特開 2024-155020 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155020

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/00 20060101AFI20241024BHJP

   G03G 15/08 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

G03G15/00 303

G03G15/08 320

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069367

(22)【出願日】2023-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森上 斐斗

(72)【発明者】

【氏名】阪本 康晃

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 優

(72)【発明者】

【氏名】小谷 由紀子

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 厚稀

(72)【発明者】

【氏名】松本 信

【テーマコード（参考）】

2H077

2H270

【Ｆターム（参考）】

2H077DA02

2H077DA03

2H077DA04

2H077DA05

2H077DA20

2H077DA22

2H077DB08

2H077EA01

2H270KA22

2H270LA18

2H270LA26

2H270LA28

2H270LA75

2H270LA91

2H270LA92

2H270LB01

2H270LB02

2H270LD03

2H270MA08

2H270MA14

2H270MB04

2H270MB14

(57)【要約】

【課題】使用環境や印刷条件によらず画像濃度補正の実行タイミングを最適化することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、画像形成部と、露光装置と、画像濃度センサーと、制御部と、を備える。制御部は、画像濃度センサーによって検知された基準画像の濃度に基づいて現像電圧および露光装置の露光量を調整することにより画像濃度を調整する画像濃度補正を実行可能である。制御部は、基準画像の形成条件と、画像濃度センサーにより検知された基準画像の濃度と、に基づいてトナー帯電量を予測し、前回の画像濃度補正の実行時に予測された第１トナー帯電量と、今回の画像濃度補正の実行時に予測された第２トナー帯電量と、前回および今回の画像濃度補正の実行間隔と、を用いて算出されたトナー帯電量の変化率に基づいて、次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に感光層が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
を有し、前記トナーを用いて画像形成を行う画像形成部と、
前記帯電装置によって帯電された前記像担持体の表面を露光して帯電が減衰された前記静電潜像を形成する露光装置と、
前記画像形成部で形成された前記トナー像の濃度を検知する画像濃度センサーと、
前記画像形成部および前記露光装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
複数の前記画像形成部で形成された画像濃度補正用の基準画像の濃度を前記画像濃度センサーによって検知し、検知結果に基づいて前記現像剤担持体に印加される現像電圧および前記露光装置の露光量を調整することにより、前記画像形成部における画像濃度を調整する画像濃度補正を実行可能である画像形成装置において、
前記制御部は、
前記画像濃度補正の実行時に、前記基準画像の形成条件と、前記画像濃度センサーにより検知された前記基準画像の濃度と、に基づいてトナー帯電量を予測し、
前回の前記画像濃度補正の実行時に予測された第１トナー帯電量と、
今回の前記画像濃度補正の実行時に予測された第２トナー帯電量と、
前回および今回の前記画像濃度補正の実行間隔と、
を用いて算出された前記トナー帯電量の変化率に基づいて、次回の前記画像濃度補正の実行タイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記基準画像の形成状態を再現したシミュレーションモデル、若しくは前記シミュレーションモデルから導出した変換補正用データを記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記画像濃度センサーにより検知された前記基準画像の濃度を前記シミュレーションモデル、若しくは前記変換補正用データに入力することで、前記トナー帯電量を予測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記現像装置の近傍の温度および湿度を検知する温湿度検知装置を備え、
前記制御部は、前記画像濃度補正の実行後、次回の前記画像濃度補正の実行タイミングに到達するまでに、
前記温湿度検知装置により検知された温度および湿度、
前記画像形成部において形成される画像の印字率、
の少なくとも１つが所定値以上変化した場合、次回の前記画像濃度補正の実行タイミングを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記現像装置は、前記トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式であり、
前記制御部は、前記画像濃度補正の実行後、次回の前記画像濃度補正の実行タイミングに到達するまでに、前記二成分現像剤中の前記トナーの濃度が所定値以上変化した場合、次回の前記画像濃度補正の実行タイミングを補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記温湿度検知装置により検知された温度および湿度、前記印字率、前記二成分現像剤中の前記トナーの濃度、のそれぞれにおいて、前記トナー帯電量の変化量に応じた補正係数が設定されており、
前記制御部は、次回の前記画像濃度補正の実行タイミングに前記補正係数を乗じて前記画像濃度補正の実行タイミングを補正することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記制御部は、補正後の前記画像濃度補正の実行タイミングに到達したとき、
前記実行タイミングの補正時に予測された第３トナー帯電量と、
補正後の前記画像濃度補正の実行時に予測された第４トナー帯電量と、
前記実行タイミングの補正時から補正後の前記画像濃度補正の実行タイミングまでの間隔と、
を用いて前記トナー帯電量の変化率を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真プロセスを用いる画像形成装置に関し、特に、画像濃度補正の実行タイミングの決定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体およびトナーの経時変化、装置周辺の温湿度変化などに起因して、形成した画像の濃度が変化することがある。そこで、従来においては、所定のタイミングで画像濃度補正（キャリブレーション）を行い、上記の変化に対して画像形成を安定化する技術が提案されている。

【0003】

この画像濃度補正では、狙いの画像濃度を出力するための最適な帯電電圧、現像電圧、露光量、階調特性処理（ガンマ補正）などの調整が行われる。しかし、画像形成装置の使用環境や印刷条件により濃度変化の傾向や進行具合が異なる。そのため、予め設計データから決定した間隔で画像濃度補正を実行すると、画像濃度補正が最適なタイミングで実行されていないケースが多く存在する。

【0004】

画像濃度補正の精度を向上する方法としては、例えば特許文献１には、予測値と実測値とのずれから内部状態推定値を調整して予測値と実測値を一致させ、変更後の内部状態推定値と入力値に対する設計目標出力値の対応関係から計算して内部制御パラメーターを修正するキャリブレーション方式が開示されている。また、特許文献２には、第１簡易シミュレーション結果とフルシミュレーション結果が一致していれば、フルシミュレーション結果に基いて濃度補正処理が行われ、第２簡易シミュレーション結果とフルシミュレーション結果が一致していれば、フルシミュレーション結果を補正し、補正されたフルシミュレーション結果に基いて濃度補正処理が行われる画像処理方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０－８５８７号公報

【特許文献2】特開２００９－２３２００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１、２の方法では、いずれも画像濃度補正の実行時における画像濃度の補正量にのみ言及しており、画像濃度補正の実行間隔については考慮していない。そのため、画像濃度補正の実行タイミングが適切でない場合、画像品質が目標から大きくずれたり、画像形成効率の低下や不必要なトナーの消費が発生したりする可能性があった。

【0007】

本発明は、上記問題点に鑑み、使用環境や印刷条件によらず画像濃度補正の実行タイミングを最適化することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、露光装置と、画像濃度センサーと、制御部と、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、表面に感光層が形成される像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、トナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有し、像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、を有し、トナーを用いて画像形成を行う。露光装置は、帯電装置によって帯電された像担持体の表面を露光して帯電が減衰された静電潜像を形成する。画像濃度センサーは、画像形成部で形成されたトナー像の濃度を検知する。制御部は、画像形成部および露光装置を制御する。制御部は、画像形成部で形成された画像濃度補正用の基準画像の濃度を画像濃度センサーによって検知し、検知結果に基づいて現像剤担持体に印加する現像電圧および露光装置の露光量を調整することにより、画像形成部における画像濃度を調整する画像濃度補正を実行可能である。制御部は、画像濃度補正の実行時に、基準画像の形成条件と、画像濃度センサーにより検知された基準画像の濃度と、に基づいてトナー帯電量を予測し、前回の画像濃度補正の実行時に予測された第１トナー帯電量と、今回の画像濃度補正の実行時に予測された第２トナー帯電量と、前回および今回の画像濃度補正の実行間隔と、を用いて算出されたトナー帯電量の変化率に基づいて、次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の第１の構成によれば、トナー帯電量の変化を利用して、画像濃度補正の実行タイミングを適切化することができる。これにより、画像濃度補正の実行間隔が長すぎることによる画像濃度不良や、画像濃度補正の実行間隔が短すぎることによる画像形成効率の低下および不必要なトナーの消費を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図

【図2】図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図

【図3】画像濃度補正用の基準画像の一例を示す図

【図4】本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図

【図5】画像濃度補正の実行時における印刷枚数とトナー帯電量から次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定する方法を示すグラフ

【図6】画像濃度補正の実行タイミングを補正しなかった場合、実行タイミングを補正するがトナー帯電量の補正を反映しなかった場合、実行タイミングを補正し、且つトナー帯電量の補正を反映した場合の、帯電量変化の予測線を示すグラフ

【図7】本実施形態の画像形成装置１００における画像濃度補正の実行タイミングの調整例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

【0012】

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、異なる４色（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの画像を順次形成する。

【0013】

これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ～Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ～１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ～１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ～１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ～１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

【0014】

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

【0015】

次に、画像形成部Ｐａ～Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ～Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

【0016】

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図４参照）により感光体ドラム１ａ～１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ～２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ～１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

【0017】

現像装置３ａ～３ｄには、それぞれイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ～３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ～４ｄから各現像装置３ａ～３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ～３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ～１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

【0018】

そして、一次転写ローラー６ａ～６ｄにより一次転写ローラー６ａ～６ｄと感光体ドラム１ａ～１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ～１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ～７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

【0019】

ベルト駆動モーター６３（図４参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

【0020】

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

【0021】

中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１０と対向する位置には画像濃度センサー２５が配置されている。画像濃度センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

【0022】

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図４参照）に出力信号を出力する。

【0023】

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して、現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について画像濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

【0024】

図３は、画像濃度補正用のパッチ画像（基準画像）の一例を示す図である。中間転写ベルト８の基準画像形成領域Ｒｓの一方側（右側）には、最も淡色の画像ｙ１から最も濃色の画像ｙ１０まで１０段階の濃度のパッチ画像ｙ１～ｙ１０から成る基準画像ｙが、ベルト進行方向（矢印Ｘ１方向）に沿って下流側から順に一列に形成されている。隣接するパッチ画像は、境界において濃度が変化するようにそれぞれ単色で形成されている。なお、ここではイエローの基準画像ｙを例に挙げて説明したが、シアン、マゼンタ、ブラックの基準画像ｃ、ｍ、ｋについても全く同様の構成である。

【0025】

基準画像ｙ～ｋのトナー付着量（トナー濃度）を画像濃度センサー２５により検知して予め決められた標準濃度と比較し、各トナー濃度と標準濃度との濃度差の平均値が算出される。得られた濃度差の平均値に応じて、後述するように濃度補正に用いるパラメーター値が決定され、各色について濃度補正が実行される。

【0026】

図４は、本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

【0027】

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

【0028】

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる画像濃度補正テーブル、ルックアップテーブル等も記憶される。カウンター９５は、印刷枚数を積算してカウントする。

【0029】

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ～Ｐｄ、画像濃度センサー２５、機内温湿度セーサー４０、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、画像入力部７０、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

【0030】

機内温湿度センサー４０は、画像形成装置１００内部の温度および湿度、特に画像形成部Ｐａ～Ｐｄの現像装置３ａ～３ｄ周辺の温度および湿度を検知する。検知結果は制御部９０に送信される。

【0031】

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

【0032】

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ～２ｄ内の帯電ローラー２０に所定の帯電電圧を印加する。現像電圧電源７３は現像装置３ａ～３ｄ内の現像ローラー２１に、直流電圧に交流電圧を重畳させた所定の現像電圧を印加する。転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび二次転写ローラー９に、それぞれ所定の転写電圧を印加する。

【0033】

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

【0034】

以下、本発明の特徴部分である画像形成部Ｐａ～Ｐｄにおける画像濃度補正の実行タイミングの調整手順について説明する。本実施形態の画像形成装置１００では、画像濃度補正の実行時に、基準画像の形成条件と、画像濃度センサー２５により検知された基準画像の濃度とに基づいてトナー帯電量を予測する。そして、前回および今回の画像濃度補正の実行時に予測されたトナー帯電量と、前回および今回の画像濃度補正の実行間隔とを用いて算出されたトナー帯電量の変化率に基づいて、次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定する。以下、画像濃度補正の実行タイミングの調整手順について詳細に説明する。

【0035】

（トナー帯電量の予測）
画像濃度補正を行う場合、トナー付着量を段階的に変化させた複数の基準画像ｙ～ｋ（図３参照）を中間転写ベルト８上に形成する。そして、形成された基準画像ｙ～ｋを画像濃度センサー２５で読み取り、画像濃度が目標濃度となるように帯電電圧、現像電圧、および露光装置５の露光量等の画像形成条件が設定される。

【0036】

このとき、帯電装置２ａ～２ｄの帯電ローラー２０に印加される帯電電圧、現像装置３ａ～３ｄの現像ローラー２１に印加される現像電圧（直流電圧）、露光装置５の露光量等の、基準画像の形成条件と、画像濃度センサー２５で検知された基準画像の画像濃度とに基づいて、トナー帯電量を予測することができる。

【0037】

具体的には、基準画像の形成状態を再現したシミュレーションモデルを、予めＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）に記憶しておく。そして、シミュレーションモデルから決定される画像形成条件と、基準画像の画像濃度とに基づいてトナー帯電量を算出する逆関数式を導出する。さらに、導出された逆関数式に、上述した基準画像の形成条件と、画像濃度センサー２５で検知された基準画像の画像濃度とを入力することで、トナー帯電量の予測値を算出することができる。

【0038】

或いは、上述した逆関数式を導出する方法に代えて、シミュレーションモデルから導出した変換補正用データ（テーブルデータ）をＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）に記憶しておいてもよい。この場合、基準画像の形成条件と、画像濃度センサー２５で検知された基準画像の画像濃度とを変換補正用データに入力することで、トナー帯電量の予測値を算出することができる。

【0039】

（画像濃度補正の実行タイミングの決定）
上述したトナー帯電量の予測を、画像濃度補正を行う毎に実行する。そして、トナー帯電量の変化率から次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定する。具体的には、前回の画像濃度補正の実行時に予測されたトナー帯電量（第１トナー帯電量）と、今回の画像濃度補正の実行時に予測されたトナー帯電量（第２トナー帯電量）と、前回および今回の画像濃度補正の実行間隔（経過時間、若しくは印刷枚数）と、に基づいて、トナー帯電量の変化率を取得する。

【0040】

図５は、画像濃度補正の実行時における印刷枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフである。第１トナー帯電量Ｑ１と第２トナー帯電量Ｑ２の差分Ｑ２－Ｑ１と、前回の画像濃度補正から今回の画像濃度補正までの印刷枚数Ｎ２－Ｎ１とに基づいて、トナー帯電量の変化率（Ｑ２－Ｑ１）／（Ｎ２－Ｎ１）を取得する。

【0041】

そして、取得した変化率であるときのトナー帯電量変化の予測線（図５の破線）から、トナー帯電量が所定の閾値ΔＱだけ変化すると予測されるタイミング、即ち、印刷枚数がＮ３となるタイミングを、次回の画像濃度補正の実行タイミングとして決定する。第２トナー帯電量Ｑ２は、次回の画像濃度補正の実行時には第１トナー帯電量Ｑ１として次々回の画像濃度補正タイミングの決定に用いられる。上記の手順を、画像濃度補正を実行する毎に繰り返して次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定する。

【0042】

これにより、画像濃度変化の主要因となるトナーの物性である、トナー帯電量の変化を利用して、画像濃度補正の実行タイミングを適切化することができる。従って、画像濃度補正の実行間隔が長すぎることによる画像濃度不良や、画像濃度補正の実行間隔が短すぎることによる画像形成効率の低下および不必要なトナーの消費を抑制することができる。

【0043】

なお、初回の画像濃度補正と２回目の画像濃度補正の実行タイミングは、トナー帯電量の変化を反映させて決定することができない。そのため、初回の画像濃度補正と２回目の画像濃度補正は、予め設定された間隔で実行することとする。また、次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定するためのトナー帯電の変化の閾値ΔＱは一定ではなく、トナー帯電量の絶対値に応じて変化させてもよい。例えば、トナー帯電量の絶対値が大きくなると画像濃度変化に対する影響も大きくなるため、トナー帯電量の絶対値が大きくなるほど閾値ΔＱを小さくして画像濃度補正の実行間隔を短くすることが考えられる。

【0044】

（画像濃度補正の実行タイミングの補正）
また、次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定した後、次回の画像濃度補正が実行されるまでの間に、トナー帯電量の変化率（傾き）が変化すると思われる条件変化を検知した場合は、実行タイミングの補正を行う。補正のトリガーとなる条件変化としては、出力画像の印字率、二成分現像剤中のトナー濃度（キャリアに対するトナーの割合、Ｔ／Ｃ）、画像形成装置１００の使用環境（温湿度）の変化が挙げられる。これらのトリガーが一定の閾値だけ変化した場合は、画像濃度補正の実行タイミングを補正する。

【0045】

具体的には、補正のトリガーとなる条件毎に、変化量に応じた変化率（補正係数）αを設定する。そして、下記の式（１）に示すように、補正係数αを補正前の画像濃度補正の実行間隔Ｔｓに乗じることで、補正後の実行間隔Ｔｃを取得する。
Ｔｃ＝Ｔｓ×α ・・・（１）

【0046】

補正のトリガーとなる条件変化がトナー帯電量の上昇を促進する方向である場合はα＜１となり、補正後の実行間隔ＴｃはＴｓに比べて短くなるため帯電量の予測線の傾きは急になる。一方、補正のトリガーとなる条件変化がトナー帯電量の上昇を抑制する方向である場合はα＞１となり、補正後の実行間隔ＴｃはＴｓに比べて長くなるため帯電量の予測線の傾きは緩やかになる。

【0047】

なお、取得された補正後の実行間隔Ｔｃが長すぎる場合や短すぎる場合は、画像濃度不良や画像形成効率の低下を招くおそれがある。そのため、補正後の実行間隔Ｔｃには上限値および下限値を設けてもよい。

【0048】

また、画像濃度補正の実行タイミングを補正する際には、前回の画像濃度補正の実行時に算出されたトナー帯電量と、補正のトリガーが検出された時点までの印刷枚数から、補正のトリガーが検出された時点（点Ｐ）でのトナー帯電量を予測する。そして、予測された点Ｐでのトナー帯電量（第３トナー帯電量Ｑ３）を、前回の画像濃度補正の実行時に予測された第２トナー帯電量Ｑ２に代えて記憶（上書き）する。また、次回の画像濃度補正の、前回の画像濃度補正の実行時からの間隔は、補正のトリガーが検出された時点（実行タイミングを補正した時点）からの間隔とする。

【0049】

図６は、画像濃度補正の実行タイミングを補正しなかった場合、実行タイミングを補正するが補正時のトナー帯電量をトナー帯電量の変化量の予測に反映しなかった場合、実行タイミングを補正し、且つ補正時のトナー帯電量をトナー帯電量の変化量の予測に反映した場合の、帯電量変化の予測線を示すグラフである。

【0050】

図６に示すように、前回の画像濃度補正（印刷枚数Ｎ２）から次回の画像濃度補正が実行されるまでの点Ｐ（印刷枚数Ｎ４）において、トナー帯電量の上昇を促進する方向の補正のトリガーが検出されたとする。その場合、検出された補正のトリガーに応じた補正係数α（α＜１）を補正前の画像濃度補正の実行間隔Ｔｓに乗じることで、補正後の実行間隔Ｔｃを取得する。その結果、補正後の次回の画像濃度補正の実行タイミング（印刷枚数Ｎ３′）は、補正前の次回の画像濃度補正の実行タイミング（印刷枚数Ｎ３）に比べて早くなる。

【0051】

また、点Ｐにおけるトナー帯電量を予測し、予測されたトナー帯電量（第３トナー帯電量Ｑ３）を、前回の画像濃度補正の実行時に予測された第２トナー帯電量Ｑ２に上書きする。そして、印刷枚数がＮ３′に到達して次回の画像濃度補正が実行されたとき、予測されたトナー帯電量Ｑ４と、第３トナー帯電量Ｑ３との差分Ｑ４－Ｑ３と、補正のトリガーが検出された点Ｐから今回の画像濃度補正までの印刷枚数Ｎ３′－Ｎ４とに基づいて、トナー帯電量の変化率（Ｑ４－Ｑ３）／（Ｎ３′－Ｎ４）を取得する。これにより、実行タイミングを補正し、且つトナー帯電量の補正を反映した場合の、帯電量変化の予測線（図６の実線で表示）が得られる。

【0052】

一方、点Ｐにおいて画像濃度補正の実行タイミングを補正しなかった場合は、帯電量変化の予測線（図６の破線で表示）が変化しないため、次回の画像濃度補正の実行タイミングが適正なタイミングから遅れてしまう。

【0053】

また、今回の画像濃度補正時のトナー帯電量Ｑ４と前回の画像濃度補正時のトナー帯電量Ｑ２との差分Ｑ４－Ｑ２と、前回の画像濃度補正から今回の画像濃度補正までの印刷枚数Ｎ３′－Ｎ２とに基づいて、トナー帯電量の変化率（Ｑ４－Ｑ２）／（Ｎ３′－Ｎ２）を取得した場合は、次回の画像濃度補正の実行タイミングは補正されるものの、補正のトリガーが検出された点Ｐでのトナー帯電量がトナー帯電量の変化量の予測に反映されていない。そのため、帯電量変化の予測線（図６の点線で表示）の傾きが実際よりも緩やかになり、それ以降の画像濃度補正の実行タイミングが適切に決定できない。

【0054】

図７は、本実施形態の画像形成装置１００において実行される画像濃度補正の実行タイミングの調整例を示すフローチャートである。必要に応じて図１～図６を参照しながら、図７のステップに沿って画像濃度補正の実行タイミングの調整手順について説明する。

【0055】

先ず、制御部９０は、初回の画像濃度補正の実行タイミング（印刷枚数Ｎ１）に到達したとき画像濃度補正を実行する（ステップＳ１）。そして、画像濃度センサー２５によって検知された基準画像の濃度と、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）に記憶されたシミュレーションモデル若しくは変換補正用データとに基づいて、第１トナー帯電量Ｑ１を取得する（ステップＳ２）。

【0056】

次に、制御部９０は、２回目の画像濃度補正の実行タイミング（印刷枚数Ｎ２）に到達したとき画像濃度補正を実行する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ２と同様の方法により第２トナー帯電量Ｑ２を取得する（ステップＳ４）。

【0057】

次に、制御部９０は、次回の画像濃度補正の実行タイミングＴｓを決定する（ステップＳ５）。具体的には、ステップＳ２およびステップＳ４で取得された第１トナー帯電量Ｑ１、第２トナー帯電量Ｑ２の差分Ｑ２－Ｑ１と、初回の画像濃度補正から２回目の画像濃度補正までの印刷枚数Ｎ２－Ｎ１と、に基づいて、トナー帯電量の変化率（Ｑ２－Ｑ１）／（Ｎ２－Ｎ１）を取得する。

【0058】

そして、取得した変化率であるときのトナー帯電量変化の予測線（図５の破線）から、トナー帯電量が所定の閾値ΔＱだけ変化すると予測されるタイミングを、次回の画像濃度補正の実行タイミングＴｓとして決定する。その後、第２トナー帯電量Ｑ２を第１トナー帯電量Ｑ１に上書きして記憶する。

【0059】

次に、制御部９０は、画像濃度補正の実行タイミングＴｓに到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。実行タイミングＴｓに到達した場合は（ステップＳ６でＹｅｓ）、画像濃度補正を実行する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ４に戻り、第２トナー帯電量Ｑ２を取得して次回の画像濃度補正の実行タイミングを決定し、第２トナー帯電量Ｑ２を第１トナー帯電量Ｑ１に上書きする（ステップＳ４～Ｓ５）。

【0060】

実行タイミングＴｓに到達していない場合は（ステップＳ６でＮｏ）、補正のトリガーを検出したか否かを判定する（ステップＳ８）。補正のトリガーを検出しない場合は（ステップＳ８でＮｏ）ステップＳ６に戻り、実行タイミングＴｓに到達したか否かの判定を継続する。

【0061】

ステップＳ８において補正のトリガーを検出した場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、補正後の画像濃度補正の実行タイミングＴｃを取得する（ステップＳ９）。具体的には、補正のトリガー毎に決定された補正係数αを実行タイミングＴｓに乗じて補正後の実行タイミングＴｃを算出する。また、補正のトリガーを検出した時点での第３トナー帯電量Ｑ３を取得する（ステップＳ１０）。

【0062】

次に、制御部９０は、補正後の実行タイミングＴｃに到達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。実行タイミングＴｃに到達した場合は（ステップＳ１１でＹｅｓ）、画像濃度補正を実行する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ２、Ｓ４と同様の方法により第４トナー帯電量Ｑ４を取得する（ステップＳ１３）。

【0063】

次に、制御部９０は、トナー帯電量変化の予測線を補正する（ステップＳ１４）。具体的には、図６に示したように、実行タイミングＴｃ（印刷枚数Ｎ３′）に到達して画像濃度補正が実行されたとき、取得された第４トナー帯電量Ｑ４と、補正のトリガーが検知された時点における第３トナー帯電量Ｑ３との差分Ｑ４－Ｑ３と、補正のトリガーが検出された時点の印刷枚数Ｎ４から今回の画像濃度補正までの印刷枚数Ｎ３′－Ｎ４とに基づいて、トナー帯電量の変化率（Ｑ４－Ｑ３）／（Ｎ３′－Ｎ４）を取得し、取得されたトナー帯電量の変化率に基づいて帯電量変化の予測線を補正する（図６の実線）。

【0064】

その後、ステップＳ５に戻り、第３トナー帯電量Ｑ３、第４トナー帯電量Ｑ４を、それぞれ第１トナー帯電量Ｑ１、第２トナー帯電量Ｑ２として次回の画像濃度補正の実行タイミングＴｓを決定し、以下同様のステップを繰り返す（ステップＳ４～Ｓ１４）。

【0065】

図７に示した制御例によれば、トナー帯電量の変化を利用して、画像濃度補正の実行タイミングを適切化することができる。これにより、画像濃度補正の実行間隔が長すぎることによる画像濃度不良や、画像濃度補正の実行間隔が短すぎることによる画像形成効率の低下および不必要なトナーの消費を抑制することができる。

【0066】

また、次回の画像濃度補正が実行されるまでの間に、出力画像の印字率、二成分現像剤中のトナー濃度（キャリアに対するトナーの割合、Ｔ／Ｃ）、画像形成装置１００の使用環境（温湿度）の変化を検知した場合は、画像濃度補正の実行タイミングの補正、およびトナー帯電量の予測線の補正を行う。これにより、トナー帯電量の変化に応じて画像濃度補正の実行タイミングをより精度よく決定することができる。

【0067】

さらに、画像濃度補正の実行時に形成される基準画像の濃度を用いてトナー帯電量を予測するため、トナー帯電量の測定モードを別途設ける必要がない。そのため、画像形成効率（生産性）を低下させることなくトナー帯電量を取得して画像濃度補正の実行タイミングを決定することができる。

【0068】

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式の現像装置３ａ～３ｄが搭載された画像形成装置１００について説明したが、本発明は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像方式や非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像方式の現像装置が搭載された画像形成装置にも同様に適用可能である。

【0069】

また、本発明は図１に示したようなタンデム型のカラープリンターに限らず、モノクロプリンターやモノクロ複写機、デジタル複合機、カラー複写機やカラー複合機等、種々の画像形成装置に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明は、電子写真プロセスを用いる画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、使用環境や印刷条件によらず画像濃度補正の実行タイミングを最適化することが可能な画像形成装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0071】

Ｐａ～Ｐｄ 画像形成部
１ａ～１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ～２ｄ 帯電装置
３ａ～３ｄ 現像装置
５ 露光装置
６ａ～６ｄ 一次転写ローラー
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラー
２５ 画像濃度センサー
４０ 機内温湿度センサー（温湿度検知装置）
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｓ 用紙（記録媒体）
ｙ～ｋ 基準画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】