JP3715758B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による画像形成装置に関し、形成される画像の画像濃度の制御を行なう技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の画像形成装置においては、装置自身が自動的に画像形成の濃度調整を行なう濃度制御機構を具備しているものがあり、安定した出力特性を得られる様工夫がなされている。
【０００３】
濃度制御は、例えば画像形成時の高圧条件としての現像バイアスＤＣ成分や一次帯電バイアスを調整したり、画像信号変換装置内の信号変換テーブルを調整したりする方式により行っている。
【０００４】
尚、具体的には様々な濃度制御方式が行われているが、ここではその中の一方式について説明する。
【０００５】
まず、出力画像の最も高濃度の領域（０〜ＦＦｈの２５６階調の再現できる画像形成装置であれば、そのＦＦｈ時の濃度。以下Ｄｍａｘと呼ぶ）が一定の濃度になるように現像バイアスＤＣ成分を制御（以下Ｄｍａｘ制御と呼ぶ）する。
【０００６】
現像バイアスＤＣ成分を変化させながら画像形成を行い、その濃度を測定することによってＤｍａｘが所望の濃度になるような現像バイアスＤＣ成分を決定する。
【０００７】
この場合における濃度測定方法は、赤外線を照射しその反射光量を測定することにより行っている。また、その濃度測定場所は、一般的には感光体上、あるいは中間転写体上である。
【０００８】
次に、低濃度領域の濃度（以下Ｄｌｏｗと呼ぶ）が適正になるように一次帯電バイアスと現像バイアスＤＣ成分を制御（以下Ｄｌｏｗ制御と呼ぶ）する。
【０００９】
具体的には、Ｄｌｏｗを出力できる所定の画像信号により画像形成を行い、その濃度が所望の値になるように、一次帯電電位と現像バイアスＤＣ成分を変化させる。その時に、Ｄｍａｘ制御で得られたＤｍａｘ値を変えないように一次帯電電圧と現像バイアスＤＣ成分をコントロールする。
【００１０】
Ｄｍａｘ制御と、Ｄｌｏｗ制御を行うことにより画像形成装置の出力特性の上下を抑えることが出来た。
【００１１】
次に、中間調を所望の濃度に制御するための制御（以下Ｄｈａｌｆ制御と呼ぶ）を行う。 Ｄｈａｌｆ制御は、中間調領域（具体的には２０〜Ｅ０ｈあたり）の画像形成をＤｍａｘ，Ｄｌｏｗ制御により決定された高圧条件により行い、その濃度を測定し、所望の出力特性が得られるように、画像信号変換装置内の画像信号変換テーブルを書き換える。
【００１２】
従って、３種類の制御のそれぞれの目的は、
Ｄｍａｘ制御 ：Ｄｍａｘを一定にする
Ｄｌｏｗ制御 ：Ｄｌｏｗを安定にすることで、カブリ等の異常画像の発生を防止するよう適正なＶｂａｃｋ量（一次帯電電位−現像バイ アスＤＣ成分）を確保する
Ｄｈａｌｆ制御：所望の出力特性を得られるようにする
ことである。
【００１３】
このように、Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ，Ｄｈａｌｆの３つの制御を行うことにより安定した出力画像を得ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したＤｍａｘ，Ｄｌｏｗ，Ｄｈａｌｆの３種類の濃度制御を常に行うには非常に時間を要する。Ｄｍａｘ制御により現像バイアスＤＣ成分を振り（調整のために異なる値による複数の画像を形成する）、Ｄｌｏｗ制御により現像バイアス価ＤＣ成分と一次帯電バイアスを振り、Ｄｈａｌｆ制御により画像形成信号を振り画像形成をする必要があるため、長時間を要してしまう。
【００１５】
特に、複数種類の画像処理を行う画像形成装置の場合、その処理数分のＤｈａｌｆ制御を行う必要があるので更に時間を要することになる。
【００１６】
現在は、この時間のかかる濃度制御を、ある所定の条件で動作させている。例えば電源投入時や所定枚数画像出力後、所定時間経過後の条件で起動させているのが一般的である。
【００１７】
しかしながらこのような起動条件によると、濃度制御を行う必要の無いとき（装置の画像形成濃度が標準値に入っている場合等）にも濃度制御を行ってしまうことになり、時間的なロスや消耗品への悪影響等を与えることになる。
【００１８】
また逆に、本当に濃度制御の必要な状態になったときに制御を行わないという事も起こりうる。
【００１９】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、必要なときに必要な条件のみ制御するような濃度制御を行うことにより無駄な制御時間や、消耗品のロスを防ぎ、かつ所望の濃度特性を常に安定して得られるような画像形成装置を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、この静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を備えた画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された評価トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の検出濃度に応じて前記画像形成手段の画像形成条件を補正することにより画像濃度を調整する画像濃度調整手段と、前記濃度検出手段の検出濃度に応じて画像濃度調整を実施するか否かを判定する判定手段と、を有する画像形成装置において、前記判定手段にて画像濃度調整が必要とされた場合であって、かつ、前記濃度検出手段の検出濃度と目標濃度との差が大きい場合は通常の画像形成前に画像濃度調整を実施し、前記判定手段にて画像濃度調整が必要とされた場合であって、かつ、前記濃度検出手段の検出濃度と目標濃度との差が小さい場合は通常の画像形成後に画像濃度調整を実施する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２に本発明を適用した第１の実施の形態におけるデジタル電子写真方式の画像形成装置Ｆ１の画像形成部の主要構成部の断面構成を示す。
【００２７】
１は像担持体としての感光ドラムであり、円筒形の感光体表面１ａの周囲に、帯電手段としての一次帯電器１４、感光体表面１ａの残存トナーを回収することにより感光ドラム１をクリーニングするクリーニングローラ７を備えたクリーニング装置６、感光体表面１ａをレーザ露光することによりに静電潜像を形成する露光手段としてのレーザスキャナユニット５、感光体表面１ａの静電潜像を現像する現像手段としての黒色現像器８、イエロー，マゼンタ，シアン色の現像を行なうカラー現像器９、現像された感光体表面１ａ上のトナー像を転写する像担持体としての中間転写ドラム２を配置している。
【００２８】
また、中間転写ドラム２の周囲には、感光ドラム１の他に中間転写ドラム２のクリーニングを行なう中間転写ドラムクリーニングローラ４、感光ドラム１から転写されたトナー像の画像濃度を測定するための濃度検出手段としての濃度センサ１３、転写帯電器１５、被転写材であるシート材Ｐを搬送すると共に中間転写ドラム２とのニップ部でトナー像を転写させるための転写・搬送ベルト装置３が配置されている。
【００２９】
尚、図示されるように、濃度センサ１３の検出値はＡ／Ｄ変換されて濃度制御手段であるＣＰＵ１６（その他の制御も行なう）に入力されている。
【００３０】
また、一次帯電器１４の一次帯電バイアス制御、現像器８，９の現像バイアス制御、転写帯電器１５の帯電電圧制御等の各種制御はＣＰＵからの制御信号に基づき（Ｄ／Ａ変換）、制御されている。
【００３１】
この画像形成装置Ｆ１においては、画像濃度に基づき１画素当り多値の出力が可能としており、デジタル画像信号をＤ／Ａ変換しレーザードライバ（不図示）を通ってレーザスキャナユニット５内の半導体レーザを発光させる。本実施の形態では、１画素当り２５６値である。
【００３２】
そのレーザ光は、一次帯電器１４によって均一にある電位に帯電された像担持体上に照射され静電潜像を形成する。レーザ光によって感光ドラム１上に描かれた静電潜像は現像装置８，９によってトナーを現像されて顕画化される。
【００３３】
その像を一旦中間転写ドラム２上に転写し、転写帯電器１５によって転写し、シート材Ｐの搬送経路の下流側に配置された定着装置（不図示）によってシート材Ｐ上にトナーを定着させ、排紙部から出力画像として排出される。
【００３４】
また本画像形成装置には、中間転写体２上での画像濃度を測定するための濃度センサ１３を具備している。この濃度センサ１３により画像濃度を測定し、濃度制御を行う。しかし、濃度センサ１３の位置は中間転写体２上に限定されるものではなく、像担持体である感光ドラム１上や、トナー像を転写するシート材に対向させて設けることも可能である。
【００３５】
この濃度センサ１３における、画像濃度と濃度センサ１３出力の関係を図３に示す。図３（ａ）はイエローの画像濃度に対するセンサ出力の関係、図３（ｂ）は黒の画像濃度に対するセンサ出力の関係である。
【００３６】
この濃度センサ１３の出力から濃度を算出し、その信号によって制御を行っている。
【００３７】
電子写真方式の画像形成装置では、装置の経年変化（感光体ドラムの特性変化等）や設置環境条件（温度や湿度等）現像特性や感光特性等の変動により、何も制御せずに濃度を安定させることは困難である。
【００３８】
そこで、本実施の形態は濃度制御を行うことにより安定した出力特性を得ることの出来る画像形成装置を提供するものである。以下に濃度制御の具体的な方法について述べる。
【００３９】
図４に、Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ両制御を行う場合の濃度制御のフローチャートを示す。Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ制御自体は、従来技術の項で説明したものと同様の方法により行なうことが可能である。
【００４０】
濃度制御を開始すると（シーケンスＳ１、以後Ｓ１，Ｓ２・・・と略記）、はじめにＤｍａｘ制御を行う（Ｓ２）。
【００４１】
まず、感光ドラム１上を所定の一次帯電電位（ここでは−５５０Ｖ）に帯電する（Ｓ３）。
【００４２】
次に所定の画像信号値（本実施の形態ではＡ０Ｈ）のパルス幅変調方式でレーザにて画像露光し複数の評価トナー像となる静電潜像（基準画像）を形成する（Ｓ４）。
【００４３】
基準画像は、各色８個のパッチから成り立っている。一つのパッチサイズは、約２０ｍｍ角前後で、そのパッチを副走査方向に各色８個ずつ形成する。そして、各パッチを現像バイアスを−１００Ｖから−４５０Ｖまでを５０Ｖきざみで８段階に振って現像し複数の評価トナー像として顕画化する（Ｓ５）。但し現像バイアス値は、これらの値に限定されるものではない。そして、その複数の評価トナー像を中間転写体２に転写する。
【００４４】
次に、その中間転写体２上の複数の評価トナー像を濃度センサ１３で読み取り、あらかじめ設定された目標のＤｍａｘ濃度を得られる現像バイアスを算出する（Ｓ６）。
【００４５】
本実施の形態は、フルカラー画像形成装置であるので、Ｙｅｌｌｏｗ，Ｍａｇｅｎｔａ，Ｃｙａｎ，Ｂｌａｃｋの４色それぞれこの濃度制御を行う。したがって、各色で異なる現像バイアスが算出されることも十分に有り得る。
【００４６】
Ｄｍａｘ制御が完了したら、次はＤｌｏｗ制御を行う（Ｓ７）。
【００４７】
Ｄｌｏｗ制御では、まず感光ドラム１上に所定の画像信号値（本実施の形態においては２０Ｈ）のパルス幅変調方式にて複数の評価トナー像となる基準画像を上記のＤｍａｘ制御時と同様に形成する。但し、その時の一次帯電電位は本実施の形態では４３０Ｖから７１０Ｖまで４０Ｖきざみで、現像バイアスはＤｍａｘ制御で求められた値が４パッチ目になるように６Ｖきざみで、それぞれを同時に振りながら８画像を形成する（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０）。
【００４８】
感光ドラム１上の複数の評価トナー像を中間転写ドラム上に転写し、その画像を濃度センサ１３で読み取る。その読取値から、あらかじめ設定された目標のＤｌｏｗ濃度を得られるように一次帯電電位、現像バイアス値を算出する。この時、一次帯電電位と現像バイアスはＤｍａｘ制御であわせたＤｍａｘを変化させずにＤｌｏｗをコントロールするような値に設定している（Ｓ１１、Ｓ１２）。
【００４９】
次に画像形成時における濃度制御動作について説明する。本実施の形態では、画像形成信号が入力されると、ある条件、具体的には所定枚数出力毎や、環境変動後の画像形成時などで、濃度制御前判断を行う。
【００５０】
その濃度制御前判断のフローチャートを図１に示す。
【００５１】
画像形成動作が開始され、濃度制御前判断の実行命令が出されたら（Ｓ２１）、まず基準トナー像を形成する。具体的には、画像信号２０ＨとＡ０Ｈで、一次帯電電位、現像バイアスは前回の濃度制御で求められた値（初期値は一次帯電電位−５５０Ｖ、現像バイアス−２５０Ｖ）にて画像形成する（Ｓ２２）。
【００５２】
基準トナー像は、各色２パッチずつ計８パッチが形成される。そしてその基準トナー像を濃度センサ１３で読み取り（Ｓ２３）、実際の画像形成を行う前に濃度制御を行うか行わないかを決定する。
【００５３】
画像信号２０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては０．２）に対して±０．０５以上離れていた場合にはＤｌｏｗ制御を行う（Ｓ２４→Ｓ２６→Ｓ３０）。
【００５４】
また、画像信号Ａ０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては１．１）に対して±０．１０以上離れていた場合にはＤｍａｘ制御を行う（Ｓ２４→Ｓ２６→Ｓ２９あるいはＳ２４→Ｓ２５→Ｓ２８）。また、Ｄｍａｘ制御を行う場合には必ず、Ｄｌｏｗ制御を行う。
【００５５】
画像信号２０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては０．２）に対して±０．０５以上離れておらず、画像信号Ａ０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては１．１）に対して±０．１０以上離れていない場合には濃度制御を実施しない（Ｓ２４→Ｓ２５→Ｓ２７）。
【００５６】
この濃度制御前判断は、画像出力毎に行うと、画像出力時間がかかり、トナー消費量やその外にも悪影響を及ぼす事が懸念されるので、所定条件時にのみ行うこととする。
【００５７】
具体的には、主電源投入時、現像器や感光ドラム交換時、所定枚数出力毎、環境変動時、等の濃度変動が起こると想定される場合に行う。これらの条件を満たす場合に、濃度制御前判断を行い、濃度制御の必要性がある場合にのみ濃度制御を行う。
【００５８】
本実施の形態により、安定した画像出力濃度を必要最小限の濃度制御で行うことが出来る。それにより、平均画像出力時間の短縮、消耗品の消費量低減、等を達成する事が可能となる。
【００５９】
（実施の形態２）
第２の実施の形態における画像形成装置の本体構成は、第１実施の形態と同様であり、その説明を省略する。
【００６０】
図５は第２の実施の形態における濃度制御のフローチャートである。本実施の形態においては、濃度制御前判断で、濃度制御実施タイミングを画像形成前にするか、画像形成後にするかを決定する。
【００６１】
具体的には、濃度制御前判断では、基準トナー像の読取までのシーケンスＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３までは実施の形態１のシーケンスＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３に対応し、同様である。
【００６２】
その基準トナー像（パッチ）の読み取り結果が、画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．１５以上（Ｓ４４→Ｓ４９）、あるいは画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．２以上というどちらかの条件を満たした場合には、濃度制御を画像形成前に行う（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６→Ｓ５０あるいはＳ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ５２）。
【００６３】
そして、画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．０５以上０．１５未満のとき（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６→Ｓ５１）、あるいは、画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．１以上０．２未満のときで上記画像形成前に濃度制御を行う条件でない場合には（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４８→Ｓ５３）、濃度制御を画像形成後に行う。
【００６４】
画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．０５以下のとき、かつ、画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．１以下のときには濃度制御を行わない（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４８→Ｓ５４）。
【００６５】
このような制御を行なう事により、濃度のズレが所定の許容範囲内においては、濃度制御よりファーストプリント時間を優先することが可能となり、ファーストプリント時間の遅延を最小限に抑える事が可能となる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を適用することにより、濃度制御機能を有する画像形成装置において、濃度制御動作を行う前に基準トナー像の読取結果に応じて、濃度制御動作を行うかどうか判断し制御するので、不必要な時に濃度制御を行ってしまったり、必要なときに濃度制御が入らないといったことを防ぐと共に、所望の濃度特性を常に安定して得られることができる。従って、消耗品の無駄遣いや、プロダクティビティの低下も防ぐことができる。
【００６７】
また、本発明によれば濃度制御実行時においても必要な濃度制御のみを行うことで、濃度制御にかかる時間を最小限に押さえることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態における濃度制御前判断のフローチャート。
【図２】図２は、画像形成装置の概略構成を説明する断面構成説明図。
【図３】図３は、第１の実施の形態における画像濃度と濃度センサの出力の関係を表すグラフ図。
【図４】図４は、第１の実施の形態における濃度制御のフローチャート。
【図５】図５は、第２の実施の形態における濃度制御前判断のフローチャート。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
１ａ 感光体表面
２ 中間転写ドラム（像担持体）
３ 転写・搬送ベルト装置
４ 中間転写ドラムクリーニングローラ
５ レーザスキャンユニット
６ クリーニング装置
７ クリーニングローラ
８ 黒色現像器
９ カラー現像器
１３ 濃度センサ（濃度検出手段）
１４ 一次帯電器
１５ 転写帯電器
１６ ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による画像形成装置に関し、形成される画像の画像濃度の制御を行なう技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の画像形成装置においては、装置自身が自動的に画像形成の濃度調整を行なう濃度制御機構を具備しているものがあり、安定した出力特性を得られる様工夫がなされている。
【０００３】
濃度制御は、例えば画像形成時の高圧条件としての現像バイアスＤＣ成分や一次帯電バイアスを調整したり、画像信号変換装置内の信号変換テーブルを調整したりする方式により行っている。
【０００４】
尚、具体的には様々な濃度制御方式が行われているが、ここではその中の一方式について説明する。
【０００５】
まず、出力画像の最も高濃度の領域（０〜ＦＦｈの２５６階調の再現できる画像形成装置であれば、そのＦＦｈ時の濃度。以下Ｄｍａｘと呼ぶ）が一定の濃度になるように現像バイアスＤＣ成分を制御（以下Ｄｍａｘ制御と呼ぶ）する。
【０００６】
現像バイアスＤＣ成分を変化させながら画像形成を行い、その濃度を測定することによってＤｍａｘが所望の濃度になるような現像バイアスＤＣ成分を決定する。
【０００７】
この場合における濃度測定方法は、赤外線を照射しその反射光量を測定することにより行っている。また、その濃度測定場所は、一般的には感光体上、あるいは中間転写体上である。
【０００８】
次に、低濃度領域の濃度（以下Ｄｌｏｗと呼ぶ）が適正になるように一次帯電バイアスと現像バイアスＤＣ成分を制御（以下Ｄｌｏｗ制御と呼ぶ）する。
【０００９】
具体的には、Ｄｌｏｗを出力できる所定の画像信号により画像形成を行い、その濃度が所望の値になるように、一次帯電電位と現像バイアスＤＣ成分を変化させる。その時に、Ｄｍａｘ制御で得られたＤｍａｘ値を変えないように一次帯電電圧と現像バイアスＤＣ成分をコントロールする。
【００１０】
Ｄｍａｘ制御と、Ｄｌｏｗ制御を行うことにより画像形成装置の出力特性の上下を抑えることが出来た。
【００１１】
次に、中間調を所望の濃度に制御するための制御（以下Ｄｈａｌｆ制御と呼ぶ）を行う。 Ｄｈａｌｆ制御は、中間調領域（具体的には２０〜Ｅ０ｈあたり）の画像形成をＤｍａｘ，Ｄｌｏｗ制御により決定された高圧条件により行い、その濃度を測定し、所望の出力特性が得られるように、画像信号変換装置内の画像信号変換テーブルを書き換える。
【００１２】
従って、３種類の制御のそれぞれの目的は、
Ｄｍａｘ制御 ：Ｄｍａｘを一定にする
Ｄｌｏｗ制御 ：Ｄｌｏｗを安定にすることで、カブリ等の異常画像の発生を防止するよう適正なＶｂａｃｋ量（一次帯電電位−現像バイ アスＤＣ成分）を確保する
Ｄｈａｌｆ制御：所望の出力特性を得られるようにする
ことである。
【００１３】
このように、Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ，Ｄｈａｌｆの３つの制御を行うことにより安定した出力画像を得ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したＤｍａｘ，Ｄｌｏｗ，Ｄｈａｌｆの３種類の濃度制御を常に行うには非常に時間を要する。Ｄｍａｘ制御により現像バイアスＤＣ成分を振り（調整のために異なる値による複数の画像を形成する）、Ｄｌｏｗ制御により現像バイアス価ＤＣ成分と一次帯電バイアスを振り、Ｄｈａｌｆ制御により画像形成信号を振り画像形成をする必要があるため、長時間を要してしまう。
【００１５】
特に、複数種類の画像処理を行う画像形成装置の場合、その処理数分のＤｈａｌｆ制御を行う必要があるので更に時間を要することになる。
【００１６】
現在は、この時間のかかる濃度制御を、ある所定の条件で動作させている。例えば電源投入時や所定枚数画像出力後、所定時間経過後の条件で起動させているのが一般的である。
【００１７】
しかしながらこのような起動条件によると、濃度制御を行う必要の無いとき（装置の画像形成濃度が標準値に入っている場合等）にも濃度制御を行ってしまうことになり、時間的なロスや消耗品への悪影響等を与えることになる。
【００１８】
また逆に、本当に濃度制御の必要な状態になったときに制御を行わないという事も起こりうる。
【００１９】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、必要なときに必要な条件のみ制御するような濃度制御を行うことにより無駄な制御時間や、消耗品のロスを防ぎ、かつ所望の濃度特性を常に安定して得られるような画像形成装置を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、この静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を備えた画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された評価トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の検出濃度に応じて前記画像形成手段の画像形成条件を補正することにより画像濃度を調整する画像濃度調整手段と、前記濃度検出手段の検出濃度に応じて画像濃度調整を実施するか否かを判定する判定手段と、を有する画像形成装置において、前記判定手段にて画像濃度調整が必要とされた場合であって、かつ、前記濃度検出手段の検出濃度と目標濃度との差が大きい場合は通常の画像形成前に画像濃度調整を実施し、前記判定手段にて画像濃度調整が必要とされた場合であって、かつ、前記濃度検出手段の検出濃度と目標濃度との差が小さい場合は通常の画像形成後に画像濃度調整を実施する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図２に本発明を適用した第１の実施の形態におけるデジタル電子写真方式の画像形成装置Ｆ１の画像形成部の主要構成部の断面構成を示す。
【００２７】
１は像担持体としての感光ドラムであり、円筒形の感光体表面１ａの周囲に、帯電手段としての一次帯電器１４、感光体表面１ａの残存トナーを回収することにより感光ドラム１をクリーニングするクリーニングローラ７を備えたクリーニング装置６、感光体表面１ａをレーザ露光することによりに静電潜像を形成する露光手段としてのレーザスキャナユニット５、感光体表面１ａの静電潜像を現像する現像手段としての黒色現像器８、イエロー，マゼンタ，シアン色の現像を行なうカラー現像器９、現像された感光体表面１ａ上のトナー像を転写する像担持体としての中間転写ドラム２を配置している。
【００２８】
また、中間転写ドラム２の周囲には、感光ドラム１の他に中間転写ドラム２のクリーニングを行なう中間転写ドラムクリーニングローラ４、感光ドラム１から転写されたトナー像の画像濃度を測定するための濃度検出手段としての濃度センサ１３、転写帯電器１５、被転写材であるシート材Ｐを搬送すると共に中間転写ドラム２とのニップ部でトナー像を転写させるための転写・搬送ベルト装置３が配置されている。
【００２９】
尚、図示されるように、濃度センサ１３の検出値はＡ／Ｄ変換されて濃度制御手段であるＣＰＵ１６（その他の制御も行なう）に入力されている。
【００３０】
また、一次帯電器１４の一次帯電バイアス制御、現像器８，９の現像バイアス制御、転写帯電器１５の帯電電圧制御等の各種制御はＣＰＵからの制御信号に基づき（Ｄ／Ａ変換）、制御されている。
【００３１】
この画像形成装置Ｆ１においては、画像濃度に基づき１画素当り多値の出力が可能としており、デジタル画像信号をＤ／Ａ変換しレーザードライバ（不図示）を通ってレーザスキャナユニット５内の半導体レーザを発光させる。本実施の形態では、１画素当り２５６値である。
【００３２】
そのレーザ光は、一次帯電器１４によって均一にある電位に帯電された像担持体上に照射され静電潜像を形成する。レーザ光によって感光ドラム１上に描かれた静電潜像は現像装置８，９によってトナーを現像されて顕画化される。
【００３３】
その像を一旦中間転写ドラム２上に転写し、転写帯電器１５によって転写し、シート材Ｐの搬送経路の下流側に配置された定着装置（不図示）によってシート材Ｐ上にトナーを定着させ、排紙部から出力画像として排出される。
【００３４】
また本画像形成装置には、中間転写体２上での画像濃度を測定するための濃度センサ１３を具備している。この濃度センサ１３により画像濃度を測定し、濃度制御を行う。しかし、濃度センサ１３の位置は中間転写体２上に限定されるものではなく、像担持体である感光ドラム１上や、トナー像を転写するシート材に対向させて設けることも可能である。
【００３５】
この濃度センサ１３における、画像濃度と濃度センサ１３出力の関係を図３に示す。図３（ａ）はイエローの画像濃度に対するセンサ出力の関係、図３（ｂ）は黒の画像濃度に対するセンサ出力の関係である。
【００３６】
この濃度センサ１３の出力から濃度を算出し、その信号によって制御を行っている。
【００３７】
電子写真方式の画像形成装置では、装置の経年変化（感光体ドラムの特性変化等）や設置環境条件（温度や湿度等）現像特性や感光特性等の変動により、何も制御せずに濃度を安定させることは困難である。
【００３８】
そこで、本実施の形態は濃度制御を行うことにより安定した出力特性を得ることの出来る画像形成装置を提供するものである。以下に濃度制御の具体的な方法について述べる。
【００３９】
図４に、Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ両制御を行う場合の濃度制御のフローチャートを示す。Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ制御自体は、従来技術の項で説明したものと同様の方法により行なうことが可能である。
【００４０】
濃度制御を開始すると（シーケンスＳ１、以後Ｓ１，Ｓ２・・・と略記）、はじめにＤｍａｘ制御を行う（Ｓ２）。
【００４１】
まず、感光ドラム１上を所定の一次帯電電位（ここでは−５５０Ｖ）に帯電する（Ｓ３）。
【００４２】
次に所定の画像信号値（本実施の形態ではＡ０Ｈ）のパルス幅変調方式でレーザにて画像露光し複数の評価トナー像となる静電潜像（基準画像）を形成する（Ｓ４）。
【００４３】
基準画像は、各色８個のパッチから成り立っている。一つのパッチサイズは、約２０ｍｍ角前後で、そのパッチを副走査方向に各色８個ずつ形成する。そして、各パッチを現像バイアスを−１００Ｖから−４５０Ｖまでを５０Ｖきざみで８段階に振って現像し複数の評価トナー像として顕画化する（Ｓ５）。但し現像バイアス値は、これらの値に限定されるものではない。そして、その複数の評価トナー像を中間転写体２に転写する。
【００４４】
次に、その中間転写体２上の複数の評価トナー像を濃度センサ１３で読み取り、あらかじめ設定された目標のＤｍａｘ濃度を得られる現像バイアスを算出する（Ｓ６）。
【００４５】
本実施の形態は、フルカラー画像形成装置であるので、Ｙｅｌｌｏｗ，Ｍａｇｅｎｔａ，Ｃｙａｎ，Ｂｌａｃｋの４色それぞれこの濃度制御を行う。したがって、各色で異なる現像バイアスが算出されることも十分に有り得る。
【００４６】
Ｄｍａｘ制御が完了したら、次はＤｌｏｗ制御を行う（Ｓ７）。
【００４７】
Ｄｌｏｗ制御では、まず感光ドラム１上に所定の画像信号値（本実施の形態においては２０Ｈ）のパルス幅変調方式にて複数の評価トナー像となる基準画像を上記のＤｍａｘ制御時と同様に形成する。但し、その時の一次帯電電位は本実施の形態では４３０Ｖから７１０Ｖまで４０Ｖきざみで、現像バイアスはＤｍａｘ制御で求められた値が４パッチ目になるように６Ｖきざみで、それぞれを同時に振りながら８画像を形成する（Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１０）。
【００４８】
感光ドラム１上の複数の評価トナー像を中間転写ドラム上に転写し、その画像を濃度センサ１３で読み取る。その読取値から、あらかじめ設定された目標のＤｌｏｗ濃度を得られるように一次帯電電位、現像バイアス値を算出する。この時、一次帯電電位と現像バイアスはＤｍａｘ制御であわせたＤｍａｘを変化させずにＤｌｏｗをコントロールするような値に設定している（Ｓ１１、Ｓ１２）。
【００４９】
次に画像形成時における濃度制御動作について説明する。本実施の形態では、画像形成信号が入力されると、ある条件、具体的には所定枚数出力毎や、環境変動後の画像形成時などで、濃度制御前判断を行う。
【００５０】
その濃度制御前判断のフローチャートを図１に示す。
【００５１】
画像形成動作が開始され、濃度制御前判断の実行命令が出されたら（Ｓ２１）、まず基準トナー像を形成する。具体的には、画像信号２０ＨとＡ０Ｈで、一次帯電電位、現像バイアスは前回の濃度制御で求められた値（初期値は一次帯電電位−５５０Ｖ、現像バイアス−２５０Ｖ）にて画像形成する（Ｓ２２）。
【００５２】
基準トナー像は、各色２パッチずつ計８パッチが形成される。そしてその基準トナー像を濃度センサ１３で読み取り（Ｓ２３）、実際の画像形成を行う前に濃度制御を行うか行わないかを決定する。
【００５３】
画像信号２０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては０．２）に対して±０．０５以上離れていた場合にはＤｌｏｗ制御を行う（Ｓ２４→Ｓ２６→Ｓ３０）。
【００５４】
また、画像信号Ａ０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては１．１）に対して±０．１０以上離れていた場合にはＤｍａｘ制御を行う（Ｓ２４→Ｓ２６→Ｓ２９あるいはＳ２４→Ｓ２５→Ｓ２８）。また、Ｄｍａｘ制御を行う場合には必ず、Ｄｌｏｗ制御を行う。
【００５５】
画像信号２０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては０．２）に対して±０．０５以上離れておらず、画像信号Ａ０Ｈのパッチの濃度が所定の濃度（本実施の形態においては１．１）に対して±０．１０以上離れていない場合には濃度制御を実施しない（Ｓ２４→Ｓ２５→Ｓ２７）。
【００５６】
この濃度制御前判断は、画像出力毎に行うと、画像出力時間がかかり、トナー消費量やその外にも悪影響を及ぼす事が懸念されるので、所定条件時にのみ行うこととする。
【００５７】
具体的には、主電源投入時、現像器や感光ドラム交換時、所定枚数出力毎、環境変動時、等の濃度変動が起こると想定される場合に行う。これらの条件を満たす場合に、濃度制御前判断を行い、濃度制御の必要性がある場合にのみ濃度制御を行う。
【００５８】
本実施の形態により、安定した画像出力濃度を必要最小限の濃度制御で行うことが出来る。それにより、平均画像出力時間の短縮、消耗品の消費量低減、等を達成する事が可能となる。
【００５９】
（実施の形態２）
第２の実施の形態における画像形成装置の本体構成は、第１実施の形態と同様であり、その説明を省略する。
【００６０】
図５は第２の実施の形態における濃度制御のフローチャートである。本実施の形態においては、濃度制御前判断で、濃度制御実施タイミングを画像形成前にするか、画像形成後にするかを決定する。
【００６１】
具体的には、濃度制御前判断では、基準トナー像の読取までのシーケンスＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３までは実施の形態１のシーケンスＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３に対応し、同様である。
【００６２】
その基準トナー像（パッチ）の読み取り結果が、画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．１５以上（Ｓ４４→Ｓ４９）、あるいは画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．２以上というどちらかの条件を満たした場合には、濃度制御を画像形成前に行う（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６→Ｓ５０あるいはＳ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ５２）。
【００６３】
そして、画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．０５以上０．１５未満のとき（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６→Ｓ５１）、あるいは、画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．１以上０．２未満のときで上記画像形成前に濃度制御を行う条件でない場合には（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４８→Ｓ５３）、濃度制御を画像形成後に行う。
【００６４】
画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．０５以下のとき、かつ、画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．１以下のときには濃度制御を行わない（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４８→Ｓ５４）。
【００６５】
このような制御を行なう事により、濃度のズレが所定の許容範囲内においては、濃度制御よりファーストプリント時間を優先することが可能となり、ファーストプリント時間の遅延を最小限に抑える事が可能となる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を適用することにより、濃度制御機能を有する画像形成装置において、濃度制御動作を行う前に基準トナー像の読取結果に応じて、濃度制御動作を行うかどうか判断し制御するので、不必要な時に濃度制御を行ってしまったり、必要なときに濃度制御が入らないといったことを防ぐと共に、所望の濃度特性を常に安定して得られることができる。従って、消耗品の無駄遣いや、プロダクティビティの低下も防ぐことができる。
【００６７】
また、本発明によれば濃度制御実行時においても必要な濃度制御のみを行うことで、濃度制御にかかる時間を最小限に押さえることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施の形態における濃度制御前判断のフローチャート。
【図２】図２は、画像形成装置の概略構成を説明する断面構成説明図。
【図３】図３は、第１の実施の形態における画像濃度と濃度センサの出力の関係を表すグラフ図。
【図４】図４は、第１の実施の形態における濃度制御のフローチャート。
【図５】図５は、第２の実施の形態における濃度制御前判断のフローチャート。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（像担持体）
１ａ 感光体表面
２ 中間転写ドラム（像担持体）
３ 転写・搬送ベルト装置
４ 中間転写ドラムクリーニングローラ
５ レーザスキャンユニット
６ クリーニング装置
７ クリーニングローラ
８ 黒色現像器
９ カラー現像器
１３ 濃度センサ（濃度検出手段）
１４ 一次帯電器
１５ 転写帯電器
１６ ＣＰＵ
Claims (1)
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、この静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、を備えた画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された評価トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段の検出濃度に応じて前記画像形成手段の画像形成条件を補正することにより画像濃度を調整する画像濃度調整手段と、
前記濃度検出手段の検出濃度に応じて画像濃度調整を実施するか否かを判定する判定手段と、を有する画像形成装置において、
前記判定手段にて画像濃度調整が必要とされた場合であって、かつ、前記濃度検出手段の検出濃度と目標濃度との差が大きい場合は、通常の画像形成前に画像濃度調整を実施し、
前記判定手段にて画像濃度調整が必要とされた場合であって、かつ、前記濃度検出手段の検出濃度と目標濃度との差が小さい場合は、通常の画像形成後に画像濃度調整を実施することを特徴とする画像形成装置。
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