JP4995123B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定期間ごとに画像形成条件として現像バイアスを制御するプロセスコントロールを実行するプロセス制御手段を備えた画像形成装置に関する。

従来の電子写真方式の画像形成装置では、一般的に、潜像担持体（例えば、感光体）の表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化（現像）し、可視像化されたトナー像を記録用紙等の記録材に静電的に転写した後、記録材に転写されたトナー像を定着装置により記録材に固着する。

この種の画像形成装置において、トナーと、トナーに電荷を付与するための磁性粒子、キャリアと、を含む２成分現像剤を用いて現像を行う場合には、現像剤中のトナー及びキャリアのうちトナーのみを潜像担持体に付着させて消費させる方式が採用されている。このため、画像形成装置では、現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサの測定結果に基づき、現像剤のトナー濃度を一定に保つようにトナー濃度制御がなされるのが一般的である。

また、装置の環境、経時に対応して、帯電電位、露光量、現像電位等のプロセス条件を調整し、常に一定の画像が得られるようにすることを、一般的にプロセスコントロール（プロコンもしくはプロセス制御）と呼んでいる。

このプロセスコントロールとして、感光体ドラムの表面電位を計測し、画像データに基づき感光体ドラムに付着するトナー付着量を予測し、実際に感光体ドラムに付着した付着トナー量を計測して、それらの比較結果より像形成条件の一つである帯電量、現像バイアス、露光量、トナー濃度などの少なくとも一つを補正する画像形成装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、基準トナー画像（以下、「トナーパッチ」という）の画像濃度の測定値の所定目標値からの偏差と、その測定値が基準濃度領域内か、該領域より低い低濃度領域内か、該領域より高い高濃度領域内にあるかに対応して設定されている変換係数とに基づいて、現像剤のトナー濃度を制御する画像形成装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−２３０６号公報 特開２００２−１９６５５２号公報

しかしながら、例えば、同じ現像電位が確保された現像条件であっても、前回までの印字ジョブの状況により、現像特性、印字特性が大きく異なる。すなわち、あるプロセスコントロールから次のプロセスコントロールの間で低印字ジョブが繰り返されると、ベタ部のガサツキによる画像濃度の低下が発生する。この原因は、トナーの入れ替わりが少ないことによるデベストレスにより、流動性が悪化するからである。逆に、高印字ジョブが連続した場合には、トナー入れ替わりが多いことで、デベ帯電量が低くなり、その結果トナー付着量が多くなり、画像濃度がばらつくことになる。

また、特許文献１では、単にトナー濃度を制御することにより、トナー画像濃度が変化することは記載されているが、前回までの印字ジョブに対する考慮は含まれておらず、印字状況によっては大きな画像品質の低下を起こしていた。

また、特許文献２では、トナーパッチの画像濃度だけの結果をもとに、トナー濃度を制御しているため、そのときの表面電位は不明であり、単に現像濃度を確保するものにとどまり、特許文献１と同様、印字状況によっては大きな画像品質の低下を起こしていた。

よって、画像形成装置の環境、経時を考慮しつつ、所定の画質レベルを維持することが望まれている。

そこで、上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、２成分現像剤を用いた画像形成装置において、画像形成装置を構成する現像装置の環境、経時に対応して、常に所定レベル以上の画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、
潜像担持体と、
現像バイアスが印加されることで前記潜像担持体に画像を形成する現像手段と、
所定期間ごとに画像形成条件により決定される現像バイアスを印加してプロセスコントロールを実行するプロセス制御手段を備えた画像形成装置において、
平均原稿印字率に対応して決定される補正領域と、当該補正領域に対応する現像バイアスの補正量とを対応づけて記憶する換算テーブルと、
前記プロセスコントロール実行時の第１平均印字率に対応して補正領域を決定する補正領域決定手段と、
現在の印字ジョブから予め設定された枚数の第２平均印字率に基づいて補正領域を前記換算テーブルから決定し、当該補正領域が前記第１平均印字率に対応した補正領域より変更されている場合には、当該補正領域に対応する現像バイアスの補正量を前記換算テーブルから読み出して現像バイアスを補正する制御を行う現像バイアス制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置において、前記第２平均印字率は、現在の印字ジョブから予め設定された枚数だけ遡った区間に基づいて求められることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置において、前記第２平均印字率は、前記第１平均印字率を求める枚数と、前記プロセスコントロール実行後現在の印字ジョブまでの枚数とに基づいて求められることを特徴とする。

本発明によれば、所定枚数の印字ジョブ中の平均原稿印字率に対応させて、現像バイアスを補正して実効現像バイアス（｜ＤＶＢ−ＶＬ｜、ここで、ＤＶＢは現像バイアス、ＶＬは露光後の感光体表面電位とする）を調整することで、印字特性を考慮した現像条件を制御することを行い、さらに今回の印字ジョブにおける平均印字率にも対応させて実効現像バイアスを調整し直すため、より安定した画像濃度を確保することができる。

また、前回のプロセスコントロール期間中における印字率記憶部を別途有するため、それとの比較により、急激な印字率の変化を確認でき、より安定した画像濃度を確保することができる。

また、潜像担持体について所定の表面電位を確保することで、常に一定レベル以上の現像画像（印字画像）を得ることができるため、潜像担持体の感度情報や潜像担持体の劣化状況も確認することができる。

また、表面電位センサによる測定結果に基づく表面電位が、所定の範囲を超えている場合には、警告表示する構成とすることで、潜像担持体の表面電位に関係する部材、例えば、潜像担持体、表面電位センサ等の異常を使用者に報知することができる。

また、環境状態に関して計測し、トナー濃度センサの感度を調整することで、周囲環境の影響を補正し、正確にトナー像の画像濃度を検出することができ、適切なトナー濃度の制御を行なうことができる。

また、現像剤の寿命度合いに関して計測し、トナー濃度センサの感度を調整することで、より正確にトナー像の画像濃度を検出することができ、適切なトナー濃度の制御を行うことができる。なお、前記「寿命度合い」は、初期状態から寿命に至る使用状況のことであり、例えば、使用期間を挙げることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の実施形態について説明する。
（全体構成）
まず、本発明を適用した一実施形態に係る画像形成装置１の全体の構成を説明する。図１は、画像構成装置１の全体構成を示す概略図である。

画像形成装置１は、原稿から読取って画像データを取得したり、或いは、外部から受信して画像データを取得したり、この画像データによって示されるモノクロ画像をシート上に形成したりするものであり、その構成を大別すると、原稿搬送部（ＡＤＦ：Automatic Document Feeder）１０１、画像読取り部１０２、画像形成部１０３、シート搬送部１０４及び給紙部１０５からなっている。

原稿搬送部１０１は、少なくとも１枚の原稿が原稿セットトレイ１１にセットされると、原稿を１枚ずつ原稿セットトレイ１１から引き出して搬送し、該原稿を画像読取り部１０２に導いて通過させ、該原稿を排紙トレイ１２に排出するようになっている。

画像読取り部１０２は、原稿搬送部１０１からの原稿画像を読取り、該原稿画像に対応する画像データを、後述する制御部２００へ送信するようになっている。

画像読取り部１０２から制御部２００へ送信された画像データは、制御部２００で各種の画像処理を施してから、画像形成部１０３に出力されるようになっている。

画像形成装置１は、電子写真方式の画像形成プロセスによって画像を形成するものであり、画像形成部１０３は、潜像担持体（ここでは感光体ドラム）２１と、感光体ドラム２１の表面を帯電させるための帯電装置２２と、感光体ドラム２１上に静電潜像を形成するための露光装置（ここでは光書込みユニット）２３と、前記静電潜像を現像剤によって現像して感光体ドラム２１上にトナー像を形成するための現像装置２４と、感光体ドラム２１上のトナー像を記録用紙等の転写シートに転写するための転写ユニット２５と、転写ユニット２５によって転写されずに感光体ドラム２１の表面に残った残留トナーを除去するためのクリーニング装置（ここではクリーニングユニット）２６と、シート上の転写画像を該シートに定着するための定着装置（ここでは定着ユニット）２７と、感光体ドラム２１の表面に残った残留電荷を除電するための除電装置（不図示）と、を備えている。

つづいて、画像形成部１０３の動作について、詳細に説明する。感光体ドラム２１は、表面が所定方向に移動し（図中矢印Ａ方向に回転し）、その表面がクリーニング装置２６によりクリーニングされ、クリーニングされた表面が帯電装置２２により均一に帯電される。本実施の形態では、高速画像形成処理を実現するために、感光体ドラム２１の周速度は、例えば、５４０ｍｍ／ｓｅｃとする。

帯電装置２２は、例えば、本実施形態では、グリッド電極を有するスコロトロン型帯電器とする。詳しくは、帯電装置２２は、チャージャー型のものであって、コロナワイヤと感光体ドラム２１との間にグリッド電極が設けられており、制御部２００の指示の下、グリッド電圧を調整して感光体ドラム２１上の表面電位を調整できるようになっている。

露光装置として作用する光書込みユニット２３は、レーザー光源であるレーザー照射部２８及びミラー群２９を備えるレーザースキャニングユニット（ＬＳＵ）である。この光書込みユニット２３は、制御部２００からの画像データを入力として、この画像データに応じたレーザー光をレーザー照射部２８から出射し、このレーザー光を、ミラー群２９を介して感光体ドラム２１に照射して、均一に帯電された感光体ドラム２１の表面を露光し、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成するようになっている。なお、レーザー照射部２８は、制御部２００の指示の下、感光体ドラム２１上の表面へのレーザー光の光量及び照射径を調整できるようになっている。

現像装置２４は、トナーを感光体ドラム２１の表面に供給して、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を可視像化（現像）するものである。現像装置２４は、トナー補給装置３０が配設されており、トナーが現像装置２４（現像層２４２）に補給される。そして、現像剤担持体２４１により、トナーが撹拌されることとなる。

転写ユニット２５は、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像をシート搬送部１０４により搬送されてきたシートに転写するようになっている。

詳しくは、転写ユニット２５は、弾性導電性ローラ３４を有している。弾性導電性ローラ３４は、シート搬送部１０４から搬送されてくるシートを感光体ドラム２１の表面に押し付けるようになっている。また、弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１の表面のトナー像の電荷とは逆極性の電界が印加され、この逆極性の電界により感光体ドラム２１の表面のトナー像がシート上に転写される。例えば、トナー像が（−）極性の電荷を有する場合は、弾性導電性ローラ３４に印加さる電界の極性が（＋）極性にされる。

クリーニングユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収するようになっている。

定着ユニット２７は、転写ユニット２５にてトナー像が転写されたシートを加熱及び加圧して、該シート上のトナー像を定着させるようになっている。

詳しくは、定着ユニット２７は、一対の定着ローラ（ここでは加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６）を備えている。加熱ローラ３５内部には、加熱ローラ３５表面を所定温度（定着温度：概ね１６０〜２００℃）に設定するための熱源（不図示）が設けられている。また、加熱ローラ３５に対して加圧ローラ３６が所定圧で圧接されるように、加圧ローラ３６の両端に加圧部材（不図示）が配置されている。係る構成を備えた定着ユニット２７は、加熱ローラ３５と加圧ローラ３６間の圧接部（定着ニップ部と称される）にシートが搬送されてくると、各ローラ３５、３６によりシートが搬送されつつ、シート上の未定着トナー像が加熱溶融、及び加圧されて、トナー像がシート上に定着されるようになっている。

シート搬送部１０４は、給紙部１０５からのシートを搬送するための複数対の搬送ローラ４１、一対のレジストローラ４２、搬送経路４３を備えている。

給紙部１０５は、複数の給紙トレイ５１を備えている。各給紙トレイ５１は、シートを蓄積しておくためのものであり、画像形成装置１の下方に設けられている。また、各給紙トレイ５１は、シートを一枚ずつ引き出すためのピックアップローラを備えており、ピックアップローラにて引き出したシートをシート搬送部１０４の搬送経路４３へと送り出すようになっている。画像形成装置１は、例えば、高速画像形成処理を目的としている場合、各給紙トレイ５１に、定型サイズのシートを５００〜１５００枚収納可能な容積を確保している。

搬送経路４３は、給紙部１０５から受け取ったシートを、レジストローラ４２により、回転する感光体ドラム２１上のトナー像と同期をとって、転写ユニット２５へ搬送し、さらに定着ユニット２７へと搬送するようになっている。また、定着ユニット２７にて定着されたシートは、シート搬送部１０４により排紙トレイ４７へとさらに搬送されて排出されるようになっている。

また、本実施形態の画像形成装置１は、画像形成装置の動作状況・環境を測定するために、表面電位センサ２０４と、トナー画像濃度センサ２０６と、温度センサ２０８と、湿度センサ２１０を備えている。各種センサについては、後ほど説明する。

（機能構成）
次に、画像形成装置１の機能構成及び制御部２００について説明する。図２は、図１に示す画像形成装置１の制御部２００を中心に示す制御系の概略ブロック図である。

制御部２００には、各種センサ及び装置等が接続されている。具体的には、センサ及び機能部として、トナー濃度センサ２０２と、表面電位センサ２０４と、トナー画像濃度センサ２０６と、温度センサ２０８と、湿度センサ２１０と、原稿印字率測定部２１２とが接続されている。また、装置として、図１を用いて説明した感光体ドラム２１と、帯電装置２２と、現像装置２４と、レーザー照射部２８と、トナー補給装置３０とが接続されており、併せて現像バイアス印加装置２１４が接続されている。

トナー濃度センサ２０２は、キャリアとトナーからなる２成分現像剤を収納している現像槽内のトナー濃度を透磁率にて測定するセンサであり、センサ出力値が制御部２００へ送信されるように制御部２００の入力系に電気的に接続されている。

表面電位センサ２０４は、感光体ドラム２１上の表面電位を検出するものである。表面電位センサ２０４は、感光体ドラム２１周囲の何れの位置に配設されていてもよい。表面電位センサ２０４は、ここでは、図１に示すように、感光体ドラム２１の回転方向Ａにおいて、転写ユニット２５よりも下流側且つクリーニングユニット２６よりも上流側に配設されている。表面電位センサ２０４は、センサ出力値が制御部２００へ送信されるように制御部２００の入力系に電気的に接続されている。

トナー画像濃度センサ２０６は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像の画像濃度を検出するものである。トナー画像濃度センサ２０６は、感光体ドラム２１周囲の何れの位置に配設されていてもよい。トナー画像濃度センサ２０６は、図１に示すように、感光体ドラム２１の回転方向Ａにおいて、現像装置２４よりも下流側且つ転写ユニット２５よりも上流側に配設されている。トナー画像濃度センサ２０６は、センサ出力値が制御部２００へ送信されるように制御部２００の入力系に電気的に接続されている。

なお、表面電位センサ２０４及びトナー画像濃度センサ２０６は、何れも従来の画像形成装置に使用されているものと同様のものを用いることができる。従って、これら部材のさらに詳しい構成については説明を省略する。

温度センサ２０８及び湿度センサ２１０は、画像形成装置１の環境状態を測定する手段である。なお、温度センサ２０８及び湿度センサ２１０は、画像形成装置１に必ず備えられている必要はない。また、温度センサ２０８及び湿度センサ２１０の説明の詳細は後述する。

原稿印字率測定部２１２は、プロセスコントロール間における原稿の平均印字率を測定し、制御部２００に出力する機能部である。測定された平均印字率は、第１印字率記憶部３２２に随時記憶される。

帯電装置２２は、グリッド電圧調整用の作動信号が制御部２００から受信されるように制御部２００の出力系に電気的に接続されている。現像バイアス印加装置２１４は、直流電圧に交流電圧を重畳させた現像バイアス電圧を調整する作動信号が制御部２００から受信されるように、制御部２００の出力系に電気的に接続されている。また、レーザー照射部２８は、レーザー光の光量調整用の作動信号及び照射径調整用の作動信号が制御部２００から受信されるように制御部２００の出力系に電気的に接続されている。

また、現像バイアス印加装置２１４は制御部２００の出力系により、現像スリーブ上に０Ｖ〜−７５０Ｖまでの範囲の電圧を出力できるよう構成されている。

続いて、制御部２００について詳細に説明する。制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３００と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２０と、画像形成回数又は当該画像形成装置の駆動時間等をカウントする寿命計数装置３３０と、を備えて構成されている。

ＣＰＵ３００は、画像形成装置１の各種動作及び制御を行う機能部である。また、画像形成装置１に記憶されている各種プラグラムを読み出し、実行することにより各処理を実現する。

ＲＯＭ３１０は、画像形成装置１を動作させる為の各種データやプログラムなどを記憶している機能部である。ＣＰＵ３００は、ＲＯＭ３１０に記憶されている各制御プログラムを読み出して実行することにより、各制御処理を実行する。また、ＲＯＭ３１０には換算テーブル３１２が記憶されている。

換算テーブル３１２は、平均印字率と、平均印字率に対応する現像バイアス補正量を示す領域との対比を表すテーブルである（図６）。平均印字率に対応して、領域が決められており、当該領域毎にＤＶＢ補正量と、トナー付着目標が決められている。なお、詳細については後述する。

ＲＡＭ３２０は、画像形成装置１の設定状態を記憶したり、パラメータを記憶したり、読み取られた画像データを保存したりするための機能部である。ここで、ＲＡＭ３２０は、例えば、半導体メモリ、ハードディスクドライブ等のいずれかの記憶装置により構成されている。また、ＲＡＭ３２０には、第１印字率記憶部３２２と、第２印字率記憶部３２４とが記憶されている。

第１印字率記憶部３２２及び第２印字率記憶部３２４は、原稿印字率測定部２１２から出力される平均印字率を記憶するための機能部である。すなわち、前回の所定印字枚数の印字ジョブの平均印字率を記憶する部分であり、印字ジョブとともに第１印字率記憶部３２２は順次更新されていくものである。また、第２印字率記憶部３２４は、前回のプロセスコントロールにおける印字ジョブの平均印字率を記憶していく部分である。

寿命計数装置３３０は、現像剤の寿命度合いを計測する機能部である。ここでいう「寿命度合い」は、初期状態から寿命に至る使用状況のことであり、例えば、使用期間を挙げることができる。

（処理構成）
続いて、図３を用いて本実施形態における画像形成装置の処理構成について説明する。画像形成装置１は、制御部２００において、制御プログラムを動作させることにより、各モジュール（手段）を実現することができる。

画像形成装置は、制御手段４００と、帯電手段４０２と、表面電位測定手段４０４と、表面電位調整手段４０６と、トナー濃度検出手段と、基準トナー画像形成手段４１０と、トナー画像濃度測定手段４１２と、原稿印字率測定手段４１４と、現像バイアス調整手段４１６と、寿命計数手段４２０と、環境測定手段４２２と、警報表示手段４２４の各機能を実行することができる。

帯電手段４０２は、トナー濃度制御を行うにあたり、表面がクリーニングされると共に除電された感光体ドラム２１の該表面を帯電するようになっている。詳しくは、帯電手段４０２は、帯電装置２２にて感光体ドラム２１の表面を一様に帯電するようになっている。

表面電位測定手段４０４は、感光体ドラム２１上のレーザー照射前の表面電位Ｖ０を表面電位センサ２０４にて測定するようになっている。詳しくは、表面電位測定手段４０４は、感光体ドラム２１上に一様に帯電した表面電位Ｖ０を表面電位センサ２０４にて測定させ、その測定結果を制御部２００の制御手段４００に送信するようになっている。

表面電位調整手段４０６は、表面電位センサ２０４による測定結果に基づく表面電位Ｖ０が、所定の範囲内にあるか否かの電位判定を行い、該電位判定の結果、前記所定範囲を超えていると判断した場合には、該表面電位を前記所定範囲内に入るように調整するようになっている。詳しくは、まず、表面電位調整手段４０６は、レーザー照射部２８をＯＦＦ状態で、表面電位Ｖ０が所定の範囲内にあるか否かの判定を行い、該所定範囲を超えた場合には、該所定範囲に入るように帯電装置２２のグリッド電圧を調整するようになっている。

トナー濃度検出手段４０８は、現像剤のトナー濃度の検出を行なう。また、基準トナー画像形成手段４１０は、前記電位判定の結果、前記所定範囲内にあると判断した場合には、感光体ドラム２１上に現像バイアスを補正することにより、複数のトナーパッチＰを所定の時間（例えば２秒）ごとに形成するようになっている。

詳しくは、基準トナー画像形成手段４１０は、感光体ドラム２１上に所定強度の光を照射して、トナーパッチ用静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記トナーパッチ用静電潜像を異なる現像バイアスで現像して複数のトナーパッチＰを形成する潜像現像手段と、を含んでいる。なお、このトナーパッチＰは、ここでは、例えば、全面高濃度画像（いわゆるベタ画像）であるとする。

トナー画像濃度測定手段４１２は、感光体ドラム２１上に形成された複数のトナーパッチＰの画像濃度をトナー画像濃度センサ２０６にて測定するようになっている。

詳しくは、トナー画像濃度測定手段４１２は、前記潜像現像手段にて感光体ドラム２１上に形成された複数のトナーパッチＰの画像濃度をトナー画像濃度センサ２０６にて測定し、その測定結果を制御部２００の制御手段４００に送信するようになっている。

原稿印字率測定手段４１４は、プロセスコントロール間における原稿印字率を測定するものである。

現像バイアス調整手段４１６は、原稿印字率測定手段４１４の結果に基づき、現像バイアスを補正制御する。なお、原稿印字率と現像バイアスとの換算テーブル３１２は、ＲＯＭ３１０に予め記憶されているため、ＣＰＵ３００は、換算テーブル３１２を参照し、対応する現像バイアスになるように補正制御する。

そして、制御部２００は、現像剤に対する現像バイアス制御の終了後に、画像形成動作を可能状態にする。なお、原稿印字率測定手段２１８が、基準の範囲内にあると判断した場合には、特に現像バイアスの補正は行わない。

よって、本発明に係る画像形成装置１は、所定の現像電位を確保し、常に一定レベル以上の現像画像を得ることができる。

なお、本実施の形態にて例示した画像形成装置１は、感光体ドラム２１の周速度が５４０ｍｍ／ｓｅｃと高速であり、本発明は、特に、このように画像形成プロセス速度が速い画像形成装置に有効である。これは、現像装置２４も高速で回転するため、現像剤に対するストレスのかかり方が大きくなるからである。

（処理の流れ）
次に、現像剤に対する現像バイアスを補正するための処理を図４に示すフローチャートを用いて説明する。

この処理では、まず、制御手段４００は、印字ジョブを受け付けると、プロセスコントロールの実施時期かどうかの判定を行う（ステップＳ１０）。ここで、印字された用紙の枚数が所定枚数に達していなければ、プロセスコントロールの時期ではないと判定し（ステップＳ１０；Ｎｏ）、通常の印刷処理を実行する（ステップＳ２４）。

ここで、印字枚数が所定枚数に達している場合は、プロセスコントロールの時期と判定する（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）。制御手段４００は、プロセスコントロールを実施し（ステップＳ１２）、現像バイアスを事前決定する（ステップＳ１４）。

つづいて、所定の印字枚数に対応する平均印字率を呼び出す（ステップＳ１６）。そして、換算テーブル３１２を用いて補正領域を決定する（ステップＳ１８）。

その後、基準領域より変化しているか判定する（ステップＳ２０）。もし、基準領域から変化していなければ（ステップＳ２０；Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻り処理を繰り返し実行する。基準領域から変化していれば（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、現像バイアスを補正する（ステップＳ２２）。そして、補正された現像バイアスにて通常の印刷処理を実行する（ステップＳ２４）。

（第１実施例）
次に、上述した画像形成装置について、具体的な実施例について、図を用いて説明する。まず、第１実施例として、図５を参照して説明する。

図５は、印字枚数と、現像バイアス補正の領域との関係を示すグラフである。横軸は印字枚数を、縦軸は現像バイアス補正領域を示している。ここで、現像バイアス補正の領域については、図６の換算テーブル３１２を用いて説明する。

図６は、換算テーブル３１２のデータ構成の一例を示した図であり、平均印字率と、平均印字率に対応する現像バイアス補正量を示す領域との対比を表すテーブルである。平均印字率に対応して、領域が決められており、当該領域毎にＤＶＢ補正量と、トナー付着目標が決められている。

例えば、平均印字率が１％未満の場合、領域「ａ」となる。そして、領域ａにおけるＤＶＢ補正量が「＋１００」（Ｖ）、トナー付着量の目標が「７００」ｍｇ／ｃｍ^２と定められている。

図５を用いて、第１実施例における動作について説明する。まず、前回のプロセスコントロール（Ｐ．Ｃ．１）において、現像バイアスの補正領域は基準領域「ｃ」であったと仮定する。今回のプロセスコントロール（Ｐ．Ｃ．２）において求めた現像バイアスに対して、前回の所定印字枚数３００枚における平均印字率Ａが、１％以上３％未満の場合、現像バイアス補正領域はｂ領域となる。したがって、今後（Ｐ．Ｃ．２以降）の印字については、現像バイアスの補正領域はｃ領域からｂ領域に対応して補正する。なお、平均印字率Ａは、第２印字率記憶部３２４に記憶されている値である。

その後、印字を続けていくが、現像バイアス補正領域については、前回の印字枚数と今回の印字枚数の３００枚平均で確認していく。すなわち、今回の印字枚数が１０枚であれば、前回の２９０枚を合わせた平均印字率を確認することになる。例えば、所定印字枚数３００枚に至るまえに、平均印字率（平均印字率Ａ＋Ｂ）に対応する補正領域がｃであれば、その時点で現像バイアス補正量を変更する(パターン２に対応する)。また、印字枚数３００枚に達した段階でも平均印字率（平均印字率Ａ＋Ｂ）に対応する補正領域がｂで変わらないのであれば、そのままで継続する（パターン１に対応する）。なお、このとき測定される平均印字率は、随時第１印字率記憶部３２２に記憶される。

（実施例２）
続いて、図７を用いて第２実施例を説明する。第２実施例では、前回の所定印字枚数３００枚の平均印字率Ａに対応する現像バイアスの補正領域がｂであった場合、今回のプロセスコントロール（Ｐ．Ｃ．２）において求めた現像バイアスに対して、今後（Ｐ．Ｃ．２以降）の印字についての現像バイアス補正は、ｃ領域からｂ領域の値に変更する。なお、平均印字率Ａは、第２印字率記憶部３２４に記憶されている値である。

その後、所定枚数３００枚の印字を続け、その時点で平均印字率Ｃ１を算出する。この場合は、（平均印字率Ａ＋平均印字率Ｂ１）／２に相当する。その時点で、平均印字率Ｃ１に対応する現像バイアスの補正領域がｂのままであれば、そのまま印字を継続する（パターン３に対応する）。

また、平均印字率Ｃ１に対応する現像バイアスの補正領域がｃ領域であれば、その時点で、現像バイアスをｂ領域からｃ領域の値に変更するようにする（パターン４に対応する）。

その後、次の３００枚印字した段階で、平均印字率Ｃ２を算出する。この場合は、（平均印字率Ａ＋平均印字率Ｂ２）／２に相当する。そのときの現像バイアスの補正領域がｄ領域であれば、ｂ領域からｄ領域に補正変更するようにする（パターン５に対応する）。

以後同様に印字を繰り返し、平均印字率Ｃを算出して現像バイアスに対応する補正領域を見出し補正値を決定していく。ここで、平均印字率Ｃは、第１印字率記憶部３２２に記憶される。

そして、次の所定期間（例えば３０００枚）に達したところで、プロセスコントロール（Ｐ．Ｃ．３）が実施される。このとき、第１印字率記憶部３２２に記憶されている値は、第２印字率記憶部３２４に記憶されることとなる。

上述の実施形態で説明したように、本発明を適用した画像形成装置によれば、プロセスコントロールにおける現像剤の状態を利用することで、それ以降の印字ジョブにおいて、安定した画像濃度の確保を、また、プロセスコントロール後の印字ジョブにおける平均印字率をみて現像バイアス補正量を随時更新していくため、常に適正な画像濃度を確保することができる。

また、画像形成装置１は、周囲環境の状態を検出する環境状態を測定する手段（例えば、図３の環境測定手段４２２）を備えるとしてもよい。環境測定手段は、例えば、温度を検出する図２の温度センサ２０８や湿度を検出する図２の湿度センサ２１０がある。

温度センサ２０８及び湿度センサ２１０は、画像形成装置１内の何れの位置に配設されていてもよい。例えば図１では、温度センサ２０８及び湿度センサ２１０は、トナー画像濃度センサ２０６の近傍に配設されている。詳しくは、画像形成装置１は、モジュールとして、図２に示すように、温度センサ２０８及び／又は湿度センサ２１０にて周囲の温度及び／又は湿度を測定する環境測定手段４２２を備える。

具体的には、周囲環境が変化することで、現像剤の抵抗値や帯電量が変化するため、例えば、常温常湿（Ｎ／Ｎで示す）に対する変化を規定したテーブルを用いて補正する。なお、低温は５℃〜１０℃程度、常温は２０℃〜２５℃程度、高温は３０℃〜３５℃程度を例示できる。また、低湿は２０％〜４０％程度、常湿は５０％〜６５％程度、高湿は７０％〜９０％程度を例示できる。

以上のような構成とすることで、現像剤の環境状態の変化に応じて、現像バイアスを補正することで、周囲環境の影響を補正し、よりきれいな画像レベルを維持することができる。

更に、画像形成装置１は、現像剤の寿命度合いを計測する寿命計測装置を備えるとしてもよい。「寿命度合い」は、初期状態から寿命に至る使用状況のことであり、例えば、使用期間を挙げることができる。寿命計測装置としては、例えば、画像形成回数や当該画像形成装置の駆動時間等をカウントする寿命計数装置３３０を挙げることができる。詳しくは、画像形成装置１は、モジュールとして、図３に示すように、寿命計数装置３３０にて現像剤の寿命度合いを測定する寿命計数手段４２０を備える。

このような構成とすることで、現像剤の寿命度合いに応じて、現像バイアスを補正することで、よりきれいな画像レベルを維持することができる。

また、本実施の形態においては、感光体ドラム２１の表面電位の計測値が予め設定された前記所定範囲に入ることが前提であるが、これが確保できない場合には、感光体ドラム２１や表面電位センサ２０４にトラブルが発生したことも想定される。

そこで、例えば、前記表面電位センサ２０４による測定結果に基づく測定電位が、所定の範囲を超えている場合には、警告表示するようにしてもよい。

前記警告表示を行う態様としては、画像形成装置１に設けられた操作部の表示部（不図示）上に行う構造とし、制御部２００が、前記表面電位センサ２０４による測定結果に基づく測定電位が前記所定範囲を超えているか否かで判定することができる。

以上のように、表面電位の測定値が所定範囲を超えた場合に警告表示する構成とすることで、前記表面電位に関係する部材（例えば、潜像担持体や表面電位センサ等）の異常を使用者に報知することができる。

本発明に係る現像バイアス制御について、本実施の形態においては、モノクロ画像形成を行う画像形成装置に適用したが、カラー画像形成を行う画像形成装置にも同様に適用することができる。また、本発明の画像形成装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々補正を加え得ることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の制御部を中心に示す制御系の概略ブロック図である。 本発明に係る画像形成装置の制御部におけるモジュールを示した図である。 現像バイアスの補正制御を行うためのフローチャートの一例である。 印字率に対応して現像バイアスの補正領域が推移する一例を示す図である。 印字率と現像バイアスの補正量に対する領域との関係を示すテーブルである。 印字率に対応して現像バイアスの補正領域が推移する一例を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２１ 潜像担持体（感光体ドラム）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置（光書込みユニット）
２４ 現像装置
２４１ 現像剤担持体
２４２ 現像層
２８ レーザー照射部
３０ トナー補給装置
４７ 排紙トレイ
１０１ 原稿搬送部
１０２ 原稿読取部
１０３ 画像形成部
１０４ シート搬送部
１０５ 給紙部
２００ 制御部
３００ ＣＰＵ
３１０ ＲＯＭ
３１２ 換算テーブル
３２０ ＲＡＭ
３２２ 第１印字率記憶部
３２４ 第２印字率記憶部
３３０ 寿命計数装置
２０２ トナー濃度センサ
２０４ 表面電位センサ
２０６ トナー画像濃度センサ
２０８ 温度センサ
２１０ 湿度センサ
２１２ 原稿印字率測定部
２１４ 現像バイアス印加装置
４００ 制御手段
４０２ 帯電手段
４０４ 表面電位測定手段
４０６ 表面電位調整手段
４０８ トナー濃度検出手段
４１０ 基準トナー画像形成手段
４１２ トナー画像濃度測定手段
４１４ 原稿印字率測定手段
４１６ 現像バイアス調整手段
４２０ 寿命計数手段
４２２ 環境測定手段
４２４ 警報表示手段

Claims (3)

1. 潜像担持体と、
   現像バイアスが印加されることで前記潜像担持体に画像を形成する現像手段と、
   所定期間ごとに画像形成条件により決定される現像バイアスを印加してプロセスコントロールを実行するプロセス制御手段を備えた画像形成装置において、
   平均原稿印字率に対応して決定される補正領域と、当該補正領域に対応する現像バイアスの補正量とを対応づけて記憶する換算テーブルと、
   前記プロセスコントロール実行時の第１平均印字率に対応して補正領域を決定する補正領域決定手段と、
   現在の印字ジョブから予め設定された枚数の第２平均印字率に基づいて補正領域を前記換算テーブルから決定し、当該補正領域が前記第１平均印字率に対応した補正領域より変更されている場合には、当該補正領域に対応する現像バイアスの補正量を前記換算テーブルから読み出して現像バイアスを補正する制御を行う現像バイアス制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２平均印字率は、現在の印字ジョブから予め設定された枚数だけ遡った区間に基づいて求められ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２平均印字率は、前記第１平均印字率を求める枚数と、前記プロセスコントロール実行後現在の印字ジョブまでの枚数とに基づいて求められることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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