(57)【要約】【課題】  平均印字率に偏りがある場合であっても、画像濃度の変化を抑えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  平均印字率が、予め定める閾値ＴＨ１よりも低い場合、相対的に高いトナー目標濃度Ｃ１となるトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。また、平均印字率が、予め定める閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）よりも高い場合、相対的に低いトナー目標濃度Ｃ２（＜Ｃ１）となるトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。平均印字率が、閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２以下の場合、トナー目標濃度Ｃ１よりも低く、トナー目標濃度Ｃ２よりも高い、中間的なトナー目標濃度Ｃ３となるトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。【選択図】      図１
2013045095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
画像データに応じて前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーによって前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像が転写される中間転写手段と、
前記中間転写手段に転写されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、
前記中間転写体に転写されたトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段と、
前記画像データに基づいて、予め定める印字枚数における平均印字率を算出する平均印字率算出手段と、
前記感光体、前記露光手段および前記現像手段を用いて、トナーパッチ像を形成するパッチ像形成手段であって、第１の形成条件で基準濃度のトナーパッチ像である基準パッチ像を形成し、第２の形成条件で基準濃度より高濃度のトナーパッチ像である高濃度パッチ像を形成し、第３の形成条件で基準濃度より低濃度のトナーパッチ像である低濃度パッチ像を形成するパッチ像形成手段と、
前記平均印字率算出手段が算出した平均印字率と、予め定められた第１閾値および第１閾値よりも大きい予め定められた第２閾値とを比較し、平均印字率が第１閾値よりも小さいときは、前記パッチ像形成手段に前記高濃度パッチ像を形成させ、平均印字率が第２閾値よりも大きいときは、前記パッチ像形成手段に前記低濃度パッチ像を形成させ、平均印字率が第１閾値以上第２閾値以下のときは、前記パッチ像形成手段に前記基準パッチ像を形成させるパッチ像形成制御手段と、
前記パッチ像形成手段が形成した基準パッチ像、高濃度パッチ像または低濃度パッチ像を、前記中間転写手段に転写させ、前記中間転写手段に転写されたトナーパッチ像のトナー濃度を、前記濃度測定手段に測定させ、測定結果に基づいて、トナー濃度を測定したトナーパッチ像の形成条件を変更する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記濃度測定手段によるトナー濃度の測定結果と予め定める目標濃度値とを比較し、測定結果が目標濃度値よりも低い場合は、前記トナー補給手段を動作させて前記現像手段にトナーを補給することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像データに応じて、複数のトナー像を連続して形成する場合、
前記パッチ像形成手段は、連続して形成される２つのトナー像の間にトナーパッチ像を形成することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記パッチ像形成制御手段は、前記平均印字率算出手段が算出した平均印字率と第１閾値とを比較し、第１閾値よりも小さいときは、さらに、第１閾値よりも小さな第３閾値と比較し、第３閾値よりも小さいときは、前記パッチ像形成手段に、前記高濃度パッチ像と同じトナー濃度であって、前記高濃度パッチよりも面積が広いトナーパッチ像を形成させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光手段は、露光光源として半導体レーザ素子を有し、
前記パッチ像形成手段は、前記半導体レーザ素子の出力を制御することで、トナーパッチ像のトナー濃度を変化させて、基準パッチ像、高濃度パッチ像または低濃度パッチ像を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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、電子写真方式を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置では、一般的に、感光体ドラムの表面を帯電させ、その帯電領域を画像データに基づいて露光して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置によってトナーを供給することで、トナー像として可視像化（現像）し、可視像化されたトナー像を記録用紙などの記録材表面に静電的に転写した後、記録材に転写されたトナー像を定着装置により定着させる。
【０００３】
電子写真方式を用いた画像形成装置において、トナーと、トナーに電荷を付与するためのキャリアと、を含む２成分現像剤を用いて静電潜像の現像を行う場合には、２成分現像剤中のトナーおよびキャリアのうちトナーのみを感光体ドラムに付着させる方式が採用されている。このため、画像形成装置では、現像装置に、２成分現像剤中のトナー濃度を検出するトナー濃度センサを備え、センサの測定結果に基づいて２成分現像剤中のトナー濃度を一定に保つように消費した分のトナーを現像装置に補給するなどして濃度制御がなされるのが一般的である。
【０００４】
また、画像形成装置が設置された環境、経時的な材質変化などに対応するように、帯電電位、露光量、現像電位など各種の現像プロセス条件を調整し、常に一定の画質が得られるようにすることを、一般的にプロセスコントロール（プロコンもしくはプロセス制御）と呼んでいる。
【０００５】
このプロセスコントロールを行う画像形成装置としては、感光体ドラムの表面電位を計測し、画像データに基づき感光体ドラムに付着するトナー付着量を予測しておき、実際に感光体ドラムの表面に付着したトナー量を計測して、予測値と計測値の比較結果より像形成条件である帯電量、現像バイアス、露光量、トナー濃度などの少なくとも一つを補正する技術が、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、他のプロセスコントロールを行う画像形成装置としては、基準トナー画像（以下、「トナーパッチ」という）を形成し、形成したトナーパッチの画像濃度を測定して、測定値の所定目標値からの偏差と、その測定値が基準濃度領域内、基準濃度領域よりも低い低濃度領域内、基準濃度領域よりも高い高濃度領域内のいずれかに対応して設定されている変換係数と、に基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する技術が、たとえば、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２３０６号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および特許文献２記載技術において、印字率の低い画像が多数枚連続して印字されるような場合に、トナーの消費速度が遅いので、現像装置内になかなか新しいトナーが補給されず、２成分現像剤の流動性が低下して、現像装置から感光体ドラムへのトナーの供給量が減少する。トナーの供給量が減少すると、高濃度のトナー画像において画像濃度が低下する。低濃度のトナー画像の再現性に比べて、特に高濃度のトナー画像の再現性が低下してしまう。
【０００９】
逆に印字率の高い画像が多数枚連続して印字されるような場合には、トナーの消費速度が速く、現像装置内に新しいトナーが大量に補給されるので、トナーの帯電量が不足する。トナーの帯電量が不足すると、低濃度のトナー画像においてトナー付着量が大きくなり、画像濃度が高くなる。高濃度のトナー画像の再現性に比べて、特に低濃度のトナー画像の再現性が低下してしまう。
【００１０】
上記のような平均印字率の偏りに起因する２成分現像剤の流動性の低下、帯電量の不足に起因よる画像濃度の変化を抑えるためには、画像濃度が異なる複数のトナーパッチを形成し、それらの画像濃度を随時測定することにより、適切な現像プロセス条件を高い頻度で決定し、条件の変更を行うことで解決できるものの、プロセスコントロールの実行回数が多くなることで、印字効率が低下する、トナーパッチを多く形成することによりパッチ形成で消費されるトナー量が多くなるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、平均印字率に偏りがある場合であっても、画像濃度の変化を抑えることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、感光体と、
画像データに応じて前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
トナーによって前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像が転写される中間転写手段と、
前記中間転写手段に転写されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、
前記中間転写体に転写されたトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段と、
前記画像データに基づいて、予め定める印字枚数における平均印字率を算出する平均印字率算出手段と、
前記感光体、前記露光手段および前記現像手段を用いて、トナーパッチ像を形成するパッチ像形成手段であって、第１の形成条件で基準濃度のトナーパッチ像である基準パッチ像を形成し、第２の形成条件で基準濃度より高濃度のトナーパッチ像である高濃度パッチ像を形成し、第３の形成条件で基準濃度より低濃度のトナーパッチ像である低濃度パッチ像を形成するパッチ像形成手段と、
前記平均印字率算出手段が算出した平均印字率と、予め定められた第１閾値および第１閾値よりも大きい予め定められた第２閾値とを比較し、平均印字率が第１閾値よりも小さいときは、前記パッチ像形成手段に前記高濃度パッチ像を形成させ、平均印字率が第２閾値よりも大きいときは、前記パッチ像形成手段に前記低濃度パッチ像を形成させ、平均印字率が第１閾値以上第２閾値以下のときは、前記パッチ像形成手段に前記基準パッチ像を形成させるパッチ像形成制御手段と、
前記パッチ像形成手段が形成した基準パッチ像、高濃度パッチ像または低濃度パッチ像を、前記中間転写手段に転写させ、前記中間転写手段に転写されたトナーパッチ像のトナー濃度を、前記濃度測定手段に測定させ、測定結果に基づいて、トナー濃度を測定したトナーパッチ像の形成条件を変更する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
また本発明は、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記濃度測定手段によるトナー濃度の測定結果と予め定める目標濃度値とを比較し、測定結果が目標濃度値よりも低い場合は、前記トナー補給手段を動作させて前記現像手段にトナーを補給することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記画像データに応じて、複数のトナー像を連続して形成する場合、
前記パッチ像形成手段は、連続して形成される２つのトナー像の間にトナーパッチ像を形成することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記パッチ像形成制御手段は、前記平均印字率算出手段が算出した平均印字率と第１閾値とを比較し、第１閾値よりも低いときは、さらに、第１閾値よりも小さな第３閾値と比較し、第３閾値よりも低いときは、前記パッチ像形成手段に、前記高濃度パッチ像と同じトナー濃度であって、前記高濃度パッチよりも面積が広いトナーパッチ像を形成させることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記露光手段は、露光光源として半導体レーザ素子を有し、
前記パッチ像形成手段は、前記半導体レーザ素子の出力を制御することで、トナーパッチ像のトナー濃度を変化させて、基準パッチ像、高濃度パッチ像または低濃度パッチ像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パッチ像形成手段が、第１の形成条件、第２の形成条件および第３の形成条件でそれぞれ基準のトナー濃度のトナーパッチ像である基準パッチ像、基準パッチ像よりもトナー濃度が高い高濃度パッチ像および基準パッチ像よりもトナー濃度が低い低濃度パッチ像のいずれかを形成し、パッチ像形成制御手段は、前記平均印字率算出手段が算出した平均印字率と、予め定められた第１閾値および第１閾値よりも大きい予め定められた第２閾値とを比較し、平均印字率が第１閾値よりも小さいときは、前記パッチ像形成手段に前記高濃度パッチ像を形成させ、平均印字率が第２閾値よりも大きいときは、前記パッチ像形成手段に前記低濃度パッチ像を形成させ、平均印字率が第１閾値以上第２閾値以下のときは、前記パッチ像形成手段に前記基準パッチ像を形成させる。
【００１８】
制御手段は、前記パッチ像形成手段が形成した基準パッチ像、高濃度パッチ像または低濃度パッチ像を、前記中間転写手段に転写させ、前記中間転写手段に転写されたトナーパッチ像のトナー濃度を、前記濃度測定手段に測定させ、測定結果に基づいて、トナー濃度を測定したトナーパッチ像の形成条件を変更する。
【００１９】
平均印字率が低い場合は、トナーの消費速度が遅く、現像剤の流動性が低下するので、高濃度パッチ像を形成し、トナー濃度測定手段の測定結果に応じてトナー像を形成するための形成条件を変更する。また、平均印字率が高い場合は、トナーの消費速度が速く、帯電量が不足するので、低濃度パッチ像を形成し、トナー濃度測定手段の測定結果に応じてトナー像を形成するための形成条件を変更する。
【００２０】
これにより、平均印字率に偏りがある場合であっても、画像濃度の変化を抑えることができる。
【００２１】
また本発明によれば、前記現像手段にトナーを補給するトナー補給手段をさらに備え、前記制御手段は、前記濃度測定手段によるトナー濃度の測定結果と予め定める目標濃度値とを比較し、測定結果が目標濃度値よりも低い場合は、前記トナー補給手段を動作させて前記現像手段にトナーを補給する。
【００２２】
これにより、トナー補給を制御することで、平均印字率に偏りがある場合であっても、現像手段が有するトナーを適切な状態に維持することができる。
【００２３】
また本発明によれば、前記画像データに応じて、トナー像を連続して複数形成する場合、前記パッチ像形成手段は、連続して形成される２つのトナー像の間にトナーパッチ像を形成する。
【００２４】
これにより、いわゆる紙間プロセスコントロールにおけるトナーパッチを用いることができる。
【００２５】
また本発明によれば、前記パッチ像形成制御手段は、前記平均印字率算出手段が算出した平均印字率と第１閾値とを比較し、第１閾値よりも低いときは、さらに、第１閾値よりも小さな第３閾値と比較し、第３閾値よりも低いときは、前記パッチ像形成手段に、前記高濃度パッチ像と同じトナー濃度であって、前記高濃度パッチよりも面積が広いトナーパッチ像を形成させる。
【００２６】
これにより、平均印字率がさらに低い場合、すなわち現像剤の流動性が大きく低下する場合には、広い面積のトナーパッチ像形成によってトナー消費を促進させ、新たなトナーを補給しやすくすることで流動性の低下を防ぐことができる。
【００２７】
また本発明によれば、前記露光手段は、露光光源として半導体レーザ素子を有し、前記パッチ像形成手段は、前記半導体レーザ素子の出力を制御することで、トナーパッチ像のトナー濃度を変化させて、基準パッチ像、高濃度パッチ像または低濃度パッチ像を形成する。
これにより、容易にトナーパッチ像のトナー濃度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】画像形成装置１００の全体の構成を示す概略図である。
【図２】現像装置２およびトナー補給装置２２の概略を示す拡大断面図である。
【図３】トナー付着量測定装置４０の概略を示す拡大断面図である。
【図４】中間転写ベルト７上に形成されたトナー像１０１〜１０４およびトナーパッチ像１１１〜１１４の概略図である。
【図５】紙間プロセスコントロールを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明に係る画像形成装置の実施形態を詳説する。
図１は、画像形成装置１００の全体の構成を示す概略図である。この画像形成装置１００は、複数の現像装置２ａ〜２ｄがケーシング内に収容された現像装置収容部１００Ａと、現像装置収容部１００Ａの上方にあって、定着装置１２がケーシング内に収容された定着装置収容部１００Ｂと、それらの間に設けられて定着装置１２の熱が現像装置側に伝わらないように断熱するための隔壁３０とを備え、外部から伝達される画像データに応じてシート状の記録媒体（記録用紙）に多色または単色の画像を形成することができるプリンターである。なお、定着装置収容部１００Ｂの横に位置する現像装置収容部１００Ａの上面には排紙トレイ１５が設けられる。
【００３０】
本実施形態では、画像形成装置１００としてプリンターの場合を例示している。本発明の実施形態としては、外部から伝達される画像データおよび／またはスキャナによって原稿から読み取った画像データに応じて記録媒体に多色または単色の画像を形成することができる複写機、ファクシミリ装置またはこれらの複数の機能を備えた複合機であってもよい。
【００３１】
現像装置収容部１００Ａには、図１に示すように、４つの感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を帯電させる４つの帯電器５ａ，５ｂ，５ｃ．５ｄと、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に静電潜像を形成する露光ユニット（露光手段）１と、黒、シアン、マゼンタおよびイエローのトナーを個別に収容して各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の静電潜像を現像してトナー像を形成する４つの現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、現像および画像転写後の各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に残存する残留トナーを除去するクリーナユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、各現像装置２ａ〜２ｄに前記４色のトナーを個別に補給する４つのトナー補給装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面のトナー像を記録媒体に転写する中間転写ベルトユニット（転写手段）８と、中間転写ベルトクリーニングユニット９、トナー付着量測定装置４０とが収容されている。
【００３２】
現像装置収容部１００Ａは、その最下部に配置された複数の記録媒体を収容する給紙トレイ１０と、一側面に配置されて不定形サイズの記録媒体がセットされる手差しトレイ２０と、給紙トレイ１０または手差しトレイ２０から記録媒体を中間転写ベルトユニット８に搬送するためのシート搬送路Ｓ等を備えている。
【００３３】
なお、参照符号において、ａ〜ｄを付しているのは取り扱う色材ごとに符号を変えて、理解を容易にするためのものであり、本実施形態で、ａは黒画像形成用の部材、ｂはシアン画像形成用の部材、ｃはマゼンタ画像形成用の部材、ｄはイエロー画像形成用の部材であることを表わしている。すなわち、この画像形成装置１００は、黒、シアン、マゼンタおよびイエローの色成分毎の画像データに基づいて、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面に、黒トナー画像、シアントナー画像、マゼンタトナー画像およびイエロートナー画像が選択的に形成され、形成された各トナー画像が中間転写ベルト７上で重ねられ、記録媒体上にカラー画像が形成されるように構成されている。
【００３４】
各色材に対応する感光体ドラム３ａ〜３ｄはいずれも同じ構成であるため、それらの構成の説明では総称として感光体ドラム３と記載し、これと同様に、総称として現像装置２、帯電器５、クリーナユニット４、トナー補給装置２２と記載する。
【００３５】
感光体ドラム３は、導電性基体およびその表面に形成される感光層から構成され、帯電と露光による潜像形成を担う円筒状部材であり、光の照射によって導電性を示し、その表面に静電潜像とよばれる電気的な画像が形成される。感光体ドラム３は、軸線回りに回転駆動が可能となるよう図示しない駆動手段により支持されている。
【００３６】
帯電器５としては、接触ローラー型、接触ブラシ型または非接触チャージャー型などの帯電器が用いられ、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。
【００３７】
露光ユニット１は、画像データに応じた光を、帯電器５と現像装置２との間を通過させて、帯電された感光体ドラム３の表面に照射して露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成するものである。本実施形態においては、レーザー光の出力強度を２５６階調（０〜２５５）に変化させることができるレーザー光源および反射ミラーを備えたレーザースキャニングユニット（ＬＳＵ）を使用している。
【００３８】
本実施形態においては、露光ユニット１として、ＬＳＵを使用した場合を例示しているが、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）またはＬＥＤ書込みヘッドを用いることもできる。
【００３９】
図２は、現像装置２およびトナー補給装置２２の概略を示す拡大断面図である。なお、図２において、現像装置２内に収容されている現像剤は図示を省略している。図２に示すように、現像装置２は、現像槽５１、第１現像剤搬送螺旋部材５２、第２現像剤搬送螺旋部材５３、現像ローラー５４およびドクターブレード５６を備え、現像ローラー５４によって感光体ドラム３の表面にトナーを供給して、感光体ドラム３の表面に形成された静電潜像を現像する装置である。
【００４０】
現像装置２は、トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される略直方形の容器で、現像槽５１の上部には取り外し可能な現像槽カバー５５が設けられている。現像槽５１の第１現像剤搬送路Ｐ側には、トナー補給口５８が形成されており、ここから現像槽５１内部へトナーが補給される。
【００４１】
現像槽５１の内部は、現像ローラー５４の軸心方向と平行な仕切り板５７によって２つの搬送路に区画されており、２つの搬送路のうちのトナー補給口５８側が第１現像剤搬送路Ｐであり、現像ローラー５４側が第２現像剤搬送路Ｑである。第１現像剤搬送路Ｐおよび第２現像剤搬送路Ｑの軸心方向の両端には、第１現像剤搬送路Ｐと第２現像剤搬送路Ｑとを互いに連通するそれぞれ連通路が設けられ、第１現像剤搬送路Ｐ、第２現像剤搬送路Ｑおよび２つの連通路が環状現像剤搬送路を形成している。
【００４２】
第１現像剤搬送螺旋部材５２および第２現像剤搬送螺旋部材５３は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動されるオーガスクリューであり、第１現像剤搬送路Ｐおよび第２現像剤搬送路Ｑ内に平行かつ回転自在に設けられ、第１現像剤搬送路Ｐおよび第２現像剤搬送路Ｑにより形成される環状の現像剤搬送路内に二成分現像剤を循環搬送させる。
【００４３】
現像ローラー５４は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動されるマグネットローラーであり、現像槽５１内の現像剤を磁力によって、その表面に担持してトナーを感光体ドラム３に供給するものであり、図示しない電源から現像バイアス電圧が印加されることにより、現像ローラー５４の表面に形成された現像剤層から感光体ドラム３の表面の静電潜像へとトナーが供給される。
【００４４】
ドクターブレード５６は、現像ローラー５４の軸線方向に平行に延びる長方形の板状部材であって、現像ローラー５４の表面に対して所定の間隙をもって固定されている。現像ローラー５４の表面に担持された現像剤を、ドクターブレード５６で削ぎ落として、一定厚みの現像剤層を現像ローラー５４の表面に形成する。ドクターブレード５６を構成する材質としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、合成樹脂などが挙げられる。
【００４５】
トナー補給装置２２は、トナー排出口６３を有するトナー収容容器６１と、トナー攪拌部材６５と、トナー排出部材６２とを備え、その内部に未使用のトナーが収容される。トナー補給装置２２は、現像槽５１の上方に配置されており、そのトナー排出口６３と現像装置２のトナー補給口５８とが、トナー搬送パイプ５９にて接続されている。
【００４６】
トナー収容容器６１は、略半円筒状の容器部材であり、半円筒状部分の周方向の横位置にトナー排出口６３が配置されている。
【００４７】
トナー攪拌部材６５は、トナー収容容器６１の半円筒状部分の略中央位置に回転可能に配置されており、トナー排出部材６２はトナー排出口６３の上方近傍位置に回転可能に配置されている。
【００４８】
トナー攪拌部材６５は、回転軸６５ａを中心に回転する板状部材であり、回転軸６５ａから離間した両側先端には、可撓性を有する樹脂製（例えば、ポリエチレンテレフタレート）からなるシート状のトナー汲み上げ部材６５ｂを有している。なお、回転軸６５ａは、トナー収容容器６１の長手方向両側の側壁に回転可能に支持されており、図示しない駆動手段により回転駆動される。
【００４９】
トナー攪拌部材６５は、そのトナー汲み上げ部材６５ｂがトナー排出口６３に対して下方から上方へ向って回転することにより、トナー収容容器６１内に収容されるトナーを攪拌しながらトナー排出部材６２側に供給する。
【００５０】
なお、トナー排出部材６２とトナー攪拌部材６５との間には、トナー攪拌部材６５によって汲み上げられたトナーがトナー排出部材６２の周辺に適量のトナーを保持できるように、隔壁が設けられている。
【００５１】
トナー排出部材６２は、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動されるオーガスクリューであり、トナー排出口６３の上方近傍位置に、トナー攪拌部材６５と平行に設けられ、トナーをトナー排出口６３に向けて搬送する。トナー排出部材６２が回転することにより、トナー排出部材６２側に供給されたトナーは、螺旋羽根によってトナー排出口６３側に向けて搬送され、トナー排出口６３からトナー搬送パイプ５９を通って現像槽５１内へ補給されるので、トナー補給量はトナー排出部材６２の回転数を制御することにより、二成分現像剤のトナー濃度を制御できる。
【００５２】
図３は、トナー付着量測定装置４０の概略を示す拡大断面図である。トナー付着量測定装置４０は、筐体内に、半導体レーザ４１、集光用レンズ４２、フォトセンサ（受光素子）４３を備えている。半導体レーザ４１は、中間転写ベルト７上のトナー像のトナー付着量を測定するために、中間転写ベルト７表面に向かってレーザ光を照射するもので、集光用レンズ４２は、この半導体レーザ４１から出射された光を中間転写ベルト７上に絞り込むものである。フォトセンサ４３は、中間転写ベルト７上のトナー像からの反射光を受光してその光量に応じた電気信号を出力するものである。
【００５３】
フォトセンサ４３の受光量は、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像のトナー付着量に相関しているので、受光量に応じて出力される電気信号の電流値または電圧値と、トナー付着量との相関性を予め相関式またはテーブルデータとして取得しておくことで、中間転写ベルト７の表面に形成されたトナー像のトナー付着量（画像濃度）を測定することができる。
【００５４】
画像形成装置１００の動作を制御する制御部９０について詳細に説明する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３とで構成されている。
【００５５】
ＣＰＵ９１は、画像形成装置１００の各種動作および制御を行う機能部である。また、画像形成装置１００に記憶されている各種プラグラムを読み出し、実行することにより各処理を実現する。ＲＯＭ９２は、画像形成装置１００を動作させる為の各種データおよびプログラムなどを記憶している記憶部である。ＣＰＵ９１が読み出すプログラムは、主にＲＯＭ９２に記憶されている。ＲＡＭ９３は、画像形成装置１００の設定状態を記憶したり、パラメータを記憶したり、読み取られた画像データを保存したりするための一時的な記憶部であり、たとえば、半導体メモリなどの記憶装置により構成されている。
【００５６】
ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９２およびＲＡＭ９３とともに、平均印字率算出手段、パッチ像形成制御手段および画像形成装置全体の動作を制御する制御手段として動作する。平均印字率は、１枚ごとの印字率について、最新の所定枚数分、たとえば１００枚分を記憶しておき、算術平均値として算出される印字率である。最新１００枚分の印字率の総和を枚数の１００で除算して得られる。新たに１枚印字すると、最新の１枚分の印字率を記憶し、記憶されていた印字率のうち最も古い１枚分の印字率を削除して、最新１００枚分の総和を更新し、新たに算術平均値を算出する。これを１枚印字するごとに繰り返し、常に最新の１００枚分に対する平均印字率が算出され、更新されるように構成される。
【００５７】
１枚分の印字率については、公知の算出手順によって算出すればよい。たとえば、印字しようとする画像データに基づいて、印字するピクセル数を算出し、１枚分の総ピクセル数に対する印字するピクセル数の割合（１００分率）として算出する。
【００５８】
１枚分の印字率および平均印字率は、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの色ごとに算出してもよく、印字する全ての色について合算してもよい。
【００５９】
本発明は、算出した平均印字率に基づいて、トナーパッチ像の形成条件を決定することを特徴としている。平均印字率が、予め定める閾値ＴＨ１よりも低い場合、相対的に高いトナー目標濃度値Ｃ１となるトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。また、平均印字率が、予め定める閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）よりも高い場合、相対的に低いトナー目標濃度値Ｃ２（＜Ｃ１）となるトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。平均印字率が、閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２以下の場合、トナー目標濃度値Ｃ１よりも低く、トナー目標濃度値Ｃ２よりも高い、中間的なトナー目標濃度値Ｃ３となるトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。
【００６０】
低い側の閾値ＴＨ１としては、たとえば３％とし、高い側の閾値ＴＨ２としては、たとえば１０％とする。また、高い側の目標濃度値Ｃ１は、付着量として０．４ｍｇ／ｃｍ２とし、低い側の目標濃度値Ｃ２は、付着量として０．１ｍｇ／ｃｍ２とし、中間の目標濃度値Ｃ３は、０．２ｍｇ／ｃｍ２とする。
【００６１】
平均印字率が低いということは、トナーの消費速度が遅いので、新しいトナーが補給されず、２成分現像剤の流動性が低下する。このような場合、高濃度の画像の再現性が低下する傾向にあるので、高濃度のトナーパッチ像を形成し、実際に形成されたトナーパッチ像の濃度を測定して、目標濃度値からのずれ量を検出する。目標濃度値からのずれ量と、トナーパッチ像を形成したときの印字条件とに基づき、ずれ量が小さくなるように露光条件、現像条件などの画像形成条件を変更する。
【００６２】
また、平均印字率が高いということは、トナーの消費速度が速いので、新しいトナーが大量に補給され、トナーの帯電量が不足する。このような場合、低濃度の画像の再現性が低下する傾向にあるので、低濃度のトナーパッチ像を形成し、実際に形成されたトナーパッチ像の濃度を測定して、目標濃度値からのずれ量を検出する。平均印字率が低い場合と同様に、目標濃度値からのずれ量が小さくなるように露光条件、現像条件などの画像形成条件を変更する。
【００６３】
トナーパッチ像は、中間転写ベルト７の表面に形成されるベタトナー像であり、予め定める大きさ、たとえばたて１ｃｍ、よこ１ｃｍに形成される。形成されるトナーパッチ像の濃度は、感光体ドラム表面のトナー付着量に依存する。トナー付着量が多ければ形成されるトナーパッチ像の濃度が高く、トナー付着量が少なければ形成されるトナーパッチ像の濃度は低くなる。感光体ドラム表面のトナー付着量は、露光ユニット１が備える露光光源による露光量に依存する。露光量が多ければトナー付着量が多くなり、露光量が少なければトナー付着量も少なくなる。そして、露光量は露光光源であるレーザ光源の出力強度と比例関係にあるので、レーザ光源の出力強度を強くすれば、露光量が多くなり、トナー付着量が多くなる。レーザ光源の出力強度を弱くすれば、露光量が少なくなり、トナー付着量が少なくなる。
【００６４】
以上のことから、平均印字率が、閾値ＴＨ１よりも低い場合、相対的に高いトナー濃度Ｃ１となるトナーパッチ像を形成するように、レーザ光源の出力強度を比較的高い強度Ｐ１とすればよい。平均印字率が、閾値ＴＨ２よりも高い場合、相対的に低いトナー濃度Ｃ２となるトナーパッチ像を形成するように、レーザ光源の出力強度を比較的低い強度Ｐ２（＜Ｐ１）とすればよい。また、平均印字率が、閾値ＴＨ１以上、かつ閾値ＴＨ２以下の場合、中間的なトナー濃度Ｃ３となるトナーパッチ像を形成するように、レーザ光源の出力強度を強度Ｐ１よりも低く、強度Ｐ２よりも高い強度Ｐ３とすればよい。
【００６５】
露光ユニット１に備えられるレーザ光源の出力強度は、たとえば２５６段階で変更することが可能であり、具体的には、出力強度を制御するための制御値（０〜２５５）を半導体レーザ素子に入力することで変更することができる。本実施形態では、出力強度０が最も強度が弱く、出力強度２５５が最も強度が強いものとする。高濃度（Ｃ１）のトナーパッチ像を形成するための出力強度としては、中間転写ベルト７上に形成されたトナーパッチ像のトナー付着量として０．４ｍｇ／ｃｍ２となるような強度であり、たとえば出力強度２００とし、低濃度（Ｃ２）のトナーパッチ像を形成するための出力強度としては、付着量として０．１ｍｇ／ｃｍ２となるような強度であり、たとえば出力強度８０とする。中間的な濃度（Ｃ３）のトナーパッチ像を形成するための出力強度としては、付着量として０．２ｍｇ／ｃｍ２となるような強度であり、たとえば出力強度１２０とする。以下では、トナーパッチ像のトナー濃度は、中間転写ベルト７上に形成されたトナーパッチ像のトナー付着量によって表わす場合がある。
【００６６】
上記のように、レーザ光源の出力強度と、トナー付着量との関係は比例関係にあり、強度を高くすると付着量が多くなる。出力強度とトナー付着量との定量的な関係は、現像バイアス電圧など他の条件によって変化するので、実測値に基づいて、予め比例関係を数式化する、または出力強度とトナー付着量との対応を表わすテーブルを作成するなどして、作成したい濃度に対応する出力強度を決定することができる。
【００６７】
図４は、中間転写ベルト７上に形成されたトナー像１０１〜１０４およびトナーパッチ像１１１〜１１４の概略図である。トナー像１０１〜１０４は、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナー像が重ね合わされたものであり、１枚の記録媒体に転写されるトナー像である。連続して複数枚の印字を行う場合は、図に示すように、複数のトナー像１０１〜１０４が、予め定める間隔を空けて中間転写ベルト７上に形成され、それぞれが記録媒体に転写される。
【００６８】
このとき、画像形成条件を調整するためのトナーパッチ像、たとえばトナーパッチ像１１１は、中間転写ベルト７上に形成された２つのトナー像、すなわちトナー像１０１とトナー像１０２との間に形成される。トナーパッチ像１１１〜１１４は、それぞれ４つのトナーパッチ像からなり、１つのトナーパッチ像は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のトナーによって形成される。
【００６９】
たとえば、ガンマ補正処理、中間調処理の補正のためのトナーパッチ像は、色ごとに、濃度が異なる複数のパッチを形成するが、本実施形態のトナーパッチ像１１１〜１１４は、色ごとに１つの濃度のトナーパッチ像をトナー像の間に形成する、いわゆる紙間プロセスコントロールのためのパッチである。
【００７０】
形成するトナーパッチ像のトナー濃度は、上記のように平均印字率に基づいて決定される。トナー像１０１が形成された時点で平均印字率を算出し、算出した平均印字率に応じて形成するトナーパッチ像のトナー濃度を決定する。トナー像１０２を形成する前に、決定した濃度でトナーパッチ像１１１が形成される。形成する位置は、転写するための２つのトナー層の間である。形成されたトナーパッチ像１１１の濃度は、トナー付着量としてトナー付着量測定装置４０によって測定することができる。
【００７１】
このように、平均印字率に応じて形成するトナーパッチ像の濃度を変更し、印字条件の変更などを行うことで、平均印字率が低い場合または高い場合であっても、画像再現性を維持することができる。また、平均印字率が低い場合は、トナーの消費速度が遅いので、現像剤の流動性が低下してしまうが、高濃度のトナーパッチ像を形成することで、トナーの消費が促進され、トナーの補給が行われやすくなり、流動性の低下を防止することができる。平均印字率が高い場合は、トナー消費速度が速いので、帯電量が低下してしまうが、低濃度のトナーパッチ像を形成することで、パッチ形成によるトナー消費を抑えることができる。
【００７２】
さらに、紙間プロセスコントロール用のトナーパッチ像のトナー濃度に基づいてトナー補給制御を行う。
【００７３】
トナーパッチを形成し、実際に形成されたトナーパッチ像のトナー濃度を測定して、測定値が目標濃度値よりも低い場合には、トナー補給装置２２を動作させて現像槽５１にトナーを補給する。本実施形態では、トナー排出部材６２を回転駆動させる駆動手段に制御信号が送信され、トナー排出部材６２を所定の回転数だけ回転させ、所定量のトナーを現像槽５１に補給する。
【００７４】
なお、トナー補給制御については、透磁率センサを用いて現像槽中のトナー量を測定し、トナー量が基準値を下回ったときにトナーを補給する公知の補給制御方法などと組み合わせてもよい。
【００７５】
本発明の他の実施形態について説明する。上記の実施形態では、平均印字率に応じてトナーパッチ像の濃度は変化させるが、トナーパッチ像の形成面積は変更していない。本実施形態では、平均印字率が閾値ＴＨ１よりも低い場合に、閾値ＴＨａ（＜ＴＨ１）と比較し、予め定める閾値ＴＨａよりも低い場合、トナー目標濃度Ｃ１であって、形成面積が相対的に広いトナーパッチ像を形成するように形成条件を決定する。閾値ＴＨａとしては、たとえば１％とする。
【００７６】
上記では、基準の大きさとして１ｃｍ角のパッチ像を形成する、すなわち形成面積は１ｃｍ２であるが、平均印字率が閾値ＴＨａよりも低い場合は、形成面積が基準の大きさの２〜５倍、すなわち２〜５ｃｍ２のトナーパッチ像を形成するようにする。
【００７７】
これにより、平均印字率が極端に低いような場合は、流動性が大きく低下してしまうので、トナーパッチ像の面積を広くして、パッチ形成によるトナー消費をより促進させる。
【００７８】
図５は、紙間プロセスコントロールを示すフローチャートである。
紙間プロセスコントロールは、本実施形態では１つの印刷ジョブにおいて１枚印字するごとに行うものとするが、これに限らず、所定枚数を印字するごとに行ってもよい。また、印刷ジョブについては、所定の印刷ジョブごとに紙間プロセスコントロールを行うようにしてもよく、累積印字枚数が所定枚数を越えたあとのジョブ、または印字中に越えることがわかっているジョブに対して行うようにしてもよい。いずれにしても、紙間プロセスコントロールの実行条件は、公知の実行条件を用いることができる。
【００７９】
まずステップＳ１で、平均印字率を算出し、ステップＳ２で、平均印字率が閾値ＴＨ１よりも低いか否かを判断する。ＴＨ１よりも低い場合は、ステップＳ８に進み、ＴＨ１以上の場合は、ステップＳ３に進む。
【００８０】
ステップＳ８では、レーザ光源の出力強度を比較的高い出力強度Ｐ１に設定して感光体ドラム３を露光し、現像および中間転写ベルト７への転写を行い、高濃度のトナーパッチ像を形成する。ステップＳ９では、トナー付着量測定装置４０によって、中間転写ベルト７上に形成されたトナーパッチ像のトナー付着量を測定する。ステップＳ１０では、測定したトナー付着量が、目標値Ｃ１以上であるか否かを判断する。ここでの目標値Ｃ１は、出力強度Ｐ１で露光したとき、正常に形成されるトナーパッチ像のトナー付着量である。
【００８１】
測定したトナー付着量が、目標値Ｃ１以上であれば、画像形成は正常であると判断して処理を終了する。測定したトナー付着量が、目標値Ｃ１よりも小さければ、トナー補給装置２２を動作させて現像槽５１にトナーを補給して処理を終了する。
【００８２】
ステップＳ２で平均印字率が閾値ＴＨ１以上であると判断された場合は、ステップＳ３で、平均印字率が閾値ＴＨ２（＞ＴＨ１）より高いか否かを判断する。平均印字率がＴＨ２よりも高い場合は、ステップＳ１１に進み、ＴＨ２以下の場合は、ステップＳ４に進む。ステップＳ１１では、レーザ光源の出力強度を比較的低い出力強度Ｐ２（＜Ｐ１）に設定して感光体ドラム３を露光し、現像および中間転写ベルト７への転写を行い、トナーパッチを形成する。ステップＳ１２では、トナー付着量測定装置４０によって、中間転写ベルト７上に形成されたトナーパッチ像のトナー付着量を測定する。ステップＳ１３では、測定したトナー付着量が、目標値Ｃ２以上であるか否かを判断する。ここでの目標値Ｃ２は、出力強度Ｐ２で露光したとき、正常に形成されるトナーパッチ像のトナー付着量である。
【００８３】
測定したトナー付着量が、目標値Ｃ２以上であれば、画像形成は正常であると判断して処理を終了する。測定したトナー付着量が、目標値Ｃ２よりも小さければ、トナー補給装置２２を動作させて現像槽５１にトナーを補給して処理を終了する。
【００８４】
ステップＳ３で平均印字率が閾値ＴＨ２以下であると判断された場合は、ステップＳ４で、レーザ光源の出力強度を強度Ｐ１よりも低く、強度Ｐ２よりも高い強度Ｐ３に設定して感光体ドラム３を露光し、現像および中間転写ベルト７への転写を行い、トナーパッチ像を形成する。ステップＳ５では、トナー付着量測定装置４０によって、中間転写ベルト７上に形成されたトナーパッチ像のトナー付着量を測定する。ステップＳ６では、測定したトナー付着量が、目標値Ｃ３以上であるか否かを判断する。ここでの目標値Ｃ３は、出力強度Ｐ３で露光したとき、正常に形成されるトナーパッチ像のトナー付着量である。
【００８５】
測定したトナー付着量が、目標値Ｃ３以上であれば、画像形成は正常であると判断して処理を終了する。測定したトナー付着量が、目標値Ｃ３よりも小さければ、トナー補給装置２２を動作させて現像槽５１にトナーを補給して処理を終了する。
【００８６】
なお、フローチャートには明確に記載していないが、本実施形態において、公知の紙間プロセスコントロールで行う画像形成条件の最適化を行う。たとえば、測定したトナー付着量に基づいて、現像バイアス値の変更、レーザ光源の出力強度の変更など、紙間プロセスコントロールで必要な画像形成条件の最適化を行えばよい。
【符号の説明】
【００８７】
１      画像形成装置
２      現像装置
３      感光体ドラム
４      クリーナユニット
５      帯電器
７      中間転写ベルト
８      中間転写ベルトユニット
９      中間転写ベルトクリーニングユニット
１０    給紙トレイ
１２    定着装置
１５    排紙トレイ
２０    手差しトレイ
２２    トナー補給装置
４０    トナー付着量測定装置
【図１】
2013045095.tif 000003
【図２】
2013045095.tif 000004
【図３】
2013045095.tif 000005
【図５】
2013045095.tif 000006
【図４】
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