JP2012098547A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】個別の画像形成速度での連続画像形成中にトナー帯電量制御と静電像形成条件調整とをそれぞれの頻度で割り込み実行させても、確実に画像濃度を目標濃度に制御できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】低速モードにおける静電像形成条件は、低速モードのプロセススピードにて形成されたパッチトナー像を光学式センサ４１により検出して設定する。しかし、低速モードにおけるパッチ検ＡＴＲは、低速モードから通常モードのプロセススピードに加速した後に所定の静電像形成条件を用いて形成されたパッチトナー像を光学式センサ４１により検出して行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電像形成条件とトナー帯電量とをパッチトナー像を用いて個別に調整する画像形成装置、詳しくはパッチトナー像を用いたトナー帯電量の調整時間を短縮する制御に関する。

トナーとキャリアを現像剤担持体に担持させて像担持体の静電像を現像し、現像されたトナー像を記録材に転写して定着装置により熱定着させる画像形成装置が広く用いられている。このような画像形成装置では、像担持体にパッチトナー像を形成して検出手段で検出することにより、現像装置内の現像剤のトナー帯電量を一定に保ついわゆるパッチ検ＡＴＲを行う場合がある（特許文献１）。

特許文献１では、所定の頻度で形成される感光ドラム上のパッチトナー像を光学センサで検出し、検出結果に基づいてビデオカウント方式の現像剤補給装置におけるトナー補給量を調整している。トナー帯電量が一定に保たれるように、ビデオカウント方式のトナー補給量を調整して、等しい静電像形成条件で形成された静電像に対するトナー載り量の再現性、すなわち画像濃度の再現性を高めている。

しかし、トナー帯電量が一定に維持されていても、温度湿度の変化や像担持体の特性変化等によって、等しい静電像形成条件で形成される画像の画像濃度の再現性は大きく損なわれる。このため、像担持体に静電像形成条件を異ならせて複数のパッチトナー像を形成して検出手段で検出することにより、静電像形成条件を随時調整し直す制御が実用化されている（特許文献２）。

特許文献２では、普通紙への画像形成に適用される通常モードとは別に、熱定着が困難な厚紙への画像形成に適用される低速モードを選択して実行可能な画像形成装置が示される。ここでは、低速モードでの画像形成中に静電像形成条件を調整する制御が割り込んでくると、標準の画像形成速度に切り替えてパッチトナー像を形成して静電像形成条件を調整している。

特開２００４−２０５７０８号公報 特開２００７−１４８１３４号公報

特許文献２の方法では静電像形成条件の調整誤差が大きくなる問題がある。パッチトナー像の形成、転写に画像形成速度が影響するため、標準の画像形成速度で形成されたパッチトナー像の検出結果では、低速モードの静電像形成条件の適否を十分に判断できないからである。例えば、現像効率や転写効率が画像形成速度によって変化する。

そこで、低速モードの画像形成中には、低速モードの画像形成速度でパッチトナー像を形成して必要な制御を実行し、通常モードの画像形成中には、通常モードの画像形成速度でパッチトナー像を形成して必要な制御を実行することが提案された。

しかし、この場合、低速モードの画像形成中にトナー帯電量を調整する制御が割り込むと、パッチトナー像を形成して検出手段下へ搬送して検出するまでの間、画像形成が中断される。この間、低速モードの画像形成速度で画像形成装置が運転されているため、調整終了までの時間が間延びしてダウンタイムが目立ってしまう。

本発明は、画像形成条件の調整精度を損なうことなく、制御用トナー像を形成することによるダウンタイムを軽減できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナーとキャリアを用いて前記像担持体に形成された静電像を現像する現像手段を備え、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に形成されたトナー像を検知する検知手段と、前記画像形成手段により形成された第１の制御用トナー像を前記検知手段にて検知した検知結果に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を補正する補正手段と、前記画像形成手段により形成された第２の制御用トナー像を前記検知手段にて検知した検知結果に基づいて、前記現像手段に現像剤を補給する補給手段とを有し、第１の画像形成速度で画像形成する第１画像形成モードと、前記第１の画像形成速度よりも遅い第２の画像形成速度で画像形成する第２画像形成モードとを少なくとも実行可能なものである。そして、それぞれの前記画像形成モードの実行中において、前記第１の制御用トナー像を形成する場合は、実行中の画像形成モードの画像形成速度にて前記第１の制御用トナー像を形成する一方、前記第２の制御用トナー像を形成する場合は、少なくとも前記第２の画像形成速度よりも早い前記第３の画像形成速度にて画像形成するように前記像担持体及び前記画像形成手段を制御する制御部を有する。

本発明によれば、画像形成条件の調整精度を損なうことなく、制御用トナー像を形成することによるダウンタイムを軽減できる画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の構成の説明図である。 現像装置の構成の説明図である。 パッチトナー像を用いる制御系のブロック図である。 記録材搬送ベルトに転写されたパッチトナー像の説明図である。 実施例１のパッチ検ＡＴＲ初期設置のフローチャートである。 実施例１のパッチトナー像を用いた割り込み制御のフローチャートである。 実施例２の画像形成装置の構成の説明図である。 実施例１のパッチ検ＡＴＲ初期設定のフローチャートである。 実施例２のパッチトナー像を用いた割り込み制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、連続画像形成中に画像形成速度の加速を伴ってパッチ検ＡＴＲが実行される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、中間転写体を用いる画像形成装置（図７）のみならず、記録材搬送体を用いる画像形成装置（図１）でも実施できる。現像に二成分現像剤を用いる限り、タンデム型／１ドラム型、モノクロ／透明／複数色／フルカラー、帯電方式、露光方式、転写構成、ドラムクリーニング装置の有無の区別無く実施できる。また、本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を付設して、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、記録材搬送ベルト２１に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型記録材搬送方式のフルカラープリンタである。

記録材カセット２５から取り出された記録材Ｐは、分離ローラ２６によって１枚ずつに分離してレジストローラ２７へ搬送される。レジストローラ２７は、画像形成部Ｐａのトナー像にタイミングを合わせて記録材搬送ベルト２１へ記録材Ｐを送り出す。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて記録材搬送ベルト２１に担持された記録材Ｐに転写される。この転写によって記録材Ｐは記録材搬送ベルト２１上に静電吸着力で保持される。

画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて記録材搬送ベルト２１に担持された記録材Ｐへ転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム３ｃ、３ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて記録材搬送ベルト２１に担持された記録材Ｐへ転写される。

４色のトナー像を重ねて転写された記録材Ｐは、記録材搬送ベルト２１の回転に伴って駆動ローラ２３に沿った湾曲面へ搬送される。記録材Ｐは、分離帯電器３１によって除電されて静電吸着力を喪失し、記録材搬送ベルト２１から曲率分離して定着装置９へ導かれる。

記録材Ｐは、定着装置９で加熱加圧を受けて表面に画像を定着され、その後、積載トレイ２０へ排出される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、画像形成部Ｐａの構成部材に付した符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置６ａ、現像装置１ａ、一次転写ローラ５ａ、ドラムクリーニング装置４ａを配置している。感光ドラム３ａは、アルミニウムシリンダの外周面に感光層が形成され、所定のプロセススピードで回転する。帯電ローラ２ａは、感光ドラム３ａを一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。

露光装置（レーザスキャナ）６ａは、イエロー画像を展開した画像信号をＯＮ／ＯＦＦ変調したレーザビームを、回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて感光ドラム３ａの静電像を現像して、トナー像を形成する。

一次転写ローラ５ａは、記録材搬送ベルト２１の内側面を押圧して、感光ドラム３Ｙと記録材搬送ベルト２１との間に一次転写部を形成する。一次転写ローラ５ａには、電源２８ａより、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加される。これにより、感光ドラム３ａに担持された負極性のトナー像が記録材搬送ベルト２１に担持された記録材Ｐへ転写される。記録材搬送ベルト２１は、駆動ローラ２３、テンションローラ２４、及び張架ローラ２９に掛け渡して支持され、駆動ローラ２３に駆動されて、矢印Ｒ２方向へ所定のプロセススピードで回転する。

ドラムクリーニング装置４ａは、感光ドラム３ａにクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム３ａに残った転写残トナーを回収する。ベルトクリーニング装置２２は、記録材搬送ベルト２１にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材搬送ベルト２１に付着したパッチトナー像、かぶりトナー等を回収する。

画像形成装置１０は、画像形成速度の異なった複数のプリントモードを備えている。一般のオフィスで使用されるような坪量の普通紙を画像形成装置１０における最も速い速度で画像形成する通常モードの他に、厚紙や樹脂シートなどの画像形成に用いる低速モードを備えている。低速モードは、転写条件や定着条件が通常モードと異なり、厚紙等をプリントする時に低速で画像形成を行うことを想定している。

定着手段の一例である定着装置９は、記録材搬送ベルト２１を用いて画像のトナー像を転写した記録材を加熱加圧して画像のトナー像を定着させる。通常モードは、記録材Ｐが普通紙の場合に適用され、低速モードは、記録材Ｐが普通紙よりも定着装置９による定着が困難な記録材Ｐの場合に適用される。

＜現像装置＞
図２は現像装置の構成の説明図である。図２に示すように、静電像形成手段の一例である露光装置６ａは、像担持体の一例である感光ドラム３ａに静電像を形成する。現像手段の一例である現像装置１ａは、トナーとキャリアを摩擦帯電させて静電像を現像することにより制御用トナー像の一例であるパッチトナー像を形成可能である。現像剤補給手段の一例である現像剤補給装置１１ａは、画像形成で消費されたトナー量に対応させた量のトナーを現像装置１ａに補給する。

検出手段の一例である光学式センサ４１は、感光ドラム３ａで形成されて別の回転体上の一例である記録材搬送ベルト２１上に転写されたパッチトナー像を検出して、トナー載り量に応じた出力を出力可能である。光学式センサ４１は、別の回転体の一例である記録材搬送ベルト２１に赤外光を照射して反射光を検出する。トナー比率センサの一例である透磁率センサ１０９は、現像装置１ａのトナーとキャリアにおけるトナー比率を検出可能である。

現像装置１ａの現像容器１０１には、非磁性のトナーと磁性体のキャリアとを混合した現像剤（二成分現像剤）が収容されている。現像剤は、キャリアとトナーを重量比９３：７になるように混合したものである。キャリアには、一般的なフェライト磁性キャリアを用いている。その物性は、２４０ｋＡ／ｍの印加磁場に対する飽和磁化が２４Ａｍ^２／ｋｇ、３０００Ｖ／ｃｍの電界強度における比抵抗が１×１０^８〜１０^１０Ω・ｃｍ、重量平均粒径５０μｍである。トナーは、着色樹脂粒子に疎水性コロイダルシリカを外添した重量平均粒径７．２μｍの負帯電性のポリエステル系樹脂トナーを用いた。

なお、キャリアとして、バインダー樹脂と磁性金属酸化物および非磁性金属酸化物とを出発原料として、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを採用してもよい。トナーとして、スチレンアクリル系樹脂トナーを使用しても構わない。現像剤の製造法は特に制限されない。

現像容器１０１の内部は、長手方向の隔壁１１１によって現像室１１６と撹拌室１１７とに区画され、現像室１１６と撹拌室１１７とは長手方向の両端部で連通して現像剤の循環経路を構成する。現像室１１６内には、現像スクリュー１０６が配置され、撹拌室１１７内には撹拌スクリュー１０７が配置される。現像スクリュー１０６と撹拌スクリュー１０７とが長手方向の反対方向に現像剤を搬送することによって、現像剤が現像室１１６と撹拌室１１７とを循環する。

現像容器１０１内では、現像スクリュー１０６と撹拌スクリュー１０７とによって現像剤が撹拌されて、トナーとキャリアが相互に摩擦帯電することにより、トナーが所定のトナー帯電量を得る。

感光ドラム３ａに対向する現像装置１ａの開口部に現像スリーブ１０２が回転可能に設置され、開口部から円筒面の一部を外部に突出している。現像スリーブ１０２は非磁性金属材料から形成され、現像スリーブ１０２の内部には、マグネットロール１０３が固定配置されている。マグネットロール１０３は、現像スリーブ１０２のそれぞれの回転位相位置に所定の磁界を発生するように磁極が配置されている。

規制ブレード１０５は、現像スリーブ１０２に対して所定ギャップを持たせて配置されている。規制ブレード１０５に対向した位置に、磁極Ｎ１が配設され、磁極Ｎ１と現像スリーブ１０２の対向間隔を通過する際の加圧力下で、トナーがキャリアや現像スリーブ１０２と摩擦して、トナーに電荷が追加される。

現像スリーブ１０２の回転に伴って現像室１１６の現像剤が磁極Ｎ２近傍から汲み上げられる。現像剤は、磁極Ｓ２
、Ｎ１と搬送される過程において、規制ブレード１０５によって現像スリーブ１０２上に薄層形成される。薄層形成された現像剤は、現像主極Ｓ１の上で、磁気力によって穂状に起立して現像剤の磁気ブラシを形成する。現像剤の磁気ブラシが感光ドラム３ａを摺擦して、静電像を現像する。このとき、現像高圧電源１１２は、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃを重畳した振動電圧を現像スリーブ１０２に印加する。

＜パッチ検ＡＴＲ＞
図２に示すように、パッチ検ＡＴＲは、トナー帯電量調整用トナー像の一例であるパッチトナー像を光学式センサ４１により検出して、現像装置１ａにおけるトナー帯電量を一定に保つように現像剤補給装置１１ａを調整する。パッチ検ＡＴＲは、トナー比率が所定比率に保たれるように透磁率センサ１０９の出力に基づいて現像剤補給装置１１ａを調整する。パッチ検ＡＴＲは、パッチトナー像が所定のトナー載り量に保たれるように光学式センサ４１の出力に基づいてトナーとキャリアの所定比率を調整する。

感光ドラム３ａに形成された静電像（明部電位ＶＬ）と直流電圧Ｖｄｃとの電位差を現像コントラストＶｃｏｎｔと呼ぶ。現像コントラストＶｃｏｎｔに応じた量のトナーが静電像に付着することにより、静電像が所定のトナー載り量のトナー像に反転現像される。対向部１００において、現像スリーブ１０２の磁気ブラシに担持された負極性のトナー粒子が、正極性のキャリア粒子の拘束を逃れて、相対的に高い正極性である感光ドラム３ａの明部電位ＶＬの領域に移転する。

現像スリーブ１０２上の現像剤は、その後、磁極Ｎ３、Ｎ２の反発磁界によって、現像スリーブ１０２から剥ぎ取られ、現像室１１６に落下して回収される。

撹拌室１１７の上方には、現像装置１ａに補給用現像剤を補給する現像剤補給装置１１ａが設けられている。現像剤補給装置１１ａは、ビデオカウント方式により画像形成で消費されたトナー量を推定し、推定量に相当する量の補給用現像剤を、画像形成１枚遅れで、撹拌室１１７内に補給する。

ビデオカウント方式の一例は、露光装置６ａでレーザー光源を作動させる二値の露光信号の露光ドット個数をカウントして画像１枚分の露光ドットを積算することにより画像１枚のトナー消費量を推定計算する。別の例は、印刷画像を分版したイエロー画像の微小面積の階調を画像全体で積分してトナー消費量を推定演算する。補給用現像剤は、トナー１００％としたが、キャリアを１０％程度混合させて現像剤を少しずつ入れ替える方式を組み合わせてもよい。

現像装置１ａでは、現像剤に占めるトナーの重量比率であるトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が画像濃度に大きく影響する。ビデオカウント方式で補給されるトナー量が消費されたトナー量よりもわずかに少ない場合、画像形成の累積に伴って現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が次第に低下する。すると、キャリアに対するトナーの摩擦機会が増えてトナー帯電量が平均的に増加し、同一の現像コントラストＶｃｏｎｔの静電像に付着するトナー量が減って、出力画像のトナー載り量が減って、画像濃度が低下する。

逆に、補給されるトナー量が消費されたトナー量よりもわずかに多い場合、画像形成の累積に伴って現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が次第に上昇し、キャリアに対するトナーの摩擦機会を減らしてトナー帯電量が平均的に低下する。その結果、同一の現像コントラストＶｃｏｎｔの静電像に付着するトナー量が増えて、出力画像のトナー載り量が増えて画像濃度が上昇する。

そこで、現像容器１０１に透磁率センサ１０９を設けて、現像剤のトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を常時検出し、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が一定に保たれるように、ビデオカウント方式によるトナー補給量を補正している。しかし、トナー濃度センサは、現像剤の透磁率を検出するインダクタ方式の透磁率センサ１０９には限られない。現像装置１ａ内を循環する現像剤の反射光の色相を検出する光反射検知方式を採用してもよい。

いずれにせよ、トナー濃度センサ（透磁率センサ１０９）によって検出されたトナー濃度が目標範囲を割り込むと、ビデオカウント方式によるトナー補給量を割り増し、トナー濃度が目標範囲を上回るとビデオカウント方式によるトナー補給量を削減している。

しかし、透磁率センサ１０９によって検出されたトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）が一定に保たれていても、現像剤の劣化や環境条件の変化に伴ってトナー帯電量が変化すると、出力画像の画像濃度は違ってくる。

そこで、画像形成装置ではパッチ検ＡＴＲ（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｒｎｉｓｈ）を実行して、トナー帯電量が一定に保たれるように、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の目標値を修正している。定期的に画像形成を中断して、所定の静電像形成条件で形成したパッチトナー像を光学式センサ４１で検出してトナー載り量を測定している。そして、トナー載り量が許容範囲を割り込むと、ビデオカウント方式で求めたトナー補給量を割り増しすることにより、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の誘導目標を実質的に高めている。逆に、パッチトナー像のトナー載り量が許容範囲を上回ると、ビデオカウント方式で求めたトナー補給量を削減することにより、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の誘導目標を実質的に下げている。

パッチ検ＡＴＲは、感光ドラム３ａにトナー帯電量制御用トナー像の一例であるパッチトナー像を形成して、別の回転体上の一例である記録材搬送転写ベルト２１に転写して、光学式センサ４１により検出する。パッチ検ＡＴＲは、光学式センサ４１によるパッチトナー像の検出結果に基づいてトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の誘導目標を調整することにより画像濃度を安定化させる。

ベースのトナー補給量は、ビデオカウント方式により画像形成される画像の画像比率に基づいて計算され、ベースのトナー補給量に対して、パッチ検ＡＴＲの検出結果に基づく補正を加えている。ＡＴＲ制御によって、トナー補給量がいきなり大きく変化すると画像濃度の連続性が損なわれるので、パッチ検ＡＴＲに基づく１回の調整幅に限界を決めている。これにより、長期にわたって、トナー濃度（Ｔ／Ｄ比）を適正に保ち、画像濃度の変動や不良画像の発生を防止している。

＜パッチトナー像の形成、転写、検出＞
図３はパッチトナー像を用いる制御系のブロック図である。図４は記録材搬送ベルトに転写されたパッチトナー像の説明図である。

図１に示すように、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの下流には、記録材搬送ベルト２１に対向して光学式センサ４１が備えられている。光学式センサ４１は、記録材搬送ベルト２１表面に４５度の入射角度でＬＥＤにより赤外光を照射して、フォトダイオードにより正反射光を検出し、記録材搬送ベルト２１表面の正反射率に相当する信号を制御部６０に出力する。制御部６０は、光学式センサ４１の出力を取り込んで、記録材搬送ベルト２１に転写されたパッチトナー像のトナー載り量を測定する。

制御部６０は、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを制御して、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにパッチトナー像を形成して、図４に示すように、記録材搬送ベルト２１に転写する。記録材搬送ベルト２１によって搬送されるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチトナー像Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄは、光学式センサ４１によって順番に検出されて、トナー載り量を測定される。読み取りが終了したパッチトナー像Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄは、ベルトクリーニング装置２２により掻き落としてトナーを回収される。

図３に示すように、制御部６０のＣＰＵ６１には、作業用のメモリとして使われるＲＡＭ６２と、ＣＰＵ６１が実行するプログラムや制御等に利用する各種データが格納されたＲＯＭ６３と、パッチトナー像のテストパターン発生部６４が接続されている。テストパターン発生部６４は、制御部６０のビデオコントローラ内に搭載されることもある。ＲＯＭ６３は、各種初期設定を書き込んで保持させる書き込み可能領域を有する。

制御部６０は、テストパターン発生部６４で形成した画像データを用いて露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを制御して、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに所定の現像コントラストＶｃｏｎｔとなるパッチ静電像を形成する。それぞれのパッチ静電像は、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにより現像されてパッチトナー像Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが形成される。

パッチトナー像Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄは、所定のスクリーンパターンでハーフトーンの階調濃度を持たせている。スクリーンパターンとハーフトーン階調は、光学式センサ４１の出力で濃度差が最も顕著に表れる感度の高い部分に設定してある。

光学式センサ４１は、パッチトナー像の検出結果を０〜１０２４までの１０ｂｉｔの信号にてＣＰＵ６１へ伝える。ＣＰＵ６１は、光学式センサ４１から来た出力信号に基づいて、トナー補給制御へ反映させるための制御パラメータをいくつに制御するかを算出している。

光学式センサ４１の感度がよい範囲は、出力値２００〜１０００の範囲であるため、光学式センサ４１の出力値が４００〜８００の範囲で検出が行われるように、比較する基準のパッチトナー像の階調濃度を設定している。

記録材搬送ベルト２１に転写されたパッチトナー像を光学式センサ４１で検出して行う制御は、次の２つである。
（１）現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対するトナー補給量を調整してトナー帯電量を所定値に誘導するパッチ検ＡＴＲ。
（２）露光強度等の静電像形成条件を調整して出力画像の各色の階調濃度を所定値に誘導する画像濃度調整制御。

２つの制御において、パッチ検ＡＴＲと現像コントラスト調整とに用いる光学式センサ４１は兼用しているが、パッチトナー像の規格はそれぞれの制御に最適化されているため異なる。２つの制御は、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおけるパッチトナー像の形成から光学式センサ４１による検出までの動作概略は同じであるが、制御目的と、制御結果の反映先は、全く異なる。

第１の制御手段の一例である低速モードの画像濃度調整制御は、第１の画像形成速度の一例である低速モードにおける静電像形成条件を設定する。低速モードの画像濃度調整制御では、低速モードのプロセススピードにて形成されて記録材転写ベルト２１に転写されたパッチトナー像を光学式センサ４１により検出して、低速モードの静電像形成条件を設定する。

第２の制御手段の一例である通常モードの画像濃度調整制御は、低速モードよりも高い第２の画像形成速度の一例である通常モードにおける静電像形成条件を設定する。通常モードの画像濃度調整制御では、通常モードのプロセススピードにて形成されて記録材搬送ベルト２１に転写されたパッチトナー像を光学式センサ４１により検出して、通常モードの静電像形成条件を設定する。

＜画像濃度調整制御＞
画像形成装置１０では、出力画像の高画質化のために、装置の個体差や環境変動に影響されずに一定濃度の出力画像が得られるように、定期的に画像濃度調整制御を実行して静電像形成条件を調整している。画像濃度調整用トナー像の一例であるパッチトナー像を形成し、光学式センサ４１による検出結果に基づいて、静電像の露光強度や現像電圧等を調整して、出力画像の画像濃度を最適化している。

画像濃度調整制御は、各色で中間調を含めた複数段階のパッチトナー像を形成し、光学式センサ４１による検出結果に応じて、各色の最高濃度および中間階調の複数段階の画像調濃度を規定している。画像濃度は、記録材上の定着画像の反射濃度を適正にすることが目的であるので、画像形成モードごとの画像形成速度と同一の画像形成速度で画像濃度調整用トナー像を形成し、転写し、検出することが必要である。

画像濃度調整制御の実行頻度は、パッチ検ＡＴＲの実行頻度よりも一桁くらい低いことが望ましい。パッチ検ＡＴＲによって一定に保障されたトナー帯電量を前提として静電像形成条件を調整することが好ましい。制御部６０は、画像形成モード毎に累積画像形成枚数をカウントしており、画像形成枚数が１０００枚に達した時点で画像濃度調整制御を実行する。なお、画像形成枚数のカウントは、画像形成モード毎に行わず、各画像形成モード合計の画像形成枚数が所定枚数に達した時点で実施してもよい。

ところで、連続画像形成中にパッチ検ＡＴＲの実行タイミングを迎えた場合、連続画像形成を途中で中断して、パッチ検ＡＴＲを実施しなければならない。その結果、ジョブが途中で止まって生産性が低下してしまう。特に、低速モードの連続画像形成の場合、低速モードであることにより生産性が低下している上に、パッチ検ＡＴＲも低速モードで実施するとなると、更に生産性が低下する。

低速モード時に、パッチ検ＡＴＲが高頻度に割り込んでくる場合、画像形成速度を低速モードのままパッチ検ＡＴＲを実行させていると、高頻度に長いダウンタイムを生じさせてしまう。

パッチトナー像を形成する制御の実施中は、画像形成を行うことができないため、生産性が低下する。特に、低速モードにおいてパッチトナー像を形成する制御が実行される場合、パッチトナー像を形成して搬送する時間が長くなって生産性が著しく低下する。

このような問題に対して、特許文献２では、低速モード中に画像濃度調整制御が割り込んだ場合には、高速の通常モードに切り替えて画像濃度調整制御を実行して、ダウンタイムを短縮している。

しかし、この場合、低速モードではない通常モードで形成、転写、検出が行われた画像濃度調整用トナー像の検出結果をもとにしては、低速モードの静電像形成条件を正確に設定できない。低速モードのための画像濃度調整用トナー像は、低速モードで形成したほうが、形成、転写、検出に伴う誤差が少ないからである。

これに対して、パッチ検ＡＴＲの場合、パッチトナー像の形成、転写、検出時の画像形成速度が変わっても、それがパッチ検ＡＴＲ初期設定時の画像形成速度と等しければ形成、転写、検出に伴う誤差は排除できる。現像剤補給装置１１ａのトナー補給量の精度に影響を与えてトナー帯電量を変化させてしまうことはない。

そこで、以下の実施例においては、低速モード中において、パッチ検ＡＴＲが割り込み実行された際には、低速モードから、高速モード（又は通常モード）に切り替えて速やかにパッチ検ＡＴＲを終了させている。そして、速やかに元の低速モードへ復帰させて低速モードの連続画像形成を再開させることで、生産性の低下を阻んでいる。

これにより、画像形成速度が異なる複数の画像形成モードを実行可能な画像形成装置において、パッチ検ＡＴＲを実行することによるダウンタイムを極力抑制しながら、画像濃度安定化を図ることができる。

＜実施例１＞
図５は実施例１のパッチ検ＡＴＲ初期設置のフローチャートである。図６は実施例１のパッチトナー像を用いた割り込み制御のフローチャートである。

図１に示すように、画像形成手段の一例である画像形成部Ｐａは、現像手段の一例である現像装置１ａを備えて記録材に画像を形成する。現像装置１ａは、トナーとキャリアを用いて像担持体の一例である感光ドラム３ａに形成された静電像を現像する。

検知手段の一例である光学式センサ４１は、感光ドラム３ａに形成されて記録材搬送ベルト２１に転写されたトナー像を検知する。

補正手段の一例である制御部６０は、第１の制御用トナー像としてのパッチトナー像を光学式センサ４１にて検知した検知結果に基づいて画像形成部Ｐａの画像形成条件を補正する。

補給手段の一例である現像剤補給装置１１ａは、第２の制御用トナー像としてのパッチトナー像を光学式センサ４１にて検知した検知結果に基づいて、現像装置１ａに現像剤を補給する。

実行可能な第１画像形成モードの一例である通常モードは、第１の画像形成速度で画像形成する。実行可能な第２画像形成モードの一例である低速モードは、第１の画像形成速度よりも遅い第２の画像形成速度で画像形成する。

制御部６０は、それぞれの画像形成モードの実行中において、第１の制御用トナー像を形成する場合は、実行中の画像形成モードの画像形成速度にて第１の制御用トナー像を形成する。一方、第２の制御用トナー像を形成する場合は、少なくとも第２の画像形成速度よりも早い第３の画像形成速度にて画像形成する。

実施例１では、第３の画像形成速度は、記録材への画像形成時に実行可能な複数の画像形成速度のうちで最高の画像形成速度である。

新品状態の画像形成装置１０で最初に画像形成を行う場合、あるいは感光ドラム、現像装置、プロセスカートリッジのいずれかを交換した場合、図５に示すパッチ検ＡＴＲ初期設定（初期設置）を行う。パッチ検ＡＴＲ初期設置では、所定条件で帯電、露光、現像を行い、初期状態におけるパッチトナー像のトナー載り量を測定してパッチ濃度を求め、パッチ基準濃度として記録する。そして、パッチ基準濃度のパッチトナー像の光学式センサ４１による検出値を基準値として設定する。このようにして設定した基準値をターゲットとして記載する。

その後のパッチ検ＡＴＲでは、パッチ検ＡＴＲ初期設置と同一条件でパッチトナー像を形成して、光学式センサ４１により検出し、検出したパッチトナー像の検出値をターゲットに対して比較判断する。そして、現像装置１ａ内のトナーのトナー帯電量をパッチ検ＡＴＲ初期設置の値に戻して、同一の現像コントラストに対してパッチ検ＡＴＲ初期設置時と同一のトナー載り量が得られるように現像剤補給装置１１ａを制御する。

このようにしてターゲットを用いる場合、画像形成モードの画像形成速度と同一にする必要はない。なぜなら、基準値となるターゲットに対するズレ分を検出して、トナー補給量を調整しているからである。むしろ、基準値となるターゲットを決定した時と同一の画像形成速度、静電像形成条件でパッチトナー像を形成し、転写し、検出して比較することが好ましい。

図３を参照して図５に示すように、パッチ検ＡＴＲを使い始める際に、パッチ検ＡＴＲ初期設置を実行する。画像形成装置の電源がＯＮされると（Ｓ２０１）、制御部６０は、パッチ検ＡＴＲ初期設置データがＲＡＭ６２に格納されているかどうか確認する（Ｓ２０２）。

パッチ検ＡＴＲ初期設置データが格納されていれば、画像形成を実施する準備へと進むが（Ｓ２１０）、パッチ検ＡＴＲ初期設置データが格納されていない場合は、パッチ検ＡＴＲ初期設定を行う（Ｓ２０３）。

パッチ検ＡＴＲ制御を実施する画像形成速度に切り替え（Ｓ２０４）、パッチ検パターンレベルＸにて露光を行ってパッチトナー像を形成し、記録材搬送ベルト２１に転写して光学式センサ４１により検出する（Ｓ２０５）。実施例１では、画像形成速度を、通常モードと同一のプロセススピードに設定してパッチ検ＡＴＲ初期設置を実施している。

光学式センサ４１の出力値ｄが４００〜８００の範囲内であれば、パッチ検パターンレベルＸと、出力値ｄをＲＡＭ６２へ記録する（Ｓ２０８）。しかし、出力値ｄが、所定の範囲外である場合は、パッチ検パターンレベルを変更して、再度、パッチトナー像を形成し、記録材搬送ベルト２１に転写して光学式センサ４１により検出して（Ｓ２０７）、出力値ｄを確認する（Ｓ２０６）。

パッチ検パターンレベルの変更は、ハーフトーンの階調を変更し、光学式センサ４１の出力値が適正な範囲になるよう変更している。パッチ検パターンレベルを変更して出力値ｄが所定の範囲になるまでパッチ検パターンレベルの変更が行われる。

パッチ検パターンレベルＸと出力値ｄが決定したら（Ｓ２０６のＹＥＳ）、パッチ検ＡＴＲ初期設置のシーケンスを終了する。画像形成速度を所定のプロセススピードへ画像形成に備えて変更し（Ｓ２０９）、画像形成できる準備状態にする（Ｓ２１０）。

以後のパッチ検ＡＴＲでは、パッチ検ＡＴＲ初期設置のシーケンスで記録されたパッチ検パターンレベルＸにて、パッチトナー像の形成を行い、出力値ｄを基準出力値（＝ターゲット）として用いる。以上のように、パッチ検ＡＴＲにおける光学式センサ４１のパッチ検ＡＴＲ初期設置に関する制御が行われる。

図３を参照して図６に示すように、画像形成中にパッチ検ＡＴＲを実施して、パッチトナー像のトナー載り量が所定値に向かうように、トナー補給量を調整する。画像形成装置１０が画像形成準備完了状態になっている状態で、画像形成信号が来ると、制御部６０は、画像形成をスタートして（Ｓ１０１）、画像形成を１枚実行する（Ｓ１０２）。それとほぼ同時に、制御部６０は、ＲＡＭ６２やＲＯＭ６３を参照して、制御タイミングであるか確認を行う（Ｓ１０３）。ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３には、制御タイミングを決定するデータベースが格納されており、制御部６０は、画像形成信号が来た際、前回の制御が実施してからのカウントを参照して、あと何枚で制御タイミングになるかを判断している（Ｓ１０３）。

パッチ検ＡＴＲは、画像濃度、トナー濃度が、ズレる事が想定される所定間隔ごとに実施する必要がある。パッチ検ＡＴＲの実施頻度は、トナーの使われ方、画像比率によって異ならせることが好ましい。実施例１では、パッチ検ＡＴＲの実行頻度は、通常モードでも低速モードでも、画像比率５％の連続画像形成において、Ａ４横送り換算で２００枚毎に行っている。そして、パッチ検ＡＴＲの検出結果は、次回のパッチ検ＡＴＲまで、現像剤補給装置１１ａの現像剤補給量へ反映させている。

制御タイミングでない場合（Ｓ１０３のＮＯ）は、そのまま画像形成を続行する（Ｓ１０９）。しかし、制御タイミングであれば（Ｓ１０３のＹＥＳ）、実施する制御がパッチ検ＡＴＲであるのか、画像濃度調整制御であるのか確認する（Ｓ１０４）。

確認の結果、画像濃度調整制御である場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）は、現在実行中の画像形成モードと同一の画像形成速度にて（Ｓ１１０）、パッチトナー像を形成して画像濃度調整制御を実施する（Ｓ１１１）。画像濃度調整制御は、記録材Ｐ上の濃度階調を最適化することが目的であるため、画像形成と異なるプロセススピードで実施してしまうと、画像濃度を最適化することができないからである。例えば、低速モードの連続画像形成中に画像濃度調整制御が割り込む場合、低速モードのプロセススピードで画像濃度調整制御を実行する。

画像濃度調整制御の結果は、ＲＡＭ６２およびＲＯＭ６３に格納されている画像階調データ、潜像画像を形成する際の高圧設定値などへ反映する（Ｓ１１２）。そして、引き続き画像形成を行う場合（Ｓ１１３のＮＯ）、次の画像形成を実行し（Ｓ１０２）、引き続き画像形成を行わない場合（Ｓ１１３のＹＥＳ）、画像形成を終了する（Ｓ１１４）。

一方、制御タイミングがパッチ検ＡＴＲであった場合（Ｓ１０４のＮＯ）、画像形成速度をパッチ検ＡＴＲ初期設置のプロセススピードに変更する（Ｓ１０５）。実施例１ではパッチ検ＡＴＲ初期設置を通常モードと同じプロセススピードで実施しているので、通常モードのスピードに変更してパッチ検ＡＴＲを実施する（Ｓ１０６）ことにより、トナー帯電量をパッチ検ＡＴＲ初期設置の状態へ誘導する。

例えば、パッチ検ＡＴＲのタイミングになった際に低速モードであった場合、低速モードのプロセススピードを一気に加速して通常モードのプロセススピードへ変更して、パッチ検ＡＴＲの実施へ備える。しかし、パッチ検ＡＴＲのタイミングになった際に通常モードであれば、通常モードのままパッチ検ＡＴＲが行われる。

パッチ検ＡＴＲでは、上述したように、記録材搬送ベルト２１上に転写したパッチトナー像を光学式センサ４１により検出し、その検出値を、パッチ検ＡＴＲ初期設置の時に決定したターゲットと比較して現像剤補給量に反映させる（Ｓ１０７）。具体的には、ＲＯＭ６３には、光学式センサ４１の検出値と画像濃度との関係がデータとして格納されている。また、画像濃度とトナー濃度（Ｔ／Ｄ比）の関係もデータとして格納されている。これらのデータを用いて、光学式センサ４１の検出値とターゲットの差分から現像剤補給量をどれくらい調整すればよいかを算出する。

実施例１では、パッチ検ＡＴＲの結果、トナー濃度が低いと判断されたら、ビデオカウントで求めたトナー補給量を５％割り増しする。そして、次回のパッチ検ＡＴＲの結果、トナー濃度が適正と判断されたら、５％の増加設定でのトナー補給を継続するが、トナー濃度が高いと判断されたら５％の増加設定を取り消す。

パッチ検ＡＴＲによるトナー補給量の調整を実施した後は、画像形成動作を再開するために、画像形成のプロセススピードに変更する（Ｓ１０８）。そして、画像形成動作を引き続き行う（Ｓ１０９）。

制御部６０は、画像形成ごとに（Ｓ１０９）、その画像で画像形成が終了か確認を行う（Ｓ１１３）。そして、終了（Ｓ１１３のＹＥＳ）であれば、画像形成を終了する（Ｓ１１４）が、画像形成が残っていれば（Ｓ１１３のＮＯ）、次の画像形成を１枚行う（Ｓ１０２）。以上のようなフローに基づいて画像形成および制御が進められる。

実施例１のダウンタイム短縮効果を確認するために、次のような実験を行った。低速モードの連続画像形成中に、低速モードのプロセススピードのままパッチ検ＡＴＲを行った場合と、通常モードのプロセススピードに切り替えてパッチ検ＡＴＲを行った場合とで、ダウンタイムを比較した。

表１に示すように、通常モードのプロセススピードに切り替えてパッチ検ＡＴＲを行った場合、ダウンタイムは、２．８秒から１．５秒に短縮された。これは、図４に示すように、パッチトナー像を４個配列した長さ３００ｍｍに、感光ドラム周長１００ｍｍを加算した距離を、それぞれのプロセススピードで除した時間に相当している。

また、出力画像の画像濃度も適切に制御されることが確認され、濃度変動や不良画像を発生することなく良好な画像を全期間にわたって形成することができた。

なお、実施例１では、連続画像形成の画像間隔でパッチトナー像を用いた制御を実行したが、実行タイミングは画像間隔には限定されない。複数枚の画像形成ジョブが来た際に画像と画像の間のいわゆる紙間を拡大してパッチトナー像を形成する場合の他に、画像形成の後処理工程や前処理工程でパッチトナー像が形成される場合もある。１日の最初の電源投入時、画像形成ジョブを受信後の前回転時、ジョブが終了するごと等に実施しても良い。どちらにしても、制御用のスピードに変更して制御を実施することにより、制御に要する時間を短縮できる。

また、その他にも、適宜、制御タイミングを迎えてダウンタイムを回避しつつ、画像形成装置１０の状態に合わせてパッチトナー像を用いた制御を実施することが望ましい。例えば、パッチ検ＡＴＲの割り込み頻度が画像形成２００枚ごと、画像濃度調整制御の割り込み頻度が画像形成１００枚ごとであるとする。そして、画像形成装置１０が前回のパッチ検ＡＴＲから画像比率５％の画像を１９８枚、前回の画像濃度調整制御を実施してから９６枚出力した状態であるとする。その状態から、次に画像比率５％の画像を１００枚 出力したいという画像形成信号が来たとする。

すると、本来であれば、１００枚の画像形成を開始して２枚出力してパッチ検ＡＴＲのタイミングとなって、画像形成を中断してパッチトナー像を形成するダウンタイムが割り込んでくる。その後、２枚出力して画像濃度調整制御のタイミングとなり、パッチ検ＡＴＲ時と同様に、再び画像形成を中断してパッチトナー像を形成するダウンタイムが割り込んでくる。このため、短い間隔でダウンタイムが繰り返されて、稼働率の低下が実際以上に目立ってしまう。

しかし、パッチ検ＡＴＲの実施タイミングをジョブの１００枚終了時まで延ばしてしまうと、画像濃度が変動する恐れがあるため、安定濃度の画像を出力するには、どこかで画像形成を中断して、ＡＴＲ制御を行わなければならない。画像濃度調整制御も１００枚終了時まで延ばすことはできない。

そこで、この場合は、１００枚の画像形成ジョブを開始させる前に、パッチ検ＡＴＲと画像濃度調整制御を実行してしまい、１００枚の画像形成ジョブをダウンタイムなく一気に実施する。あるいは、パッチ検ＡＴＲのみを実施して１００枚の画像形成ジョブを開始させた後、１０枚程度の間隔を置いて画像濃度調整制御を実施する。

実施例１では、パッチ検ＡＴＲ初期設置で求めたターゲットとパッチ検ＡＴＲの検出値とを比較するため、画像濃度調整制御の影響を受けることなくパッチトナー像を形成して、トナー帯電量を調整できる。そして、パッチ検ＡＴＲでトナー帯電量を精密に保証された状態で画像濃度調整制御を実行するため、画像濃度調整制御によって設定される静電像形成条件の精度が高まる。

したがって、低速モードの連続画像形成中に画像濃度調整制御が静電像形成条件を設定する頻度は、パッチ検ＡＴＲが当該連続画像形成中に現像剤補給装置１１ａを調整する頻度よりも低いことが望ましい。また、通常モードの連続画像形成中に画像濃度調整制御が静電像形成条件を設定する頻度は、パッチ検ＡＴＲが当該連続画像形成中に現像剤補給装置１１ａを調整する頻度よりも低いことが望ましい。パッチ検ＡＴＲの頻度を高めてトナー帯電量の精度が高まるほど、画像濃度調整制御による静電像形成条件の精度が高まるからである。

実施例１では、記録材搬送ベルト２１に転写されたパッチトナー像を検出したが、感光ドラム３ａ上でパッチトナー像を検出してもよい。この場合、転写によるパッチトナー像のトナー載り量変動は回避できるが、それぞれの感光ドラムに光学式センサを配置する必要がある。

実施例１では、感光ドラムにドラムクリーニング装置を付設した実施例を説明したが、感光ドラムにドラムクリーニング装置を付設せず、補助帯電ブラシで再帯電して現像同時クリーニングを行うクリーナレス構成でも本発明を実施できる。

＜実施例２＞
図７は実施例２の画像形成装置の構成の説明図である。実施例１では記録材搬送ベルトを用いた画像形成装置の実施例について説明したが、実施例２では中間転写ベルトを用いた画像形成装置の実施例を説明する。

図７に示すように、画像形成装置１０Ｂは、中間転写ベルト２１Ｂに沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄで形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト２１Ｂに重ねて一次転写された後に、記録材Ｐへで一括二次転写される。各部の構成は実施例１と同一であるため、図１と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

＜実施例３＞
図８は実施例３のパッチ検ＡＴＲ初期設定のフローチャートである。図９は実施例３のパッチトナー像を用いた割り込み制御のフローチャートである。実施例３では、透磁率センサ１０９の出力についてもパッチ検ＡＴＲ初期設置を実行する。

図２に示すように、透磁率センサ１０９もパッチ検ＡＴＲを担う手段の１つである。透磁率センサ１０９は、透磁率を計測するための制御電圧Ｙを入力し、その際の出力値ｇを検出している。制御部６０は、光学式センサ４１の検出結果を透磁率センサ１０９の出力の制御基準値に反映してパッチ検ＡＴＲを実施している。

図３を参照して図８に示すように、透磁率センサ１０９も使い始める際に初期のトナー濃度を検出する制御を実行して、透磁率センサ１０９の初期出力値をターゲットＶｔとして記録する。制御部６０は、画像形成装置１０の設置時に、パッチ検ＡＴＲ初期設置を開始し（Ｓ３０１）、制御電圧Ｙにて透磁率センサの出力値ｇを検出する（Ｓ３０２）。

透磁率センサ１０９の感度のよい範囲は、２．０Ｖ〜４．０Ｖであったので、制御部６０は、初期の出力値ｇが２．５Ｖ〜３．５Ｖの範囲内であることを確認する（Ｓ３０３）。そして、範囲内であれば、制御電圧Ｙと透磁率センサ１０９の初期出力値ｇをＲＡＭ６２へ記録して（Ｓ３０５）、パッチ検ＡＴＲ初期設置の制御を終了し、画像形成できる準備状態へ移行する（Ｓ３０６）。

一方、出力値ｇが範囲外である場合（Ｓ３０３のＮＯ）、制御部６０は、制御電圧Ｙを変更して（Ｓ３０４）、出力値ｇが所定範囲に収まるように（Ｓ３０３のＹＥＳ）制御電圧Ｙを調整する（Ｓ３０４）。

このようにして求めた出力値ｇを初期の基準値すなわちターゲットＶｔとして、図９に示す連続画像形成中の割り込み制御で使用する。以下、透磁率センサ１０９の検出値をＶｎと記載する。

図３を参照して図９に示すように、実施例３では、パッチ検ＡＴＲと透磁率センサ１０９を用いたトナー濃度調整を併用してトナー補給量を制御する。制御部６０は、画像形成信号が来ると画像形成をスタートし（Ｓ５０１）、ほぼ同時に、透磁率センサ１０９によるトナー濃度の検出を開始する（Ｓ５２１）。

制御部６０は、検出値Ｖｎを基準ターゲットＶｔと比較し、式（１）により、透磁率センサ１０９によるトナー濃度Ｔｖを算出する。
Ｔｖ＝Ａ＋Ｂ×（Ｖｔ−Ｖｎ） ・・・（１）
Ｔｖ：透磁率センサによるトナー濃度
Ａ ：初期現像剤のトナー濃度に基づく係数
Ｂ ：透磁率センサの感度に基づくトナー濃度１％当たりの感度係数

なお、係数Ａは、途中でトナーの特性が変更になるなどに対応するための係数であって、通常０が入力されている。

式（１）により算出したトナー濃度Ｔｖが薄いと判断されたら、トナー濃度Ｔｖがターゲットになるよう、式（２）により、トナー濃度Ｔｖからトナー補給量Ｔｈを計算する。
Ｔｈ＝Ｔｖ×Ｃ ・・・（２）
Ｔｈ：トナー補給量
Ｃ ：トナー濃度１％を補給量に換算するための係数

ここで、透磁率センサ１０９によるトナー濃度の検出は、１枚毎の画像形成で実施され、ビデオカウント方式によって計算したトナー補給量にトナー濃度に応じた補正を施している。ビデオカウント方式によって計算したトナー補給量に、検出されたトナー濃度に応じた補給量を加算して１枚毎のトナー補給量が求められる。そのため、大抵は、透磁率センサ１０９のターゲットＶｔと検出値Ｖｎは、ほぼ等しい値となるようにトナー補給制御された状態で画像形成が行われる。

制御部６０は、透磁率センサ１０９のトナー濃度検出（Ｓ５２１）と並行して、ＲＡＭ６２やＲＯＭ６３を参照して、そこに記録されたパッチ検ＡＴＲ又は画像濃度調整制御の制御タイミングか否かを判断する（Ｓ５０３）。

そして、画像濃度調整制御のタイミングであれば、実施例１と同様に、画像形成速度をそのときのプロセススピードと同一に設定して（Ｓ５１０）、画像濃度調整制御を実施する（Ｓ５１１、Ｓ５１２）。実施後、引き続き画像形成動作を行う（Ｓ５０９）。

一方、パッチ検ＡＴＲのタイミングであれば、実施例１と同様に、画像形成速度をパッチ検ＡＴＲ初期設置のプロセススピードに設定して（Ｓ５０５）、パッチ検ＡＴＲを実施する（Ｓ５０６）。

そして、パッチ検ＡＴＲの結果からトナー補給量の補正値Ｈを算出し、補正値Ｈを用いて、透磁率センサ１０９のターゲットＶｔを変更し、変更したターゲットＶｔを用いてトナー補給量Ｔｈを算出する（５２２）。トナー補給量を算出する際は、実施例１と同様にビデオカウント（画像情報）も参照にしながら決定する（５２３）。

トナー補給量の補正値Ｈを算出してトナー補給量Ｔｈを補正する詳細過程（Ｓ５２２）を説明する。

制御部６０は、式（３）により、パッチ検ＡＴＲ用のターゲットＰｔと検出値Ｐｎを比較して、トナー濃度Ｔｐを算出する。
Ｔｐ＝Ｄ＋Ｅ×（Ｐｎ−Ｐｔ） ・・・（３）
Ｔｐ：光学式センサ４１によるトナー濃度
Ｄ ：初期ターゲットに基づく係数
Ｅ ：パッチ検センサ感度に基づくトナー濃度１％当たりの感度係数

なお、係数Ｄは、途中でトナー特性が変更された場合や光学式センサ４１自体の交換などに対応するための係数であって、通常０が入力されている。また、光学式センサ４１に関するパッチ検ＡＴＲ初期設置は、実施例１と同様である。

制御部６０は、式（３）で求めたトナー濃度Ｔｐを式（４）に代入して、透磁率センサ１０９のトナー補給量へのターゲット補正量Ｖｐを算出する。トナー濃度Ｔｐに透磁率センサ１０９のターゲットに変換する変換係数Ｆを乗じている。
Ｖｐ＝Ｆ×（Ｇ−Ｔｐ） ・・・（４）
Ｖｐ：ターゲット補正量
Ｆ ：トナー濃度をトナー補給ターゲットに変換する変換係数

制御部６０は、式（４）で求めたターゲット補正量Ｖｐを式（５）に代入して、透磁率センサターゲットへのオフセットＶｔ’を算出する。トナー補給量のターゲットオフセットＶｐを透磁率センサ１０９のターゲットＶｔに加えている。
Ｖｔ’＝Ｖｐ＋Ｖｔ ・・・（５）

パッチ検ＡＴＲによって、トナー補給量の補正値Ｈは、ターゲットオフセットＶｐとして、透磁率センサ１０９のターゲットＶｔをオフセットする。つまり、式（５）によって求められたターゲット補正量Ｖｐによって、式（１）中のターゲットＶｔがターゲットＶｔ’へと変更されてＲＡＭ６２に記録保持される。その後は、新たなターゲットＶｔ’に基づいて計算されたトナー補給量Ｔｈがトナー補給制御へ反映される（Ｓ５０７）。

パッチ検ＡＴＲの実施後、制御部６０は、画像形成動作を再開するために、画像形成速度を元のプロセススピードに変更（Ｓ５０８）して、引き続き画像形成を行う（Ｓ５０９）。次回のパッチ検ＡＴＲのタイミングまで、透磁率センサ１０９のターゲットＶｔは、パッチ検ＡＴＲによるターゲットオフセットＶｐを反映させたターゲットＶｔ’が用いられる。トナー補給量Ｖｈが算出されてトナー補給量制御への反映が終了したら、その画像で画像形成が終了か確認を行い（５１３）、終了であれば、画像形成動作は終了となる（５１４）。引き続き、画像を形成する必要があれば（Ｓ５１３のＮＯ）、画像形成を実行して（Ｓ５０２）、上述のようなフローに基づいて画像形成および制御が進められていく。

このようにして、パッチ検ＡＴＲが実施されるたびに、ターゲットオフセットＶｐが計算され、透磁率センサ１０９のターゲットＶｔを的確な値Ｖｔ’へオフセットしていく。

パッチ検ＡＴＲが、透磁率センサ１０９を用いたトナー濃度調整と異なるのは、以下である。透磁率センサ１０９は、現像装置１ａ中のトナー濃度を直接、検出しているのに対して、パッチ検ＡＴＲは、光学式センサ４１の出力（パッチトナー像のトナー載り量）から現像装置１ａの状態による現像性を考慮したトナー濃度を検出している。

実施例３では、現像装置１ａ内の現像剤のトナー濃度のターゲットを直接補正する制御を行っているため、実施例１に比べて、現像装置１ａ内のトナー濃度を所定の上下限内により確実に制御できる。

実施例３では、透磁率センサ１０９のターゲットへのオフセット範囲や、透磁率センサ１０９のターゲットは、一定範囲内と制限している。それにより、トナー濃度を一定の範囲内で動かし、トナー濃度が変動し過ぎたことによって発生する不具合を防止している。

なお、上述の式中に記載した係数は、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３に格納された装置状況、環境、画像形成枚数に応じたテーブルを参照して決定している係数もある。

＜実施例４＞
実施例４は、実施例１の制御において、パッチ検ＡＴＲのダウンタイムをさらに削減するために、通常モードよりも高速度のパッチ検ＡＴＲ専用の画像形成速度を有している。

図１に示すように、ベルト部材の一例である記録材搬送ベルト２１に対してパッチトナー像を転写可能に感光ドラムが複数配置される。図４に示すように、光学式センサ４１は、複数の感光ドラムから転写されてベルト部材上に配列した複数のパッチトナー像を連続的に検出する。

実施例４では、第３の画像形成速度は、記録材への画像形成時に実行可能な最高の画像形成速度よりもさらに高い画像形成速度である。

上述したように、低速モードにおけるパッチ検ＡＴＲの画像形成速度を、通常モードのプロセススピードに設定することで、通常モードのパッチ検ＡＴＲと同等のダウンタイムで低速モードにおけるパッチ検ＡＴＲを実行できる。そして、パッチ検ＡＴＲ初期設置を行ってターゲットを決定した際の画像形成速度と同一であれば、通常モードのプロセススピードでなくても、パッチ検ＡＴＲを行って光学式センサ４１の出力値ｄをターゲットに比較できる。

したがって、パッチ検ＡＴＲの画像形成速度を、通常モードよりもさらに高いプロセススピードに設定することで、通常モードのパッチ検ＡＴＲよりもダウンタイムを減らすことができる。

画像形成装置１０では、生産性が最も高いプロセススピードを通常モードのスピードとして設定している。プロセススピードの上限を決定しているのは、普通紙の搬送精度、普通紙への転写性、普通紙に対する定着装置９の定着性である。このため、トナー像の形成、転写、検出に関しては、第２の画像形成速度以上の一例として、プロセススピードを数倍程度まで高める余地がある。記録材Ｐを扱わないパッチ検ＡＴＲ、画像濃度調整制御では、そのような高いプロセススピードを利用できる。

そのため、記録材搬送ベルト２１へ転写するまでの工程に限定すれば、プロセススピードの上限をあげることが可能である。パッチ検ＡＴＲを記録材搬送ベルト２１で実施する場合は、紙への転写性、定着性は関係無いため、通常モードのプロセススピードよりも高くパッチ検ＡＴＲの画像形成速度を設定して実施することができる。

具体的には、実施例４では、通常モードにおけるプロセススピードに比べ、ＡＴＲ制御用のプロセススピードを１４０％に設定して制御を行った。当然ながら、パッチ検ＡＴＲ用のプロセススピードで、パッチ検ＡＴＲ初期設置（図５）を実行してターゲットを決定している。

通常モードより速いプロセススピードを設けてパッチ検ＡＴＲを実施することにより、表１に示す実施例１の低速モードにおけるダウンタイム１．５秒は、さらに１．０秒まで短縮された。そして、通常モードにおけるダウンタイム１．５秒も１．０秒まで短縮された。

よって、実施例４によれば、実施例１に示した低速モード時だけでなく、通常モードにおける生産性も高めることができる。このため、種々のメディア、高画質画像に対応した低速モードや、通常モード時における大量画像の出力など様々な使用状況においても、パッチトナー像を用いた制御時間を短縮して、ユーザビリティの高い画像形成装置を提供することができる。

＜実施例５＞
本発明は、中間転写体や記録材搬送体を用いる画像形成装置のみならず、記録材を枚葉式に搬送して画像形成する画像形成装置でも実施できる。この場合、光学式センサによって、感光ドラムに形成されたトナー像をそのまま検出してトナー載り量に応じた出力を出力可能に構成することができる。

そして、第１の制御手段は、第１の画像形成速度にて画像濃度調整用トナー像を形成して光学式センサにより検出して第１の画像形成速度における静電像形成条件を設定する。第２の制御手段は、第１の画像形成速度よりも高い第２の画像形成速度にて画像濃度調整用トナー像を形成して光学式センサにより検出して第２の画像形成速度における静電像形成条件を設定する。第３の制御手段は、所定の静電像形成条件を用いて、第３の画像形成速度にてトナー帯電量調整用トナー像を形成して光学式センサにより検出して現像剤補給装置を調整する。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 現像装置
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 帯電ローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 感光ドラム
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 転写ローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 露光装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 現像剤補給装置
２１ 記録材搬送ベルト、２１Ｂ 中間転写ベルト
４１ 光学式センサ、６０ 制御部
６１ ＣＰＵ、６２ ＲＡＭ、６３ ＲＯＭ
６４ テストパターン発生部
１０２ 現像スリーブ、１０３ マグネットロール
１０９ 透磁率センサ

Claims (3)

1. 像担持体と、
   トナーとキャリアを用いて前記像担持体に形成された静電像を現像する現像手段を備え、記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に形成されたトナー像を検知する検知手段と、
   前記画像形成手段により形成された第１の制御用トナー像を前記検知手段にて検知した検知結果に基づいて、前記画像形成手段の画像形成条件を補正する補正手段と、
   前記画像形成手段により形成された第２の制御用トナー像を前記検知手段にて検知した検知結果に基づいて、前記現像手段に現像剤を補給する補給手段と、を有し、
   第１の画像形成速度で画像形成する第１画像形成モードと、前記第１の画像形成速度よりも遅い第２の画像形成速度で画像形成する第２画像形成モードと、を少なくとも実行可能な画像形成装置であって、
   それぞれの前記画像形成モードの実行中において、前記第１の制御用トナー像を形成する場合は、実行中の画像形成モードの画像形成速度にて前記第１の制御用トナー像を形成する一方、前記第２の制御用トナー像を形成する場合は、少なくとも前記第２の画像形成速度よりも早い前記第３の画像形成速度にて画像形成するように前記像担持体及び前記画像形成手段を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第３の画像形成速度は、記録材への画像形成時に実行可能な複数の画像形成速度のうちで最高の画像形成速度であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第３の画像形成速度は、記録材への画像形成時に実行可能な最高の画像形成速度よりも高い画像形成速度であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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