JP2019101379A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度と階調を印刷データに近づけることができるとともに、画質調整にかかる時間と現像剤の消費量を低減することを目的とする。【解決手段】制御部は、バイアス設定処理において、所定の露光濃度に対応したパターン画像が所定の印刷濃度となるような現像バイアスを算出する算出処理（Ｓ２２）と、算出処理で算出した値が所定範囲内である場合に（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、算出した値を現像バイアスとして設定する第１設定処理（Ｓ２４）と、算出処理で算出した値が所定範囲外である場合に（Ｓ２３：Ｎｏ）、所定範囲のうち算出した値に最も近い値を現像バイアスとして設定する第２設定処理（Ｓ３２）を実行可能であり、第２設定処理（Ｓ３２）を実行した場合には、階調設定処理を実行し（Ｓ３３）、第１設定処理（Ｓ２４）を実行した場合には、所定条件が満たされない限り（Ｓ２５：Ｎｏ）、階調設定処理（Ｓ２６）を実行しないように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、感光体と現像器を有する画像形成部を備えた画像形成装置に関する。

レーザプリンタでは、環境変化や現像剤の長期間の使用による特性変化に伴い、印刷濃度に変化が生じる。印刷濃度の変化を補正するために、従来、パターン画像を作成して読み取り、その結果に基づいて、現像バイアスを設定するバイアス設定処理や、印刷指令で指示されている目標濃度とパターン画像の対応関係を設定する階調設定処理を行うものが知られている（特許文献１参照）。具体的に、この技術では、画像調整を行う場合には、バイアス設定処理の実行後に、階調設定処理を必ず行っている。

特開２００５−３３１６５８号公報

ところで、現像バイアスは、通常、設定可能な上限値または下限値が規定されているため、現像バイアスを設定する処理において、パターン画像の読み取り結果に基づいて算出した現像バイアスの値が、上限値から下限値までの所定範囲から外れると、現像バイアスを望ましい値に設定できない場合がある。このような場合には、濃度や階調を印刷データに近づけることができない場合がある。

これに対し、従来技術では、バイアス設定処理の後に階調設定処理を行っているので、濃度や階調を印刷データに近づけることが可能になる。しかしながら、バイアス設定処理において現像バイアスが所定範囲内に設定された場合にも階調設定処理を行うので、画質調整にかかる時間が長くなるとともに、現像剤の消費量が多くなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、濃度と階調を印刷データに近づけることができるとともに、画質調整にかかる時間と現像剤の消費量を低減することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体と現像器を有する画像形成部と、前記画像形成部によって形成された画像を検出する検出部と、制御部と、を備える。
前記制御部は、画質調整を実行するときに、前記画像形成部で所定の露光濃度に対応したパターン画像を形成し、前記検出部での検出結果に基づいて、現像バイアスを設定するバイアス設定処理と、前記画像形成部で複数の露光濃度に対応した複数のパターン画像を形成し、前記検出部での検出結果に基づいて、目標濃度と露光濃度の対応関係を設定する階調設定処理と、を実行可能となっている。
前記制御部は、前記バイアス設定処理において、前記所定の露光濃度に対応したパターン画像が所定の印刷濃度となるような現像バイアスを算出する算出処理を実行し、前記算出処理で算出した値が所定範囲内である場合に実行され、算出した値を現像バイアスとして設定する第１設定処理と、前記算出処理で算出した値が前記所定範囲外である場合に実行され、前記所定範囲のうち算出した値に最も近い値を現像バイアスとして設定する第２設定処理と、を実行可能であり、前記第２設定処理を実行した場合には、前記階調設定処理を実行し、前記第１設定処理を実行した場合には、所定条件が満たされない限り、前記階調設定処理を実行しないように構成されている。

この構成によれば、現像バイアスが所定範囲外である場合には、必ず階調設定処理を実行するので、濃度と階調を印刷データに近づけることができる。また、第１設定処理を実行した場合には、所定条件が満たされない限り、階調設定処理を実行しないので、階調設定処理の頻度を少なくすることができ、画質調整にかかる時間と現像剤の量を低減することができる。

また、前記所定条件は、前回のバイアス設定処理において第２設定処理が実行されたこととすることができる。

第２設定処理の後に第１設定処理を行う場合には、設定する現像バイアスの今回値と前回値の差が大きくなる可能性があるため、この場合に階調設定処理を行うことで、濃度と階調を良好に保つことができる。

また、前記制御部は、前回の画質調整からの前記現像器の動作量が所定閾値以上になった場合に画質調整を実行し、前記第１設定処理を実行した場合には、前記所定閾値を第１閾値に設定し、前記第２設定処理を実行した場合には、前記所定閾値を前記第１閾値よりも小さな第２閾値に設定してもよい。

現像バイアスが所定範囲外となる状態は比較的短期間である可能性があるため、第２設定処理を実行した場合に所定閾値を小さな第２閾値とすることで、次回の画質調整の開始タイミングを早めて、第１設定処理による現像バイアスの設定を早めに行うことができる。

また、前記制御部は、前回の画質調整からの温度または湿度の変化量が所定値以上になった場合に画質調整を実行し、前記第１設定処理を実行した場合には、前記所定値を第１所定値に設定し、前記第２設定処理を実行した場合には、前記所定値を前記第１所定値よりも小さな第２所定値に設定してもよい。

現像バイアスが所定範囲外となる状態は環境条件が特殊である可能性があるため、第２設定処理を実行した場合に所定値を小さな第２所定値とすることで、次回の画質調整の開始タイミングを早めて、第１設定処理による現像バイアスの設定を早めに行うことができる。

また、前記画像形成装置が、現像剤を収容するカートリッジを備え、前記制御部が、前記カートリッジが交換されたことに基づき、画質調整を実行する場合には、前記所定条件は、前記カートリッジが交換されたこととすることができる。

カートリッジの交換後に第１設定処理を行う場合には、現像剤の帯電量が異なる可能性があるため、この場合に階調設定処理を行うことで、濃度と階調を良好に保つことができる。

また、前記制御部は、二値画像に基づいて前記感光体を露光する露光処理と、二値画像と階調設定処理の結果に基づいて、現像剤の使用量を計数する計数処理と、を実行してもよい。

これによれば、二値画像と階調設定処理の結果に基づいて現像剤の使用量を計数するので、実際の現像剤の使用量を精度良く計数することができる。

また、前記制御部は、前記計数処理で計数された結果に基づいて、現像剤の残量を報知してもよい。

これによれば、現像剤の残量をユーザに精度良く報知することができる。

本発明によれば、濃度と階調を印刷データに近づけることができるとともに、画質調整にかかる時間と現像剤の消費量を低減することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 制御部と関連する各構成を示すブロック図である。 印刷用パターン画像を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 画質調整を示すフローチャートである。 目標濃度と露光濃度の関係を示すグラフである。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１の概略構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の構成について詳細に説明する。

また、以下の説明において、方向は、図１に示す方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、奥側を「左」、手前側を「右」とする。また、図１における上側を「上」、下側を「下」とする。

図１に示すように、カラープリンタ１は、本体筐体１０と、トップカバー１１と、本体筐体１０内に設けられた給紙部２０および画像形成部３０とを備えている。また、本体筐体１０内には、本体筐体１０内の温度を検出する温度センサ１３と、検出部７５と、制御部８００と、が設けられている。

トップカバー１１は、本体筐体１０の上部に配置され、後側の回動軸１１Ａを中心として本体筐体１０に対し回動可能に設けられており、本体筐体１０の上部に形成された開口１０Ａを開閉する。具体的には、トップカバー１１は、開口１０Ａを閉鎖する閉鎖位置と、開口１０Ａを開放する開放位置とに移動可能となっている。

給紙部２０は、本体筐体１０内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｐを画像形成部３０に供給する用紙供給機構２２とを備えている。給紙トレイ２１内の用紙Ｐは、用紙供給機構２２によって１枚ずつ分離されて画像形成部３０に供給される。

画像形成部３０は、４つの露光ヘッド４０と、４つのプロセスカートリッジＰＣと、転写ユニット７０と、定着ユニット８０とを備えている。

露光ヘッド４０は、その先端に発光素子と結像レンズを有し、トップカバー１１から吊り下げられるようにトップカバー１１に保持されており、トップカバー１１を閉じた状態において、後述する感光体５１の上方に対向して配置されている。具体的に、露光ヘッド４０は、トップカバー１１の開閉によって、感光体５１に接近した基準位置と、当該基準位置よりも感光体５１から離れた退避位置との間を移動可能となっている。この露光ヘッド４０は、発光素子が二値のラスタ画像に基づいて明滅することで、感光体５１の表面を露光する。

各プロセスカートリッジＰＣは、トップカバー１１と給紙トレイ２１との間で前後方向に沿って並列配置されている。各プロセスカートリッジＰＣは、トップカバー１１が開かれた状態において、本体筐体１０の開口１０Ａを通して着脱可能となっている。プロセスカートリッジＰＣは、ドラムユニット５０と、現像器６０とを備えている。現像器６０は、ドラムユニット５０に着脱可能となっている。

ドラムユニット５０は、円筒状の感光体ドラムである感光体５１と、感光体５１を帯電させるスコロトロン方式の帯電器５２と、現像器６０を感光体５１に向けて付勢する押圧バネ５３と、クリーニングローラ５４と、感光体５１等を支持するドラムフレーム５５とを備えている。

現像器６０は、トナーを収容するトナー収容部６１と、トナー収容部６１内のトナーを感光体５１に供給する現像ローラ６２とを主に備えている。トナーは、感光体５１上の静電潜像を現像する現像剤である。各現像器６０のトナー収容部６１には、前から順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収容されている。

転写ユニット７０は、給紙トレイ２１とプロセスカートリッジＰＣとの間に設けられている。転写ユニット７０は、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、無端状の搬送ベルト７３と、４つの転写ローラ７４とを備えている。搬送ベルト７３は、駆動ローラ７１と従動ローラ７２の間に張設されている。搬送ベルト７３は、外側の面が各感光体５１に接しており、その内側には各転写ローラ７４が各感光体５１との間で搬送ベルト７３を挟持するように配置されている。

搬送ベルト７３の後斜め下方には、検出部７５が設けられている。検出部７５は、搬送ベルト７３上に形成される画質調整のためのトナー像、つまり画像の印刷濃度を検出するセンサであり、搬送ベルト７３の後部に対向して配置されている。なお、以下の説明では、搬送ベルト７３上に形成される画質調整のための画像を、「パッチ」とも称する。検出部７５は、ＬＥＤなどの発光素子と、フォトトランジスタなどの受光素子とを備えた光反射型のセンサであり、パッチに光を照射して反射光を検出している。

定着ユニット８０は、プロセスカートリッジＰＣおよび転写ユニット７０の後方に設けられ、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に向けて押圧される加圧ローラ８２とを備えている。

このような画像形成部３０では、感光体５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、露光ヘッド４０によって露光されることで、感光体５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、現像ローラ６２に電圧を印加することで、現像ローラ６２から感光体５１にトナーが供給され、静電潜像が可視像化されて感光体５１上にトナー像が形成される。現像ローラ６２に印加する電圧を現像バイアスとも表記する。つまり、現像器６０は、感光体５１上の静電潜像を現像している。

各感光体５１上に形成されたトナー像は、転写ローラ７４によって、搬送ベルト７３上を搬送される用紙Ｐ上に順次重ね合わせて転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２の間を搬送されることでトナー像が熱定着される。その後、用紙Ｐは、搬送ローラ９１によって本体筐体１０内から外部に排出され、トップカバー１１の上面に形成された排紙トレイ１１Ｂ上に載置される。

図２に示すように、制御部８００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、外部のコンピュータ９００から出力されてくる印刷ジョブと、温度センサ１３や検出部７５から出力されてくる情報と、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムやデータに基づいて各種演算処理を行うことによって、制御を実行する。具体的に、制御部８００は、ＣＰＵなどの演算部８１０と、現像ローラ６２、露光ヘッド４０等を制御する制御回路８２０と、メモリ８３０とを備えている。制御部８００は、メモリ８３０に記憶されているプログラムに基づいて動作することで、印刷制御や画質調整を実行する。

制御部８００は、コンピュータ９００から出力されてくる印刷ジョブに基づいて、用紙Ｐに画像を形成する印刷制御を実行する機能を有している。制御部８００は、印刷制御において、二値画像である印刷用パターン画像に基づいて感光体５１を露光する露光処理と、二値画像と階調設定処理の結果に基づいて、トナーの使用量を計数する計数処理と、を実行する。詳しくは、制御部８００は、印刷制御を実行する際において、用紙Ｐに画像を印刷する場合には、この画像の印刷濃度が所定の目標濃度となるように、異なる露光濃度の複数の印刷用パターン画像の中から１つの印刷用パターン画像を選択して露光処理を実行する。印刷用パターン画像は、図３に示すような２値の画像からなっている。露光濃度は、印刷用パターン画像において、露光される画素の面積率をいう。

ここで、印刷濃度とは、現像ローラ６２によって現像されたトナー像の濃度であって、検出部７５で検出された濃度をいう。また、目標濃度とは、印刷指令で指示されている目標の濃度をいう。制御部８００は、例えば、印刷指令で指示された目標濃度が２０％である場合には、２０％の露光濃度の印刷用パターン画像を選択し、この印刷用パターン画像で露光処理を実行する。ただし、後述する階調設定処理により、目標濃度と露光濃度との関係が変更される。例えば、目標濃度２０％に対して露光濃度２０％の印刷用パターン画像が関連付けられた状態から、目標濃度２０％に対して露光濃度１０％の印刷用パターン画像が関連付けられた状態に変更された場合には、目標濃度２０％で画像形成する際、露光濃度１０％の印刷用パターン画像で露光処理が実行される。

詳しくは、制御部８００は、印刷データを受信すると、受信した印刷データを二値のラスタ画像に展開する展開処理を実行する。制御部８００は、展開処理において、受信した印刷データを、ベクトルデータあるいはビットマップデータからなるオブジェクトデータに展開する第１処理と、オブジェクトデータを、仮想の用紙内に配置して、複数のバンドデータからなるラスタ画像に展開する第２処理とを実行可能となっている。

ここで、印刷データは、コンピュータ等の外部機器で作成され、ページ記述言語等で構成されたデータであり、カラープリンタ１の露光用のデータとしては扱うことができない。そこで、制御部８００は、ページ記述言語等からなる印刷データを、露光用のデータであるラスタ画像に展開する展開処理を行っている。そして、制御部８００は、ラスタ画像の所定部分について露光処理を実行する場合、ラスタ画像の所定部分の目標濃度に応じた印刷用パターン画像を選択し、この印刷用パターン画像で露光処理を実行する。

また、計数処理では、制御部８００は、露光処理に使用した印刷用パターン画像のドット数に基づいて、トナーの使用量と総使用量を算出する。ここで、トナーの総使用量は、新品のプロセスカートリッジＰＣを装着してから現在までのトナーの使用量であり、第１カウンタＣＦによってカウントされる。また、トナーの使用量は、後述する画質調整を開始するための条件に使用されるパラメータであり、後述する第２カウンタＣＳによってカウントされる。

さらに、制御部８００は、計数処理で計数された結果に基づいて、トナーの残量を報知する機能を有している。詳しくは、制御部８００は、新品のプロセスカートリッジＰＣを装着してからのトナーの総使用量を示す第１カウンタＣＦが規定値α以上になった場合に、カラープリンタ１の操作パネルへのメッセージ表示や音声などによって、トナーの残量が少ないことをユーザに報知する。なお、第１カウンタＣＦは、プロセスカートリッジＰＣが新品のものに交換されるたびにリセットされる。

制御部８００は、前述したように複数の印刷用パターン画像の中から目標濃度に対応した１つの印刷用パターン画像を選択した後、当該印刷用パターン画像を用いて露光・現像を行うことで、感光体５１上に目標濃度のトナー像を形成する。

なお、複数の印刷用パターン画像は、露光濃度に対応し、予めメモリ８３０に記憶されている。また、複数の印刷用パターン画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれの色に対応して、予めメモリ８３０に記憶されている。

制御部８００は、印刷されたトナー像の画質を調整するための画質調整を実行可能となっている。制御部８００は、前回の画質調整からの現像器６０の動作量が所定閾値Ｃｔｈ以上になった場合、前回の画質調整からの温度の変化量が所定値Ｔｔｈ以上になった場合、または、プロセスカートリッジＰＣが交換された場合に、画質調整を実行する。ここで、現像器６０の動作量は、現像ローラ６２の回転回数やトナーの使用量などが挙げられるが、本実施形態では、トナーの使用量として説明する。詳しくは、制御部８００は、所定閾値Ｃｔｈと比較するためのトナーの使用量を、第２カウンタＣＳでカウントする。第２カウンタＣＳは、ＣＳ≧Ｃｔｈと判断されるたびに、更新される。ここで、更新の方法としては、第２カウンタＣＳを０にリセットする方法や、第２カウンタＣＳをＣＳ−Ｃｔｈに更新する方法が挙げられる。

制御部８００は、画質調整を実行するときに、検出部７５での検出結果に基づいて、バイアス設定処理と、階調設定処理と、を実行する機能を有している。詳しくは、制御部８００は、後で詳述する各種条件に基づいて、バイアス設定処理のみを行うモードと、バイアス設定処理と階調設定処理の両方を行うモードとを実行可能となっている。

バイアス設定処理において、制御部８００は、画像形成部３０で所定の露光濃度に対応した第１印刷用パターン画像を用いてパターン画像を形成し、検出部７５で検出した結果に基づいて、現像バイアスを設定する。詳しくは、制御部８００は、バイアス設定処理において、算出処理と、第１設定処理と、第２設定処理と、を選択的に実行する。

算出処理において、制御部８００は、所定の露光濃度に対応した第１印刷用パターン画像を用いて印刷されたパターン画像、つまりトナー像が所定の印刷濃度となるような現像バイアスを算出する。ここで、所定の露光濃度、および所定の印刷濃度は、一例として４０％であり、制御部８００は、第１印刷用パターン画像として、図３に示した４０％の印刷用パターン画像を選択する。詳しくは、算出処理において、制御部８００は、２種類の現像バイアスを用いて、２つの第１印刷用パターン画像に対応した２つのトナー像を形成する。より詳しくは、制御部８００は、算出処理において、第１印刷用パターン画像を用いて感光体５１上に２つの静電潜像を形成し、２つの静電潜像に対して２種類の現像バイアスでそれぞれ現像を行うことで、感光体５１上に２種類の印刷濃度のパッチを形成する。その後、制御部８００は、各パッチを感光体５１から搬送ベルト７３に転写し、搬送ベルト７３上の各パッチを検出部７５で検出する。そして、制御部８００は、検出部７５で検出した各パッチからの反射光の強度を印刷濃度に換算し、２種類の印刷濃度と２種類の現像バイアスとに基づいて印刷濃度が目標濃度になる現像バイアスを算出する。そして、制御部８００は、算出処理で算出した値が所定範囲内である場合には、第１設定処理を実行し、所定範囲外である場合には、第２設定処理を実行する。

第１設定処理において、制御部８００は、算出処理で算出した値を現像バイアスとして設定する。第２設定処理において、制御部８００は、所定範囲のうち算出処理で算出した値に最も近い値を現像バイアスとして設定する。詳しくは、制御部８００は、第２設定処理において、算出処理で算出した値が所定範囲の上限値よりも大きい場合には、上限値を現像バイアスとして設定し、算出処理で算出した値が所定範囲の下限値よりも小さい場合には、下限値を現像バイアスとして設定する。

そして、制御部８００は、第２設定処理を実行した場合には、階調設定処理を実行し、第１設定処理を実行した場合には、所定条件が満たされない限り、階調設定処理を実行しないように構成されている。本実施形態では、所定条件を、前回のバイアス設定処理において第２設定処理が実行されたことと、プロセスカートリッジＰＣが交換されたこととする。

また、制御部８００は、第２設定処理を実行した場合には、第１設定処理を実行した場合よりも、次回の画質調整を開始するタイミングが早くなるように、前述した所定閾値Ｃｔｈと所定値Ｔｔｈを設定する機能を有している。詳しくは、制御部８００は、第１設定処理を実行した場合には、所定閾値Ｃｔｈを第１閾値Ｃ１に設定し、第２設定処理を実行した場合には、所定閾値Ｃｔｈを第１閾値Ｃ１よりも小さな第２閾値Ｃ２に設定する。また、制御部８００は、第１設定処理を実行した場合には、所定値Ｔｔｈを第１所定値Ｔ１に設定し、第２設定処理を実行した場合には、所定値Ｔｔｈを第１所定値Ｔ１よりも小さな第２所定値Ｔ２に設定する。

階調設定処理において、制御部８００は、バイアス設定処理によって設定した現像バイアスで複数種類の印刷用パターン画像に対応した複数種類の印刷濃度のトナー像（パターン画像）を形成し、このトナー像を検出部７５で検出する。ここで、複数種類の印刷用パターン画像は、複数の露光濃度に対応した複数の印刷用パターン画像であり、例えば露光濃度２０％に対応した第２印刷用パターン画像、露光濃度４０％に対応した第３印刷用パターン画像、露光濃度６０％に対応した第４印刷用パターン画像などが用いられる。

その後、制御部８００は、検出部７５で検出した結果に基づいて、目標濃度と印刷用パターン画像との対応関係を設定する。このように目標濃度と印刷用パターン画像との対応関係を設定することで、目標濃度と、実際に印刷されるトナー像、つまり露光濃度との対応関係が設定される。

詳しく説明すると、階調設定処理において、制御部８００は、例えば露光濃度２０，４０，６０，８０，１００％に対応した各印刷用パターン画像を用いて感光体５１上に５つの静電潜像を形成し、各静電潜像に対して、そのときに設定されている現像バイアスで現像を行うことで、５種類の印刷濃度のパッチを形成する。その後、制御部８００は、感光体５１から搬送ベルト７３に転写された各パッチを検出部７５で検出する。制御部８００は、各パッチからの反射光の強度をそれぞれ印刷濃度に換算する。そして、制御部８００は、算出した各印刷濃度を、それぞれ対応する露光濃度と比較し、比較した印刷濃度と露光濃度が異なる場合には、印刷濃度と露光濃度の関係を補正することで、目標濃度と印刷用パターン画像の関係を変更する。なお、この補正の詳細は、後で説明する。

メモリ８３０は、前述した各印刷用パターン画像を記憶する他、制御に用いる各種閾値や、制御部８００を動作させるためのプログラムなどを記憶している。

次に、制御部８００の動作について詳細に説明する。制御部８００は、印刷指令と受信した場合、または、カラープリンタ１の電源がＯＮになった場合に、図４に示す処理を実行する。

図４の処理において、制御部８００は、まず、トナーの使用量を示す第２カウンタＣＳが所定閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１においてＣＳ≧Ｃｔｈでないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、現在の温度を取得し、前回の画質調整からの温度の変化量が所定値Ｔｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。

ステップＳ２において温度の変化量が所定値Ｔｔｈ以上でないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、プロセスカートリッジＰＣが交換されたか否かを判断する（Ｓ３）。ステップＳ３においてプロセスカートリッジＰＣが交換されていないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、印刷指令を受信したか否かを判断する（Ｓ４）。

ステップＳ４において印刷指令を受信していないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、本処理を終了する。ステップＳ４において印刷指令を受信したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、１枚の用紙Ｐについて印刷処理を実行する（Ｓ５）。詳しくは、制御部８００は、印刷処理において、前述した展開処理および露光処理を実行する。

ステップＳ５の後、制御部８００は、露光処理で使用した印刷用パターン画像に基づいて、第１カウンタＣＦおよび第２カウンタＣＳをカウントアップする（Ｓ６）。詳しくは、ステップＳ６において、制御部８００は、印刷用パターン画像と、換算レートとに基づいて、印刷された画像のトナー使用量に対応するドット数をカウントする。ここで、換算レートは、印刷用パターン画像の濃度と、実際に印刷される画像の濃度がずれる場合に、印刷用パターン画像の濃度を、実際に印刷される画像の濃度に補正するためのレートであり、階調設定処理を一度も行っていない状態においては、図６に示す２点鎖線で示すレートとなっている。なお、図６のグラフを、換算レートとして見る場合には、縦軸の目標濃度は、印刷濃度と置き換えて見ることができる。換算レートが図６に示す２点鎖線で示すレートである場合には、露光濃度２０％の印刷用パターン画像で印刷すると、印刷濃度２０％の画像が印刷されることになるので、例えば、印刷用パターン画像のドット数に１をかけることで、トナー使用量に対応するドット数を得ることができる。

そして、階調設定処理の結果に基づいて、換算レートの一部が例えば図６に破線で示すレートに設定された場合には、露光濃度４０％未満の印刷用パターン画像を用いた場合には、破線の換算レートが使用される。この場合、例えば、露光濃度２０％の印刷用パターン画像で印刷すると、印刷濃度１０％の画像が印刷されることになるので、例えば、印刷用パターン画像のドット数に１／２をかけることで、トナー使用量に対応するドット数を得ることができる。

ステップＳ６の後、制御部８００は、トナーの総使用量を示す第１カウンタＣＦが規定値α以上であるか否かを判断する（Ｓ７）。

ステップＳ７においてＣＦ≧αであると判断した場合には、制御部８００は、トナーの残量が少ないことをユーザに報知する（Ｓ８）。ステップＳ８の後、または、ステップＳ７においてＮｏと判断した場合には、制御部８００は、印刷指令で指定されている印刷枚数のすべての印刷が終了したか否かを判断する（Ｓ９）。

ステップＳ９において印刷が終了していないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、ステップＳ５の処理に戻る。ステップＳ９において印刷が終了したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、本処理を終了する。

ステップＳ１においてＣＳ≧Ｃｔｈであると判断した場合（Ｙｅｓ）、または、ステップＳ２において温度の変化量が所定値Ｔｔｈ以上であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、画質調整を実行する（Ｓ１１）。ステップＳ３においてプロセスカートリッジＰＣが交換されたと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、階調設定処理を実行するためのフラグＦを１に設定した後（Ｓ１０）、画質調整を実行する（Ｓ１１）。なお、画質調整については、後述する。制御部８００は、画質調整を実行した後、ステップＳ４の処理に移行する。

次に、画質調整について図５を参照して詳細に説明する。
図５に示すように、制御部８００は、画質調整において、まず、バイアス設定処理を行うためのパターン画像を搬送ベルト７３上に形成する（Ｓ２１）。ステップＳ２１の後、制御部８００は、形成したパターン画像を検出部７５で読み取り、その結果に基づいて現像バイアスを算出する（Ｓ２２）。

ステップＳ２２の後、制御部８００は、ステップＳ２２で算出した値が所定範囲内であるか否かを判断する（Ｓ２３）。ステップＳ２３において算出値が所定範囲内であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、現像バイアスを算出値に設定する第１設定処理を実行する（Ｓ２４）。

ステップＳ２４の後、制御部８００は、階調設定処理を実行するためのフラグＦが１であるか否かを判断する（Ｓ２５）。ステップＳ２５においてフラグＦが１であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、階調設定処理を実行する（Ｓ２６）。

ここで、ステップＳ２６において、階調設定処理を過去に１回も行っていない場合には、図６に２点鎖線で示すように、目標濃度と露光濃度とが同じ値となっている。ここで、図６に示すグラフは、目標濃度と露光濃度の関係を示すグラフ、つまり、所定の目標濃度で印刷する場合には、所定の目標濃度に対応した所定の露光濃度の印刷用パターンが選択されることを示すグラフである。

階調設定処理において、例えば、図に黒丸で示すように、露光濃度２０％に対応した第２印刷用パターン画像を用いて形成したパッチを検出部７５で検出した際に、そのパッチの印刷濃度が１０％となってしまった場合には、制御部８００は、第２印刷用パターン画像を目標濃度１０％に対応するパターン画像として記憶し直す。つまり、次回の印刷制御において、目標濃度１０％で画像形成する場合には、露光濃度２０％に対応した第２印刷用パターン画像で画像形成を行えば、印刷濃度が１０％になるため、制御部８００は、目標濃度１０％に対して露光濃度２０％の第２印刷用パターン画像を関連付ける。すなわち、制御部８００は、目標濃度と露光濃度との関係を変更する。

また、階調設定処理において、露光濃度４０％の第３印刷用パターン画像が検出部７５で検出されたときの印刷濃度が４０％である場合、つまり目標濃度、露光濃度および印刷濃度が一致する場合には、図に破線で示すように、目標濃度と露光濃度の関係を線形補間する。これにより、例えば、次回の印刷制御において、目標濃度２０％でパッチを形成する場合には、目標濃度２０％のラインと図の破線との交点に相当する露光濃度Ｘに対応した印刷用パターン画像が選択されるので、当該印刷用パターン画像により適正な印刷濃度で印刷することができる。これにより、印刷指令で指示されている目標の濃度に基づいて階調を良好に表現することができる。

図５に戻って、制御部８００は、ステップＳ２６において階調設定処理を実行した後、フラグＦを０に設定する（Ｓ２７）。ステップＳ２７の後、制御部８００は、階調設定処理での結果に基づいて、前述したトナー使用量の換算レートを設定する（Ｓ２８）。例えば、階調設定処理において、図６の破線で示すように、目標濃度と露光濃度の関係を設定した場合には、換算レートとして、露光濃度４０％未満のレートを図６の破線で示すようなレートに設定し、露光濃度４０％以上のレートを図６の２点鎖線で示すようなレートに設定する。

ステップＳ２８の後、制御部８００は、ステップＳ１で使用する所定閾値Ｃｔｈを第１閾値Ｃ１に設定する（Ｓ２９）。また、ステップＳ２５でＮｏと判断した場合、制御部８００は、ステップＳ２６〜Ｓ２８の処理を飛ばして、ステップＳ２９の処理に移行する。ここで、フラグＦは、所定条件が揃わない限り、１に設定されないので、制御部８００は、ステップＳ２４において現像バイアスを算出値に設定する第１設定処理を行った場合には、原則、階調設定処理を実行しない。

ステップＳ２９の後、制御部８００は、ステップＳ２で使用する所定値Ｔｔｈを第１所定値Ｔ１に設定する（Ｓ３０）。ステップＳ３０の後、制御部８００は、画質調整の終了時の温度をメモリ８３０に記憶し、今回の画質調整がステップＳ１の処理を経て実行されている場合には、第２カウンタＣＳを更新して、本処理を終了する。

ステップＳ２３において現像バイアスの算出値が所定範囲外であると判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、現像バイアスを所定範囲の上限値または下限値に設定する第２設定処理を実行する（Ｓ３２）。ステップＳ３２の後、制御部８００は、階調設定処理を実行し（Ｓ３３）、階調設定処理の結果に基づいて換算レートを設定する（Ｓ３４）。なお、ステップＳ３３，Ｓ３４の処理は、前述したステップＳ２６，Ｓ２８の処理と同様であるため、説明は省略する。

ステップＳ３４の後、制御部８００は、ステップＳ１で使用する所定閾値Ｃｔｈを、第１閾値Ｃ１よりも小さな第２閾値Ｃ２に設定する（Ｓ３５）。ステップＳ３５の後、制御部８００は、ステップＳ２で使用する所定値Ｔｔｈを、第１所定値Ｔ１よりも小さな第２所定値Ｔ２に設定する（Ｓ３６）。

ステップＳ３６の後、制御部８００は、フラグＦを１に設定して（Ｓ３７）、ステップＳ３１の処理に移行する。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
現像バイアスの算出値が所定範囲外である場合には（Ｓ２３：Ｎｏ）、必ず階調設定処理を実行するので（Ｓ３３）、濃度と階調を印刷データに近づけることができる。また、第１設定処理を実行した場合には（Ｓ２４）、所定条件（Ｓ３：Ｙｅｓ，Ｓ３２）が満たされない限り、階調設定処理を実行しないので、階調設定処理の頻度を少なくすることができ、画質調整にかかる時間と現像剤の量を低減することができる。

第２設定処理（Ｓ３２）を実行した後の画像調整において第１設定処理（Ｓ２４）を行う場合には、設定する現像バイアスの今回値と前回値の差が大きくなる可能性がある。本実施形態では、所定条件を、前回のバイアス設定処理において第２設定処理が実行されたこととする、具体的には、第２設定処理（Ｓ３２）を実行した後にフラグＦを１に設定することで、第２設定処理が実行された後の画像調整において、第１設定処理（Ｓ２４）を行う場合には、必ず階調設定処理が行われるので、濃度と階調を良好に保つことができる。

算出処理で算出された現像バイアスが所定範囲外（Ｓ２３：Ｎｏ）となる状態は比較的短期間である可能性があるため、第２設定処理（Ｓ３２）を実行した場合に所定閾値Ｃｔｈを小さな第２閾値Ｃ２とすることで（Ｓ３５）、次回の画質調整の開始タイミングを早めて、第１設定処理（Ｓ２４）による現像バイアスの設定を早めに行うことができる。なお、算出処理で算出される現像バイアスが所定範囲外となる場合、具体的には現像バイアスの絶対値が上限を超える条件は、一例として低湿度のためトナーの帯電量が高くなっている状態であり、印刷の継続によりトナーの帯電量が低下して条件を解消する可能性が比較的高い。

算出処理で算出される現像バイアスが所定範囲外（Ｓ２３：Ｎｏ）となる状態は温度条件が特殊である可能性があるため、第２設定処理（Ｓ３２）を実行した場合に所定値Ｔｔｈを小さな第２所定値Ｔ２とすることで（Ｓ３６）、次回の画質調整の開始タイミングを早めて、第１設定処理（Ｓ２４）による現像バイアスの設定を早めに行うことができる。

プロセスカートリッジＰＣの交換後に第１設定処理（Ｓ２４）を行う場合には、トナーの帯電量が異なる可能性がある。本実施形態では、所定条件は、プロセスカートリッジＰＣが交換されたこととする、具体的には、プロセスカートリッジＰＣが交換された場合に（Ｓ３：Ｙｅｓ）、フラグＦを１に設定することで、プロセスカートリッジＰＣを交換した後に第１設定処理（Ｓ２４）を行う場合には、必ず階調設定処理が行われるので、濃度と階調を良好に保つことができる。

二値画像であるラスタ画像と階調設定処理の結果に基づいてトナーの使用量を計数するので、実際のトナーの使用量を精度良く計数することができる。

計数処理で計数された結果に基づいて、トナーの残量を報知するので、トナーの残量をユーザに精度良く報知することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。

前記実施形態では、温度の変化量が所定値Ｔｔｈ以上になった場合に（Ｓ２：Ｙｅｓ）、画質調整（Ｓ１１）を実行することとしたが、本発明はこれに限定されず、例えば湿度の変化量が所定値以上になった場合、画質調整を実行してもよい。

前記実施形態では、感光体５１として感光体ドラムを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体であってもよい。

前記実施形態では、検出部７５で読み取るためのパッチを搬送ベルト７３に形成したが、本発明はこれに限定されず、パッチは、例えば用紙などのその他の転写媒体に形成してもよく、検出部として転写媒体に形成されたパッチを検出する読取装置を用いてもよい。あるいは、感光体５１上にパッチを形成して検出してもよい。

前記実施形態では、カートリッジとしてプロセスカートリッジＰＣを例示したが、本発明はこれに限定されず、カートリッジは、例えば、本実施形態におけるカートリッジとして構成される現像器６０であってもよいし、現像ローラを備えた現像カートリッジと、現像カートリッジに対して着脱可能なトナーカートリッジとを備えた構造においては、トナーカートリッジであってもよい。あるいは、カートリッジは、感光体を備えた感光体カートリッジであってもよい。

前記実施形態では、カラープリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えばモノクロのプリンタ、複写機、複合機などに本発明を適用してもよい。

前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

１ カラープリンタ
３０ 画像形成部
５１ 感光体
６０ 現像器
７５ 検出部
８００ 制御部

Claims (7)

1. 感光体と現像器を有する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成された画像を検出する検出部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、画質調整を実行するときに、
   前記画像形成部で所定の露光濃度に対応したパターン画像を形成し、前記検出部での検出結果に基づいて、現像バイアスを設定するバイアス設定処理と、
   前記画像形成部で複数の露光濃度に対応した複数のパターン画像を形成し、前記検出部での検出結果に基づいて、目標濃度と露光濃度の対応関係を設定する階調設定処理と、を実行可能であり、
   前記バイアス設定処理において、
   前記所定の露光濃度に対応したパターン画像が所定の印刷濃度となるような現像バイアスを算出する算出処理を実行し、
   前記算出処理で算出した値が所定範囲内である場合に実行され、算出した値を現像バイアスとして設定する第１設定処理と、
   前記算出処理で算出した値が前記所定範囲外である場合に実行され、前記所定範囲のうち算出した値に最も近い値を現像バイアスとして設定する第２設定処理と、を実行可能であり、
   前記第２設定処理を実行した場合には、前記階調設定処理を実行し、
   前記第１設定処理を実行した場合には、所定条件が満たされない限り、前記階調設定処理を実行しないことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定条件は、前回のバイアス設定処理において第２設定処理が実行されたこと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. 前記制御部は、
   前回の画質調整からの前記現像器の動作量が所定閾値以上になった場合に画質調整を実行し、
   前記第１設定処理を実行した場合には、前記所定閾値を第１閾値に設定し、
   前記第２設定処理を実行した場合には、前記所定閾値を前記第１閾値よりも小さな第２閾値に設定す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. 前記制御部は、
   前回の画質調整からの温度または湿度の変化量が所定値以上になった場合に画質調整を実行し、
   前記第１設定処理を実行した場合には、前記所定値を第１所定値に設定し、
   前記第２設定処理を実行した場合には、前記所定値を前記第１所定値よりも小さな第２所定値に設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 現像剤を収容するカートリッジを備え、
   前記制御部は、前記カートリッジが交換されたことに基づき、画質調整を実行し、
   前記所定条件は、前記カートリッジが交換されたことであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、
   二値画像に基づいて前記感光体を露光する露光処理と、
   二値画像と階調設定処理の結果に基づいて、現像剤の使用量を計数する計数処理と、を実行することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記計数処理で計数された結果に基づいて、現像剤の残量を報知することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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