JP5201462B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置で用いられるトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた画像形成方法及びその装置に関するものである。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、一般に感光体ドラム等からなる潜像担持体を回転させて帯電装置により潜像担持体を均一に帯電させた後に潜像担持体に対して露光装置による像露光で画像を書き込んで静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像して形成した潜像担持体上のトナー像を転写装置で転写紙等の記録媒体に転写している。また、カラー画像形成を行う画像形成装置では、このような画像形成プロセスを各色ごとに繰り返して潜像担持体上に複数色のカラートナー像を形成してカラートナー像を記録媒体に一括転写するか、あるいは単色のカラートナー像を潜像担持体上に形成して順次転写材に転写する方法などが採用されている。
このような画像形成装置では、例えば環境の変化や画像面積率の変化等の誤差因子の変化により現像剤の現像能力が変化し、経時で画像濃度が変動してしまうことが常に問題となっている。
このような画像形成装置では、例えば環境の変化や画像面積率の変化等の誤差因子の変化により現像剤の現像能力が変化し、経時で画像濃度が変動してしまうことが常に問題となっている。
環境の変化による現像能力の変化としては、画像形成装置の設置場所の温度や湿度の変化によって、現像剤の帯電特性が変化し、現像能力が変化する場合がある。
画像面積率の変化による現像能力の変化としては、例えば、次のような現象を挙げる事ができる。すなわち、二成分現像方式で高画像面積率の画像を連続して出力した場合、現像装置内のトナーの消費量が多くなり、現像装置外から補給され、補給されて間がない、帯電量が不十分な状態のトナーが現像に用いられ画像濃度が高い画像となる場合がある。また、二成分現像方式で低画像面積率の画像を連続して出力した場合、現像装置内のトナーの消費量が少なくなり、現像装置内に補給されたトナーが現像に用いられず、攪拌され続けることにより、帯電量が過剰な状態になり、帯電量が過剰な状態のトナーが現像に用いられ画像濃度が低い画像となる場合がある。
画像面積率の変化による現像能力の変化としては、例えば、次のような現象を挙げる事ができる。すなわち、二成分現像方式で高画像面積率の画像を連続して出力した場合、現像装置内のトナーの消費量が多くなり、現像装置外から補給され、補給されて間がない、帯電量が不十分な状態のトナーが現像に用いられ画像濃度が高い画像となる場合がある。また、二成分現像方式で低画像面積率の画像を連続して出力した場合、現像装置内のトナーの消費量が少なくなり、現像装置内に補給されたトナーが現像に用いられず、攪拌され続けることにより、帯電量が過剰な状態になり、帯電量が過剰な状態のトナーが現像に用いられ画像濃度が低い画像となる場合がある。
このような問題に対して、画像濃度を変化させるパラメータを制御するプロセスコントロールが行われている。
プロセスコントロールとしては、潜像担持体上に基準パターンとしてのパッチパターンの静電潜像を形成してこれを現像装置で現像し、パッチパターンの表面電位及びそのトナー付着量から現像装置の現像能力を算出し、その現像能力から現像バイアス電位、潜像担持体の帯電電位等の各種電位を決定するものが知られている。
プロセスコントロールとしては、潜像担持体上に基準パターンとしてのパッチパターンの静電潜像を形成してこれを現像装置で現像し、パッチパターンの表面電位及びそのトナー付着量から現像装置の現像能力を算出し、その現像能力から現像バイアス電位、潜像担持体の帯電電位等の各種電位を決定するものが知られている。
特許文献１や特許文献２では、短時間で精度の良い電位制御を行うことができるとともに現像剤の環境変動、経時変動による画像再現への影響を回避することができるプロセスコントロールを行う画像形成装置として、次のものが提案されている。すなわち、潜像担持体上に形成した複数のパッチパターンの電位及びそのトナー付着量を測定し、複数組の電位及びトナー付着量のデータに基づいて電位とトナー付着量との関係が直線的に変化する区間を算出する。そして、この区間において測定した電位及びトナー付着量のデータから現像特性を直線近似した直線近似式を求め、この直線近似式を用いて画像形成時の各種電位を決定する。
画像形成装置では、画像濃度を制御するために、前述のようなプロセスコントロールを行っているが、プロセスコントロールとしては、例えば中間転写ベルト上にパッチパターンを作像し、ベルト上のトナー付着量とポテンシャルの関係を算出し、各パラメータに反映させている。しかし、プロセスコントロールでは一連の作業に時間を要するため、プロセスコントロールを実行する頻度を減らすことが必要となってきている。
プロセスコントロールで所定の濃度がでるようにパラメータを反映させても、高画像面積率の画像出力または低画像面積率の画像出力のように短時間に現像剤の特性に大きく影響を与えるジョブが連続されると、次のプロセスコントロールが行われるまでに大きく画像濃度が変化してしまう。このため、高画像面積率の画像出力や低画像面積率の画像出力のジョブが続く場合は、プロセスコントロールの頻度を上げることで、片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の変化を抑えることができるが、プロセスコントロールの頻度を上げると著しく生産性を下げてしまう。
片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の大きな変動は、トナー補給量とトナーが攪拌される時間の違いからトナーの帯電量の低下や上昇が要因として挙げられる。
しかし、近年の重合トナーにおいては攪拌時間によらず、帯電量がほとんど変わらないようなトナーが開発されてきており、このトナーを用いることにより、片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の変動は防止することができる。このため、現像剤やその他の画像形成装置のパーツが長期にわたり使用されることで画像濃度が変化する経時変化以外の短期間に起こる画像濃度の変化を引き起こす要因は限られてくる。
プロセスコントロールで所定の濃度がでるようにパラメータを反映させても、高画像面積率の画像出力または低画像面積率の画像出力のように短時間に現像剤の特性に大きく影響を与えるジョブが連続されると、次のプロセスコントロールが行われるまでに大きく画像濃度が変化してしまう。このため、高画像面積率の画像出力や低画像面積率の画像出力のジョブが続く場合は、プロセスコントロールの頻度を上げることで、片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の変化を抑えることができるが、プロセスコントロールの頻度を上げると著しく生産性を下げてしまう。
片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の大きな変動は、トナー補給量とトナーが攪拌される時間の違いからトナーの帯電量の低下や上昇が要因として挙げられる。
しかし、近年の重合トナーにおいては攪拌時間によらず、帯電量がほとんど変わらないようなトナーが開発されてきており、このトナーを用いることにより、片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の変動は防止することができる。このため、現像剤やその他の画像形成装置のパーツが長期にわたり使用されることで画像濃度が変化する経時変化以外の短期間に起こる画像濃度の変化を引き起こす要因は限られてくる。
しかしながら、過去に出力した画像の画像面積率の違いによって現像剤担持体の表面に汲み上げられる現像剤の汲み上げ量が変化し、汲み上げ量の変動によって画像濃度が変動するため、片寄った画像面積率の出力に起因する画像濃度の変動が生じなくても、画像面積率の変化によって画像濃度が変動することがあった。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、生産性を下げることなく画像濃度の変動を抑えることができる画像形成方法、及び画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像装置の現像剤収容部から現像剤担持体の表面に現像剤を汲み上げて、該現像剤担持体の表面に担持された現像剤中のトナーを、画像情報に基づいて潜像が形成された潜像担持体に供給して該潜像担持体上にトナー像を形成し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写して記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、出力した画像の画像面積率の情報を記憶手段に記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の上記現像剤担持体上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御し、出力した画像の画像面積率の違いに対する上記算出した汲み上げ量の予測値の変化量が閾値以下となった場合、上記算出した汲み上げ量の予測値に基づいた上記パラメータの制御を解除することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像装置の現像剤収容部から現像剤担持体の表面に現像剤を汲み上げて、該現像剤担持体の表面に担持された現像剤中のトナーを、画像情報に基づいて潜像が形成された潜像担持体に供給して該潜像担持体上にトナー像を形成し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写して記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、出力した画像の画像面積率の情報を記憶手段に記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の上記現像剤担持体上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御し、上記算出した汲み上げ量の予測値が初期の汲み上げ量に比べてある閾値以下となった場合、上記算出した汲み上げ量の予測値に基づいた上記パラメータの制御を解除することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成方法において、上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、現像バイアスや帯電電位を調整する制御であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の画像形成方法において、上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、上記現像剤収容部内のトナー濃度を調節する制御であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１または２の画像形成方法において、上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、上記現像剤担持体の表面移動速度を調節する制御であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成方法を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像装置の現像剤収容部から現像剤担持体の表面に現像剤を汲み上げて、該現像剤担持体の表面に担持された現像剤中のトナーを、画像情報に基づいて潜像が形成された潜像担持体に供給して該潜像担持体上にトナー像を形成し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写して記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、出力した画像の画像面積率の情報を記憶手段に記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の上記現像剤担持体上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御し、上記算出した汲み上げ量の予測値が初期の汲み上げ量に比べてある閾値以下となった場合、上記算出した汲み上げ量の予測値に基づいた上記パラメータの制御を解除することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成方法において、上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、現像バイアスや帯電電位を調整する制御であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の画像形成方法において、上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、上記現像剤収容部内のトナー濃度を調節する制御であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１または２の画像形成方法において、上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、上記現像剤担持体の表面移動速度を調節する制御であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成方法を用いたことを特徴とするものである。
本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、現像装置に新しい現像剤をセットした場合、セットした後の使用初期では汲み上げ量変化が過去に出力した画像の画像面積率に応じて変動するが、十分に使用された現像剤では汲み上げ量の変化が少ないことが判明した。
上記請求項１乃至６の発明においては、出力した画像の画像面積率の情報を記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の現像剤担持体上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御することにより、経時で変化する汲み上げ量に応じたパラメータの制御を行うことができる。
これにより、汲み上げ量の変化によって画像濃度が変動する現象に対しては、汲み上げ量の予測値に基づいてパラメータを補正することで対応することができ、プロセスコントロールを行うことなく、画像濃度の変動を防止することができる。
従って低頻度のプロセスコントロールにより長期間の経時での画像濃度を安定化させ、過去に出力した画像の画像面積率変化による短期間の画像濃度変化に対する画像濃度変動は、汲み上げ量の予測により補正することで生産性を下げることなく補正することができる。
このように、上記請求項１乃至６の発明によれば、生産性を下げることなく画像濃度の変動を抑えることができるという優れた効果がある。
これにより、汲み上げ量の変化によって画像濃度が変動する現象に対しては、汲み上げ量の予測値に基づいてパラメータを補正することで対応することができ、プロセスコントロールを行うことなく、画像濃度の変動を防止することができる。
従って低頻度のプロセスコントロールにより長期間の経時での画像濃度を安定化させ、過去に出力した画像の画像面積率変化による短期間の画像濃度変化に対する画像濃度変動は、汲み上げ量の予測により補正することで生産性を下げることなく補正することができる。
このように、上記請求項１乃至６の発明によれば、生産性を下げることなく画像濃度の変動を抑えることができるという優れた効果がある。
以下、本発明をタンデム型のカラー電子写真装置である複写機（以下、複写機１という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の複写機１の概略説明図である。
図１に示すように、複写機１は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるドラム状の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）をそれぞれ備える４つの画像形成ユニットを装置中央に配置している。複写機１の上部には、原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部４と、原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部３とを備える。また、４つの画像形成ユニットの上方には原稿読込部４で読み込まれた画像情報、または、外部から入力された画像情報、に基づいたレーザー光を各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）に向けて発し、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面上に潜像を形成する書き込み装置２が配置されている。各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の周りには、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面を帯電させる帯電手段である帯電ローラ１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）と、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面上に形成された潜像にトナーを供給し、現像する現像手段である現像装置としての現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）が配置されている。また、現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の上方には現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）に供給する各色のトナーを収容するトナーボトル３０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）が配置されており、不図示のトナー補給装置を駆動することによってトナーボトル３０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）内のトナーが現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）内に供給される。
複写機１の図中右側には感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面上に形成されたトナー像を転写する転写紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙部７が配置されている。画像形成ユニットの下方には、４つの感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）と対向するよう配置され、複数のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写搬送ベルト１７が配置されている。図中の転写搬送ベルト１７の右側の給紙部７との間には、記録媒体Ｐを転写搬送ベルト１７に向かって搬送させる搬送タイミングを調整するレジストローラ９が配置されている。レジストローラ９の下方の転写搬送ベルト１７と対向する位置には、転写搬送ベルト１７を清掃するベルトクリーニング装置１６が配置されている。また、転写搬送ベルト１７の左側には、各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）から記録媒体Ｐ上に転写された未定着のトナー像を記録媒体Ｐ上に定着する定着装置１９が配置されている。
図１は、本実施形態の複写機１の概略説明図である。
図１に示すように、複写機１は、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるドラム状の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）をそれぞれ備える４つの画像形成ユニットを装置中央に配置している。複写機１の上部には、原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部４と、原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部３とを備える。また、４つの画像形成ユニットの上方には原稿読込部４で読み込まれた画像情報、または、外部から入力された画像情報、に基づいたレーザー光を各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）に向けて発し、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面上に潜像を形成する書き込み装置２が配置されている。各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の周りには、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面を帯電させる帯電手段である帯電ローラ１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）と、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面上に形成された潜像にトナーを供給し、現像する現像手段である現像装置としての現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）が配置されている。また、現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の上方には現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）に供給する各色のトナーを収容するトナーボトル３０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）が配置されており、不図示のトナー補給装置を駆動することによってトナーボトル３０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）内のトナーが現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）内に供給される。
複写機１の図中右側には感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面上に形成されたトナー像を転写する転写紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙部７が配置されている。画像形成ユニットの下方には、４つの感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）と対向するよう配置され、複数のトナー像が記録媒体Ｐ上に重ねて担持されるように記録媒体Ｐを搬送する転写搬送ベルト１７が配置されている。図中の転写搬送ベルト１７の右側の給紙部７との間には、記録媒体Ｐを転写搬送ベルト１７に向かって搬送させる搬送タイミングを調整するレジストローラ９が配置されている。レジストローラ９の下方の転写搬送ベルト１７と対向する位置には、転写搬送ベルト１７を清掃するベルトクリーニング装置１６が配置されている。また、転写搬送ベルト１７の左側には、各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）から記録媒体Ｐ上に転写された未定着のトナー像を記録媒体Ｐ上に定着する定着装置１９が配置されている。
次に、複写機１における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印Ａ方向に搬送され、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書き込み装置２に送信される。そして、書き込み装置２からは、各色の画像情報に基づいたレーザー光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に向けて発せられる。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印Ａ方向に搬送され、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書き込み装置２に送信される。そして、書き込み装置２からは、各色の画像情報に基づいたレーザー光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に向けて発せられる。
一方、４つの感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面は、帯電工程として帯電ローラ１２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）との対向部で、一様に帯電される。こうして、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、それぞれの書き込み装置２から発せられるレーザー光の照射位置に達する。書き込み装置２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザー光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザー光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過し、露光工程として、各色の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の表面に照射される。
詳しくは、イエロー成分に対応したレーザー光は、図１中の左側から１番目の感光体１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザー光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２Ｙにて帯電された後の感光体１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザー光は、図１中の左から２番目の感光体１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザー光は、図１中の左から３番目の感光体１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザー光は、図１中の左から４番目の感光体１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
詳しくは、イエロー成分に対応したレーザー光は、図１中の左側から１番目の感光体１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザー光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２Ｙにて帯電された後の感光体１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザー光は、図１中の左から２番目の感光体１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザー光は、図１中の左から３番目の感光体１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザー光は、図１中の左から４番目の感光体１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
その後、各色の静電潜像が形成された感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、それぞれ、現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）との対向位置に達する。そして、現像工程として、各色の現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）から感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に各色のトナーが供給されて、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上の潜像が現像される。
その後、現像工程後の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、それぞれ、転写搬送ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写搬送ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）が設置されている。そして、転写工程として、転写バイアスローラ１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の位置で、転写搬送ベルト１７上の記録媒体Ｐに、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される。
そして、転写工程後の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、それぞれ、感光体クリーニング装置１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）との対向位置に達する。そして、クリーニング工程として、感光体クリーニング装置１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）で、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に残存する未転写トナーが回収される。
その後、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、不図示の除電部を通過して、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）における一連の作像プロセスが終了する。
その後、現像工程後の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、それぞれ、転写搬送ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写搬送ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）が設置されている。そして、転写工程として、転写バイアスローラ１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の位置で、転写搬送ベルト１７上の記録媒体Ｐに、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される。
そして、転写工程後の感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、それぞれ、感光体クリーニング装置１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）との対向位置に達する。そして、クリーニング工程として、感光体クリーニング装置１５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）で、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上に残存する未転写トナーが回収される。
その後、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）表面は、不図示の除電部を通過して、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）における一連の作像プロセスが終了する。
他方、感光体１１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された記録媒体Ｐは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ１８との対向位置に達する。そして、分離チャージャ１８との対向位置で、記録媒体Ｐに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく記録媒体Ｐが転写搬送ベルト１７から分離される。
その後、転写搬送ベルト１７表面は、ベルトクリーニング装置１６の位置に達する。そして、転写搬送ベルト１７上に付着した付着物がベルトクリーニング装置１６に回収される。
その後、転写搬送ベルト１７表面は、ベルトクリーニング装置１６の位置に達する。そして、転写搬送ベルト１７上に付着した付着物がベルトクリーニング装置１６に回収される。
ここで、転写搬送ベルト１７上に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写搬送ベルト１７の位置に向けて搬送される。
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写搬送ベルト１７から分離された後に定着装置１９に導かれる。定着装置１９では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、複写機１の装置本体外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、転写搬送ベルト１７の位置に向けて搬送される。
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写搬送ベルト１７から分離された後に定着装置１９に導かれる。定着装置１９では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、不図示の排紙ローラによって、複写機１の装置本体外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図２は、複写機１の画像形成ユニットが備える現像ユニット１３の概略構成図である。
なお、各現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の構成はほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫを省略して説明する。
図２に示すように、現像ユニット１３では、攪拌スクリュ３２及び供給スクリュ３３が配置されて現像剤収容部内に現像剤が収容され、攪拌スクリュ３２と供給スクリュ３３とが回転することにより、現像剤収容部内を循環する。また、供給スクリュ３３が配置された現像剤収容部内の現像剤は、供給スクリュ３３によってスクリュの回転軸方向に搬送されながら、現像スリーブ３５に供給される。現像スリーブ３５に供給された現像剤は汲み上げ量を規制する現像剤規制部材であるドクタブレード３４によって規制されて、ドクタブレード３４によって規制される位置を通過した現像剤は、感光体１１と現像スリーブ３５との対向部である現像領域に到達し、感光体１１上の静電潜像の現像に用いられる。
一方、攪拌スクリュ３２が配置された現像剤収容部の下面には、現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ３１が配置されており、このトナー濃度センサ３１の検知結果に基づいて、トナー濃度の制御が行われる。詳しくは、トナー濃度センサ３１によってトナー濃度が低下した状態が検知された場合は、不図示のトナー供給装置を駆動し、トナーボトル３０内のトナーを現像ユニット１３の攪拌スクリュ３２が配置された現像剤収容部内に供給する。
なお、各現像ユニット１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）の構成はほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫを省略して説明する。
図２に示すように、現像ユニット１３では、攪拌スクリュ３２及び供給スクリュ３３が配置されて現像剤収容部内に現像剤が収容され、攪拌スクリュ３２と供給スクリュ３３とが回転することにより、現像剤収容部内を循環する。また、供給スクリュ３３が配置された現像剤収容部内の現像剤は、供給スクリュ３３によってスクリュの回転軸方向に搬送されながら、現像スリーブ３５に供給される。現像スリーブ３５に供給された現像剤は汲み上げ量を規制する現像剤規制部材であるドクタブレード３４によって規制されて、ドクタブレード３４によって規制される位置を通過した現像剤は、感光体１１と現像スリーブ３５との対向部である現像領域に到達し、感光体１１上の静電潜像の現像に用いられる。
一方、攪拌スクリュ３２が配置された現像剤収容部の下面には、現像剤収容部内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ３１が配置されており、このトナー濃度センサ３１の検知結果に基づいて、トナー濃度の制御が行われる。詳しくは、トナー濃度センサ３１によってトナー濃度が低下した状態が検知された場合は、不図示のトナー供給装置を駆動し、トナーボトル３０内のトナーを現像ユニット１３の攪拌スクリュ３２が配置された現像剤収容部内に供給する。
次に、本実施形態の複写機１での出力画像の画像面積率を検出する方法について説明する。
複写機１における書き込み情報は、書き込み装置２のレーザー光出力データに変換される。このレーザー光出力データから、画像を形成するドット数を求めることができる。画像出力一枚ごとに画像を形成する全ドット数を積算して求め、全面ベタ画像出力時のドット数との比から画像面積率を求める。画像面積率を求める構成の簡単なブロック図を図３に示す。なお、画像面積率を検出する技術としては、特許３１６２３５８号に記載の技術を用いることができる。
図３中の画素カウント手段でカウントされる画素情報では主走査方向や副走査方向の画像面積率等も細かい制御を行う上では重要な要素となるが、本実施形態の複写機１では、プリントサンプル１枚分の画素をカウントし、サンプル１枚分の書き込み可能領域の画像面積率を算出し、画像面積率とする。すなわち書き込める領域において全面ベタ画像のサンプルを出力した場合、それがＡ３でもＡ４でも画像面積率は１００［％］となる。
また画素カウント手段でカウントされ、算出された画像面積率の情報は常に記憶手段に記憶させておき、現在の平均画像面積率は過去に出力した画像面積率も考慮するものとする。本実施形態では最近３０枚の画像面積率の平均を現在の平均画像面積率とするが、時系列に従って重み付けを行うことももちろん望ましい。そして、記憶手段に記憶された画像面積率の情報は、制御手段としてのＣＰＵに送られ、後述するように、過去に出力した画像の画像面積率に基づいた現像スリーブ３５上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、この予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータの制御に用いられる。
複写機１における書き込み情報は、書き込み装置２のレーザー光出力データに変換される。このレーザー光出力データから、画像を形成するドット数を求めることができる。画像出力一枚ごとに画像を形成する全ドット数を積算して求め、全面ベタ画像出力時のドット数との比から画像面積率を求める。画像面積率を求める構成の簡単なブロック図を図３に示す。なお、画像面積率を検出する技術としては、特許３１６２３５８号に記載の技術を用いることができる。
図３中の画素カウント手段でカウントされる画素情報では主走査方向や副走査方向の画像面積率等も細かい制御を行う上では重要な要素となるが、本実施形態の複写機１では、プリントサンプル１枚分の画素をカウントし、サンプル１枚分の書き込み可能領域の画像面積率を算出し、画像面積率とする。すなわち書き込める領域において全面ベタ画像のサンプルを出力した場合、それがＡ３でもＡ４でも画像面積率は１００［％］となる。
また画素カウント手段でカウントされ、算出された画像面積率の情報は常に記憶手段に記憶させておき、現在の平均画像面積率は過去に出力した画像面積率も考慮するものとする。本実施形態では最近３０枚の画像面積率の平均を現在の平均画像面積率とするが、時系列に従って重み付けを行うことももちろん望ましい。そして、記憶手段に記憶された画像面積率の情報は、制御手段としてのＣＰＵに送られ、後述するように、過去に出力した画像の画像面積率に基づいた現像スリーブ３５上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、この予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータの制御に用いられる。
次に画像濃度を安定させる方法について説明する。
まず、複写機１が解決する従来の画像濃度の変動とその要因について説明する。
ここで、低画像面積率の画像（以下、低画像と呼ぶ）を連続出力した後に、高画像面積率の画像（以下、高画像と呼ぶ）を連続出力した場合のＩＤ値の変化を初期剤と経時剤とで比較する実験を行った。
先ず、実際に低画像面積率である画像面積率０．５［％］の画像を十分に連続出力した後に、感光体１１の表面を帯電させる帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスと現像スリーブ３５に印加する現像バイアスとを調整して、画像濃度が分光測色機Ｘ−ｒｉｔｅ９３８にてＩＤ１．５となるように現像バイアスと帯電バイアスとを設定した。この時、書き込み光量などに変化は加えず、ジョブ中に割り込む画質調整を行わず、トナー補給制御においてもトナー濃度一定となるようにトナー補給を行う。このように設定し高画像である画像面積率５０［％］を連続２００枚出力したときの初期剤と経時剤との画像濃度（ID）の推移を図４に示す。
市場で印刷されている画像面積率を平均化すると約５［％］程度と言われており、それに対して画像面積率０［％］や１００［％］で出力することは稀であり、この実験では画像面積率５０［％］を連続出力しているため、高画像を出力する側の十分な加速評価ということができる。
この実験の結果として、図４に示すように、初期剤は高画を連続出力すると画像濃度が低下していくことがわかり、経時剤では変動が少ないことがわかる。この時、画像濃度は先に述べた分光測色機Ｘ−ｒｉｔｅ９３８で測定しており、初期剤の画像濃度は連続出力初期状態では１．５であったのに対し、２００枚の出力後には０．２程度低下している。この実験の結果は、市場でも出力された画像の画像面積が大きく変化した場合ＩＤが１．５から１．３に低下する可能性があることを示しており、現在流通している機種から考えればこの画像濃度（ＩＤ）の変化は大きな問題となってくる。
まず、複写機１が解決する従来の画像濃度の変動とその要因について説明する。
ここで、低画像面積率の画像（以下、低画像と呼ぶ）を連続出力した後に、高画像面積率の画像（以下、高画像と呼ぶ）を連続出力した場合のＩＤ値の変化を初期剤と経時剤とで比較する実験を行った。
先ず、実際に低画像面積率である画像面積率０．５［％］の画像を十分に連続出力した後に、感光体１１の表面を帯電させる帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスと現像スリーブ３５に印加する現像バイアスとを調整して、画像濃度が分光測色機Ｘ−ｒｉｔｅ９３８にてＩＤ１．５となるように現像バイアスと帯電バイアスとを設定した。この時、書き込み光量などに変化は加えず、ジョブ中に割り込む画質調整を行わず、トナー補給制御においてもトナー濃度一定となるようにトナー補給を行う。このように設定し高画像である画像面積率５０［％］を連続２００枚出力したときの初期剤と経時剤との画像濃度（ID）の推移を図４に示す。
市場で印刷されている画像面積率を平均化すると約５［％］程度と言われており、それに対して画像面積率０［％］や１００［％］で出力することは稀であり、この実験では画像面積率５０［％］を連続出力しているため、高画像を出力する側の十分な加速評価ということができる。
この実験の結果として、図４に示すように、初期剤は高画を連続出力すると画像濃度が低下していくことがわかり、経時剤では変動が少ないことがわかる。この時、画像濃度は先に述べた分光測色機Ｘ−ｒｉｔｅ９３８で測定しており、初期剤の画像濃度は連続出力初期状態では１．５であったのに対し、２００枚の出力後には０．２程度低下している。この実験の結果は、市場でも出力された画像の画像面積が大きく変化した場合ＩＤが１．５から１．３に低下する可能性があることを示しており、現在流通している機種から考えればこの画像濃度（ＩＤ）の変化は大きな問題となってくる。
図５は、現像ユニットに新しい現像剤をセットした後の３つの画像面積率（０．５０［％］、５０［％］、５［％］）で連続出力した場合の、出力枚数と現像剤の汲み上げ量との関係を示すグラフである。
図４に示すように、画像面積率が低い画像を連続出力した後に、画像面積率が高い画像を連続出力した場合に、初期剤で画像濃度（ＩＤ）が低下する。これは、図５中の右側に示すように、初期剤では画像面積率の違いによる汲み上げ量の変動が大きく、このような初期剤では画像面積率が高い画像であるほど汲み上げ量が低下する。そして、このような初期剤の状態で画像面積率が高い画像形成を行ったときの汲み上げ量の低下が、図４を用いて説明した初期剤での画像濃度低下の原因となる。
図４に示すように、画像面積率が低い画像を連続出力した後に、画像面積率が高い画像を連続出力した場合に、初期剤で画像濃度（ＩＤ）が低下する。これは、図５中の右側に示すように、初期剤では画像面積率の違いによる汲み上げ量の変動が大きく、このような初期剤では画像面積率が高い画像であるほど汲み上げ量が低下する。そして、このような初期剤の状態で画像面積率が高い画像形成を行ったときの汲み上げ量の低下が、図４を用いて説明した初期剤での画像濃度低下の原因となる。
ここで、図５の縦軸で示す汲み上げ量の測定方法について簡単に記す。
汲み上げ量とは現像スリーブ上の特定の面積の現像剤を磁石等でサンプリングし、現像剤の重量を測定する。この時汲み上げ量はサンプリングした剤の重量を採取面積で割った値である。
この汲み上げ量変化の原因としてメカニズムは完全には解明されていないものの現象は徐々にわかってきており、高画像を印刷した時のトナーと低画像を印刷した時のトナーとの状態変化が原因であると考えることができる。そして、高画像を印刷した時ではトナーに添加された大粒径添加剤がトナーに多く付着した状態となっているが、低画像では現像ユニット１３の中でトナーが空回しされ添加剤が剥離してしまう。これにより現像剤の嵩密度やトナーの非静電的な付着力等が変化する。そして、高画像時には、現像剤規制部材と現像スリーブの間を現像剤が通り抜ける際、凝集やスリップを起こし通り抜ける量に変化が生じると考えられる。詳しくは、図５に示すように、何れの画像面積率においても、経時で汲み上げ量が低いところで安定することから、トナーから剥離した添加剤が現像ユニット１３内に存在し、キャリア表面に添加剤が付着し、添加剤が付着したキャリア同士が凝集し、スリップしているように思われる。そして、初期剤の場合は、現像ユニット１３内には添加剤は少ないが高画像を出力すると、添加剤が多い状態のトナーが多く存在するため、汲み上げ量の低下が生じると思われる。
一方で、経時剤の使用によって汲み上げ量は変動しなくなっている。これは、経時では現像ユニット１３内の添加剤量が飽和した状態となって、キャリアに大粒径添加剤が十分に付着しておりトナーの大粒径添加剤量が多少変化しても嵩密度やトナーの非静電的な付着力等の変化に影響が少ないと考えられる。
よって、画像濃度の安定化には、この経時の汲み上げ量の変化を制御に反映することが重要となってくる。
汲み上げ量とは現像スリーブ上の特定の面積の現像剤を磁石等でサンプリングし、現像剤の重量を測定する。この時汲み上げ量はサンプリングした剤の重量を採取面積で割った値である。
この汲み上げ量変化の原因としてメカニズムは完全には解明されていないものの現象は徐々にわかってきており、高画像を印刷した時のトナーと低画像を印刷した時のトナーとの状態変化が原因であると考えることができる。そして、高画像を印刷した時ではトナーに添加された大粒径添加剤がトナーに多く付着した状態となっているが、低画像では現像ユニット１３の中でトナーが空回しされ添加剤が剥離してしまう。これにより現像剤の嵩密度やトナーの非静電的な付着力等が変化する。そして、高画像時には、現像剤規制部材と現像スリーブの間を現像剤が通り抜ける際、凝集やスリップを起こし通り抜ける量に変化が生じると考えられる。詳しくは、図５に示すように、何れの画像面積率においても、経時で汲み上げ量が低いところで安定することから、トナーから剥離した添加剤が現像ユニット１３内に存在し、キャリア表面に添加剤が付着し、添加剤が付着したキャリア同士が凝集し、スリップしているように思われる。そして、初期剤の場合は、現像ユニット１３内には添加剤は少ないが高画像を出力すると、添加剤が多い状態のトナーが多く存在するため、汲み上げ量の低下が生じると思われる。
一方で、経時剤の使用によって汲み上げ量は変動しなくなっている。これは、経時では現像ユニット１３内の添加剤量が飽和した状態となって、キャリアに大粒径添加剤が十分に付着しておりトナーの大粒径添加剤量が多少変化しても嵩密度やトナーの非静電的な付着力等の変化に影響が少ないと考えられる。
よって、画像濃度の安定化には、この経時の汲み上げ量の変化を制御に反映することが重要となってくる。
制御については図５において高画像の汲み上げ量に合わせることが経時での変動が小さく、逆に低画像では初期こそ汲み上げ量が多いものの、その後経時にて段階的に減少していく。従って後述するように、画像面積率に応じて常に高画像出力時の汲み上げ量に合わせることで制御が一層簡略化できる。
また、これら汲み上げ量の変化に伴う制御は全ての画像面積率に応じて画像濃度を安定化させる制御を行うことが好ましいが、本実施形態では出力した画像の平均画像面積率が１０．０［％］未満の場合に制御を行う。
これについては、画像面積率が１０［％］以上でサンプルを出力した場合には汲み上げ量変化から画像濃度の変動を予測すると初期においても経時においてもＩＤにして０．０５以下である。そして、ID０．０５の差を視覚的に判断することは困難であるため１０［％］以下で制御を行うこととする。
また同じ意味で４色にて画像形成を行う装置ではイエローステーションの画像濃度変動の制御を行わない制御についても考えることができる。これについてはイエローで描かれた画像の場合イエローの画像濃度差を判断することが視覚的に困難であるためである。
これについては、画像面積率が１０［％］以上でサンプルを出力した場合には汲み上げ量変化から画像濃度の変動を予測すると初期においても経時においてもＩＤにして０．０５以下である。そして、ID０．０５の差を視覚的に判断することは困難であるため１０［％］以下で制御を行うこととする。
また同じ意味で４色にて画像形成を行う装置ではイエローステーションの画像濃度変動の制御を行わない制御についても考えることができる。これについてはイエローで描かれた画像の場合イエローの画像濃度差を判断することが視覚的に困難であるためである。
次に画像濃度を安定化させる制御について説明する。
制御として出力した画像面積率の平均値（以下、出力後平均画像面積率と呼ぶ）が１０［%］未満である場合に、汲み上げ量の変動による画像濃度制御を行う。汲み上げ量の変化による画像濃度安定化制御は一定枚数印刷後に反映させることとする。ジョブの命令を受けとった場合に、サンプルの画像面積率の平均値（以下、出力前平均画像面積率と呼ぶ）を取得し、出力後平均画像面積率と現像ユニット１３の現在の走行距離から、後述する算出方法によって予測汲み上げ量を算出する。この予測汲み上げ量に応じて後述する、３つの画像濃度安定化制御のうちのいずれかを行う。
制御として出力した画像面積率の平均値（以下、出力後平均画像面積率と呼ぶ）が１０［%］未満である場合に、汲み上げ量の変動による画像濃度制御を行う。汲み上げ量の変化による画像濃度安定化制御は一定枚数印刷後に反映させることとする。ジョブの命令を受けとった場合に、サンプルの画像面積率の平均値（以下、出力前平均画像面積率と呼ぶ）を取得し、出力後平均画像面積率と現像ユニット１３の現在の走行距離から、後述する算出方法によって予測汲み上げ量を算出する。この予測汲み上げ量に応じて後述する、３つの画像濃度安定化制御のうちのいずれかを行う。
まず、汲み上げ量算出方法について説明する。
図６は、低画像連続出力時の汲み上げ量と走行距離との関係を示すグラフである。このグラフに示す関係から現在の走行距離から低画像を出力した時の予測汲み上げ量を算出する。
図７は、画像面積率と汲み上げ量比の関係を示しており、縦軸は低画像時の汲み上げ量を１００［％］としたとき汲み上げ量が何［％］であるかを表すグラフである。
そして、図６及び図７に示す近似式に、出力後平均画像面積率と現像ユニット１３の走行距離を代入すれば予測汲み上げ量を算出することができる。
予測汲み上げ量の算出方法としては、前述したように現在の現像ユニット１３の走行距離と出力後平均画像面積率とは、複写機１の記憶部において記憶される情報を読み取ることで知ることができる。
まず、図６にて現在までの走行距離から低画像を出力した時の汲み上げ量を予測することができる。次に図７より出力後平均画像面積率から現在の汲み上げ量が低画像連続出力時すなわち汲み上げ量最大値の何［％］であるかを知ることができる。この汲み上げ量低下分の割合を、低画像を出力した時の汲み上げ量にかけることで、現在までの走行距離と出力後平均画像面積率に対する汲み上げ量を予測することができる。
図６は、低画像連続出力時の汲み上げ量と走行距離との関係を示すグラフである。このグラフに示す関係から現在の走行距離から低画像を出力した時の予測汲み上げ量を算出する。
図７は、画像面積率と汲み上げ量比の関係を示しており、縦軸は低画像時の汲み上げ量を１００［％］としたとき汲み上げ量が何［％］であるかを表すグラフである。
そして、図６及び図７に示す近似式に、出力後平均画像面積率と現像ユニット１３の走行距離を代入すれば予測汲み上げ量を算出することができる。
予測汲み上げ量の算出方法としては、前述したように現在の現像ユニット１３の走行距離と出力後平均画像面積率とは、複写機１の記憶部において記憶される情報を読み取ることで知ることができる。
まず、図６にて現在までの走行距離から低画像を出力した時の汲み上げ量を予測することができる。次に図７より出力後平均画像面積率から現在の汲み上げ量が低画像連続出力時すなわち汲み上げ量最大値の何［％］であるかを知ることができる。この汲み上げ量低下分の割合を、低画像を出力した時の汲み上げ量にかけることで、現在までの走行距離と出力後平均画像面積率に対する汲み上げ量を予測することができる。
ただし経時での予測もひとつでの式で行うため次のような計算式とする。
具体的な計算式については、図６より汲み上げ量の最低値は約３５［ｍｇ／ｃｍ２］である。このときの汲み上げ量低下率は、図７において高画像時の初期剤の汲み上げ量が９０［％］であるため、経時での汲み上げ量も図５にて初期の高画像と経時のデータで差がないことから９０［％］程度であることがわかる。また図５より経時でも高画像のほうが汲み上げ量が低いため経時で差が目立ちにくいものの図７の初期剤の汲み上げ量比率の関係が成り立つと考える。
すなわち現在の走行距離と平均画像面積率から汲み上げ量を算出するためには、図６の初期と経時の値の差である、（汲み上げ量最大値−汲み上げ量最小値）＝Ａとし、図６の汲み上げ量最小値＝Ｂとする。図６において現在の低画像時の汲み上げ量は現在の走行距離からＣと求まるとする。
また図７において（低画像（０［％］）汲み上げ比率−高画像時（５０［％］）汲み上げ量比率）＝Ｄとする。図７において現在の汲み上げ量比率は平均画像面積率から求まりＥとする。図７より高画像時（５０［％］）汲み上げ量比率をＦとする。
そして、現在の汲み上げ量は、下記（１）式で算出することができる。
現在の汲み上げ量＝Ｂ＋（Ｃ−Ｂ）×Ａ×（Ｅ−Ｆ）／Ｄ・・・・（１）
具体的な計算式については、図６より汲み上げ量の最低値は約３５［ｍｇ／ｃｍ２］である。このときの汲み上げ量低下率は、図７において高画像時の初期剤の汲み上げ量が９０［％］であるため、経時での汲み上げ量も図５にて初期の高画像と経時のデータで差がないことから９０［％］程度であることがわかる。また図５より経時でも高画像のほうが汲み上げ量が低いため経時で差が目立ちにくいものの図７の初期剤の汲み上げ量比率の関係が成り立つと考える。
すなわち現在の走行距離と平均画像面積率から汲み上げ量を算出するためには、図６の初期と経時の値の差である、（汲み上げ量最大値−汲み上げ量最小値）＝Ａとし、図６の汲み上げ量最小値＝Ｂとする。図６において現在の低画像時の汲み上げ量は現在の走行距離からＣと求まるとする。
また図７において（低画像（０［％］）汲み上げ比率−高画像時（５０［％］）汲み上げ量比率）＝Ｄとする。図７において現在の汲み上げ量比率は平均画像面積率から求まりＥとする。図７より高画像時（５０［％］）汲み上げ量比率をＦとする。
そして、現在の汲み上げ量は、下記（１）式で算出することができる。
現在の汲み上げ量＝Ｂ＋（Ｃ−Ｂ）×Ａ×（Ｅ−Ｆ）／Ｄ・・・・（１）
前述したとおり、汲み上げ量の最大値（低画像時の汲み上げ量）は経時で下がり、最小値（高画像時の汲み上げ量）はほとんど下がらない。しかし低画像時の汲み上げ量は常に高画像時の汲み上げ量よりも大きく低画像時と高画像時との汲み上げ量の出力後平均画像面積率に対する関係は本実施形態で測定した走行距離、枚数の範囲では図７に近い形で変化し、前述した算出方法による汲み上げ量は実際の実験値による汲み上げ量とほとんど差のない制御を行えることが確認できた。
なお、本実施形態では、画像面積と汲み上げ量、走行距離と汲み上げ量を別々に求めており、実際に予測する際には走行距離と汲み上げ量を算出し、その時の画像面積率から汲み上げ量に係数を掛け合わせて汲み上げ量を汲み上げ量を求めているが、もちろん全ての走行距離で全ての画像面積と汲み上げ量のデータをとり、テーブルとして汲み上げ量を求めても良い。
なお、本実施形態では、画像面積と汲み上げ量、走行距離と汲み上げ量を別々に求めており、実際に予測する際には走行距離と汲み上げ量を算出し、その時の画像面積率から汲み上げ量に係数を掛け合わせて汲み上げ量を汲み上げ量を求めているが、もちろん全ての走行距離で全ての画像面積と汲み上げ量のデータをとり、テーブルとして汲み上げ量を求めても良い。
本実施形態では、図６に示すように画像が低画像面積率だった場合の画像面積率と汲み上げ量との関係を基準にして、過去に出力した画像の画像面積率に対する汲み上げ量の予測値を算出している。汲み上げ量の予測値を算出する基準としては、高画像面積率だった場合の画像面積率と汲み上げ量との関係を基準にしてもよい。図５に示すように、初期剤であっても高画像時の汲み上げ量は経時剤の高画像面積率の汲み上げ量と同程度であるため、高画像面積率だった場合の出力枚数と汲み上げ量との関係を基準にして、その後、図７に示す画像面積率と汲み上げ量比との関係を反映させることにより、制御が簡単になる。本実施形態では、低画像面積率の出力時の汲み上げ量比を１００［％］として出力した画像の画像面積率に対応した汲み上げ量を算出しているが、高画像時の汲み上げ量を基準にする場合は高画像時の汲み上げ量を１００［％］として、低画像時の汲み上げ量の値を１００［％］以上の値として制御を行えばよい。
図８は、任意の作像条件における汲み上げ量と画像濃度ＩＤとの関係を表したものであり、本実施形態での汲み上げ量の低下の範囲ではＩＤは線形に近い形で低下していくことがわかる。なお、図８は、新品の現像ユニット１３内に初期剤を入れ、画像面積率５［％］のときに画像濃度（ＩＤ値）が１．４となるようにプロセスコントロールし、その後、現像バイアスや帯電バイアスのような電位制御やトナー濃度制御、書き込み光量制御などを行わない条件にて、任意の画像面積率のチャートを５００枚連続出力し、そのときの最後に出力されたサンプルの画像濃度と汲み上げ量とを測定したものである。
これによりジョブ時の予測汲み上げ量がわかり、汲み上げ量と画像濃度の関係がわかる。従って後述する画像濃度を変更するプロセスにおいては画像濃度ＩＤと各プロセスの関係式が明らかとなれば、画像濃度を安定化することが制御を行うことが可能であることがわかる。よって、画像濃度安定方法、その制御方法、及びＩＤの関係について下記に説明する。
これによりジョブ時の予測汲み上げ量がわかり、汲み上げ量と画像濃度の関係がわかる。従って後述する画像濃度を変更するプロセスにおいては画像濃度ＩＤと各プロセスの関係式が明らかとなれば、画像濃度を安定化することが制御を行うことが可能であることがわかる。よって、画像濃度安定方法、その制御方法、及びＩＤの関係について下記に説明する。
まず、画像濃度を安定化させる３つの手法をそれぞれ説明する。
一つ目の画像濃度安定化させる手法は、汲み上げ量変化に応じて現像や帯電電位を調整する手法である。
この種の画像濃度制御においては現像スリーブ３５に印加する現像バイアスと、感光体１１を帯電させる帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスと、感光体１１をＬＤにより露光する書き込み装置２のＬＤパワーとを制御することによって画像濃度が変化する。但しこれらをバラバラに制御してしまうと多様な副作用が生じるため、本実施形態の複写機１においては、帯電ローラ１２によって帯電された感光体１１の表面電位と帯電バイアスが印加された現像スリーブ３５表面電位との電位差である地肌ポテンシャルを１４０［Ｖ］に固定し制御を行う。すなわち現像スリーブ３５の表面電位と感光体１１の表面電位とが同時に等量だけ変化するように、現像バイアスと帯電バイアスとを変化させることで画像濃度を制御する。
現像バイアスとＩＤとの関係を図９に示す。この式により変動する画像濃度を制御する現像バイアス、帯電バイアスがわかる。
一つ目の画像濃度安定化させる手法は、汲み上げ量変化に応じて現像や帯電電位を調整する手法である。
この種の画像濃度制御においては現像スリーブ３５に印加する現像バイアスと、感光体１１を帯電させる帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスと、感光体１１をＬＤにより露光する書き込み装置２のＬＤパワーとを制御することによって画像濃度が変化する。但しこれらをバラバラに制御してしまうと多様な副作用が生じるため、本実施形態の複写機１においては、帯電ローラ１２によって帯電された感光体１１の表面電位と帯電バイアスが印加された現像スリーブ３５表面電位との電位差である地肌ポテンシャルを１４０［Ｖ］に固定し制御を行う。すなわち現像スリーブ３５の表面電位と感光体１１の表面電位とが同時に等量だけ変化するように、現像バイアスと帯電バイアスとを変化させることで画像濃度を制御する。
現像バイアスとＩＤとの関係を図９に示す。この式により変動する画像濃度を制御する現像バイアス、帯電バイアスがわかる。
二つ目の画像濃度安定化させる手法は、汲み上げ量変化に応じてトナー濃度を調整する手段である。
一般にトナー濃度を下げると現像剤中のトナーの帯電量が上がり、現像されるトナー量が減るため、同じ制御において画像濃度は下がる。逆にトナー濃度を上げると画像濃度は上がる。
トナー濃度とＩＤとの関係を図１０に示す。トナー濃度変化による画像濃度調整による手法を用いると、一つ目の画像濃度安定化させる手法のように電位制御を行うものとは異なり、制御後直ちに画像濃度には反映されず、徐々に画像濃度に反映される。このため急激な変化が起こらないため実用性が高い。しかし制御範囲が狭いため、図９を用いて説明した、電位による調整と組み合わせることで制御を行うことが好ましい。
一般にトナー濃度を下げると現像剤中のトナーの帯電量が上がり、現像されるトナー量が減るため、同じ制御において画像濃度は下がる。逆にトナー濃度を上げると画像濃度は上がる。
トナー濃度とＩＤとの関係を図１０に示す。トナー濃度変化による画像濃度調整による手法を用いると、一つ目の画像濃度安定化させる手法のように電位制御を行うものとは異なり、制御後直ちに画像濃度には反映されず、徐々に画像濃度に反映される。このため急激な変化が起こらないため実用性が高い。しかし制御範囲が狭いため、図９を用いて説明した、電位による調整と組み合わせることで制御を行うことが好ましい。
三つ目の画像濃度安定化させる手法は、汲み上げ量変化に応じて現像スリーブ３５の線速を調整する手法である。
現像スリーブ３５の線速を変化させて現像剤を感光体１１により多く接触させることで現像能力を高める手段である。本実施形態での複写機１では画像濃度と線速との関係は感光体１１の表面の帯電量や現像剤の状態によって大きく異なった。このため本実施形態では、汲み上げ量によってスリーブ線速を変化させる制御としている。すなわち一定の線速で回転する感光体１１の線速に対して、現像スリーブ３５を通常では１．５倍の線速となるように回転させているが、回転数を増やすことで汲み上げ量減少分を抑えるという発想のもと行う。この制御においては図１１のようにスリーブ線速を選べばよいことになる。なお、本実施形態では、汲み上げ量と線速との関係で制御を行うものについて説明したが、もちろん画像濃度と線速との関係で制御を行ってもよい。
現像スリーブ３５の線速を変化させて現像剤を感光体１１により多く接触させることで現像能力を高める手段である。本実施形態での複写機１では画像濃度と線速との関係は感光体１１の表面の帯電量や現像剤の状態によって大きく異なった。このため本実施形態では、汲み上げ量によってスリーブ線速を変化させる制御としている。すなわち一定の線速で回転する感光体１１の線速に対して、現像スリーブ３５を通常では１．５倍の線速となるように回転させているが、回転数を増やすことで汲み上げ量減少分を抑えるという発想のもと行う。この制御においては図１１のようにスリーブ線速を選べばよいことになる。なお、本実施形態では、汲み上げ量と線速との関係で制御を行うものについて説明したが、もちろん画像濃度と線速との関係で制御を行ってもよい。
上述した３つの画像濃度安定化させる手法の他にも、汲み上げ量を規制する現像剤規制部材であるドクタブレード３４と現像スリーブ３５との距離を変化させたり、現像スリーブ３５の内軸を変化させることで磁極を変化させたりする等の制御も考えられ、検討の余地がある。
図１２は本実施形態の複写機１がジョブ命令を受けたときの制御を示すフローチャートである。ジョブコマンド受付後に平均画像面積率を算出し上述した制御を行うか決定する。
ここで、ここでプロセスコントロールについて補足する。本実施例で用いた画像形成装置においてプロセスコントロールは最低でも２００枚に１回は必ず入る制御となっているが、先に行われたプロセスコントロールと次に行われたプロセスコントロールとの間は、濃度制御を行う制御は入らない構成となっている。そして、プロセスコントロール間では、上述した一つ目の画像濃度安定化させる手法のように、汲み上げ量変化に応じて現像バイアスや帯電電位を調整する。また、プロセスコントロール実行時には、現在の最近出力した画像の平均画像面積率を算出し、帯電・現像出力を高画像連続出力時における汲み上げ量時の値に設定する。この手法は上述したの本発明の手法と同様であり走行距離と平均画像面積率から算出している。
ここで、ここでプロセスコントロールについて補足する。本実施例で用いた画像形成装置においてプロセスコントロールは最低でも２００枚に１回は必ず入る制御となっているが、先に行われたプロセスコントロールと次に行われたプロセスコントロールとの間は、濃度制御を行う制御は入らない構成となっている。そして、プロセスコントロール間では、上述した一つ目の画像濃度安定化させる手法のように、汲み上げ量変化に応じて現像バイアスや帯電電位を調整する。また、プロセスコントロール実行時には、現在の最近出力した画像の平均画像面積率を算出し、帯電・現像出力を高画像連続出力時における汲み上げ量時の値に設定する。この手法は上述したの本発明の手法と同様であり走行距離と平均画像面積率から算出している。
従って図１２に示すフローチャートについてはジョブコマンドを受けたときに平均画像面積率を算出し、画像面積率が１０［％］未満であるか１０［％］以上であるか判別する（図１２中のＳ５）。１０［％］以上であるときは前回のプロセスコントロール時に決定した帯電現像出力値、または、前回の汲み上げ量の予測値に基づいてパラメータを調節する制御で決定した帯電現像出力値をそのまま使用する（図１２中のＳ９）。
そして、１０［％］未満の場合は前述に示したように、走行距離と画像面積率から適切な帯電現像出力を算出することを示している（図１２中のＳ６及びＳ７）。
そして、１０［％］未満の場合は前述に示したように、走行距離と画像面積率から適切な帯電現像出力を算出することを示している（図１２中のＳ６及びＳ７）。
次に、汲み上げ量の予測値に基づいてパラメータを調節する制御が、経時により不要になったときのフローチャートについて説明する。
図５に示すように、十分な走行距離においては出力した画像の画像面積率に対する汲み上げ量は変化が少なくなっている。この時、汲み上げ量変化による画像濃度変化は小さくなるため、画像面積率による汲み上げ量変化が一定値以下となったとき、本制御を解除することによってソフトの負荷を小さくすることができる。
図１３は予測した汲み上げ量変化が画像面積率変化に比べてある閾値以下となった場合に、算出した汲み上げ量の予測値に基づいたパラメータの制御を解除する制御を表すフローチャートである。ジョブコマンド受付後、現像ユニット１３に新しい現像剤をセットしてからの走行距離を取得し、特定の閾値以上であった場合に制御を解除し、前回のプロセスコントロールで求めた通常通りの制御によって画像出力を行うことを示すチャートである。この制御は現像ユニットが新品ユニットに交換されると再び汲み上げ量の予測値を算出し、その算出結果に基づいた制御を行うこととする。
なお、本実施形態では、図６に示す近似式により汲み上げ量低下における最下点であるサチレート点を求めることができる。すなわち、本実施形態では最下点付近の走行距離が４００００００［ｍｍ］に達したところで汲み上げ量変動を予測し画像濃度を安定化する制御を行わないようにしている。
図５に示すように、十分な走行距離においては出力した画像の画像面積率に対する汲み上げ量は変化が少なくなっている。この時、汲み上げ量変化による画像濃度変化は小さくなるため、画像面積率による汲み上げ量変化が一定値以下となったとき、本制御を解除することによってソフトの負荷を小さくすることができる。
図１３は予測した汲み上げ量変化が画像面積率変化に比べてある閾値以下となった場合に、算出した汲み上げ量の予測値に基づいたパラメータの制御を解除する制御を表すフローチャートである。ジョブコマンド受付後、現像ユニット１３に新しい現像剤をセットしてからの走行距離を取得し、特定の閾値以上であった場合に制御を解除し、前回のプロセスコントロールで求めた通常通りの制御によって画像出力を行うことを示すチャートである。この制御は現像ユニットが新品ユニットに交換されると再び汲み上げ量の予測値を算出し、その算出結果に基づいた制御を行うこととする。
なお、本実施形態では、図６に示す近似式により汲み上げ量低下における最下点であるサチレート点を求めることができる。すなわち、本実施形態では最下点付近の走行距離が４００００００［ｍｍ］に達したところで汲み上げ量変動を予測し画像濃度を安定化する制御を行わないようにしている。
また、上述した実施形態では、４００００００［ｍｍ］に達したところで算出した汲み上げ量の予測値に基づいたパラメータの制御を解除する構成について説明したが、所定の条件でパラメータの制御を解除する構成としては、所定の条件を走行距離が閾値に達した場合とするものに限るものではない。算出した汲み上げ量の予測値が初期の汲み上げ量に比べてある閾値以下となった場合、例えば、算出した汲み上げ量の予測値が初期の汲み上げ量の９０［％］になった場合に、算出した汲み上げ量の予測値に基づいたパラメータの制御を解除する制御を行っても良い。
図１４は短期間での汲み上げ量変動を評価した結果のグラフである。準備として初期剤においてカバレッジ０．５［％］の低画像面積率の画像を連続出力した後に、汲み上げ量測定をしながら高画像面積率(画像面積率５０［％］)の画像を連続出力し、汲み上げ量の変動具合を評価したグラフである。高画像を連続出力することにより汲み上げ量は急激に上昇する。数百枚の通紙評価において画像面積率の変化によってどのような速度で汲み上げ量が変化していくか評価したものであり、短期間で汲み上げ量や汲み上げ量の変化を予測し画像濃度変動を抑えるために使用する。
図１４の結果から高画像を連続出力した場合、１００枚程度までは急激に汲み上げ量が変動するが、３００枚目や６００枚目は変化がほとんどないことがわかる。このことから短期間の汲み上げ量変動を予測するためには過去全ての平均画像面積を算出する必要はなく、最近の数百枚の平均で判断すればよいことがわかる。本発明ではこの枚数を仮に図１４よりある程度平衡に達する１５０枚とした。
図１４の結果から高画像を連続出力した場合、１００枚程度までは急激に汲み上げ量が変動するが、３００枚目や６００枚目は変化がほとんどないことがわかる。このことから短期間の汲み上げ量変動を予測するためには過去全ての平均画像面積を算出する必要はなく、最近の数百枚の平均で判断すればよいことがわかる。本発明ではこの枚数を仮に図１４よりある程度平衡に達する１５０枚とした。
最後に平均画像面積率の求め方について述べる。本発明を適用した構成は、短期間の汲み上げ量変動に対し画像濃度を安定化させる画像形成方法であり、汲み上げ量は出力した画像の画像面積率によって変動ため、平均画像面積率の算出方法が重要となってくる。上述した実施形態では最近３０枚の画像面積率の平均を平均画像面積率としているがより精度を上げるために次のような算出方法とする。
図４の条件で枚数と汲み上げ量上昇とID低下の関係は図４と図１４からわかり共に１５０枚程度までに急激に変化する。
このことから画像面積率は最近１５０枚の平均とする。ただしこの場合、最後に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与と、１５０枚前に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与との大きさは当然前者のほうが大きいはずである。
そこで枚数に対して重み付けを行う。
平均画像面積率＝（１〜５０枚目の平均値）×α＋（５１〜１００枚目の平均値）×β＋（１０１〜１５０枚目の平均値）×γ
とする。
ここで図１４の変動率は（１〜５０枚目）：（５１〜１００枚目）：（１０１〜１５０枚目）＝１．９１：０．７０：０．３９＝α：β：γとする。
重み付けに関しては本発明では次のように設定した。短期間の汲み上げ量変動を予測するために最新の１５０枚の画像面積率の平均を求めることとした。しかし図１４をみると最後に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与と、１５０枚前に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与との大きさは当然前者のほうが大きいはずである。そこで本発明では、最近の５０枚と５１〜１００枚目と１０１〜１５０枚目についてそれぞれ傾斜をつけることとする。方法として図１４より１５０枚の汲み上げ量の変動が２．９４［ｍｇ／ｃｍ２］であり５０枚と５１〜１００枚目と１０１〜１５０枚目の汲み上げ量変動はそれぞれ１．８７［ｍｇ／ｃｍ２］、０．６９［ｍｇ／ｃｍ２］、０．３８［ｍｇ／ｃｍ２］である。係数とするためそれぞれの汲み上げ量変動に（２．９４［ｍｇ／ｃｍ２］）／３を掛け合わせることで変動率を大まかに決めることができ、通常の画像面積率の平均よりも精度良く汲み上げ量変化を予測することが可能である。
図４の条件で枚数と汲み上げ量上昇とID低下の関係は図４と図１４からわかり共に１５０枚程度までに急激に変化する。
このことから画像面積率は最近１５０枚の平均とする。ただしこの場合、最後に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与と、１５０枚前に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与との大きさは当然前者のほうが大きいはずである。
そこで枚数に対して重み付けを行う。
平均画像面積率＝（１〜５０枚目の平均値）×α＋（５１〜１００枚目の平均値）×β＋（１０１〜１５０枚目の平均値）×γ
とする。
ここで図１４の変動率は（１〜５０枚目）：（５１〜１００枚目）：（１０１〜１５０枚目）＝１．９１：０．７０：０．３９＝α：β：γとする。
重み付けに関しては本発明では次のように設定した。短期間の汲み上げ量変動を予測するために最新の１５０枚の画像面積率の平均を求めることとした。しかし図１４をみると最後に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与と、１５０枚前に出力したサンプルの現在の汲み上げに対する寄与との大きさは当然前者のほうが大きいはずである。そこで本発明では、最近の５０枚と５１〜１００枚目と１０１〜１５０枚目についてそれぞれ傾斜をつけることとする。方法として図１４より１５０枚の汲み上げ量の変動が２．９４［ｍｇ／ｃｍ２］であり５０枚と５１〜１００枚目と１０１〜１５０枚目の汲み上げ量変動はそれぞれ１．８７［ｍｇ／ｃｍ２］、０．６９［ｍｇ／ｃｍ２］、０．３８［ｍｇ／ｃｍ２］である。係数とするためそれぞれの汲み上げ量変動に（２．９４［ｍｇ／ｃｍ２］）／３を掛け合わせることで変動率を大まかに決めることができ、通常の画像面積率の平均よりも精度良く汲み上げ量変化を予測することが可能である。
以上、本実施形態の画像形成装置である複写機１では、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像装置としての現像ユニット１３の現像剤収容部から現像剤担持体である現像スリーブ３５の表面に現像剤を汲み上げて、現像スリーブ３５の表面に担持された現像剤中のトナーを、画像情報に基づいて潜像が形成された潜像担持体である感光体１１に供給して感光体１１上にトナー像を形成する。そして、感光体１１上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写して記録媒体Ｐ上に画像を形成する。そして、複写機１では、画素カウント手段によってカウントされた出力した画像の画像面積率の情報を、記憶手段に記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の現像スリーブ３５上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御することにより、経時で変化する汲み上げ量に応じたパラメータの制御を行うことができる。これにより、汲み上げ量の変化によって画像濃度が変動する現象に対しては、汲み上げ量の予測値に基づいてパラメータを補正することで対応することができ、プロセスコントロールを行うことなく、画像濃度の変動を防止することができる。
従って低頻度のプロセスコントロールにより長期間の経時での画像濃度を安定化させ、過去に出力した画像の画像面積率変化による短期間の画像濃度変化に対する画像濃度変動は、汲み上げ量の予測により補正することで生産性を下げることなく補正することができる。よって、複写機１の画像形成方法であれば、生産性を下げることなく画像濃度の変動を抑えることができる。
従って低頻度のプロセスコントロールにより長期間の経時での画像濃度を安定化させ、過去に出力した画像の画像面積率変化による短期間の画像濃度変化に対する画像濃度変動は、汲み上げ量の予測により補正することで生産性を下げることなく補正することができる。よって、複写機１の画像形成方法であれば、生産性を下げることなく画像濃度の変動を抑えることができる。
また、過去に出力した画像の画像面積率に対する汲み上げ量の予測値を算出するときには、出力した画像が高画像面積率だった場合の画像面積率と汲み上げ量との関係を基準としてもよい。高画像面積率の場合を基準とすることにより、制御の簡略化を図ることをができる。
また、出力した画像の画像面積率の違いに対する算出した汲み上げ量の予測値の変化量が閾値以下となった場合、具体的には、図１３を用いて説明したように、現像ユニット１３に新しい現像剤を走行距離が閾値を超えた場合、算出した汲み上げ量の予測値に基づいたパラメータの制御を解除する。これにより、制御ソフトの負荷を軽減させることができる。
また、算出した汲み上げ量の予測値に基づいたパラメータの制御を解除する制御としては、算出した汲み上げ量の予測値が初期の汲み上げ量に比べてある閾値以下となった場合に行っても良い。これにより、図１３を用いて説明した制御と同様に制御ソフトの負荷を軽減させることができる。
画像濃度を変化させるパラメータの制御として、上述した一つ目の画像濃度を安定させる手法のように、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、現像バイアスや帯電電位を調整する制御することによって、パッチパターンの作成を要するプロセスコントロールを行うことなく現像バイアスや帯電電位の調整を行い、画像濃度を安定させる制御を行うことができる。
また、画像濃度を変化させるパラメータの制御としては、上述した二つ目の画像濃度を安定させる手法のように、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、現像ユニット１３の現像剤収容部内のトナー濃度を調節する制御を行っても良い。これにより、パッチパターンの作成を要するプロセスコントロールを行うことなく現像ユニット１３内のトナー濃度の調節を行い、画像濃度を安定させる制御を行うことができる。
また、画像濃度を変化させるパラメータの制御としては、上述した三つ目の画像濃度を安定させる手法のように、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、現像スリーブ３５の表面移動速度を調節する制御を行っても良い。これにより、パッチパターンの作成を要するプロセスコントロールを行うことなく現像スリーブ３５の表面移動速度の調節を行い、画像濃度を安定させる制御を行うことができる。
１ 複写機
２ 書き込み装置
３ 原稿搬送部
４ 原稿読込部
５ コンタクトガラス
７ 給紙部
８ 給紙ローラ
９ レジストローラ
１１ 感光体
１２ 帯電ローラ
１３ 現像ユニット
１４ 転写バイアスローラ
１５ 感光体クリーニング装置
１６ ベルトクリーニング装置
１７ 転写搬送ベルト
１８ 分離チャージャ
１９ 定着装置
３０ トナーボトル
３１ トナー濃度センサ
３２ 攪拌スクリュ
３３ 供給スクリュ
３４ ドクタブレード
３５ 現像スリーブ
２ 書き込み装置
３ 原稿搬送部
４ 原稿読込部
５ コンタクトガラス
７ 給紙部
８ 給紙ローラ
９ レジストローラ
１１ 感光体
１２ 帯電ローラ
１３ 現像ユニット
１４ 転写バイアスローラ
１５ 感光体クリーニング装置
１６ ベルトクリーニング装置
１７ 転写搬送ベルト
１８ 分離チャージャ
１９ 定着装置
３０ トナーボトル
３１ トナー濃度センサ
３２ 攪拌スクリュ
３３ 供給スクリュ
３４ ドクタブレード
３５ 現像スリーブ
Claims (6)
- トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像装置の現像剤収容部から現像剤担持体の表面に現像剤を汲み上げて、
該現像剤担持体の表面に担持された現像剤中のトナーを、画像情報に基づいて潜像が形成された潜像担持体に供給して該潜像担持体上にトナー像を形成し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写して記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、
出力した画像の画像面積率の情報を記憶手段に記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の上記現像剤担持体上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御し、
出力した画像の画像面積率の違いに対する上記算出した汲み上げ量の予測値の変化量が閾値以下となった場合、上記算出した汲み上げ量の予測値に基づいた上記パラメータの制御を解除することを特徴とする画像形成方法。 - トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を収容する現像装置の現像剤収容部から現像剤担持体の表面に現像剤を汲み上げて、
該現像剤担持体の表面に担持された現像剤中のトナーを、画像情報に基づいて潜像が形成された潜像担持体に供給して該潜像担持体上にトナー像を形成し、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写して記録媒体上に画像を形成する画像形成方法において、
出力した画像の画像面積率の情報を記憶手段に記憶し、過去に出力した画像の画像面積率の情報に基づいて、現在の上記現像剤担持体上に汲み上げられる汲み上げ量の予測値を算出し、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて画像濃度を変化させるパラメータを制御し、
上記算出した汲み上げ量の予測値が初期の汲み上げ量に比べてある閾値以下となった場合、上記算出した汲み上げ量の予測値に基づいた上記パラメータの制御を解除することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１または２の画像形成方法において、
上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、現像バイアスや帯電電位を調整する制御であることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１または２の画像形成方法において、
上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、上記現像剤収容部内のトナー濃度を調節する制御であることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１または２の画像形成方法において、
上記画像濃度を変化させるパラメータの制御は、算出した汲み上げ量の予測値に基づいて、上記現像剤担持体の表面移動速度を調節する制御であることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１乃至５いずれかの画像形成方法を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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