JP2011154146A - 画像形成装置、画像形成方法、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーパッチ画像による目標画像濃度付近の画像濃度検出精度を向上させ、所望の画像濃度を得ることができる画像形成装置、画像形成方法、制御プログラム及び記録媒体を提供する。
【解決手段】感光体ドラム３にトナー像を形成する現像装置２と、前記トナー像の画像濃度を検出するフォトセンサ２０６と、フォトセンサ２０６で検出された検出値と現像電位との関係式を算出する演算部３０６と、前記関係式を記憶する記憶部３０２と、トナーパッチ画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御部３０１とを備えた画像形成装置１００において、制御部３０１は、高濃度補正を実行する際に、直前の高濃度補正で得た現像電位に基づき感光体ドラム３上に複数のトナーパッチ画像を形成し、その画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法、制御プログラム及び記録媒体に係り、特に、電子写真方式を用いて感光体に現像電位を与えてトナー像を得る静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置、そして、この画像形成装置に用いられる画像形成方法、制御プログラム及び記録媒体に関する。

従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体（例えば、感光体ドラム）の表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体に対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体に形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によってシートにトナー像を定着させるようになっている。

このような画像形成装置では、装置周辺の環境条件の変化、感光体や現像剤の疲労などに起因して、画像濃度が変化することがある。

そこで、従来技術として、感光体に与える現像バイアス（現像電位）を変化させるとともに、露光手段による感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイアスに対応させながら帯電バイアスを設定しつつ、複数のトナーパッチ画像を順次形成し、各パッチ画像の濃度に基づいて目標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを決定するように構成したものが開示されている（特許文献１を参照）。

このように構成することで、感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイアスに対応する帯電バイアスを設定しながら、感光体上に複数のパッチ画像を形成しているので、高濃度側および低濃度側で目標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを正確に求めることができる。

特開２００１―３５０３００号公報

しかしながら、画像形成装置は、近年の高精細画像化に対して、目標画像濃度をより精度良く設定し、高品位の画像をユーザーに提供する必要がある。従って、目標画像濃度への微妙な現像電位調整が必要であることから、特許文献１のような画像形成装置では、より高精細画像を得る為の画像濃度制御は十分ではなかった。

また、従来の画像形成装置では、高濃度補正（高濃度プロセスコントロール）は濃度検知するために、いくつかのトナーパッチ画像を等間隔の現像電位で作成し、目標濃度値の現像電位を算出している。

しかしながら、このような方法ではトナーパッチ画像の現像電位の間隔によってはトナーパッチ画像の濃度が変化するため、あまり精度の良い高濃度プロコン結果を得ることができないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、トナーパッチ画像による目標画像濃度付近の画像濃度検出精度を向上させ、所望の画像濃度を得ることができる画像形成装置、画像形成方法、制御プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明に係る画像形成装置、画像形成方法、制御プログラム及び記録媒体は、次の通りである。

本発明は、現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出手段と、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位値との関係式を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された関係式を記憶する記憶手段と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御手段とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置において、前記制御手段を、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成し、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定するようにすることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記複数のトナーパッチ画像を形成する現像電位を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で設定することが好ましい。すなわち、前記複数のトナーパッチ画像は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近おいては、電位差が小さい間隔で設定された現像電位に基づき形成される。

また、本発明は、前記複数のトナーパッチ画像を形成する現像電位を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で設定することが好ましい。すなわち、前記複数のトナーパッチ画像は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて、電位差が大きくなる間隔で設定された現像電位に基づき形成される。

また、本発明は、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値に基づき前記演算手段で算出された現像電位値が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くすることが好ましい。

また、本発明は、前記演算手段を、最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求めるものとすることが好ましい。

また、本発明は、現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像工程と、感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出工程と、前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位値との関係式を算出する演算工程と、前記演算工程で算出された関係式を記憶する記憶工程と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御工程とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置の画像形成方法において、前記制御工程として、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成する工程と、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得る現像電位を設定する工程、を有することを特徴とするものである。

また、本発明は、前記複数のトナーパッチ画像を形成する工程を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で設定される現像電位に基づき行うものとすることが好ましい。

また、本発明は、前記複数のトナーパッチ画像を形成する工程を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で設定される現像電位に基づき行うものとすることが好ましい。

また、本発明は、前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値に基づき前記演算工程で算出された現像電位値が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くする工程を備えることが好ましい。

また、本発明は、前記演算工程を、最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求めるものとすることが好ましい。

また、本発明は、現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出手段と、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位値との関係式を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された関係式を記憶する記憶手段と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御手段とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置を動作させる制御プログラムであって、コンピュータを、前記制御手段として、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成し、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定するように機能させることを特徴とするものである。

また、本発明は、請求項１１に記載の制御プログラムが記録されてコンピュータにより読み取り可能な記録媒体とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出手段と、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位との関係式を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された関係式を記憶する記憶手段と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御手段とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置において、前記制御手段を、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成し、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定するようにすることで、目標画像濃度付近の画像濃度検出精度を向上させ、最適な現像電位を得ることができるので、所望の画像濃度を簡便に得ることができる。

また、本発明によれば、前記複数のトナーパッチ画像を形成する現像電位を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で設定することで、目標画像濃度値付近のトナーパッチ画像を多く作成し、その濃度値を得ることができ、より精度の高い高濃度補正を実現できる。

また、本発明によれば、前記複数のトナーパッチ画像を形成する現像電位を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で設定することで、必要以上にトナーパッチ画像を作成することなく、より精度の高い高濃度補正を実現できる。

また、本発明によれば、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値に基づき前記演算手段で算出された現像電位値が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くすることで、早めに高濃度補正を行うことにより短時間で最適な現像電位を得ることができる。

また、本発明によれば、前記演算手段を、最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求めるものとすることで、例えば、トナー画像濃度検出手段（フォトセンサ）で検出された検出値と現像電位（現像バイアス）とを最小二乗法を用いて近似となるように、残差の二乗和を最小とするような係数を決定する方法、あるいはそのような方法によって近似を行うことで、精度良く近似式を求めることができ、高精度の画像濃度検出を行うことができる。

また、本発明によれば、現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像工程と、感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出工程と、前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位値との関係式を算出する演算工程と、前記演算工程で算出された関係式を記憶する記憶工程と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御工程とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置の画像形成方法において、前記制御工程として、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成する工程と、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得る現像電位を設定する工程、を有することで、目標画像濃度付近の画像濃度検出精度を向上させ、最適な現像電位を得ることができるので、所望の画像濃度を簡便に得ることができる。

また、本発明によれば、前記複数のトナーパッチ画像を形成する工程を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で設定される現像電位に基づき行うものとすることで、目標画像濃度値付近のトナーパッチ画像を多く作成し、その濃度値を得ることができ、より精度の高い高濃度補正を実現できる。

また、本発明によれば、前記複数のトナーパッチ画像を形成する工程を、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で設定される現像電位に基づき行うものとすることで、必要以上にトナーパッチ画像を作成することなく、無駄のない高濃度補正を実現できる。

また、本発明によれば、前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値に基づき前記演算工程で算出された現像電位値が、予め設定された目標画像濃度を得る現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くする工程を備えることで、早めに高濃度補正を行うことにより短時間で最適な現像電位を得ることができる。

また、本発明によれば、前記演算工程を、最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求めるものとすることで、例えば、トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位とを最小二乗法を用いて近似となるように、残差の二乗和を最小とするような係数を決定する方法、あるいはそのような方法によって近似を行うことで、精度良く近似式を求めることができ、高精度の画像濃度検出を行うことができる。

また、本発明によれば、現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出手段と、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位との関係式を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された関係式を記憶する記憶手段と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御手段とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置を動作させる制御プログラムであって、コンピュータを、前記制御手段として、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成し、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得る現像電位を設定するように機能させることで、目標画像濃度の最適値を設定制御する方法を読み取り、実行することができ、この制御方法を汎用的なものにすることができる。

また、本発明によれば、請求項１１に記載の制御プログラムが記録されてコンピュータにより読み取り可能な記録媒体とすることで、例えば、画像形成装置において、フォトセンサ等のトナー画像濃度検出手段により検出される感光体上のトナーパッチ画像の画像濃度と現像電位の関係式を求めて目標画像濃度の最適値を設定制御するプログラムを、容易に画像形成装置の制御部に供給することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置を構成する現像装置とその周辺部の構成を示す説明図である。 前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 前記画像形成装置におけるトナーパッチ画像の濃度値と現像電位との関係を示す説明図である。 前記画像形成装置における高濃度補正の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図、図２は前記画像形成装置を構成する現像装置とその周辺部の構成を示す説明図、図３は前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。

本実施形態は、図１〜図３に示すように、現像電位が印加されて感光体ドラム３にトナー像を形成する現像装置２と、感光体ドラム３上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するフォトセンサ（トナー画像濃度検出手段）２０６と、フォトセンサ２０６で検出された検出値と現像電位との関係式を算出する演算部（演算手段）３０６と、演算部３０６で算出された関係式を記憶する記憶部（記憶手段）３０２と、トナーパッチ画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御部（制御手段）３０１とを備えて、前記現像電位によりトナー像を得る画像形成装置１００において、制御部３０１の構成として、本発明に係る画像形成装置の制御手段の構成を採用したものである。

まず、第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙（例えば、記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とにより構成されている。

装置本体１１０は、露光ユニット１、現像装置２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１、トナーカートリッジ９８等を有して構成されている。

装置本体１１０の上部に設けられた画像読取り部９０の上側には、原稿が載置される透明ガラスからなるプラテンガラス（原稿載置台）９２が設けられ、そのプラテンガラス９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。

自動原稿処理装置１２０は、プラテンガラス９２の上に自動で原稿を搬送する。
また、自動原稿処理装置１２０は、矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、プラテンガラス９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。

画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。
従って、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器を用いても良い。

露光ユニット１は、外部から入力した画像データまたは原稿から読み取って得られた画像データに応じて、帯電された感光体ドラム３を露光することにより、画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム３の表面に形成する画像書込み装置であり、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）として構成される。また、露光ユニット１には、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。

また、露光ユニット１としては、上述した構成の他に発光素子をアレイ状に並べた、例えば、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法も採用できる。

このように構成された露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。

現像装置２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーにより顕像化するものである。

詳しくは、現像装置２は、図２に示すように、トナーが収容される現像槽２０１と、現像槽２０１内に収容されたトナーを感光体ドラム３に供給する現像スリーブ（現像ローラ）２０２とを備え、該現像スリーブ２０２によりトナーを感光体ドラム３表面に供給して、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を可視像化（現像）するものである。

現像槽２０１には、トナーを攪拌・搬送する現像剤攪拌ローラ２０３，２０４が配置されている。現像剤攪拌ローラ２０３，２０４は、現像槽２０１内に収容されているトナーを含む現像剤を攪拌・搬送するとともに、現像槽２０１外部より補給されたトナーと現像剤とを攪拌する。

現像剤攪拌ローラ２０３，２０４により搬送されて現像スリーブ２０２に供給されたトナーは、ドクターブレード２０５によって感光体ドラム３に供給されるトナー量が規制されるようになっている。

感光体ドラム３は、円筒状を呈し、露光ユニット１の上方に配設され、その表面がクリーナユニット４によりクリーニングされ、クリーニングされた表面が帯電器５により均一に帯電される。

感光体ドラム３の近傍には、その外周面に近接してフォトセンサ（トナー画像濃度検出手段）２０６が配置されている。このフォトセンサ２０６は、感光体ドラム３上に形成されたトナーパッチ画像の画像濃度を検出するものである。

クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去・回収する。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、無端状の中間転写ベルト（無端ベルト）６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。中間転写ローラ６４は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応して４本設けられている。

中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動するように構成されている。

中間転写ベルト６１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成され、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１上に順次重ね合わせて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。

感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。

各中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１に対して感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与えるようにされている。詳しくは、中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。尚、第１実施形態では、転写電極としてローラ形状の中間転写ローラ６４を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述したように、各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化されたトナー像は中間転写ベルト６１上に積層される。積層された画像情報としてのトナー像は、中間転写ベルト６１とともに搬送されて、搬送される用紙と中間転写ベルト６１との接触位置（２次転写位置，所定位置）に移動し、この接触位置に配置されている転写ローラ１０によって用紙上に転写される。

この時、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０とは、所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１０にはトナー像を用紙に転写させるための２次転写バイアスが印加される。この２次転写バイアスは、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。

さらに、前記所定ニップを定常的に得るために、２次転写位置にて中間転写ベルト６１に圧接する転写ローラ１０もしくは２次転写位置にて中間転写ベルト６１の裏側に圧接する中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等）としている。

上述した転写工程において、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われずに中間転写ベルト６１に残存したトナーは、次工程で形成されるトナー像に対してトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収されるように構成されている。

中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、中間転写ベルト６１が搬送される経路上で、中間転写ベルト搬送方向において転写ローラ１０より下流側で感光体ドラム３よりも上流側に設けられている。

中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に接触して中間転写ベルト６１の表面をクリーニングするクリーニング部材としてクリーニングブレード６５ａが具備されている。クリーニングブレード６５ａが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。

給紙カセット８１は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また、装置本体１１０の外側部には、外側より用紙を供給可能な手差し給紙カセット８２が設けられている。
この手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用する用紙を複数枚積載することができる。装置本体１１０の上方には、印刷済みの用紙をフェイスダウンで集積するための排紙トレイ９１が設けられている。

また、装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２の用紙を転写ローラ１０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１乃至手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１に到る用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ、レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。

搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って設けられている。尚、搬送ローラ１２ｂは、用紙を排紙トレイ９１に排出する排紙ローラとして機能するため、排紙ローラと称する。

ピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
ピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。

レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されている用紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端と用紙の先端を合わせるタイミングで用紙を転写ローラ１０に搬送する機能を有している。すなわち、レジストローラ１３によって、搬送される用紙上の所定の位置に中間転写ベルト６１上のトナー像が転写されるように整合される。

定着ユニット７は、定着ローラ７０として１対のヒートローラ７１と加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、用紙を挟んで回転搬送するようになっている。

ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、対向して配置されて、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との圧接箇所には、定着ニップ部が形成されている。

ヒートローラ７１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって温度制御される。また、ヒートローラ７１は、加圧ローラ７２とともにトナーを用紙に熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる機能を有している。また、ヒートローラ７１には、図１に示すように、ヒートローラ７１を外部から定着するための外部定着ベルト７３が設けられている。

次に、画像形成装置１００の用紙搬送路Ｓを詳細に説明する。
画像形成装置１００には、図１に示すように、予め用紙を収納する給紙カセット８１、及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これら給紙カセット８１，８２から用紙を給紙するために、各々ピックアップローラ１１ａ，１１ｂが配置され、用紙を１枚ずつ用紙搬送路Ｓに導くようになっている。

各給紙カセット８１，８２から搬送される用紙は、用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、用紙の先端と中間転写ベルト６１上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１０に搬送され、用紙上に画像情報が書き込まれる。その後、用紙は定着ユニット７を通過することによって用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された排紙ローラ１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。

上述した用紙搬送路Ｓは、用紙に対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上述したように片面印字が終了し定着ユニット７を通過した用紙の後端が最終の排紙ローラ１２ｂで把持されたときに、排紙ローラ１２ｂが逆回転することによって用紙を搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。そしてその後レジストローラ１３を経て用紙裏面に印字が行われた後に用紙が排紙トレイ９１に排出される。

次に、本実施形態の画像形成装置１００の制御系についてブロック図を参照して詳細に説明する。

画像形成装置１００は、図３に示すように、例えば、スキャナ、プリンタ及び周辺機器とを備えた複合機であり、電気的構成として、画像形成装置１００の動作を制御する制御部（制御手段）３０１、記憶部３０２、表示部３０３、入力部３０４、ネットワーク回線を介してＰＣ等とＬＡＮ接続等を行う通信部３０５、演算部３０６、原稿画像を読み取る読取部３０７、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部３０８、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、転写紙に画像を形成する画像形成部３０９、画像形成部３０９で顕像化された転写紙に加熱定着して固定する定着部３１０、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器を制御する周辺機器制御部３１１とを備えている。

制御部３０１には、画像形成装置１００の上面に配置される操作パネル（表示部３０３、入力部３０４）を介する印刷指令、画像形成装置１００内部の各所に配置される図示しない各種センサなどからの検知結果、図示しない外部機器（USBメモリ、LAN）を介して入力される画像情報、画像形成装置１００内部の各装置の動作を制御するための各種設定値およびデータテーブル、及び各種制御を実行するためのプログラムなどが入力可能となっている。

記憶部３０２には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラなどが挙げられる。

演算部３０６は、記憶部３０２に記憶される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および／または判定を行う。制御部３０１は、演算部３０６における各種判定結果、演算結果などに応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。

制御部３０１および演算部３０６は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。本発明に係る制御手段は、記憶部３０２、演算部３０６および制御部３０１とともに主電源を含む。この主電源は、制御手段だけでなく、画像形成装置１００内部における各装置にも電力を供給する。

本実施形態では、制御部３０１は、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき感光体ドラム３上に複数のトナーパッチ画像を形成する機能と、複数のトナーパッチ画像のトナーパッチ画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する機能とを備えている。

感光体ドラム３上に複数のトナーパッチ画像を形成する機能は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で現像電位を設定してトナーパッチ画像を形成する機能と、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で現像電位を設定してトナーパッチ画像を形成する機能とを備えている。

また、制御部３０１は、フォトセンサ２０６で検出された検出値に基づき演算部３０６で算出された現像電位が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くする機能を備えている。

また、本実施形態では、演算部３０６は、最小二乗法を用いてフォトセンサ２０６で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求める機能を備えている。制御部３０１は、この演算部３０６により求められた近似式によって目標画像濃度を得るための現像電位を設定する。

次に、本実施形態の画像形成装置１００による特徴的なトナーパッチ画像を用いた高濃度補正について説明する。
図４は本実施形態の画像形成装置におけるトナーパッチ画像の濃度値と現像電位との関係を示す説明図である。

画像形成装置１００は、直前の高濃度補正の結果に基づき、複数の現像電位を設定して複数のトナーパッチ画像を感光体ドラム３上に形成する。

本実施形態では、制御部３０１により、図４に示すように、直前の高濃度補正の結果に基づき、目標画像濃度に近いと想定される現像電位を３５０Ｖとしたトナーパッチ画像Ｔ１とし、その現像電位付近では電位差が小さい間隔（±２０Ｖ）で現像電位を３３０Ｖ，３７０Ｖとしたトナーパッチ画像Ｔ２，Ｔ３を形成し、トナーパッチ画像Ｔ１の現像電位から離れた位置ではさらに電位差が大きくなる間隔（±５０Ｖ）で現像電位を２８０Ｖ，４２０Ｖとしたトナーパッチ画像Ｔ４，Ｔ５を形成するようにされている。

トナーパッチ画像Ｔ１，Ｔ２の電位差をＷ２、トナーパッチ画像Ｔ１，Ｔ３の電位差をＷ３、トナーパッチ画像Ｔ２，Ｔ４の電位差をＷ４、トナーパッチ画像Ｔ３，Ｔ５の電位差をＷ５とすると、それぞれのトナーパッチ画像の間隔は、Ｗ２＜Ｗ４，Ｗ３＜Ｗ５となる。すなわち、目標画像濃度に近いと想定されるトナーパッチ画像Ｔ１の現像電位（３５０Ｖ）から遠ざかるにつれて電位差が大きくなっている。

このように作成されたトナーパッチ画像Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５をフォトセンサ２０６にて検知してそれぞれのトナーパッチ画像の画像濃度を得る。

そして、演算部３０６により取得した複数（本実施形態では５つ）のトナーパッチ画像の画像濃度と現像電位との関係式を得て、トナーパッチ画像の画像濃度と現像電位の関係から目標画像濃度を得るための現像電位を算出する。

本実施形態では、演算部３０６において、全測定ポイントを最小二乗近似する最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位とに基づき近似式を求め、その近似式Ａ（図４中の２点鎖線）により目標画像濃度を得るための現像電位を算出するようにしている。尚、その他の手法として、関係式Ｂ（図４中の１点鎖線）に示すように、各ポイントを直線的に補間する線形補間により現像電位を算出するようにしてもよい。

以上のようなトナーパッチ画像の画像濃度と現像電位に基づく高濃度補正を予め設定された間隔で繰り返し行う。

尚、演算部３０６で算出された現像電位が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時（直前の高濃度補正の結果から大きくずれている場合）は、次回の高濃度補正を早めに実施するように設定されている。

次に、本実施形態の画像形成装置１００による特徴的な高濃度補正を行う手順についてフローチャートに沿って説明する。
図５は本実施形態の画像形成装置における高濃度補正の手順を示すフローチャートである。

画像形成装置１００において、高濃度補正いわゆるプロセスコントロールを行う場合は、図５に示すように、制御部３０１により設定制御される。
まず、ステップＳ１において、高濃度補正が実施されたと判断された場合は、直前の高濃度補正の結果に基づき、複数の現像電位を設定して複数のトナーパッチ画像を感光体ドラム３上に形成する（ステップＳ２）。

そして、トナー画像濃度検出手段であるフォトセンサ２０６により複数のトナーパッチ画像の画像濃度が検出され（ステップＳ３）、演算部３０６において、フォトセンサ２０６により検出された画像濃度とその現像電位に基づいて近似式が求められる（ステップＳ４）。

そして、その近似式に基づき目標画像濃度を得るための現像電位が算出されて（ステップＳ５）、近似式より得られた現像電位の値が予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、近似式より得られた現像電位の値が予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内であると判断された場合は、目標とする現像電位が得られたので、高濃度補正を終了する。

一方、ステップＳ６において、近似式より得られた現像電位の値が予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内にないと判断された場合は、制御部において次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短く設定して（ステップＳ７）、高濃度補正を終了する。このように、次回の高濃度補正を早めに実行するようにして、短時間で最適な現像電位を得るようにしている。

以上のように構成したので、本実施形態によれば、画像形成装置１００において、制御部３０１により、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき感光体ドラム３上に複数のトナーパッチ画像Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を形成し、演算部３０６により複数のトナーパッチ画像Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５のトナーパッチ画像濃度とその現像電位に基づき近似式を求め、その近似式に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定するようにしたので、目標画像濃度付近の画像濃度検出精度を向上させ、最適な現像電位を得ることができる。これにより、所望の画像濃度を簡便に得ることができる。

また、本実施形態によれば、目標画像濃度に近いと想定される現像電位付近では電位差が小さい間隔で複数の現像電位を設定してトナーパッチ画像を形成したので、目標画像濃度付近の画像濃度検出精度をより向上させることができる。さらに、目標画像濃度に近いと想定される現像電位から離れた位置ではさらに電位差が大きくなる間隔で複数の現像電位を設定してトナーパッチ画像を形成したので、近似式をさらに正確に算出することができる。

さらに、本実施形態によれば、高濃度補正によって得られた現像電位の値が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内にない場合は、制御部３０１において次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短く設定することで、短時間で精度の高い高濃度補正を実施することができる。

尚、本実施形態では、本実施形態の画像形成装置１００の制御部３０１や演算部３０６に本発明の特徴的な機能を備えるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の特徴的な機能をソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、ソフトウェアは、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、前記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、前記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、前記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えるものに用いる。

そして、上述した機能を実現するソフトウェアである制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、画像形成装置に供給し、それに搭載されたコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行するようにしてもよい。

上述した記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、画像形成装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、前記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給するようにしてもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。

また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。

なお、本発明は、前記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態及びその他の例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態では、カラー用の画像形成装置（複合機、プリンタなど）に本発明が適用されているが、トナーを用いて電子写真方式により画像形成を行うものであれば、モノクロ用の画像形成装置等のその他の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。

１ 露光ユニット
２ 現像装置（現像手段）
３ 感光体ドラム（感光体）
１００ 画像形成装置
２０６ フォトセンサ（トナー画像濃度検出手段）
３０１ 制御部（制御手段）
３０２ 記憶部（記憶手段）
３０６ 演算部（演算手段）
３０８ 画像処理部
３０９ 画像形成部
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５ トナーパッチ画像

Claims (12)

1. 現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出手段と、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位との関係式を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された関係式を記憶する記憶手段と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御手段とを備えて、前記現像電位によりトナー像を得る画像形成装置において、
   前記制御手段は、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成し、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数のトナーパッチ画像を形成する現像電位は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数のトナーパッチ画像を形成する現像電位は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値に基づき前記演算手段で算出された現像電位が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くすることを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記演算手段は、最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求めることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像工程と、感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出工程と、前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位値との関係式を算出する演算工程と、前記演算工程で算出された関係式を記憶する記憶工程と、前記トナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御工程とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置の画像形成方法において、
   前記制御工程は、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成する工程と、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する工程、を有することを特徴とする画像形成方法。
7. 前記複数のトナーパッチ画像を形成する工程は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位付近では電位差が小さい間隔で設定される現像電位に基づき行われることを特徴とする請求項６に記載の画像形成方法。
8. 前記複数のトナーパッチ画像を形成する工程は、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位から遠ざかるに連れて電位差が大きくなる間隔で設定される現像電位に基づき行われることを特徴とする請求項６または７に記載の画像形成方法。
9. 前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値に基づき前記演算工程で算出された現像電位が、予め設定された目標画像濃度を得るための現像電位付近の範囲内の値とならない時は、次回の高濃度補正が行われるまでの間隔を予め設定された間隔よりも短くする工程を備えることを特徴とする請求項６乃至８のうちの何れか一項に記載の画像形成方法。
10. 前記演算工程は、最小二乗法を用いて前記トナー画像濃度検出工程で検出された検出値と現像電位に基づき近似式を求めることを特徴とする請求項６乃至９のうちの何れか一項に記載の画像形成方法。
11. 現像電位が印加されて感光体にトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上にトナーパッチ画像として形成されたトナー像の画像濃度を検出するトナー画像濃度検出手段と、前記トナー画像濃度検出手段で検出された検出値と現像電位との関係式を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された関係式を記憶する記憶手段と、前記トナーパッチ画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定する制御手段とを備えて、前記現像電位に基づいてトナー像を得る画像形成装置を動作させる制御プログラムであって、
    コンピュータを、前記制御手段として、高濃度補正を実行する際に、直前に実行された高濃度補正により得た現像電位に基づき前記感光体上に複数のトナーパッチ画像を形成し、前記複数のトナーパッチ画像の画像濃度に基づいて目標画像濃度を得るための現像電位を設定するように機能させることを特徴とする制御プログラム。
12. 請求項１１に記載の制御プログラムが記録されてコンピュータにより読み取り可能な記録媒体。

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