JP2006003558A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像品質評価用画像を視認しやすくすることで画像品質の良否を簡単に判断することができる画像形成装置および画像形成方法を提供する。
【解決手段】 シートＳの一方面Ｓａに、ベタ画像テストパターンＴＰａを形成する。シート搬送方向においてテストパターンＴＰａのうち画像部Ｉ2の前方には、該画像部Ｉ2を形成する周回よりも１周前の周回で現像ローラに担持されたトナーを用いたヘッダ画像部Ｉａを形成する。トナー残量が少ないとき、ヘッダ画像部Ｉａを形成した次の現像ローラの周回で形成された画像部Ｉ2は、ヘッダ画像部が設けられていない画像部Ｉ1よりも濃度が低下する。シートＳの反対面Ｓｂにも同様のテストパターンＴＰｂを形成するので、両画像部の濃度差が強調されて見える。
【選択図】 図７

Description

この発明は、トナーを使用して画像を形成する画像形成装置において、画像品質を評価するための画像を形成する技術に関するものである。

プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などトナーを使用して画像を形成する画像形成装置では、装置を使用するにつれて、例えば装置の劣化やトナーの残量低下など装置の状態変化に起因する画像品質の劣化が発生する。このような場合に直ちに画像の形成を禁止すればさらなる画像品質の劣化は防止される。しかし、画像品質が多少劣化した状態であっても、ユーザは引き続き画像形成を行いたい場合もある。このような要求に応えるため、例えば、特許文献１に記載の印刷装置では、トナー残量が第１所定値を下回ったときには、印刷物がかすれる可能性がある旨のメッセージを表示することでユーザに対し警告を行いつつ、少なくとも現在処理途中の印刷ジョブデータについては、ユーザの操作に応じて印刷物として出力できるようにしている。こうしてユーザの上記要求に応えることを可能とし、ユーザにとっての利便性を高めることができる。

特開２００２−１９６６２８号公報（例えば、段落００３３）

画像品質の劣化がどの程度まで許容されるかは、ユーザの意向により、また画像の種類により異なる。したがって、最終的にはユーザが画像品質の良否を判断することができるのが望ましい。これを可能とするために、例えば、画像品質評価用の適宜のテストパターンを紙などの記録材上に形成し出力することが考えられる。しかしながら、専門的知識を持たない一般ユーザにとっては、目視による画像品質の評価作業は必ずしも容易でない。そこで、画像品質評価用として出力される画像のパターンを工夫することで、専門的知識を持たなくても簡単に画像品質の良否を評価できるような技術を確立することが望まれるが、このような技術についてはこれまで十分に検討されていなかった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像品質評価用画像を視認しやすくすることで画像品質の良否を簡単に判断することができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。

この発明は、記録材の両面に画像を形成可能な画像形成装置において、上記目的を達成するため、トナーを貯留するトナー貯留手段と、前記トナー貯留手段から供給されたトナーを担持しながら所定の方向に周回移動することによって該トナーを搬送するトナー担持手段と、前記トナー担持手段に担持されたトナーを用いて前記記録材上に画像を形成する像形成手段とを備え、前記像形成手段は、画質を評価するための画質評価用画像を必要に応じて前記記録材に形成し、該画質評価用画像は、前記記録材の一方主面に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第１領域に担持されたトナーを使用して形成される第１画像部と、前記記録材の前記一方主面に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第２領域に担持されたトナーを使用して形成される第２画像部と、前記記録材の他方主面の前記第１画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第３領域に担持されたトナーを使用して形成される第３画像部と、前記記録材の前記他方主面の前記第２画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第４領域に担持されたトナーを使用して形成される第４画像部とを有することを特徴としている。

なお、この発明において、「第１画像部に対応する位置」とは、記録材を他方主面側から透かして見たときに第１画像部と重なり合うような他方主面上の位置のことである。同様に、「第２画像部に対応する位置」とは、記録材を他方主面側から透かして見たときに第２画像部と重なり合うような他方主面上の位置のことである。

このように構成された発明では、画像品質、特に、装置に貯留されたトナーの残量低下に伴って生じる画質劣化の程度をユーザが簡単に評価することができる。その理由について以下説明する。上記構成を有する画像形成装置では、トナー貯留手段からトナー担持手段に供給されたトナーは、トナー担持手段の周回に伴って下流側へ搬送され、画像形成に使用される。そして、画像形成によりトナーが消費されたトナー担持手段の表面には新たにトナーが供給されて、新たな画像形成に供される。しかし、トナー残量が少なくなると安定したトナー供給がなされなくなる。このため、画像形成のためにトナー担持手段表面のある領域のトナーが消費された後、次の周回で、同じ領域に担持されたトナーを用いて形成される画像においては、トナー供給の不安定さに起因するかすれや濃度ムラなどの画像欠陥が発生する可能性が高い。

このことから、画像欠陥を確実に発見するためには、トナー担持手段の表面領域のうち先の周回で画像形成によりトナーを消費され新たにトナーを供給された領域に担持されたトナーを用いて形成された画像、すなわち本発明にいう「第２画像部」に基づいて画質の評価を行うことが望ましい。また、先の周回でトナーを消費されなかった領域に担持されたトナーを用いて形成された画像、すなわち本発明にいう「第１画像部」を上記画像と併せて形成すれば、両画像の濃度の違いから画像欠陥の有無を評価することができる。すなわち、両画像に濃度差がなければ、トナー残量低下による画質劣化はないものと判断することができる。一方、濃度差がある場合には、トナー残量低下による画質劣化が目に見えるレベルに至っていることがわかる。

ただし、両画像の濃度差が小さければ、専門的知識を持たない一般ユーザにはその濃度差が見逃されてしまう可能性もある。そこで、記録材の反対面にもこのような画像（第３画像部および第４画像部）を形成し、しかも、これらの各画像部を、先の周回でトナーを消費されなかった領域に担持されたトナーを用いて形成された画像部どうし（すなわち第１画像部と第３画像部）、および、先の周回でトナーを消費された領域に担持されたトナーを用いて形成された画像部どうし（すなわち第２画像部と第４画像部）を記録材の表裏で互いに重なるような位置に配置する。こうすることによって、その濃度差が強調されることとなり、一般ユーザでも画質の評価を簡単に行うことが可能となる。

また、この発明は、トナーを担持しながら所定の方向に周回移動することによって該トナーを搬送するトナー担持手段を備え、記録材の両面に画像を形成可能な画像形成装置において、画質を評価するための画質評価用画像を前記記録材に形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、前記記録材の一方主面に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第１領域に担持されたトナーを使用して第１画像部を形成するとともに、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第２領域に担持されたトナーを使用して第２画像部を形成する工程と、前記記録材の他方主面の前記第１画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第３領域に担持されたトナーを使用して第３画像部を形成するとともに、前記記録材の前記他方主面の前記第２画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第４領域に担持されたトナーを使用して第４画像部を形成する工程とを有することを特徴としている。

このように構成された発明においても、上記した画像形成装置と同様に、先の周回でトナーを消費されなかった領域に担持されたトナーを用いて形成された画像部どうし（第１画像部と第３画像部）、および、先の周回でトナーを消費された領域に担持されたトナーを用いて形成された画像部どうし（第２画像部と第４画像部）が記録材の表裏で互いに重なるような位置に形成されるので、こうして形成された画質評価用画像を見てユーザは画質の評価を簡単に行うことができる。

特に、前記画質評価用画像が、前記第１画像部と前記第２画像部との間で、および、前記第３画像部と前記第４画像部との間で、それぞれ互いに接するように形成された場合にはその効果が顕著である。というのは、記録材の各面において２つの画像部が接していれば、両者の濃度差を容易に視認することができるからである。

なお、上記したように、本発明は、特にトナー残量が少なくなったときに、それに起因する画像品質の劣化の程度を評価する際に好適に用いることができる。すなわち、このような画質確認用画像については、前記トナー貯留手段内のトナー残量が所定の基準値以下であるときに、必要に応じて形成されるのが好ましい。

また、互いに異なる複数のトナー色のトナーが装置に貯留されている場合には、前記第１ないし第４画像部が、いずれも同じトナー色で形成されるのが望ましい。すなわち、複数のトナー色のうち、画質評価の対象とすべきトナー色について、当該トナー色で前記第１ないし第４画像部を形成することによって、当該トナー色における画質評価を行うことができる。なお、複数のトナー色について画質の評価を行うために、各トナー色ごとにそれぞれ前記第１ないし第４画像部を形成するようにしてもよい。

図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。

図３は現像器の構造を示す断面図である。各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋはいずれも同一構造を有している。したがって、ここでは、現像器４Ｋの構成について図３を参照しながらさらに詳しく説明するが、その他の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍについてもその構造および機能は同じである。この現像器４Ｋでは、その内部にトナーＴを収容するハウジング４１に供給ローラ４３および現像ローラ４４が軸着されており、当該現像器４Ｋが上記所定位置に位置決めされると、現像ローラ４４が感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ４３、４４が本体側に設けられた回転駆動部（図示省略）と係合されて所定の方向に回転する。この現像ローラ４４は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属または合金により円筒状に形成されている。そして、２つのローラ４３、４４が接触しながら回転することでトナーが現像ローラ４４の表面に擦り付けられて所定厚みのトナー層が現像ローラ４４表面に形成される。

また、この現像器４Ｋでは、現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード４５が配置されている。この規制ブレード４５は、ステンレスやリン青銅などの板状部材４５１と、板状部材４５１の先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材４５２とで構成されている。この板状部材４５１の後端部はハウジング４１に固着されており、図３の矢印に示す現像ローラ４４の回転方向において、板状部材４５１の先端部に取り付けられた弾性部材４５２が板状部材４５１の後端部よりも上流側に位置するように配設されている。そして、その弾性部材４５２が現像ローラ４４表面に弾性的に当接して現像ローラ４４の表面に形成されるトナー層を最終的に所定の厚みに規制する。

このようにして現像ローラ４４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラ４４の回転によって順次、その表面に静電潜像が形成されている感光体２との対向位置に搬送される。そして、エンジンコントローラ１０からの現像バイアスが現像ローラ４４に印加されると、現像ローラ４４上に担持されたトナーは、感光体２の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体２上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。

また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。

また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

さらに、符号２００はトナー消費量を求めるためのトナーカウンタである。このトナーカウンタ２００は、画像形成動作の実行に伴って消費されるトナーの量を各トナー色毎に計算し記憶する。トナー消費量の計算方法は任意であり種々の公知技術を適用することができる。例えば、外部装置から入力された画像信号を解析して各トナー色ごとのトナードットの形成個数をカウントし、そのカウント値からトナー消費量を計算することができる。

そして、ＣＰＵ１０１は、トナーカウンタ２００により求められた各色ごとのトナー消費量を各現像器４Ｙ等に貯留されたトナー量の初期値から減算することにより、各時点における現像器内のトナー残量を把握する。そして、必要に応じて、各色ごとのトナー残量やトナー切れの発生などをユーザに知らせるためのメッセージを表示部１２に表示させる。

具体的には、いずれかの現像器におけるトナー残量が所定の基準値以下となった場合には、当該トナー色について現像器を交換すべき時期が近づいていることを示すメッセージを表示（以下、「ニアエンド表示」という）する。この場合の基準値は、トナー残量がこの基準値にまで低下した状態で画像形成を行っても所定の画像品質が維持されるような値に設定される。ニアエンド表示を行うことにより、トナー切れによる著しい画質劣化が生じる前に新たな現像器を用意するための時間的余裕がユーザに与えられる。

トナー残量がさらに低下し画像品質の劣化が大きいと想定されるレベルに達すると、ＣＰＵ１０１は、当該現像器の交換を促すメッセージを表示し（以下、「エンド表示」という）、以後の画像形成動作を禁止する。こうすることで、画像品質の著しく劣る画像が形成されるのを防止する。ただし、トナーをできるだけ使い切りたいユーザや、画質の劣化を許容して画像を形成したいユーザの要求に応えるため、ユーザの操作によってこの禁止を解除することができるようにしてもよい。

ニアエンド表示がなされてからエンド表示がなされるまでの間は、トナー残量の低下に伴い画像の品質劣化を生じる可能性が次第に高くなる。このような画質劣化がどの程度まで許容されるかは、ユーザの要望によって、また形成する画像の種類によって異なる。したがって、どのタイミングで現像器を交換すべきかについてトナー残量から一義的に求めることは困難である。そこで、この実施形態では、ニアエンド表示がなされて以降、ユーザからの要求があった場合には、所定パターンの画像を含むステータスシートを出力し、ユーザに画質の確認を行わせる。

ここで、この実施形態においてステータスシートに形成される画像パターンについて説明する。この実施形態では、トナー残量の低下に起因して生じる画像品質の劣化をユーザが容易に視認することができるように、１枚のステータスシートの中に、現像ローラ４４の表面のうち先の周回で画像形成のためにトナーが消費された領域に担持されたトナーを使用して形成される画像部と、現像ローラ４４の表面のうち先の周回で画像形成のためにトナーが消費されなかった領域に担持されたトナーを使用して形成される画像部とを含ませるようにしている。このようにする理由について以下に詳述する。

図４は現像ローラの表面状態を示す模式図である。まず、現像器内に十分なトナー残量がある場合を考える。この場合、図４（ａ）に示すように、現像器に設けられた供給ローラ４３と現像ローラ４４とが対向配置されたトナー供給位置ＳＰの周辺には多量のトナー粒子Ｔが存在する。供給位置ＳＰにおいて現像ローラ４４表面に擦り付けられたトナーは、現像ローラ４４の回転に伴って感光体２２と対向する現像位置ＤＰまで搬送される。現像位置ＤＰでは、一部のトナーが感光体２２に移動することによって感光体２２上の静電潜像を顕像化する。この結果、現像ローラ４４の回転方向において現像位置ＤＰよりも下流側では、現像ローラ４４表面のトナー密度は一時的に現像位置ＤＰの上流側よりも低くなっている。しかしながら、現像ローラ４４がさらに回転することで、その表面には供給位置ＳＰにおいて新たなトナーＴが供給される。このため、供給位置ＳＰから現像位置ＤＰまで搬送されるトナーの量は安定しており、その結果、形成される画像の濃度も安定したものとなる。

次に、現像器内のトナー残量が少なくなった場合について検討する。画像形成動作が開始され、現像ローラ４４の周回が始まってから実際に表面のトナーが画像形成に使用されるまでに、現像ローラ４４は少なくとも数回の周回を重ねている。この間に、残り少なくなった現像器内のトナーが現像ローラ４４の表面に掻き集められるため、図４（ｂ）に示すように、現像ローラ４４の表面にはある程度の量のトナーが担持されている。したがって、この時点で現像ローラ４４表面に担持されたトナーを使用して形成される画像については、本来の濃度またはそれに近い濃度を得ることが可能である。

しかしながら、現像位置ＤＰにおいてトナーが消費されてしまうと、供給位置ＳＰにおいて新たに供給されるトナーの量は少なくなっているため、図４（ｃ）に示すように、現像ローラ４４の次の周回では現像位置ＤＰに搬送されるトナーの量が少なくなってしまう。また、現像ローラ４４におけるトナー搬送量が低下すると、供給ローラ４３および規制ブレード４５との擦過によるトナーの帯電量が増加する。これらに起因して、この周回では、画像を形成するために現像ローラ４４から感光体２２へ移動するトナーの量が少なくなり、画像濃度の低下やかすれ、濃度ムラなどの画像欠陥を生じやすくなる。

つまり、現像ローラ４４の周回の２周分にわたって画像形成を行った場合、その１周目では比較的高い画像濃度が得られるのに対し、その２周目では画像濃度の低下やかすれなどの画像欠陥が生じやすい。このことから、実際の画像形成動作によって画像欠陥を生じるか否かについては、上記した現像ローラ４４の２周目に形成される画像の品質に基づいて判断されるのが望ましい。言い換えれば、画質評価のためにステータスシートに形成する画像パターン（テストパターン）としては、上記した現像ローラ４４の２周目に形成される画像を含むものであることが望ましい。

図５はテストパターンの濃度差を説明するための原理図である。また、図６はトナー搬送量およびテストパターンの濃度を示す図である。トナー残量が少ない状態で、現像ローラ４４を図５の矢印方向に回転させながらその表面の一部領域４４１に担持されたトナーを用いて画像形成を行った場合を考える。このとき感光体２２上に最初に形成される画像パターンＰ1は、それ以前に現像ローラ４４表面に担持されていたトナーにより顕像化されるので十分な画像濃度を有している。一方、現像ローラ４４の次の周回で同じ表面領域４４１に担持されたトナーにより顕像化される画像パターンＰ2は、先の周回で該領域に担持されたトナーが画像パターンＰ1を形成するのに消費され、しかも新たに供給されるトナーの量が少ないため画像パターンＰ1よりも低濃度となる。また、画像パターンＰ1およびＰ2の形成開始位置は、互いに現像ローラ４４の周長に相当する長さＬｄを隔てている。ここで、「周長に相当する長さ」とは、現像ローラ４４が1周する間に感光体２２表面が移動する長さである。現像ローラ４４および感光体２２の表面の移動速度（周速）が同じであれば、この長さＬｄは現像ローラ４４の周長と一致する。一方、それぞれの周速が異なる場合には、感光体２２の周速に対する現像ローラ４４の周速の比（周速比）に現像ローラ４４の周長を乗じた長さがこの長さＬｄとなる。

これら２つの画像パターンＰ1およびＰ2を共に含む画像をステータスシートに形成すれば、両パターンの濃度差が視認しうるレベルであるか否かによって容易に画質の評価を行うことができる。特に、両画像パターンを互いに接するように配置すれば、その境界部分における濃度差を知覚できるか否かによる画質の判断が可能となる。すなわち、両パターンの間に濃度差が知覚できなければ、現像ローラ４４を複数回周回させながら連続的に形成される画像における濃度ムラは目立たないと期待される。一方、両パターンの間に濃度差が知覚される場合には、連続的に形成される画像において濃度ムラが生じることが予想される。

図７はステータスシートにおけるテストパターンの配置を示す図である。この実施形態では、ステータスシートとなるシートＳの一方面Ｓａに、２つの画像部Ｉ1およびＩ2からなるテストパターンＴＰａを形成する。これら２つの画像部Ｉ1およびＩ2は同じ画像パターン、例えばベタ画像パターンからなる。すなわち、このテストパターンＴＰａは、２つの画像部Ｉ1およびＩ2を合わせた面積を有し本来一様な画像濃度となるべきベタ画像である。また、テストパターンＴＰａの形成に先立って、ヘッダ画像部Ｉａが形成される。このヘッダ画像部Ｉａは画像部Ｉ2とほぼ同じまたはこれより幾分大きなサイズを有し、画像部Ｉ2に対して、シート搬送方向において前方に長さＬｄだけずれた位置に形成される。このため、画像部Ｉ2およびＩａは、先に述べた画像パターンＰ1とＰ2との間の関係と同様に（図５および図６参照）、現像ローラ４４表面のうちのほぼ同じ領域に担持されたトナーにより顕像化されることとなる。

このように、テストパターンＴＰａのうち画像部Ｉ2は、周回する現像ローラ４４表面のうち、直前の周回でヘッダ画像部Ｉａを形成するためにトナーが使用され、現像器内で新たにトナーを供給された領域に担持されたトナーを用いて形成される。したがって、先に説明したように、現像器内のトナー残量が十分でなければ濃度不足や濃度ムラを生じる可能性がある。これに対して、ヘッダ画像部Ｉａおよび画像部Ｉ1では、その前方に他の画像が設けられていない。すなわち、これらの画像部は、現像ローラ４４表面のうち直前の周回でトナーを消費されなかった領域に担持されていたトナーにより形成される。このため、これらの画像部Ｉ1およびＩａでは、画像部Ｉ2に比して濃度不足や濃度ムラが生じる可能性は低い。したがって、トナー残量が少ないとき、テストパターンＴＰａを構成する２つの画像部Ｉ1およびＩ2の間に濃度差が生じることとなる。特に、画像部Ｉ1およびＩ2を互いに接するように配置したとき、その境界部において画像濃度の不連続性が明確に視認されるようになる。一方、トナー残量が十分にあれば、このような濃度差はほとんど目立たない。つまり、これらの画像部の間に濃度差があるか否かを識別することによって、トナー残量不足に起因する画質の劣化が始まっているか否かを判断することができる。

しかしながら、このような画質劣化の初期の段階では、両画像部Ｉ1およびＩ2の間の濃度差はわずかであるため、一般ユーザにはその識別は容易でない。この問題を解消し画質の評価を容易に行えるようにするために、この実施形態では、ステータスシートの反対面にも同様の画像パターンを形成している。すなわち、ステータスシートとなるシートＳにおいてテストパターンＴＰａを形成される一方面Ｓａとは反対側の他方面Ｓｂにも、テストパターンＴＰｂを形成する。なお、以下では説明の便宜上、シートＳの一方面Ｓａを「表面」、他方面Ｓｂを「裏面」と称するが、これらの呼称は実際のステータスシートにおけるページの前後や画像の形成順序とは無関係である。

図８はステータスシートの断面模式図である。より詳しくは、この図は、シートＳを図７に示す破線ＡＡで切断したときの断面図である。図７および図８に示すように、テストパターンＴＰｂは、表面Ｓａに形成される画像部Ｉ1およびＩ2と同じサイズを有する２つのベタ画像部Ｉ3およびＩ4により構成される。また、画像部Ｉ3は、表面Ｓａにおいて画像部Ｉ1が形成される位置に対応する裏面Ｓｂ上の位置に形成される。つまり、画像部Ｉ1と画像部Ｉ3とは、シートＳを透かして見たときに両者が互いにぴったり重なり合うような位置に設けられる。同様に、画像部Ｉ4は、表面Ｓａにおいて画像部Ｉ2が形成される位置に対応する裏面Ｓｂ上の位置に形成される。

さらに、シート搬送方向において画像部Ｉ4の前方には、ヘッダ画像部Ｉｂが設けられる。なお、この実施形態の画像形成装置１では、図１に示すシート搬送経路Ｆ、ＦＲを有しているため、シートＳのうち最初に画像を形成される場合のシートＳの先端部は、後に画像を形成される場合にはその後端部となる。そのため、搬送方向における「前方」は、シートＳの表面Ｓａと裏面Ｓｂとの間で逆方向となるので、図７に示すように、それぞれの面におけるヘッダ画像部ＩａおよびＩｂは互いに重ならないこととなる。

このヘッダ画像部Ｉｂも、画像部Ｉ4から前方に長さＬｄだけずれた位置に形成される。この結果、画像部Ｉ4は、周回する現像ローラ４４表面のうち、直前の周回でヘッダ画像部Ｉｂを形成するためにトナーが使用され、現像器内で新たにトナーを供給された領域に担持されたトナーを用いて形成されることとなる。一方、画像部Ｉ3は、現像ローラ４４表面のうち直前の周回でトナーを消費されなかった領域に担持されていたトナーにより形成される。したがって、トナー残量が少ない場合、テストパターンＴＰｂにおいても両画像部Ｉ3、Ｉ4の間に濃度差が生じることとなる。

シートＳとして一般的に使用される用紙は完全な遮光性を有しているわけではないから、その一方面に形成された画像はその反対側の面からも透かして見ることができる。上記のようにその両面にテストパターンＴＰａおよびＴＰｂを形成してなるステータスシートにおいては、互いのテストパターンのうち画像濃度の高い部分どうし、画像濃度の低い部分どうしがシートＳの両面で重ね合わされる。このため、各テストパターンを構成するそれぞれ２つの画像部の間の濃度差が強調されて見えることとなり、トナー残量不足に起因する画質劣化の初期の段階における画質の良否判断が容易になる。

なお、両画像部の間に濃度差が認識されない場合には、画質劣化の程度は小さいと判断することができる。また、トナー残量が明らかに不足していれば、各テストパターンに顕著な濃度不足やかすれが生じたり、各テストパターンを構成する２つの画像部の間における濃度差が明確となるので、本実施形態のようなテストパターンからなるステータスシートを形成することによって、これらの場合においても画質の評価を簡単に行うことが可能である。

図９はステータスシートの作成手順を示すフローチャートである。また、図１０はステータスシート上の画像パターンの例を示す図である。この実施形態では、少なくとも１つのトナー色についてニアエンド表示がなされて以降、ユーザからの要求があった場合に、図９に示す処理を実行して、図１０に示す画像パターンを有するステータスシートを作成する。このステータスシート作成処理では、まずシートＳの表面Ｓａに４つのトナー色のテストパターンをそれぞれ形成する。すなわち、イエロー現像器４Ｙ、シアン現像器４Ｃ、マゼンタ現像器４Ｍおよびブラック現像器４Ｋをこの順番で順次感光体２２との対向位置に位置決めするとともに、それぞれのトナー色で図７の左側に示すものと同様の画像パターンを互いに位置を異ならせて形成する（ステップＳ１〜Ｓ４）。そして、これらの画像パターンをシートＳの表面Ｓａに転写し定着させる（ステップＳ５）。これにより、シートＳの表面Ｓａには、図１０に示すように、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックそれぞれのトナー色によるヘッダ画像部Ｉａｙ、Ｉａｃ、ＩａｍおよびＩａｋと、それぞれのトナー色によるテストパターンＩｙ、Ｉｃ、ＩｍおよびＩｋが形成される。

続いて、シートＳの裏面Ｓｂに、それぞれのトナー色で図７の右側に示すものと同様の画像パターンを形成する（ステップＳ６〜Ｓ１０）。こうして作成されたステータスシートでは、シートＳの各面に形成された同じトナー色のテストパターンどうしが互いに重なり合っている。また、各色のテストパターンはそれぞれ、現像ローラ４４の表面のうち先の周回で画像形成のためにトナーが消費された領域に担持されたトナーを使用して形成される画像部と、現像ローラ４４の表面のうち先の周回で画像形成のためにトナーが消費されなかった領域に担持されたトナーを使用して形成される画像部とが互いに接するように構成されている。しかも、シートＳの両面において、現像ローラ４４の表面のうち先の周回で画像形成のためにトナーが消費された領域に担持されたトナーを使用して形成される画像部どうし、現像ローラ４４の表面のうち先の周回で画像形成のためにトナーが消費されなかった領域に担持されたトナーを使用して形成される画像部どうしが互いに重なり合うようにしている。

このようにすることにより、この実施形態では、トナー残量が少なくなったときに、その残量不足に起因して生じる小さな画像濃度の変化であっても、テストパターンを構成する各画像部の間の濃度差として視認することができる。特に、シート両面にテストパターンを形成することでこの濃度差を強調するようにしているので、専門的な知識を持たない一般ユーザであっても簡単にその濃度差を視認することが可能である。その結果、この実施形態では、トナー残量不足に起因する画質の劣化の程度を容易に判定することができる。

以上説明したように、この実施形態では、各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋがそれぞれ本発明の「トナー貯留手段」として機能している。また、各現像器に設けられた現像ローラ４４およびエンジン部ＥＧがそれぞれ本発明の「トナー担持手段」および「像形成手段」として機能している。

また、この実施形態では、図７においてテストパターンを構成する画像部Ｉ1ないしＩ4が、それぞれ本発明の「第１ないし第４画像部」に相当し、これらを含むテストパターンＴＰａおよびＴＰｂが一体的に、本発明にいう「画質評価用画像」に相当している。また、図６に示す現像ローラ４４の表面領域４４１が、本発明にいう「第１領域」または「第３領域」に相当する一方、現像ローラ４４のうち上記領域４４１を除く領域が、本発明にいう「第２領域」または「第４領域」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、テストパターンを構成する各画像部をベタ画像としているが、各画像部の画像パターンはこれに限定されるものでなく、他のパターン、例えばハーフトーン画像パターンとしてもよい。ただし、２つの画像部の濃度差を判別しやすくするために、両画像部が同一のパターンであることが望ましい。また、テストパターンの形状も上記に限定されず、例えば下記のようなパターンとしてもよい。

図１１はテストパターンの他の例を示す図である。図１１（ａ）の例では、シート搬送方向においてテストパターンＩ11の前方に、ヘッダ画像部Ｉ10を設ける。このようなパターンにおいては、テストパターンＩ11の中心部Ｉ12が、現像ローラ４４表面のうち先の周回でヘッダ画像部Ｉ10の形成のためにトナーを消費された領域のトナーによって形成されることになる。すなわち、本発明にいう「第２または第４画像部」が、「第１または第３画像部」に完全に囲まれた配置となる。このようにすることで、比較的小面積のテストパターンであっても、両画像部の境界線の長さを長く取ることができるので、濃度差の視認が容易である。

また、図１１（ｂ）の例では、ヘッダ画像部Ｉ20と第２画像部に相当する画像部Ｉ22とが連続するように形成される。このようにしても、上記実施形態と同様に、２つの画像部Ｉ21およびＩ22の間の濃度差から画質劣化の程度を評価することができる。なお、上記実施形態におけるテストパターンおよびその変形例では、各画像部の形状を長方形または正方形としているが、これらの形状についても任意のものを使用してよい。

また、上記実施形態では、４つのトナー色のうち少なくとも１つについてニアエンド表示がなされて以降、上記したテストパターンを有するステータスシートを出力するようにしている。しかしながら、これに限定されず、例えば、トナー残量の如何によらずユーザまたは外部装置からの要求があったときにステータスシートを出力するようにしてもよいし、いずれかのトナー色についてニアエンド表示がなされたときに、外部からの要求によらずにステータスシートを出力するようにしてもよい。また、ステータスシートには、常に全トナー色についてのテストパターンを形成する必要はなく、例えば、ニアエンド表示がされているトナー色についてのみ、当該トナー色によるテストパターンを形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、図１０に示すように、ステータスシートに各トナー色による１組のテストパターンを形成しているが、これらを複数組形成するようにしてもよい。例えば、円筒形状を有する感光体２２および現像ローラ４４の偏心やたわみに起因してその軸方向に沿って画像の濃度ムラが生じやすいことに鑑みて、その軸方向、つまりシート搬送方向に直交する方向の複数位置に各色のテストパターンをそれぞれ形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、トナーを使用した画像形成装置全般に対して適用可能である。

この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 現像器の構造を示す断面図。 現像ローラの表面状態を示す模式図。 テストパターンの濃度差を説明するための原理図。 トナー搬送量およびテストパターンの濃度を示す図。 ステータスシートにおけるテストパターンの配置を示す図。 ステータスシートの断面模式図。 ステータスシートの作成手順を示すフローチャート。 ステータスシート上の画像パターンの例を示す図。 テストパターンの他の例を示す図。

符号の説明

４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋ…現像器（トナー貯留手段）、 ４４…現像ローラ（トナー担持手段）、 ＥＧ…エンジン（像形成手段）、 Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，Ｉ4…第１〜第４画像部、 ＴＰａ，ＴＰｂ…テストパターン

Claims (5)

1. 記録材の両面に画像を形成可能な画像形成装置において、
   トナーを貯留するトナー貯留手段と、
   前記トナー貯留手段から供給されたトナーを担持しながら所定の方向に周回移動することによって該トナーを搬送するトナー担持手段と、
   前記トナー担持手段に担持されたトナーを用いて前記記録材上に画像を形成する像形成手段と
   を備え、
   前記像形成手段は、画質を評価するための画質評価用画像を必要に応じて前記記録材に形成し、該画質評価用画像は、
   前記記録材の一方主面に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第１領域に担持されたトナーを使用して形成される第１画像部と、
   前記記録材の前記一方主面に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第２領域に担持されたトナーを使用して形成される第２画像部と、
   前記記録材の他方主面の前記第１画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第３領域に担持されたトナーを使用して形成される第３画像部と、
   前記記録材の前記他方主面の前記第２画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第４領域に担持されたトナーを使用して形成される第４画像部と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画質評価用画像が、前記第１画像部と前記第２画像部との間で、および、前記第３画像部と前記第４画像部との間で、それぞれ互いに接するように形成される請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像形成手段は、前記トナー貯留手段内のトナー残量が所定の基準値以下であるときに、必要に応じて、前記画質評価用画像を形成する請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 互いに異なる複数のトナー色それぞれに対応した複数の前記トナー貯留手段を備え、
   前記第１ないし第４画像部が、いずれも同じトナー色で形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. トナーを担持しながら所定の方向に周回移動することによって該トナーを搬送するトナー担持手段を備え、記録材の両面に画像を形成可能な画像形成装置において、画質を評価するための画質評価用画像を前記記録材に形成する画像形成方法であって、
   前記記録材の一方主面に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第１領域に担持されたトナーを使用して第１画像部を形成するとともに、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第２領域に担持されたトナーを使用して第２画像部を形成する工程と、
   前記記録材の他方主面の前記第１画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費されていない第３領域に担持されたトナーを使用して第３画像部を形成するとともに、前記記録材の前記他方主面の前記第２画像部に対応する位置に、前記トナー担持手段表面のうち直前の周回において画像形成のためにトナーが消費された第４領域に担持されたトナーを使用して第４画像部を形成する工程と
   を有することを特徴とする画像形成方法。

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