JP2010066697A - 画像形成装置及び画像形成装置の電位制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーの帯電量が低下した状態において、所定のパッチＶｃｏｎｔでトナーパッチＱを形成するとトナーパッチＱの濃度は所定濃度よりも高い濃度で形成される。そのため、トナーの帯電量が回復するまではトナー補給が安定して行われなかった。
【解決手段】 トナーの帯電量が低下した状態においてパッチ検ＡＴＲによるトナー濃度制御を行う場合、トナーの帯電量の低下量に応じてトナーパッチを形成するためのパッチＶｃｏｎｔを制御する。また、所定枚数画像形成される毎にトナーパッチＱを形成し、トナーパッチＱの濃度が所定濃度と異なる場合、トナーパッチＱの濃度と所定濃度とに基づいてトナーの供給量を制御するとともに、トナーパッチＱが所定濃度で形成されるようにパッチＶｃｏｎｔを制御する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。より詳細には、本発明は、トナー補給制御を介して現像室内のトナー量、又は画像濃度を制御する機能を有する画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像し、トナー像として可視化することが知られている。このような電子写真方式の画像形成装置における出力画像の濃度を安定させる方法として様々な方法が開示されている。

例えば、トナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）とを有する二成分現像剤を用いる画像形成装置の出力画像の濃度を安定させる方法として、現像装置内のトナー濃度を安定させる方法が開示されている（例えば、特許文献１）。現像装置内のトナー濃度（トナー粒子及びキャリア粒子の合計重量に対するトナー重量の割合、混合比Ｔ／（Ｔ＋Ｃ））は画像濃度に大きな影響を及ぼす。そのため、現像装置内のトナー濃度を所定の範囲内に制御し、画質の安定化を図る必要がある。二成分現像剤を用いる画像形成装置では、トナー濃度を一定に保つために現像剤に新たなトナーを補給することによって、トナー濃度を所定の範囲内に維持している。特許文献１の画像形成装置には、トナー濃度検出・制御装置が備えられ、トナー濃度が一定になるように制御される。上記特許文献１には、感光体や中間転写体といった像担持体にトナーパッチを形成し、トナーパッチの濃度が所定濃度よりも高い場合、トナー濃度が高いと判定して補給トナー量を減少させる。トナーパッチの濃度が所定濃度よりも低い場合、トナー濃度が低いと判定して補給トナー量を増加させる。このような方式でのトナー濃度制御を以下ではパッチ検ＡＴＲ（ＡＴＲ：Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）と呼ぶ。
特開平６−１１９６５号公報

しかしながら、上記のようなパッチ検ＡＴＲによるトナー濃度制御をトナーの帯電量が所望の帯電量よりも低い状態で行うと、トナーパッチが所定濃度よりも高い濃度で形成される。それによって、トナー濃度検出・制御装置（トナー量制御手段）は現像装置内へのトナーの供給を抑えるように制御するため、トナー濃度が低下し、結果として出力画像の濃度が低下するという課題が生じていた。

トナーの帯電量が所望の値より低い状態として、例えば、画像形成装置の電源がオンになった直後を例に図１６を用いて説明する。図１６（ａ）はトナーの帯電量の時間変化を示す図である。図１６（ｂ）は時間変化に対するトナーパッチを形成するための現像コントラストを示す図である。図１６（ｃ）は時間変化に対するパッチ濃度である。図１６（ｄ）は時間変化に対する現像装置内のトナー濃度を示す図である。

図１６中、Ａ点からＢ点及びＣ点以降は画像形成装置の電源がオンの状態になっており、現像装置によるトナーの撹拌が行われている。Ｂ点からＣ点では画像形成装置の電源がオフの状態になっており、現像装置によるトナーの撹拌が行われていない。トナーは現像装置内で攪拌されることにより帯電する。そのため、図１６（ａ）に示すように電源がオフにされたＢ点とＣ点と間ではトナーの帯電量が減少する。

図１６中、Ａ点からＢ点までの間の各値は画像形成装置の電源がオンの状態であり、画像出力が適正に行われるように様々な制御が行われており、制御される各値は理想値に近い値であると考えられる。そのため、ここでは、電源がオフにされる前の状態を装置の理想の値とし、その理想の値に戻すための制御を行う。つまり、図１６中、Ａ点からＢ点までのそれぞれの値を制御目標値とする。

なお、上述の図１６（ｂ）における現像コントラストとは、レーザ露光によって感光体に形成される静電潜像の電位と現像スリーブに印加される直流電圧との電位差のことである。トナーの帯電量が一定の場合、現像コントラストを制御することによって感光体に上に載るトナー量を制御することができる。つまり、現像コントラストを制御することによって画像の濃度を制御する。

パッチ検ＡＴＲでは、トナーパッチの濃度と所定濃度とのズレ量を求める必要があるため、図１６（ｂ）に示すように、従来の装置ではトナーパッチを形成するための現像コントラストは一定（以下、パッチＶｃｏｎｔとする）に制御している。トナーパッチを形成する際、パッチＶｃｏｎｔに相当する電荷分のトナーが感光体に付着する。

電源がオンになった直後のトナーの帯電量が所望の値よりも低い場合、トナーの帯電量が所望の値のときよりも多くのトナーが感光体に付着する。それにより、トナーパッチは所望の濃度よりも高い濃度で形成される（図１６（ｃ）Ｃ点）。トナーパッチの濃度が所望の濃度よりも高いと検知されると、ＡＴＲは現像装置へのトナー補給を抑える制御を行い、現像装置内のトナー濃度が低下させる（図１６（ｄ）Ｃ点からＤ点）。これにより、電源オン時にトナー濃度が理想の値であったにも関わらず、トナー補給を制限してトナー濃度を理想値から逸脱させてしまう。このような制御の後、画像形成を行うと入力画像に対して異なる濃度の画像が出力される。

このような課題に対して、現像装置の撹拌によってトナーの帯電量が所望の値まで回復してから画像形成を開始することによって上記の課題を解決することは可能である。しかしながら、トナーの帯電量の回復には時間がかかり、その間ユーザは画像出力を開始できないためユーザは不便に感じることになる。

本発明は、トナーの帯電量が低下した状態であっても、トナーの供給量を適正に制御することによって出力画像との濃度を安定させ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。

請求項１に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、トナーを収容するトナー収容手段と、前記トナー収容手段にトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナーに電荷を付与する電荷付与手段と、前記電荷付与手段により電荷が付与されたトナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体に現像バイアスを印加し、該現像バイアスの電位と前記静電潜像の電位差に応じた濃度で前記像担持体上の静電潜像を前記トナー担持体上のトナーにより現像するバイアス印加手段と、を備えた現像手段と、前記現像手段によって現像されるトナーパターンの濃度を検知する濃度検知手段と、前記現像バイアスと前記静電潜像の電位との電位差を制御する電位制御手段と、
前記濃度検知手段により検知される前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー供給手段が前記トナー収容手段に供給するトナー量を制御するトナー量制御手段と、を有し、前記電荷付与手段による前記トナーへの電荷付与が開始される際に、前記電位制御手段は、前記トナーパターンの濃度が所定濃度で形成されるように前記電位差を変化させ、その後、前記トナーパターンを形成するための前記電位差を一定にした状態で、前記トナー量制御手段は、前記濃度検知手段により検知される前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー供給手段が供給するトナー量を制御することを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、画像形成装置及び現像装置の稼動が再開してトナーの帯電量が所望の値に回復するまでの間、トナーパッチを形成するための現像コントラストを制御する。これにより、トナーパッチはトナーの帯電量が低下した状態であっても所定濃度で形成されるため、現像装置内のトナー濃度を維持することができる。そのため、トナーの帯電量が低下した状態であっても出力画像の濃度を安定させることができる。

前述したように、画像形成装置の電源がオフされている場合や省エネルギーモードなどの画像形成装置の電源がオンでありながら装置が待機状態の場合、撹拌による電荷付与が行われない。そのため電源をオンにした直後や待機状態から復帰した直後においては、トナーの帯電量が所望の帯電量よりも低下した状態にある。トナーの帯電量が所望の帯電量よりも所定値以上低下した状態においてトナーパッチ（トナーパターン）を形成すると、トナーパッチの濃度は所定の値よりも高くなる。トナーパッチの濃度が高いのでＡＴＲ（トナー量制御手段）は現像装置に供給するトナー量を減少させるように制御する。そのため、現像装置内のトナー濃度が低下し、結果として出力画像濃度が低下する。このような課題に対して、本実施形態の画像形成装置は次のような制御を行う。即ち、電源オン直後のトナーの帯電量が低下した状態においてパッチ検ＡＴＲによるトナー濃度制御を行う場合、トナーの帯電量の低下量Ｘ（μＣ／ｇ）に応じてトナーパッチを形成するための現像コントラスト（以下、パッチＶｃｏｎｔとする。）を第１の電位差Ｙ_１から第２の電位差Ｙ_２に低下させるように制御する。そして、第２の電位差Ｙ_２に低下させるように制御した後、所定枚数の画像形成が行われる毎に形成されるトナーパッチの濃度と所定の濃度とが異なる場合、トナーパッチの濃度と所定濃度とに基づいてトナーの供給量を制御する。また、次回に形成されるトナーパッチが所定濃度で形成されるようにパッチＶｃｏｎｔをさらに制御する。以下、本発明に係る画像形成装置を実施形態及び図面に基づいて説明する。

なお、以下の実施形態では２成分現像剤を用いた画像形成装置を例に本発明を説明するが、本発明は１成分現像剤の画像形成装置にも応用可能である。

（第１の実施形態）
まず、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。本実施形態の画像形成装置１００は、電子写真方式の４色フルカラーのプリンタである。画像形成装置１００は、リーダ部（読み取り手段）Ａとプリンタ部Ｂとを備えている。

まず、リーダ部Ａについて説明する。リーダ部Ａにおいて、原稿１０１は、その画像（画像面）を下方に向けた状態で、原稿台ガラス１０２上に載置される。この原稿１０１の画像は、光源１０３によって照射され、光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配列されたレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）のＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にレッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。

これらの読み取り光学系ユニット（光源１０３、光学系１０４、ＣＣＤセンサ１０５）は、矢印方向に走査することにより、原稿１０１をライン毎の電気信号データ列に変換する。

また、原稿台ガラス１０２上には、原稿１０１を突き当てることにより、原稿１０１が原稿台ガラス１０２に対して斜めに載置されることを防止するための突き当て部材１０７が設けられている。更に、原稿台ガラス１０２上には、原稿台ガラス１０２の表面にＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定し、又ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための基準白色板１０６が配置されている。

ＣＣＤセンサ１０５によって得られた画像信号は、リーダ画像処理部１０８において画像処理された後、プリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部（プリンタ画像処理部）１０９で画像処理される。

本実施形態の読み取り方式を原稿台に載置される原稿を読み取る方法によって説明したが、紙搬送装置によって原稿を搬送し、搬送される原稿をＣＣＤセンサ１０５で読み取る自動流し読み方式による読み取りでも良い。

次に、プリンタ部Ｂについて説明する。プリンタ部Ｂは、操作部２０を有し、ユーザが、画像の種類や枚数等の諸条件を入力することができる。プリンタ部Ｂは、それに応じて画像形成を行う。

プリンタ部Ｂは、像担持体であるドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動装置（図示せず）により図中矢印方向（反時計回り）に回転駆動される。感光ドラム１は、回転過程で一次帯電器２により表面が一様に帯電される。本実施形態では、一次帯電器２として、スコロトロン帯電器を用いた。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されたグリッド部とを有する。ワイヤに印加される電圧に依存するが、感光ドラム１は、ほぼグリッド部に印加された電圧に帯電する。一次帯電器２のワイヤには、帯電バイアスを出力する帯電バイアス電源（図示せず）から所定の帯電バイアスが印加される。また、一次帯電器２のグリッド部には、グリッドバイアスを出力するグリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。

続いて露光装置３について説明する。露光装置３は、レーザ光源としての半導体レーザ（図示せず）とこの半導体レーザから放出されたレーザ光を感光ドラム１に偏向走査する偏向器３ａ（ポリゴンミラー）とを有する。露光装置（レーザスキャナ）３により、第１色目の、例えば、イエローの画像パターンに従ったレーザ光がイエローに対応する感光ドラム１に照射される。これにより、感光ドラム１の表面に第１色目の画像の静電像（静電潜像）が形成される。その他のマゼンタ、シアン、ブラックに対応する静電潜像も各色に対応する感光ドラム１に形成される。

各色に対応する感光ドラム１にそれぞれ形成された静電潜像は、次いで現像装置４によって現像される。本実施形態の画像形成装置１００では、二成分現像剤を使用する二成分現像方式を採用する。現像装置４は、感光ドラム１に対向する現像位置に配置される。現像装置４の内部は、現像位置において垂直方向に延在する隔壁４１によって、トナー保持部である第１室（第１のトナー収容手段）４２と第２室（第２のトナー収容手段）４３とに区画されている。第１室には、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４４（現像剤担持体）が配置されており、この現像スリーブ４４内には磁界発生手段としてのマグネットが固定配置されている。

第１室４２、第２室４３にはそれぞれ、第１のスクリュー４５（第１の電荷付与手段）、第２のスクリュー４６（第２の電荷付与手段）が配置されている。第１のスクリュー４５は、第１室４２中の現像剤を撹拌し、第２室４３に現像剤を搬送する。第１のスクリュー４５及び第２のスクリュー４６で現像剤を撹拌してトナーとキャリアとを接触させる。その際の摩擦によってトナーが負の電荷、キャリアが正の電荷を帯びる。トナーの量に対してキャリアの量が多い場合、即ちトナー濃度が所望の値より低い場合、キャリアに対してトナーの接触回数が多くなるため、トナーの帯電量が所望の値よりも高くなる。一方、トナーの量に対してキャリアの量が少ない場合、即ちトナー濃度が高い場合、キャリアに対してトナーの接触回数が少なくなるため、トナーの帯電量が所望の値よりも低くなる。トナーの帯電量を所望の値に保つため、後述するＡＴＲによりトナー濃度を所望の値に維持する制御を行う。

第２のスクリュー４５は、後述するトナー補給槽３３からのトナー搬送スクリュー３２の回転によって供給されたトナーと、すでに現像装置４内にある現像剤とを撹拌搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。第１室４２と第２室４３との間の隔壁には、図１における手前側と奥側の端部において第１室４２と第２室４３とを相互に連通させる現像剤通路が形成されている。第１、第２スクリュー４２、４３の搬送力により、現像によってトナーが消費されて現像剤のトナー濃度が低下した第１室４２内の現像剤が一方の通路から第２室４３へ移動する。第２室４３内で現像剤のトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室４２内へ移動する。

現像装置４内の二成分現像剤は、マグネットの磁力により現像スリーブ４４上（トナー担持体）に担持される。次いで、現像スリーブ４４上（トナー担持体上）の現像剤は、現像剤規制部材としてのブレードにより層厚を規制され、現像スリーブ４４の回転に伴って感光ドラム１と対向した現像領域に搬送される。そして、現像領域において現像剤が感光ドラム１上の静電像の現像に供される。現像効率、即ち、潜像へのトナー付与率を向上させるために、現像スリーブ４４には現像バイアス電源４７（現像バイアス印加手段）から所定の現像バイアスが印加される。本実施例では、現像スリーブ４４には、現像バイアス電源４７から、直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアスが印加される。現像コントラストは、感光ドラム１に形成される静電潜像の電位と現像スリーブに印加される直流電圧との電位差を指す。トナーの帯電量が一定の場合、この現像コントラストによって感光体に上に載るトナー量が決まる。電子写真方式の画像形成装置では、現像コントラストを制御することによって画像の濃度を制御する。現像コントラストの制御方法については後述する。

本実施形態では、現像装置４の上部に、補給用トナーを収容したトナー補給槽３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋが取り付けられている。各補給槽３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋの下部には、駆動源としてのモータ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋにより回転駆動されるトナー搬送スクリュー３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋが設置されている。トナー搬送スクリュー３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、それぞれ補給用トナーを、トナー搬送路（図示せず）を通して搬送し、各現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ内に供給する。トナー搬送スクリュー３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋによるトナーの供給は、後述する制御部１１０のＣＰＵ１１１が、モータ駆動回路（図示せず）を介してモータ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ１１１に接続されたＲＡＭ１１２には、モータ駆動回路に供給する制御データ等が記憶されている。トナー補給槽３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ、モータ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ、及びトナー搬送スクリュー３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋなどが、トナー補給装置３０を構成する。尚、本実施例では、トナー補給装置３０の各部材の構成及び動作は、補給するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用のものであることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して総括的に説明する。

本実施形態のプリンタ部Ｂは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有する。各現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを備えた二成分現像剤が充填されている。二成分現像剤は、現像剤のトナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）とで構成される。現像装置４には、トナー（Ｔ）とキャリア（Ｃ）との混合比Ｔ／（Ｔ＋Ｃ）、即ち、現像剤のトナー濃度（以下、「Ｔ／（Ｔ＋Ｃ）比」という。）を一定に保つためにトナー濃度検出・制御装置（ＡＴＲ）が備えられている。トナー濃度検出・制御装置は、トナー補給槽３３からトナーが供給され、現像装置４内のトナー濃度が一定に保たれるように制御する。

それぞれの色に対応する感光ドラム１上に形成された静電潜像は、感光ドラム１の回転に伴って、予め感光ドラム１に対向されて配置される現像装置４により可視画像（トナー像）として現像される。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト６上に、一次転写手段としての一次転写ローラ７ａの作用により転写（一次転写）される。この時、一次転写ローラ７ａには、一次転写バイアス電源（図示せず）より、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の一次転写バイアスが印加される。中間転写ベルト６は、感光ドラム１と略同速で図中矢印方向（時計回り）に周回移動（回転）する。

上記の帯電、露光、現像、一次転写の工程を、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行うことで、中間転写ベルト６上に、各色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。

その後、この中間転写ベルト６上に重畳した４色のトナー像は、二次転写ローラ７ｂの作用により、一括して記録材Ｐの表面に転写（二次転写）される。この時、二次転写ローラ７ｂには、二次転写バイアス電源（図示せず）よりトナーの正規の帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスが印加される。記録材Ｐは、ピックアップローラ９などの記録材搬送装置によって、所定のタイミングで中間転写ベルト６と二次転写ローラ７ｂとの当接部に送られてくる。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、搬送ベルト１０によって定着装置１１に送られる。定着装置１１は、加熱装置を備えた定着ローラと、定着ローラに圧接する加圧ローラとを有する。記録材Ｐは、定着装置１１において熱及び圧力を加えられる。これにより、トナーが記録材Ｐに溶融固着され、最終的なフルカラー画像になる。トナー像が加熱定着された後、記録材Ｐは機外に排出される。

一次転写後に感光ドラム１上に残ったトナーは、その後、クリーニング手段としてのクリーニングブレード８によって掻き取られて回収される。

尚、上述では、フルカラー画像形成時を例として説明したが、例えば、ブラック単色画像などの単色画像も形成することができる。その場合、感光ドラム１上に形成されたブラックの画像の静電潜像を、ブラックの現像装置４Ｂによって現像する。そして、上記同様にして、感光ドラム１上に形成されたブラックのトナー像を最終的に記録材６に転写し、定着することで、ブラックのみの画像を得ることができる。

次に、リーダ部Ａで読み取られた原稿の画像データを処理するリーダ画像処理部１０８及びプリンタ制御部１０９について説明する。図２は、リーダ画像処理部１０８における画像信号の流れを示すブロック図である。図４は、プリンタ部Ｂのプリンタ制御部のブロック図である。

図２に示すように、ＣＣＤセンサ１０５から出力される画像信号は、アナログ信号処理部２０１に入力される。アナログ信号処理部２０１に入力された信号は、ここでゲイン調整、オフセット調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ２０２で各色信号毎に８ｂｉｔのデジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。変換された信号は、その後、シェーディング補正部２０３に入力され、色毎に基準白色板１０６の読み取り信号を用いた公知のシェーディング補正が施される。

クロック発生部２１１は、１画素単位のクロックを発生する。また、主走査アドレスカウンタ２１２では、クロック発生部２１１からのクロックを計数し、１ラインの画素アドレス出力を生成する。そして、デコーダ２１３は、主走査アドレスカウンタ２１２からの主走査アドレスをデコードして、シフトパルスやリセットパルス等のライン単位のＣＣＤ駆動信号を生成する。又、デコーダ２１３は、ＣＣＤセンサ１０５からの１ライン読み取り信号中の有効領域を表すＶＥ信号、ライン同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。尚、主走査アドレスカウンタ２１２は、ＨＳＹＮＣ信号でクリアされ、次のラインの主走査アドレスの計数を開始する。

ＣＣＤセンサ１０５の各ラインセンサは、相互に所定の距離を隔てて配置されている。そのため、図２のラインディレイ回路２０４において、副走査方向の空間的ずれを補正する。具体的には、Ｂ信号に対して副走査方向で、Ｒ、Ｇの各信号を副走査方向にライン遅延させてＢ信号に合わせる。

入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサ１０５のＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの分光特性で決まる読み取り色空間を、ＮＴＳＣの標準色空間に変換する部分であり、下記式のようなマトリックス演算を行う。

光量／画像濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＯＭにより構成され、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の輝度信号が、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の画像信号のＭ０、Ｃ０、Ｙ０の濃度信号に変換される。ライン遅延メモリ２０７は、黒文字判定部（図示せず）で、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４信号から生成されるＵＣＲ、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮ等の判定信号までのライン遅延分だけ、Ｍ０、Ｃ０、Ｙ０の画像信号を遅延させる。

マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、入力されたＭ１、Ｃ１、Ｙ１の３原色信号により黒（Ｋ）の信号を抽出し、更にプリンタ部Ｂでの記録色材の色濁りを補正する演算を施す。そして、マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、Ｍ２、Ｃ２、Ｙ２、Ｋ２の信号を各読み取り動作の度に、順次、所定のビット幅（８ｂｉｔ）で出力する。

γ補正回路２０９は、リーダ部Ａにおいて、プリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく画像濃度補正を行う。γ補正回路２０９は、例えば、２５６バイトのＲＡＭ等で構成されたγＬＵＴ（階調補正テーブル）を用いて入力画像の濃度変換を行い、変換された画像濃度データに基づいて画像形成が行われる。また、空間フィルタ処理部（出力フィルタ）２１０は、エッジ強調又はスムージング処理を行う。一方で、Ｍ２、Ｃ２、Ｙ２、Ｋ２の信号は、ビデオカウンタ２２０にも送られ、そこで画素単位の画像濃度値を積算し、各画像のビデオカウント値を算出する。

又、リーダ部Ａは、リーダ部Ａ内の制御を行うＣＰＵ２１４、ＲＡＭ２１５、ＲＯＭ２１６を有する。又、画像形成装置１００本体には、操作部２０が設けられている。操作部２０は表示器２１８を有している。操作部２０は、リーダ部ＡのＣＰＵ２１４、後述するプリンタ部Ｂの制御部１１０のＣＰＵ１１１などに接続されている。

図３は、図１に示すリーダ画像処理部１０８における各制御信号のタイミングを示す図である。同図において、ＶＳＹＮＣ信号は、副走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において、画像読み取り（スキャン）を行って、順次、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの出力信号を形成する。又、ＶＥ信号は、主走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において主走査開始位置のタイミングをとり、主にライン遅延のライン計数制御に用いられる。そして、ＣＬＯＣＫ信号は画素同期信号であり、“０”→“１”の立ち上がりタイミングで画像データを転送するのに用いられる。

このように処理されたＭ４、Ｃ４、Ｙ４、Ｋ４の面順次の画像信号は、プリンタ制御部１０９に送られる。そして、プリンタ部ＢでＰＷＭ（パルス幅変調）により濃度階調を有する画像記録が行われる。

次に図４を用いてプリンタ制御部１０９について説明する。プリンタ制御部１０９のパルス幅変調回路１９１は、入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間幅）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、高濃度の画素信号に対してはより幅の広い駆動パルスを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスを、中間濃度の画素画像信号に対しては中間幅の駆動パルスを各々形成する。パルス幅変調回路１９１から出力されたレーザ駆動パルスは、露光手段としてのレーザスキャナ３の半導体レーザに供給され、半導体レーザを、そのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザは高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。このため、後述の感光ドラム１は、レーザスキャナ３が備える光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜増のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対応するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。

プリンタ制御部１０９のパルス幅変調回路１９１は、入力される画素信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間幅）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。即ち、高濃度の画素信号に対してはより幅の広い駆動パルスを、低濃度の画素信号に対してはより幅の狭い駆動パルスを、中間濃度の画素信号に対しては中間幅の駆動パルスを各々形成する。パルス幅変調回路１９１から出力されたレーザ駆動パルスは、露光手段としてのレーザスキャナ３の半導体レーザに供給され、半導体レーザを、そのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。従って、半導体レーザは高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。このため、感光ドラム１は、レーザスキャナ３が備える光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対応するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。

また、プリンタ制御部１０９には、予め定められた濃度に対する信号レベルを有するトナーパッチ信号を発生するトナーパッチ信号発生回路（パターンジェネレータ）１９２が設けられている。詳しくは後述する。

次に、現像装置４内のトナー濃度を制御するトナー濃度検出・制御装置（ＡＴＲ、トナー量制御手段）について説明する。静電潜像の現像によりトナーが消費されるため、現像装置４内の現像剤のトナー濃度が低下する。そのため、トナー濃度検出・制御装置により、トナー補給槽３３から現像装置４に供給するトナー量を制御する。これにより、現像剤のトナー濃度を可及的に一定に制御し、又は画像濃度を可及的に一定に制御する。

本実施形態の画像形成装置１００は、感光ドラム１上（像担持体上）に参照用のトナーパッチを作像し、その画像濃度を感光ドラム１に対向設置した画像濃度センサ１２により検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）のトナー濃度検出・制御装置を有する。なお、画像濃度センサ１２は中間転写体に対向して設置し、中間転写体上のトナーパッチを読み取るようにしても良い。

以下、パッチ検方式のトナー濃度検出・制御装置によるトナー濃度制御ついて説明する。

・パッチ検ＡＴＲによるトナー濃度制御
本実施形態に係る画像形成装置のＣＰＵ１１１は、連続画像形成中、図５に示すように、先行する画像の潜像の後端とその後に形成される画像潜像の先端とに挟まれた非画像領域（以下、画像間とする）にトナーパッチの静電潜像（パッチ潜像）を形成する。そのパッチ潜像をトナーで現像することでトナー濃度を制御するためのトナーパッチＱ（トナーパターン）を形成させる。

上述したように、プリンタ制御部１０９には、予め定められた濃度のトナーパッチが形成されるようにトナーパッチ信号を発生するトナーパッチ信号発生回路（パターンジェネレータ）１９２が設けられている。このパターンジェネレータ１９２からのトナーパッチ信号を、パルス幅変調回路１９１に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを、レーザスキャナ３の半導体レーザに供給し、半導体レーザをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光ドラム１を走査露光する。これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ潜像が感光ドラム１に形成される。次いで、このパッチ潜像は、現像装置４により現像され、感光ドラム１上にトナーパッチＱが形成される。

トナーパッチＱの濃度が所定濃度よりも高い場合、ＣＰＵ１１１はトナー濃度が高いと判定し、トナーの供給量を減少させ、トナー濃度が低い場合、ＣＰＵ１１１はトナー濃度が低いと判定し、トナーの供給量を増加させる。以上が従来のパッチ検ＡＴＲである。

以下、本実施形態におけるパッチ検ＡＴＲについて説明する。トナーパッチＱを形成する際のパッチＶｃｏｎｔは通常一定に制御されるが、本実施形態ではこのパッチＶｃｏｎｔを制御する。現像コントラストは、一次帯電器２への印加する一次帯電バイアス、現像スリーブ４４へ印加する現像バイアスの直流成分、感光ドラム１へ露光する露光量の関係で決定される。これらのいずれを変えても現像コントラストを変化させることが可能である。本実施形態では一次帯電器２、現像スリーブ４４への印加バイアスは固定しておき、感光ドラム１へ露光する露光量を変えることパッチＶｃｏｎｔの制御を行う。即ち、通常の画像域と画像間でのパッチ潜像形成時におけるレーザ光量のパワーを変化させることでパッチＶｃｏｎｔを制御する。

トナーパッチＱを形成する際のパッチＶｃｏｎｔはトナーパッチＱの濃度が目標濃度（本実施形態では０．８）となるようにレーザパワーを決定する。画像面積としては２００レベルで、レーザパワーを適宜変化させて電位を測定することで、トナーパッチＱを形成するための静電潜像の電位を目標電位となるようにレーザパワーを決定することができる。このようなトナーパッチＱ用のレーザパワーを決定する制御を、以下では、パッチ電位制御と呼ぶ。

本実施形態では、パッチＶｃｏｎｔを制御する場合、ＣＰＵ１１１は下記式に従ってレーザパワーを変化させる。

本実施形態では、パッチＶｃｏｎｔを制御する場合、ＣＰＵ１１１は下記式に従ってレーザパワーを変化させる。

レーザパワー＝レーザパワー＿ｒｅｆ＋α
レーザパワー＿ｒｅｆは、レーザパワー制御前のレーザパワーである。

ここで、１回の制御により、大きく現像コントラストを変更して設定すると、色味の差が視認されることがある。そのため、１回の変動分に上下限を加え、所定値以内の現像コントラストの変更に留めるのが望ましい。一般的に、色味差ΔＥは、ΔＥ≦３であれば、人間の目視レベルでは色味変化を感知し難く、色味の変化が実質的に無いものとして許容されている。従って、１回の現像コントラストの変更によって、色味差ΔＥ≦３になるようなαに制限するのが望ましい。色味差ΔＥは、各色について出力された画像の色味差を色度計で測定することで求めることができる。例えば、色味差ΔＥは、出力された画像をＸ−Ｒｉｔｅ社製の色度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５３０で色度Ｌ＊ａ＊ｂ値を測定し、下記式にて算出することができる。

感光ドラム１上に形成されるトナーパッチＱからの反射光量は、画像濃度センサ１２で測定される。画像濃度センサ１２は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部１２ａと、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部１２ｂとを有する。画像濃度センサ１２は、感光ドラム１上の「画像間」に形成されたトナーパッチＱが画像濃度センサ１２の下を通過するタイミングを見計らって、上記反射光量を測定する。この測定結果に係る信号は、ＣＰＵ１１１に入力される。その後、ＣＰＵ１１１は、所望の一定濃度（反射光量）が得られると推定される補給トナー量の補正量（後述）を求める。

以下、更に詳しく説明する。図６は、上述した画像濃度センサ１２の出力信号を処理する回路構成の一例を示すブロック図である。画像濃度センサ１２に入力される感光ドラム１からの反射光（近赤外光）は、電気信号に変換される。０〜５Ｖの電気信号は、制御部１１０に設けられるＡ／Ｄ変換回路１５により、８ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、制御部１１０に設けられる濃度変換回路１６によって濃度情報に変換される。

イエロー、マゼンタ及びシアンの各色のトナーの補給制御を例として更に詳しく説明する。このトナーは、スチレン系共重合樹脂をバインダとして、各色の色材を分散させたものである。又、感光ドラム１は、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率が約４０％のＯＰＣ感光体である。しかし、反射率が同程度であるアモルファスシリコン系の感光体などであっても構わない。又、本実施例では、画像濃度センサ１２は、感光ドラム１からの正反射光のみを検出するよう構成されている。

図７は、感光ドラム１上に形成したトナーパッチＱの濃度を各色の面積階調により段階的に変えた時の、画像濃度センサ１２の出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。尚、トナーが感光ドラム１に付着していない状態の画像濃度センサ１２の出力を５Ｖ、つまり２５５レベルに設定する。

図７に示されるように、各トナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従い画像濃度センサ１２の出力が小さくなる。このような画像濃度センサ１２の特性に基づき、画像濃度センサ１２の出力から濃度信号に変換する各色専用のテーブル１６ａを予め用意する。このテーブル１６ａは、濃度変換回路１６の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路１６は、各色とも、精度よく画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路１６は、濃度情報をＣＰＵ１１１へと出力する。

パッチ検ＡＴＲ方式によるトナー濃度制御によってトナーパッチＱの濃度信号は２５５レベルのうちで１２８レベル（濃度で０．８）になるように設定されている。そのため、トナーパッチＱの濃度は０．８になるはずである。しかしながら、画像形成装置１００の画像特性は常に変化を起こす可能性がある。そのため、画像濃度センサ１２によるトナーパッチＱの濃度の測定結果が常に０．８になるわけではない。例えば、画像形成装置の電源をオンにした直後のトナー帯電量が低下した状態でトナーパッチＱを形成すると、そのトナーパッチＱは０.８よりも高い濃度で形成される（例えば０．９）。一方、湿度の変化などによりトナー帯電量が上昇したトナーパッチＱを形成すると、湿度の変化の仕方によってトナーパッチＱは０.８よりも低い濃度で形成される（例えば、０．７）。従って、ＣＰＵ１１１は、初期設定時に得られたトナーパッチＱの基準濃度信号（所定濃度０．８）と、測定結果（トナーパッチＱの濃度）とのずれΔＤ（上記であれば±０．１）に基づき、現像装置４内に供給するトナー量を制御する。これにより、ある程度のリップルは有するものの、現像装置４内のトナー濃度は良好な一定の濃度推移が得られる。

ここで、本実施形態の画像形成装置の特徴部分について説明する。上記のパッチ検ＡＴＲによるトナー濃度制御をトナーの帯電量が低下した状態で行うと、トナーパッチの濃度が高く検知される。そのため、ＣＰＵ１１１は、トナー濃度が高いと判定し、トナー濃度が所望の濃度である場合であってもトナーの供給を抑制するような制御が行われる。そのため、トナー濃度が所望の値から逸脱し、出力画像濃度が低下してしまう。ここでのトナー帯電量が低下した状態とは、所定時間以上画像形成装置の電源がオフにされ、電源をオンにした直後の状態、あるいは省エネルギーモードで所定時間以上現像装置４の稼動が停止された状態から稼動が再開された直後の状態を指す。この状態では所定時間以上トナーの撹拌が行われないため、その時間の間はトナーの帯電量が低下する。双方の場合とも、現像装置４のスクリュー４５、４６によってトナーの撹拌が行われないため、トナーの帯電量は低下する。

それに対して、本実施形態の画像形成装置では、ＣＰＵ１１１がトナーの帯電量が所望の値よりも低下していると判定した場合、パッチＶｃｏｎｔを制御する。これにより、トナーの帯電量が低下した状態であっても現像装置４内のトナー濃度に対して適切なトナー量を供給することができる。

図８及び図９を用いて、本実施形態におけるパッチＶｃｏｎｔの制御方法について更に説明する。

図８（ａ）はトナーの帯電量の時間変化を示す図である。図８（ｂ）はパッチＶｃｏｎｔの電位を示す図である。図８（ｃ）はパッチＶｃｏｎｔを制御したときのパッチの濃度を示す図である。図８（ｄ）はトナー濃度を示す図である。図１４と同様に、説明を簡易にするために、図８（ａ）から図８（ｄ）のＡ点からＢ点までのトナー帯電量、画像Ｖｃｏｎｔ、パッチＶｃｏｎｔ、パッチ濃度、トナー濃度、画像濃度を理想の値とする。

また、Ａ点からＢ点およびＣ点以降、画像形成装置１００の電源がオンの状態であり、Ｂ点とＣ点との間では電源がオフにされている状態を示している。電源がオフの間は現像剤が撹拌されないため、トナーの帯電量は時間とともに低下する。即ち、図８（ａ）に示すようにＢ点からＣ点ではトナーの帯電量が低下する。そして、電源がオンになったとき（Ｃ点）にはトナーの帯電量は所望の値より大きく低下した状態となる。電源をオンにさせるとともにトナーの撹拌を開始してもトナーの帯電量はすぐに回復しない。

本実施形態の画像形成装置では、トナーの撹拌が停止されてから撹拌が再開されるまでの時間を求め、予め記憶させた停止時間とトナーの低下帯電量との関係に基づいて、トナー帯電量の低下量Ｘ（μＣ／ｇ）を判定する。この場合、現像装置４の稼動していない時間とトナー帯電量との関係を示すテーブルをＲＯＭに記憶させる。トナーの低下帯電量は、温度、湿度などの環境に応じて異なるので、環境に応じた複数のテーブルを用意し、温度、湿度などの環境に応じて使用するテーブルを使い分ける。温度、湿度は図示しない環境センサによって検知する。

このような方法によって求められたトナーの低下帯電量Ｘ（μＣ／ｇ）に基づいて、ＣＰＵ１１１はパッチＶｃｏｎｔを第１のパッチＶｃｏｎｔＹ_１（第１の電位差）から第２のパッチＶｃｏｎｔＹ_２にΔＹ_１（Ｖ）だけ低下させる（図８（ｂ）参照）。パッチＶｃｏｎｔＹ_２までパッチＶｃｏｎｔを低下させることによって、トナーパッチＱが所定濃度（０．８）で形成されるようになる。トナーパッチＱが所定濃度で形成されるため、トナー補給量が電源オフされる直前の理想のトナー補給量に維持され、トナー濃度も理想値に維持される。

トナーの撹拌が再開されるとトナーの帯電量が上昇する。本実施形態では、トナーの帯電量の上昇量を定期的に形成されるトナーパッチＱの濃度から判定し、トナーの帯電量の上昇量に基づいて第２のパッチＶｃｏｎｔを第３のＶｃｏｎｔに制御する。

ＣＰＵ１１１は所定枚数の記録媒体に画像形成が行われる毎に第２のパッチＶｃｏｎｔに基づいてトナーパッチＱを形成させ（トナーパターン形成工程）る。トナーパッチＱは所定枚数（本実施形態では、２４枚毎）の画像形成が行われる毎に紙間に形成され、トナーの帯電量の回復をトナーパッチＱの濃度の変化から判定する。図８（ｂ）はトナーの帯電量の回復に応じてパッチＶｃｏｎｔをΔＹ_ｎ（Ｖ）制御したときの図である。トナーパッチＱの濃度と所定濃度とを比較し、両者が異なる値の場合（あるいは、トナーパッチＱの濃度が所定範囲内にない場合）、このトナーパッチＱの濃度と所定濃度とに基づいて現像装置４に供給するトナー量を制御する。また、トナーパッチＱの濃度と所定濃度との比較結果に基づいて、トナーパッチＱが所定濃度で形成されるようにパッチＶｃｏｎｔをΔＹ_ｎ（Ｖ）上昇あるいは低下させる制御を行う（第１の電位制御工程）。図１１（ｃ）の段差はパッチＶｃｏｎｔを制御していることを表し、トナーパッチＱの濃度が所定濃度よりも低いと判定される毎に、ＣＰＵ１１１はパッチＶｃｏｎｔをΔＹ_２（Ｖ）上昇させ、Ｙ_２（Ｖ）（第２の電位差）からＹ_３（Ｖ）（第３の電位差）に制御する。本実施例では、最終的にＹ_ｎ（Ｖ）がＹ_１（Ｖ）（第１の電位差）に上昇するまでこの制御を繰り返し行う（第２の電位制御工程）。これにより、トナー帯電量の変動に関わらずトナーパッチＱは所定濃度で形成されるようになり、トナーの供給が適正に行われるようになる。なお、トナーパッチＱの濃度が所定濃度より高いと検知された場合、パッチＶｃｏｎｔＹ_ｎ（Ｖ）をΔＹ_ｎ（Ｖ）低下させる制御を行う。

以下、図９を用いてＣＰＵ１１１が実行する制御フローを説明する。ＣＰＵ１１１は、画像形成装置１００の電源がオンされた、あるいは画像形成装置１００が待機状態から復帰したことに応じて、画像形成装置及び現像装置の停止してから再び稼動するまでの時間を求める（ステップＳ９０１）。そして、予め記憶させた停止時間とトナー帯電量との関係に基づいてトナー帯電量の低下量Ｘ（μＣ／ｇ）を判定する（ステップＳ９０２）。この判定結果に基づいてパッチＶｃｏｎｔの低下量ΔＹ_１（Ｖ）を決定する（ステップＳ９０３）。パッチＶｃｏｎｔをΔＹ_１（Ｖ）低下させてＹ_１（Ｖ）に設定する（ステップＳ９０４）。その後、画像形成が開始され（ステップＳ９０５）、所定枚数記録媒体に画像形成された後、パッチＶｃｏｎｔＹ_１に基づいて感光ドラム１上にトナーパッチＱが形成する（ステップＳ９０６）。

ステップＳ９０６の後、ＣＰＵ１１１は、画像濃度センサ１２にトナーパッチＱからの反射光を検知させ、その検知結果に基づいてトナーパッチＱの濃度を算出する（ステップＳ９０７）。算出されたトナーパッチＱの濃度が所定濃度であるか否かを判定する（ステップＳ９０８）。トナーパッチＱの濃度が所定濃度でないと判定された場合、ＣＰＵ１１１はトナーパッチＱの濃度と所定濃度とに基づいてトナー補給槽３３から現像装置４にトナーを供給する（ステップＳ９０９）。さらに、ＣＰＵ１１１は半導体レーザのレーザパワーを制御して、トナーパッチＱの濃度が所定濃度になるようにパッチＶｃｏｎｔを制御する（ステップＳ９１０）。そのときの制御分が上記のΔＹ_ｎである。

トナーパッチＱの濃度が所定濃度であると判定された場合、ＣＰＵ１１１はトナーパッチＱの濃度（所定濃度）と基づいてトナー補給槽３３から現像装置４にトナーを供給する（ステップＳ９１１）。パッチＶｃｏｎｔは制御されない。

なお、所定濃度であるか否かの判定基準は、トナーパッチＱの濃度が所定濃度０．８に対して±０．０５の範囲に収まっているかによって判定する方法でも良い。

ステップＳ９１０及びステップＳ９１１の後、ＣＰＵ１１１はコピージョブが終了したか否かを判断する（ステップＳ９１２）。コピージョブが終了した場合、ＣＰＵ１１１は画像形成装置１００を待機させる（ステップＳ９１３）。コピージョブが終了していない場合、ステップＳ９０５に戻り、画像形成を開始する。

なお、図８のＤ点以降ではトナーの帯電量が所望の値に回復した状態になる。Ｄ点以降もパッチを形成するが、トナーの帯電量が所望の値付近にあるためトナーパッチＱの濃度が大きく変化することがない。そのため、トナーパッチＱの濃度が所定濃度であると検知される回数が所定回数以上である場合、トナーの帯電量が回復したと判断し、パッチＶｃｏｎｔの制御を終了するようにしてもよい。例えば、上記の所定回数を１０回と設定した場合、２４０枚画像形成中に形成されるトナーパッチＱの濃度が所定濃度から変化しなければ、パッチＶｃｏｎｔの制御を終了する。

なお、本実施形態では、トナーの帯電量が変化した場合でもトナーパッチが所定の濃度で形成されるようにパッチＶｃｏｎｔを制御することによって、トナーの帯電量が回復するまでのトナー供給量を維持することについて述べた。しかしながら、パッチＶｃｏｎｔを一定に制御して、トナーパッチが形成されるべき濃度（目標濃度）を可変にすることによってトナー供給量を維持するようにしても良い。即ち、トナーの帯電量の変化によりトナーパッチの濃度は変化する。そのトナーパッチを検知したときの濃度を次回に形成されるパッチの目標値にする。これによって、トナーパッチの濃度と目標濃度とは略同一になるので、トナー供給量は大幅に変動することなく維持される。

以上、説明したような制御を行うことによって、トナー帯電量が低下している場合でも、トナーの供給を安定して行えることから、画像形成装置の電源をオンにした後、すぐに画像形成を開始しても安定した濃度の画像を出力することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の画像形成装置は、トナーの撹拌が停止した時間に基づいてトナー帯電量の所望の帯電量からの低下量を求め、その低下量に基づいてパッチＶｃｏｎｔを制御する。その後、トナーの帯電量の変化に合わせるようにパッチＶｃｏｎｔを制御するために、トナーパッチＱが所定濃度で形成されるように、パッチＶｃｏｎｔをさらに制御する例について説明した。

本実施形態では、後述するキャリブレーションや自動濃度制御時に行われる電位制御の結果に基づいてパッチＶｃｏｎｔを制御する。これによりさらに正確なパッチＶｃｏｎｔの制御が可能になる。また、本実施形態では、パッチＶｃｏｎｔＹ_ｎ（Ｖ）の制御量に基づいて画像ＶｃｏｎｔＺ_ｎ（Ｖ）を制御するため、時間経過とともにトナーの帯電量の変化した場合であっても、トナー濃度の安定制御と出力画像濃度の安定制御の両者を実現することができる。

常に安定した濃度の出力画像を得るためには、定期的に画像形成装置の調整を行うことが望ましい。そのために、本実施例の画像形成装置には以下のユーザが行う画像濃度制御機能（以下、キャリブレーション）と画像形成装置が自動的に行う自動濃度制御機能が備えられている。

上記キャリブレーションでは予め記憶された各濃度の画像を形成するための現像コントラスト（以下、画像Ｖｃｏｎｔ）に基づいて所定の濃度階調を持つ画像パターン（階調トナーパターン）を記録材上に形成する。その記録材上の画像パターンをリーダ部ＡのＣＣＤ１０５やシート搬送経路中の定着装置より下流配置されるカラーセンサなどの読取装置（第２の濃度検知手段）によって読み取る。その読取結果に基づいて画像Ｖｃｏｎｔの調整を行う（電位制御）。この画像Ｖｃｏｎｔを制御することによって画像の濃度制御を行うことができる。

なお、この画像を形成するための画像Ｖｃｏｎｔを制御する電位制御は、ドラム上にトナーパッチを形成し、そのトナーパッチが形成されるべき濃度とトナーパッチの濃度とに基づいて制御しても良い。つまり、トナーパッチが所定の濃度よりも高い場合、画像Ｖｃｏｎｔを低下させ、トナーパッチの濃度が所定の濃度よりも低い場合、画像Ｖｃｏｎｔを上昇させる。画像形成装置の電源をオンにした直後はトナーの帯電量が低下しているため、上記の電位制御を行うと、ＣＰＵは画像Ｖｃｏｎｔを低下させるように制御する。以下、本実施形態ではキャリブレーション時に電位制御によって画像Ｖｃｏｎｔを制御する場合を例に説明する。

キャリブレーション後の画像Ｖｃｏｎｔは帯電バイアスや現像バイアスを制御することによって設定される。設定された画像Ｖｃｏｎｔは、次のキャリブレーションが行われて新たな画像Ｖｃｏｎｔが設定されるまでの間、設定された画像Ｖｃｏｎｔに基づいて画像形成が行われる。

キャリブレーションを行うによって画像形成装置から出力される画像の濃度を安定させることができるが、ユーザが画像形成装置に指示しなければ実行されないため頻繁に行われないことが多い。しかしながら、画像濃度を安定させるためには頻繁にキャリブレーションを行うことを推奨している。特に、画像形成装置の電源をオンした後は、画像形成装置の特性が電源をオフにする以前と変わっている可能性があるため、画像形成装置の電源をオンにした直後にキャリブレーションを行う方がよい。

また、上記の自動濃度制御は、感光ドラム、あるいは中間転写体に上に階調性を有するパターン画像を形成し、パターン画像の濃度を感光ドラム近傍に配置したセンサで読み取る。読み取り結果から画像パターンの濃度を検出し、画像を形成するための電位制御及び階調制御を行う。

上記画像制御の詳細は特開２００３−２０２７１１の記載を参照されたい。

以下、上記キャリブレーションを例に電源オン直後に画像濃度制御を行った際に生じる課題について説明する。

画像形成装置の電源をオンにした直後に上記のキャリブレーションを行うと、その後の画像形成において出力画像が徐々に低下するという課題が生じていた。

図１７（ａ）はトナーの帯電量の時間変化を示す図である。図１７（ｂ）は時間変化に対するパッチを形成するためのパッチＶｃｏｎｔを示す図である。図１７（ｃ）は時間変化に対するパッチ濃度である。図１７（ｄ）は時間変化に対する現像装置内のトナー濃度を示す図である。図１７（ｅ）は時間変化に対する画像Ｖｃｏｎｔを示す図である。図１７（ｆ）は時間変化に対する画像形成装置から出力される画像濃度を示す図である。ここで、説明を簡易にするために、図１７中、Ａ点からＢ点までの図１７（ａ）から図１７（ｆ）までのそれぞれの値を所望の値とする。また、Ａ点からＢ点およびＣ点以降、画像形成装置の電源がオンされ、Ｂ点とＣ点との間では電源がオフにされている状態を示している。

電源がオフの状態あるいは待機状態の間は現像装置が稼動しないため、現像剤が撹拌されない。そのため、トナーの帯電量は時間とともに低下する。即ち、図１７（ａ）に示すように、Ｂ点からＣ点の間ではトナーの帯電量が低下する。そして、電源がオンになったとき（Ｃ点）にはトナーの帯電量は所望の値より大きく低下した状態となる（ΔＸ（μＣ／ｇ）低下）。電源をオンになりトナーの撹拌が再開しても、トナーの帯電量はすぐに回復しないため、電源オン後の画像濃度は高くなる。

このような状態（Ｃ点）で上記キャリブレーションを行うと、予め記憶された画像Ｖｃｏｎｔに基づいて帯電量が低下したトナーで画像パターンが形成されるので、記録媒体上での画像パターンのすべての階調において濃度は所定濃度より高くなる。例えば、濃度１．０の画像パターンは１．１に形成され、濃度０．５の画像パターンは濃度０．６で形成される。それに対して、上記キャリブレーションでは、１．１で形成された画像パターンが１．０で形成されるように、また、１．１で形成された画像パターンが１．０で形成されるように、画像Ｖｃｏｎｔを低下させる制御を行う（図１７（ｅ）参照）。これにより、キャリブレーションが行われたときの状態で出力画像の変動を抑制することができる。

しかしながら、この画像Ｖｃｏｎｔに基づいて画像形成を続けると、時間経過とともにトナーの帯電量が所定の値まで回復する（Ｄ点）ため、図１７（ｆ）に示すようにトナーの帯電量の上昇とともに出力画像の濃度が低下するという課題が生じていた。トナーの帯電量の上昇とともにキャリブレーションを行えばよいが、キャリブレーションの実行には大幅な制御時間がかかるためダウンタイムという課題が生じる。

本実施形態の画像形成装置は、電源をオンにした直後にキャリブレーションを行った際に生じる出力画像濃度の変化と現像装置４へのトナー供給を安定して行う画像形成装置を提供することを目的とする。また、現像装置４へのトナーを安定して行い、トナー濃度を維持することを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。

本実施形態によれば、画像形成装置の電源をオンにした直後から安定した濃度の画像を出力することができる。

尚、本実施形態では第１の実施形態で説明した部材に対しては同一記号を付し、再度の説明については省略する。

以下、本実施形態における画像形成装置について図１４を用いて説明する。キャリブレ−ジョンは図１４のＣ点で行われる。図１４（ｅ）に示すように、電源をオンにした直後にキャリブレーションを行うと、ＣＰＵ１１１は画像Ｖｃｏｎｔを第１の画像Ｖｃｏｎｔから第２の画像ＶｃｏｎｔにΔＹ_１（Ｖ）だけ低下させる制御を行う。それに伴い、図１４（ｂ）に示すように、トナーパッチＱを形成するためのパッチＶｃｏｎｔも第１のパッチＶｃｏｎｔから第２のパッチＶｃｏｎｔにΔＹ_１（Ｖ）だけ低下させる。

画像Ｖｃｏｎｔ及びパッチＶｃｏｎｔを制御した後、所定枚数画像形成する毎に画像間にトナーパッチＱが形成される。そのトナーパッチＱの濃度の濃度に基づいて、第１の実施形態に記載したようにパッチＶｃｏｎｔを制御する。本実施形態では、パッチＶｃｏｎｔの制御に加えて、パッチＶｃｏｎｔの制御量ΔＹ_ｎ（Ｖ）に基づいて画像Ｖｃｏｎｔを制御する。

例えば、図１４（ｂ）に示すように、トナーパッチＱの濃度が所定濃度よりも低いと検知された場合、パッチＶｃｏｎｔをＹ_２（Ｖ）（第２のパッチＶｃｏｎｔ）からＹ_３（Ｖ）（第３のパッチＶｃｏｎｔ）にΔＹ_２（Ｖ）だけ上昇させる。それと同時に、画像ＶｃｏｎｔをＺ_２（Ｖ）（第２の画像Ｖｃｏｎｔ）からＺ_３（Ｖ）（第３の画像Ｖｃｏｎｔ）にΔＹ_２（Ｖ）だけ上昇させる。なお、トナーパッチＱの濃度が所定濃度より高いと検知された場合、ΔＹ_ｎ（Ｖ）を低下させる制御を行う。

また、本実施形態では、パッチＶｃｏｎｔ及び画像Ｖｃｏｎｔの制御量をΔＹ_ｎ（Ｖ）としたが、パッチＶｃｏｎｔと画像Ｖｃｏｎｔの制御量とを異ならせても良い。その場合、パッチＶｃｏｎｔの制御量をΔＹ_ｎ（Ｖ）とする。画像Ｖｃｏｎｔの制御量ΔＺ_ｎ（Ｖ）は、ΔＹ_ｎ（Ｖ）とあらかじめ記憶させておいたパッチＶｃｏｎｔと画像Ｖｃｏｎｔとの相関性に基づいて設定された関数に基づいてΔＺ_ｎ（Ｖ）を算出し、ΔＺ_ｎ（Ｖ）を画像Ｖｃｏｎｔの制御量とする。

本実施形態では、以下のようにγ補正回路２０９も同時に補正しても良い。この補正では、トナーパッチの濃度が所定濃度と異なる場合、γ補正回路２０９を制御して、入力画像の濃度階調に対して出力画像の濃度階調を一致させるようにする。つまり、トナーパッチＱの濃度を検知した情報によって、所望の階調性が得られるように、γ補正回路２０９の階調補正テーブル（ＬＵＴ）を新たに作成したり、又は階調補正テーブル（ＬＵＴ）を補正したりする。

上述のように、γ補正回路２０９の階調補正テーブル（ＬＵＴ）は、出力画像の濃度を補正する規則を定めるものであり、入力信号レベルと出力信号レベルとが関係付けられている。プリンタ制御部１０９は、この階調補正テーブル（ＬＵＴ）を用いて、出力画像において理想的にはリニアな階調特性が得られるように、入力された画像信号を補正して各画像毎の画像情報信号の濃度レベル信号を生成する。

制御部１１０のＣＰＵ１１１は、トナーパッチＱを実際に測定した際の濃度階調特性の、理想的な濃度階調特性（直線）からのずれが補正されるようなに新たな階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成するか、階調補正テーブル（ＬＵＴ）を補正する。これにより、プリンタ制御部１０９は、その新たな階調補正テーブル（ＬＵＴ）又は補正された階調補正テーブル（ＬＵＴ）を用いることで、現状の現像性に応じた画像情報信号の濃度レベル信号を生成することができる。

図１８は、γ補正回路２０９を補正する際に用いる補正テーブルを示す図である。図１８中の実線は、基準となる補正テーブルを示している。即ち、第１の実施形態にて説明したような現像コントラスト電圧の制御に使用したトナーパッチＱとは別の濃度域のトナーパッチＱの濃度を検知する。その検知結果ΔＤに基づいて、実線の基準となる補正テーブル×ΔＤとして、図１８の点線で示す補正テーブルを作成する。そして、その量だけ、画像信号を補正する。そうすることにより、あらゆる濃度域での画像濃度の安定性が確保される。

例えば、次のようにして、新規に階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成することができる。ＣＰＵ１１１は、実施例１にて説明した現像コントラスト電圧の制御に使用したトナーパッチＱの濃度レベルとは別の少なくとも１つの濃度レベルを有する基準データに基づいて、通常、複数の濃度レベルに対応する複数のトナーパッチＱを形成させる。又、ＣＰＵ１１１は、その基準画像の濃度を画像濃度センサ１２により測定させる。そして、ＣＰＵ１１１は、各基準画像の測定結果と、各基準画像の各濃度レベルに対応する標準濃度とを比較する。その結果に基づいて、濃度を補正する前の画像データが有する濃度レベルと、出力画像の濃度との関係が理想的には線形になるような階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成する。即ち、理想的な濃度階調特性（直線）からの、濃度補正用画像を実際に測定した際の濃度階調特性のずれを補正するような補正テーブルを作成する。以降、このようにして作成した階調補正テーブル（ＬＵＴ）を、次に階調補正テーブル（ＬＵＴ）が作成又は補正されるまで用いる。

以下、上記のキャリブレーションについて図１０から図１３を用いて詳しく説明する。このキャリブレーションは、ユーザがキャリブレーションを行う必要があると感じたときに行われ、ユーザによる指示に基づいて開始される。キャリブレーションの目的のひとつは、最大画像濃度を形成するための画像Ｖｃｏｎｔを設定することにある。また、その他の目的としては、画像の階調性を維持することにある。本実施形態では、画像域のレーザパワーを制御することによって最大画像濃度（１．６）に対応する画像Ｖｃｏｎｔを設定する。

以下、図１０を用いてキャリブレーション時にプリンタ部ＢのＣＰＵ１１１が行う制御フローを説明する。画像形成装置に付属されている操作部２０からのキャリブレーション実行の指示に応じて、ＣＰＵ１１１はキャリブレーションを開始する（Ｓ１００１）。

本キャリブレーションでは、まず最大画像濃度を決定する画像Ｖｃｏｎｔを補正する現像コントラスト補正値を求める（Ｓ１００２からＳ１００４）。ステップＳ１００１でキャリブレーションを開始すると、ＣＰＵ１１１はパターンジェネレータ１９２を制御して、所定濃度（目標濃度）になるようにトナーパッチＱを感光ドラム１上に形成させ、画像濃度センサ１２にトナーパッチＱを読み取らせる（Ｓ１００２）。画像濃度センサ１２で読み取られたデータは、図６に示すブロック図に基づいて濃度信号に変換される。画像濃度センサ１２で読み取られたデータは、Ａ／Ｄ変換回路１５によりアナログデータからデジタルデータに変換される。デジタルデータは濃度変換回路１６に入力され、濃度変換テーブル１６ａに基づいて濃度データに変換される。変換された濃度データはＣＰＵ１１１に入力される。

次に、ステップＳ１００２で読み取られた値とトナーパッチＲの目標濃度とを比較し（Ｓ１００３）、現像コントラスト補正値を算出する（Ｓ１００４）。ステップＳ１００３では、トナーパッチの目標濃度が０．６でステップＳ１００２で読み取った濃度が０．８とすると、トナーパッチの濃度と目標濃度との差分は０．２となる。ステップＳ１００４では、この差分０．２を用いて予め記憶された図１１（ａ）に示す現像コントラスト補正テーブルによって、現像コントラスト補正値を算出する。本実施形態では、差分０．２に対する現像コントラスト補正値は−３０となる。

本実施形態では、画像Ｖｃｏｎｔの補正はレーザパワーで行うため、現像コントラスト補正値をレーザパワー補正値に変換する必要がある。そこで、図１１（ｂ）に示すような現像コントラスト補正値とレーザパワー補正値との変換テーブルをＲＯＭ１１３に予め記憶させておき、変換テーブルに基づいてレーザパワーを制御する。本実施形態では、現像コントラスト−３０に対するレーザパワー補正値は−２０でなる。尚、画像Ｖｃｏｎｔは、レーザパワー以外にも現像バイアスや一次帯電バイアスでも制御可能であり、現像コントラスト補正値に対する現像バイアス補正値あるいは一次帯電バイアス補正値の変換テーブルをＲＯＭ１１３に記憶させておいても良い。

次に、ＣＰＵ１１１は、キャリブレーション用に通常の画像形成よりも高いレーザパワーを設定する（ステップＳ１００５）。通常の画像形成よりもレーザパワーを高く設定するのは、確実に目標濃度（ここでは、最大画像濃度１．６）をキャリブレーション中の画像で得るためである。本実施形態では、画像Ｖｃｏｎｔが通常よりも１００Ｖ高くなるようなレーザパワーを用いた。

次に、キャリブレ−ジョンは画像Ｖｃｏｎｔを算出する工程に移る。この工程では、以下のＳ１００５からＳ１０１４において所定の濃度のパターン画像を形成するための画像信号とその画像信号に応じて感光ドラム１に形成される静電潜像の電位との関係を求める。また、Ｓ１０１５からＳ１０１７において上記の画像信号とその画像信号に応じて形成される画像の濃度との関係を求める。両者の関係に基づいて、Ｓ１０１８において図１２に示す静電潜像の電位と画像濃度との関係を算出し、Ｓ１０１９で画像Ｖｃｏｎｔを算出する。

Ｓ１００５からＳ１０２２までの具体的な制御フローを説明する。まず、６００ｄｐｉで、画像信号を０レベルに設定し（ステップＳ１００６）、静電潜像を形成する（ステップＳ１００７：形成工程）。その静電潜像を感光ドラムに対向して配置された電位センサ５（電位測定手段）で感光ドラム１の電位を測定する（ステップＳ１００８：測定工程）。次に画像信号を１レベルに設定し（ステップＳ１００９）、静電潜像を形成し、（ステップＳ１０１０：形成工程）、電位センサ５で感光ドラム１の電位を測定する（ステップＳ１０１１：測定工程）。以降、順次行い、Ｆレベルまでの静電潜像を順次形成し、電位センサ５で各々の電位を読み取る（ステップＳ１００７からＳ１０１４）。Ｓ１００５からＳ１０１４までに読み取られる各画像信号に対応する静電潜像の電位に基づいて、画像信号と静電潜像の電位との関係を求める。

その後、上記の静電潜像を現像装置４によりトナーで可視化し、図１２に示したパターン画像を記録材４８上に形成し出力する（ステップＳ１０１５）。図１２中の右のパターン画像は記録材Ｐに形成される画像パターンの濃度情報を示すものである。０が最も濃度が低く、Ｆが最も濃度が高い。１からＥまでは０からＦまでの間の中間調である。

この出力画像を原稿１０１として、スキャナ部Ａで読み込む（ステップＳ１０１６）。さらに、読み取った結果から画像濃度を検知する（ステップＳ１０１７：濃度検知工程）。このときの検知結果に基づいて、画像信号と画像濃との関係を求める。

次に、画像信号と静電潜像の電位との関係画像信号と画像濃との関係に基づいて、図１３に示す静電潜像の電位と画像濃度との関係を算出する。

図１３は、画像濃度と画像濃度に対応する画像Ｖｃｏｎｔとの関係を示す図である。感光ドラム１の画像濃度に対応する電位と画像濃度との関係を算出し（ステップＳ１０１８）、画像パターンの濃度が目標濃度となるような画像Ｖｃｏｎｔを算出する（ステップＳ１０１９：制御工程）。この画像Ｖｃｏｎｔ（仮の目標画像Ｖｃｏｎｔ）と上述の現像コントラスト補正値とに基づいて、キャリブレーション以降の画像形成で用いる画像Ｖｃｏｎｔを算出する（Ｓ１０２０、真の目標画像Ｖｃｏｎｔ）。これにより、所望の濃度１．６の出力が可能となる。ステップＳ１０２１で制御が終了し、以降の画像形成には、ステップＳ１０２０で求められた真の画像Ｖｃｏｎｔが用いられる（ステップＳ１０２２）。

本実施形態の画像形成装置では、上記のキャリブレーションにより制御された画像Ｖｃｏｎｔの制御前後の差分と同じ値だけパッチＶｃｏｎｔを制御する。また、トナーパッチＱの濃度に基づいてパッチＶｃｏｎｔを制御したときの制御前後の差分と同じ値だけ画像Ｖｃｏｎｔを上昇、あるいは低下させる制御を行う。

本実施形態では、第１の実施形態同様パッチＶｃｏｎｔ及び画像Ｖｃｏｎｔを制御する場合、ＣＰＵ１１１は下記式に従ってレーザパワーを変化させる。

以下、本制御を実行するＣＰＵ１１１が実行する制御フローを図１５を用いて説明する。

ＣＰＵ１１１は、画像形成装置１００の電源がオンされた後、ユーザが記録材６上に形成されるテストパターンを使用して上記キャリブレーションを行う。テストパターンの濃度からトナーの低下帯電量Ｘ（μＣ／ｇ）を算出し、Ｘ（μＣ／ｇ）に基づいてＣＰＵ１１１は画像ＶｃｏｎｔをΔＹ_１（Ｖ）低下させる（ステップＳ１５０１）。これによって、画像Ｖｃｏｎｔは第１の画像ＶｃｏｎｔＺ_１から第２の画像ＶｃｏｎｔＺ_２に制御される。

続いて、画像Ｖｃｏｎｔの制御ΔＹ_１（Ｖ）に基づいて、パッチＶｃｏｎｔの制御量をΔＹ_１（Ｖ）に決定し（ステップＳ１５０２）、ステップＳ１５０３において、パッチＶｃｏｎｔのをΔＹ_１（Ｖ）低下させる。これによって、パッチＶｃｏｎｔは第１のパッチＶｃｏｎｔＹ_１から第２のパッチＶｃｏｎｔＹ_２に制御され、パッチＶｃｏｎｔＹ_２によって形成されるトナーパッチＱは所定濃度（０．８）になると考えられる。

その後、ＣＰＵ１１１は、トナーの帯電量が回復する前に画像形成が開始させ（ステップＳ１５０４）、所定枚数記録媒体に画像形成された後、パッチＶｃｏｎｔＹ_２に基づいて感光ドラム１上にトナーパッチＱを形成させる（ステップＳ１５０５）。

ステップＳ１５０５の後、ＣＰＵ１１１は、画像濃度センサ１２にトナーパッチＱからの反射光を検知させ、その検知結果に基づいてトナーパッチＱの濃度を算出する（ステップＳ１５０６）。算出されたトナーパッチＱの濃度が所定濃度（所定濃度０．８）であるかか否かを判定する（ステップＳ１５０７）。トナーパッチＱの濃度が所定濃度でないと判定された場合、ＣＰＵ１１１はトナーパッチＱの濃度と所定の濃度とに基づいてトナー補給槽３３から現像装置４に供給するトナー量を制御する（ステップＳ１５０８）。また、ＣＰＵ１１１は半導体レーザのレーザパワーを制御して、トナーパッチＱの濃度が所定濃度（０．８）になるようにパッチＶｃｏｎｔＹ_ｎを制御する（ステップＳ１５０９）。さらに、ステップＳ１５０９で、ＣＰＵ１１１はトナーパッチＱと所定濃度とに基づいてγＬＵＴを新たに作成する。そのときの制御分が上記のΔＹ_ｎ（Ｖ）である。さらに、画像ＶｃｏｎｔをΔＹ_ｎ（Ｖ）だけ上昇させる。これにより、トナー帯電量の回復分だけ画像Ｖｃｏｎｔにより形成する画像の濃度を上昇させる。

トナーパッチＱの濃度が所定濃度の範囲内に収まっていると判定された場合、ＣＰＵ１１１はトナーパッチＱの濃度（所定濃度）と基づいてトナー補給槽３３から現像装置４にトナーを供給する（ステップＳ１５１０）。ＣＰＵ１１１は、パッチＶｃｏｎｔ及び画像Ｖｃｏｎｔを制御しない。

ステップＳ１５０９及びステップＳ１５１０の後、ＣＰＵ１１１はコピージョブが終了したか否かを判断する（ステップＳ１５１１）。コピージョブが終了した場合、ＣＰＵ１１１は画像形成装置１００を待機させる（ステップＳ１５１２）。コピージョブが終了していない場合、ステップＳ１５０４に戻り、画像形成を開始する。

なお、本実施形態では、画像Ｖｃｏｎｔの制御値に基づくパッチＶｃｏｎｔの制御値を画像Ｖｃｏｎｔの制御値と同じΔＹ_１（Ｖ）にした。また、パッチＶｃｏｎｔの制御値に基づく画像Ｖｃｏｎｔの制御値をパッチＶｃｏｎｔの制御値と同じΔＹ_ｎ（Ｖ）にした。しかしながら、感光ドラム１の電位の減衰特性や現像特性によって現像コントラストは画像形成装置ごとに異なるため、画像ＶｃｏｎｔとパッチＶｃｏｎｔを同じ値だけ変化させることが必ずしも望ましいとは限らない。その際は感光ドラム１の電位の減衰特性や現像特性を考慮して、画像Ｖｃｏｎｔに基づくパッチＶｃｏｎｔの制御値及びパッチＶｃｏｎｔの制御値に基づく画像Ｖｃｏｎｔの制御値を設定する。

以上、説明したような制御を行うことによって、トナー帯電量が低下しているときに現像コントラストの制御を行った場合でも、トナー帯電量の変化に応じて制御後の現像コントラストを制御することができるので出力画像濃度を安定させることができる。

なお、本発明は、以下のようにしても達成可能である。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶媒体に記憶させる。そのプログラムコードを、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、本発明が達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクが挙げられる。その他には、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等）、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等が挙げられる。つまり、上記プログラムコードを記憶できるものであれば良く、或いはネットワークを介したダウンロードする方法を用いてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行う。その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードは、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。本発明は、その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。 実施形態に係る画像形成装置におけるリーダ部Ａのブロック図である。 リーダ画像処理部における各制御信号のタイミングを示す図である。 実施形態に係る画像形成装置におけるプリンタ部Ｂのブロック図である。 感光ドラムに形成されるトナーパッチＱを示す図である。 画像濃度センサにより読み取られたデータを画像濃度のデータに変換する構成のブロック図である。 画像濃度センサ１２の出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。 時間変化に対するトナー帯電量、パッチＶｃｏｎｔ、パッチ濃度、トナー濃度を示す図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置におけるパッチＶｃｏｎｔの制御のフローチャートである。 第２の実施形態に係る画像形成装置において実行されるキャリブレーションのフローチャートである。 現像コントラスト補正値とレーザパワー補正値との変換テーブルを示す図である。 キャリブレ−ションにおいて記録材に印刷される画像パターンとその画像パターンの濃度を示す図である。 現像コントラスト（Ｖ）と画像濃度との関係を示す図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置における、時間変化に対する、トナーの帯電量、パッチＶｃｏｎｔ、パッチ濃度、トナー濃度、画像Ｖｃｏｎｔ、画像濃度を示す図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置におけるパッチＶｃｏｎｔ及び画像Ｖｃｏｎｔの制御のフローチャートである。 従来の画像形成装置における、時間変化に対する、トナーの帯電量、パッチＶｃｏｎｔ、パッチ濃度、トナー濃度を示す図である。 従来の画像形成装置における、時間変化に対する、トナーの帯電量、パッチＶｃｏｎｔ、パッチ濃度、トナー濃度、画像Ｖｃｏｎｔ、画像濃度を示す図である。 γ補正回路２０９を補正する際に用いる補正テーブルを示す図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
３３ トナー補給槽
４１ 隔壁
４２ 第１室
４３ 第２室
４４ 現像スリーブ
４５ 第１のスクリュー
４６ 第２のスクリュー
１００ 読取装置
１０１ 原稿
１０５ ＣＣＤセンサ
１０８ リーダ制御部
１０９ プリンタ制御部
１１１ ＣＰＵ
１１２ ＲＡＭ
１１３ ＲＯＭ
１９０ レーザ光量制御部
１９２ パターンジェネレータ
Ａ リーダ部
Ｂ プリンタ部
Ｑ トナーパッチ

Claims (22)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
   トナーを収容するトナー収容手段と、前記トナー収容手段にトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナーに電荷を付与する電荷付与手段と、前記電荷付与手段により電荷が付与されたトナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体に現像バイアスを印加し、該現像バイアスの電位と前記静電潜像の電位差に応じた濃度で前記像担持体上の静電潜像を前記トナー担持体上のトナーにより現像するバイアス印加手段と、を備えた現像手段と、
   前記現像手段によって現像されるトナーパターンの濃度を検知する濃度検知手段と、
   前記現像バイアスと前記静電潜像の電位との電位差を制御する電位制御手段と、
   前記濃度検知手段により検知される前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー供給手段が前記トナー収容手段に供給するトナー量を制御するトナー量制御手段と、を有し、
   前記電荷付与手段による前記トナーへの電荷付与が開始される際に、前記電位制御手段は、前記トナーパターンの濃度が所定濃度で形成されるように前記電位差を変化させ、その後、前記トナーパターンを形成するための前記電位差を一定にした状態で、前記トナー量制御手段は、前記濃度検知手段により検知される前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー供給手段が供給するトナー量を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電荷付与手段により前記トナーに電荷が付与されない状態が所定時間以上、続いたか否かを判定する判定手段を有し、前記判定手段により前記トナーに所定時間以上、電荷が付与されなかった場合、前記電位制御手段は、前記トナーパターンが前記所定濃度で形成されるように前記電位差を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー量制御手段は、前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度であると検知された場合、前記トナー収容手段に供給するトナー量を維持し、前記トナーパターンの濃度が前記所定濃度よりも高いと検知された場合、前記トナーパターンの濃度と前記所定濃度とに基づいて前記トナー収容手段に供給するトナー量を減少させ、前記トナーパターンの濃度が前記所定濃度よりも低いと検知された場合、前記トナーパターンの濃度と前記所定濃度とに基づいて前記トナー収容手段に供給するトナー量を増加させ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。
4. 前記露光手段はレーザ光源であって、前記電位制御手段は前記像担持体を照射する前記レーザ光源の光量を上昇させることによって前記電位差を増加させ、前記光量を低下させることによって前記電位差を減少させることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記電位制御手段は、前記現像手段に印加する前記現像バイアスを上昇させることによって前記電位差を上昇させ、前記現像バイアスを低下させることによって前記電位差を低下させることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記電荷付与手段により前記トナーに電荷が付与されない状態とは、画像形成装置の電源がオフの状態であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記電荷付与手段により前記トナーに電荷が付与されない状態とは、画像形成装置の電源がオンの状態で画像形成装置が待機している状態であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー収容手段にはトナーとキャリアとを含む現像剤が収容され、前記電荷付与手段は、前記現像剤を撹拌することによって前記トナーの電荷を付与する撹拌手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度であると検知される回数が所定回数以上になった場合、前記電位制御手段は、前記電位差を一定にすることを特徴とする請求項１乃至請求項８いずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記トナー量制御手段は、所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎に画像間に前記トナーパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載に記載の画像形成装置。
11. 前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度であると検知される回数が所定回数以上になった場合、前記電位制御手段は、前記電位差を一定に保持することを特徴とする請求項１乃至請求項１０いずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 像担持体と、
    前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
    トナーを収容するトナー収容手段と、前記トナー収容手段にトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナーに電荷を付与する電荷付与手段と、前記電荷付与手段により電荷が付与されたトナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体に現像バイアスを印加し、該現像バイアスの電位と前記静電潜像の電位差に応じた濃度で前記像担持体上の静電潜像を前記トナー担持体上のトナーにより現像するバイアス印加手段と、を備えた現像手段と、
    前記現像手段によって現像されるトナーパターンの濃度を検知する濃度検知手段と、
    前記現像バイアスと前記静電潜像の電位との電位差を制御する電位制御手段と、
    前記濃度検知手段により検知される前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー供給手段が前記トナー収容手段に供給するトナー量を制御するトナー量制御手段と、を有し、
    前記電荷付与手段による前記トナーへの電荷付与が開始される際に、前記電位制御手段は画像を形成するための前記電位差を変化させる制御が行われた場合、前記電位制御手段は、前記トナー収容手段に供給するトナー量を維持するために前記画像を形成するための前記電位差の制御値に基づいて前記トナーパターンを形成するための前記電位差を変化させ、その後、前記トナーパターンを形成するための前記電位差を一定に保持した状態で、前記トナー量制御手段が前記濃度検知手段により検知される前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー収容手段に供給するトナー量を制御することを特徴とする画像形成装置。
13. 前記電荷付与手段により前記トナーに電荷が付与されない状態において前記トナーパターンを形成するための前記電位差を変化させた後、前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度ではないと検知された場合、前記電位制御手段は前記より前記トナーパターンの濃度と前記所定濃度とに基づいて前記トナーパターンを形成するための前記電位差を制御し、該制御における制御値に基づいて前記画像を形成するための前記電位差を制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記トナー量制御手段は、前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度であると検知された場合、前記トナーパターンの濃度に基づいて前記トナー収容手段に供給するトナー量を維持し、前記トナーパターンの濃度が前記所定濃度よりも高いと検知された場合、前記トナーパターンの濃度と前記所定濃度とに基づいて前記トナー収容手段に供給するトナー量を減少させ、前記トナーパターンの濃度が前記所定濃度よりも低いと検知された場合、前記トナーパターンの濃度と前記所定濃度とに基づいて前記トナー収容手段に供給するトナー量を増加させることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記露光手段はレーザ光源であって、前記電位制御手段は前記像担持体を照射する前記レーザ光源の光量を上昇させることによって前記電位差を増加させ、前記光量を低下させることによって前記電位差を減少させることを特徴とする請求項１２乃至請求項１４いずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記電位制御手段は、前記現像手段に印加する前記現像バイアスを上昇させることによって前記電位差を上昇させ、前記現像バイアスを低下させることによって前記電位差を低下させることを特徴とする請求項１２乃至請求項１５いずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記電荷付与手段により前記トナーに電荷が付与されない状態とは、画像形成装置の電源がオフの状態であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
18. 前記電荷付与手段により前記トナーに電荷が付与されない状態とは、画像形成装置の電源がオンの状態で画像形成装置が待機している状態であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
19. 前記トナー収容手段にはトナーとキャリアとを含む現像剤が収容され、前記電荷付与手段は、前記現像剤を撹拌することによって前記トナーの電荷を付与する撹拌手段であることを特徴とする請求項１２乃至請求項１８いずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度であると検知される回数が所定回数以上になった場合、前記電位制御手段は、前記電位差を一定にすることを特徴とする請求項１２乃至請求項１９いずれか１項に記載の画像形成装置。
21. 前記トナー量制御手段は、所定枚数の記録媒体に画像が形成される毎に画像間に前記トナーパターンを形成することを特徴とする請求項１２乃至請求項２０のいずれか１項に記載に記載の画像形成装置。
22. 前記濃度検知手段により前記トナーパターンの濃度が所定濃度であると検知される回数が所定回数以上になった場合、前記電位制御手段は、前記電位差を一定に保持することを特徴とする請求項１２乃至請求項２１いずれか１項に記載の画像形成装置。

Images