JP6070210B2 - 画像形成装置、及び画像形成プログラム - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置、及び画像形成プログラムに関する。

特許文献１には、静電画像を感光する感光体と、２成分現像剤を収納し、静電画像が感光された感光体の表面にトナー像を現像する現像部と、現像部にトナーを補給するトナー補給部と、感光体の表面に現像されたトナー像を転写材に転写する転写部と、トナー像の帯電極性と逆極性の予め定めたバイアス電圧を転写部に供給する電圧供給部と、現像部に収納された２成分現像剤の透磁率を検出する透磁率センサと、転写部の電気抵抗値を測定し、かつその電気抵抗値から湿度を測定する湿度測定部と、湿度に応じて変化する透磁率を測定された湿度に基づいて補正する透磁率補正部と、２成分現像剤のトナー濃度が予め定めた設定値になるように補正された透磁率に基づいてトナー補給部を制御するトナー補給制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置が開示されている。

特許文献２には、像保持体と、像保持体上を帯電処理する帯電手段と、像保持体上に像露光し潜像を形成する像露光手段と、現像剤により潜像を可視化する現像手段と、像保持体の表面に形成された現像剤像を転写材へ転写する転写ローラから構成される転写手段と、転写ローラは環境に応じて印加電圧に対する電流値の関係（ 以下、「Ｖ−Ｉ特性」という）が変化するイオン導電系材料から構成されたローラであり、更に、転写材上の現像剤を転写材に定着させる定着装置とを有する画像形成装置において、定着装置の温度検知手段によって検知された温度と、転写ローラに環境検出用の電圧を印加し、この時の転写ローラのＶ−Ｉ特性から得られたＶ−Ｉ特性とで、画像形成装置が置かれている周辺環境の湿度を算出し、画像形成装置と転写材が置かれている温度と湿度を精度良く検出することを特徴とする画像形成装置が開示されている。

特開２００２−１３９９１０号公報 特開２００４−３３３７９２号公報

本発明は、環境条件の変化によって生じるトナー濃度検出手段の感度のずれを、湿度情報のみに基づいて補正する場合と比較して、画質の劣化を抑制することができる画像形成装置、及び画像形成プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置の発明は、現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、画像形成装置内部の温度を検出する温度検出手段であって、画像形成動作に応じて前記画像形成装置内部の温度が変化する位置に設けられた温度検出手段と、画像に応じたトナー像を被転写体に転写する転写手段に印加した電圧又は電流であって、湿度に応じて変化する前記電圧又は前記電流を湿度情報として検出する湿度情報検出手段と、前記画像形成装置内部の温度が外気温と同一とみなせる画像形成前状態で、前記湿度情報検出手段により検出した前記湿度情報に対応した湿度が高くなるにつれて前記トナー濃度検出手段で検出されるトナー濃度が低くなるように、前記トナー濃度検出手段の目標出力値である基準制御値を設定する設定手段と、前記温度検出手段により検出された現在の温度と、前記画像形成前状態で前記温度検出手段により検出された画像形成前温度との差分に基づいて、前記基準制御値を補正するための補正値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記補正値で前記基準制御値を補正する補正手段と、前記画像形成前状態から画像形成を開始する場合、前記トナー濃度検出手段により検出されたトナー濃度が、前記設定手段で設定された前記基準制御値に対応したトナー濃度に近づくように前記現像器内のトナー濃度を制御すると共に、前記温度検出手段により検出される温度の変化に応じて、前記補正手段によって補正された前記基準制御値に対応したトナー濃度に近づくように前記現像器内のトナー濃度を制御する制御手段と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記算出手段は、前記画像形成前温度が高くなるに従って前記補正値が大きくなるように、前記差分と、前記画像形成前温度が高くなるに従って値が大きくなる補正係数と、に基づいて前記補正値を算出する。

請求項３記載の発明は、前記補正手段は、前記温度検出手段により検出された現在の温度が高くなるに従って、前記基準制御値が小さくなるように補正する。

請求項４記載の発明は、前記温度検出手段が設けられた位置よりも、前記画像形成動作による温度変化が小さい位置に設けられた補助温度検出手段を更に備え、前記設定手段は、前記温度検出手段により検出された現在の温度と前記補助温度検出手段により検出された現在の温度との差分が予め定めた閾値以下である場合に、前記画像形成前状態であるとして、前記湿度情報検出手段により検出した前記湿度情報に対応した前記制御手段の基準制御値を設定する。

請求項５記載の発明は、前記設定手段は、前回の前記画像形成動作から予め定めた時間以上経過した場合に、前記画像形成前状態であるとして、前記湿度情報検出手段により検出した前記湿度情報に対応した前記制御手段の基準制御値を設定する。

請求項６記載の画像形成プログラムの発明は、コンピュータを、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の画像形成装置を構成する設定手段、算出手段、補正手段、及び制御手段として機能させる。

請求項１、６の発明によれば、環境条件の変化によって生じるトナー濃度検出手段の感度のずれを、湿度情報のみに基づいて補正する場合と比較して、画質の劣化を抑制することができる、という効果を有する。

請求項２の発明によれば、画像形成前状態の温度に関係なく補正値を算出する場合と比較して、温度が高くなってトナー濃度が低下した場合でも画質の劣化を抑制することができる、という効果を有する。

請求項３の発明によれば、温度に関係なく基準制御値を固定にした場合と比較して、画質の劣化を抑制することができる、という効果を有する。

請求項４の発明によれば、温度検出手段により検出された温度のみで画像形成前状態を検出する場合と比較して、画像形成前状態の検出精度を向上させることができる、という効果を有する。

請求項５の発明によれば、温度により画像形成前状態を検出する場合と比較して、画像形成前状態であるか否かを容易に検出することができる、という効果を有する。

実施形態に係る画像形成装置の全体を示す概略構成図である。 実施形態に係る現像装置の概略拡大断面図である。 実施形態に係る画像形成装置の機能的な構成を示す機能ブロック図である。 実施形態に係る２次転写ローラの説明に供する図である。 実施形態に係る磁気センサの説明に供する図である。 実施形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 実施形態に係る画像形成装置のコンピュータで実行される画像形成前処理のフローチャートである。 実施形態に係る画像形成装置のコンピュータで実行されるトナー濃度制御処理のフローチャートである。 実施形態に係る湿度情報と基準制御値との対応関係の説明に供する図である。 実施形態に係る画像形成前状態の温度と補正値との対応関係の説明に供する図である。 実施形態に係る異なる環境条件下での印字画像濃度の説明に供する図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、作用、機能が同じ働きを担う構成要素には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する場合がある。

図１には、本実施形態に係る画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を備えており、画像形成装置本体１２の下部には、印刷用紙Ｐが束状に積層されて収納される給紙部１４が配置されている。

この給紙部１４の先端側（図１において右端側）の直上には、印刷用紙Ｐの上面の先端側に圧接して給紙部１４から印刷用紙Ｐを送り出すピックアップロール１６が配置されている。

ピックアップロール１６の下流側には、印刷用紙Ｐを挟持搬送する複数（例えば、２つ）の搬送ロール対２４と、印刷用紙Ｐをスキュー補正するためのレジロール対２５が配置されている。搬送ロール対２４とレジロール対２５の間には、搬送ロール対２４の間隙（ニップ）部から延出して緩やかに上方へ湾曲し、レジロール対２５のニップ部へ延びる第１搬送路２２が形成されている。

給紙部１４から搬送された印刷用紙Ｐは、第１搬送路２２により上方へ案内され、レジロール対２５により一時停止された後、予め定めたタイミングにより後述する感光体ドラム３０と転写装置３８との間へ搬送される。

画像形成装置本体１２には、上下方向に搬送ベルト２６が配設されている。搬送ベルト２６は、上方に配置された張架ローラ２７と、下方に配置された張架ローラ２９に張架されており、張架ローラ２７又は張架ローラ２９が回転駆動することにより、搬送ベルト２６が予め定めた方向（矢印Ａ方向）へ回転（循環駆動）する。この搬送ベルト２６の用紙搬送方向上流側には、搬送ベルト２６の表面上を帯電させると共に、搬送ベルト２６へ静電吸着される印刷用紙Ｐを搬送ベルト２６へ押し当てる帯電ロール３１が搬送ベルト２６に隣接して設けられている。

また、搬送ベルト２６に対向する横方向には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した複数のプロセスカートリッジ２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋが上下方向に縦列配置されている。各プロセスカートリッジ２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋは、感光体ユニット３５と現像装置６４とを備えている。

感光体ユニット３５は、回転駆動する感光体ドラム３０と、帯電ローラ３２、クリーニング装置３９とを備えている。帯電ローラ３２は、感光体ドラム３０上を一様に帯電し、クリーニング装置３９は、感光体ドラム３０に残留するトナーを除去する。

また、各プロセスカートリッジ２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋの側方には、それぞれ露光装置３４が上下方向に配設されている。露光装置３４は、帯電ローラ３２によって一様に帯電した感光体ドラム３０に対してレーザを照射し、感光体ドラム３０上に静電潜像を形成する。

図１及び図２に示されるように、現像装置６４は、感光体ドラム３０に対向し且つ感光体ドラム３０上の静電潜像をトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤Ｇで可視像化してトナー像を形成する現像ユニット６８と、この現像ユニット６８に対してトナーを補給するトナー供給ユニット１３０で構成されている。なお、現像剤Ｇは一成分現像剤でもよい。

トナー供給ユニット１３０は、トナー収容室１５０を備えており、このトナー収容室１５０の内部には補給用トナーＴが収容されている。また、トナー収容室１５０の内部には、補給用トナーＴを攪拌し、供給管１３２を介して現像ユニット６８へ補給用トナーＴを搬送するトナー攪拌部材１５２が設けられている。このトナー攪拌部材１５２は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。

また、供給管１３２内部には、ディスペンスオーガー１３４が回転可能に設けられている。このディスペンスオーガー１３４には、螺旋状の突起が設けられ、ディスペンスオーガー１３４も図示しない駆動モータにより回転駆動される。これにより、トナー収容室１５０に収容された補給用トナーＴが、供給管１３２を経由して、現像剤収容室８４に供給される。即ち、ディスペンスオーガー１３４に接続された図示しない駆動モータを制御し、ディスペンスオーガー１３４の回転時間を増減させることで、二成分現像剤Ｇのトナー濃度が調整される。なお、トナー攪拌部材１５２及びディスペンスオーガー１３４を同一の図示しない駆動モータで回転駆動することにより、モータ数が削減される。

現像ユニット６８はハウジング８０を備えており、このハウジング８０内には現像剤収容室８４が形成されている。現像剤収容室８４には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）の各色に応じた二成分現像剤Ｇが充填されている。現像剤としては、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用されているが、一成分現像剤を使用してもよい。トナーは、少なくとも結着樹脂および着色剤を含み、目的に応じて外添剤が添加される。キャリアは、鉄等の磁性粉末が適用され、磁性粉末表面に樹脂被覆層を有していてもよい。

また、現像剤収容室８４の内部には、現像ローラ８６、二成分現像剤Ｇを攪拌搬送するオーガー８８、オーガー８９、及び現像ローラ８６上の二成分現像剤Ｇの量を規制する現像剤規制ロール５０が設けられている。

現像ローラ８６は、感光体ドラム３０に対向して配設されている。また、現像ローラ８６は、非磁性導電材料から構成される円筒状のスリーブ８６Ａと、そのスリーブ８６Ａの中空内に配置されるマグネットロール８６Ｂとから構成され、ハウジング８０に回転可能に支持されている。マグネットロール８６Ｂは固定支持され、スリーブ８６Ａは図示しない駆動源により、マグネットロール８６Ｂの廻りを一定方向（矢印Ｂ方向）に回転するように構成されている。スリーブ８６Ａには、図示しない現像バイアス電源から予め定めた現像バイアスＶＢ（例えば直流に交流を重畳した電圧）が印加されるようになっている。また、現像ローラ８６と感光体ドラム３０との間には、スリーブ８６Ａに印加されている現像バイアスＶＢによって現像電界が形成されている。

オーガー８８及びオーガー８９は、現像ローラ８６の下方に配設されている。オーガー８８及びオーガー８９は、ハウジング８０の周壁に回転可能に支持され、二成分現像剤Ｇを現像ローラ８６へ攪拌しながら搬送する。これにより、二成分現像剤Ｇ中の各トナーが予め定めた極性に摩擦帯電される。また、搬送された二成分現像剤Ｇは、現像ローラ８６に供給されて、現像ローラ８６の表面に磁気ブラシを形成した状態で保持される。

現像ローラ８６と対向する位置には、現像剤規制ロール５０が配設されている。現像剤規制ロール５０と現像ローラ８６との間には隙間が設けられ、この現像剤規制ロール５０によって、現像ローラ８６の表面上に保持された二成分現像剤Ｇによる磁気ブラシが予め定めた厚さとなるように規制される。現像剤規制ロール５０によって予め定めた厚さに規制された磁気ブラシは、感光体ドラム３０の表面と対向する位置に達すると、現像電界によって二成分現像剤Ｇに含まれるトナーのみが感光体ドラム３０上に形成された静電潜像部分に付着してトナー画像として可視化され、現像が行われる。

本実施形態では、現像ユニット６８、トナー供給ユニット１３０、及び供給管１３２が一体で構成された現像装置６４をトナーカートリッジとして交換可能に構成されている。

現像剤収容室８４内には、ハウジング８０に固定されて磁気センサ５４が配置され、二成分現像剤Ｇの透磁率に応じた電圧値を検出することで、二成分現像剤Ｇのトナー濃度を検出する。

図１に示すように、感光体ドラム３０に対向する横方向には、搬送ベルト２６の内周側に、それぞれ感光体ドラム３０上に形成されたトナー画像を印刷用紙Ｐへ転写する転写装置３８が設けられている。

また、搬送ベルト２６の側方には、濃度センサ２２４がその検出面を搬送ベルト２６の周面に対向するように配設される。この濃度センサ２２４は、反射型のセンサであり、搬送ベルト２６の表面の検出位置に形成されたパッチ画像（濃度調整用画像）に対してＬＥＤ等の発光素子から光を照射し、その反射光をフォトダイオード等の受光素子で検出することで、パッチ画像の濃度値に応じた電気信号を図示しないコントローラに出力する。図示しないコントローラでは、検出したパッチ画像の濃度値に基づいて適切な濃度となるように濃度制御を行う。

なお、本実施形態に係る画像形成部７７は、画像形成動作を実施するのに必要となる、上記した感光体ドラム３０、帯電ローラ３２、露光装置３４、現像装置６４及び転写装置３８等を備えて構成されている。

搬送ベルト２６より用紙搬送方向下流側には、搬送ベルト２６から送り出された印刷用紙Ｐを排出部２０へ導く第２搬送路２３が形成されている。この第２搬送路２３には、転写されたトナー画像を印刷用紙Ｐへ定着させる定着装置４０、印刷用紙Ｐを挟持搬送する搬送ロール対４２、及び印刷用紙Ｐを排出部２０へ排出する排出ロール対４４が、この順で配置されている。定着装置４０は熱源を有し、トナー像が転写されたシートを加圧加熱することにより、トナー像を印刷用紙Ｐに定着させる。なお、トナー像を印刷用紙Ｐに定着していない間は、定着装置４０の加熱は行われない。

定着装置４０に隣接した位置には温度センサ５２が配置され、画像形成動作に伴い、例えば、定着装置４０等の加熱状況により変化する画像形成装置本体１２内部の温度を検出する。

なお、画像形成装置本体１２内部には、温度センサ５２と異なる別の温度センサ５１が配置されている。温度センサ５１は、温度センサ５２よりも画像形成動作に伴う温度変化の影響を受けにくく、画像形成動作に伴う温度変化が小さい位置に配置される。

具体的には、温度センサ５１は、画像形成動作に伴い熱を発生する熱源から離れた吸気口に隣接する場所等に設置されることが好ましく、画像形成装置本体１２の外部（外気に触れる位置）に設置されることがより好ましい。すなわち、温度センサ５１は、温度センサ５１で検出した温度が外気温と同一とみなせる位置に設置されることが好ましい。

また、搬送ベルト２６と対向する位置には、排出ロール対４４によりスイッチバックされた印刷用紙Ｐを再びレジロール対２５へ送り戻すための第３搬送路４６が形成されている。この第３搬送路４６には、印刷用紙Ｐを下方へ挟持搬送する複数（例えば、２つ）の搬送ロール対４８が配置されており、両面印刷時に片面に画像が形成された印刷用紙Ｐが、排出ロール対４４によりスイッチバックされて第３搬送路４６に導かれ、複数の搬送ロール対４８によって下方へ搬送され、反転ローラ４９でレジロール対２５にニップされるように搬送される。

次に、本実施形態に係る画像形成装置における、画像を形成する画像形成動作について説明する。

本実施形態に係る画像形成装置において、印刷用紙Ｐに画像を形成する場合は、先ず、給紙部１４から取り出された印刷用紙Ｐが、複数の搬送ロール対２４によってレジロール対２５に搬送され、レジロール対２５でスキュー補正がなされて、画像形成装置本体１２に配置された搬送ベルト２６へ送り込まれる。搬送ベルト２６へ送り込まれた印刷用紙Ｐは、帯電ロール３１によって搬送ベルト２６へ押し当てられると共に、帯電する搬送ベルト２６に静電吸着されて、上方へ搬送され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した転写位置へ順次送り込まれる。

転写位置へ送り込まれた印刷用紙Ｐは、感光体ドラム３０と転写装置３８とのニップ部に搬送されることで、感光体ドラム３０に押し当てられる。その際、転写装置３８に図示しない転写用電源から転写バイアス電圧が印加されると、感光体ドラム３０上に形成された各色のトナー像が、印刷用紙Ｐに転写され、カラー画像が形成される。さらに印刷用紙Ｐは定着装置４０へ搬送され、転写されたトナー画像が定着装置４０により印刷用紙Ｐ上に定着される。

印刷用紙Ｐの片面へのみ画像を形成する場合（片面印刷時）は、トナー画像が定着された後、印刷用紙Ｐは排出ロール対４４により排出部２０へ排出される。他方、印刷用紙Ｐの両面へ画像を形成する場合（両面印刷時）は、片面に画像が形成された後、印刷用紙Ｐは、排出ロール対４４でスイッチバックされ、反転して第３搬送路４６へ送り込まれる。さらに、第３搬送路４６から再びレジロール対２５へ送り込まれ、画像が記録されていない反対面に、上記と同様に画像が形成され、印刷用紙Ｐの両面へ画像が形成される。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置１０の機能的な構成を示す機能ブロック図である。同図に示されるように、本実施形態に係る画像形成装置１０は、湿度情報検出部７０、温度検出部７１、トナー濃度検出部７２、設定部７３、算出部７４、補正部７５、制御部７６、画像形成部７７、及び転写部７８、を備えている。

湿度情報検出部７０は、画像形成装置本体１２内部の湿度を検出する。湿度の検出にあたり、画像形成装置本体１２内部に湿度センサを設置してもよいが、コスト低減のため、湿度センサに変わる湿度検出手段が用いられる。

本実施形態では、例えば、図４に示すように、湿度が高くなるに従って、画像形成部７７内の転写部７８に含まれる転写装置３８の抵抗値が小さくなる性質を利用して湿度を検出する。具体的には、転写装置３８に図示しない転写用電源から予め定めた定電圧を印加した際に、転写装置３８を流れる電流を図示しない電流計で測定する。湿度の変化に応じて転写装置３８の抵抗値が同図に示すように変化するため、図示しない電流計により測定された電流の値を湿度情報として利用する。

温度検出部７１は、画像形成装置１０の動作環境における温度を検出する。具体的には、例えば、画像形成動作に伴い変化する画像形成装置本体１２内部の温度を検出する温度センサ５２等を含んで構成される。

トナー濃度検出部７２は、現像剤収容室８４のトナーのトナー濃度を検出する。具体的には、例えば、二成分現像剤Ｇの透磁率に応じた電圧値を検出することで、二成分現像剤Ｇのトナー濃度を検出する磁気センサ５４等を含んで構成される。

磁気センサ５４の検出電圧とトナー濃度との関係は、図５に示すように、トナー濃度が高くなるほど磁気センサ５４の検出する電圧値は低くなる。

なお、トナー濃度を検出するセンサとしては磁気センサ５４に限らず、例えば、二成分現像剤Ｇの反射光量や透過光量を検知することでトナー濃度を検出する光学センサ、オーガー８８、８９の攪拌に必要な力を検出することでトナー濃度を検出するトルクセンサ等を用いてもよい。

設定部７３は、湿度により生じる磁気センサ５４の感度のずれによるトナー濃度のずれを調整するため、画像形成前状態において、湿度情報検出部７０で検出した湿度情報に応じて磁気センサ５４により検出されるべき電圧値（基準制御値）を設定する。

ここで、画像形成前状態とは、例えば、画像形成装置１０で画像形成動作が行われなかった結果、画像形成装置本体１２内部の温度が外気温と同一であるとみなせる状態にあることをいう。

画像形成前状態では、画像形成動作が行われなかった結果、オーガー８８、８９による二成分現像剤Ｇの攪拌搬送が実施されず、画像形成動作が実施されている場合と比較して、二成分現像剤Ｇの流動性が劣る。そのため、画像形成動作が実施されている場合と比較して、二成分現像剤Ｇは湿気をより含有した状態（湿気含有状態）となっている。二成分現像剤Ｇが湿気含有状態になると、トナー濃度検出部７２の磁気センサ５４は二成分現像剤Ｇが湿気含有状態にない場合と比較して、実際のトナー濃度より低い濃度を示す方向に感度がずれる。

更に、画像形成前状態ではオーガー８８及びオーガー８９による二成分現像剤Ｇの攪拌搬送が実施されていないため、トナーの帯電量は、画像形成動作が実施されている場合と比較して低くなっている。従って、トナーが磁性キャリアから剥離しやすい状態となり、画像形成動作が繰り返し実施された後と比較して、印字画像濃度が高くなる。

以上の理由により、画像形成前状態での画像形成動作（第１画像形成動作）により印刷用紙Ｐに転写されるトナー像の画像濃度（現像性）は、画像形成動作を繰り返し実施して、画像形成前状態にない状態での画像形成動作（第２画像形成動作）の際の現像性に比べて高くなる。

そこで、設定部７３は、画像形成前状態において現像剤収容室８４のトナーのトナー濃度が予め定めた目標とする画像濃度（目標画像濃度）に近づくように、湿度情報検出部７０で検出した湿度情報に応じた基準制御値を設定する。

一方、画像形成動作が実施されるに伴い、例えば、定着装置４０等の動作により画像形成装置本体１２内部の温度が徐々に上昇する。すると、第１画像形成動作の際に見られた磁気センサ５４の感度のずれも徐々に是正される。また、トナーの帯電量も画像形成装置本体１２内部の温度が上昇するに従って高くなるため、トナーが磁性キャリアから剥離しにくい状態となる。

以上の理由により、画像形成動作が実施され画像形成装置本体１２内部の温度が上昇すると、この場合の現像性は第１画像形成動作の現像性と比較して低くなる。

そのため、設定部７３で設定した基準制御値に近づくように、後述する制御部７６が、例えば、ディスペンスオーガー１３４の回転時間を制御して補給用トナーＴの量を調整したとしても、徐々に現像性が低下する。

そこで、算出部７４は、温度検出部７１により検出された画像形成装置本体１２内部の現状の温度と、画像形成前状態の温度との差分に基づいて、基準制御値を補正するための補正値を算出する。

補正部７５は、画像形成装置本体１２内部の温度が高くなるに従ってトナー濃度が高くなる方向に、設定部７３で設定した基準制御値を算出部７４で算出した補正値で補正する。

制御部７６では、トナー濃度検出部７２によって検出される現像剤収容室８４内のトナーのトナー濃度が、目標トナー濃度に近づくように制御する。具体的には、トナー濃度検出部７２によって検出される電圧値が、補正部７５で補正された基準制御値（目標トナー濃度制御値）に近づくように、例えば、画像形成部７７に含まれるディスペンスオーガー１３４の回転時間を制御して、補給用トナーＴを現像剤収容室８４に供給する。

図６に、本実施形態に係る画像形成装置１０の電気系の要部構成を示すブロック図を例示した。同図に示すように、画像形成装置１０は、コンピュータ９０を含んで構成されている。

コンピュータ９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９０Ｃ、不揮発性メモリ９０Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）９０Ｅが、バス９０Ｆを介して各々接続された構成となっている。

Ｉ／Ｏ９０Ｅには、例えば、湿度情報検出部７０、温度検出部７１、トナー濃度検出部７２、画像形成部７７、表示操作部９１、用紙供給部９２、用紙排出部９３、及びネットワーク通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）９４等が接続されている。

操作表示部９１は、例えば印刷に関する各種設定操作を行うための操作ボタンや設定画面等を表示するためのディスプレイ等を含んで構成される。

用紙供給部９２は、例えば、印刷用紙Ｐが収容される給紙部１４や、給紙部１４から画像形成部７７へ印刷用紙Ｐを供給する供給機構等を含んで構成される。

用紙排出部９３は、例えば、印刷用紙Ｐが排出される排出部２０や、画像形成部７７で画像が形成された印刷用紙Ｐを排出部２０上に排出する第２搬送路２３等の排出機構等を含んで構成される。

ネットワーク通信Ｉ／Ｆ９４は、図示しないパーソナルコンピュータ等の端末装置と、相互にデータ通信を行うためのインターフェースである。

なお、コンピュータ９０が実行する後述する処理の制御プログラムは、本実施形態では一例としてＲＯＭ９０Ｂに予め記憶され、ＣＰＵ９０Ａがこの予め記憶された制御プログラムを読み込むことにより実行される。

また、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に制御プログラムを記録し、これをＣＤ−ＲＯＭドライブ等で読み込むことにより実行する形態や、制御プログラムを有線又は無線による通信手段を介して受信することにより実行する形態等を用いてもよい。

次にコンピュータ９０で実行される現像剤収容室８４のトナー濃度制御処理について、図７及び図８を参照して説明する。

なお、図７に示す処理は、例えば、画像形成装置１０の電源投入の際に実施される初期化処理や、画像形成動作を実施していない画像形成待機期間にＣＰＵ９０Ａにより実行され、図８に示す処理は、画像形成動作の実行が指示されるとＣＰＵ９０Ａにより実行される。

まず、ステップＳ１００では、画像形成装置１０が画像形成前状態であるか否かを判定する。画像形成前状態の判定方法は、画像形成動作に応じて温度が変化する位置に設けられた温度センサ５２で検出された現在の温度と、温度センサ５２よりも画像形成動作に伴う温度変化の影響を受けにくく、画像形成動作に応じた温度変化が小さい位置に設けられた温度センサ５１で検出された現在の温度との差分が、予め定めた閾値以下であるか否かにより判定する。なお、この場合、閾値は、前記差分が閾値以下の場合に画像形成前状態であると判定される値に設定される。

肯定判定の場合にはステップＳ１０２に移行する。否定判定の場合には画像形成装置１０は画像形成前状態にないため、図７の処理を終了する。

なお、画像形成前状態の判定方法はこれに限らず、例えば、前回の画像形成動作から予め定めた時間以上経過した場合に、画像形成前状態であると判定してもよい。この場合、温度センサ５１は不要である。また、この場合、予め定めた時間は、前回の画像形成動作からこの時間以上経過していれば画像形成前状態であると判定される値に設定される。

ステップＳ１０２では、温度センサ５２により画像形成前状態における温度（画像形成前温度）Ｔ０を測定して、例えば、ＲＡＭ９０Ｃの予め定めた領域に記憶する。

ステップＳ１０４では、画像形成前状態における転写装置３８に定電圧を印加した際に流れる電流値から抵抗値Ｒ０を測定して、例えば、ＲＡＭ９０Ｃの予め定めた領域に記憶する。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４で測定した画像形成前温度Ｔ０及び抵抗値Ｒ０を、例えば、不揮発性メモリ９０Ｄの予め定めた領域に記憶する。

この後、例えば、図示しない通信回線を介して図示しないパーソナルコンピュータ等の端末装置から画像形成装置１０へ画像形成対象である原画像の原画像情報が入力され、画像形成動作の実行指示が行われると、図８の処理が実行される。

ステップＳ１１０では、不揮発性メモリ９０ＤからステップＳ１０４で測定した抵抗値Ｒ０を読み出して、抵抗値Ｒ０に対応する基準制御値Ｖ０を設定する。この際、図９に示すような抵抗値Ｒ０と基準制御値Ｖ０との対応関係を示す基準制御値設定テーブルに基づいて、基準制御値Ｖ０を設定する。なお、基準制御値設定テーブルは、例えば、不揮発性メモリ９０Ｄの予め定めた領域に記憶されている。

同図において、Ｖ０ａ、Ｖ０ｂ、及びＶ０ｃの大小関係は、Ｖ０ａ＞Ｖ０ｂ＞Ｖ０ｃとなっており、抵抗値Ｒ０が大きくなるに従って、すなわち、画像形成装置本体１２の湿度が高くなるに従って、基準制御値Ｖ０を大きくしている。

これは、既に説明したように、画像形成装置本体１２の湿度が高くなるに従って、現像剤収容室８４のトナーのトナー濃度が目標トナー濃度より高くなるため、湿度が高くなるに従って基準制御値Ｖ０を大きくすることで、制御部７６による補給用トナーＴの供給を調整して目標トナー濃度に近づけるためである。

ステップＳ１１２では、不揮発性メモリ９０ＤからステップＳ１０２で測定した画像形成前温度Ｔ０を読み出して、画像形成前温度Ｔ０に対応する補正係数Ｋを算出する。この際、図１０に示すような画像形成前温度Ｔ０と補正係数Ｋとの対応関係を示す補正係数算出テーブルに基づいて、補正係数Ｋを算出する。なお、補正係数算出テーブルは、例えば、不揮発性メモリ９０Ｄの予め定めた領域に記憶されている。

同図において、Ｋ１、Ｋ２、及びＫ３の大小関係は、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３となっており、画像形成前温度Ｔ０が高くなるに従って補正係数Ｋは大きくなる。

ステップＳ１１４では、温度センサ５２により、現在の画像形成装置本体１２内の温度Ｔ１を測定して、例えば、ＲＡＭ９０Ｃの予め定めた領域に記憶する。

ステップＳ１１６では、基準制御値Ｖ０を補正する補正値ΔＶを算出する。例えば、補正値ΔＶは（１）式で算出される。
ΔＶ＝Ｋ（Ｔ１−Ｔ０）・・・（１）

ステップＳ１１８では、温度Ｔ１が高くなるに従って、ステップＳ１１０で設定した基準制御値Ｖ０が小さくなるように、基準制御値Ｖ０をステップＳ１１６で算出した補正値ΔＶで補正して目標トナー濃度制御値Ｖを算出する。例えば、目標トナー濃度制御値Ｖは（２）式で算出される。
Ｖ＝Ｖ０−ΔＶ・・・（２）

第１画像形成動作の際の温度Ｔ１は、第２画像形成動作の際の画像形成装置本体１２内部の温度と比較して、画像形成前温度Ｔ０に近くなる。そのため、第１画像形成動作の際には、補正値ΔＶは基準制御値Ｖ０に比べて無視できる程度に小さい値となる。よって、第１画像形成動作の際の目標トナー濃度制御値Ｖは、第２画像形成動作の際に算出される目標トナー濃度制御値Ｖと比較して、より基準制御値Ｖ０付近の値になる。

すなわち、第１画像形成動作の際には、湿度の影響による目標トナー濃度とのずれを補正するように目標トナー濃度制御値Ｖが算出される。

一方、画像形成動作が引き続き実施されると、画像形成装置本体１２内部の温度Ｔ１は第１画像形成動作の際の温度と比較して、より高くなる。すると、温度Ｔ１が高くなるに従って目標トナー濃度制御値Ｖは、第１画像形成動作の際に算出される目標トナー濃度制御値Ｖと比較して、徐々に基準制御値Ｖ０より小さい値になる。

すなわち、第２画像形成動作の際には、温度による影響による目標トナー濃度とのずれを補正するように目標トナー濃度制御値Ｖが算出される。

図１１は、低温低湿、中温中湿、高温高湿、高温低湿、及び低湿低温の各環境条件の下で、本実施形態に示されるトナー濃度制御処理を行わずに、トナー画像を画像形成前状態直後から１０００枚印刷用紙Ｐに印刷した際の、目標トナー濃度に対する実際に印刷用紙Ｐ上に形成されたトナー画像の画像濃度を示したものである。

同図に示すように、例えば、同じ枚数の画像形成を実施しても、画像形成前状態における温度が高いほど、現像性が低下する割合が大きくなってしまう。

ところが、既にステップＳ１１２で説明したように、補正係数算出テーブルでは画像形成前温度Ｔ０が高くなるに従って補正係数Ｋが大きな値に設定されている。そのため、画像形成前状態の画像形成前温度Ｔ０が高くなるに従って補正値ΔＶは大きくなる。

すなわち、画像形成前状態の画像形成前温度Ｔ０に応じたトナー濃度の低下の割合を補正するような目標トナー濃度制御値Ｖが算出される。

ステップＳ１２０では、磁気センサ５４によって検出される電圧値が、ステップＳ１１８で算出した目標トナー濃度制御値Ｖに近づくように、画像形成部７７の各部の制御パラメータを制御する。

例えば、画像形成部７７に含まれるディスペンスオーガー１３４の回転時間を制御して、補給用トナーＴを現像剤収容室８４に供給することで、現像剤収容室８４のトナーのトナー濃度を目標トナー濃度に近づける。

なお、トナー濃度を制御する方法はこれに限らず、例えば、感光体ドラム３０上の帯電量、露光装置３４によるレーザ照射の露光量、及び現像ローラ８６に印加される図示しない現像用電源からの現像バイアス電圧等を調整して、感光体ドラム３０に付着するトナーのトナー濃度を制御する方法等がある。

このように本実施形態によれば、現像性が、第１画像形成動作の際には主に湿度の影響により目標画像濃度と比較して高くなるのを抑制し、第２画像形成動作の際には主に温度の影響により目標画像濃度と比較して低くなるのを抑制する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

また、上記実施の形態では、画像形成装置１０の目標トナー濃度制御をソフトウエア構成によって実現した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば当該目標トナー濃度制御をハードウェア構成により実現する形態としてもよい。

この場合の形態例としては、例えば、設定部７３、算出部７４、補正部７５、制御部７６と同一の処理を実行する機能デバイスを作成して用いる形態がある。この場合は、上記実施の形態に比較して、処理の高速化が期待される。

なお、本実施形態では、転写装置３８に定電圧を印加した際に、転写装置３８を流れる電流を図示しない電流計で測定して湿度情報とした。しかし、湿度情報を検出する手段はこれに限らず、例えば、転写装置３８に予め定めた定電流を供給した際に、転写装置３８に印加される電圧を図示しない電圧計で測定して湿度情報としてもよい。

また、本実施形態では、転写装置３８の湿度に対する電気特性の変化を利用して湿度情報を検出したが、これに限らず、転写装置３８以外の湿度の変化に伴って電気特性が変化する部材を湿度情報の測定対象としてもよい。

更に、本実施形態では、温度Ｔ１が変化する毎に補正値ΔＶが更新されるが、補正値ΔＶの更新方法はこれに限らず、例えば、温度Ｔ１が予め定めた温度以上変化する毎に、補正値ΔＶを更新するようにしてもよい。この場合、予め定めた温度は、ディスペンスオーガー１３４の制御が画像形成動作毎に行われないような温度に設定される。

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成装置本体
３８ 転写装置
５１ 温度センサ
５２ 温度センサ
５４ 磁気センサ
６４ 現像装置
６８ 現像ユニット
８４ 現像剤収容室
９０ コンピュータ
１３４ ディスペンスオーガー

Claims (6)

1. 現像器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
   画像形成装置内部の温度を検出する温度検出手段であって、画像形成動作に応じて前記画像形成装置内部の温度が変化する位置に設けられた温度検出手段と、
   画像に応じたトナー像を被転写体に転写する転写手段に印加した電圧又は電流であって、湿度に応じて変化する前記電圧又は前記電流を湿度情報として検出する湿度情報検出手段と、
   前記画像形成装置内部の温度が外気温と同一とみなせる画像形成前状態で、前記湿度情報検出手段により検出した前記湿度情報に対応した湿度が高くなるにつれて前記トナー濃度検出手段で検出されるトナー濃度が低くなるように、前記トナー濃度検出手段の目標出力値である基準制御値を設定する設定手段と、
   前記温度検出手段により検出された現在の温度と、前記画像形成前状態で前記温度検出手段により検出された画像形成前温度との差分に基づいて、前記基準制御値を補正するための補正値を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された前記補正値で前記基準制御値を補正する補正手段と、
   前記画像形成前状態から画像形成を開始する場合、前記トナー濃度検出手段により検出されたトナー濃度が、前記設定手段で設定された前記基準制御値に対応したトナー濃度に近づくように前記現像器内のトナー濃度を制御すると共に、前記温度検出手段により検出される温度の変化に応じて、前記補正手段によって補正された前記基準制御値に対応したトナー濃度に近づくように前記現像器内のトナー濃度を制御する制御手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記算出手段は、前記画像形成前温度が高くなるに従って前記補正値が大きくなるように、前記差分と、前記画像形成前温度が高くなるに従って値が大きくなる補正係数と、に基づいて前記補正値を算出する
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記補正手段は、前記温度検出手段により検出された現在の温度が高くなるに従って、前記基準制御値が小さくなるように補正する
   請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記温度検出手段が設けられた位置よりも、前記画像形成動作による温度変化が小さい位置に設けられた補助温度検出手段を更に備え、
   前記設定手段は、前記温度検出手段により検出された現在の温度と前記補助温度検出手段により検出された現在の温度との差分が予め定めた閾値以下である場合に、前記画像形成前状態であるとして、前記湿度情報検出手段により検出した前記湿度情報に対応した前記制御手段の基準制御値を設定する
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記設定手段は、前回の前記画像形成動作から予め定めた時間以上経過した場合に、前記画像形成前状態であるとして、前記湿度情報検出手段により検出した前記湿度情報に対応した前記制御手段の基準制御値を設定する
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. コンピュータを、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の画像形成装置を構成する設定手段、算出手段、補正手段、及び制御手段として機能させるための画像形成プログラム。

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