JP2010107727A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像パッチのトナー量を検出する光学濃度検出手段（光学センサ）が所定のトナー量（濃度）の範囲で低感度を有す場合でも、画像の濃度が常に安定して形成される、優れた画像の出力を提供できる画像濃度制御及び該画像濃度制御が用いられる画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】トナー量の検出感度が低い濃度領域の画像パッチに対しては、光学濃度検出手段に代わって電流検出手段の検出結果に基づきトナー量を判定することにより、全濃度範囲の画像パッチに対し高い精度でトナー量を判定する制御部の提供を可能にする。更に、正確に判定されたトナー量に基づき画像形成条件を調整するよう制御することにより、濃度安定性能に優れ、且つ高画質な画像を常に出力できる制御部と制御部を備える画像形成装置の提供を可能にする。
【選択図】図９

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、最適な画質を維持するために作像特性の検出をおこなう画像形成装置に関する。

複写機などの画像形成装置は、使用環境や複写枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が生じ易い。そのため、従来から、所定タイミングになると感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体表面に画像濃度補正のための基準の画像パッチ、例えばトナーパッチを形成し、この画像パッチのトナー量（濃度）を光学センサで検出し、その検出結果に基づいて感光体ドラムの帯電量や露光量などの画像形成条件を適正な値に制御して画像濃度を安定化させる、いわゆる画像濃度制御が行われている。

画像パッチのトナー量（濃度）を光学センサで検出し、その検出結果に基づき画像濃度を安定化させる技術として、次の文献が開示されている。

特許文献１に記載の技術は、像担持体の主走査方向に複数の光学センサを設置し、像担持体の主走査方向に複数の基準画像パターンを形成し、各光学センサで各画像パターンの濃度を検出し、検出した複数の基準画像パターンの濃度情報に基づき画像形成条件を設定するものである。出力画像における主走査方向の濃度ムラを低減するものである。

特許文献２に記載の技術は、像担持体上に画像パッチを形成するパッチ形成面を多数設定し、画像の除去された状態において全てのパッチ形成面から受光される受光部の受光量を一定にするよう、各パッチ形成面に対する発光部の発光量を決定する、ベース補正処理を実行する。更に、ベース補正処理で得られた発光量に基づき像担持体上の画像パッチの濃度を検知している。中間転写ベルト自体の表面反射度の偏差に起因する画像濃度検出性能におけるゆらぎを解消するものである。

特許文献３に記載の技術は、感光体上の画像の濃度を検出する光学センサと画像に応じて発生する現像電流を検出する電流検出手段とを備え、感光体上に画像パッチを形成し、画像パッチに対応して検出される電流検出手段の検出結果と光学センサの検知結果に基づき、感光体に現像されたトナーの帯電量を検出する。更に検出されたトナー帯電量に基づき作像条件を変更するものである。
特開２００７−６５２６９号公報 特開２００７−２４９０３２号公報 特開２００５−１８９７９０号公報

ところが、カラー画像形成装置の場合に特定色の像担持体上、又は中間転写体上にある画像パッチを光学センサで検出する場合に、トナー量（単位面積当たりのトナーの質量）に対する光学センサの検出出力の関係においてトナー量の検出感度が低下するようなトナー量領域が発生する。

例えば、図４に示す事例では、中間転写体７０自体が黒色を有している。そのために、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色の画像では、トナー量に正比例して出力が増加し、広い範囲のトナー量に対して一定の感度を有するが、Ｋ色の画像ではトナー量に逆比例して出力が減少し、高トナー量領域である図示のＡ領域ではトナー量検出の感度が著しく低下する。従って、Ａ領域に属するトナー量の画像パッチは、Ｂ領域に属するトナー量の画像パッチに比較してトナー量の検出感度が著しく低下する。

なお、ここでは、Ｋ色の画像を検出する場合には、トナー量に対するセンサ出力が適正な値になるよう、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色の画像を検出する場合に比較して適当に利得がアップされている。

以上のような理由から、画像形成条件制御のための画像パッチとしてＢ領域に属するトナー量の画像パッチが用いられ、当該画像パッチを像担持体上、又は中間転写体上に形成し、光学センサで検出する。更に検出された当該画像パッチのトナー量に基づき画像形成条件を適正な値に調整する。そのような画像濃度制御を行っている。

従って、Ｂ領域のトナー量に相当する画像濃度の範囲では、自領域であるＢ領域に属する濃度の画像パッチで検出されたトナー量に基づき画像形成条件が調整されているので、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色トナーと同一レベルの画像濃度安定性能が得られる。他方、Ａ領域のトナー量に相当する画像濃度の範囲（高濃度域）では、直接的に検出された自領域のトナー量に基づくものではなく、自領域と異なるＢ領域の濃度の画像パッチで検出されたトナー量に基づき推定されたものである。そのために、Ｋ色の画像濃度制御は、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色トナーの画像濃度制御に比較して濃度安定性が低下する。

図１２は、Ｍ色及びＫ色のベタ濃度のパターンを有するサンプリング画像を実際に出力した時に、サンプリング画像におけるベタパターンの濃度推移を時系列的に示している。横軸がプリント数であり、縦軸がＭ色、Ｋ色の濃度値である。図１２に示す通り、Ｍ色の画像濃度の変動幅に比較してＫ色トナーの画像濃度の変動幅が大きくなっている。

ここでは、Ｙ色及びＣ色の濃度推移は示していないが、Ｍ色と類似している。

特に、図１２に示すように環境が変化した直後に画像濃度の変化が顕著に現れる。また、図示していないが、画像形成装置を長期間停止した直後にも同様の傾向が現れる。

本出願の発明に係わる課題は、画像パッチのトナー量を検出する光学濃度検出手段（光学センサ）が所定のトナー量（反射濃度）の範囲で低感度を有す場合でも、画像の濃度が常に安定して形成される、優れた画像の出力を提供できる画像濃度制御及び該画像濃度制御が用いられる画像形成装置を提供することにある。

前記の本発明の目的は、下記の構成により達成される。
１．像担持体と、前記像担持体上にトナーで画像を形成する現像器と、前記像担持体上の画像を転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成部と、発光部と受光部を有し、前記像担持体上、又は転写体上の画像におけるトナーからの反射光量を検出する光学濃度検出手段と、反射光量とトナー量との関係を記憶した記憶部と、前記現像器と前記像担持体との間に流れる現像電流を検出する電流検出手段と、前記画像形成部、前記光学濃度検出手段及び前記電流検出手段を制御して、前記光学濃度検出手段が検出した反射光量に対するトナー量の検出感度が所定以上である第１のトナー量範囲に属する第１の画像パッチと、第１のトナー量範囲に比して前記検出感度が低い第２のトナー量範囲に属する第２の画像パッチと、を前記像担持体上に形成し、前記第１の画像パッチに対応して前記電流検出手段で検出された第１の現像電流と、前記第１の画像パッチに対応して前記光学濃度検出手段で検出された反射光量から算出した第１のトナー量と、前記第２の画像パッチに対応して前記電流検出手段で検出された第２の現像電流と、に基づき、前記第２の画像パッチにおけるトナー量を判定する制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
２．前記制御部は、前記第１のトナー量と前記第１の現像電流とに基づきトナー量と前記電流検出手段で検出される現像電流との対応関係を取得し、更に前記対応関係を用いて前記第２の現像電流に基づき、前記第２の画像パッチにおけるトナー量を判定することを特徴とする１に記載の画像形成装置。
３．前記制御部は、前記記憶部に前記対応関係を記憶させておき、記憶させた前記対応関係を用いて前記第１の現像電流に基づき前記第１のトナー量範囲に属する画像パッチにおけるトナー量を判定することを特徴とする２に記載の画像形成装置。
４．前記制御部は、前記第１の画像パッチを形成する時期と、前記第２の画像パッチを形成する時期とが異なる時期であることを特徴とする１乃至３のいずれか１に記載の画像形成装置。
５．前記制御部は、前記第１の画像パッチにおけるトナー量及び前記第２の画像パッチにおけるトナー量に基づき、前記画像形成部の像形成条件を調整することを特徴とする１乃至４のいずれか１に記載の画像形成装置。
６．前記転写体が中間転写体であることを特徴とする１乃至５のいずれか１に記載の画像形成装置。
７．前記光学濃度検出手段が、複数の前記像担持体上、又は前記転写体上に形成された複数の異色の画像パッチを検出することを特徴とする１乃至６のいずれか１に記載の画像形成装置。

本発明により、トナー量の検出感度が低い濃度領域の画像パッチに対しては、光学濃度検出手段に代わって電流検出手段の検出結果に基づきトナー量を判定することにより、全濃度範囲の画像パッチに対し高い精度でトナー量を判定する制御部の提供を可能にする。更に、正確に判定されたトナー量に基づき画像形成条件を調整するよう制御することにより、濃度安定性能に優れ、且つ高画質な画像を常に出力できる制御部と制御部を備える画像形成装置の提供を可能にする。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。

この画像形成装置１００のプリンタ部１０１は、タンデム構成のフルカラーの画像形成装置と称せられるものである。複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段２１及び定着器２４とから成る。画像形成装置の本体部１０１の上部には、スキャナ部１０３が配置されている。

図２は、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの拡大図であり、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについて以下に説明する。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、像露光手段３Ｙ、現像器４Ｙ、ローラ状の一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、像露光手段３Ｍ、現像器４Ｍ、一次転写手段としての一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、像露光手段３Ｃ、現像器４Ｃ、一次転写手段としての一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、像露光手段３Ｋ、現像器４Ｋ、一次転写手段としての一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。

各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周辺の電子写真プロセス各部の実施形態について、図２に従って更に詳しく説明する。

画像形成装置１００のシステムスピードは３００ｍｍ／ｓｅｃであり、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが直径６０ｍｍのＯＰＣであり、各帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって負極性に帯電される。

各帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、グリッドの電位を切り替えることにより感光体の電位を任意の帯電電位に制御可能であるスコロトロンタイプのコロナ放電極であり、帯電電源２Ｙ１、２Ｍ１、２Ｃ１、２Ｋ１に接続している。

現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは２成分現像装置であり、トナーとキャリアからなる２成分現像剤が装填されている。そして、トナーは、キャリアとの相互摩擦により負極性に帯電される。

各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１と、攪拌手段４Ｙ４、４Ｍ４、４Ｃ４、４Ｋ４と、トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５と、現像容器４Ｙ６、４Ｍ６、４Ｃ６、４Ｋ６と構成される。

各攪拌手段４Ｙ４、４Ｍ４、４Ｃ４、４Ｋ４は、２本の回転軸とスクリューとで構成される。そして、攪拌手段の回転によって、図示していないトナー補給部から補給されたトナーが既に現像器内に収容された現像剤に均等に混合される共に、トナーとキャリアとの相互摩擦が促されトナー帯電量の向上が促進される。

トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５は、各攪拌手段４Ｙ４、４Ｍ４、４Ｃ４、４Ｋ４のひとつに対向するように現像容器４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５の底部に配設されている。トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５は、各現像器に収容される現像剤のトナー濃度を検出している。後述の制御によって、トナー濃度検出手段４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５で検出されたトナー濃度が基準値以下のなると、前述のトナー補給部の機構を作動するように制御され、各現像器内の現像剤は、常に基準値付近のトナー濃度に維持されている。

各現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１上には適量に規制された２成分現像剤の層が形成されている。各現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１の回転により、適量の現像剤が感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと対向する現像領域へ搬送される。

各現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１は、現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２に接続されている。現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２は、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を出力している。バイアス電圧のＤＣ成分、ＡＣ成分を適宜に変更することにより、カブリ、画像濃度等の現像特性を調整可能にしている。

そして、現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２と感光体の基体と電気的に導通される画像形成装置の本体との間には、電流検出手段４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３が直列に接続されている。

電流検出手段４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３は、現像行程において現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１から感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに転移するトナーによって生ずる電流を検知している。本実施の形態では、現像行程において負極性に帯電したトナーが感光体側に移動しており、図２に示す通り矢印ｂの向きに電流が流れている。この電流を現像電流Ｉｄと称す。

一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、ＣＭ、５Ｋは、半導電性のスポンジ（登録商標）が被覆された一次転写ローラで構成され、一次転写ローラの抵抗値は１×１０^７Ωである。一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、ＣＭ、５Ｋは、一次転写電源５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１に接続され、バイアス電圧が印加される。このバイアス電圧の印加により各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の画像は、本発明の転写体であるところの中間転写体に転写される。一次転写電源５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１は、主に出力電流を制御する定電流方式である。

各一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、ＣＭ、５Ｋの下流側に、各感光体クリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配設され、一次転写手段によって無端ベルト状の中間転写体７０へ転写できず各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に残された残余トナーが清掃される。残余トナーは、エッジが常に当接するようにクリーニングケーシングに支持固定されるクリーニングブレード６Ｙ１、６Ｍ１、６Ｃ１、６Ｋ１によって感光体上から除去される。除去された残余トナーは、搬送スクリュー６Ｙ１、６Ｍ２、６Ｃ３、６Ｋ４に降下する。そして、搬送スクリュー６Ｙ１、６Ｍ２、６Ｃ３、６Ｋ４の回転により画像形成装置本体の奥側へ搬送された後に、図示していない搬送機構を経て収容容器に収容される。

図１に戻り、中間転写体ユニットについて以下説明する。

中間転写体ユニット７は、垂直方向に縦列配置されている画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方に配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、７４、７６、７７に張架され回動可能に支持された無端ベルト状の中間転写体７０（転写体であるところの）と、一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及び二次転写手段５Ａと、クリーニング手段６Ａと、光学濃度検出手段８とを有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

一次転写手段５Ｋは、画像形成処理中、感光体１Ｋに常時圧接している。他の一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

後述で詳しく説明する各色の画像パッチが一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの領域を通過する際には、各一次転写手段に印加されるバイアス電圧は、図示していない制御部によって以下のように切り替えられる。

感光体の移動方向における画像領域が一次転写部を通過する時には、感光体上のトナー像が正常に中間転写体に転写させるような通常条件のバイアス電圧が印加される。

一方、感光体の移動方向における画像領域と画像領域の間にあるインターイメージ領域が通過する時は、感光体上のトナーを中間転写体７０に転移させないような条件のバイアス電圧に切り替えられる。但し、感光体のインターイメージ領域に本発明に係わる画像パッチが形成された場合には、インターイメージ領域の通過時であっても通常条件のバイアス電圧が印加される。

給紙カセット２０内に収容された記録媒体として用紙等の記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送される。そして、記録材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。

二次転写手段５Ａは、芯金に半導電性のソリッドゴムがコーティングされた二次転写ローラである。二次転写ローラとバックアップローラ７４のローラ対によってベルト状の中間転写体７０と記録材Ｐを挟持している。バックアップローラ７４も、二次転写ローラと同様に芯金に半導電性のソリッドゴムがコーティングされている。

二次転写電源は、二次転写ローラの芯金と接続されており、二次転写手段５Ａにバイアス電圧を印加している。主に出力電流を制御する定電流方式の電源である。一方のバックアップローラ７４の芯金は接地されている。

バイアス電圧の出力により中間転写体７０上のカラー画像は記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、転写後にバックアップローラ７４の曲率によって中間転写体７０から分離される。そして、定着部２４で定着処理した後に、排紙ローラ２５によって排紙トレイ２６上に排出される。

中間転写体７０に残された残余トナーは、クリーニング手段６Ａにより中間転写体７０から除去される。また、二次転写手段５Ａとクリーニング手段６Ａとの間に、中間転写体７０に対向して、光学濃度検出手段８が配設されている。

光学濃度検出手段８は、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成された後に中間転写体７０に転写された各色の画像パッチにおける反射光量を検出し、反射光量からトナー量を算出している。なお、反射光量とトナー量との関係は予め後述の記憶部１０７に記憶されている。各色の画像パッチは、常時形成されるものではなく、必要に応じてプロセス進行方向における非画像領域に形成される。

二次転写手段５Ａは、記録材Ｐに画像が転写される期間には中間転写体７０に圧接するが、各色の画像パッチが通過する際には、少なくとも中間転写体７０から離間するように後述の制御部によって制御される。従って、中間転写体７０に転写されたトナー画像パッチは、二次転写手段５Ａによって乱されることなく、二次転写手段５Ａの下流側に設けられた光学濃度検出手段８で検知される。

そして、トナー画像パッチは、クリーニング手段６Ａによって中間転写体７０から除去される。

図３は、中間転写体７０上に形成された各色のトナーパッチの付着量を検知する光学濃度検出手段８と中間転写体７０の位置関係を示す拡大図である。

光学濃度検出手段８は、赤外線を発光する発光部８１と、中間転写体７０で拡散された二次光を受光する受光部８２とで構成される。発光部８１からの光線は中間転写体７０表面の入射点に４５°傾斜で入射する。受光部８２は、入射点を通る中間転写体７０に対する垂直線上に位置し、中間転写体７０の表面及び表面上のトナーで散乱される垂直成分の反射光を検知する。

図４は、本実施の形態に用いられた光学濃度検出手段８の検出特性であり、前述で説明しているので、ここでは省略する。

筐体８は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とから成る。そして、装置本体Ａから支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能である。

筐体８の引き出し操作により、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。

上記の帯電、露光、現像、転写（一次転写、二次転写）のサイクルを繰り返し、記録材Ｐにカラー像が形成される。そして、カラー画像が形成された記録材Ｐは、定着器２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

［画像形成装置１００の制御構成］
図５は、本発明に係わる画像形成装置１００の制御部を示すブロック図である。

プリンタ部１０１、制御部１０２、スキャナ部１０３、画像処理部１０４、操作表示部１０５、画像パターン作成部１０６、記憶部１０７、送受信部１０８、プリントコントローラ部１０９等により構成される。各部はバス１１０により接続されている。

制御部１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。制御部１０２のＣＰＵは、操作表示部１０５の操作により、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って画像形成装置１００各部の動作を集中制御する。

操作表示部１０５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を有し、制御部１０２からの入力指示に従って、表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。

ＬＣＤの表示画面上は、透明電極を格子状に配置して構成された感圧式（抵抗膜圧式）のタッチパネルに覆われており、手指やタッチペン等で押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検出し、検出された位置信号を操作信号として制御部１０２に出力する。

また、操作表示部１０５は、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ボタン操作による操作信号を制御部１０２に出力する。

スキャナ部１０３は、原稿を載置するコンタクトガラスの下部にスキャナを備えて構成され、原稿の画像を読み取る。スキャナは、光源、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、結像光学系、Ａ／Ｄ変換器等により構成される。光源からの照明光は原稿を走査し、原稿面からの反射光はＣＣＤに結像する。ＣＣＤによって光電変換されて、そして、原稿の画像はＲ、Ｇ、Ｂ信号として読み取られる。読み取られた画像は、Ａ／Ｄ変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換されて画像処理部１０４に出力される。ここで、画像は、図形や写真等のイメージデータに限らず、プリントコントローラ部によって文字や記号等のテキストデータがイメージデータに変換されたものも含む。

画像処理部１０４では、スキャナ部１０３から入力したＲ、Ｇ、Ｂの画像データをプリンタ部１０１で処理可能なＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データに変換し、更にプリンタ部１０１の出力特性に合わせてγ補正処理を行い、あるいは誤拡散方法等の２値化処理を行い、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の印刷データを生成し、プリンタ１０１へ出力する。

一方、ネットワーク上のパソコンから印刷ジョブは送受信部１０８で受信される。受信された印刷ジョブはプリントコントローラ部１０９へ送られる。印刷ジョブは、印刷処理に関する情報と印刷データ（ファイル）で構成されている。プリントコントローラ部１０９は、印刷ジョブの内容に基づき、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データであるところの印刷データを生成し、プリンタ部１０１へ出力する。

画像パターン作成部１０６は、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに生成される、本発明に係わる各色画像パッチの素になる電子的画像パターンを作成する。また、中間転写体に形成される各色画像の位置合わせを行うためのレジスト画像パッチの素になる電子的画像パターンも作成する。

記憶部１０７は、ＨＤＤ等の電源を切ってもデータが消失しない、データ書き換え可能な不揮発性メモリー部と、データの消失する画像処理用等に使用されるＤＲＡＭ部とで構成される。当該記憶部には、反射光量とトナー量（付着量ともいう）との関係が予め記憶されており、また後述するトナー量と現像電流との対応関係を記憶することができる。

画像処理部１０４及びプリントコントローラ部１０９で生成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の印刷データは記憶部１０７のＤＲＡＭ部にあるビットマップメモリ上に展開される。

制御部１０２によって、所定のタイミングになるとビットマップメモリ上に記憶された所定の各色の印刷データが順次読み出され、各色の画像信号（ビデオ信号）としてプリンタ部１０１へ出力される。

図６は、プリンタ部１０１内において本発明に係わる各制御ブロックの構成を示す制御ブロック図である。各制御ブロックは、バスを介して制御部１０２と接続されている。図６の破線内にある各色の制御ブロックは、色毎に複数あり、それぞれがバスに接続していること表している。

各帯電電源２Ｙ１、２Ｍ１、２Ｃ１、２Ｋ１は各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの帯電電位を制御している。実施形態では、制御部１０２の指示に基づき帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにはスコロトロン電位が出力され、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは所望の表面電位に帯電される。

各像露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、レーザー光を感光体に移動方向と直交する主走査方向に走査する潜像書込手段であり、前述のビデオ信号に従ってレーザー素子からなるレーザー光源の点灯出力（ＯＮ・ＯＦＦ）を変調している。従って、移動する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にはライン状の潜像が順次形成される。

像露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、図示しないレーザー光源の点灯電流を一定にしてレーザー光源の点灯時間（ＯＮ期間）を可変することにより単位画素に照射される光量を規定し、感光体Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される潜像電位を変更する。また、レーザー光源の点灯時間を一定にして点灯電流を変更することにより、単位画素に照射される光量を規定し、潜像電位を変更するような構成であってもよい。

制御部１０２は、バスを介して像露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに結合して、感光体Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される潜像電位を適宜変更可能であり、本発明に係わる画像パッチの潜像電位も、制御部１０２により適宜変更することが可能である。

現像バイアス電源４Ｙ２、４Ｍ２、４Ｃ２、４Ｋ２も、バスを介して制御部１０２と結合されており、制御部１０２の指示に基づき出力電圧を適宜に変更可能である。つまり、本発明に係わる画像濃度に関係する現像コントラスト電位Ｖｄは、制御部１０２によって適宜調整可能である。例えば、現像バイアスのＤＣ成分を変更することにより、潜像における画像部の表面電位と現像バイアスのＤＣ電位との差分である現像コントラスト電位を変更し、感光体上の画像部に現像されるトナー量を変える。その結果として用紙上の画像濃度を適正な範囲に維持することは、制御部１０２によって実現される。

トナー濃度制御手段４Ｙ８、４Ｍ８、４Ｃ８、４Ｋ８は、各色現像部のトナー濃度センサー４Ｙ５、４Ｍ５、４Ｃ５、４Ｋ５によって検出されたトナー濃度が所望値より低下すると、各色現像部にトナーを補給するように図示していないトナー補給機構を作動する手段である。

各電流検出手段４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３は、前述のように各色の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの現像剤担持体４Ｙ１、４Ｍ１、４Ｃ１、４Ｋ１からトナーが感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに転移することで生じる現像電流Ｉｄを検出する。各電流検出手段４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３は、検出された現像電流Ｉｄを、制御部１０２にバスを介して出力する。制御部１０２は、各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに各画像パッチが通過した時の現像電流値Ｉｄを読み取り、有効な現像電流Ｉｄとして適宜取得する。そして、取得された各色の現像電流Ｉｄはバスを介して記憶部１０７に記憶される。

光学濃度検出手段８は、バスを介して制御部１０２に結合しており、光学濃度検出手段８の受光部で検出される検出結果は制御部１０２に入力される。制御部１０２は、各色の画像パッチが光学濃度検出手段８を通過する時点の検出データを取り込み、そして記憶部１０７に色毎に格納されている変換テーブルと参照して各色の画像パッチのトナー量（単位面積あたりの質量）を算出している。算出されたトナー量はバスを介して記憶部１０７に記憶される。

前述した本発明に係わる課題である、光学濃度検出手段８の検出感度特性により、Ｋ色の画像パッチの濃度のみがＹ色、Ｍ色、Ｃ色の画像パッチの濃度と異なる中間濃度である。Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色の画像パッチの濃度は、最大濃度域のベタ濃度である。

一次転写電源５Ｙ１、５Ｍ１、５Ｃ１、５Ｋ１は、バスを介して制御部１０２に結合しており、制御部１０２によって出力電流がそれぞれ適宜変更される。

二次転写電源５Ａは、バスを介して制御部１０２に結合しており、制御部１０２によって出力電流がそれぞれ適宜変更される。

［トナー量判定の制御技術と画像濃度安定化制御］
本発明に係わる実施の形態である、「広いトナー量の範囲の画像パッチにおけるトナー量を高い精度で検出（判定）する制御技術」について以下説明する。

Ｋ色の画像パッチの濃度範囲がベタ濃度域まで拡大しても、画像パッチにおけるトナー量を高精度に検出（判定）できる制御技術である。換言すると、ベタ濃度域でも高いトナー量の検出感度を有する制御技術である。

実施の形態は、各電流検出手段４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３の検出結果と、光学濃度検出手段８の検出結果と、に基づき、ベタ濃度域の濃度であるＫ色の画像パッチにおけるトナー量を検出（判定）するものである。

各電流検出手段４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３で検出される現像電流Ｉｄは、単位時間あたりに現像剤担持体から感光体に転移したトナーの総電荷量を意味している。つまり、単位時間あたりに各現像剤担持体から対応する感光体へ転移したトナー量をＭｔとすると、その転移したトナーの平均帯電量をＱｔとした場合、次の関係式（１）が成立する。

Ｉｄ＝Ｑｔ×Ｍｔ・・・（１）
従って、ＩｄとＭｔとの間に、Ｑｔを定数とする比例関係が成り立つ。換言すると、感光体上に所定濃度の画像パッチを形成しこの画像パッチを現像する時に発生する現像電流Ｉｄを検出することによって、画像パッチに現像されたトナー量、つまり、画像パッチにおけるトナー量Ｍｔを導出することは可能である。

この方式は光学濃度の方式に比較して次に示す特徴を有する。

長所；トナー及びトナーが付着された像担持体等の光学的性質の影響を受けないこと。そして、原理的にトナー量の検出感度が極めて広い。例えば、画像部にトナーが多層に現像されるようなトナー量の領域でも一定の検出感度を有すること。

短所；Ｑｔに依存するために、絶えずＱｔの変化を補償するような対策が必要になること。この短所のために、実用化に至っていない。

本願の発明者は上記の特徴を鑑みて、短所を補償する、次に示す制御技術を見出した。

第１ステップ；高い検出感度を有する濃度範囲に属する濃度の第１の画像パッチＰａ１を形成する。

第２ステップ；この第１の画像パッチＰａ１に対応して検出された電流検出手段４Ｋ３の検出結果（現像電流Ｉｄ１）と、光学濃度検出手段８の検出結果から算出されるトナー量Ｍ１と、に基づき、現像電流Ｉｄからトナー量Ｍを導くための関係を取得する、例えば、比例定数Ａ（＝Ｍ１／Ｉｄ１）を算出する。

第３ステップ；ステップ２で取得された関係を利用して、高い検出感度を有する濃度範囲以外の濃度範囲に属する濃度の第２の画像パッチＰａ２に対応して電流検出手段４Ｋ３の検出結果（現像電流Ｉｄ２）に基づき第２の画像パッチＰａ２におけるトナー付着Ｍ２を判定する。

なお、上記の第１の画像パッチＰａ１とＰａ２は同一タイミング（時期）に形成するようにしてもよいが、異なるタイミング（時期）に行ってもよい。

異なるタイミングの場合には、第１ステップと第２ステップで得られた関係（比例定数）に関する情報を記憶手段にバスを介して記憶部１０７に記憶する。その後のタイミングに第２の画像パッチＰａ２が形成されると、記憶手段に記憶されている所定の情報から上記関係を取得し、第３ステップを実行して第２の画像パッチＰａ２におけるトナー量Ｍ２を取得する。

異なるタイミングの場合には、画像パッチの形成に消費されるトナー量を低減できること、制御負荷が軽減されること、等の長所がある。そして、現像器に収容されている現像剤のトナー帯電量が変動する状況に適応する所定のタイミング（時期）において、Ｋ色画像形成部１０Ｋと電流検出手段４Ｋ３と光学濃度検出手段８とを制御して、第１〜２ステップを実行する。

図７は、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される画像パッチを示す。矢印ａは感光体の移動方向を示す。画像パッチＰａ１、Ｐａ２は、同じ大きさの矩形を為し、それぞれの感光体上に２カ所に形成される。第１の画像パッチＰａ１が上流側であり、第２の画像パッチＰａ２が下流側である。

Ｗは、第１の画像パッチＰａ１及び第２の画像パッチＰａ２の感光体の移動方向に直交する幅方向における長さである。そして、同一の単位面積当たりのトナー量に対する現像電流ＩｄはＷに比例して増加する関係があるので、Ｗを大きくすると、現像電流の利得が向上する。Ｗｏは感光体の幅方向における画像形成可能な長さである。

図８は、画像パッチＰａ１、Ｐａ２が形成された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面電位プロファイルを示している。

矢印ａが感光体の移動方向を示し、縦軸が感光体の表面電位（ｖ）を示す。Ｖｃは帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって帯電された表面電位を示し、Ｖｐ１は第１の画像パッチＰａ１の表面電位を示し、Ｖｐ２は第２の画像パッチＰａ２の表面電位を示す。Ｖｄｃは現像バイアス電源のＤＣ電圧成分を示す。

Ｖｄ１、Ｖｄ２は画像パッチＰａ１、Ｐａ２の現像コントラスト電位を示す。コントラスト電位は、画像パッチＰａ１、Ｐａ２の表面電位と現像バイアス電源のＤＣ電圧成分との差分である。従って、第１の画像パッチＰａ１の現像コントラスト電位は、Ｖｄｃ−Ｖｐ１であり、第１の画像パッチＰａ１のコントラスト電位は、Ｖｄｃ−Ｖｐ２である。実施形態では、第２の画像パッチＰａ２が第１の画像パッチＰａ１より現像コントラスト電位を大きくなっている。

Ｖｐ１とＶｐ２の現像コントラスト電位を形成する方法としては、一般に２つの方式が知られている。第１は、画像パッチの各画素に対してレーザーを点灯する時間（パルス幅デューティー比）を一定にしてレーザー駆動電流を切り替える方式である。第２は、レーザー駆動電流を一定にして各画素単位に対してレーザーを点灯する時間（パルス幅デューティー比）を切り替える方式があり、パルス幅変調方式と称される。また、図８に示す現像バイアスのＤＣ電圧成分であるＶｄｃを変更することでも、Ｖｄ１とＶｄ２を変更できる。

現像コントラスト電位Ｖｄである潜像が現像されて中間転写体上に転写された画像におけるトナー量をＭとすると、トナー量Ｍと現像コントラスト電位Ｖｄとの間には次のような関係がある。

Ｍ＝Ｆ（Ｖｄ）・・・（２）
上記の関係式（２）は、現像諸因子（トナーの平均帯電量、電荷量分布、トナー濃度、現像剤使用数、等々・・・）の変化に伴い、変動する。現像諸因子の変化に対応して現像バイアスのＡＣ成分Ｖａｃを調整するような技術が知られている。

通常の画像形成において、上記のパルス幅変調方式を用いて現像コントラスト電位Ｖｄを変更させることによって、各画素におけるトナー量（濃度）を制御して、様々な画像が形成される。現像コントラスト電位Ｖｄと単位画素に対してレーザーが点灯するパルス幅ＰＷとの間に次のような関係がある。

Ｖｄ＝Ｇ（ＰＷ）・・・（３）
上記の関係式（３）も感光体諸因子（疲労、環境、摩耗、等）により変動する。

そして、（２）及び（３）から次の関係式（４）が成り立つ。

Ｍ＝Ｈ（ＰＷ）・・・（４）
以上から、各画像形成部の画像形成条件を安定化することは、即ち、関係式（４）を安定化することであるとも言える。

本発明に係わる画像濃度制御は、所定の濃度（ＰＷ）の画像パッチＰａを像担持体上（中間転写体上）に形成し、更に画像パッチＰａにおけるトナー量Ｍを検出する。その後に、検出されたトナー量Ｍが所定値Ｍｏに収まるよう、画像形成条件Ｖｋを調整するものである。

濃度（ＰＷ）の異なる複数の画像パッチＰａｊを形成し、その画像パッチＰａｊにおけるトナー量Ｍｊを検出する。更に検出されたトナー量Ｍｊがそれぞれに対応する所定値Ｍｏｊに付近に収まるよう、画像形成条件Ｖｋを調整する。上記のようにすることにより、本発明に係わる画像濃度制御は、安定性能において一層優れたものにできる。

但し、画像パッチを多数形成すると、制御負荷が増大するために、濃度の異なる画像パッチの数は適宜設定される。通常は、ベタ濃度（パルス幅デューティー比＝２５５／２５５）の画像パッチのみを形成している。

［Ｋ色画像濃度制御、及びＫ色画像パッチのトナー量判定制御の制御フロー］
以下に説明するＫ色画像形成部における画像濃度制御では、ベタ濃度の画像パッチを形成し、その画像パッチにおけるトナー量を検出して、その画像パッチにおけるトナー量が所定値になるよう、画像形成条件Ｖｋを調整している。

図９は、制御部１０２によってＫ色の画像形成部１０Ｋの像形成条件が適正に調整されて、更に調整された像形成条件に基づきＫ色画像形成部１０Ｋが所定の印刷ジョブを実行する過程における制御フローである。

Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各画像濃度制御は、同時に実行されることも多々あるが、独立に制御可能なものであり、本発明に係わるところのＫ色画像形成部の画像濃度制御について説明する。

Ｓ００１の行程は、Ｋ色画像形成部に対する画像調整指令があるか？否か？を判定する行程である。各印刷ジョブを実行する前に必ずこの行程を経る。そして、調整すべき時期と判断されると、Ｓ００２行程へ移行する。調整時期でない場合には、Ｓ０１１行程へ移行して印刷ジョブを待機し、印刷ジョブの指令があると、既設定の画像形成条件Ｖｋで印刷ジョブを実行する。

Ｓ００２の行程は、中間濃度域（光学濃度検出手段が高い感度を有するトナー量の範囲）に属する濃度の第１の画像パッチと、ベタ濃度域（光学濃度検出手段が低い感度を有するトナー量の範囲、最高濃度）に属する第２の画像パッチとを形成するために、各画像形成条件の初期基準値Ｖｋ（＝Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３・・・）を設定する。

初期基準値Ｖｋは、調整指令前の画像形成における動作条件Ｃｋを設定するようにしてもよい。あるいは、予め設定される初期基準値を適用させるようにしてもよい。

Ｓ００３の行程は、Ｓ００２の行程で設定された初期基準値Ｖｋに基づき、中間濃度（例えば、パルス幅デューティー比＝１２０／２５５）の第１の画像パッチＰａ１とベタ濃度（例えば、パルス幅デューティー比＝２５５／２５５）の第２の画像パッチＰａ２を中間転写体７０上に形成するよう、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ及び一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを制御する工程である。その後に、Ｓ００４へ移行する。

Ｓ００４の行程は、光学濃度検出手段８により第１の画像パッチＰａ１に対応する反射濃度を検出し、反射濃度からトナー量Ｍ１を算出する。Ｋ色電流検出手段４Ｋ３により現像電流Ｉｄ１を検出する。更にＫ色電流検出手段４Ｋ３により第２の画像パッチＰａ２に対応する現像電流Ｉｄ２を検出する。そして、検出されたＭ１、Ｉｄ１及びＩｄ２を記憶部１０７の所定アドレスに記憶する。その後に、Ｓ００５の行程に移行する。

Ｓ００５の行程は、Ｓ００４行程で検出された第１の画像パッチＰａ１におけるトナー量Ｍ１が、光学濃度検出手段が高い感度を有する所定のトナー量の範囲であるか否か判定している。そして、所定範囲内でなかった場合には、「ＮＯ」と判断しＳ００６の行程に移行する。例えば、図４の（ｂ）に示す「Ａ領域」にある場合、あるいは図４の（ｂ）に示す「Ｂ領域」に属するが、１ｇ／ｍ^２以下であるような場合である。

一方、所定範囲内にある場合には、「ＹＥＳ」と判断しＳ００７の行程に移行する。

Ｓ００６の行程は、光学濃度検出手段８で検出されたトナー量Ｍ１が前述の所定の範囲に収まるよう、複数の画像形成条件の内のひとつの画像形成条件１の基準値Ｖ１を変更する行程である。

ひとつの画像形成条件１の基準値Ｖ１としては、現像バイアスのＡＣ成分Ｖａｃ、あるいはレーザー駆動電流等である。

ここでは、ひとつの画像形成条件１の基準値Ｖ１のみを変更しているが、複数の画像形成条件１、３の基準値Ｖ１、Ｖ３を変更するような制御であってもよい。

つぎに、前述の関係式（１）に示すようにトナー量Ｍと現像電流Ｉｄの間には比例関係にある。Ｓ００７の行程は、この関係により第１の画像パッチＰａ１に対応して検出されたトナー量Ｍ１と現像電流Ｉｄ１から比例定数Ａ（＝Ｍ１／Ｉｄ１）を算出する。その後にＳ００８の行程に移行する。

Ｓ００８の行程は、記憶部１０７から現像電流Ｉｄ２を読み出し、読み出された現像電流Ｉｄ２と、Ｓ００７で算出された比例定数Ａとを乗じて、ベタ濃度の第２の画像パッチＰａ２におけるトナー量Ｍ２を判定する行程である。その後に、Ｓ００９の行程に移行する。

Ｓ００９の行程は、検出された第２の第２の画像パッチＰａ２におけるトナー量Ｍ２と、第２の画像パッチＰａ２に設定されている所定値Ｍｏ２との差分を求める。そして、その差分に基づき画像形成条件Ｖ２を変更する。例えば、画像条件Ｖ２として、現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃがある。但し、Ｖｄｃ以外の条件であってもよい。その後にＳ０１０の行程に移行する。

Ｓ０１０の行程は、Ｓ００２からＳ０１０までの行程で、順次更新（変更、調整）された各画像形成条件Ｖｋ（＝Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、・・・）をＫ色画像形成部の通常の画像形成における動作条件Ｃｋ（＝Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・）として決定し、記憶部１０７の所定アドレスに記憶する。その後にＳ０１１の行程に移行する。

Ｓ０１１の行程は、Ｋ色画像形成部１０Ｋが処理する印刷ジョブを待機する行程である。印刷ジョブの指令があると（ＹＥＳの場合）には、Ｓ０１２の行程に移行する。

Ｓ０１２の行程は、記憶部に記憶されている動作条件Ｃｋに基づき通常の画像形成処理を実行する行程である。このフローチャートに示すように、画像濃度制御における次の調整指令が発生するまでの期間、決定された動作条件Ｃｋで基づき通常の画像形成処理を継続実行される。

なお、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色の画像濃度制御では、ベタ濃度の第２の第２の画像パッチＰａ２のみを形成する。そして、図４の（ａ）に示す対応関係に従い、光学濃度検出手段８の検出結果に基づき第２の画像パッチＰａ２におけるトナー量Ｍ２を検出（判定）する。そして、判定されたトナー量Ｍ２に基づき画像形成条件Ｖｋを変更する。更に、画像形成Ｖｋを通常の画像形成における動作条件Ｃｋとして決定する。その後は、次の調整までの期間、通常の画像形成処理は上記の動作条件Ｃｋに基づき実行される。

なお、この実施の形態の制御部１０２は、次のような条件を満たすと、画像濃度制御における調整の指令を発生する。但し、これに拘るものではない。

その１；機械が１０時間以上の停止した後、あるいは画像形成装置本体の電源が投入された時に、調整指令を発生する。

その２；各画像形成部の使用カウント（プリント数）が１００００プリント経過した後、且つ印刷ジョブが完了した時に、調整指令を発生する。

その３；特殊な印刷ジョブを実行する前に、調整指令を発生する。

［評価テストの結果］
評価テストは、０〜１００００プリントまで常温常湿（２０℃、６０％ＲＨ）の下でテストプリントを実施した。そして、１０００１〜１５０００プリントの期間は、高温高湿（３２℃、８０％ＲＨ）の下で同一のテストプリントを実施し、更に１５０００〜２００００プリントの期間は、低温低湿（５℃、３０％ＲＨ）で同一のテストプリントを実施した。

テストプリントは、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色が各々５％印字率の画像パターンである。上記プリント画像を連続２００プリントすると、評価用プリントが印刷出力される。

評価用プリントは、ベタ濃度（ＰＷデューティー比＝２５５／２５５）の各色画像パターンが配置された画像である。

１日あたり、連続して１０００プリントすると、テストは中断し、画像形成装置の電源は遮断される。そして次の日に再開される。これを繰り返してテストは進行する。

また、周囲の条件を常温常湿から高温高湿に切り替える場合、あるいは高温高湿から低温低湿に切り替える場合には、基本的には結露等が生じないように穏やかに周囲条件を切替るために２日の期間を要する。

図１０は、評価用プリントにおける各色ベタ濃度の画像パターンを測定してプリント数に応じてプロットした画像濃度の推移である。実線がＫ色ベタ濃度であり、破線がＭ色ベタ濃度である。ここでは、Ｃ色、Ｙ色は省略しているが、Ｍ色と同じような変動幅で推移している。

［従来の画像濃度制御フローと評価テストの結果］
図１１は、従来の画像濃度制御技術の制御フロー図である。

Ｓ１０１からＳ１０６までの行程は、図９のＳ００１からＳ００６までの行程と基本的に同一であり、説明を省く。異なる点は、画像パッチＰａ１、Ｐａ２を形成するのに対して、中間濃度（ＰＷデューティー比＝１２０／２５５）の第１の画像パッチＰａ１のみ作成することである。

また、Ｓ１０８からＳ１１０までの行程は、図９のＳ０１０からＳ０１２までの行程と同一であり、説明を省く。

異なる点はＳ１０７の行程であり、“本発明が解決すべき課題”で説明している内容に関する行程である。Ｓ１０７の行程は、光学濃度検出手段８で検出された中間濃度の第１の画像パッチＰａ１におけるトナー量Ｍ１に基づき画像形成条件Ｖ２を調整する行程である。

図１２は、本発明に係わる実施形態に対して実施した評価テストの結果である。Ｍ色ベタ画像の濃度推移と、Ｋ色ベタ画像の濃度推移である。Ｍ色画像の濃度推移及び図１０のＫ色画像の濃度推移と比較して、画像濃度推移の安定性が大きく低下している。特に、常温常湿から高温高湿に周囲条件は変わった後に、激しく安定性が崩れる。

［本発明の効果］
この結果から、機械の停止や、周囲の条件の大きな変化に対しても、Ｋ色画像形成部に対する画像形成条件が適正に調整されて、その結果として画像濃度の安定性が大幅に改善できる。また、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色と遜色ない、画像濃度の安定性能を得ることができる。

上記のようにＹ色、Ｍ色、Ｃ色と遜色ない画像濃度安定化制御を得られる事実から、“現像電流Ｉｄ２に基づきベタ濃度の第２の画像パッチＰａ２に対応するトナー量Ｍ２が正確に判定する”、本発明に係わる制御技術が、十分に所望の性能を備える、有用なトナー量判定技術であることを示している。

なお、上記の評価テストでは、ベタ濃度の画像部における画像濃度の推移を評価しているが、本発明の画像濃度制御技術は、中間濃度領域の画像濃度の推移でも従来に比較して優れている。

更に本発明に係わる画像パッチにおけるトナー量を判定（検出）する制御技術は、画像パッチに対応して生じる現像電流を検出するものであり、広い範囲のトナー量に対して一定に高い感度を有する。従って、検出された現像電流に基づき全濃度範囲の画像パッチにおけるトナー量を高い精度で判定することを可能とする。

また、図４に示すＢ領域に属する濃度の画像パッチにおけるトナー量は、光学濃度検出手段の検出結果（出力）に基づき判定し、Ａ領域に属する濃度の画像パッチにおけるトナー量は、電流検出手段で検出された現像電流に基づき判定する。このように、制御部１０２によって濃度領域に応じて両方の検出手段の結果を使い分けるように制御することも可能である。

なお、上記の実施の形態は中間転写体を用いた画像形成装置であるが、本発明は、感光体上の画像を用紙上に直接的に転写する画像形成装置にも適用することが可能である。その場合には用紙が転写体になり、光学濃度検出手段で用紙上の画像パッチにおけるトナー量を光学的に検出するような実施の形態になる。

なお、上記の実施の形態では、光学濃度検出手段８を中間転写体７０に対向して配設しているが、光学濃度検出手段を像担持体である感光体に対向して配設するような実施の形態でも、本発明のトナー量判定及び画像濃度安定化の制御技術は適用可能である。

本発明に係わる画像形成装置の全体構成図である。 画像形成部の拡大図である。 光学濃度検出手段の拡大図である。 光学濃度検出手段の感度特性図である。 画像形成装置の制御に係わる全体制御ブロック図である。 画像形成装置の画像濃度制御に係わる制御ブロック図である。 各画像形成部の感光体上に形成された画像パッチＰａを表すイメージ図である。 画像パッチＰａの現像コントラスト電位Ｖｄを示す概念図である。 本発明に係わるトナー量判定制御、及び画像濃度制御の実施の形態である。 本発明に係わるトナー量判定制御、及び画像濃度制御の実施の形態で実際に印刷した実写テストにおける画像濃度推移である。 従来技術の画像濃度制御に関する制御フローである。 従来技術の制御フローを実施した場合における画像濃度の推移である。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 像担持体
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 現像器
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 一次転写手段
７０ 中間転写体
８ 光学濃度検出手段
４Ｙ３、４Ｍ３、４Ｃ３、４Ｋ３ 電流検出手段
１０２ 制御部
Ｐａ１ 第１の画像パッチ
Ｐａ２ 第２の画像パッチ

Claims (7)

1. 像担持体と、前記像担持体上にトナーで画像を形成する現像器と、前記像担持体上の画像を転写体に転写する転写手段と、を有する画像形成部と、
   発光部と受光部を有し、前記像担持体上、又は転写体上の画像におけるトナーからの反射光量を検出する光学濃度検出手段と、
   反射光量とトナー量との関係を記憶した記憶部と、
   前記現像器と前記像担持体との間に流れる現像電流を検出する電流検出手段と、
   前記画像形成部、前記光学濃度検出手段及び前記電流検出手段を制御して、前記光学濃度検出手段が検出した反射光量に対するトナー量の検出感度が所定以上である第１のトナー量範囲に属する第１の画像パッチと、第１のトナー量範囲に比して前記検出感度が低い第２のトナー量範囲に属する第２の画像パッチと、を前記像担持体上に形成し、前記第１の画像パッチに対応して前記電流検出手段で検出された第１の現像電流と、前記第１の画像パッチに対応して前記光学濃度検出手段で検出された反射光量から算出した第１のトナー量と、前記第２の画像パッチに対応して前記電流検出手段で検出された第２の現像電流と、に基づき、前記第２の画像パッチにおけるトナー量を判定する制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１のトナー量と前記第１の現像電流とに基づきトナー量と前記電流検出手段で検出される現像電流との対応関係を取得し、更に前記対応関係を用いて前記第２の現像電流に基づき、前記第２の画像パッチにおけるトナー量を判定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. 前記制御部は、前記記憶部に前記対応関係を記憶させておき、記憶させた前記対応関係を用いて前記第１の現像電流に基づき前記第１のトナー量範囲に属する画像パッチにおけるトナー量を判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第１の画像パッチを形成する時期と、前記第２の画像パッチを形成する時期とが異なる時期であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記第１の画像パッチにおけるトナー量及び前記第２の画像パッチにおけるトナー量に基づき、前記画像形成部の像形成条件を調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記転写体が中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記光学濃度検出手段が、複数の前記像担持体上、又は前記転写体上に形成された複数の異色の画像パッチを検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images