる。各感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１との接点において、感光体ドラムに対向して設置された一次転写ローラ６に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１上に転写される。この一次転写動作のタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト１上にフルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト１上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ部において、レジストローラ対２４によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙２０に転写される。
【００１８】
この時、二次転写ローラ１６に印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって二次転写が行われる。フルカラートナー像を転写された記録紙２０は、定着ユニット２５を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ２６へ、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部へ搬送されていく。用紙反転部へ到達した記録紙２０は、ここでスイッチバックローラ対２７により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部を出て行く。
これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。
【００１９】
表裏反転された記録紙は定着ユニット方向には戻らず、再給紙搬送経路を通過して本来の給紙経路に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像を転写されて、定着ユニット２５を通過して排紙される。これにより、両面プリント動作が完了する。
【００２０】
また各部のその後の動作を説明する。一次転写部を通過した感光体ドラム２はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット７により除去される。その後、クエンチングランプ８によってその表面を一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。また、二次転写部を通過した中間転写ベルト１に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらもブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１５によってこれを除去され、次のトナー像の転写に備える。このような動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。
【００２１】
この画像形成装置１００は、中間転写ベルト１の外周面に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段として、光学センサーなどで構成された光学的トナー像濃度検出手段としてトナー像検知センサー３０を備えている。このトナー像検知センサー３０により、画像ムラの補正制御に用いるように中間転写ベルト１の表面に形成された画像パターンのトナー像の濃度を検知することができる。この例では、中間転写ベルト１のローラ１１に巻きついている部分に対向する位置（二次転写前の位置）Ｐ１に、トナー像検知センサー３０が配置されている。トナー像検知センサー３０は、二次転写部の下流側に配置する場合には、中間転写ベルト１の内方に振れ止めのためのローラ１４が設けられ、このローラ１４に対向するようにトナー像検知センサー３０が設けられている。
【００２２】
なお、画像形成装置１００では、制御用トナーパターン画像は感光体ドラム２上で形成されて下流側のベルト（中間転写ベルト１又は転写搬送ベルト２８ａ、２９ａ）への転写位置に至る。
【００２３】
図２はトナー像検知センサーの設置状況の一例を示す部分斜視図である。このトナー像検知センサー３０は、画像形成装置１００における二次転写前の位置Ｐ１にトナー像検知センサー（光学センサユニット）３０を設置したものである。トナー像検知センサー３０は、センサー基板３２に３つの濃度検知手段としてのセンサヘッド（光学センサー）３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを搭載した４ヘッドタイプ（ヘッド４個品のトナー像検知センサー３０）である。すなわち、記録紙の搬送方向と直交する主走査対応方向（感光体ドラム２の軸方向）にセンサヘッド（光学センサ）を４個設置したトナー像検知センサー３０における４箇所のトナー付着量を同時に測定できる。
【００２４】
なお、トナー像検知センサー３０におけるセンサヘッドの数は上記４個に限定されるものではない。例えば、１個又は２個のセンサヘッドを備えた構成であってもよいし、各色専用にセンサヘッドを備えたヘッド４個ないし７個を備えた構成であってもよい。
【００２５】
次に画像形成装置１００の制御について説明する。図３は画像形成装置の制御系の要部を示すブロック図である。制御手段としての制御部２００は、例えばマイクロコンピュータで構成され、演算処理手段としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１、記憶手段としての不揮発性メモリのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０２及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０３等を有している。この制御部２００には、作像ステーション４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ、書込ユニット４、トナー像検知センサー３０などが電気的に接続されている。
【００２６】
そして、制御部２００は、ＲＡＭ２０２内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。不揮発性メモリであるＲＡＭ２０２には、トナー像検知センサー３０の各光学センサーの検出値からトナー濃度（トナー付着量）を算出するときに用いる出力換算情報としての後述の出力換算データ（変換テーブル）や出力換算式（アルゴリズム）を記憶している。
【００２７】
＜実施形態１＞
以上のような構成を備える画像形成装置１００において、画像濃度調整用パターン（トナーパッチ）を１つ（１パッチ）だけ作像し、かつ、検知用センサーを１つのヘッドとしたときについて説明する。図４は中間転写ベルト１に形成した濃度調整パターンおよび光学センサーを示す模式図である。トナーパッチ１１０を中間転写ベルト１の画像領域幅において画像中心に配置し、トナー像検知センサー１２０で検出する。これは、主走査方向の作像幅内での濃度偏差に対して中央部が最も影響を受けにくいからである。これら画像濃度調整用パターンは、所定の帯電バイアス、現像バイアス、ＬＤパワーにより作成を行う。
【００２８】
しかしながら、このように１パッチにより現像能力（以降、現像γと記載する）を算出したとすると、現像剤の劣化状況により１パッチのみでは最適な画像形成条件に決定することができない。これは現像剤劣化により未帯電トナーが増加し、そのため現像開始電圧Ｖｋが低くなるためである。
【００２９】
その一例を以下に説明する。図５は初期状態の現像剤によって作成したトナーパッチで現像γ算出する例を示すグラフである。この場合では、現像開始電圧Ｖｋは、ほぼゼロのであるため、ゼロ点と１パッチ部の現像ポテンシャルと付着量の２点をつなぐ直線の傾きから現像γを算出することができる。
【００３０】
図６は劣化した現像剤によって作成したトナーパッチで現像γ算出する例を示すグラフである。この場合では、現像開始電圧Ｖｋがゼロからシフトしており、ゼロ点と１パッチ部の現像ポテンシャルと付着量の２点をつなぐ直線の傾きから現像能力を算出した場合、現像能力が低く見られてしまう。そのため、その誤って低くみられた現像能力に基づいて帯電、現像、露光条件や、トナー濃度の目標値の補正を行った場合には、補正量が不足して、目標付着量に設定することができない。
【００３１】
現像開始電圧Ｖｋのシフトは、現像剤劣化により発生することが知られている。そこで、実施形態１に係る画像形成装置では、制御部２００を濃度制御手段として動作させ、現像開始電圧Ｖｋのシフト量を現像剤の劣化情報より予測し、現像能力を補正して、最適な画像形成条件を設定する。このため、画像形成装置１００には、現像ユニット５の使用情報を記録する現像装置使用情報記録装置、および感光体ドラム２の状態情報を記録する感光体状態情報記録装置を備える。
【００３２】
以下、実施形態１に係る画像形成装置１００の画質調整動作について説明する。図７は画像調整動作を示すフローチャートである。画像調整動作は以下の手順で行う。
【００３３】
［Ｓ１０１］画質調整動作の実行判定
まず、画質調整動作の実行判定を行う。画質調整動作の実行判定は枚数により行い、前回の画質調整動作から所定の枚数（本実施例では１００枚とする）を達したとき、画質調整動作実行フラグが立ち、印刷終了時に画質調整動作が実行される。また、連続通紙枚数が所定の枚数（本実施例では１００枚とする）に達した場合に印刷中に画質調整動作を挟むことで連続通紙時の画像濃度変動を抑制してもよい。
【００３４】
［Ｓ１０２］パターンの作成
［Ｓ１０１］にて画質調整動作実行フラグが立っている場合、印刷終了時に画質調整動作が実行される。本画質調整動作では、図４に示すようなトナーパッチの作成を行う。印刷終了時に所定の帯電条件である帯電バイアス、現像条件である現像バイアス、露光光量に設定し、その条件にてパターン作成を行う。パターンは故意的に現像ポテンシャル（現像バイアスと露光部電位の差分）を狭めることにより薄めのアナログハーフトーンにより作成を行う。なお、本実施形態ではモノクロ機を想定しているため、トナー像検知センサー３０の正反射光出力で付着量検出可能なアナログ中間調としている。しかし、カラー機においては光学式トナー濃度センサーで拡散反射光出力より高付着量でも付着量検出可能であるため中間調である必要はなく、ベタ付着量でも良い。
【００３５】
［Ｓ１０３］パターンの検知
［Ｓ１０２］にて作成されたトナーパッチの検知を光学式トナー濃度センサーにより行う。
【００３６】
［Ｓ１０４］付着量の算出
［Ｓ１０３］のパターン検知結果より、トナー付着量を算出する。これは、トナー像検知センサー１２０にてトナーパッチ１１０を検知して得られた出力値をトナー付着量に変換処理し算出する（特開２００６−１３９１８０号公報参照）。
【００３７】
［Ｓ１０５］現像開始電圧Ｖｋの算出
現像剤使用情報より、現像開始電圧Ｖｋを算出する。現像開始電圧Ｖｋのシフトは現像剤劣化によるトナー添加剤の剥離や、微粉量増加により帯電特性の変化したトナーが発生することにより引き起こされる。それら帯電特性の変化は総現像走行時間（総駆動時間）と、画像面積率の累積平均（累積平均画像面積率）より予測することが可能である。そこで、現像開始電圧Ｖｋのシフト量を総現像走行時間と画像面積率累積平均のテーブルより算出する（図８参照）画像面積率累積平均は、所定枚数区間での総画素数と通紙枚数より算出する。本実施例では３００枚とする。
【００３８】
［Ｓ１０６］現像γの算出
［Ｓ１０２］のパターン作成時の現像ポテンシャルＰｏｔ、［Ｓ１０４］の付着量検出結果、［Ｓ１０５］の現像開始電圧Ｖｋの算出結果より、現像γの算出を行う。［Ｓ１０２］のパターン作成時の現像ポテンシャルＰｏｔは、パターン作成時の現像バイアスＶｂ、画像部電位Ｖｌより、以下の式で算出することが可能である。
【００３９】
【数１】
2015232655.tif 000003
【００４０】
ここで、画像部電位Ｖｌは５０［−Ｖ］固定とする。この画像部電位は感光体の状態により変動する（なお、実施形態２では、その変動を考慮し現像γを算出する）。以上より、現像γは以下の式で算出することができる。
【００４１】
【数２】
2015232655.tif 000004
【００４２】
［Ｓ１０７］電位制御条件の補正値の算出
［Ｓ１０６］にて算出された現像γより、帯電バイアス、現像バイアス、露光光量の補正を行う。補正前の帯電バイアスＶｃ、現像バイアスＶｂ、露光光量ＬＤＰと、現像γ、プロコン時取得付着量Ｍ／Ａ、目標付着量Ｍ／Ａ’（ここでは０．５５［ｍｇ／ｃｍ２］とする）より、補正後の帯電バイアスＶｃ’、現像バイアスＶｂ’、露光光量ＬＤＰ’を算出する。算出式を以下に示す。
【００４３】
【数３】
2015232655.tif 000005
ここでε、ηは係数であり、本実施形態ではＶｌ＝５０［−Ｖ］とする。
【００４４】
［Ｓ１０８］目標トナー濃度の補正値の算出
［Ｓ１０６］にて算出された現像γより、目標トナー濃度ＴＣｒｅｆの補正を行う。まず、現像γより作像時の付着量Ｍ／Ａ（作像時）を算出する。算出式を以下に示す。
【００４５】
【数４】
2015232655.tif 000006
【００４６】
続いて、トナー補給条件を調整して現像γを誘導する際に使用する現像γの目標値である現像γ’と現像γとの差分Δγを以下の式により算出する。
【００４７】
【数５】
2015232655.tif 000007
【００４８】
上記Δγを誘導するのに必要なＴＣ補正量を以下の式より算出する。
【００４９】
【数６】
2015232655.tif 000008
【００５０】
ここでの「ａ」は実験的に求められたＴＣ−現像ガンマの相関の傾きである。図９は実験的にトナー濃度を変化させたときのトナー濃度と現像γとの関係を示すグラフ、図１０は目標付着量となるときの現像γにするために必要なトナー濃度の変化量を示すグラフである。図９は、実験的にＴＣを段階的に変化させたときの現像γの相関を示し、この傾きより、ＴＣ変化量に対する現像γ変化量がわかる。このため、図１０に示すように目標付着量となるときの現像γにするために必要なＴＣ変化量を算出することができる。
【００５１】
［Ｓ１０９］電位制御条件、目標トナー濃度の補正値の重み付け
［Ｓ１０７］、［Ｓ１０８］にて算出された電位制御条件（帯電バイアスＶｃ’、現像バイアスＶｂ’、露光光量ＬＤＰ’）と、目標トナー濃度ＴＣｒｅｆの補正値を適用する。このとき、電位制御条件と目標トナー濃度の補正を同時に行ってしまうことで、過補正となってしまう。そこで、以下の式により過補正とならないように、電位制御条件の補正量と、目標トナー濃度の補正量に対し、重み付けを行う。以下に、再補正された帯電バイアスＶｃ”、現像バイアスＶｂ”、露光光量ＬＤＰ”、目標トナー濃度ＴＣｒｅｆ”を算出する。
【００５２】
【数７】
2015232655.tif 000009
【００５３】
電位制御は画質調整動作直後に画像濃度に影響を与え、トナー濃度制御は画質調整動作直後から徐々に画像濃度に影響を与える。本実施例ではα＝０．５、β＝０．５とすることで、電位制御とトナー濃度制御による画質調整を半分ずつ行う。また、画質調整動作からの通紙枚数に応じて徐々にαとβを変えていくことで電位制御とトナー濃度制御を両立することをしても良い。
【００５４】
［Ｓ１１０］  電位制御条件、目標とするＴＣの再補正量の適用
［Ｓ１０９］にて算出した作像条件補正量を適用する。
以上で濃度調整は終了する。次回の画像形成時において、この調整に基づいて画像形成を行う。
【００５５】
実施形態１に係る画像形成装置１００は以下の効果を有する。図１１は実施形態１における補正による効果を示すグラフである。実施形態１に係る画像形成装置１００では、図１１に示すように、現像開始電圧Ｖｋのシフトに伴う現像γ算出誤差による画像濃度制御の誤差を低減することができる。
【００５６】
＜実施形態２＞
実施例１では現像剤の使用状態に基いて補正を行った。しかし、現像γの算出は現像開始電圧Ｖｋのみではなく、画像形成装置の状態が初期である場合、同じトナー付着量でも画像部電位Ｖｌにより変動する。例えば画像部電位Ｖ１が５０［−Ｖ］上昇した場合、実際は現像ポテンシャルが５０［−Ｖ］減少する。図１２は画像部電位が変化した場合における実際の現像ポテンシャルの状態を示すグラフである。そこで、実施形態２では、画像部電位Ｖｌを感光体の使用状態より予測することにより、現像ポテンシャル算出誤差を抑制し、より正確に現像γを算出する。このため、感光体使用履歴を記録しておく。
【００５７】
以下実施形態２に係る画像形成装置１００の画像調整動作について説明する。図１３は実施形態２における画像調整動作を示すフローチャートである。
【００５８】
［Ｓ２０１］〜［Ｓ２０５］
［Ｓ２０１］〜［Ｓ２０５］は実施形態１の［Ｓ１０１］〜［Ｓ１０５］の処理と同一である。
【００５９】
［Ｓ２０６］
感光体使用情報より、画像部電位Ｖｌを算出する。現像開始時の画像部電位Ｖｌのシフトは感光体の膜厚変化や温度による感光体上電荷特性の変化により引き起こされる。そのため、電荷特性の変化は総通紙枚数と、温度の相関より予測することが可能である。そこで、画像部電位Ｖｌのシフト量を総通紙枚数と温度のテーブルより算出することとする。このため、画像形成装置１００には、温湿度を取得する温湿度検出手段（図示していない）が配置される。図１４は挿通紙枚数と温度とで決まる画像部電位のシフト量を示すテーブルである。
【００６０】
［Ｓ２０７］〜［Ｓ２１１］
［Ｓ２０７］〜［Ｓ２１１］は実施形態１の［Ｓ１０１］〜［Ｓ１０５］の処理と同一である。
【００６１】
実施形態２に係る画像形成装置は以下の効果を有する。図１５は実施形態２における補正による効果を示すグラフである。図１５に示すように実施形態２に係る画像形成装置１００は、感光体上の画像部電位Ｖｌのシフトに伴う現像γ算出誤差による画像濃度制御の誤差を低減することができる。
【００６２】
＜実施形態３＞
次に実施形態３に係る画像形成装置について説明する。実施形態１では現像剤の使用状態に基づいて補正を行ったが、実施形態３に係る画像形成装置１００では、現像開始電圧Ｖｋとして、実際の現像開始電圧Ｖｋを使用する。
【００６３】
以下実施形態３に係る画像形成装置１００の画像調整動作について説明する。図１６は実施形態３における画像調整動作を示すフローチャートである。
【００６４】
［Ｓ３０２］パッチパターン・地汚れパターンの作成
図１７は実施形態３における中間転写ベルトに形成した濃度調整パターンおよび光学センサーを示す模式図である。
［Ｓ１０２］のパッチパターン作成に加え、故意的に帯電バイアスと現像バイアスの間を狭め、感光体ドラム２上に地汚れトナーを付着させる。パターン作成例として図１７に示すものを採用することができる。中間転写ベルト１にトナーパッチ１１０の他、地汚れトナー１３０が付着している。このとき、所定の帯電条件、現像条件において像担持体上に露光をしないトナー付着領域にも地汚れが形成される。
【００６５】
［Ｓ３０３］パッチパターン・地汚れパターン検知
［Ｓ１０３］と同様にパッチパターン検知に加え、地汚れパターンの検知を行う。
【００６６】
［Ｓ３０４］付着量の算出
［Ｓ１０４］と同様にパッチパターンの付着量と、加えて地汚れパターンの付着量を算出する。
【００６７】
［Ｓ３０５］現像開始電圧Ｖｋの算出
［Ｓ３０４］にて取得した地汚れトナー付着量より、現像開始電圧Ｖｋを算出する。実験的に地汚れ量と現像開始電圧Ｖｋの相関を求める。現像剤が劣化するほど帯電していないトナーが増加し、地汚れ量が大きくなる傾向となる。また、同様に帯電していないトナーが増加することにより現像開始電圧Ｖｋは負の方向にシフトするため、地汚れ量の増加により現像開始電圧Ｖｋが大きくなる傾向が見られる。本特性より、現像開始電圧Ｖｋを地汚れ量によるテーブルから算出することができる。図１８は地汚れ付着量で定まる現像開始電圧を示すテーブルである。
【００６８】
［Ｓ３０６］〜［Ｓ３１０］
［Ｓ１０６］〜［ｓ３１０］と同様であるので省略する。また、実施例２のように感光体情報と温度よりＶｌ補正を行っても良い。
【００６９】
実施形態３に係る画像形成装置は以下の効果を有する。即ち、地汚れパターンの地汚れ量より、現像開始電圧Ｖｋを算出することで、フィードバックによるＶｋ補正ができ、予測よりも精度よくＶｋを算出することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１：中間転写ベルト
２：感光体ドラム（像担持体）
３：帯電チャージャ
４：書込ユニット（露光手段）
５：現像ユニット（現像装置）
６：一次転写ローラ
７：感光体クリーニングユニット
８：クエンチングランプ
９：スキャナ部
１０：ＡＤＦ
１１、１２、１３：ローラ
１４：ローラ
１５：中間転写ベルトクリーニングユニット
１６：二次転写ローラ
１７：給紙トレイ
２０：記録紙
２１：ピックアップローラ
２２：給紙ローラ
２３：搬送ローラ対
２４：レジストローラ対
２５：定着ユニット
２６：排紙トレイ
２７：スイッチバックローラ対
２８ａ、２９ａ：転写搬送ベルト
３０：トナー像検知センサー（光学的トナー像濃度検出手段）
３２：センサー基板
４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ：作像ステーション
１００：画像形成装置
１１０：トナーパッチ
１２０：トナー像検知センサー
１３０：トナー
２００：制御部
２０１：ＣＰＵ
２０２：ＲＡＭ
２０３：ＲＯＭ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開昭６２−１６４０６６号公報
【図１】
2015232655.tif 000010
【図２】
2015232655.tif 000011
【図３】
2015232655.tif 000012
【図４】
2015232655.tif 000013
【図５】
2015232655.tif 000014
【図６】
2015232655.tif 000015
【図７】
2015232655.tif 000016
【図８】
2015232655.tif 000017
【図９】
2015232655.tif 000018
【図１０】
2015232655.tif 000019
【図１１】
2015232655.tif 000020
【図１２】
2015232655.tif 000021
【図１３】
2015232655.tif 000022
【図１４】
2015232655.tif 000023
【図１５】
2015232655.tif 000024
【図１６】
2015232655.tif 000025
【図１７】
2015232655.tif 000026
【図１８】
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