JP3978970B2 - 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、回転しながら表面にトナー像が形成される像担持体と、その像担持体に接触して像担持体の回転とともに移動し、表面に直接に、あるいは表面に担持された記録媒体上に、像担持体表面に形成されたトナー像の転写を受ける像転写体とを備え、像担持体に形成されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、濃度センサ（以後ＡＤＣ（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏ１）センサと称する）で像担持体上に形成した画像濃度制御用トナー像（以後ＡＤＣ（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏ１）パッチと称する）の濃度を測定し、その結果に基づいて画像形成条件を制御する技術が多数提案されている。上記のような、像担持体から記録媒体や中間転写体にトナー画像を転写する転写手段が像担持体と接触する構成になっている装置においては、ＡＤＣセンサの配置について考慮が必要となる。ＡＤＣセンサを、像担持体上にトナー像を形成する現像器と、転写手段が像担持体に接触する転写部との間に置く場合は、ＡＤＣセンサがトナーで汚染されるという問題がある。これを解決するため、特開平４−１２０５６０号公報、特開平５−１８１３４１号公報には、転写部よりも後にＡＤＣセンサを備える構成が提案されている。これらのいずれの公報においても、像担持体に接触している転写手段によってＡＤＣパッチが転写されてしまうことを抑制するような工夫がなされている。例えば、ＡＤＣパッチが転写手段を通過する間、１）転写手段を像担持体から離間させるという方法や、２）転写手段にトナーと同極性の電圧を印加するという方法が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
濃度制御をより精度良く行うためには、ＡＤＣパッチの濃度測定を一定の間隔で行うことが望ましい。このためには、ＡＤＣパッチは、連続した画像形成動作中にも行なう必要がある。具体的には、記録画像と記録画像との間にＡＤＣパッチが形成される。画像形成に高速性および高生産性が要求される今日では記録画像と記録画像との間の間隔は狭くなる傾向にあり、この間に転写手段を離間させ、ＡＤＣパッチ通過後に再び接触させるのは困難である。
【０００４】
また転写手段にトナーと同極性の電圧を印加する方法の場合、印加する電流値などの諸条件に充分な配慮がなされたとしても、長時間使用する中で、転写手段の汚れ、転写手段の表面性や抵抗など諸特性の変化、環境の変化、装置ごとの特性のばらつき等が複合して関与することにより、ＡＤＣパッチの転写手段への転写が完全には抑制されない場合が発生する。その場合、測定された濃度はうすくなり、それに基づき画像濃度を制御すると、濃度が目標より濃くなり、さらにはかぶりや機内汚れなどの障害を引き起こす恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、画像濃度制御用トナー像（ＡＤＣパッチ）の濃度を測定して画像濃度を正確に調整することのできる機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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画像形成装置は、回転しながら表面にトナー像が形成される像担持体と、所定の転写部において像担持体に接離自在に接触してその像担持体の回転とともに移動し、表面に直接に、あるいは表面に担持された記録媒体上に、像担持体表面に形成されたトナー像の転写を受ける像転写体とを備え、像担持体に形成されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
像担持体上に画像濃度制御用の制御用トナー像を形成する制御用トナー像形成手段と、
像担持体の回転方向について転写部よりも下流側に配備された、像担持体上に形成された制御用トナー像の濃度を測定する濃度センサと、
制御用トナー像の濃度を測定する濃度測定モードを、像担持体上に形成された制御用トナー像が、像転写体が像担持体から離間した状態にある転写部を通過して、濃度センサにより制御用トナー像の濃度が測定されるように制御された第１のモードと、像担持体上に形成された制御用トナー像が、像転写体が像担持体に接触した状態にある転写部を通過して、濃度センサにより制御用トナー像の濃度が測定されるように制御された第２のモードとの双方のモードに制御する測定モード制御手段と、
上記記第１のモードと上記第２のモードとの双方のモードで制御用トナー像の濃度を測定し、上記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と上記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に応じて異なる画像濃度制御アルゴリズムを採用して、最終的に記録媒体上に形成される画像の濃度に影響を及ぼす濃度調整パラメータのうちの少なくとも１つを制御する濃度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記本発明の画像形成装置において、像担持体の使用履歴、像転写体の使用履歴、温度、および湿度のうちの少なくとも１つを検出する検出手段を備え、上記濃度制御手段は、上記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と上記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に応じるとともに、さらに、上記検出手段による検出結果に応じて、異なる画像濃度制御アルゴリズムを採用して、濃度調整パラメータのうちの少なくとも１つを制御するものであることが好ましい。
【０００８】
また、上記本発明の画像形成装置において、上記濃度制御手段は、上記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と上記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に応じて、像担持体から像転写体へのトナー像の転写の性能に影響を及ぼす転写性能調整パラメータのうちの少なくとも１つを調整した上で、上記第２のモードによる測定を再度実行するものであることも好ましい態様である。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００１１】
所定のプリント開始信号を受けて、図示しない画像処理部より出力された画像データをレーザ露光器１で光信号に変換し、矢印Ａ方向に回転する感光体３に照射する。感光体３表面は帯電器２により例えば−７００Ｖに一様帯電されており、レーザ露光器１からの光照射を受けて、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像は最大濃度部で例えば−２００Ｖ程度まで減衰するが、このときレーザ露光量を変化させると静電潜像の電位が変化し、最終的に得られる画像濃度が変化する。感光体の回転に伴い、静電潜像は現像器４によりトナー像として顕像化される。現像器の内部には、トナーと、トナーを帯電および搬送するキャリアとが混合されて充填されており、この混合比率を変化させることで、最終的に得られる画像濃度が変化する。またトナーとキャリアを感光体表面に搬送する現像ロール１６には例えば−５５０Ｖの現像バイアス電圧が印加されており、静電潜像と現像バイアス電圧の間で作る電位差（現像コントラスト電位）によりトナーが現像ロールより感光体表面へ移動し、その感光体表面にトナー像が形成される。このとき現像バイアスを変化させると現像コントラスト電位が変化し最終的に得られる画像濃度が変化する。現像器４により感光体３の表面に形成されたトナー像は転写補助帯電器２０によりその電荷が調整されて転写部５に達する。
【００１２】
一方、画像が記録されるべき用紙２１は、図示しない用紙搬送部を経由して、ロール１７，１８，１９により張架されて矢印Ｂ方向に循環移動する転写ベルト６に静電的に吸着されて転写部５に搬送される。そして転写部５へ搬送された用紙に、感光体上のトナー像が転写される。このとき転写バイアス印加ロール９を経由し転写ベルト６にトナーとは逆極性の電圧が印加される。その後用紙は定着器１０に搬送され、そこで熱と圧力によりトナーが恒久的に用紙に定着される。
【００１３】
また、感光体３上に残留したトナーはクリーナ１１で除去され、さらに除電器１２により感光体３の表面が除電されて次の画像形成に備えられる。
【００１４】
トナーはトナー容器１４に貯蔵され、トナー補給モータ１５の動作により現像器内に供給される。このトナー補給モータの駆動時間により、現像器内のトナーとキャリアとの混合比率を調整することができる。
【００１５】
転写ベルト６は転写ベルト装置７の中に張架されており、プリント中は転写部５において感光体３に接触している。プリント動作が終了したときに接触離間ソレノイド８の作動により感光体より離間する。
【００１６】
画像濃度はプリント動作によるトナーの消費、環境の変化による感光体の電気特性の変化やトナーの帯電量の変化、感光体やキャリアの経時的特性変化等により刻々と変化している。このような条件の下で画像濃度を一定に保つため、感光体上のトナー画像の濃度が定期的に測定される。具体的にはレーザ露光器１でＡＤＣパッチ用の静電潜像を形成し、現像器でトナー顕像化してＡＤＣパッチを形成し、これを用紙に転写することなく、ＡＤＣセンサ１３でその濃度を検出する。この時転写ベルト６にはトナーと同極性の電圧が印加され、感光体から転写ベルトヘＡＤＣパッチが転写されることを抑制している。次にＡＤＣセンサ１３で検出されたＡＤＣパッチの濃度（以後、ＡＤＣ濃度検出値と称する）を、予め決定されているＡＤＣ濃度目標値と比較し、その差分に応じて、レーザ露光量、現像バイアス電圧、トナー補給モータの駆動時間などを操作し、画像濃度が目標値になるように制御する。
【００１７】
図２は、図１に示す画像形成装置の制御系のブロック図である。
【００１８】
図１は、画像形成装置の機構上の構成を示したもの、図２は、制御系を示したものであり、したがってこの図２には、図１には示されていない要素が含まれており、その一方で、図１に示されている要素であってもこの図２では図示省略されているものもある。
【００１９】
この図２には、この画像形成装置の各部の制御を担当する制御部３０が示されている。この制御部３０には、転写ベルト６が過去どの程度使用されたかを表わす使用履歴を記憶しておく転写ベルト使用履歴メモリ３１、感光体３が過去どの程度使用されたかを表わす使用履歴を記憶しておく感光体使用履歴メモリ３２、ＡＤＣパッチを形成するためのＡＤＣパッチデータを記憶しておくメモリ３３、ＡＤＣ濃度目標値を記憶しておくメモリ３４、感光体上のＡＤＣパッチが転写ベルトに転写されないようにするために転写ベルトに印加される逆バイアスの値を記憶しておく逆バイアスメモリ４０が接続されている。また、制御部４０には、トナー補給累積バッファ４１(詳細は後述する)、パッチ作成カウンタ４２(詳細は後述する)、ＡＤＣ異常プラグ(詳細は後述する)が接続され、さらにＡＤＣセンサ３７，温度センサ３８，湿度センサ３９が接続されている。制御部４０は、それらからの情報に基づいて、転写ベルトバイアス３５、転写ベルト接触離間ソレノイド３６、露光量４３、現像バイアス４４，トナー補給モータ４５を制御する。
【００２０】
図３は、図２に示す制御部３０により実行される、トナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【００２１】
先ず、転写ベルトを感光体に接触させ（ステップＳ１０１）、感光体上に記録画像を形成し（ステップＳ１０２）、その記録画像形成のためにトナーを使用したことに起因するＩＣＤＣ（Ｉｍａｇｅ Ｃｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｅｎｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によるトナー補給量を、
トナー補給量（ＩＣＤＣ）＝画素数×ＩＣＤＣ補給係数
により計算する（ステップＳ１０３）。
【００２２】
ステップＳ１０２において感光体上に形成された記録画像は、図１を参照して説明したようにして、最終的に記録媒体上に転写されて定着される。
【００２３】
ここで、画素数は、その記録画像の形成の基になった画像データに基づいてトナーを使用する画素の数を計数することによって知ることができる。またＩＣＤＣ補給係数は、トナー補給モータ１５の性能等に基づいてあらかじめ定められた定数である。
【００２４】
次に、ステップＳ１０４において、トナー補給累積バッファ５０にそれまで格納されていた値に、上述の計算により求められたトナー補給量（ＩＣＤＣ）が加算されて、その加算値が再びトナー補給累積バッファ５０に格納される。このトナー補給累積バッファ５０は、トナーを現像器にあとどれだけ補給する必要があるかを示す値が格納されるバッファであり、トナーが使用されるとその値が増加し、トナー補給が行なわれるとその値が減少する。
【００２５】
ステップＳ１０５では、そのトナー補給累積バッファ５０に格納された値がトナー補給の一回分を表わす所定の規定値を越えたか否かが判定され、越えているときはトナー補給モータが一定期間回転される（ステップＳ１０６）。
【００２６】
ステップＳ１０７では、ＡＤＣ異常フラグ４５（図２参照；後述する）が立っているか否かが判定される。ＡＤＣ異常フラグが立っているときは、ステップＳ１１６にジャンプしてプリント動作終了か否かが判定され、未だプリント動作が続くときはステップＳ１０２に戻る。すなわちＡＤＣ異常フラグが立っているときは、以下に説明する、ＡＤＣパッチ濃度に基づくトナー補給は行なわずに、上述のトナーを使用する画素の数に基づくトナー補給が行なわれる。
【００２７】
ＡＤＣ異常フラグが立っていないときはステップＳ１０８に進み、パッチ作成カウンタ４１（図２参照）が規定値以上か否かが判定される。パッチ作成カウンタ４１は、ＡＤＣパッチを前回作成した後の記録画像形成枚数を表わすカウンタである。また、ここでは規定値としては、例えば２０という値が用いられる。この場合、プリント画像２０枚ごとにＡＤＣパッチが作成されることになる。
【００２８】
ステップＳ１０８においてパッチ作成カウンタの値が規定値（値２０）に満たないときはステップＳ１１６に進んでプリント動作終了か否かが判定され、プリント動作が続くときはステップＳ１０２に戻る。
【００２９】
ステップＳ１０８においてパッチ作成カウンタの値が規定値に達したときは、ステップＳ１０９に進み、記録画像どうしの間にＡＤＣパッチが形成される。
【００３０】
ステップＳ１１０ではパッチ作成カウンタがリセットされ、ステップＳ１１１においてＡＤＣパッチの濃度が測定され、ステップＳ１１２において、ＡＤＣ（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によるトナー補給量が、
トナー補給量（ＡＤＣ）＝（ＡＤＣパッチ濃度−ＡＤＣ濃度目標値）
×ＡＤＣ補給係数
により求められ、ステップＳ１１３において、トナー補給量累積バッファにその求められたトナー補給量（ＡＤＣ）が格納される。この場合、トナー補給量（ＡＤＣ）の方が正確なトナー補給量であるので、それまでそのトナー補給量累積バッファに格納されていた値は無視される。
【００３１】
ステップＳ１１４では、トナー補給量累積バッファにトナー補給の一回分を表わす規定値を越える値が格納されているか否かが判定され、その規定値を越える値が格納されていたときは、ステップＳ１１５に進み、トナー補給モータを一定時間回転させる。
【００３２】
ステップＳ１１６では、プリント動作が終了したか否かが判定され、プリント動作がまだ続くときはステップＳ１０２に戻り、プリント動作が終了したときはステップＳ１１７に進んで転写ベルトを感光体から離間させる。
【００３３】
ここでは、上記のようにして、現像器へのトナー補給量を制御することで画像濃度を制御している。
【００３４】
図４は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第１例を示すフローチャートである。
【００３５】
先ずステップＳ３０１において転写ベルトを感光体から離間させ、転写ベルトが離間した状態においてＡＤＣパッチの作成とその濃度測定が３回繰り返され（ステップＳ３０２）、それら３回のＡＤＣパッチの測定濃度の平均値が計算される（ステップＳ３０３）。ここでは、この、転写ベルトが離間した状態におけるＡＤＣパッチの測定濃度（平均値）を‘ＡＤＣ離’と称する。
【００３６】
次いで転写ベルトを感光体に接触させ（ステップＳ３０４)、転写バイアス印加ロール９(図１参照)により、転写ベルト６に、感光体上のＡＤＣパッチの転写ベルト側への転写を抑制するための逆バイアスが印加され（ステップＳ３０５）、ＡＤＣパッチの作成とその濃度測定が３回繰り返され（ステップＳ３０６）、それら３回のＡＤＣパッチの測定濃度の平均値が計算される（ステップＳ３０７）。ここでは、この転写ベルトが感光体に接触した状態におけるＡＤＣパッチの測定濃度（平均値）を、‘ＡＤＣ接’と称する。
【００３７】
ステップＳ３０８では、ＡＤＣ接とＡＤＣ離との差分値が求められ、その差分値が所定の規定値を越えているか否かが判定される。ここで、図１に示す濃度センサ１３は、ＡＤＣパッチの濃度が高いほど小さい値を出力するセンサであり、感光体に転写ベルトが接触した状態ではＡＤＣパッチを構成するトナーは、逆バイアスが印加されてはいるもののいく分かは感光体から転写ベルト側に移り、したがって感光体に転写ベルトが接触した状態におけるＡＤＣパッチの測定濃度であるＡＤＣ接は、ＡＤＣ離よりもトナー濃度が低いことをあらわす大きな値となる。したがって（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）は、ＡＤＣパッチを構成するトナーが感光体から転写ベルトに転移する程度を表わしていることになる。
【００３８】
このステップＳ３０８において、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値よりも大きいときは、ステップＳ３０９において、ＡＤＣ目標補正値（ＡＤＣ濃度目標値の補正値）が、
ＡＤＣ目標補正値＝（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）×補正係数
により求められ、図２示すメモリ３４に記憶された数値が、
ＡＤＣ目標値（補正後）＝ＡＤＣ目標値（補正前）＋ＡＤＣ目標補正値
に書き換えられる（ステップＳ３１０）。
【００３９】
それ以降は、図３のステップＳ１１２のトナー補給量の計算において、上記の補正後のＡＤＣ濃度目標値が用いられる。
【００４０】
このように、ＡＤＣ接とＡＤＣ離との濃度差が広がった場合にＡＤＣ濃度目標値を補正することで、かぶりや機内汚れなどの障害を押えつつ、画像濃度をある程度の変化範囲内に押えることができる。
【００４１】
この図４に示すＡＤＣ濃度目標値の補正は、例えば、画像形成装置の電源をオンした後のプリント準備動作の中で行なわれる。その他にも、プリント開始直前、プリント終了後、電源オフ指示後など、転写ベルトの接触状態が変化するときをとらえて行なってもよい。
【００４２】
尚、図３は、汎用的に示したフローチャートであり、図４に示す処理との組み合わせでは、図３のステップＳ１０７のＡＤＣ異常フラグの判定は無意味であり、必ずステップＳ１０８に進むことになる。このＡＤＣ異常フラグは以下に説明する他の処理との組合せで有効となる。
【００４３】
図５は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第２例を示すフローチャートである。
【００４４】
この図５に示すフローチャート中のステップＳ２０１〜Ｓ２０８は、それぞれ、図４に示すフローチャート中のステップＳ３０１〜Ｓ３０８それぞれと同一であり、重複説明は省略する。
【００４５】
図５のフローチャートでは、ステップＳ２０８において（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値よりも大きいときは、ステップＳ２０９においてＡＤＣ異常フラグが立てられる。
【００４６】
この図５に示す処理と図３に示す処理とを組み合わせると、図３のステップＳ１０７が有効となり、ＡＤＣフラグが立っているか否かに応じて異なるアルゴリズムに基づいて現像器へのトナー補給が行なわれることになる。すなわち、通常は主としてＡＤＣによるトナー補給、異常時（ＡＤＣ異常フラグが立っているとき）はＩＣＤＣによる記録画像の画素数に応じてトナー補給量を決定する方式が採用される。尚、現像器内のトナー濃度を磁気的あるいは光学的に測定するセンサを備えている場合は、ＡＤＣ異常フラグが立っていたときにそのセンサを用いる方式に切り替えてもよい。
【００４７】
図６は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第３例を示すフローチャートである。
【００４８】
この図６に示すフローチャート中の各ステップＳ５０１〜Ｓ５０８は、それぞれ、図４に示すフローチャート中の各ステップＳ３０１〜Ｓ３０８それぞれと同一であり、重複説明は省略する。
【００４９】
図６のフローチャートのステップＳ５０８において（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値以上であったときは、ステップＳ５０９に進み、図２に示す転写ベルト使用履歴メモリ３１が参照されて、転写ベルトがこれまでに２０万プリント以上使用されたか否かが判定される。転写ベルトがそれ以上使用されているときは、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を超える差を持つことになった原因は転写ベルトの特性の変化によるものであると判断でき、したがってその場合は、ステップＳ５１１，Ｓ５１２においてＡＤＣの濃度目標値が補正され、そのままＡＤＣによる制御を継続する（図３参照）。一方転写ベルトがそれほど使用されていないときは、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を超える差を持ったことは何らかの異常が発生したものと判断でき、そのときはステップＳ５１０に進んでＡＤＣ異常フラグが立てられる。この場合、図３を参照して説明したように、それ以降はＡＤＣによるトナー補給制御は行なわれずに、トナーを使用した画素数に応じてトナーを補給する制御に切り換えられる。
【００５０】
尚、ステップＳ５１１，Ｓ５１２の演算は、既に説明した図４のステップＳ３０９，Ｓ３１０の演算と同一であり、詳細説明は省略する。
【００５１】
ここで、図６のステップＳ５０９では、転写ベルトの使用履歴によりＡＤＣ濃度目標値を補正するかＡＤＣ異常フラグを立てるかを判定したが、転写ベルトの使用履歴のほかにも、感光体使用履歴メモリ３２（図２参照）に記憶されている感光体の使用履歴データ、濃度センサ３８による濃度データ、あるいは湿度センサ３９による湿度データに基づいて、あるいはそれらの任意の２つ以上のデータの組合せに基づいて、ＡＤＣ濃度目標値を補正するかＡＤＣ異常フラグを立てるかを判定してもよい。
【００５２】
図７は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第４例を示すフローチャートである。
【００５３】
この図７に示すフローチャート中の各ステップＳ４０１〜Ｓ４０８は、それぞれ、図４に示すフローチャート中の各ステップＳ３０１〜Ｓ３０８それぞれと同一であり、重複説明は省略する。ただし、ここではこの図７のステップＳ４０５における逆バイアスの値をＸμＡで表わしている。
【００５４】
このステップＳ４０５では、図２の逆バイアスメモリ４０に記憶された逆バイアスの値が参照され、転写ベルトにその値に応じた逆バイアスＸμＡが印加される。
【００５５】
ステップＳ４０８において（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を越えている旨判定されると、転写ベルトに印加される逆バイアスが所定値ＹμＡ分だけ増加され、ステップＳ４０６に戻り、あらためてＡＤＣパッチの作成、測定が行なわれてＡＤＣ接が求められる。それでもなお、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を越えているときは、逆バイアスがさらにＹμＡだけ増加され、もう一度ＡＤＣ接が求められ、これが逆バイアスが所定値ＺμＡに達するまで（ステップＳ４１０）、繰り返される。
【００５６】
逆バイアスが所定値ＺμＡに達してもなお、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を越えていたときは、ＡＤＣ異常フラグが立てられる（ステップＳ４１１）。
【００５７】
一方、いずれかの段階で（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値以下となったときは、転写ベルトに現在印加される逆バイアスの値が図２の逆バイアスメモリ４０に記憶される。この逆バイアスメモリ４０に記憶された逆バイアスの値は、次回にこの図７のフローチャートに基づく処理を実行する際に、ステップＳ４０５において採用される。
【００５８】
図８は、転写逆バイアスと転写効率との関係を示したグラフである。ここでは横軸に転写逆バイアス電流値（μＡ）、縦軸に転写効率（％）が示されている。ここで、転写効率は感光体から転写ベルトにトナーが転移する割合を示しており、このグラフ上、転写逆バイアス電流値が２０μＡ程度のときは感光体上のトナーの転写ベルトへの転写はかなり抑制されることを示している。
【００５９】
この図８に示すように、転写逆バイアス電流値が上昇すると転写効率が下がり、その後再び上昇する。
【００６０】
ここでは、感光体上のＡＤＣパッチを構成するトナーが転写ベルトに転移されずに感光体上にそのまま残ることが求められており、その目的からすると、この図８のグラフ上では転写逆バイアス電流値を２０μＡ程度に設定すればよいことになるが、この特性は装置の固体差や環境などにより変動する。逆バイアスの電流値はこのような特性を踏まえて決定されることになるが、電源への負担や電流を上げすぎることのリスクを考慮し、必要最小限に設定される。しかし装置内で濃度測定値の差が一定値を越えた場合、すなわち転写効率が上昇したと判定された場合は逆バイアス電流値をあげることは有効である。そして最適な電流値が決定され、以後のプリント動作中のＡＤＣパッチ形成時には、その電流値が使用される。
【００６１】
以上の実施形態は、現像器へのトナー補給量を制御することによって画像濃度を制御する実施形態であるが、次に、図１に示すレーザ露光器１による露光量を制御することにより画像濃度を制御する実施形態について説明する。
【００６２】
図９は、図２に示す制御部３０による、図３のトナー補給制御に代えて、あるいは図３のトナー補給制御とともに実行される露光量制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
ここで、図３の処理が図４〜図８のいずれの処理とも組み合わされたように、この図９の処理も、図４〜図８のいずれの処理とも組み合わせることができる。
【００６４】
先ずステップＳ６０１において転写ベルトを感光体に接触させ、ステップＳ６０２において感光体に記録画像を形成する。この記録画像は、図１を参照して説明したようにして最終的に記録媒体上に転写及び定着される。
【００６５】
ステップＳ６０３では、パッチ作成カウンタの値が規定値に達したか否かが判定され、未だ達していないときはステップＳ６１１にジャンプしてプリント動作が終了したか否かが判定され、プリント動作が未だ続くときはステップＳ６０２に戻る。
【００６６】
ステップＳ６０３においてパッチ作成カウンタの値が規定値に達したと判定されると、ステップＳ６０４に移り、ＡＤＣ異常フラグが立っているか否かが判定される。
【００６７】
ＡＤＣ異常フラグが立っていたときは、ステップＳ６１０に進み、
新レーザ光量＝基準レーザ光量×温度補正係数×感光体経時補正係数
により、新たなレーザ光量(新レーザ光量）が求められる。この新レーザ光量は上記の式に示すように、基準レーザ光量が、図２に示す温度センサ３８により測定された温度に応じた温度補正係数と、図２に示す感光体使用履歴メモリ３２に記憶された感光体の使用履歴に基づく感光体経時補正係数とにより補正されたものである。すなわち、ここではＡＤＣ異常フラグが立っていることにより、ＡＤＣパッチの測定濃度に基づくレーザ光量の調整は行なわずに、環境（温度）や経時等に基づくレーザ光量の調整が行なわれる。
【００６８】
一方、ＡＤＣ異常フラグが立っていなかったときは、ステップＳ６０５において記録画像どうしの間にＡＤＣパッチが形成され、パッチ作成カウンタがリセットされ（ステップＳ６０６）、ＡＤＣパッチの濃度が測定され（ステップＳ６０７）、レーザ光量補正値が、
レーザ光量補正値＝（ＡＤＣパッチ濃度−ＡＤＣ濃度目標値）
×レーザ光量補正係数
により求められ（ステップＳ６０８)、新レーザ光量が、
新レーザ光量＝現在のレーザ光量＋レーザ光量補正値
により求められる（ステップＳ６０９）。
【００６９】
すなわち、ここではＡＤＣ異常フラグが立っていなかったため、ＡＤＣに基づくレーザ光量補正が行なわれる。
【００７０】
ステップＳ６１１ではプリント動作が終了したか否かが判定され、プリント動作が続くときはステップＳ６０２に戻り、プリント動作が終了したときは、ステップＳ６１２において、転写ベルトが感光体から離間される。
【００７１】
以上のようにして新レーザ光量が求められてステップＳ６０２に戻った後は、レーザ露光器１は、その求められた新レーザ光量のレーザ光による静電潜像の形成を行なうことになる。
【００７２】
尚、この図９に示す処理の場合、ステップＳ６０４においてＡＤＣ異常フラグが立っていると判定されたときはステップ６１０に移り、温度と感光体使用履歴とに基づく予測制御に切り替えられるが、その他、検出濃度が異常であると判断された場合は、異常表示を、画面表示、内部エラーの発生通信による報知などの方法でエンジニアやユーザに向けて行なってもよい。そのように構成すると、例えば転写ベルトの交換などの対処を速やかに行うことができる。また検出濃度が異常であると判断した場合、次回の電源投入時、あるいはプリント動作終了時など、検出濃度の比較を行なうことができる次の機械に再度判断し、正常と判断されたら、画像濃度制御の変更を解除するようにしてもよい。
【００７３】
尚、上記の実施形態の変形例として、以下の処理を行なってもよい。すなわち転写ベルトが感光体に接触しているときと離間している時の濃度測定値の差が一定値を越えた場合は、濃度検出方法を変更してもよい。例えば、ＡＤＣパッチのサイズ、読み取り回数、パッチ画像のスクリーン線数、パッチ画像の、画像データ上の濃度、パッチ作成インターバル、パッチ作成を記録画像どうしの間に転写ベルトが接触した状態で行っていたのをプリント動作終了時に転写ベルトを離間させた状態にしてＡＤＣ濃度検出を行う方式に切り替えることなどを行ってもよい。
【００７４】
また、転写ベルトが感光体に接触しているときと離間している時のＡＤＣ濃度検出値の差が一定値を越えた場合は、ＡＤＣ濃度検出値とＡＤＣ濃度目標値との差分に対する、画像濃度制御量の関係式を変更してもよい。画像濃度制御量は例えば図３のステップＳ１１２に示すＡＤＣ補給係数を、通常の例えば５０％にすることで、ＡＤＣ濃度の変動が制御の過剰な反応を引き起こすことを防ぐことができる。また図９のステップＳ６０８のレーザ光量補正係数を通常よりも小さくすることによっても同様の効果を得られる。
【００７５】
その他、現像バイアス、帯電器による帯電量などを変更することも有効である。さらに、転写ベルトが感光体に接触しているときと離間している時のＡＤＣ濃度検出値の差の判定に、複数回検出した濃度の平均値だけでなく、標準偏差などバラツキを示す値での判定を行うことも有効である。
【００７６】
また、上記の実施形態は感光体上に形成されたトナー像を転写ベルト上に担持された用紙上に直接に転写する方式に関するものであるが、本発明は、感光体から用紙上に直接にトナー像を転写する方式の画像形成装置に限られるものではなく、感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その中間転写体上のトナー像を用紙に転写する方式の画像形成装置にも適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、ＡＤＣセンサを転写部下流に配置することによりセンサの汚れの影響を少なくし、長時間使用する中で、像転写体の汚れ、像転写体の表面性や抵抗など諸特性の変化、環境の変化、装置ごとの特性のばらつき等に起因する、トナーパッチの検出精度悪化の発生を防止することにより、かぶりや機内汚れなどの障害を引き起こさず常に安定した画像濃度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図３】トナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第１例を示すフローチャートである。
【図５】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第２例を示すフローチャートである。
【図６】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第３例を示すフローチャートである。
【図７】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第４例を示すフローチャートである。
【図８】転写逆バイアスと転写効率との関係を示したグラフである。
【図９】露光量制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ レーザ露光器
２ 帯電器
３ 感光体
４ 現像器
５ 転写部
６ 転写ベルト
７ 転写ベルト装置
８ 接触離間ソレノイド
９ 転写バイアス印加ロール
１０ 定着器
１１ クリーナ
１２ 除電器
１３ ＡＤＣセンサ
１４ トナー容器
１５ トナー補給モータ
１６ 現像ロール
１７，１８，１９ ロール
２０ 転写補助帯電器
２１ 用紙
３０ 制御部
３１ 転写ベルト使用履歴メモリ
３２ 感光体使用履歴メモリ
３３，３４ メモリ
３５ 転写ベルトバイアス
３６ 転写ベルト接触離間ソレノイド
３７ ＡＤＣセンサ
３８ 温度センサ
３９ 湿度センサ
４０ 逆バイアスメモリ
４１ トナー補給累積バッファ
４２ パッチ作成カウンタ
４３ 露光量
４４ 現像バイアス
４５ トナー補給モータ
４６ ＡＤＣ異常フラグ
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転しながら表面にトナー像が形成される像担持体と、その像担持体に接触して像担持体の回転とともに移動し、表面に直接に、あるいは表面に担持された記録媒体上に、像担持体表面に形成されたトナー像の転写を受ける像転写体とを備え、像担持体に形成されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、濃度センサ（以後ＡＤＣ（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏ１）センサと称する）で像担持体上に形成した画像濃度制御用トナー像（以後ＡＤＣ（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏ１）パッチと称する）の濃度を測定し、その結果に基づいて画像形成条件を制御する技術が多数提案されている。上記のような、像担持体から記録媒体や中間転写体にトナー画像を転写する転写手段が像担持体と接触する構成になっている装置においては、ＡＤＣセンサの配置について考慮が必要となる。ＡＤＣセンサを、像担持体上にトナー像を形成する現像器と、転写手段が像担持体に接触する転写部との間に置く場合は、ＡＤＣセンサがトナーで汚染されるという問題がある。これを解決するため、特開平４−１２０５６０号公報、特開平５−１８１３４１号公報には、転写部よりも後にＡＤＣセンサを備える構成が提案されている。これらのいずれの公報においても、像担持体に接触している転写手段によってＡＤＣパッチが転写されてしまうことを抑制するような工夫がなされている。例えば、ＡＤＣパッチが転写手段を通過する間、１）転写手段を像担持体から離間させるという方法や、２）転写手段にトナーと同極性の電圧を印加するという方法が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
濃度制御をより精度良く行うためには、ＡＤＣパッチの濃度測定を一定の間隔で行うことが望ましい。このためには、ＡＤＣパッチは、連続した画像形成動作中にも行なう必要がある。具体的には、記録画像と記録画像との間にＡＤＣパッチが形成される。画像形成に高速性および高生産性が要求される今日では記録画像と記録画像との間の間隔は狭くなる傾向にあり、この間に転写手段を離間させ、ＡＤＣパッチ通過後に再び接触させるのは困難である。
【０００４】
また転写手段にトナーと同極性の電圧を印加する方法の場合、印加する電流値などの諸条件に充分な配慮がなされたとしても、長時間使用する中で、転写手段の汚れ、転写手段の表面性や抵抗など諸特性の変化、環境の変化、装置ごとの特性のばらつき等が複合して関与することにより、ＡＤＣパッチの転写手段への転写が完全には抑制されない場合が発生する。その場合、測定された濃度はうすくなり、それに基づき画像濃度を制御すると、濃度が目標より濃くなり、さらにはかぶりや機内汚れなどの障害を引き起こす恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、画像濃度制御用トナー像（ＡＤＣパッチ）の濃度を測定して画像濃度を正確に調整することのできる機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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画像形成装置は、回転しながら表面にトナー像が形成される像担持体と、所定の転写部において像担持体に接離自在に接触してその像担持体の回転とともに移動し、表面に直接に、あるいは表面に担持された記録媒体上に、像担持体表面に形成されたトナー像の転写を受ける像転写体とを備え、像担持体に形成されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
像担持体上に画像濃度制御用の制御用トナー像を形成する制御用トナー像形成手段と、
像担持体の回転方向について転写部よりも下流側に配備された、像担持体上に形成された制御用トナー像の濃度を測定する濃度センサと、
制御用トナー像の濃度を測定する濃度測定モードを、像担持体上に形成された制御用トナー像が、像転写体が像担持体から離間した状態にある転写部を通過して、濃度センサにより制御用トナー像の濃度が測定されるように制御された第１のモードと、像担持体上に形成された制御用トナー像が、像転写体が像担持体に接触した状態にある転写部を通過して、濃度センサにより制御用トナー像の濃度が測定されるように制御された第２のモードとの双方のモードに制御する測定モード制御手段と、
上記記第１のモードと上記第２のモードとの双方のモードで制御用トナー像の濃度を測定し、上記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と上記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に応じて異なる画像濃度制御アルゴリズムを採用して、最終的に記録媒体上に形成される画像の濃度に影響を及ぼす濃度調整パラメータのうちの少なくとも１つを制御する濃度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記本発明の画像形成装置において、像担持体の使用履歴、像転写体の使用履歴、温度、および湿度のうちの少なくとも１つを検出する検出手段を備え、上記濃度制御手段は、上記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と上記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に応じるとともに、さらに、上記検出手段による検出結果に応じて、異なる画像濃度制御アルゴリズムを採用して、濃度調整パラメータのうちの少なくとも１つを制御するものであることが好ましい。
【０００８】
また、上記本発明の画像形成装置において、上記濃度制御手段は、上記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と上記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に応じて、像担持体から像転写体へのトナー像の転写の性能に影響を及ぼす転写性能調整パラメータのうちの少なくとも１つを調整した上で、上記第２のモードによる測定を再度実行するものであることも好ましい態様である。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００１１】
所定のプリント開始信号を受けて、図示しない画像処理部より出力された画像データをレーザ露光器１で光信号に変換し、矢印Ａ方向に回転する感光体３に照射する。感光体３表面は帯電器２により例えば−７００Ｖに一様帯電されており、レーザ露光器１からの光照射を受けて、その表面に静電潜像が形成される。静電潜像は最大濃度部で例えば−２００Ｖ程度まで減衰するが、このときレーザ露光量を変化させると静電潜像の電位が変化し、最終的に得られる画像濃度が変化する。感光体の回転に伴い、静電潜像は現像器４によりトナー像として顕像化される。現像器の内部には、トナーと、トナーを帯電および搬送するキャリアとが混合されて充填されており、この混合比率を変化させることで、最終的に得られる画像濃度が変化する。またトナーとキャリアを感光体表面に搬送する現像ロール１６には例えば−５５０Ｖの現像バイアス電圧が印加されており、静電潜像と現像バイアス電圧の間で作る電位差（現像コントラスト電位）によりトナーが現像ロールより感光体表面へ移動し、その感光体表面にトナー像が形成される。このとき現像バイアスを変化させると現像コントラスト電位が変化し最終的に得られる画像濃度が変化する。現像器４により感光体３の表面に形成されたトナー像は転写補助帯電器２０によりその電荷が調整されて転写部５に達する。
【００１２】
一方、画像が記録されるべき用紙２１は、図示しない用紙搬送部を経由して、ロール１７，１８，１９により張架されて矢印Ｂ方向に循環移動する転写ベルト６に静電的に吸着されて転写部５に搬送される。そして転写部５へ搬送された用紙に、感光体上のトナー像が転写される。このとき転写バイアス印加ロール９を経由し転写ベルト６にトナーとは逆極性の電圧が印加される。その後用紙は定着器１０に搬送され、そこで熱と圧力によりトナーが恒久的に用紙に定着される。
【００１３】
また、感光体３上に残留したトナーはクリーナ１１で除去され、さらに除電器１２により感光体３の表面が除電されて次の画像形成に備えられる。
【００１４】
トナーはトナー容器１４に貯蔵され、トナー補給モータ１５の動作により現像器内に供給される。このトナー補給モータの駆動時間により、現像器内のトナーとキャリアとの混合比率を調整することができる。
【００１５】
転写ベルト６は転写ベルト装置７の中に張架されており、プリント中は転写部５において感光体３に接触している。プリント動作が終了したときに接触離間ソレノイド８の作動により感光体より離間する。
【００１６】
画像濃度はプリント動作によるトナーの消費、環境の変化による感光体の電気特性の変化やトナーの帯電量の変化、感光体やキャリアの経時的特性変化等により刻々と変化している。このような条件の下で画像濃度を一定に保つため、感光体上のトナー画像の濃度が定期的に測定される。具体的にはレーザ露光器１でＡＤＣパッチ用の静電潜像を形成し、現像器でトナー顕像化してＡＤＣパッチを形成し、これを用紙に転写することなく、ＡＤＣセンサ１３でその濃度を検出する。この時転写ベルト６にはトナーと同極性の電圧が印加され、感光体から転写ベルトヘＡＤＣパッチが転写されることを抑制している。次にＡＤＣセンサ１３で検出されたＡＤＣパッチの濃度（以後、ＡＤＣ濃度検出値と称する）を、予め決定されているＡＤＣ濃度目標値と比較し、その差分に応じて、レーザ露光量、現像バイアス電圧、トナー補給モータの駆動時間などを操作し、画像濃度が目標値になるように制御する。
【００１７】
図２は、図１に示す画像形成装置の制御系のブロック図である。
【００１８】
図１は、画像形成装置の機構上の構成を示したもの、図２は、制御系を示したものであり、したがってこの図２には、図１には示されていない要素が含まれており、その一方で、図１に示されている要素であってもこの図２では図示省略されているものもある。
【００１９】
この図２には、この画像形成装置の各部の制御を担当する制御部３０が示されている。この制御部３０には、転写ベルト６が過去どの程度使用されたかを表わす使用履歴を記憶しておく転写ベルト使用履歴メモリ３１、感光体３が過去どの程度使用されたかを表わす使用履歴を記憶しておく感光体使用履歴メモリ３２、ＡＤＣパッチを形成するためのＡＤＣパッチデータを記憶しておくメモリ３３、ＡＤＣ濃度目標値を記憶しておくメモリ３４、感光体上のＡＤＣパッチが転写ベルトに転写されないようにするために転写ベルトに印加される逆バイアスの値を記憶しておく逆バイアスメモリ４０が接続されている。また、制御部４０には、トナー補給累積バッファ４１(詳細は後述する)、パッチ作成カウンタ４２(詳細は後述する)、ＡＤＣ異常プラグ(詳細は後述する)が接続され、さらにＡＤＣセンサ３７，温度センサ３８，湿度センサ３９が接続されている。制御部４０は、それらからの情報に基づいて、転写ベルトバイアス３５、転写ベルト接触離間ソレノイド３６、露光量４３、現像バイアス４４，トナー補給モータ４５を制御する。
【００２０】
図３は、図２に示す制御部３０により実行される、トナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【００２１】
先ず、転写ベルトを感光体に接触させ（ステップＳ１０１）、感光体上に記録画像を形成し（ステップＳ１０２）、その記録画像形成のためにトナーを使用したことに起因するＩＣＤＣ（Ｉｍａｇｅ Ｃｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｅｎｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によるトナー補給量を、
トナー補給量（ＩＣＤＣ）＝画素数×ＩＣＤＣ補給係数
により計算する（ステップＳ１０３）。
【００２２】
ステップＳ１０２において感光体上に形成された記録画像は、図１を参照して説明したようにして、最終的に記録媒体上に転写されて定着される。
【００２３】
ここで、画素数は、その記録画像の形成の基になった画像データに基づいてトナーを使用する画素の数を計数することによって知ることができる。またＩＣＤＣ補給係数は、トナー補給モータ１５の性能等に基づいてあらかじめ定められた定数である。
【００２４】
次に、ステップＳ１０４において、トナー補給累積バッファ５０にそれまで格納されていた値に、上述の計算により求められたトナー補給量（ＩＣＤＣ）が加算されて、その加算値が再びトナー補給累積バッファ５０に格納される。このトナー補給累積バッファ５０は、トナーを現像器にあとどれだけ補給する必要があるかを示す値が格納されるバッファであり、トナーが使用されるとその値が増加し、トナー補給が行なわれるとその値が減少する。
【００２５】
ステップＳ１０５では、そのトナー補給累積バッファ５０に格納された値がトナー補給の一回分を表わす所定の規定値を越えたか否かが判定され、越えているときはトナー補給モータが一定期間回転される（ステップＳ１０６）。
【００２６】
ステップＳ１０７では、ＡＤＣ異常フラグ４５（図２参照；後述する）が立っているか否かが判定される。ＡＤＣ異常フラグが立っているときは、ステップＳ１１６にジャンプしてプリント動作終了か否かが判定され、未だプリント動作が続くときはステップＳ１０２に戻る。すなわちＡＤＣ異常フラグが立っているときは、以下に説明する、ＡＤＣパッチ濃度に基づくトナー補給は行なわずに、上述のトナーを使用する画素の数に基づくトナー補給が行なわれる。
【００２７】
ＡＤＣ異常フラグが立っていないときはステップＳ１０８に進み、パッチ作成カウンタ４１（図２参照）が規定値以上か否かが判定される。パッチ作成カウンタ４１は、ＡＤＣパッチを前回作成した後の記録画像形成枚数を表わすカウンタである。また、ここでは規定値としては、例えば２０という値が用いられる。この場合、プリント画像２０枚ごとにＡＤＣパッチが作成されることになる。
【００２８】
ステップＳ１０８においてパッチ作成カウンタの値が規定値（値２０）に満たないときはステップＳ１１６に進んでプリント動作終了か否かが判定され、プリント動作が続くときはステップＳ１０２に戻る。
【００２９】
ステップＳ１０８においてパッチ作成カウンタの値が規定値に達したときは、ステップＳ１０９に進み、記録画像どうしの間にＡＤＣパッチが形成される。
【００３０】
ステップＳ１１０ではパッチ作成カウンタがリセットされ、ステップＳ１１１においてＡＤＣパッチの濃度が測定され、ステップＳ１１２において、ＡＤＣ（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）によるトナー補給量が、
トナー補給量（ＡＤＣ）＝（ＡＤＣパッチ濃度−ＡＤＣ濃度目標値）
×ＡＤＣ補給係数
により求められ、ステップＳ１１３において、トナー補給量累積バッファにその求められたトナー補給量（ＡＤＣ）が格納される。この場合、トナー補給量（ＡＤＣ）の方が正確なトナー補給量であるので、それまでそのトナー補給量累積バッファに格納されていた値は無視される。
【００３１】
ステップＳ１１４では、トナー補給量累積バッファにトナー補給の一回分を表わす規定値を越える値が格納されているか否かが判定され、その規定値を越える値が格納されていたときは、ステップＳ１１５に進み、トナー補給モータを一定時間回転させる。
【００３２】
ステップＳ１１６では、プリント動作が終了したか否かが判定され、プリント動作がまだ続くときはステップＳ１０２に戻り、プリント動作が終了したときはステップＳ１１７に進んで転写ベルトを感光体から離間させる。
【００３３】
ここでは、上記のようにして、現像器へのトナー補給量を制御することで画像濃度を制御している。
【００３４】
図４は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第１例を示すフローチャートである。
【００３５】
先ずステップＳ３０１において転写ベルトを感光体から離間させ、転写ベルトが離間した状態においてＡＤＣパッチの作成とその濃度測定が３回繰り返され（ステップＳ３０２）、それら３回のＡＤＣパッチの測定濃度の平均値が計算される（ステップＳ３０３）。ここでは、この、転写ベルトが離間した状態におけるＡＤＣパッチの測定濃度（平均値）を‘ＡＤＣ離’と称する。
【００３６】
次いで転写ベルトを感光体に接触させ（ステップＳ３０４)、転写バイアス印加ロール９(図１参照)により、転写ベルト６に、感光体上のＡＤＣパッチの転写ベルト側への転写を抑制するための逆バイアスが印加され（ステップＳ３０５）、ＡＤＣパッチの作成とその濃度測定が３回繰り返され（ステップＳ３０６）、それら３回のＡＤＣパッチの測定濃度の平均値が計算される（ステップＳ３０７）。ここでは、この転写ベルトが感光体に接触した状態におけるＡＤＣパッチの測定濃度（平均値）を、‘ＡＤＣ接’と称する。
【００３７】
ステップＳ３０８では、ＡＤＣ接とＡＤＣ離との差分値が求められ、その差分値が所定の規定値を越えているか否かが判定される。ここで、図１に示す濃度センサ１３は、ＡＤＣパッチの濃度が高いほど小さい値を出力するセンサであり、感光体に転写ベルトが接触した状態ではＡＤＣパッチを構成するトナーは、逆バイアスが印加されてはいるもののいく分かは感光体から転写ベルト側に移り、したがって感光体に転写ベルトが接触した状態におけるＡＤＣパッチの測定濃度であるＡＤＣ接は、ＡＤＣ離よりもトナー濃度が低いことをあらわす大きな値となる。したがって（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）は、ＡＤＣパッチを構成するトナーが感光体から転写ベルトに転移する程度を表わしていることになる。
【００３８】
このステップＳ３０８において、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値よりも大きいときは、ステップＳ３０９において、ＡＤＣ目標補正値（ＡＤＣ濃度目標値の補正値）が、
ＡＤＣ目標補正値＝（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）×補正係数
により求められ、図２示すメモリ３４に記憶された数値が、
ＡＤＣ目標値（補正後）＝ＡＤＣ目標値（補正前）＋ＡＤＣ目標補正値
に書き換えられる（ステップＳ３１０）。
【００３９】
それ以降は、図３のステップＳ１１２のトナー補給量の計算において、上記の補正後のＡＤＣ濃度目標値が用いられる。
【００４０】
このように、ＡＤＣ接とＡＤＣ離との濃度差が広がった場合にＡＤＣ濃度目標値を補正することで、かぶりや機内汚れなどの障害を押えつつ、画像濃度をある程度の変化範囲内に押えることができる。
【００４１】
この図４に示すＡＤＣ濃度目標値の補正は、例えば、画像形成装置の電源をオンした後のプリント準備動作の中で行なわれる。その他にも、プリント開始直前、プリント終了後、電源オフ指示後など、転写ベルトの接触状態が変化するときをとらえて行なってもよい。
【００４２】
尚、図３は、汎用的に示したフローチャートであり、図４に示す処理との組み合わせでは、図３のステップＳ１０７のＡＤＣ異常フラグの判定は無意味であり、必ずステップＳ１０８に進むことになる。このＡＤＣ異常フラグは以下に説明する他の処理との組合せで有効となる。
【００４３】
図５は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第２例を示すフローチャートである。
【００４４】
この図５に示すフローチャート中のステップＳ２０１〜Ｓ２０８は、それぞれ、図４に示すフローチャート中のステップＳ３０１〜Ｓ３０８それぞれと同一であり、重複説明は省略する。
【００４５】
図５のフローチャートでは、ステップＳ２０８において（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値よりも大きいときは、ステップＳ２０９においてＡＤＣ異常フラグが立てられる。
【００４６】
この図５に示す処理と図３に示す処理とを組み合わせると、図３のステップＳ１０７が有効となり、ＡＤＣフラグが立っているか否かに応じて異なるアルゴリズムに基づいて現像器へのトナー補給が行なわれることになる。すなわち、通常は主としてＡＤＣによるトナー補給、異常時（ＡＤＣ異常フラグが立っているとき）はＩＣＤＣによる記録画像の画素数に応じてトナー補給量を決定する方式が採用される。尚、現像器内のトナー濃度を磁気的あるいは光学的に測定するセンサを備えている場合は、ＡＤＣ異常フラグが立っていたときにそのセンサを用いる方式に切り替えてもよい。
【００４７】
図６は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第３例を示すフローチャートである。
【００４８】
この図６に示すフローチャート中の各ステップＳ５０１〜Ｓ５０８は、それぞれ、図４に示すフローチャート中の各ステップＳ３０１〜Ｓ３０８それぞれと同一であり、重複説明は省略する。
【００４９】
図６のフローチャートのステップＳ５０８において（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値以上であったときは、ステップＳ５０９に進み、図２に示す転写ベルト使用履歴メモリ３１が参照されて、転写ベルトがこれまでに２０万プリント以上使用されたか否かが判定される。転写ベルトがそれ以上使用されているときは、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を超える差を持つことになった原因は転写ベルトの特性の変化によるものであると判断でき、したがってその場合は、ステップＳ５１１，Ｓ５１２においてＡＤＣの濃度目標値が補正され、そのままＡＤＣによる制御を継続する（図３参照）。一方転写ベルトがそれほど使用されていないときは、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を超える差を持ったことは何らかの異常が発生したものと判断でき、そのときはステップＳ５１０に進んでＡＤＣ異常フラグが立てられる。この場合、図３を参照して説明したように、それ以降はＡＤＣによるトナー補給制御は行なわれずに、トナーを使用した画素数に応じてトナーを補給する制御に切り換えられる。
【００５０】
尚、ステップＳ５１１，Ｓ５１２の演算は、既に説明した図４のステップＳ３０９，Ｓ３１０の演算と同一であり、詳細説明は省略する。
【００５１】
ここで、図６のステップＳ５０９では、転写ベルトの使用履歴によりＡＤＣ濃度目標値を補正するかＡＤＣ異常フラグを立てるかを判定したが、転写ベルトの使用履歴のほかにも、感光体使用履歴メモリ３２（図２参照）に記憶されている感光体の使用履歴データ、濃度センサ３８による濃度データ、あるいは湿度センサ３９による湿度データに基づいて、あるいはそれらの任意の２つ以上のデータの組合せに基づいて、ＡＤＣ濃度目標値を補正するかＡＤＣ異常フラグを立てるかを判定してもよい。
【００５２】
図７は、転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第４例を示すフローチャートである。
【００５３】
この図７に示すフローチャート中の各ステップＳ４０１〜Ｓ４０８は、それぞれ、図４に示すフローチャート中の各ステップＳ３０１〜Ｓ３０８それぞれと同一であり、重複説明は省略する。ただし、ここではこの図７のステップＳ４０５における逆バイアスの値をＸμＡで表わしている。
【００５４】
このステップＳ４０５では、図２の逆バイアスメモリ４０に記憶された逆バイアスの値が参照され、転写ベルトにその値に応じた逆バイアスＸμＡが印加される。
【００５５】
ステップＳ４０８において（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を越えている旨判定されると、転写ベルトに印加される逆バイアスが所定値ＹμＡ分だけ増加され、ステップＳ４０６に戻り、あらためてＡＤＣパッチの作成、測定が行なわれてＡＤＣ接が求められる。それでもなお、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を越えているときは、逆バイアスがさらにＹμＡだけ増加され、もう一度ＡＤＣ接が求められ、これが逆バイアスが所定値ＺμＡに達するまで（ステップＳ４１０）、繰り返される。
【００５６】
逆バイアスが所定値ＺμＡに達してもなお、（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値を越えていたときは、ＡＤＣ異常フラグが立てられる（ステップＳ４１１）。
【００５７】
一方、いずれかの段階で（ＡＤＣ接−ＡＤＣ離）が規定値以下となったときは、転写ベルトに現在印加される逆バイアスの値が図２の逆バイアスメモリ４０に記憶される。この逆バイアスメモリ４０に記憶された逆バイアスの値は、次回にこの図７のフローチャートに基づく処理を実行する際に、ステップＳ４０５において採用される。
【００５８】
図８は、転写逆バイアスと転写効率との関係を示したグラフである。ここでは横軸に転写逆バイアス電流値（μＡ）、縦軸に転写効率（％）が示されている。ここで、転写効率は感光体から転写ベルトにトナーが転移する割合を示しており、このグラフ上、転写逆バイアス電流値が２０μＡ程度のときは感光体上のトナーの転写ベルトへの転写はかなり抑制されることを示している。
【００５９】
この図８に示すように、転写逆バイアス電流値が上昇すると転写効率が下がり、その後再び上昇する。
【００６０】
ここでは、感光体上のＡＤＣパッチを構成するトナーが転写ベルトに転移されずに感光体上にそのまま残ることが求められており、その目的からすると、この図８のグラフ上では転写逆バイアス電流値を２０μＡ程度に設定すればよいことになるが、この特性は装置の固体差や環境などにより変動する。逆バイアスの電流値はこのような特性を踏まえて決定されることになるが、電源への負担や電流を上げすぎることのリスクを考慮し、必要最小限に設定される。しかし装置内で濃度測定値の差が一定値を越えた場合、すなわち転写効率が上昇したと判定された場合は逆バイアス電流値をあげることは有効である。そして最適な電流値が決定され、以後のプリント動作中のＡＤＣパッチ形成時には、その電流値が使用される。
【００６１】
以上の実施形態は、現像器へのトナー補給量を制御することによって画像濃度を制御する実施形態であるが、次に、図１に示すレーザ露光器１による露光量を制御することにより画像濃度を制御する実施形態について説明する。
【００６２】
図９は、図２に示す制御部３０による、図３のトナー補給制御に代えて、あるいは図３のトナー補給制御とともに実行される露光量制御の処理手順を示すフローチャートである。
【００６３】
ここで、図３の処理が図４〜図８のいずれの処理とも組み合わされたように、この図９の処理も、図４〜図８のいずれの処理とも組み合わせることができる。
【００６４】
先ずステップＳ６０１において転写ベルトを感光体に接触させ、ステップＳ６０２において感光体に記録画像を形成する。この記録画像は、図１を参照して説明したようにして最終的に記録媒体上に転写及び定着される。
【００６５】
ステップＳ６０３では、パッチ作成カウンタの値が規定値に達したか否かが判定され、未だ達していないときはステップＳ６１１にジャンプしてプリント動作が終了したか否かが判定され、プリント動作が未だ続くときはステップＳ６０２に戻る。
【００６６】
ステップＳ６０３においてパッチ作成カウンタの値が規定値に達したと判定されると、ステップＳ６０４に移り、ＡＤＣ異常フラグが立っているか否かが判定される。
【００６７】
ＡＤＣ異常フラグが立っていたときは、ステップＳ６１０に進み、
新レーザ光量＝基準レーザ光量×温度補正係数×感光体経時補正係数
により、新たなレーザ光量(新レーザ光量）が求められる。この新レーザ光量は上記の式に示すように、基準レーザ光量が、図２に示す温度センサ３８により測定された温度に応じた温度補正係数と、図２に示す感光体使用履歴メモリ３２に記憶された感光体の使用履歴に基づく感光体経時補正係数とにより補正されたものである。すなわち、ここではＡＤＣ異常フラグが立っていることにより、ＡＤＣパッチの測定濃度に基づくレーザ光量の調整は行なわずに、環境（温度）や経時等に基づくレーザ光量の調整が行なわれる。
【００６８】
一方、ＡＤＣ異常フラグが立っていなかったときは、ステップＳ６０５において記録画像どうしの間にＡＤＣパッチが形成され、パッチ作成カウンタがリセットされ（ステップＳ６０６）、ＡＤＣパッチの濃度が測定され（ステップＳ６０７）、レーザ光量補正値が、
レーザ光量補正値＝（ＡＤＣパッチ濃度−ＡＤＣ濃度目標値）
×レーザ光量補正係数
により求められ（ステップＳ６０８)、新レーザ光量が、
新レーザ光量＝現在のレーザ光量＋レーザ光量補正値
により求められる（ステップＳ６０９）。
【００６９】
すなわち、ここではＡＤＣ異常フラグが立っていなかったため、ＡＤＣに基づくレーザ光量補正が行なわれる。
【００７０】
ステップＳ６１１ではプリント動作が終了したか否かが判定され、プリント動作が続くときはステップＳ６０２に戻り、プリント動作が終了したときは、ステップＳ６１２において、転写ベルトが感光体から離間される。
【００７１】
以上のようにして新レーザ光量が求められてステップＳ６０２に戻った後は、レーザ露光器１は、その求められた新レーザ光量のレーザ光による静電潜像の形成を行なうことになる。
【００７２】
尚、この図９に示す処理の場合、ステップＳ６０４においてＡＤＣ異常フラグが立っていると判定されたときはステップ６１０に移り、温度と感光体使用履歴とに基づく予測制御に切り替えられるが、その他、検出濃度が異常であると判断された場合は、異常表示を、画面表示、内部エラーの発生通信による報知などの方法でエンジニアやユーザに向けて行なってもよい。そのように構成すると、例えば転写ベルトの交換などの対処を速やかに行うことができる。また検出濃度が異常であると判断した場合、次回の電源投入時、あるいはプリント動作終了時など、検出濃度の比較を行なうことができる次の機械に再度判断し、正常と判断されたら、画像濃度制御の変更を解除するようにしてもよい。
【００７３】
尚、上記の実施形態の変形例として、以下の処理を行なってもよい。すなわち転写ベルトが感光体に接触しているときと離間している時の濃度測定値の差が一定値を越えた場合は、濃度検出方法を変更してもよい。例えば、ＡＤＣパッチのサイズ、読み取り回数、パッチ画像のスクリーン線数、パッチ画像の、画像データ上の濃度、パッチ作成インターバル、パッチ作成を記録画像どうしの間に転写ベルトが接触した状態で行っていたのをプリント動作終了時に転写ベルトを離間させた状態にしてＡＤＣ濃度検出を行う方式に切り替えることなどを行ってもよい。
【００７４】
また、転写ベルトが感光体に接触しているときと離間している時のＡＤＣ濃度検出値の差が一定値を越えた場合は、ＡＤＣ濃度検出値とＡＤＣ濃度目標値との差分に対する、画像濃度制御量の関係式を変更してもよい。画像濃度制御量は例えば図３のステップＳ１１２に示すＡＤＣ補給係数を、通常の例えば５０％にすることで、ＡＤＣ濃度の変動が制御の過剰な反応を引き起こすことを防ぐことができる。また図９のステップＳ６０８のレーザ光量補正係数を通常よりも小さくすることによっても同様の効果を得られる。
【００７５】
その他、現像バイアス、帯電器による帯電量などを変更することも有効である。さらに、転写ベルトが感光体に接触しているときと離間している時のＡＤＣ濃度検出値の差の判定に、複数回検出した濃度の平均値だけでなく、標準偏差などバラツキを示す値での判定を行うことも有効である。
【００７６】
また、上記の実施形態は感光体上に形成されたトナー像を転写ベルト上に担持された用紙上に直接に転写する方式に関するものであるが、本発明は、感光体から用紙上に直接にトナー像を転写する方式の画像形成装置に限られるものではなく、感光体上のトナー像を一旦中間転写体に転写し、その中間転写体上のトナー像を用紙に転写する方式の画像形成装置にも適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、ＡＤＣセンサを転写部下流に配置することによりセンサの汚れの影響を少なくし、長時間使用する中で、像転写体の汚れ、像転写体の表面性や抵抗など諸特性の変化、環境の変化、装置ごとの特性のばらつき等に起因する、トナーパッチの検出精度悪化の発生を防止することにより、かぶりや機内汚れなどの障害を引き起こさず常に安定した画像濃度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図３】トナー補給制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第１例を示すフローチャートである。
【図５】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第２例を示すフローチャートである。
【図６】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第３例を示すフローチャートである。
【図７】転写ベルトと感光体とを離間させたときと接触させたときとの双方についてのＡＤＣパッチの濃度測定の第４例を示すフローチャートである。
【図８】転写逆バイアスと転写効率との関係を示したグラフである。
【図９】露光量制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ レーザ露光器
２ 帯電器
３ 感光体
４ 現像器
５ 転写部
６ 転写ベルト
７ 転写ベルト装置
８ 接触離間ソレノイド
９ 転写バイアス印加ロール
１０ 定着器
１１ クリーナ
１２ 除電器
１３ ＡＤＣセンサ
１４ トナー容器
１５ トナー補給モータ
１６ 現像ロール
１７，１８，１９ ロール
２０ 転写補助帯電器
２１ 用紙
３０ 制御部
３１ 転写ベルト使用履歴メモリ
３２ 感光体使用履歴メモリ
３３，３４ メモリ
３５ 転写ベルトバイアス
３６ 転写ベルト接触離間ソレノイド
３７ ＡＤＣセンサ
３８ 温度センサ
３９ 湿度センサ
４０ 逆バイアスメモリ
４１ トナー補給累積バッファ
４２ パッチ作成カウンタ
４３ 露光量
４４ 現像バイアス
４５ トナー補給モータ
４６ ＡＤＣ異常フラグ
Claims (3)
- 回転しながら表面にトナー像が形成される像担持体と、所定の転写部において前記像担持体に接離自在に接触して該像担持体の回転とともに移動し、表面に直接に、あるいは表面に担持された記録媒体上に、該像担持体表面に形成されたトナー像の転写を受ける像転写体とを備え、前記像担持体に形成されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体上に画像濃度制御用の制御用トナー像を形成する制御用トナー像形成手段と、
前記像担持体の回転方向について前記転写部よりも下流側に配備された、該像担持体上に形成された制御用トナー像の濃度を測定する濃度センサと、
前記制御用トナー像の濃度を測定する濃度測定モードを、前記像担持体上に形成された後該制御用トナー像が、前記像転写体が前記像担持体から離間した状態にある前記転写部を通過した後で濃度が前記濃度センサにより測定されるように制御された第１のモードと、前記像担持体上に形成された後該制御用トナー像が、該制御用トナー像を形成するトナーの極性と同極性の電圧が印加された前記像転写体が前記像担持体に接触した状態にある前記転写部を通過した後で濃度が前記濃度センサにより測定されるように制御された第２のモードとの双方のモードに制御する測定モード制御手段と、
前記第１のモードと前記第２のモードとの双方のモードで制御用トナー像の濃度を測定し、前記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と前記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との関係に基づいて、前記濃度センサの目標値を変更する変更手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記変更手段は、前記第１のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果と前記第２のモードにおける制御用トナー像の濃度測定結果との差分が所定値以上の場合に前記濃度センサの目標値を変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記変更手段は、前記像担持体から前記像転写体へのトナー像の転写の性能に影響を及ぼす、該像転写体に印加する前記電圧を調整した上で、前記第２のモードによる測定を再度実行するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
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