JP2006251511A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成条件の補正量を正確に求めることによって、常に適正な濃度で画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 図中ａ点においてパッチを形成する際には、現像バイアス電圧をＹａ［Ｖ］とし、形成されたパッチの濃度を濃度センサ８０で計測する。そして、計測した濃度と予め定められた目標濃度との差が０となる現像バイアス電圧の補正量ΔＹａ［Ｖ］を求める。その後ｂ点までは、現像剤が劣化し、濃度が濃くなるのを補正するために必要となる現像バイアス電圧の減少分の傾きαを所定回数の画像形成の度に減じるという補正を行いつつ通常の画像形成を行っていく。ｂ点では、ａ点〜ｂ点の画像形成回数Ｎに基づき、現像バイアス電圧Ｙｂ［Ｖ］＝Ｙａ−ΔＹａ−α×Ｎ［Ｖ］として新たなパッチを形成して、ａ点と同様にして現像バイアス電圧の補正量ΔＹｂ［Ｖ］を得る。
【選択図】 図５

Description

本発明は、パッチの濃度に基づき画像形成時の画像濃度の補正を行う画像形成装置に関する。

従来、感光体表面に静電潜像を形成し、その後、感光体表面に現像剤を付着させることにより現像剤像を形成し、その現像剤像を転写材に転写することにより画像を形成する画像形成装置においては、経年による現像剤の劣化等で、形成される画像の濃度が変化するため、画像形成条件を補正して、形成する画像の濃度を適正にする濃度補正が行われている。

そして、濃度補正のための画像形成条件の補正量を求める方法として、所定画像形成回数毎に所定パターンの画像（パッチ）を形成し、そのパッチの濃度に基づいて、画像形成条件の補正量を求めるという方法が知られている。

すなわち、所定の画像形成回数毎に、記録媒体を搬送する搬送ベルト等にパッチを形成し、形成されたパッチの濃度をセンサで測定する。そして、形成したパッチの濃度と予め設定された目標濃度との差に応じて画像形成条件の補正量を求めるのである。（例えば、特許文献１等参照）
特許２５３２０７３号公報

ところが、上記のように所定画像形成回数毎に形成したパッチの濃度差に基づいて画像形成条件の補正量を求める方法では、前回のパッチ形成時に更新した画像形成条件を今回パッチを形成する際の画像形成条件としてそのまま用いているため画像形成条件の補正量を正確に求めることができないという虞があった。

つまり、通常、画像形成回数の増加とともに現像剤が劣化すると、現像剤の帯電量が低下し、同一現像バイアス電圧で現像すると付着する現像剤量が増加していき、形成される画像の濃度が濃くなる。特に正帯電重合トナーでは、このような現象が顕著である。従って、前回のパッチ形成時と同じ画像形成条件条でパッチを形成すると、形成されたパッチの濃度と予め設定されている目標濃度との差が大きくなり、画像形成条件の補正量を正確に求めることができないという虞があったのである。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、画像形成時の画像形成条件の補正量を正確に求めることによって、常に適正な濃度の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、感光体表面に静電潜像を形成し、その後、感光体表面に現像剤を付着させることにより現像剤像を形成し、その現像剤像を転写材に転写することにより画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段を動作させることにより、濃度測定用のパッチを形成させるパッチ形成手段と、そのパッチ形成手段が画像形成手段に形成させたパッチの濃度を測定する濃度測定手段と、その濃度測定手段にて測定されたパッチの濃度に基づき、このパッチ濃度が予め設定された目標濃度となるように画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、補正量算出手段にて算出された補正量に基づき画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正する画像形成条件補正手段と、を備えた画像形成装置であって、パッチ形成手段が画像形成手段にパッチを形成させてから次にパッチを形成するまでの間の画像形成手段の動作状態を監視する動作状態監視手段と、画像形成条件補正手段にて補正された画像形成条件を、動作状態監視手段にて監視された画像形成手段の動作状態に基づき補正することにより、パッチ形成手段が画像形成手段にパッチを形成させる際の画像形成条件を設定するパッチ形成条件設定手段と、を備えたことを特徴とする。

このように構成された画像形成装置では、パッチ形成手段によりパッチが形成され、そのパッチ濃度が予め設定された目標濃度となるように画像形成条件を補正するための補正量が算出され、その補正量に基づいて画像形成条件の補正が行われる。そして、パッチが形成されるときの画像形成条件は、画像形成条件補正手段にて補正された画像形成条件と、パッチ形成手段が画像形成手段にパッチを形成させてから次にパッチを形成するまでの間に動作状態監視手段によって監視された画像形成手段の動作状態と、に基づいて補正される。

このようにして補正された画像形成条件で形成されるパッチの濃度は予め設定された目標濃度に近くなる。そして、目標濃度に近い濃度のパッチの濃度に基づいて補正量が算出されるため、算出された補正量は誤差が少なく正確なものになる。従って、その後の通常の画像形成時には、その正確な補正量に基づいて補正画像形成条件が補正されるため適正な濃度の画像を得ることができるようになる。

ところで、画像形成条件には、感光体表面に現像剤を付着させる際の現像剤像形成条件や感光体表面に形成した現像剤像を転写材に転写する際の転写条件等がある。そして、画像形成条件補正手段では、その条件の中から現像剤像形成条件を補正するようにするとよい。

つまり、請求項２に記載のように、補正量算出手段では、画像形成手段が感光体表面に現像剤を付着させて現像剤像を形成する際の現像剤像形成条件を補正するための補正量を算出し、画像形成条件補正手段では、補正量算出手段により算出された補正量に基づき、画像形成手段が画像を形成する際の現像剤像形成条件を補正するようにするとよい。

このようにして、現像剤像形成条件を補正するようにすると画像形成手段を容易に構成することができる。
すなわち、現像剤像形成条件は、感光体表面に現像剤を付着させる際の条件であるため、現像剤像形成条件を補正すれば感光体に付着させる現像剤の量を直接補正することになる。従って、他の条件が変動したとしても、現像剤像形成条件を補正して現像剤の量を直接補正すれば他の条件の変動に関係なく濃度の補正ができるため、濃度を補正するための制御系の構築が容易になる。延いては、画像形成手段を容易に構成することができるのである。

そして、請求項１又は請求項２に記載のように、画像形成時には、パッチの濃度に基づいて更新される補正量に基づいて画像形成条件を補正してもよいが、通常の画像形成の際にも画像形成条件を更新するようにすると、より適切な濃度の画像が得られる。そこで、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置に、更に、通常の画像形成時の画像形成条件を更新するための通常条件更新手段を設けるようにするとよい。すなわち、請求項３に記載のように、画像形成手段が画像を所定回数形成する度に、画像形成条件補正手段にて補正された現像剤像形成条件を、感光体に付着させる現像剤の量が一定となるように更新することによって、感光体に付着させる現像剤の量が一定となるように画像形成手段が次にパッチ以外の通常の画像を形成する際の画像形成条件を更新する通常条件更新手段を設けるようにするとよい。

このようにすると、通常の画像を形成する際にも、画像形成条件補正手段にて補正された現像剤像形成条件が感光体に付着される現像剤の量が一定となるように更新される。従って、請求項４に記載のように、予め実験等で更新する現像剤の量（比率）を求めておけば、画像形成回数に比例して適切な濃度の画像を得ることができる。

更に、更新する現像剤の量（比率）を予め実験等で求めておかなくても、請求項５に記載のように、通常条件更新手段は、現像剤像形成条件を更新する際の更新量を、補正量算出手段が前回補正量を算出する際に用いた前回と今回のパッチの濃度の濃度差と、パッチ形成条件設定手段がパッチ形成時の画像形成条件を設定するために用いた動作状態と、に基づいて設定するようにしてもよい。

このようにすると、補正量算出手段が補正量を算出する際に用いたパッチの濃度差と、パッチ形成条件設定手段がパッチを形成するための画像形成条件を設定する際に用いた動作状態とに基づいて、現像剤像形成条件を更新する際の更新量が設定される。つまり、画像形成手段で実際に画像を形成したときの画像の濃度の変化状況に応じて現像剤像形成条件が更新される。従って、現像剤の劣化に応じた適切な濃度の画像を形成することができる。

例えば、前回と今回のパッチの濃度の濃度差を、前回パッチが形成されてから今回パッチが形成されるまでの間に通常の画像が形成された回数で割れば、画像形成１回当たりの現像剤像形成条件の更新量を近似的に求めることができる。そして、今回のパッチ形成以降、画像形成手段で画像が所定回数（１あるいは複数回）形成される度に、現像剤の劣化の度合いにかかわらず現像剤の量が一定となるように現像剤像形成条件を更新すれば、常に適切な濃度の画像が得られるのである。

ところで、現像剤像形成条件は、画像形成手段の構成によって種々のものが考えられるが、請求項６に記載のように、現像剤像を形成する際に感光体表面に現像剤を移動させるための現像バイアス電圧が現像剤担持体に印加されるように画像形成手段を構成して、現像剤像形成条件をその現像バイアス電圧とするとよい。

このようにすると、現像剤担持体に印加される現像バイアス電圧によって現像剤像形成条件の補正を行うことができる（換言すれば、現像バイアス電圧を調整することによって、現像剤像形成条件の補正ができる）ようになり、容易に現像剤像形成条件の補正ができる。

ところで、例えば、カラー画像形成装置の場合には、現像剤の色（通常、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色）毎に画像形成手段を有しているため、画像の濃度の補正も各色毎に行う必要がある。そこで、カラー画像形成装置のように複数の画像形成手段を備えている場合、請求項７に記載のように、画像形成条件補正手段は、各画像形成手段毎に画像形成条件を補正するようにするとよい。

このようにすると、例えば、カラー画像形成装置であれば、各色毎に、前述の請求項１〜請求項６の何れかに記載の効果を有する画像が得られ、延いては、常に、適切な濃度のカラー画像を得ることができる。

更に、請求項８に記載された発明は、感光体表面に静電潜像を形成し、その後、感光体表面に現像剤を付着させることにより現像剤像を形成し、その現像剤像を転写材に転写することにより画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段を動作させることにより、濃度測定用のパッチを形成させるパッチ形成手段と、そのパッチ形成手段が画像形成手段に形成させたパッチの濃度を測定する濃度測定手段と、濃度測定手段にて測定されたパッチの濃度に基づき、このパッチ濃度が予め設定された目標濃度となるように画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、補正量算出手段にて算出された補正量に基づき画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正する画像形成条件補正手段と、を備えた画像形成装置であって、パッチ形成手段が画像形成手段にパッチを形成させてから次にパッチを形成するまでの間の画像形成手段の動作状態を監視する動作状態監視手段を備え、画像形成条件補正手段は、補正量算出手段によって算出された補正量に基づき補正された画像形成条件を、更に、動作状態監視手段にて監視された画像形成手段の動作状態に基づき補正することを特徴としている。

このような構成の画像形成装置によれば、パッチによる濃度の測定が行われてから、次のパッチが形成される間の通常の画像形成動作の際にも、画像形成条件が順次更新されることとなるので、画像形成回数に応じて、より適切な画像形成条件の補正を行うことができる。

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明が適用されたカラー電子写真プリンタ１の概略構成を示す断面図である。

図１において、カラー電子写真プリンタ１は、４つの画像形成ユニット２０が水平方向に並んで配設される、所謂横置きタイプのタンデム方式のカラー電子写真プリンタであって、本体ケーシング５に、記録媒体としての記録用紙３を給紙するための給紙部９、給紙された記録用紙３に画像を形成するための画像形成部４、画像が形成された記録用紙３を排紙するための排紙部６、及び、本カラー電子写真プリンタ１の作動を制御する制御部９０を備えている。

給紙部９は、本体ケーシング５内の底部において、本体ケーシング５に対して前側（図１の右側）から脱着可能に装着される給紙トレイ１２と、その給紙トレイ１２の一端部上方（前側上方）に設けられる給紙ローラ８３と、給紙ローラ８３の手前側であって、給紙ローラ８３に対して記録用紙３の搬送方向下流側（以下、記録用紙３の搬送方向下流側を搬送方向下流側、記録用紙３の搬送方向上流側を搬送方向上流側と省略する場合がある。）に設けられる搬送ローラ１４ａ、１４ｂとを備えている。

給紙トレイ１２内には、記録用紙３がスタックされており、その最上部にある記録用紙３は、給紙ローラ８３の回転によって、１枚毎に搬送ローラ１４ａ、１４ｂに向けて給紙され、搬送ベルト６８と各感光体ドラム６２との間（転写位置）に順次送られる。

尚、搬送ローラ１４ａと搬送ローラ１４ｂとの間には、上下方向に配設されるガイド部材１５が設けられており、給紙ローラ８３によって給紙された記録用紙３は、搬送ローラ１４ａ、ガイド部材１５及び搬送ローラ１４ｂによって搬送ベルト６８と感光体ドラム６２との間（転写位置）に順次送られる。

画像形成部４は、本体ケーシング５内の中間部において、画像を形成する４つの画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと、各画像形成ユニット２０で形成された画像を記録用紙３に転写する転写部１７と、記録用紙３に転写された画像を加熱・加圧して、記録用紙３に定着させる定着部８と、を備えている。

そして、各画像形成ユニット２０は、像担持体としての感光体ドラム６２、感光体ドラム６２の周囲に、感光体ドラム６２を帯電させる帯電器３１、感光体ドラム６２に静電潜像を形成する静電潜像形成手段である露光ユニット４１、及び、感光体ドラム６２との間に印加される現像バイアスによって、感光体ドラム６２に現像剤を付着させ現像剤像を形成する現像手段としての現像ユニット５１を配置することによって構成される。

帯電器３１は、例えば、タングステン等からなる帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させて、感光体ドラム６２の表面を一様に正極性に帯電させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器である。

露光ユニット４１は、感光体ドラム６２の表面に静電潜像を形成するための光を発生するＬＥＤアレイ等から構成されている。
そして、この露光ユニット４１では、ＬＥＤアレイから発光される光が感光体ドラム６２に照射され、感光体ドラム６２の表面に静電潜像を形成する。尚、露光ユニット４１は、必ずしもＬＥＤアレイである必要はなく、例えば、レーザ光を走査することによって感光体ドラム６２を露光するようにした露光走査ユニット（レーザスキャナ）であってもよいことは勿論である。

現像ユニット５１は、現像ケーシング５５内に、現像剤収容部としての現像剤ホッパ５６、現像剤供給手段としての供給ローラ３２、現像剤担持体としての現像ローラ５２を備えている。

現像剤ホッパ５６は、現像ケーシング５５の内部空間として形成されている。そして、この現像剤ホッパ５６には、各画像形成ユニット２０毎に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各色の現像剤（例えば、正帯電性の非磁性１成分の重合トナー）が収容されている。

すなわち、上述した４つの画像形成ユニット２０は、現像剤ホッパ５６にイエロー（Ｙ）の現像剤が収容された画像形成ユニット２０Ｙと、現像剤ホッパ５６にマゼンタ（Ｍ）の現像剤が収容された画像形成ユニット２０Ｍと、現像剤ホッパ５６にシアン（Ｃ）の現像剤が収容された画像形成ユニット２０Ｃと、現像剤ホッパ５６にブラック（Ｋ）の現像剤が収容された画像形成ユニット２０Ｋとから構成されており、現像剤の色が異なるのみで、同様の構成から成る（図１では、一部の符号を省略している）。

供給ローラ３２は、現像剤ホッパ５６に下方側に配設され、金属製のローラ軸に、導電性のスポンジ部材からなるローラ部分が被覆されている。この供給ローラ３２は、現像ローラ５２と対向接触するニップ部分において、現像ローラ５２と逆方向に回転するように回転可能に支持されている。

現像ローラ５２は、供給ローラ３２の側方において、供給ローラ３２と互いに対向接触する位置に回転可能に配設されている。現像ローラ５２は金属製のローラ軸に導電性のゴム材料などの弾性部材からなるローラ部が被覆され形成されており、後述する通り、所定の現像バイアス電圧が電源１１０から印加されるように構成されている。

そして、転写部１７は、本体ケーシング５内部において、感光体ドラム６２と対向するように設けられている。この転写部１７は、搬送ベルト駆動ローラ６３と、搬送ベルト従動ローラ６４とエンドレスベルトである搬送ベルト６８と、転写ローラ６１とを備えている。

搬送ベルト従動ローラ６４は、記録用紙３の搬送方向に対して最上流側のイエローの画像形成ユニット２０Ｙの感光体ドラム６２より上流側（前側）であって、給紙ローラ８３の上方手前側に配設されている。また、搬送ベルト駆動ローラ６３は、記録用紙３の搬送方向に対して最下流側のブラックの画像形成ユニット２０Ｋの感光体ドラム６２よりも下流側（後側）であって、定着部８よりも上流側（前側）に配設されている。

また、搬送ベルト６８は、搬送ベルト駆動ローラ６３と搬送ベルト従動ローラ６４との間に巻回されている。搬送ベルト６８は、巻回されている外側の面が、各画像形成ユニット２０のすべての感光体ドラム６２と対向接触するように配設されている。

そして、搬送ベルト駆動ローラ６３の駆動により、搬送ベルト従動ローラ６４が従動され、搬送ベルト６８が、搬送ベルト駆動ローラ６３と搬送ベルト従動ローラ６４の間を、各画像形成ユニット２０の感光体ドラム６２と対向接触する接触面において感光体ドラム６２と同方向に移動するように、反時計方向に周回移動する。

また、転写ローラ６１は、巻回されている搬送ベルト６８の内側において、各画像形成ユニット２０の感光体ドラム６２と、搬送ベルト６８を挟んで対向するように、夫々配設される。この転写ローラ６１は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材などの弾性部材からなるローラ部分が被覆され形成されている。

そして、転写ローラ６１は、搬送ベルト６８と対向接触する接触面において、搬送ベルト６８の周回移動方向と同方向に回転するように、反時計方向に回転可能に設けられており、転写時において、感光体ドラム６２に担持されている現像剤像が記録用紙３に転移（転写）される方向に、図示しない電源から所定の電圧が印加されて定電流制御により転写ローラ６１と感光体ドラム６２との間に適切な転写バイアスが印加される。

また、定着部８は、画像形成ユニット２０及び転写部１７の下流側（後側）に配設されている。この定着部８は、加熱ローラ８１及び押圧ローラ８２を備えている。加熱ローラ８１は、その表面に離型層が形成される金属素管からなり、その軸方向に沿ってハロゲンランプが内装されている。そして、ハロゲンランプにより、加熱ローラ８１の表面が定着温度に加熱される。また、押圧ローラ８２は、加熱ローラ８１を押圧するように配設される。

そして、排紙部６は、本体ケーシング５内の上部において、定着部８の搬送方向下流側に配設されている。そして、排紙部６には、画像の定着が完了した記録用紙３を排紙トレイ１０に排出する一対の排紙ローラ１１と、排紙ローラ１１の下流側に配設され、画像形成工程が全て終了した記録用紙３を蓄積する排紙トレイ１０とが備えられている。

また、搬送ベルト６８上に付着した現像剤（後述するパッチ等）を回収するための現像剤回収器１０７が搬送ベルト駆動ローラ６３の右下に、現像剤回収器１０７の現像剤回収ローラ１０５が搬送ベルト６８の外側表面に接するように配設されている。

次に、図２を用いてカラー電子写真プリンタ１の電気的構成を説明しつつ、上述した装置内各部の連携動作により当該カラー電子写真プリンタ１がカラー画像を記録用紙３上に形成するまでの工程について説明する。尚、図２は、カラー電子写真プリンタ１の電気的構成を概略的に表したブロック図である。

図２に示すように、カラー電子写真プリンタ１は、装置各部を統括制御する制御部９０（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、ドライバ等を内蔵）を備えており、制御部９０にて、通常の画像形成動作、画像形成動作時の画像形成条件に対する補正量の演算等を行うよう構成されている。

通常の画像形成動作において、カラー電子写真プリンタ１の制御部９０は、メイン制御処理部（プログラム）により、画像形成時に制御対象となる装置各部の初期設定を行った後、感光体ドラム６２の表面を帯電器３１によって一様に帯電させ、露光ユニット４１から画像情報に従って光を照射して、感光体ドラム６２の表面に静電潜像を形成させる。次に、この感光体ドラム６２の表面に現像ユニット５１によって現像剤を付着させ、感光体ドラム６２の表面の静電潜像を可視像化させる。そして、感光体ドラム６２の回転に伴って、可視化された可視画像（現像剤像）を転写位置に移動させる。

また、制御部９０は、給紙ローラ８３及び搬送ローラ１４ａ、１４ｂを作動させて搬送ベルト６８に記録用紙３を給紙する。そして、搬送ベルト駆動ローラ６３を駆動させて、搬送ベルト６８を周回移動させ、記録用紙３を転写位置に供給する。転写位置では、転写ローラ６１と感光体ドラム６２の間に転写バイアスを印加させ、可視像を記録用紙３に転写する。

次に、制御部９０は、搬送ベルト６８を周回移動させて、記録用紙３を定着部８に搬送する。定着部８では、記録用紙３を加熱ローラ８１と押圧ローラ８２によって挟持搬送させ、記録用紙３上の可視像（現像剤像）を加熱、加圧し、記録用紙３上に定着させる。そして、排紙ローラ１１を作動させて、記録用紙３を本体ケーシング５上部の排紙トレイ１０に排出し、画像形成動作を終了させる。

カラー電子写真プリンタ１は、以上のような画像形成動作によって記録用紙３に画像を形成するのであるが、カラー電子写真プリンタ１のように現像剤を使用して画像を形成するタイプのカラー電子写真プリンタでは、画像形成回数が増えると、現像剤が劣化し、記録用紙３に形成される画像の濃度が変化する。

すなわち、感光体ドラム６２に付着させる現像剤が劣化すると、現像剤の帯電能力が徐々に弱く（小さく）なっていく。従って、一定の現像バイアス電圧を現像ローラ５２に印加して画像を形成し続けた場合には、現像ローラ５２から感光体ドラム６２に移動して付着する現像剤の量が増加し、それに伴って、記録用紙３に形成される画像が徐々に濃くなっていく。このようにして起こる画像の濃度変化を防止するため、カラー電子写真プリンタ１では、現像バイアス電圧を補正している。以下、この点について説明する。

図３は、画像形成ユニット２０の感光体ドラム６２周辺の概略図、図４は、現像ローラ５２に印加される現像バイアス電圧等の説明図、図５は、画像形成回数と補正された現像バイアス電圧の関係を示す図である。

図３に示すように、画像形成ユニット２０の感光体ドラム６２の周辺には、感光体ドラム６２の図中左側に帯電器３１、図中左斜め上方に露光ユニット４１、図中右側に現像ユニット５１が配置され、感光体ドラム６２の下方には、搬送ベルト６８を挟んで転写ローラ６１が配置されている。

そして、画像が形成され始めると、感光体ドラム６２は図中時計回りに回転し、その回転中に、帯電器３１により感光体ドラム６２の表面が一様に所定電圧（この場合＋７００Ｖ）に帯電される。次に、一様に帯電された感光体ドラム６２の表面に露光ユニット４１から、画像データに基づいて光が照射され、感光体ドラム６２の表面に、光が照射されない部分よりも電位の低い静電潜像が形成される。そして、電源１１０から供給される現像バイアス電圧が現像ローラ５２に印加される。この現像バイアス電圧を印加することによって現像ローラ５２から感光体ドラム６２の表面に現像剤が移動し付着する。このときの感光体ドラム６２と現像ローラ５２の電位差の関係を示したのが図４である。

図４に示すように、感光体ドラム６２の表面は一様に＋７００Ｖの電位に帯電されており、帯電された表面のうち露光ユニット４１で露光された箇所の電位は＋２００Ｖとなる。従って、現像ローラ５２に印加される現像バイアス電圧を＋５５０Ｖとすると、現像ローラ５２と感光体ドラム６２の表面の露光された箇所との電位差は−３５０Ｖ、現像ローラ５２と感光体ドラム６２の表面の露光されない箇所との電位差は＋１５０Ｖとなり、現像ローラ５２の表面に付着している正帯電性の現像剤は、現像ローラ５２よりも電位の低い露光されている箇所の感光体ドラム６２の表面に付着する。

このように、現像バイアス電圧により現像剤が感光体ドラム６２の表面に移動して付着するため、形成される画像の濃度は、現像バイアス電圧の大小によって変化する。
ここで、現像剤の帯電能力（帯電性能）が一定であるとすると、現像バイアス電圧を大きくすると現像ローラ５２から感光体ドラム６２の表面に移動して付着する現像剤の量が増加して、画像の濃度は濃くなり、現像バイアス電圧を小さくすると感光体ドラム６２の表面に移動して付着する現像剤の量が減少して、画像の濃度は薄くなる。

ところが、通常、現像剤は、新品のときには帯電能力が高く、現像バイアス電圧が大きくても、感光体ドラム６２に移動して付着する現像剤の量が少ないため画像の濃度は薄いが、画像形成回数が増えると現像剤の帯電能力が劣化して弱くなり、同じ現像バイアス電圧を印加し続けた場合には、感光体ドラム６２の表面に移動して付着する現像剤の量が多くなるため画像の濃度が濃くなる。つまり、現像バイアス電圧が一定であると、画像形成回数が増えるに従って、記録用紙３に形成される画像は濃くなっていく。

従って、画像形成回数に応じて現像バイアス電圧を補正するようにすれば、形成される画像濃度の変化を抑えることができるようになる。そこで、本実施形態１のカラー電子写真プリンタ１では、画像形成ユニット２０で画像を所定回数（１あるいは複数回数）形成する度に、現像バイアス電圧の補正を行って画像濃度の変化を抑えるようにしている。

この現像バイアス電圧の補正方法について、図５に従って説明する。
図５は、画像形成回数に対する現像バイアス電圧を示したものである。図中横軸は画像形成枚数を示しており、縦軸は現像バイアス電圧を示している。

カラー電子写真プリンタ1では、定期的（図中のa点、ｂ点、ｃ点）にパッチ（濃度調整用のパターン画像）を形成している。そして、１回目（図中ａ点）にパッチを形成する際には、現像バイアス電圧をＹａ［Ｖ］としてパッチを形成し、形成されたパッチの濃度を濃度センサ８０で計測する。そして、計測した濃度と予め定められた目標濃度との差を算出し、その差が０となる現像バイアス電圧を現像バイアス電圧の補正量ΔＹａ［Ｖ］として求めるのである。そして、その後２回目（図中ｂ点）にパッチを形成するまでは、その補正量ΔＹａ［Ｖ］を基準として、1回目（ａ点）のパッチ形成と２回目（ｂ点）のパッチ形成との間の通常の画像形成により現像剤が劣化して、濃度が濃くなるのを補正するために必要となる現像バイアス電圧の減少分の傾き、αをΔＹａ［Ｖ］から所定回数の画像形成の度に減じるという補正を行いながら（つまり、通常画像形成時点（ｎ点）での補正後の現像バイアス電圧Ｙｎ＝Ｙａ−ΔＹａ−ｎ×α［Ｖ］：ｎはａ点からの通常の画像形成回数）通常の画像形成を行っていく。

そして、２回目（ｂ点）にパッチを形成する際には、１回目（ａ点）のパッチ形成から２回目（ｂ点）のパッチ形成までの間の画像形成回数Ｎ（本実施形態１の場合２００回）を、１回目（ａ点）のパッチ形成の際に得られらた基準値Ｙａ−ΔＹａ［Ｖ］から減じた値を現像バイアス電圧Ｙｂ［Ｖ］＝Ｙａ−ΔＹａ−α×Ｎ［Ｖ］として新たなパッチを形成して、1回目（ａ点）と同様にして現像バイアス電圧の補正量ΔＹｂ［Ｖ］を得る。

このようにして、定期的（画像形成回数２００回毎）にパッチを形成し、そのパッチの濃度から、画像形成時の現像バイアス電圧の補正量を求めるとともに、パッチを形成する間（ａ点からｂ点までの間）に、通常の画像を形成する際には、所定回数（１あるいは複数回数）の画像形成の度に現像バイアス電圧を傾きαに従って減少させながら画像形成を行うのである。

尚、このときの減少分の傾きαは、予め実験等により求めた定数であってもよいし、パッチを形成する度に、濃度センサ８０で計測したパッチの濃度差から算出してもよい。すなわち、ある時点でパッチを形成する際に、その点でのパッチの濃度とその時点の１つ前の時点で形成したパッチの濃度との差を、その２つの時点の間に行われた通常の画像の画像形成回数（２００回）で除した値を求め、その値をパッチを形成する度に更新してもよい。

ここで、以上に説明した現像バイアス電圧の補正量を求めるために、制御部９０で実行される処理の流れについて、図６により説明する。尚、図６に示される補正処理は、４つの画像ユニット毎に夫々独立して処理が行われ、夫々に適正となる補正が行われる。

図６は、現像バイアス電圧の補正量を求める処理のフローチャートである。
本処理はカラー電子写真プリンタ１の電源ＯＮ時に開始され、図６に示すように先ず、Ｓ１００にて、通常画像を形成するときの現像バイアス電圧を更新し、続くＳ１０５で、通常の画像を形成し、続くＳ１１０にて画像形成回数をカウントしＳ１１５に移行する。

Ｓ１１５では、カウントされた画像形成回数が濃度補正を必要とする予め定められた回数（本実施形態１の場合、２００回）に達したか否かを判定し、定められた画像形成回数に達していなければ（Ｓ１１５にてＮｏの場合）、Ｓ１００に戻って通常画像形成時の現像バイアス電圧を更新して通常画像を形成する。また、定められた画像形成回数に達したら（Ｓ１１５にてＹｅｓの場合）、Ｓ１２０に移行する。

Ｓ１２０では、パッチ形成時の現像バイアス電圧を更新する。この時の現像バイアス電圧は、前述したように、前回のパッチ形成時の現像バイアス電圧から、補正量と、カウントした画像形成回数Ｎに比例定数αを掛けた値とを減じた値（例えば、図５におけるｂ点の場合には、現像バイアス電圧Ｙｂ［Ｖ］＝Ｙａ−ΔＹａ−α×Ｎ［Ｖ］）となる。

そして、パッチ形成時の現像バイアス電圧を更新した後、Ｓ１２５に移行し、パッチを形成する。このパッチ形成は、前述のように図２により説明した制御部９０で実行される通常の画像形成動作と同じように、転写ローラ６１、搬送ベルト駆動ローラ６３及び画像形成ユニット２０を作動させ、記録用紙３の代わりに搬送ベルト６８に現像剤像（パッチ）を形成する。但し、この場合、記録用紙３には画像を形成しないため、給紙ローラ８３、搬送ローラ１４ａ、１４ｂ、定着部８及び排紙ローラ１１は作動させなくともよい。

そして、パッチを形成した後、濃度センサ８０で、その形成されたパッチの濃度を測定する。更に、パッチの濃度を計測し終わったら、現像剤回収器１０７で、搬送ベルト６８上の現像剤を回収する。このようにして、パッチの形成と濃度の測定及び現像剤の回収が終了したらＳ１３０に移行する。

Ｓ１３０では、Ｓ１２５で計測されたパッチの濃度と予め設定された目標濃度との差を求め、その差が０になる現像バイアス電圧の補正量を算出し、Ｓ１３５に移行して、現像バイアス電圧を補正する。

そして、続くＳ１４０では、画像形成回数のカウント値をリセットし、Ｓ１００に戻って処理を継続する。
尚、本処理は、カラー電子写真プリンタ１の電源ＯＦＦ時に終了する。

このように構成されたカラー電子写真プリンタ１では、搬送ベルト６８上に形成されるパッチの濃度が予め設定された目標濃度に近くなる。つまり、前回パッチを形成してから今回パッチを形成するまでの間に形成された画像形成回数（Ｎ）に比例する現像バイアス電圧（N×α）を、前回パッチを形成したときに補正した現像バイアス電圧（Ｙ−ΔＹ）から引いた現像バイアス電圧（Ｙ−ΔＹ−N×α）でパッチが形成される。従って、形成されたパッチは目標濃度に近くなるのである。

そして、そのパッチに基づいて現像バイアス電圧の補正量（ΔＹ）を求めるため、補正量（ΔＹ）が正確に算出される。その結果、その正確な補正量（ΔＹ）に基づいて補正された現像バイアス電圧（Ｙ−ΔＹ）は適正なものとなる。

更に、通常の画像形成時の現像バイアス電圧は、補正された現像バイアス電圧（Ｙ−ΔＹ）から、画像形成回数（ｎ）に比例した現像バイアス電圧（ｎ×α）を引いた値（Ｙ−ΔＹ−ｎ×α）となる（換言すれば、現像剤の劣化によって濃くなる度合いに相当する分、現像バイアス電圧を減らす）ため適切な濃度の画像が得られる。

また、パッチを形成する際の現像バイアス電圧が適切に補正されているため、余分な現像剤を使う必要がなくなったり、搬送ベルト６８に転写されたパッチ画像をクリーニングする際に搬送ベルト６８から回収される現像剤の量を減らすことができるようになり、現像ユニット５１や搬送ベルト６８、あるいは、現像剤回収器１０７の寿命を延ばすこともできる。

ここで、図７を参照して、パッチを形成する際の現像バイアス電圧を、パッチを形成する直前の現像バイアス電圧Ｖｂとした方が、固定値Ｖａとした場合よりも有利であることについて説明する。

濃度補正動作（現像バイアス電圧の補正動作）は、搬送ベルト６８上に、現像バイアス電圧Ｖｔでパッチを形成し、そのパッチ濃度Ｄｍを濃度センサ８０で読み取ることによって行なわれる。

そして、補正後の現像バイアス電圧Ｖ０は、予め実験等により求められている補正制御パラメータΔＶ／ΔＤと目標濃度Ｄｒとを用いて、下記の式により求められる。
Ｖ０＝（Ｄｒ−Ｄｍ）・ΔＶ／ΔＤ＋Ｖｔ
このとき、補正制御パラメータΔＶ／ΔＤが真の値からずれていなければ、真の現像バイアス電圧Ｖｒに近い現像バイアス電圧Ｖｂでパッチを形成しても、固定の現像バイアス電圧Ｖａでパッチを形成しても、目標とする真の現像バイアス電圧Ｖｒを求めることができるが、実際には、補正制御パラメータΔＶ／ΔＤに真の値を設定することは困難であり、多少なりとも誤差（ずれ）が生ずる。

つまり、補正制御パラメータΔＶ／ΔＤが真の値からずれていた場合、図７に示されるように、目標濃度Ｄｒを得るために必要な真の現像バイアス電圧Ｖｒに近い現像バイアス電圧Ｖｂでパッチを形成する場合の方が、固定の現像バイアス電圧Ｖａ（Ｖｂよりも、Ｖｒから遠い）でパッチを形成する場合よりも、補正後の現像バイアス電圧は目標とする真の現像バイアス電圧Ｖｒに近くなる。換言すれば、（Ｄｒ−Ｄａ）と（Ｄｒ−Ｄｂ）の差分である（Ｄａ−Ｄｂ）にΔＶ／ΔＤの誤差を掛けた分だけ、Ｄａから補正した方が不利となるのである。

従って、パッチを形成する際の現像バイアス電圧は、固定の現像バイアス電圧Ｖａではなく、常にパッチ形成動作（濃度補正動作）を行う直前の現像バイアス電圧とした方が有利である。すなわち、直前の現像バイアス電圧は、目標とする濃度が得られるように制御されているため、真の現像バイアス電圧から大きくは外れていないからである。

尚、以上に説明した実施形態１において、画像形成ユニット２０が画像形成手段に、濃度センサ８０が濃度測定手段に、図６のフローチャートのＳ１１０が動作状態監視手段に、図６のフローチャートのＳ１００が通常条件更新手段に、図６のフローチャートのＳ１２０がパッチ形成条件設定手段に、図６のフローチャートのＳ１２５がパッチ形成手段に、図６のフローチャートのＳ１３０が補正量算出手段に、図６のフローチャートのＳ１３５が画像形成条件補正手段に、各々相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

例えば、本実施形態１では、通常の画像形成時を行うたびに減少させる現像剤の量を予め定められた一定量としているが、前回のパッチの濃度と今回のパッチの濃度の濃度差と画像形成回数で、パッチを形成する度に決定していくようにすると、処理は複雑になるが、画像形成ユニット２０で実際に画像を形成した結果に基づき現像バイアス電圧が補正される。従って、通常の画像形成の際に適切な濃度の画像が得られる。

また、本実施形態１では、現像剤の劣化により帯電能力（帯電性能）が低くなる場合を対象としているが、現像剤の種類によって、これとは逆の傾向を示す場合には、現像バイアス電圧を高く（大きく）するように補正する必要があることは勿論である。また、画像形成回数Ｎに代えて、例えば、現像ローラ５２の回転数に応じて補正を行うようにしてもよい。

また、現像剤像の濃度を変化させるためには、現像ローラ５２と感光体ドラム６２の表面との電位差を変化させればよいので、現像ローラ５２に印加する現像バイアス電圧の代わりに、帯電器３１による帯電電圧を変化（結果、露光部分の感光体ドラム６２表面の電位も変化）させてもよいし、露光ユニット４１による露光の強度を変化させてもよい。

また、実施形態１では、画像形成装置として、４つの画像形成ユニット２０が水平方向に並んで配設される所謂横置きタイプのタンデム方式としたが、４つの画像形成ユニット２０が垂直方向に並んで配設される所謂縦置きタイプのタンデム方式であってもよい。

更に、実施形態１では、各画像形成ユニット２０から記録用紙３に直接画像を形成する方式の所謂ダイレクト方式としたが、中間転写ベルトを用い、搬送ベルト６８の代わりに中間転写ベルトにパッチを形成して画像形成条件の補正量を得るようにしてもよい。

また、搬送ベルト６８や中間転写ベルトのようなベルトを使用する代わりに、転写ドラムを使用するようにしてもよい。
また、実施形態１では、カラー画像を得るために４つの画像形成ユニット２０を用いているが、ブラックのみの画像形成ユニットを用いたモノクロ電子写真プリンタに本発明を適用してもよいことは言うまでもない。

実施形態１のダイレクトタンデム方式のカラー電子写真プリンタ１の概略構成を示す説明図である。 カラー電子写真プリンタ１の電気的構成を概略的に表したブロック図である。 画像形成ユニットの現像剤像形成に関する部分の概略図である。 現像ユニットと感光体ドラム間の電位差の関係の説明図である。 画像形成回数と補正された現像バイアス電圧の関係を示す図である。 制御部９０で実行される現像バイアス電圧の補正量を求める処理の流れを示すフローチャートである。 濃度補正処理の概要を示す図である。

符号の説明

１…カラー電子写真プリンタ、３…記録用紙、４…画像形成部、５…本体ケーシング、６…排紙部、８…定着部、９…給紙部、１０…排紙トレイ、１１…排紙ローラ、１２…給紙トレイ、１４…搬送ローラ、１５…ガイド部材、１７…転写部、２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ…画像形成ユニット、３１…帯電器、３２…供給ローラ、４１…露光ユニット、５１…現像ユニット、５２…現像ローラ、５５…現像ケーシング、５６…現像剤ホッパ、６１…転写ローラ、６２…感光体ドラム、６３…搬送ベルト駆動ローラ、６４…搬送ベルト従動ローラ、６８…搬送ベルト、８０…濃度センサ、８１…加熱ローラ、８２…押圧ローラ、８３…給紙ローラ、９０…制御部、１０５…現像剤回収ローラ、１０７…現像剤回収器、１１０…電源。

Claims (8)

1. 感光体表面に静電潜像を形成し、その後、前記感光体表面に現像剤を付着させることにより現像剤像を形成し、その現像剤像を転写材に転写することにより画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段を動作させることにより、濃度測定用のパッチを形成させるパッチ形成手段と、
   該パッチ形成手段が前記画像形成手段に形成させたパッチの濃度を測定する濃度測定手段と、
   該濃度測定手段にて測定されたパッチの濃度に基づき、このパッチ濃度が予め設定された目標濃度となるように前記画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記補正量算出手段にて算出された補正量に基づき前記画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正する画像形成条件補正手段と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記パッチ形成手段が前記画像形成手段にパッチを形成させてから次にパッチを形成するまでの間の前記画像形成手段の動作状態を監視する動作状態監視手段と、
   前記画像形成条件補正手段にて補正された画像形成条件を、前記動作状態監視手段にて監視された前記画像形成手段の動作状態に基づき補正することにより、前記パッチ形成手段が前記画像形成手段にパッチを形成させる際の画像形成条件を設定するパッチ形成条件設定手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正量算出手段は、
   画像形成条件のうち、前記画像形成手段が前記感光体表面に現像剤を付着させて現像剤像を形成する際の現像剤像形成条件を補正するための補正量を算出し、
   前記画像形成条件補正手段は、
   前記補正量算出手段により算出された補正量に基づき、前記画像形成手段が画像を形成する際の現像剤像形成条件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。
3. 前記画像形成手段が画像を所定回数形成する度に、前記画像形成条件補正手段にて補正された現像剤像形成条件を、前記感光体に付着される現像剤の量が一定となるように更新することによって、前記画像形成手段が次にパッチ以外の通常の画像を形成する際の画像形成条件を更新する通常条件更新手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記通常条件更新手段は、現像剤像形成条件を更新する際の更新量を、予め決められている比率に基づいて設定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記通常条件更新手段は、現像剤像形成条件を更新する際の更新量を、前記補正量算出手段が前回補正量を算出する際に用いた前回と今回のパッチの濃度の濃度差と、前記パッチ形成条件設定手段がパッチ形成時の画像形成条件を設定するために用いた動作状態と、に基づいて設定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成手段は、現像剤像を形成する際に前記感光体表面に現像剤を移動させるための現像バイアス電圧を現像剤担持体に印加するように構成されており、
   前記現像剤像形成条件は、前記現像バイアス電圧であることを特徴とする請求項２〜請求項５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 複数の画像形成手段を備え、前記画像形成条件補正手段は、各画像形成手段毎に画像形成条件を補正することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の画像形成装置。
8. 感光体表面に静電潜像を形成し、その後、前記感光体表面に現像剤を付着させることにより現像剤像を形成し、その現像剤像を転写材に転写することにより画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段を動作させることにより、濃度測定用のパッチを形成させるパッチ形成手段と、
   該パッチ形成手段が前記画像形成手段に形成させたパッチの濃度を測定する濃度測定手段と、
   該濃度測定手段にて測定されたパッチの濃度に基づき、このパッチ濃度が予め設定された目標濃度となるように前記画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、
   前記補正量算出手段にて算出された補正量に基づき前記画像形成手段が画像を形成する際の画像形成条件を補正する画像形成条件補正手段と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記パッチ形成手段が前記画像形成手段にパッチを形成させてから次にパッチを形成するまでの間の前記画像形成手段の動作状態を監視する動作状態監視手段を備え、
   前記画像形成条件補正手段は、前記補正量算出手段によって算出された補正量に基づき補正された画像形成条件を、更に、前記動作状態監視手段にて監視された前記画像形成手段の動作状態に基づき補正することを特徴とする画像形成装置。

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