JP4909022B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関する。さらに詳細には、感光体等の像担持体上に作成した濃度測定用画像の濃度変化に基づき、静電潜像の電位や現像器に対するトナー供給量の制御を行う画像形成装置に関する。

複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置において、出力される画像の濃度は温度・湿度等の環境要因の影響を受け易く、例えば、一般的な二成分現像剤を使用する複写機では低湿環境下で画像濃度が低下し、高湿環境下では画像濃度が上昇する傾向にある。

このため、常に略一定の出力画像濃度を維持するには、像担持体上に形成される静電潜像のコントラスト電位、現像工程で印加する現像バイアス電位、現像器内の現像剤のトナー濃度等の作像パラメータを環境要因の変化に応じて的確に制御する必要がある。

そこで、像担持体上に画像濃度測定用の特定パターンのトナー像（以下、基準パッチと記す）を形成する。そして、この基準パッチの濃度を光学的に測定し、その測定結果に基づいて、画像形成実行時のトナー像の形成に関する各種作像パラメータを制御する画像濃度制御方法（以下、パッチ検ＡＴＲと記す）が広く用いられている。（例えば、特許文献１、２参照）
このパッチ検ＡＴＲは、環境要因の変化によって画像濃度が変動すると、これを基準パッチの濃度変動として測定することができる。そして、測定した基準パッチの濃度に基づいて作像パラメータを制御すれば、画像濃度を略一定に維持することができるといった利点を有している。

ここで、上記のパッチ検ＡＴＲは、その実行間隔があまりに短くて頻繁に実行されると、トナー消費量が増加すると共に画像形成装置内の汚染にもつながる。また、パッチ検ＡＴＲの実行中は画像形成動作を行うことができないので、単位時間当たりの記録画像の生産性が低下してしまう。

また、逆にパッチ検ＡＴＲの実行間隔が長すぎて実行頻度が少ないと、環境要因の変化に対して画像濃度の制御を十分に追従させることができず、画像濃度が変動し易くなってしまう。このため、パッチ検ＡＴＲの実行間隔（実行頻度）は各画像形成装置毎に最適な間隔に設定される必要がある。

ところで、環境要因の変化によって画像濃度が変化する原因としては、特に湿度変化によるトナーの帯電量の変化が挙げられる。従って、画像形成動作の休止期間中に装置を設置した室内の湿度が大きく変わると、休止期間後に画像形成動作を行った際に画像濃度が目標濃度から大きく外れることになる。

しかし、トナーは現像器内で実際に撹拌されることによりその時の湿度に応じた帯電量を得るので、トナーの撹拌が行われていない画像形成動作の休止期間中は、トナーの帯電量が湿度の変化に対して完全には追従していない。そのため、画像形成動作の開始に伴ってトナーの撹拌が行われると、トナーの帯電量はその時の湿度に応じて急激に変化していくことになる。

従って、休止期間後の最初の画像形成動作の前にパッチ検ＡＴＲを実行して作像パラメータを設定しても正確な画像濃度制御は期待できない。すなわち、画像形成動作が開始されて現像器内のトナーが撹拌されると、トナーの帯電量が湿度に応じた帯電量に安定する迄の間は、画像濃度が急激に変化してしまい、設定した作像パラメータでは画像濃度を目標とする濃度に維持することができない。

そこで、休止期間中に雰囲気湿度等の環境が大きく変化した場合であっても最初の画像形成動作から濃度変動を抑制する構成として、画像濃度制御の実行間隔を画像形成立ち上げ初期の期間は短縮させている。（例えば特許文献３参照）
特開昭６３−１０６６７２号公報 特開平１−２９５２８１号公報 特開平８−１７１２４２号公報

しかしながら、上記従来技術では以下のような問題があった。

即ち、画像形成装置の小型化に伴い、加熱定着装置と現像器が近接して配置されるようになってきた。そのため現像器内の現像剤が定着装置の熱により温湿度変化を受けやすくなり、その結果トナーの帯電量が変動しやすくなることが考えられる。本トナー（スチレン−アクリル系重合体）は現像容器内の湿度が下がるとトナーの帯電量が上がる。

例えば、タンデム型のフルカラー複写機のように、複数の画像形成ステーションを有する画像形成装置においては、定着装置により近い画像形成部の方が遠い画像形成部に比べて、画像濃度が目標濃度から大きく外れやすい。なぜなら、定着装置により近い画像形成部の方が、定着装置からの排熱の影響を受けやすく、温湿度変化しやすいからである。

このような問題点に対処するためには、各画像形成部のパッチ検ＡＴＲの実行間隔を十分に短く設定すれば良いのだが、トナーの帯電量が湿度に応じて安定したものとなっている状態においてはパッチ検ＡＴＲの実行回数が過剰となる。そのため、前述のようにトナー消費量の増加、装置内汚染、単位時間当たりの記録画像の生産性の低下といった問題点が発生してしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものである。その目的とするところは、複数の画像形成部と、加熱手段を有する画像形成装置において、生産性を低下することなく、加熱手段からの距離に応じて生じる各画像形成部の温湿度変化に対応して色味変動を抑制可能な画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
出力する画像情報に応じてトナー像を形成する第一の画像形成部と、
出力する画像情報に応じてトナー像を形成する第二の画像形成部と、
前記第一及び第二の画像形成部により形成されたトナー像を記録材上で加熱する加熱手段と、
前記第一及び第二の画像形成部にて形成された制御用のトナー像の濃度を検知する検知手段と、
前記検知手段が検知した制御用のトナー像の濃度に基いて各画像形成部の画像形成条件を制御する制御モードを実行可能な画像形成装置において、
前記加熱手段の温度を記録材上のトナー像を加熱する第一温度よりも低い第二温度にて温度制御するスタンバイモードを実行可能であって、前記スタンバイモードから画像形成動作を実行する画像形成モードに復帰した場合に、
前記第一及び第二の画像形成部のうち前記加熱手段に対して遠くに配置されている画像形成部よりも近くに配置されている画像形成部の方を、前記制御モードの実行頻度が多くなるように制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、生産性を低下させることなく、加熱手段から温湿度変化を受けやすい画像形成部の画像濃度が目標濃度から大きく外れることがなくなり、画像形成動作初期から目標濃度に略合致した画像濃度を得ることが可能となる。かつ無駄なトナー消費量を抑えることができ、画像形成装置内の汚れも低減することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。尚、本発明の特徴をなす画像形成装置は、以下に述べるが、必ずしもこの形態に限られるものではない。

（１）画像形成部
図１は本発明に係る画像形成装置の一例の要部の概略構成模型図である。この画像形成装置は、タンデム方式を採用した電子写真フルカラーデジタル複写機である。

ＳＹ・ＳＭ・ＳＣ・ＳＫは図面上右から左に順に配列した第１〜第４の４つの画像形成ステーション（以下、画像形成部と記す）である。

各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）は何れも電子写真プロセス機構であり、それぞれ、像担持体として、アモルファスシリコン・セレン・ＯＰＣ等の感光層を表面に有し、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動されるドラム型の電子写真感光体１を有する。以下、この電子写真感光体をドラムと記す。また、ドラム１の表面を均一に除電する全面露光器２、除電を受けたドラム面を所定の極性・電位に一様に帯電する一次帯電器３、そのドラム帯電面に画像露光して静電潜像を形成する露光装置としてのレーザスキャナ４を有する。また、その静電潜像をトナー像として現像する現像器５、ドラム面に形成されたトナー像を記録材に転写させる転写帯電器６、記録材分離後のドラム面に残留した転写残りトナー等のドラム面汚染物を除去するクリーニング装置７等を有する。

第１の画像形成部ＳＹは、現像器５にイエロートナーを含む現像剤を収容してあり、ドラム１の面にフルカラー画像のイエロー成分像に対応するイエロートナー像を形成する。第２の画像形成部ＳＭは、現像器５にマゼンタトナーを含む現像剤を収容してあり、ドラム１の面にフルカラー画像のマゼンタ成分像に対応するマゼンタトナー像を形成する。第３の画像形成部ＳＣは、現像器５にシアントナーを含む現像剤を収容してあり、ドラム１の面にフルカラー画像のシアン成分像に対応するシアンのトナー像を形成する。第４の画像形成部ＳＫは、現像器５にブラックトナーを含む現像剤を収容してあり、ドラム１の面にフルカラー画像のブラック成分像に対応するブラックトナー像を形成する。各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）における電子写真画像形成原理・プロセスは公知であるからその詳細な説明は省略する。

８は駆動ローラ９とターンローラ１０との間に懸回張設したエンドレスで可撓性を有する転写ベルトであり、各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の下側に、全画像形成部に亘たらせて配設してある。転写ベルト８は矢印の反時計方向に、ドラム１の回転速度に対応した回転速度で駆動される。

各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）における転写帯電器６は、転写ベルト８の内側において転写ベルト８を介してドラム１の下面に対して対向させて配設してあり、ドラム下面と転写ベルト８との対面部分が転写ニップ部である。

１１はレジストローラであり、不図示の給紙機構部から一枚分離給紙されたシート状の記録材（転写材、用紙）Ｐを、転写ベルト８の第１の画像形成部ＳＹ側の端部に所定の制御タイミングで給送する。給送された記録材Ｐは転写ベルト６の上行側ベルト部分の面に静電的に吸着保持され、転写ベルト６の回動により第１〜第４の各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の転写ニップ部へ順次に搬送される。各転写帯電器６には所定の転写バイアスが印加される。

これにより、同一の記録材Ｐの面に対して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、およびブラックトナー像が順次に位置合わせ状態で重畳転写されて、未定着のフルカラートナー像（多重トナー像）が合成形成される。

第４の画像形成部ＳＫの転写ニップ部を通過した記録材Ｐは転写ベルト８から分離され、加熱手段としての定着装置１２に導入されて未定着トナー像の加熱定着処理を受けてフルカラー（多色カラー）画像形成物として排出搬送される。

本実施例における定着装置１２は熱ローラタイプの加熱定着装置である。この定着装置１２は、内部に熱源としてのハロゲンヒータ等の定着ヒータＨを備え、表面が所定の定着温度に加熱温調される加熱ローラ１２ａと、これにほぼ並行に配列して圧接させて定着ニップ部を形成させた加圧ローラ１２ｂを有している。加熱ローラ１２ａと加圧ローラ１２ｂは矢印の方向に所定の速度で回転駆動され、定着ニップ部にて記録材Ｐを挟持搬送しながら記録材上の未定着の各色トナー画像を溶融混色させてフルカラーの固着画像として定着させる。

モノクロ画像形成物あるいは単色画像形成物の出力も可能である。この場合は、その画像形成モードを選択すると、第１〜第４の画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）のうち選択された画像形成モードに対応した画像形成部だけが画像形成動作し、他の画像形成部はドラム１の回転駆動はなされるけれども画像形成動作はしない。そして画像形成動作した画像形成部の転写ニップ部において、転写ベルト８で搬送される記録材Ｐにトナー像を転写するシーケンスが実行される。

本実施例の複写機は装置の小型化を図るべく、定着装置１２は、記録材搬送方向最下流側の第４の画像形成部ＳＫに近接させて配設してある。そのために、この第４の画像形成部ＳＫは、他の画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）に比べて定着装置１２の熱の影響（温湿度変化）を受けやすい配置関係にある。

図２は各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の制御系統のブロック図である。１００は制御手段としてのコントローラ部（本体制御回路部：ＣＰＵ）であり、複写機を構成している各種プロセス機器類・センサ類から入力する電気的情報信号や各種プロセス機器類への指令信号の処理、所定の作像シーケンス制御を司る。ＲＯＭ１０１に格納された制御プログラムや参照テーブルにしたがって全ての複写機制御を実行する。

１０２は複写機に搭載させた原稿読取り装置部（イメージリーダ）である。複写すべき原稿Ｏの画像は、投影レンズ１０２ａやＣＣＤなどの撮像素子１０２ｂ等からなる色分解読取りユニットにより光電読取りされる。撮像素子１０２ｂは、原稿画像を色分解するとともに、多数の画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。

撮像素子１０２ｂから出力されるアナログ画像信号は画像信号処理回路１０３に送られ、ここで各画素ごとにその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素画像信号に変換され、パルス幅変調回路１０４に送られる。

このパルス幅変調回路１０４は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスを形成して出力する。すなわち、図３の（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対してはより幅の広い駆動パルスＷを、低濃度の画素画像信号に対してはより幅の狭い駆動パルスＳを、中濃度の画素画像信号に対しては中間の幅の駆動パルスＩをそれぞれ形成する。

各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の画像露光装置であるレーザスキャナ４は、半導体レーザ４ａ、回転多面鏡４ｂ、ｆθレンズ等のレンズ４ｃなどを有する。第１の画像形成部ＳＹのレーザスキャナ４の半導体レーザ４ａにはパルス幅変調回路１０４からフルカラー画像のイエロー成分像に対応するレーザ駆動パルスが入力する。第２の画像形成部ＳＭのレーザスキャナ４の半導体レーザ４ａにはパルス幅変調回路１０４からフルカラー画像のマゼンタ成分像に対応するレーザ駆動パルスが入力する。第３の画像形成部ＳＣのレーザスキャナ４の半導体レーザ４ａにはパルス幅変調回路１０４からフルカラー画像のシアン成分像に対応するレーザ駆動パルスが入力する。第４の画像形成部ＳＫのレーザスキャナ４の半導体レーザ４ａにはパルス幅変調回路１０４からフルカラー画像のブラック成分像に対応するレーザ駆動パルスが入力する。

そして、各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）において、それぞれ、半導体レーザ４ａに対してパルス幅変調回路１０４から入力したレーザ駆動パルスは、半導体レーザ４ａをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。

従って、半導体レーザ４ａは高濃度画素に対してはより長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動されることになる。それ故、ドラム１は高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。つまり、画素の濃度に対応して静電潜像のドットサイズが異なる。従って、当然のことながら、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するそれよりも大である。図３（ｄ）には、低、中、高濃度画素の静電潜像をそれぞれＬ、Ｍ、Ｈで示した。

半導体レーザ４ａから照射されたレーザ光Ｌは、回転多面鏡４ｂによって掃引され、ｆ／θレンズ等のレンズ４ｃ、及びレーザ光Ｌを像担持体たるドラム１方向に指向させる固定ミラー４ｄによって、ドラム１上にスポット結像される。

かくして、画像情報信号に対応して変調されたレーザ光Ｌはドラム１をその回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に走査し、静電潜像を形成することになる。第１の画像形成部ＳＹのドラム１には、フルカラー画像のイエロー成分像に対応する静電潜像が形成される。第２の画像形成部ＳＭのドラム１には、フルカラー画像のマゼンタ成分像に対応する静電潜像が形成される。第３の画像形成部ＳＣのドラム１には、フルカラー画像のシアン成分像に対応する静電潜像が形成される。第４の画像形成部ＳＫのドラム１には、フルカラー画像のブラック成分像に対応する静電潜像が形成される。

本実施例において、各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の現像器５は、それぞれ、所定の色のネガトナーｔと磁性キャリアｃとを所定のトナー濃度で混合させた二成分現像剤Ｔを用いた反転現像器である。

５ａは二成分現像剤Ｔを収容させた現像容器、５ｂは現像容器の開口部に回転自在に配設した非磁性の現像スリーブ、５ｃは現像スリーブ内に配設した回転しないように固定されたマグネットローラである。５ｄは現像スリーブ４ｂに所定の隙間を存して配設した現像ブレード、５ｅは現像容器５ａ内に配設した現像剤攪拌搬送スクリュー軸である。現像スリーブ５ｂはマグネットローラ５ｃの外回りを矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。回転する現像スリーブ５ｂの外面に二成分現像剤Ｔがスリーブ内部のマグネットローラ５ｃの磁気力により磁気ブラシ層として担持される。その磁気ブラシ層が現像スリーブ５ｂの回転で搬送され、現像ブレード５ｄによりその層厚が所定に規制されて、ドラム１と対面する現像部へ搬送される。現像スリーブ５ｂには不図示の現像バイアス電源部から所定の現像バイアスが印加される。これにより、現像部において、ドラム１側の静電潜像が現像スリーブ５ｂ側の現像剤の磁気ブラシ層により、接触方式又は非接触方式にてトナー像として反転現像される。現像部において静電潜像の現像に寄与した現像スリーブ５ｂ側の現像剤の磁気ブラシ層は引き続く現像スリーブ５ｂの回転で現像容器５ａ内に戻し搬送される。ここで、反転現像とは、ドラム１の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させて、これを可視化する現像方法である。

現像器５内の二成分現像剤Ｔは、静電潜像の現像によりトナーｔが消費されてトナー濃度が低下する。そこで、後述する画像濃度制御手段により、現像器５内の二成分現像剤Ｔに対してトナー補給部からトナーを補給する制御を行って、二成分現像剤Ｔのトナー濃度を所定範囲内に維持する制御が行われる。もしくは作像条件を変更する制御を行って、出力画像の濃度を所定範囲内に維持する制御が行われる。

５ｆは現像器５に対するトナー補給部であり、現像容器５ａの上部に取り付けられている。５ｇはトナー補給槽であり、補給用のトナーｔを収容させている。５ｈはトナー補給槽内の底部に配設したトナー搬送スクリュー軸である。この軸５ｈにギア列５ｋを介して接続したモータＭにより該軸５ｈを回転駆動することで、トナー補給槽５ｇ内のトナーｔが現像容器５ａ側に搬送されて、軸５ｈの回転数に対応した量のトナーｔが現像容器５ａ内の二成分現像剤Ｔに対して供給される。供給されたトナーｔは現像容器５ａ側の現像剤搬送・攪拌スクリュー軸５ｅの回転により二成分現像剤Ｔに対して攪拌されて混入する。

トナー搬送スクリュー軸５ｈによるトナーｔの現像容器５ａへの供給は、コントローラ部１００によりモータ駆動回路１０５を介してモータＭの回転を制御することにより制御される。コントローラ部１００に接続されたＲＡＭ１０１には、モータ駆動回路１０５の制御データ等が記憶されている。

（２）画像濃度制御手段
本実施例では、画像濃度制御手段として、下記の「パッチ検ＡＴＲ」と「ビデオカウントＡＴＲ」の２つを備えている。

パッチ検ＡＴＲは、ドラム１に制御用のトナー像としての画像濃度測定用のトナー像（濃度参照用パッチ画像、以下、基準パッチと記す）ｔａ（図４）を作像する。そして、その基準パッチｔａの濃度をドラム１に対向設置した濃度検知手段１０７（図２・図４）により検知して制御を実行する方式である。

ビデオカウントＡＴＲは、パルス幅変調回路１０４からレーザ４ａに出力されるレーザ駆動パルスをビデオカウンタ１１０にも入力させる。そして、このビデオカウンタ１１０からの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルからコントローラ部１００により必要トナー量等を演算して制御を実行する方式である。

パッチ検ＡＴＲを更に具体的説明する。１０６はドラム１上に基準パッチｔａを形成するための画像信号を発生するパッチ信号発生回路である。コントローラ部１００は所定の制御シーケンスにおいてこのパッチ信号発生回路１０６を制御してパッチデータを生成させ、パルス幅変調回路１０４に送信する。パルス幅変調回路１０４は入力されるパッチデータに対応したレーザ駆動パルスを形成して出力する。そのレーザ駆動パルスがレーザスキャナ４のレーザ４ａに入力し、ドラム１の面にパッチデータに対応した静電潜像が形成され、現像器５により基準パッチｔａとしてトナー現像される。

その基準パッチｔａの画像濃度（以下、パッチ濃度と記す）が、ドラム１に対向設置した濃度検知手段としてのトナー濃度センサ（光センサ）１０７により検知される。本実施例において、トナー濃度センサ１０７は、ＬＥＤなどの発光部１０７ａと光電変換素子などの受光部１０７ｂとを有し、基準パッチｔａに発光部７３ａからの光を照射し、その反射光を受光部７３ｂで受光してパッチ濃度を検知する。この検知したパッチ濃度は、現像器５内における二成分現像剤Ｔのトナー濃度に対応する。

上記の受光部１０７ｂから出力されるパッチ濃度に関する電気信号は、比較器１０８の一方の入力に供給される。この比較器１０８の入力には、基準電圧信号源１０９から基準パッチの規定濃度（初期濃度）に対応する基準信号が入力されている。比較器１０８は入力パッチ濃度と初期画像濃度とを比較してその濃度差を求め、濃度差の出力信号をコントローラ部１００に供給する。

この濃度差の出力信号（検知手段の結果）は、ビデオカウントＡＴＲによる現像器内現像剤Ｔへのトナー補給濃度制御に使用するか、作像条件、即ち画像形成条件（ドラム電位、現像バイアス、レーザパワー、パルス幅等）の変更制御に使用する。

本実施例の複写機では、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの４色分の画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）を備えているので、各色の画像形成部において、上記のようにして、各色の基準パッチｔａの濃度検知および初期濃度との比較が行なわれる。そして、各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）において、各色の基準パッチｔａにおける実際の濃度と初期濃度との濃度差が求められて、濃度差の出力信号がコントローラ部１００に供給される。

ビデオカウンタ１１０では、原稿画像の画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を積算してビデオカウントＡＴＲによる現像剤へのトナー補給制御を行なわせる。

その際、コントローラ部１００において、上記基準パッチｔａの濃度の出力信号から、パッチ濃度を初期濃度に戻すのに必要な、例えばブラック現像剤のトナー過不足量（トナー補給量）を演算する。そして、予めＲＯＭ１０１に記憶させてある図５に示すテーブルから得られた補正係数を、ビデオカカウントＡＴＲにより求められたトナー補給量に掛け合わせた値を補正されたトナー補給量としトナー補給を行なう。

例えば、上記ブラック現像剤のトナー過不足量が、図５に示すように、設定値からのトナー濃度ずれ量として１．００または−１．００のときには、それぞれ補正係数を１．５０または０．５０とする。そして、ビデオカカウントＡＴＲにより求められたトナー補給量に掛け合わせ、この値を補正されたトナー補給量としトナー補給を行なう。

複写機の全ての制御を司るコントローラ部１００は、所定のコピー枚数Ｎがカウントされる毎にパッチ信号発生回路１０６に対してパッチデータの発生を要求し、ドラム１上に基準パッチｔａを形成する。そして、形成された基準パッチｔａの濃度を濃度センサ１０７で検出し、係る検出信号に基づいて作像条件の変更または、トナー補給部５ｆから現像器５に補給するトナー量を補正する。

本実施例の複写機では、コピー枚数（各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）ごとの作像枚数）Ｎ＝５０を標準間隔として、この標準間隔時毎に基準パッチｔａを形成する、即ちパッチ検ＡＴＲを実行するように初期設定がなされている。

図６はコピージョブスタート後の画像濃度の制御プログラムを示すフローチャートである。

コピースタート信号に基いてコピージョブがスタートすると、コントローラ１００は各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）毎にコピー枚数（画像形成動作回数）ＣＮＴをカウントアップする（ＳＷ１）。

画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の何れかのコピー枚数ＣＮＴが標準間隔Ｎと合致したか否かをチェックする（ＳＷ２）。

そして、画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）のどれもコピー枚数ＣＮＴと標準間隔Ｎが合致しないのであれば、全てのコピージョブか終了したか否かをチェックする（ＳＷ３）。そして、終了していれば制御を終了し、終了していないのであればＳＷ１及びＳＷ２を繰り返す。

一方、画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の何れかが、コピー枚数ＣＮＴと標準間隔Ｎが合致したと判断されたならば、コントローラ１００はプリントジョブを一時中断させる。そして、コピー枚数ＣＮＴと標準間隔Ｎが合致した画像形成部について、そのドラム１上に基準パッチｔａを作成させ、その濃度を検出して作像条件の変更あるいは現像器５に補給するトナー量の補正を行う（ＳＷ４）。

ここで、作像条件の変更は、濃度センサ１０７の検出信号に基づいて目標露光部電位ＶＬＳに加算するオフセット値αを選択して行われる。基準パッチｔａのパッチ濃度が規定濃度よりも低い時はオフセット値αを負の値とし、パッチ濃度が規定濃度よりも高い時はオフセット値αを正の値とする。オフセット値αが負の値であれば、計算によって求められる新たなレーザ光量またはパルス幅が大きくなって画像部電位が低下し、画像部電位と現像バイアス電位との差が大きくなって画像濃度が上昇する。逆に、オフセット値αが正の値であれば、計算によって求められる新たなレーザ光量またはパルス幅が小さくなって画像部電位が上昇し、画像部電位と現像バイアス電位との差が小さくなって画像濃度が低下する。これにより、基準パッチ形成後の最初のコピーから速やかに画像濃度を目標濃度に補正することができる。

このようにしてＳＷ４で画像濃度の制御を行ったならば、カウントアップしたコピー枚数をＣＮＴ＝０にリセットし（ＳＷ５）、ＳＷ３においてコピージョブが全て終了したか否かをチェックし、終了していないのであればＳＷ１及びＳＷ２を繰り返す。

上述したこのフローチャートは、各画像形成部毎に行っている。

また、図７に示したように、温湿度に応じて、トナー単位質量あたりの電荷量（以下、トリボ［μＣ／ｇ］と記す）は変化することが知られている。そのため、定着装置１２の最も近くに配置されている第４の画像形成部ＰＫの温湿度変化量は、他の第１〜第３の画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣの温湿度変化量より大きくなり、第４の画像形成部ＰＫの実際の濃度が目標濃度からずれることがよくあった。

例えば、本実施例中の画像形成実行中におけるある時点での温湿度測定値は、第４の画像形成部ＰＫの現像器５内の温湿度は３０［℃］・２０［％］であり、他の画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣの現像器５内の温湿度は２５［℃］・３０［％］であった。

図８は第４の画像形成部ＰＫにおいて、同じ画像をコピーし続けて、パッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎ（頻度）を変えた時の画像濃度及びトナー消費量の関係を示した図である。

（ａ）は時間（生産枚数）に対する画像濃度のグラフを説明するための図である。（ｂ）は時間（生産枚数）に対するトナー消費量の関係を説明するための図である。点線がＮ＝３０枚の設定とした時、実線がＮ＝４０枚の設定とした時、一点鎖線がＮ＝５０枚の設定とした時である。

（ａ）より、Ｎ＝３０枚及びＮ＝４０枚の設定の時は、画像濃度の推移は目標画像濃度内に入っていることがわかる。しかし、Ｎ＝５０枚の設定では、画像濃度の推移は目標画像濃度内から逸脱しているため、コピーされて出力された成果物としての価値を失ってしまう。

一方、（ｂ）より、パッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎが短いほど、パッチ検ＡＴＲのためにトナーを消費するため、トータルとしてのトナー消費量は多くなってしまい、複写機内の汚染に繋がってしまう。

よって、コピー出力された画像濃度が目標画像濃度内に収まっており、かつトナー消費量が最適であるために、第４の画像形成部ＰＫのパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔ＮはＮ＝４０の設定とする。他の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）のパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔ＮはＮ＝５０の設定とする。即ち、定着装置１２により近い第４の画像形成部ＳＫの画像濃度制御モードの実行頻度を他の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）の実行頻度よりも多い設定とする。これにより、他の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）における、無駄なトナーの消費量を抑えることができ、複写機内の汚れも低減することができ、かつ第４の画像形成部ＰＫの実際の画像濃度が目標濃度内に常に入れることができる。

ここで、本実施例中の複写機は、写真画質等のような高い諧調性、広い色再現範囲、良好な粒状性を有する画像特性を出力するため、色味変動しないことが求められている。つまりコピー出力された画像濃度が目標画像濃度内に収まっていることが求められている。そのため、定着装置１２に近い側の画像形成部ＰＫのパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎを、定着装置１２から遠い側の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）のパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎより４／５倍以下に設定しても良い。すなわち、定着装置１２により近い画像形成部ＰＫの画像濃度制御モードの実行頻度を他の部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）の実行頻度の１．２５倍以上とした設定にしても良い。

本実施例２において、複写機構成自体は実施例１と同様であるから再度の説明は省略する。

本実施例２の複写機においては、コントローラ１００は、次のような場合に、以下のようなウォームアップ制御を行っている。

すなわち、主電源の投入直後あるいは４時間以上コピージョブを行わなかったスタンバイ状態の後では、定着装置１２内の加熱ローラ１２ａの温度は目標温度より下がっている（スタンバイモード：定着装置１２の温度を記録材上のトナー像を加熱する第一温度よりも低い第二温度にて温度制御する）。そこで、スタンバイ状態から所定時間経過後に画像形成信号がＯＮされると、定着装置は所定の目標温度に達するように所定の電力内で可能な限り最大の電力を定着ヒータＨに費やす。このように、瞬時に加熱ローラ１２ａの温度を目標温度内にするウォームアップ制御を行っている。なお、スタンバイ時間はコントローラ１００の計時機能部で計測されている。

そのため、定着装置１２により近い第４の画像形成部ＰＫは、複写機のスタンバイ状態時よりも温湿度の影響を顕著に受け、画像形成部がスタンバイ時のパッチ検ＡＴＲ頻度では、実画像濃度が目標濃度より顕著にずれてしまうことがあった。

例えば、本実施例中のウォームアップ制御終了時点での温湿測定値は、第４の画像形成部ＰＫの現像器５内の温湿度は３５［℃］、１０［％］であり、他の画像形成ステーションＰ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）内の現像器５内の温湿度は２５［℃］、３０［％］であった。

図９は第４の画像形成部ＰＫにおいて、同じ画像をコピーし続けて、パッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎを変えた時の画像濃度及びトナー消費量の関係を示した図である。

（ａ）は時間（生産枚数）に対する画像濃度のグラフを説明するための図である。（ｂ）は時間（生産枚数）に対するトナー消費量の関係を説明するための図である。点線がＮ＝２０枚の設定とした時、実線がＮ＝２５枚の設定とした時、一点鎖線がＮ＝３０枚の設定とした時である。

（ａ）よりＮ＝２０枚及びＮ＝２５枚の設定の時は、画像濃度の推移は目標画像濃度内に入っていることがわかる。しかし、Ｎ＝３０枚の設定では、画像濃度の推移は目標画像濃度内から逸脱しているため、コピーされて出力された成果物としての価値を失ってしまう。

（ｂ）よりパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎが短いほど、パッチ検ＡＴＲのためにトナーを消費するため、トータルとしてのトナー消費量は多くなってしまい、画像形成装置内の汚染に繋がってしまう。

よって、本実施例においては、コピー出力された画像濃度が目標画像濃度内に収まっており、かつトナー消費量が最適であるために、第４の画像形成部ＰＫのパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔ＮをＮ＝２５枚の設定とする。他の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）のパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔ＮはＮ＝５０枚の設定とする。これにより、無駄なトナーの消費量を抑えることができ、複写機内の汚れも低減することができ、かつ第４の画像形成部ＰＫの実際の濃度が目標濃度内に常に入れることができる。

ここで、本実施例中の画像形成装置は、写真画質等のような高い諧調性、広い色再現範囲、良好な粒状性を有する画像特性を出力するため、色味変動しないことが求められている。つまりコピー出力された画像濃度が目標画像濃度内に収まっていることが求められている。そのため、定着装置１２に近い側の画像形成部ＰＫのパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎを、定着装置１２から遠い側の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）のパッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎより１／２倍以下に設定しても良い。すなわち、定着装置１２により近い画像形成部ＰＫの画像濃度制御モードの実行頻度を他の部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）の実行頻度の２倍以上とした設定にしても良い。

また、朝一時や、スタンバイ時からの復帰動作時から所定期間は、温湿変化が大きいが、所定期間が経過した後（設定時間経過後）は各画像形成部の温湿変化の差が小さくなる。そのため、画像形成部ＰＫと他の部Ｐ（Ｙ・Ｍ・Ｃ）の画像濃度制御モードの実行頻度差を小さくしてもよい。

上記実施例２のようにウォームアップ制御がある複写機では、定着装置１２からの排熱が多くなり、急激に温湿度変化する範囲が広がる。そのため、この急激な温湿度変化を受ける画像形成部は、定着装置１２に最も近い第４の画像形成部ＰＫと、次ぎに近い第３の画像形成部ＰＣになった。

よって、本実施例３では、第４の画像形成部ＰＫについては、パッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔Ｎを実施例２のようにＮ＝２５枚の設定とした。また、第３の画像形成部ＰＣについては、パッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔ＮをＮ＝３５枚の設定とした。そして、他の画像形成部Ｐ（Ｙ・Ｍ）については、パッチ検ＡＴＲを実行させる標準間隔ＮをＮ＝５０枚の設定とした。これにより、無駄なトナーの消費量を抑えることができ、複写機内の汚れも低減することができ、かつ第４と第３の画像形成部ＰＫ及びＰＣの実際の濃度を常に目標濃度内に入れることができる。

［特記事項］
１）像担持体１は電子写真感光体に限られない。静電記録プロセスにおける静電記録誘電体であってもよい。この場合は、これを帯電手段で所定の極性・電位に一様に帯電し、その帯電処理面を除電針や電子銃等の除電手段で選択的に除電して静電潜像が形成される。

２）静電潜像を形成する画像露光手段３は、レーザー走査露光手段に限られず、ＬＥＤアレイなど他のデジタル露光手段でもよい。画像結像投影光学装置等のアナログ露光手段でもよい。螢光灯等の光源と液晶シャッター等の組み合わせなどによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら各種の画像露光手段を用いることができる。

３）現像手段５についても特に限定するものではない。反転現像装置に限られず、正規現像装置であってもよい。一般に、静電潜像のトナーによる現像方法には、一成分非接触現像方式と、一成分接触現像方式と、二成分接触現像方式と、二成分非接触現像方式と、の４種類に大別される。

一成分非接触現像方式は、非磁性トナーをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上に塗布して、又は磁性トナーを現像剤担持搬送部材上に磁気力によって塗布して、像担持体に対して非接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

一成分接触現像方式は、上記のように現像剤担持搬送部材上に塗布した非磁性トナー又は磁性トナーを像担持体に対して接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

二成分接触現像方式は、トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を用いて磁気力により搬送して像担持体に対して接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

二成分非接触現像方式は、上記の２成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用して静電潜像を現像する方法である。

４）画像形成装置は、ドラム型やベルト型等の中間転写体を用いて、多色やフルカラー画像を形成する装置であってもよい。複写機に限られず、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等であってもよい。また、本実施例では複数の各像担持体に現像手段を設ける構成について説明したが、これに限らず、共通の像担持体に複数の現像手段を用いてトナー像を形成する構成であってもよい。

実施例１の画像形成装置の要部の概略構成模型図である。 各画像形成部Ｓ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）の制御系統のブロック図である。 画像情報信号をカウントする方法を説明するための波形図である。 基準パッチ濃度センサ（光センサ）の概略構成模型図である。 パッチ検ＡＴＲによる設定値からのトナー濃度ずれ量に対する補正係数を説明するためのグラフである。 コピージョブ実行中における画像濃度制御の手順を示すフローチャートである。 各環境に対するトナー帯電量の変化を説明するための図である。 パッチ検ＡＴＲの実行頻度を変えた時の生産枚数に対する画像濃度及びトナー消費量を説明するための図である。 実施例２において、パッチ検ＡＴＲの実行頻度を変えた時の生産枚数に対する画像濃度及びトナー消費量を説明するための図である。

符号の説明

ＳＹ・ＳＭ・ＳＣ・ＳＫ：第１〜第４の画像形成部（画像形成ステーション）、１：感光体ドラム（像担持体）、２：全面露光器、３：一次帯電器、４：画像露光装置（レーザスキャナ）、５：現像器、６：転写帯電器、７：クリーニング装置、８：転写ベルト、１１：レジストローラ、１２：定着装置、Ｐ：記録材、１００：コントローラ（ＣＰＵ、主制御回路部）、１０１：ＲＯＭ、１０２：イメージリーダ部、１０３：画像信号処理回路、１０４：パルス幅変調回路、１０５：モータ駆動回路、１０６：パッチ信号発生回路、１０７：基準パッチ濃度センサ（光センサ）、１１０：ビデオカウンタ

Claims (3)

1. 出力する画像情報に応じてトナー像を形成する第一の画像形成部と、
   出力する画像情報に応じてトナー像を形成する第二の画像形成部と、
   前記第一及び第二の画像形成部により形成されたトナー像を記録材上で加熱する加熱手段と、
   前記第一及び第二の画像形成部にて形成された制御用のトナー像の濃度を検知する検知手段と、
   前記検知手段が検知した制御用のトナー像の濃度に基いて各画像形成部の画像形成条件を制御する制御モードを実行可能な画像形成装置において、
   前記加熱手段の温度を記録材上のトナー像を加熱する第一温度よりも低い第二温度にて温度制御するスタンバイモードを実行可能であって、前記スタンバイモードから画像形成動作を実行する画像形成モードに復帰した場合に、
   前記第一及び第二の画像形成部のうち前記加熱手段に対して遠くに配置されている画像形成部よりも近くに配置されている画像形成部の方を、前記制御モードの実行頻度が多くなるように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記スタンバイモードから画像形成モードに復帰してから設定時間経過後は前記第一の画像形成部と前記第二の画像形成部の前記制御モードの実行頻度の差を小さくするように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第一及び第二の画像形成部はそれぞれ感光体と、感光体上に形成された静電像をトナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像器を備え、
   前記制御手段は前記検知手段が検知した制御用のトナー像の濃度に基づき、前記現像器に補給するトナーの量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。