JP3951530B2 - 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、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置において、用紙上に形成された画像の濃度を測定してその測定結果に基づき画像の濃度を補正して階調再現性の優れた画像を得る方法が種々提案されている。例えば、特開平４−１９３５７６号公報や特開平７−１８２４８０号公報などには、像担持体上に画像に応じたトナー像を形成するのと同様の方法で制御用トナー像を形成し、その制御用トナー像をトナー像と同様の方法で用紙上に転写して定着し、用紙上に形成された定着後の制御用トナー像の濃度を、用紙搬送路に沿って搬送されている途中で光学式の濃度センサにより測定し、その測定結果に基づいて画像の階調補正を行う方式の画像形成装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方式で画像の階調補正を精度よく行うためには、画像形成プロセスの上流にあたる感光体上、用紙搬送部材、または中間転写体上の現像性および階調再現性をそれぞれ一定の範囲内に制御する必要がある。しかし、現像性の制御と階調再現性の制御を組み合わせた場合に、用紙上の制御用トナー像濃度による画像の階調補正を実行した時点の状態が一定であるとは限らず、定着前の状態が変化してしまった時には階調補正結果もずれてしまうという問題がある。
【０００４】
また、現像性の制御を行う方式として画像信号情報により現像器へのトナー供給量を制御する方式が知られているが、例えば、特開平６−１１９６５号公報には、現像剤のトナー濃度をセンサで検出し、検出したトナー濃度に応じて現像器へのトナー供給量を補正するという制御方式が開示されている。
【０００５】
しかし、この方式では、コントラストの小さい、すなわち低Ｃｉｎ画像の場合、Ｃｉｎ（入力画像信号）に対する出力濃度のリニアリティがなく、Ｃｉｎに対する出力濃度が低い。そのままの状態でトナー供給量制御を行うことにより画像濃度が高濃度側にずれてしまうという問題がある。
【０００６】
現像性の制御を行う他の方式として、中間調濃度の制御用トナー像を形成しその濃度をセンサで検出して現像性制御を行う際に、現像剤の劣化が進んだ場合や、環境条件により現像剤トナー濃度が低下した場合には、検出している中間調濃度の制御用トナー像濃度は安定に得られているが、高濃度側ではトナー供給不足により狙った画像濃度が得られないことがある。
【０００７】
そこで、本発明者らは、像担持体上に中間調濃度の制御用トナー像を形成し、その濃度をセンサで検出し、それぞれの制御用トナー像の濃度と画像濃度における濃度差に基づいて現像器へのトナー供給量を調整するという方式の画像形成装置を提案している（特開平１０−１８６７４７号公報参照）。この画像形成装置によれば、現像器のトナー濃度が極端に低下した後においてもトナー濃度を回復させて高濃度画像における画像濃度を再現することができる。
【０００８】
しかしながら、濃度検出用の制御用トナー像として、感光体上または中間転写体上に形成されたトナー像を用いているため、２次転写以降の濃度の変動分を含めた最終的な画質となる用紙上の定着像の濃度まで保証するものとはいえない。
【０００９】
また、特開平９−１１４２２２６号公報には、中間調濃度の制御用トナー像を形成してその濃度をセンサで検出することにより、その濃度が薄くなってきた時には現像器のトナー収納部（トナーカートリッジ）のトナーが空であることを判断するという方法が開示されているが、この方法も上記と同様、最終的な画質となる用紙上の定着像の濃度を保証するものではなく、高精度の階調再現性を安定して得ることは難しい。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑み、階調再現性の優れた画像を安定して得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の画像形成装置は、
トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像を上記トナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
上記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
上記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
上記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
上記第１の濃度センサ及び上記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
上記制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像と、上記第１の制御用トナー像よりも高濃度の第２の制御用トナー像を形成するものであり、
上記制御手段は、第１の周期で上記トナー像担持体表面に形成された上記第１の制御用トナー像の上記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき上記現像器へのトナー供給量を制御し、上記第１の周期よりも長い第２の周期で上記所定の用紙表面に形成された上記第２の制御用トナー像の上記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、上記第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するものであることを特徴とする。
ここで、トナー像担持体とは、感光体、用紙搬送部材、又は中間転写体等の用紙以外のトナー像を担持する部材をいう。以下、本発明の第２の画像形成装置〜第４の画像形成装置においても同様である。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の第２の画像形成装置は、
トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像を上記トナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
上記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
上記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
上記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
上記第１の濃度センサ及び上記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
上記制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像と、上記第１の制御用トナー像よりも高濃度の第２の制御用トナー像を形成するものであり、
上記制御手段は、所定の周期で上記トナー像担持体表面に形成された上記第１の制御用トナー像の上記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき上記現像器へのトナー供給量を制御し、操作者の操作に基づいて上記所定の用紙表面に形成された上記第２の制御用トナー像の上記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、上記第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明の第３の画像形成装置は、
トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像をトナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
上記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
上記現像器に供給するトナーを収容するトナー収容部と、
上記トナー収容部に収容されるトナーが空、又は、空に近い状態である旨を通知をする通知手段と、
上記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
上記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
上記第１の濃度センサ及び上記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
上記制御手段は、第１の周期で上記トナー像担持体表面に形成された上記第１の制御用トナー像の上記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき上記現像器へのトナー供給量を制御し、上記第１の周期よりも長い第２の周期で上記所定の用紙表面に形成された上記第２の制御用トナー像の上記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、上記通知手段に上記トナー収容部に収容されるトナーが空、又は、空に近い状態である旨を通知させるものであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の画像形成装置乃至本発明の第４の画像形成装置が共通に適用されるカラープリント装置の概略構成図である。
【００１７】
図１に示すように、このカラープリント装置１は、いわゆる中間転写方式のタンデムカラープリント装置であり、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（黒）の４色のトナー像が形成される４つの画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、これら各画像形成エンジン内に備えられた上記４色に対応する像担持体１２＿３Ｙ，１２＿３Ｍ，１２＿３Ｃ，１２＿３Ｋの表面に、各色ごとの画像信号に応じた静電潜像を形成し、これら各像担持体上に形成された静電潜像を、上記各色のトナーおよびキャリアからなる２成分系の現像剤が収納された現像器１２＿５Ｙ，１２＿５Ｍ，１２＿５Ｃ，１２＿５Ｋで現像して各像担持体上にそれぞれの色のトナー像を形成し、それらのトナー像を、最終的に用紙Ｐ上に転写し定着することにより用紙Ｐ上にカラー画像を形成するものである。
【００１８】
画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、それぞれ上記の４色に対応する画像の階調を画像信号上で補正する画像階調補正部１２＿１Ｙ，１２＿１Ｍ，１２＿１Ｃ，１２＿１Ｋと、これら各画像階調補正部で補正された後の画像信号に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置１２＿２Ｙ，１２＿２Ｍ，１２＿２Ｃ，１２＿２Ｋと、これら各静電潜像形成装置により形成される静電潜像をそれぞれ担持する像担持体１２＿３Ｙ，１２＿３Ｍ，１２＿３Ｃ，１２＿３Ｋと、各像担持体上に形成された静電潜像をそれぞれの色のトナーで現像して各像担持体上に各色のトナー像を形成する現像器１２＿５Ｙ，１２＿５Ｍ，１２＿５Ｃ，１２＿５Ｋと、これら各現像器に供給されるトナーを蓄えておくトナータンク１２＿４Ｙ，１２＿４Ｍ，１２＿４Ｃ，１２＿４Ｋと、静電潜像形成に先立ち各像担持体表面を一様に帯電する帯電器１２＿６Ｙ，１２＿６Ｍ，１２＿６Ｃ，１２＿６Ｋと、帯電に先立ち各像担持体表面をクリーニングする像担持体クリーナ１２＿７Ｙ，１２＿７Ｍ，１２＿７Ｃ，１２＿７Ｋとを備えている。
【００１９】
このカラープリント装置１の画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、通常の画像形成プロセスによるトナー像形成以外に、各像担持体上に所定の画像濃度の未定着トナー像からなる第１の制御用トナー像、および各像担持体上に形成され最終的に用紙Ｐ上に転写され定着された所定の画像濃度の定着トナー像からなる第２の制御用トナー像を形成する機能を備えており、さらに、この第１の制御用トナー像の濃度を検出する第１の濃度センサ１５と、第２の制御用トナー像の濃度を検出する第２の制御用トナー像濃度測定部２１とが備えられている。この第２の制御用トナー像濃度測定部２１には、第２の濃度センサ２２と、第２の濃度センサ２２との間に用紙Ｐを挟むニップ部を形成する用紙押付用ローラ２５が配置されている。
【００２０】
なお、このカラープリント装置１の画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、本発明にいう第１の制御用トナー像形成手段および第２の制御用トナー像形成手段に相当するものである。
【００２１】
また、このカラープリント装置１における静電潜像形成装置１２＿２Ｙ，１２＿２Ｍ，１２＿２Ｃ，１２＿２Ｋは、本発明にいう静電潜像形成手段に相当するものである。
【００２２】
さらに、このカラープリント装置１は、上記の各画像形成エンジンのほかに、矢印Ａ方向に循環移動しながら、各像担持体上に形成されたトナー像の転写を受け、転写を受けたトナー像を搬送する中間転写ベルト１１と、用紙トレイ１９から用紙排出口１７の位置まで用紙Ｐを搬送する用紙搬送路１６と、中間転写ベルト１１上のトナー像を用紙Ｐ上に転写する転写部１３と、用紙Ｐ上にされたトナー像を定着する定着部１４と、用紙搬送路１６に沿って搬送される転写定着後の用紙Ｐを用紙排出口１７から機外へ排出する排紙ローラ１８とを備えている。
【００２３】
なお、このカラープリント装置１は、図１に示すように、画像形成部１０および用紙排出部２０の２つの部分から構成されており、上記の制御用トナー像濃度測定部２１、排紙ローラ１８、および用紙排出口１７は用紙排出部２０内に配置されており、これ以外の部分は画像形成部１０内に配置されている。
【００２４】
次に、このカラープリント装置１の用紙排出部２０について説明する。
【００２５】
図２は、図１に示したカラープリント装置の用紙排出部を示す図である。
【００２６】
図２に示すように、この用紙排出部２０には、用紙Ｐ上の第２の制御用トナー像の濃度を測定する第２の制御用トナー像濃度測定部２１と、用紙Ｐを機外に排出する用紙排出口１７と、画像形成部１０（図１参照）から用紙排出部２０に送り込まれてきた用紙Ｐを、第２の制御用トナー像濃度測定部２１を経由して用紙排出口１７まで導く用紙搬送路１６と、用紙排出口１７の近くに設けられた排紙ローラ１８とが備えられている。
【００２７】
第２の制御用トナー像濃度測定部２１には、用紙搬送路１６に沿って搬送されている途中の用紙Ｐ上の第２の制御用トナー像の濃度を光学的に測定する第２の濃度センサ２２と、第２の制御用トナー像の濃度を測定する際に用紙Ｐを第２の濃度センサ２２側に押し付ける用紙押付用ローラ２５と、用紙Ｐの、制御用トナー像を担持した側の表面の位置を規制する位置規制部材２３と、位置規制部材２３に形成された測定窓２４とが配置されている。
【００２８】
図３は、図２に示した第２の制御用トナー像濃度測定部の用紙幅方向の断面図である。
【００２９】
図３には、用紙Ｐの幅方向に沿って配列された４個の第２の濃度センサ２２と、各第２の濃度センサ２２と用紙Ｐとの相対的位置を規制する位置規制部材２３と、位置規制部材２３に形成された測定窓２４と、用紙Ｐを位置規制部材２３に押し付ける用紙押付用ローラ２５を備えた制御用トナー像濃度測定部２１が示されている。
【００３０】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３１】
この第１の実施形態は、本発明の第１の画像形成装置についての実施形態である。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施形態における制御系統図（ａ）およびその一部詳細図（ｂ）である。
【００３３】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第１の実施形態のカラープリント装置１Ａでは、図１に示したカラープリント装置１に、図示のような制御系統が組み込まれている。すなわち、画像の階調を補正する各画像階調補正部１２＿１には、画像信号が順次に２回補正されるように直列に接続された第１の階調テーブルＬＵＴ＿１、第１の制御用トナー像の濃度と所定の第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１との差に基づき第１の階調テーブルＬＵＴ＿１を補正する第１の階調テーブル補正回路３１、第２の階調テーブルＬＵＴ＿２、第２の制御用トナー像の濃度と所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２との差に基づき第２の階調テーブルＬＵＴ＿２を補正する第２の階調テーブル補正回路３２、および第２の階調テーブル補正回路３２による補正が行われた時点において第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を更新する第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路３３が備えられており、図５に示すような階調制御を行う。
【００３４】
なお、本実施形態における第１の階調テーブル補正回路３１は、本発明にいう第１の階調テーブル補正回路３１に相当するものであり、また、本実施形態における第２の階調テーブル補正回路３２は、本発明にいう第２の階調テーブル補正手段に相当するものであり、また、本実施形態における第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路３３は、本発明にいう第１の制御用トナー像濃度目標値更新手段に相当するものである。
【００３５】
図５は、第１の実施形態における階調制御のフローチャートである。
【００３６】
先ず、第１の濃度センサ１５（図４（ａ）参照）により中間転写体１１上の第１の制御用トナー像の濃度が検出され（ステップＳ１）、これに基づき第１の階調テーブル補正回路３１（図４（ｂ）参照）により第１の階調テーブルＬＵＴ＿１（図４（ｂ）参照）の補正が行われる。この第１の階調テーブルＬＵＴ＿１の補正は、例えば、画像を１０枚形成する毎などに行われ、第１の制御用トナー像としては面積率６０％程度のもの１種類が各色ごとに形成される。
【００３７】
これに対して、第２の階調テーブルＬＵＴ＿２の補正は、通常、画像形成装置の電源オン時、電源オンしてから４時間経過する毎、あるいは、画像形成１２００枚毎などの頻度で、操作者の操作に基づいて行われ、第２の制御用トナー像としては、通常、各色ごとに８段階程度に面積率を変化させたものが形成される。
【００３８】
上記のようなタイミングで第２の制御用トナー像が用紙Ｐ上に形成された後、第２の濃度センサ２２（図４（ａ）参照）により用紙Ｐ上の第２の制御用トナー像の濃度が検出され（ステップＳ２）、その検出値と第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２（図４（ｂ）参照）との差に基づき（ステップＳ３）、第２の階調テーブル補正回路３２により第２の階調テーブルＬＵＴ＿２の補正が行われる（ステップＳ４）。続いて第１の濃度センサ１５により検出された第１の制御用トナー像の濃度が第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１と比較され（ステップＳ５）、第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路３３は、両者の差に基づいて第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を更新する（ステップＳ６）。
【００３９】
図６は、第１の実施形態における第２の階調テーブル補正の詳細フローチャートである。
【００４０】
図６に示すように、補正スクリーンの本数を、３００線または６００線のいずれにするか、あるいはそれら両方を一括処理するかが操作者により指定される（ステップＳ１１）。次に操作者により、操作卓上のスタートボタンが押されると（ステップＳ１２）、指定された補正スクリーン本数の第２の制御用トナー像が用紙Ｐ上に形成される（ステップＳ１３）。次に、検出前準備として、第２の濃度センサ２２（図２参照）のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）がオンされ、また、用紙ニップ用ソレノイドがオンされ、すなわち用紙押付用ローラ２５が第２の濃度センサ２２側に押し付けられ用紙押付用ローラ２５と測定窓２４との間に用紙ニップが形成される。同時に用紙押付用ローラ２５の回転が開始される（ステップＳ１４）。
【００４１】
次いで、第２の制御用トナー像が第２の制御用トナー像濃度測定部２１に到達すると、第２の濃度センサ２２により第２の制御用トナー像の濃度が検知される。用紙Ｐは用紙押付用ローラ２５により測定窓２４に押し付けられながら検知が行われる。この時、位置規制部材２３により用紙Ｐと第２の濃度センサ２２間の距離が正確に規制され高精度の検知が行われる（ステップＳ１５）。
【００４２】
なお、第２の濃度センサ２２は、用紙Ｐの白紙部分で用紙の先頭位置を検出し第２の制御用トナー像の濃度検知のタイミングに使用する。
【００４３】
濃度検知が終了すると用紙の排出が行われ、第２の濃度センサ２２のＬＥＤがオフされ、用紙ニップ用ソレノイドがオフにされ、さらに、用紙押付用ローラ２５の回転が停止される（ステップＳ１６）。
【００４４】
次に、検知後処理として、第２の濃度センサ２２の検出値に基づくＬＵＴ補正が行われる（ステップＳ１７）。このＬＵＴ補正は、図５のステップＳ３からステップＳ６までに示したように行われる。
【００４５】
このように、通常の画像形成時に行われる、像担持体上または用紙搬送部材／中間転写体上の制御トナー像濃度検知による比較的簡略な第１の階調補正と、この第１の階調補正の頻度よりも比較的に少ない頻度で行われる、用紙上の制御トナー像濃度検知による高精度の第２の階調補正とを組合せたことにより、第２の制御トナー像濃度検知時点の画像形成性能を、第１の階調補正の際にも反映させることが可能となり、より高精度の階調補正を行うことができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４７】
この第２の実施形態は、本発明の第２の画像形成装置についての実施形態である。
【００４８】
図７は、本発明の第２の実施形態における制御系統図である。
【００４９】
図７に示すように、第２の実施形態のカラープリント装置１Ｂでは、図１に示したカラープリント装置１に図示のような制御系統が組み込まれている。すなわち、このカラープリント装置１Ｂは、画像信号のレベルに基づいて、画像信号に応じて形成される静電潜像を現像するために消費されるトナー量を算出するトナー消費量算出部４１と、トナー消費量算出部４１で算出されたトナー消費量ＴＦＤに応じて各現像器１２＿５へのトナー供給量を制御するトナー供給制御部４３とを備えている。
【００５０】
このトナー消費量算出部４１は、第２の濃度センサ２２により検出された第２の制御用トナー像の濃度と、第２の制御用トナー像が形成された時の画像信号のレベルとに基づいて画像信号のレベルとトナー消費量との対応関係を求める対応関係算出回路４２を含み、この対応関係算出回路４２で求められた対応関係を参照しながらトナー消費量ＴＦＤを算出するよう構成されている。
【００５１】
ここで、本実施形態におけるトナー消費量算出部４１は、本発明にいうトナー消費量算出手段に相当するものであり、本実施形態における対応関係算出回路４２は、本発明にいう対応関係算出手段に相当するものである。
【００５２】
次に、この第２の実施形態における制御の仕組みについて説明する。
【００５３】
図８は、通常の画像信号（Ｃｉｎ）に対する再現濃度（Ｄｏｕｔ）の関係を示す階調再現性カーブのグラフである。
【００５４】
図８に示すように、通常、画像信号（Ｃｉｎ）に対する画像の階調再現性カーブは、低Ｃｉｎ側で直線性が崩れ、所定のＡ点以下の領域では再現画像濃度（Ｄｏｕｔ）は薄くなり、カーブａ１ではなく、カーブａ２のような形状となる。
【００５５】
図９は、通常の画像信号レベルに基づくトナー供給量制御を行った場合の画像信号レベルとトナー供給量との関係を示すグラフである。
【００５６】
図９に示すように、所定のＢ点以下の領域ではグラフの直線性が崩れ、カーブｂ１ではなく、カーブｂ２にような形状となる。従って、このＢ点以下の領域ではトナー供給量は極めて少量で十分であるにもかかわらず、通常のトナー供給量制御を行った場合は、カーブｂ１により不必要な量のトナーを供給してしまうことになる。そこで、この第２の実施形態では、次のような制御を行う。
【００５７】
図１０は、第２の実施形態におけるトナー供給量制御のフローチャートである。
【００５８】
図１０に示すように、第２の制御用トナー像が形成された時点で、第２の濃度センサ２２（図７参照）により第２の制御用トナー像の濃度が検出され（ステップＳ２１）、その時の第２の制御用トナー像の濃度と画像信号のレベルとから、階調再現性カーブ（図８参照）を算出する（ステップＳ２２）。この場合、例えば、図８に示す点Ａ以下の領域の階調再現性カーブａ２の部分のみを求めるようにしてもよい。次に、得られた階調再現性カーブから修正画像データを算出し（ステップＳ２３）、修正画像データ算出値に対応したトナー供給量（図９参照）を決定する（ステップＳ２４）。
【００５９】
このように制御することにより、画像信号情報によるトナー供給量制御を、実際に使用されるトナー消費量により近い高精度の階調再現性に合致したものとすることができる。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６１】
この第３の実施形態は、本発明の第３の画像形成装置についての実施形態である。
【００６２】
図１１は、本発明の第３の実施形態における制御系統図である。
【００６３】
この第３の実施形態のカラープリント装置１Ｃでは、第１および第２の実施形態と同様の、第１の制御用トナー像形成手段、第１の濃度センサ１５、および第２の濃度センサ２２を備えているが、第２の制御用トナー像を形成する第２の制御用トナー像形成手段による第２の制御用トナー像の形成のしかたが、第１および第２の実施形態とは異なっている。
【００６４】
すなわち、第２の制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像形成手段と同様、画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋの内部に形成されているが、第２の制御用トナー像を形成するに際して、像担持体１２＿３上に形成され最終的に用紙Ｐ上に転写され定着された、第１の制御用トナー像の濃度よりも高濃度の定着トナー像からなる第２の制御用トナー像を形成するように構成されている。
【００６５】
また、図１１に示すように、この第３の実施形態は、第１の濃度センサ１５で検出された第１の制御用トナー像の濃度が所定の第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１に近付くように各現像器１２＿５へのトナー供給量を制御するトナー供給制御部５１と、第２の濃度センサ２２で検出された第２の制御用トナー像の濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２よりも下回った場合に、第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を画像濃度が濃くなる方向に変更する第１の制御用トナー像濃度目標値変更回路５２とを備えている。
【００６６】
なお、本実施形態における第１の制御用トナー像濃度目標値変更回路５２は、本発明にいう第１の制御用トナー像濃度目標値変更手段に相当するものである。
【００６７】
図１２は、第３の実施形態によるトナー供給制御のフローチャートである。
【００６８】
図１２に示すように、第２の濃度センサ２２により第２の制御用トナー像の濃度を検知し（ステップＳ３１）、その高濃度側の第２の制御用トナー像の濃度をチェックし（ステップＳ３２）、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２（図１１参照）よりも下回った場合には（ステップＳ３３）、ステップＳ３４に進み第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を画像濃度が濃くなる方向に変更する。なお、ステップＳ３３において、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２よりも低くない場合はそのまま処理を終了する。
【００６９】
このようにトナー供給量制御を行うことにより、定着された第２の制御用トナー像の高濃度部分の再現濃度をチェックすることにより現像剤劣化時のあるいは環境変化時の現像性の変化に追従させることが可能である。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７１】
この第４の実施形態は、本発明の第４の画像形成装置についての実施形態である。
【００７２】
図１３は、本発明の第４の実施形態における制御系統図である。
【００７３】
この第４の実施形態のカラープリント装置１Ｄは、第３の実施形態と同様の、第１の制御用トナー像形成手段、第１の濃度センサ１５、第２の制御用トナー像形成手段、および第２の濃度センサ２２を備えている。また、第３の実施形態のトナー供給制御部５１と類似のトナー供給制御部６１を備えているが、若干その作用を異にしている。
【００７４】
すなわち、この第４の実施形態のトナー供給制御部６１は、第１の濃度センサ１５で検出された第１の制御用トナー像の濃度が所定の第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１に近付くように各トナータンク１２＿４から各現像器１２＿５へのトナー供給量を制御する。
【００７５】
さらに、この第４の実施形態は、第２の制御用トナー像の濃度が所定の第２の制御用トナー像目標値ＴＧ２よりも下回った場合に、トナータンク１２＿４が空もしくは空に近い状態である旨通知するトナー空通知装置６２を備えている。
【００７６】
なお、本実施形態におけるトナー空通知装置６２は、本発明にいう通知手段に相当するものである。
【００７７】
図１４は、第４の実施形態によるトナー空通知制御のフローチャートである。
【００７８】
図１４に示すように、第２の濃度センサ２２（図１３参照）により第２の制御用トナー像の濃度を検知し（ステップＳ４１）、その高濃度側の第２の制御用トナー像の濃度をチェックし（ステップＳ４２）、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２（図１３参照）よりも下回った場合には（ステップＳ４３）ステップＳ４４に進みトナー空通知装置６２は、トナータンク１２＿４が空もしくは空に近い状態である旨を操作者に通知する。この通知には、例えば操作卓上に文字で表示するか、またはブザー、音声などで警告を発するか、あるいは、これらを組み合わせて実行するようにすることが好ましい。なお、ステップＳ４３において、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２よりも低くない場合はそのまま処理を終了する。
【００７９】
このようにして、現像性および階調再現性を確保した上で高精度のトナー空検知を行うことができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の画像形成装置によれば、第１の周期で検出された第１の制御用トナー像の第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき現像器へのトナー供給量を制御し、第１の周期よりも長い第２の周期で形成された第２の制御用トナー像の第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するようにしたので、階調再現性の優れた画像を安定して形成することができる。
【００８１】
また、本発明の第２の画像形成装置によれば、所定の周期で検出された第１の制御用トナー像の第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき現像器へのトナー供給量を制御し、操作者の操作に基づいて形成された第２の制御用トナー像の第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するようにしたので、階調再現性の優れた画像を安定して形成することができる。
【００８２】
また、本発明の第３の画像形成装置によれば、第１の周期で検出された第１の制御用トナー像の第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき現像器へのトナー供給量を制御し、第１の周期よりも長い第２の周期で形成された第２の制御用トナー像の第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、通知手段に、トナーが空、又は、空に近い状態である旨を通知させるようにしたので、階調再現性の優れた画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の画像形成装置乃至本発明の第４の画像形成装置に共通に適用されるカラープリント装置の概略構成図である。
【図２】図１に示したカラープリント装置の用紙排出部を示す図である。
【図３】図２に示した第２の制御用トナー像濃度測定部の用紙幅方向の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における制御系統図（ａ）およびその一部詳細図（ｂ）である。
【図５】第１の実施形態における階調制御のフローチャートである。
【図６】第１の実施形態における第２の階調テーブル補正の詳細フローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態における制御系統図である。
【図８】通常の画像信号（Ｃｉｎ）に対する再現濃度（Ｄｏｕｔ）の関係を示す階調再現性カーブのグラフである。
【図９】通常の画像信号レベルに基づくトナー供給量制御を行った場合の画像信号レベルとトナー供給量との関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態におけるトナー供給量制御のフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施形態における制御系統図である。
【図１２】第３の実施形態によるトナー供給制御のフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態における制御系統図である。
【図１４】第４の実施形態によるトナー空通知制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ カラープリント装置
１０ 画像形成部
１１ 中間転写体
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 画像形成エンジン
１２＿１Ｙ，１２＿１Ｍ，１２＿１Ｃ，１２＿１Ｋ 画像階調補正部
１２＿２Ｙ，１２＿２Ｍ，１２＿２Ｃ，１２＿２Ｋ 静電潜像形成装置
１２＿３Ｙ，１２＿３Ｍ，１２＿３Ｃ，１２＿３Ｋ 像担持体
１２＿４Ｙ，１２＿４Ｍ，１２＿４Ｃ，１２＿４Ｋ トナータンク
１２＿５Ｙ，１２＿５Ｍ，１２＿５Ｃ，１２＿５Ｋ 現像器
１２＿６Ｙ，１２＿６Ｍ，１２＿６Ｃ，１２＿６Ｋ 帯電器
１２＿７Ｙ，１２＿７Ｍ，１２＿７Ｃ，１２＿７Ｋ 像担持体クリーナ
１３ 転写部
１４ 定着部
１５ 第１の濃度センサ
１６ 用紙搬送路
１７ 用紙排出口
１８ 排紙ローラ
１９ 用紙トレイ
２０ 用紙排出部
２１ 第２の制御用トナー像濃度測定部
２２ 第２の濃度センサ
２３ 位置規制部材
２４ 測定窓
２５ 用紙押付用ローラ
３１ 第１の階調テーブル補正回路
３２ 第２の階調テーブル補正回路
３３ 第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路
４１ トナー消費量補正部
４２ 対応関係算出回路
４３ トナー供給制御部
５１ トナー供給制御部
５２ 第１の制御用トナー像濃度目標値変更回路
６１ トナー供給制御部
６２ トナー空通知装置
ＬＵＴ＿１ 第１の階調テーブル
ＬＵＴ＿２ 第２の階調テーブル
ＴＦＤ トナー消費量
ＴＧ１，ＴＧ２ 目標値
Ｐ 用紙
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置において、用紙上に形成された画像の濃度を測定してその測定結果に基づき画像の濃度を補正して階調再現性の優れた画像を得る方法が種々提案されている。例えば、特開平４−１９３５７６号公報や特開平７−１８２４８０号公報などには、像担持体上に画像に応じたトナー像を形成するのと同様の方法で制御用トナー像を形成し、その制御用トナー像をトナー像と同様の方法で用紙上に転写して定着し、用紙上に形成された定着後の制御用トナー像の濃度を、用紙搬送路に沿って搬送されている途中で光学式の濃度センサにより測定し、その測定結果に基づいて画像の階調補正を行う方式の画像形成装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方式で画像の階調補正を精度よく行うためには、画像形成プロセスの上流にあたる感光体上、用紙搬送部材、または中間転写体上の現像性および階調再現性をそれぞれ一定の範囲内に制御する必要がある。しかし、現像性の制御と階調再現性の制御を組み合わせた場合に、用紙上の制御用トナー像濃度による画像の階調補正を実行した時点の状態が一定であるとは限らず、定着前の状態が変化してしまった時には階調補正結果もずれてしまうという問題がある。
【０００４】
また、現像性の制御を行う方式として画像信号情報により現像器へのトナー供給量を制御する方式が知られているが、例えば、特開平６−１１９６５号公報には、現像剤のトナー濃度をセンサで検出し、検出したトナー濃度に応じて現像器へのトナー供給量を補正するという制御方式が開示されている。
【０００５】
しかし、この方式では、コントラストの小さい、すなわち低Ｃｉｎ画像の場合、Ｃｉｎ（入力画像信号）に対する出力濃度のリニアリティがなく、Ｃｉｎに対する出力濃度が低い。そのままの状態でトナー供給量制御を行うことにより画像濃度が高濃度側にずれてしまうという問題がある。
【０００６】
現像性の制御を行う他の方式として、中間調濃度の制御用トナー像を形成しその濃度をセンサで検出して現像性制御を行う際に、現像剤の劣化が進んだ場合や、環境条件により現像剤トナー濃度が低下した場合には、検出している中間調濃度の制御用トナー像濃度は安定に得られているが、高濃度側ではトナー供給不足により狙った画像濃度が得られないことがある。
【０００７】
そこで、本発明者らは、像担持体上に中間調濃度の制御用トナー像を形成し、その濃度をセンサで検出し、それぞれの制御用トナー像の濃度と画像濃度における濃度差に基づいて現像器へのトナー供給量を調整するという方式の画像形成装置を提案している（特開平１０−１８６７４７号公報参照）。この画像形成装置によれば、現像器のトナー濃度が極端に低下した後においてもトナー濃度を回復させて高濃度画像における画像濃度を再現することができる。
【０００８】
しかしながら、濃度検出用の制御用トナー像として、感光体上または中間転写体上に形成されたトナー像を用いているため、２次転写以降の濃度の変動分を含めた最終的な画質となる用紙上の定着像の濃度まで保証するものとはいえない。
【０００９】
また、特開平９−１１４２２２６号公報には、中間調濃度の制御用トナー像を形成してその濃度をセンサで検出することにより、その濃度が薄くなってきた時には現像器のトナー収納部（トナーカートリッジ）のトナーが空であることを判断するという方法が開示されているが、この方法も上記と同様、最終的な画質となる用紙上の定着像の濃度を保証するものではなく、高精度の階調再現性を安定して得ることは難しい。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑み、階調再現性の優れた画像を安定して得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の画像形成装置は、
トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像を上記トナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
上記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
上記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
上記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
上記第１の濃度センサ及び上記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
上記制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像と、上記第１の制御用トナー像よりも高濃度の第２の制御用トナー像を形成するものであり、
上記制御手段は、第１の周期で上記トナー像担持体表面に形成された上記第１の制御用トナー像の上記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき上記現像器へのトナー供給量を制御し、上記第１の周期よりも長い第２の周期で上記所定の用紙表面に形成された上記第２の制御用トナー像の上記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、上記第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するものであることを特徴とする。
ここで、トナー像担持体とは、感光体、用紙搬送部材、又は中間転写体等の用紙以外のトナー像を担持する部材をいう。以下、本発明の第２の画像形成装置〜第４の画像形成装置においても同様である。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の第２の画像形成装置は、
トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像を上記トナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
上記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
上記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
上記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
上記第１の濃度センサ及び上記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
上記制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像と、上記第１の制御用トナー像よりも高濃度の第２の制御用トナー像を形成するものであり、
上記制御手段は、所定の周期で上記トナー像担持体表面に形成された上記第１の制御用トナー像の上記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき上記現像器へのトナー供給量を制御し、操作者の操作に基づいて上記所定の用紙表面に形成された上記第２の制御用トナー像の上記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、上記第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明の第３の画像形成装置は、
トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像をトナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
上記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
上記現像器に供給するトナーを収容するトナー収容部と、
上記トナー収容部に収容されるトナーが空、又は、空に近い状態である旨を通知をする通知手段と、
上記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
上記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
上記第１の濃度センサ及び上記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
上記制御手段は、第１の周期で上記トナー像担持体表面に形成された上記第１の制御用トナー像の上記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき上記現像器へのトナー供給量を制御し、上記第１の周期よりも長い第２の周期で上記所定の用紙表面に形成された上記第２の制御用トナー像の上記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、上記通知手段に上記トナー収容部に収容されるトナーが空、又は、空に近い状態である旨を通知させるものであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の画像形成装置乃至本発明の第４の画像形成装置が共通に適用されるカラープリント装置の概略構成図である。
【００１７】
図１に示すように、このカラープリント装置１は、いわゆる中間転写方式のタンデムカラープリント装置であり、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（黒）の４色のトナー像が形成される４つの画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、これら各画像形成エンジン内に備えられた上記４色に対応する像担持体１２＿３Ｙ，１２＿３Ｍ，１２＿３Ｃ，１２＿３Ｋの表面に、各色ごとの画像信号に応じた静電潜像を形成し、これら各像担持体上に形成された静電潜像を、上記各色のトナーおよびキャリアからなる２成分系の現像剤が収納された現像器１２＿５Ｙ，１２＿５Ｍ，１２＿５Ｃ，１２＿５Ｋで現像して各像担持体上にそれぞれの色のトナー像を形成し、それらのトナー像を、最終的に用紙Ｐ上に転写し定着することにより用紙Ｐ上にカラー画像を形成するものである。
【００１８】
画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、それぞれ上記の４色に対応する画像の階調を画像信号上で補正する画像階調補正部１２＿１Ｙ，１２＿１Ｍ，１２＿１Ｃ，１２＿１Ｋと、これら各画像階調補正部で補正された後の画像信号に基づいて像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置１２＿２Ｙ，１２＿２Ｍ，１２＿２Ｃ，１２＿２Ｋと、これら各静電潜像形成装置により形成される静電潜像をそれぞれ担持する像担持体１２＿３Ｙ，１２＿３Ｍ，１２＿３Ｃ，１２＿３Ｋと、各像担持体上に形成された静電潜像をそれぞれの色のトナーで現像して各像担持体上に各色のトナー像を形成する現像器１２＿５Ｙ，１２＿５Ｍ，１２＿５Ｃ，１２＿５Ｋと、これら各現像器に供給されるトナーを蓄えておくトナータンク１２＿４Ｙ，１２＿４Ｍ，１２＿４Ｃ，１２＿４Ｋと、静電潜像形成に先立ち各像担持体表面を一様に帯電する帯電器１２＿６Ｙ，１２＿６Ｍ，１２＿６Ｃ，１２＿６Ｋと、帯電に先立ち各像担持体表面をクリーニングする像担持体クリーナ１２＿７Ｙ，１２＿７Ｍ，１２＿７Ｃ，１２＿７Ｋとを備えている。
【００１９】
このカラープリント装置１の画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、通常の画像形成プロセスによるトナー像形成以外に、各像担持体上に所定の画像濃度の未定着トナー像からなる第１の制御用トナー像、および各像担持体上に形成され最終的に用紙Ｐ上に転写され定着された所定の画像濃度の定着トナー像からなる第２の制御用トナー像を形成する機能を備えており、さらに、この第１の制御用トナー像の濃度を検出する第１の濃度センサ１５と、第２の制御用トナー像の濃度を検出する第２の制御用トナー像濃度測定部２１とが備えられている。この第２の制御用トナー像濃度測定部２１には、第２の濃度センサ２２と、第２の濃度センサ２２との間に用紙Ｐを挟むニップ部を形成する用紙押付用ローラ２５が配置されている。
【００２０】
なお、このカラープリント装置１の画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、本発明にいう第１の制御用トナー像形成手段および第２の制御用トナー像形成手段に相当するものである。
【００２１】
また、このカラープリント装置１における静電潜像形成装置１２＿２Ｙ，１２＿２Ｍ，１２＿２Ｃ，１２＿２Ｋは、本発明にいう静電潜像形成手段に相当するものである。
【００２２】
さらに、このカラープリント装置１は、上記の各画像形成エンジンのほかに、矢印Ａ方向に循環移動しながら、各像担持体上に形成されたトナー像の転写を受け、転写を受けたトナー像を搬送する中間転写ベルト１１と、用紙トレイ１９から用紙排出口１７の位置まで用紙Ｐを搬送する用紙搬送路１６と、中間転写ベルト１１上のトナー像を用紙Ｐ上に転写する転写部１３と、用紙Ｐ上にされたトナー像を定着する定着部１４と、用紙搬送路１６に沿って搬送される転写定着後の用紙Ｐを用紙排出口１７から機外へ排出する排紙ローラ１８とを備えている。
【００２３】
なお、このカラープリント装置１は、図１に示すように、画像形成部１０および用紙排出部２０の２つの部分から構成されており、上記の制御用トナー像濃度測定部２１、排紙ローラ１８、および用紙排出口１７は用紙排出部２０内に配置されており、これ以外の部分は画像形成部１０内に配置されている。
【００２４】
次に、このカラープリント装置１の用紙排出部２０について説明する。
【００２５】
図２は、図１に示したカラープリント装置の用紙排出部を示す図である。
【００２６】
図２に示すように、この用紙排出部２０には、用紙Ｐ上の第２の制御用トナー像の濃度を測定する第２の制御用トナー像濃度測定部２１と、用紙Ｐを機外に排出する用紙排出口１７と、画像形成部１０（図１参照）から用紙排出部２０に送り込まれてきた用紙Ｐを、第２の制御用トナー像濃度測定部２１を経由して用紙排出口１７まで導く用紙搬送路１６と、用紙排出口１７の近くに設けられた排紙ローラ１８とが備えられている。
【００２７】
第２の制御用トナー像濃度測定部２１には、用紙搬送路１６に沿って搬送されている途中の用紙Ｐ上の第２の制御用トナー像の濃度を光学的に測定する第２の濃度センサ２２と、第２の制御用トナー像の濃度を測定する際に用紙Ｐを第２の濃度センサ２２側に押し付ける用紙押付用ローラ２５と、用紙Ｐの、制御用トナー像を担持した側の表面の位置を規制する位置規制部材２３と、位置規制部材２３に形成された測定窓２４とが配置されている。
【００２８】
図３は、図２に示した第２の制御用トナー像濃度測定部の用紙幅方向の断面図である。
【００２９】
図３には、用紙Ｐの幅方向に沿って配列された４個の第２の濃度センサ２２と、各第２の濃度センサ２２と用紙Ｐとの相対的位置を規制する位置規制部材２３と、位置規制部材２３に形成された測定窓２４と、用紙Ｐを位置規制部材２３に押し付ける用紙押付用ローラ２５を備えた制御用トナー像濃度測定部２１が示されている。
【００３０】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３１】
この第１の実施形態は、本発明の第１の画像形成装置についての実施形態である。
【００３２】
図４は、本発明の第１の実施形態における制御系統図（ａ）およびその一部詳細図（ｂ）である。
【００３３】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、第１の実施形態のカラープリント装置１Ａでは、図１に示したカラープリント装置１に、図示のような制御系統が組み込まれている。すなわち、画像の階調を補正する各画像階調補正部１２＿１には、画像信号が順次に２回補正されるように直列に接続された第１の階調テーブルＬＵＴ＿１、第１の制御用トナー像の濃度と所定の第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１との差に基づき第１の階調テーブルＬＵＴ＿１を補正する第１の階調テーブル補正回路３１、第２の階調テーブルＬＵＴ＿２、第２の制御用トナー像の濃度と所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２との差に基づき第２の階調テーブルＬＵＴ＿２を補正する第２の階調テーブル補正回路３２、および第２の階調テーブル補正回路３２による補正が行われた時点において第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を更新する第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路３３が備えられており、図５に示すような階調制御を行う。
【００３４】
なお、本実施形態における第１の階調テーブル補正回路３１は、本発明にいう第１の階調テーブル補正回路３１に相当するものであり、また、本実施形態における第２の階調テーブル補正回路３２は、本発明にいう第２の階調テーブル補正手段に相当するものであり、また、本実施形態における第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路３３は、本発明にいう第１の制御用トナー像濃度目標値更新手段に相当するものである。
【００３５】
図５は、第１の実施形態における階調制御のフローチャートである。
【００３６】
先ず、第１の濃度センサ１５（図４（ａ）参照）により中間転写体１１上の第１の制御用トナー像の濃度が検出され（ステップＳ１）、これに基づき第１の階調テーブル補正回路３１（図４（ｂ）参照）により第１の階調テーブルＬＵＴ＿１（図４（ｂ）参照）の補正が行われる。この第１の階調テーブルＬＵＴ＿１の補正は、例えば、画像を１０枚形成する毎などに行われ、第１の制御用トナー像としては面積率６０％程度のもの１種類が各色ごとに形成される。
【００３７】
これに対して、第２の階調テーブルＬＵＴ＿２の補正は、通常、画像形成装置の電源オン時、電源オンしてから４時間経過する毎、あるいは、画像形成１２００枚毎などの頻度で、操作者の操作に基づいて行われ、第２の制御用トナー像としては、通常、各色ごとに８段階程度に面積率を変化させたものが形成される。
【００３８】
上記のようなタイミングで第２の制御用トナー像が用紙Ｐ上に形成された後、第２の濃度センサ２２（図４（ａ）参照）により用紙Ｐ上の第２の制御用トナー像の濃度が検出され（ステップＳ２）、その検出値と第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２（図４（ｂ）参照）との差に基づき（ステップＳ３）、第２の階調テーブル補正回路３２により第２の階調テーブルＬＵＴ＿２の補正が行われる（ステップＳ４）。続いて第１の濃度センサ１５により検出された第１の制御用トナー像の濃度が第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１と比較され（ステップＳ５）、第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路３３は、両者の差に基づいて第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を更新する（ステップＳ６）。
【００３９】
図６は、第１の実施形態における第２の階調テーブル補正の詳細フローチャートである。
【００４０】
図６に示すように、補正スクリーンの本数を、３００線または６００線のいずれにするか、あるいはそれら両方を一括処理するかが操作者により指定される（ステップＳ１１）。次に操作者により、操作卓上のスタートボタンが押されると（ステップＳ１２）、指定された補正スクリーン本数の第２の制御用トナー像が用紙Ｐ上に形成される（ステップＳ１３）。次に、検出前準備として、第２の濃度センサ２２（図２参照）のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）がオンされ、また、用紙ニップ用ソレノイドがオンされ、すなわち用紙押付用ローラ２５が第２の濃度センサ２２側に押し付けられ用紙押付用ローラ２５と測定窓２４との間に用紙ニップが形成される。同時に用紙押付用ローラ２５の回転が開始される（ステップＳ１４）。
【００４１】
次いで、第２の制御用トナー像が第２の制御用トナー像濃度測定部２１に到達すると、第２の濃度センサ２２により第２の制御用トナー像の濃度が検知される。用紙Ｐは用紙押付用ローラ２５により測定窓２４に押し付けられながら検知が行われる。この時、位置規制部材２３により用紙Ｐと第２の濃度センサ２２間の距離が正確に規制され高精度の検知が行われる（ステップＳ１５）。
【００４２】
なお、第２の濃度センサ２２は、用紙Ｐの白紙部分で用紙の先頭位置を検出し第２の制御用トナー像の濃度検知のタイミングに使用する。
【００４３】
濃度検知が終了すると用紙の排出が行われ、第２の濃度センサ２２のＬＥＤがオフされ、用紙ニップ用ソレノイドがオフにされ、さらに、用紙押付用ローラ２５の回転が停止される（ステップＳ１６）。
【００４４】
次に、検知後処理として、第２の濃度センサ２２の検出値に基づくＬＵＴ補正が行われる（ステップＳ１７）。このＬＵＴ補正は、図５のステップＳ３からステップＳ６までに示したように行われる。
【００４５】
このように、通常の画像形成時に行われる、像担持体上または用紙搬送部材／中間転写体上の制御トナー像濃度検知による比較的簡略な第１の階調補正と、この第１の階調補正の頻度よりも比較的に少ない頻度で行われる、用紙上の制御トナー像濃度検知による高精度の第２の階調補正とを組合せたことにより、第２の制御トナー像濃度検知時点の画像形成性能を、第１の階調補正の際にも反映させることが可能となり、より高精度の階調補正を行うことができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００４７】
この第２の実施形態は、本発明の第２の画像形成装置についての実施形態である。
【００４８】
図７は、本発明の第２の実施形態における制御系統図である。
【００４９】
図７に示すように、第２の実施形態のカラープリント装置１Ｂでは、図１に示したカラープリント装置１に図示のような制御系統が組み込まれている。すなわち、このカラープリント装置１Ｂは、画像信号のレベルに基づいて、画像信号に応じて形成される静電潜像を現像するために消費されるトナー量を算出するトナー消費量算出部４１と、トナー消費量算出部４１で算出されたトナー消費量ＴＦＤに応じて各現像器１２＿５へのトナー供給量を制御するトナー供給制御部４３とを備えている。
【００５０】
このトナー消費量算出部４１は、第２の濃度センサ２２により検出された第２の制御用トナー像の濃度と、第２の制御用トナー像が形成された時の画像信号のレベルとに基づいて画像信号のレベルとトナー消費量との対応関係を求める対応関係算出回路４２を含み、この対応関係算出回路４２で求められた対応関係を参照しながらトナー消費量ＴＦＤを算出するよう構成されている。
【００５１】
ここで、本実施形態におけるトナー消費量算出部４１は、本発明にいうトナー消費量算出手段に相当するものであり、本実施形態における対応関係算出回路４２は、本発明にいう対応関係算出手段に相当するものである。
【００５２】
次に、この第２の実施形態における制御の仕組みについて説明する。
【００５３】
図８は、通常の画像信号（Ｃｉｎ）に対する再現濃度（Ｄｏｕｔ）の関係を示す階調再現性カーブのグラフである。
【００５４】
図８に示すように、通常、画像信号（Ｃｉｎ）に対する画像の階調再現性カーブは、低Ｃｉｎ側で直線性が崩れ、所定のＡ点以下の領域では再現画像濃度（Ｄｏｕｔ）は薄くなり、カーブａ１ではなく、カーブａ２のような形状となる。
【００５５】
図９は、通常の画像信号レベルに基づくトナー供給量制御を行った場合の画像信号レベルとトナー供給量との関係を示すグラフである。
【００５６】
図９に示すように、所定のＢ点以下の領域ではグラフの直線性が崩れ、カーブｂ１ではなく、カーブｂ２にような形状となる。従って、このＢ点以下の領域ではトナー供給量は極めて少量で十分であるにもかかわらず、通常のトナー供給量制御を行った場合は、カーブｂ１により不必要な量のトナーを供給してしまうことになる。そこで、この第２の実施形態では、次のような制御を行う。
【００５７】
図１０は、第２の実施形態におけるトナー供給量制御のフローチャートである。
【００５８】
図１０に示すように、第２の制御用トナー像が形成された時点で、第２の濃度センサ２２（図７参照）により第２の制御用トナー像の濃度が検出され（ステップＳ２１）、その時の第２の制御用トナー像の濃度と画像信号のレベルとから、階調再現性カーブ（図８参照）を算出する（ステップＳ２２）。この場合、例えば、図８に示す点Ａ以下の領域の階調再現性カーブａ２の部分のみを求めるようにしてもよい。次に、得られた階調再現性カーブから修正画像データを算出し（ステップＳ２３）、修正画像データ算出値に対応したトナー供給量（図９参照）を決定する（ステップＳ２４）。
【００５９】
このように制御することにより、画像信号情報によるトナー供給量制御を、実際に使用されるトナー消費量により近い高精度の階調再現性に合致したものとすることができる。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６１】
この第３の実施形態は、本発明の第３の画像形成装置についての実施形態である。
【００６２】
図１１は、本発明の第３の実施形態における制御系統図である。
【００６３】
この第３の実施形態のカラープリント装置１Ｃでは、第１および第２の実施形態と同様の、第１の制御用トナー像形成手段、第１の濃度センサ１５、および第２の濃度センサ２２を備えているが、第２の制御用トナー像を形成する第２の制御用トナー像形成手段による第２の制御用トナー像の形成のしかたが、第１および第２の実施形態とは異なっている。
【００６４】
すなわち、第２の制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像形成手段と同様、画像形成エンジン１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋの内部に形成されているが、第２の制御用トナー像を形成するに際して、像担持体１２＿３上に形成され最終的に用紙Ｐ上に転写され定着された、第１の制御用トナー像の濃度よりも高濃度の定着トナー像からなる第２の制御用トナー像を形成するように構成されている。
【００６５】
また、図１１に示すように、この第３の実施形態は、第１の濃度センサ１５で検出された第１の制御用トナー像の濃度が所定の第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１に近付くように各現像器１２＿５へのトナー供給量を制御するトナー供給制御部５１と、第２の濃度センサ２２で検出された第２の制御用トナー像の濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２よりも下回った場合に、第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を画像濃度が濃くなる方向に変更する第１の制御用トナー像濃度目標値変更回路５２とを備えている。
【００６６】
なお、本実施形態における第１の制御用トナー像濃度目標値変更回路５２は、本発明にいう第１の制御用トナー像濃度目標値変更手段に相当するものである。
【００６７】
図１２は、第３の実施形態によるトナー供給制御のフローチャートである。
【００６８】
図１２に示すように、第２の濃度センサ２２により第２の制御用トナー像の濃度を検知し（ステップＳ３１）、その高濃度側の第２の制御用トナー像の濃度をチェックし（ステップＳ３２）、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２（図１１参照）よりも下回った場合には（ステップＳ３３）、ステップＳ３４に進み第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１を画像濃度が濃くなる方向に変更する。なお、ステップＳ３３において、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２よりも低くない場合はそのまま処理を終了する。
【００６９】
このようにトナー供給量制御を行うことにより、定着された第２の制御用トナー像の高濃度部分の再現濃度をチェックすることにより現像剤劣化時のあるいは環境変化時の現像性の変化に追従させることが可能である。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７１】
この第４の実施形態は、本発明の第４の画像形成装置についての実施形態である。
【００７２】
図１３は、本発明の第４の実施形態における制御系統図である。
【００７３】
この第４の実施形態のカラープリント装置１Ｄは、第３の実施形態と同様の、第１の制御用トナー像形成手段、第１の濃度センサ１５、第２の制御用トナー像形成手段、および第２の濃度センサ２２を備えている。また、第３の実施形態のトナー供給制御部５１と類似のトナー供給制御部６１を備えているが、若干その作用を異にしている。
【００７４】
すなわち、この第４の実施形態のトナー供給制御部６１は、第１の濃度センサ１５で検出された第１の制御用トナー像の濃度が所定の第１の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ１に近付くように各トナータンク１２＿４から各現像器１２＿５へのトナー供給量を制御する。
【００７５】
さらに、この第４の実施形態は、第２の制御用トナー像の濃度が所定の第２の制御用トナー像目標値ＴＧ２よりも下回った場合に、トナータンク１２＿４が空もしくは空に近い状態である旨通知するトナー空通知装置６２を備えている。
【００７６】
なお、本実施形態におけるトナー空通知装置６２は、本発明にいう通知手段に相当するものである。
【００７７】
図１４は、第４の実施形態によるトナー空通知制御のフローチャートである。
【００７８】
図１４に示すように、第２の濃度センサ２２（図１３参照）により第２の制御用トナー像の濃度を検知し（ステップＳ４１）、その高濃度側の第２の制御用トナー像の濃度をチェックし（ステップＳ４２）、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２（図１３参照）よりも下回った場合には（ステップＳ４３）ステップＳ４４に進みトナー空通知装置６２は、トナータンク１２＿４が空もしくは空に近い状態である旨を操作者に通知する。この通知には、例えば操作卓上に文字で表示するか、またはブザー、音声などで警告を発するか、あるいは、これらを組み合わせて実行するようにすることが好ましい。なお、ステップＳ４３において、その濃度が所定の第２の制御用トナー像濃度目標値ＴＧ２よりも低くない場合はそのまま処理を終了する。
【００７９】
このようにして、現像性および階調再現性を確保した上で高精度のトナー空検知を行うことができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の画像形成装置によれば、第１の周期で検出された第１の制御用トナー像の第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき現像器へのトナー供給量を制御し、第１の周期よりも長い第２の周期で形成された第２の制御用トナー像の第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するようにしたので、階調再現性の優れた画像を安定して形成することができる。
【００８１】
また、本発明の第２の画像形成装置によれば、所定の周期で検出された第１の制御用トナー像の第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき現像器へのトナー供給量を制御し、操作者の操作に基づいて形成された第２の制御用トナー像の第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するようにしたので、階調再現性の優れた画像を安定して形成することができる。
【００８２】
また、本発明の第３の画像形成装置によれば、第１の周期で検出された第１の制御用トナー像の第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき現像器へのトナー供給量を制御し、第１の周期よりも長い第２の周期で形成された第２の制御用トナー像の第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、通知手段に、トナーが空、又は、空に近い状態である旨を通知させるようにしたので、階調再現性の優れた画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の画像形成装置乃至本発明の第４の画像形成装置に共通に適用されるカラープリント装置の概略構成図である。
【図２】図１に示したカラープリント装置の用紙排出部を示す図である。
【図３】図２に示した第２の制御用トナー像濃度測定部の用紙幅方向の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における制御系統図（ａ）およびその一部詳細図（ｂ）である。
【図５】第１の実施形態における階調制御のフローチャートである。
【図６】第１の実施形態における第２の階調テーブル補正の詳細フローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態における制御系統図である。
【図８】通常の画像信号（Ｃｉｎ）に対する再現濃度（Ｄｏｕｔ）の関係を示す階調再現性カーブのグラフである。
【図９】通常の画像信号レベルに基づくトナー供給量制御を行った場合の画像信号レベルとトナー供給量との関係を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態におけるトナー供給量制御のフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施形態における制御系統図である。
【図１２】第３の実施形態によるトナー供給制御のフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態における制御系統図である。
【図１４】第４の実施形態によるトナー空通知制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ カラープリント装置
１０ 画像形成部
１１ 中間転写体
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 画像形成エンジン
１２＿１Ｙ，１２＿１Ｍ，１２＿１Ｃ，１２＿１Ｋ 画像階調補正部
１２＿２Ｙ，１２＿２Ｍ，１２＿２Ｃ，１２＿２Ｋ 静電潜像形成装置
１２＿３Ｙ，１２＿３Ｍ，１２＿３Ｃ，１２＿３Ｋ 像担持体
１２＿４Ｙ，１２＿４Ｍ，１２＿４Ｃ，１２＿４Ｋ トナータンク
１２＿５Ｙ，１２＿５Ｍ，１２＿５Ｃ，１２＿５Ｋ 現像器
１２＿６Ｙ，１２＿６Ｍ，１２＿６Ｃ，１２＿６Ｋ 帯電器
１２＿７Ｙ，１２＿７Ｍ，１２＿７Ｃ，１２＿７Ｋ 像担持体クリーナ
１３ 転写部
１４ 定着部
１５ 第１の濃度センサ
１６ 用紙搬送路
１７ 用紙排出口
１８ 排紙ローラ
１９ 用紙トレイ
２０ 用紙排出部
２１ 第２の制御用トナー像濃度測定部
２２ 第２の濃度センサ
２３ 位置規制部材
２４ 測定窓
２５ 用紙押付用ローラ
３１ 第１の階調テーブル補正回路
３２ 第２の階調テーブル補正回路
３３ 第１の制御用トナー像濃度目標値更新回路
４１ トナー消費量補正部
４２ 対応関係算出回路
４３ トナー供給制御部
５１ トナー供給制御部
５２ 第１の制御用トナー像濃度目標値変更回路
６１ トナー供給制御部
６２ トナー空通知装置
ＬＵＴ＿１ 第１の階調テーブル
ＬＵＴ＿２ 第２の階調テーブル
ＴＦＤ トナー消費量
ＴＧ１，ＴＧ２ 目標値
Ｐ 用紙
Claims (2)
- トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像を前記トナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
前記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
前記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
前記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
前記第１の濃度センサ及び前記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
前記制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像と、前記第１の制御用トナー像よりも高濃度の第２の制御用トナー像を形成するものであり、
前記制御手段は、第１の周期で前記トナー像担持体表面に形成された前記第１の制御用トナー像の前記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき前記現像器へのトナー供給量を制御し、前記第１の周期よりも長い第２の周期で前記所定の用紙表面に形成された前記第２の制御用トナー像の前記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、前記第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するものであることを特徴とする画像形成装置。 - トナー像担持体と、
画像の濃度に係る制御を行うための制御用トナー像を前記トナー像担持体表面に形成する制御用トナー像形成手段とを有し、
前記トナー像担持体表面に形成された制御用トナー像を最終的に所定の用紙表面に転写し定着することで画像を形成する画像形成装置において、
前記トナー像担持体表面の制御用トナー像のトナー像濃度を検出する第１の濃度センサと、
前記定着後の用紙表面の制御用トナー像のトナー像を検出する第２の濃度センサと、
前記第１の濃度センサ及び前記第２の濃度センサの検出結果に応じて画像の濃度に係る制御を行う制御手段とを備え、
前記制御用トナー像形成手段は、第１の制御用トナー像と、前記第１の制御用トナー像よりも高濃度の第２の制御用トナー像を形成するものであり、
前記制御手段は、所定の周期で前記トナー像担持体表面に形成された前記第１の制御用トナー像の前記第１の濃度センサによる検出結果と、その濃度目標値との差異に基づき前記現像器へのトナー供給量を制御し、操作者の操作に基づいて前記所定の用紙表面に形成された前記第２の制御用トナー像の前記第２の濃度センサによる検出結果がその濃度目標値を下回った場合に、前記第１の濃度センサによる検出結果の濃度目標値を画像濃度が濃くなる方向に変更するものであることを特徴とする画像形成装置。
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