JP4885682B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用する画像形成装置（以下単に「画像形成装置」とする）は、簡単な操作で記録媒体上に高画質画像を印刷できることから、現在ではあらゆる分野において汎用される。画像形成装置は、たとえば、感光体ドラムと、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む。感光体ドラムはその表面に感光層を有する。帯電手段は感光体ドラム表面を所定の極性および電位に帯電させる。露光手段は帯電状態にある感光体ドラム表面に静電潜像を形成する。現像手段は感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。転写手段は感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体上に転写する。定着手段はトナー像を記録媒体に定着させる。これら各手段による処理を経ることによって、記録媒体上に画像情報に応じた画像が形成される。

画像形成装置においては、画像の画質を高水準に維持するために、プロセスコントロールと呼ばれるトナー像におけるトナー濃度の制御が行われる。トナーの帯電量は、たとえば、湿度、気温、画像形成装置内部の発熱などの影響を受けて、経時的に変化し易い。したがって、感光体ドラム表面の帯電電位、静電潜像を形成するための露光電位、現像装置に印加する現像バイアス電圧などを一定にしても、トナー像におけるトナー濃度は一定にはなり得ない。これを画像形成装置の設計時に設定される基準トナー濃度に戻す制御が、プロセスコントロールである。プロセスコントロールでは、まず、感光体ドラム表面に、たとえば、現像バイアス電圧を連続的に変化させることによって、トナー濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチ（トナー像）を形成する。これらのトナーパッチのトナー濃度は、トナー濃度検知手段によって検知され、その検知結果は画像形成装置に設けられる制御手段に入力される。制御手段は検知結果と予め入力される基準トナー濃度とを比較し、基準トナー濃度に最も近いトナー濃度を有するトナーパッチを判定し、該トナーパッチの形成に適用される、現像バイアス電圧値を特定する。この特定された現像バイアス電圧値に基づいて感光体ドラム表面にトナー像を形成することによって、基準トナー濃度と同等の濃度を有するトナー像が安定的に形成される。なお、プロセスコントロールにおいては、現像バイアス電圧に限定されず、たとえば、感光体ドラムの帯電電圧、露光電位などを変化させることによってトナー濃度を調整することもできる。

このように、プロセスコントロールは、トナー濃度ひいては画像濃度を安定させる上で非常に重要な手段である。プロセスコントロールにおいては、トナー濃度検知手段としては、主に、発光素子と受光素子とを含む光電式センサが用いられる。発光素子はトナーパッチに対して光を出射する。受光素子は発光素子からトナーパッチに対して出射された光の反射光量を検知し、電気信号に変換して画像形成装置の制御手段に送付する。光電式センサはトナー濃度をほぼ正確に検知できるので有用であるけれども、光電式センサは比較的故障を起し易いので、プロセスコントロールの実行が困難になる場合がある。プロセスコントロールを行う画像形成装置では、光電式センサなどのトナー濃度検知手段が故障すると、画像形成動作を停止させるように制御することが多い。この場合、保守点検を受けるまで、画像形成装置の使用を差し控える必要がある。しかしながら、画像形成装置に対する性能向上の要求が一層強まる中、トナー濃度検知センサが故障しても画像形成動作が継続し、トナー濃度検知センサ動作時とほぼ同程度の画質を有する画像を形成できる画像形成装置が望まれる。このような要望に応えるため、種々の提案がなされている。

たとえば、パッチ濃度検知手段と、差電圧検出手段と、基準値判断手段と、調整値決定手段と、記憶更新手段と、出力値読出し手段と、平均値計算手段とを含む画像形成装置が提案される（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１の画像形成装置において、パッチ濃度検知手段には光電式センサが用いられる。差電圧検出手段は、トナー濃度検知手段により測定される光強度に対応する電圧値と、前回の電圧値との差（以下「差電圧」とする）を求める。基準値判断手段は、差電圧検出手段によって求められる差電圧が基準値以内か否かを判断する。調整値決定手段は、基準値判断手段による差電圧が基準値以内であるとの判断結果に応じて、出力調整値を決定する。記憶更新手段は、パッチ濃度検知手段への最新の出力調整値と、出力調整値とを記憶する。出力値読出し手段は、基準値判断手段による差電圧が基準値以内ではないとの判断結果に応じて、過去複数回の各出力調整値を読み出す。平均値計算手段は、出力値読出し手段によって読み出される過去複数回の各出力調整値の平均値を求める。特許文献１の画像形成装置においては、パッチ濃度検出手段が正常に動作する場合には、調整値決定手段によって算出される出力調整値に基づいて制御が行われる。一方、パッチ濃度検知手段が故障して通常ではあり得ないような異常な出力をする場合には、平均値計算手段によって算出される出力調整値に基づいて制御が行われる。しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、差電圧を基準にして制御するので、パッチ濃度検知手段が出力する電圧値が徐々に変動する場合には、パッチ濃度検知手段が故障してもそれが調整値に充分反映されず、適正な制御が行われない。

特開平６−３０１２５７号公報

本発明の目的は、トナーパッチに基づいてトナー像のトナー濃度を自動調整する機構を有する画像形成装置において、トナー濃度検知手段が故障しても、画像形成動作を停止させることなく、ほぼ設計値に近いトナー濃度を有するトナー像を形成でき、ひいてはほぼ一定の画像濃度を有する画像を安定的に形成できる画像形成装置を提供することである。

本発明は、
表面に静電潜像が形成される像担持体を少なくとも備え、像担持体上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体に転写定着して画像を印刷する画像形成手段と、
像担持体上に形成条件を変化させてトナー濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチを形成するように画像形成手段を制御するパッチ形成手段と、
像担持体上に形成される複数のトナーパッチのトナー濃度であるパッチ濃度を検知するパッチ濃度検知手段と、
パッチ濃度検知手段による検知結果に応じて画像形成手段により形成されるトナー像の濃度を調整するトナー濃度調整手段と、
パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する動作検知手段と、
動作検知手段によるパッチ濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果に応じて、像担持体上にトナー濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチを形成し、これらを記録媒体に印刷して複数のパッチ画像を形成するように画像形成手段を制御するパッチ印刷手段と、
パッチ印刷手段により記録媒体に印刷される複数のパッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段と、
画像濃度検知手段による検知結果に応じて、適正な画像濃度を有するパッチ画像を判定する画像濃度判定手段と、
パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチの形成条件を書き込む第２の記憶手段と、
画像濃度判定手段による判定結果に応じて、適正な画像濃度を有するパッチ画像におけるトナーパッチの形成条件を記憶手段から読み出してトナー像形成条件として設定する第２の条件設定手段と、を含むことを特徴とする画像形成装置である。

また本発明の画像形成装置は、
動作検知手段によるパッチ濃度検知手段が正常に動作しないという検知結果に応じて、パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチに対応するパッチ画像に異なる記号が付されるようにパッチ印刷手段を制御する記号付与手段と、
パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチの形成条件を、記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応させて書き込む第１の記憶手段と、
記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応する記号を選択可能に表示する表示手段と、
表示手段において選択される記号に対応する形成条件を記憶手段から読み出してトナー像形成条件として設定する第１の条件設定手段とをさらに含むことを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、トナーパッチの形成条件が、現像バイアス電圧値、像担持体の帯電電圧値および静電潜像の帯電電圧値から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
パッチ濃度検知手段が、
トナーパッチに対して光を出射してする発光素子と、
発光素子からトナーパッチに対して出射される光の反射光量を検知して電気信号に変換して出力する受光素子とを含むことを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
発光素子をＯＮ／ＯＦＦさせる発光制御手段をさらに含み、
動作検知手段が、
発光制御手段による発光素子をＯＮ／ＯＦＦからパッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知することを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
発光制御手段が、
発光素子をパルス点灯させながらＯＮ／ＯＦＦさせることを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
パッチ濃度検知手段における受光素子から電気信号として出力される検知結果を入力される制御手段と、
パッチ濃度検知手段における受光素子から出力される検知結果を制御手段に入力するのを媒介するコンデンサとをさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、画像形成手段と、パッチ形成手段と、パッチ濃度検知手段と、トナー濃度調整手段と、動作検知手段と、パッチ印刷手段とを含む電子写真方式の画像形成装置が提供される。画像形成手段は、像担持体上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体に転写定着して画像を印刷する。パッチ形成手段は、像担持体上にトナー濃度がたとえば８段階に連続的に変化する複数のトナーパッチを形成するように画像形成手段を制御する。パッチ濃度検知手段は複数のトナーパッチのトナー濃度を検知する。トナー濃度調整手段は、パッチ濃度検知手段による検知結果に応じて、画像形成手段により形成されるトナー像のトナー濃度を調整する。動作検知手段は、パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する。パッチ印刷手段は、動作検知手段によるパッチ濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果に応じて、像担持体上に形成される複数のトナーパッチを記録媒体に印刷してパッチ画像を形成するように画像形成手段を制御する。

本発明の画像形成装置においては、パッチ濃度検知手段が正常に動作する場合は、パッチ形成手段、パッチ濃度検知手段およびトナー濃度調整手段によって、画像濃度が適正な範囲すなわち設定値の範囲にある画像を形成する。パッチ濃度検知手段が正常に動作しない場合は、パッチ形成手段およびパッチ印刷手段によって、複数のトナーパッチを記録媒体に印刷してパッチ画像を形成する。本発明の画像形成装置においては、印刷されたパッチ画像の中で、画像濃度の設定値に最も近い適正な画像濃度を有するパッチ画像を選定し、そのパッチ画像の元になるトナーパッチの形成条件（転写バイアス電圧値、感光体ドラムの帯電電圧値、露光手段による露光電圧値など）によって画像形成動作を実行できる。したがって、本発明によれば、トナー濃度検知手段が故障しても、保守点検が実施されるまで画像形成動作を停止させることなく、適正な画像濃度を有する画像を安定的に形成できる。
さらに画像濃度検知手段と、画像濃度判定手段と、第２の記憶手段と、第２の条件設定手段とを含む構成が好ましい。画像濃度検知手段は複数のパッチ画像の画像濃度を検知する。画像濃度判定手段は、画像濃度検知手段による検知結果に応じて、適正な画像濃度を有するパッチ画像を判定する。第２の記憶手段は、複数のトナーパッチの形成条件が書き込まれる。第２の条件設定手段は、画像濃度判定手段による判定結果に応じて、適正な画像濃度を有するパッチ画像におけるトナーパッチの形成条件を記憶手段から読み出してトナー像形成条件として設定する。このような構成を採ることによって、パッチ濃度検知手段が故障しても、故障の検知から直ぐに画像形成動作を自動的に再開できるので、使用者が不在でも所望の画像が形成される。

本発明によれば、本発明の画像形成装置において、さらに記号付与手段と、第１の記憶手段と、表示手段と、第１の条件設定手段とを含む構成が好ましい。記号付与手段は、パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチに対応するパッチ画像に異なる記号が付与されるようにパッチ印刷手段を制御する。第１の記憶手段は、複数のトナーパッチの形成条件が、記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応させて書き込まれる。表示手段は、記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応する記号を選択可能に表示する。第１の条件設定手段は、表示手段において選択される記号に対応する形成条件を記憶手段から読み出してトナー像形成条件として設定する。このような構成を採ることによって、パッチ濃度検知手段が故障して画像形成動作が一時的に停止しても、画像形成動作をほぼ自動的に再開でき、しかも故障の検知から画像形成動作の再開までの時間を非常に短くできる。

本発明によれば、トナーパッチの形成条件としては、現像バイアス電圧値、像担持体の帯電電圧値および静電潜像の帯電電圧値から選ばれる１種または２種以上が挙げられる。これらの電圧値を制御することによって、像担持体上に所望のトナー濃度を有するトナー像を容易に形成できる。

本発明によれば、パッチ濃度検知手段としては発光素子と受光素子とを含む光電式センサであることが好ましい。発光素子はトナーパッチに対して光を出射する。受光素子は、発光素子からトナーパッチに対して出射される光の反射光量を検知して電気信号に変換して出力する。光電式センサはパッチ濃度を正確に検知できる。

本発明によれば、動作検知手段が、発光制御手段による発光素子のＯＮ／ＯＦＦによって、パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知するように構成することによって、パッチ濃度検知手段の動作状態を正確に検知できる。たとえば、像担持体上にトナーパッチまたはトナー像が形成されない状態で、発光素子をＯＮ／ＯＦＦさせ、出力に変化がない場合または所定の出力変化幅から外れる場合に、パッチ濃度検知手段が故障していると判断される。

本発明によれば、発光制御手段により発光素子をパルス点灯させながらＯＮ／ＯＦＦさせるように構成することによって、パッチ濃度検知手段の動作状態をより一層正確に検知できる。

本発明によれば、本発明の画像形成装置において制御手段とコンデンサとをさらに含む構成が好ましい。制御手段はパッチ濃度検知手段における受光素子から電気信号として出力される検知結果を入力される。コンデンサはパッチ濃度検知手段における受光素子から出力される検知結果を制御手段に入力するのを媒介する。この構成を採ることによって、パッチ濃度検知手段によりパッチ濃度を検知する際に、迷光の影響により検知結果が変化するのを防止できる。また、パルス幅変調（Pulse Width Modulation、以下「ＰＷＭ」とする）を実行することによって、検知感度の調整が可能になる。

図１は、本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を模式的に示す断面図である。図２に示す画像形成装置１は、本発明の実施の第１形態である現像装置２０を含む以外は従来の画像形成装置と同様の構成を有し、たとえば、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ＤＶＤレコーダなどの外部機器からネットワークを介して伝達される画像情報、画像形成装置１に備えられる図示しないスキャナ装置により読み取られる画像情報などに応じて、記録紙などの記録媒体上に単色画像を形成する。本実施の形態では、画像形成装置１は単色画像を形成するプリンタとして構成されるけれども、それに限定されず、多色画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置などとして構成することができる。画像形成装置１は、原稿搬送手段３０と、原稿読み取り手段３１と、画像形成手段３２と、排紙手段３３と、給紙手段３４と、図示しない制御手段とを含む。

原稿搬送手段３０は、第１の原稿セットトレイ３５と、第２の原稿セットトレイ３６と、自動原稿搬送装置（ＲＡＤＦ、Reversing Automatic Document Feeder）３７を含む。本実施の形態では、第１の原稿セットトレイ３５、第２の原稿セットトレイ３６および自動原稿搬送装置３７とは一体的に形成される。第１，第２の原稿セットトレイ３５，３６には原稿が載置される。自動原稿搬送装置３７は、内部に後述する原稿読み取り手段３１が設けられる筺体に取り付けられる図示しないヒンジによって、原稿読み取り手段３１の図示しない原稿載置台の鉛直方向上方に位置するように設けられる。また、自動原稿搬送装置３７は、ヒンジを中心にして回動可能に設けられる。自動原稿搬送装置３７は、第１，第２の原稿セットトレイ３５，３６に載置される原稿を原稿載置台に１枚ずつ搬送する。自動原稿搬送装置３７は、原稿載置台上で画像を読み取られた原稿を裏返し、再び原稿載置台に搬送する機能をも有する。さらに、自動原稿搬送装置３７をヒンジを中心にして回動させ、原稿載置台の鉛直方向上方を開放することによって、手動によって原稿載置台に原稿を載置することもできる。

原稿読み取り手段３１は、図示しない原稿載置台と、原稿走査ユニット４０と、反射手段４１と、光電変換素子（Charge Coupled Device、以下「ＣＣＤ」という）ライセンサ４２とを含み、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、たとえば１０ライン毎に読み取る。原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。原稿走査ユニット４０は図示しない光源と第１の反射ミラーとを含み、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Ｖで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。光の照射によって反射光像が得られる。光源は原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第１の反射ミラーは反射光像を反射手段４１に向けて反射する。反射手段４１は、図示しない第２の反射ミラーと第３の反射ミラーと光学レンズとを含み、原稿走査ユニット４０で得られる反射光像を光電変換素子ライセンサ４２上で結像させる。反射手段４１は原稿走査ユニット４０の往復移動に追随してＶ／２の速度で往復移動する。第２，第３の反射ミラーは反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは反射光像を光電変換素子ライセンサ４２上に結像させる。ＣＣＤライセンサ４２は、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を含み、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り手段３１またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を各色の電気信号に変換し、画像形成手段３２の露光ユニット４５にそれぞれ出力する。

画像形成手段３２は、感光体ドラム４３と、帯電手段４４と、露光ユニット４５と、現像装置２０と、転写手段４６と、クリーニングユニット４７と、定着手段４８とを含む。帯電手段４４、露光ユニット４５、現像装置２０、転写手段４６およびクリーニングユニット４７は、感光体ドラム４３の周囲にこの順番で配置される。像担持体である感光体ドラム４３は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ部材である。感光体ドラム４３には、たとえば、芯金と、該芯金の表面に形成される感光層とを含むローラ部材が用いられる。芯金は、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属によって形成される。感光層には、たとえば、電荷発生物質を含む樹脂層と電荷輸送物質を含む樹脂層との積層体を使用できる。感光層には、後記するように静電潜像ひいてはトナー像が形成される。帯電手段４４は、感光体ドラム４３の表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電手段４４には、たとえば、チャージャ型帯電器、ローラ型帯電器、ブラシ型帯電器などの接触式または非接触式の帯電器を使用できる。

露光ユニット４５は、帯電手段４４によって帯電状態にある感光体ドラム４３の表面に画像情報に応じた信号光を照射し、感光体ドラム４３の表面に静電潜像を形成する。露光ユニット４５には、たとえば、半導体レーザなどを含むレーザ照射部５０ａ，５０ｂと反射ミラー５１ａ，５１ｂとを含むレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ、Laser
Scanning Unit）を使用できる。半導体レーザ素子は画像処理手段から入力される画素信号に応じて変調されるドット光であるレーザ光（信号光）を出射する。反射ミラーは半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を各色の感光体４３表面に導く。露光手段１７は、帯電状態にある感光体４３表面に画像情報に応じた信号光を照射し、感光体４３表面に静電潜像を形成する。

現像装置２０は、現像ローラ２０ａと、供給ローラ２０ｂと、現像槽２０ｃとを含む。現像ローラ２０ａは、感光体ドラム４３表面に圧接しかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。現像ローラ２０ａと感光体ドラム４３との圧接部が現像ニップ部である。現像ローラ２０ａは、現像ニップ部において、感光体ドラム４３表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。現像ローラ２０ａには現像バイアス電圧が印加される。供給ローラ２０ｂは、現像ローラ２０ａに圧接しかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、現像ローラ２０ａにトナーを含む現像剤を供給する。現像槽２０ｃは内部空間を有する容器状部材であり、その内部空間に現像剤を収容し、現像ローラ２０ａおよび供給ローラ２０ｂを回転自在に支持する。現像装置２０によれば、現像槽２０ｃ中に収容される現像剤が、供給ローラ２０ｂの回転駆動により現像ローラ２０ａの表面に付着し、さらに現像ニップ部において現像ローラ２０ａの表面から感光体ドラム４３表面の静電潜像に供給され、静電潜像が現像されてトナー像が得られる。

現像槽２０ｃには、トナーの消費状況に応じて、トナー補給手段によってトナーの補給を受ける。トナー補給手段はトナーホッパ７０とトナーボトル７１とを含む。トナーホッパ７０は内部空間を有する容器状部材であり、内部空間にトナーを貯留する。現像槽２０ｃとトナーホッパ７０とが鉛直方向の上下に連接する部分には、現像槽２０ｃの内部空間とトナーホッパ７０との内部空間が連通するように、鉛直方向に図示しない貫通孔が形成される。トナーホッパ７０側における貫通孔の開口の鉛直方向上方にはトナー補給ローラ７０ａが設けられる。トナー補給ローラ７０ａは図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。トナー補給ローラ７０ａの回転駆動によって、トナーホッパ７０内のトナーが現像槽２０ｃ内に供給される。トナーボトル７１は、内部空間にトナーが充填された円筒状部材であり、トナーホッパ７０の鉛直方向上方において、図示しない駆動手段によってその軸線回りに回転駆動可能にかつ画像形成装置１本体に対して着脱自在に設けられる。トナーボトル７１の長手方向には、長手方向に延びる図示しない開口が形成される。トナーボトル７１が回転駆動すると、前記開口からトナーが落下し、トナーホッパ７０にトナーが補給される。トナーボトル７１は、内部のトナーがなくなると、新品のトナーボトル７１に交換される。

転写手段４６は、転写ローラ５２と、駆動ローラ５３と、テンションローラ５４と、搬送ベルト５５とを含む。転写ローラ５２は、搬送ベルト５５を介して感光体ドラム４３表面に圧接し、図示しない支持手段によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。転写ローラ５２と感光体ドラム４３との圧接部が転写ニップ部である。転写ローラ５２には図示しない電源が接続され、転写バイアスが印加される。駆動ローラ５３は、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられ、搬送ベルト５５を回転駆動させる。テンションローラ５４は回転自在に支持され、搬送ベルト５５が円滑に回転駆動するように搬送ベルト５５に適切な張力を付与する。搬送ベルト５５は、転写ローラ５２、駆動ローラ５３およびテンションローラ５４に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト部材である。搬送ベルト５５は、転写ニップ部から定着手段４８に向う方向に回転し、転写ニップ部においてトナー像が転写される記録媒体を定着手段４８に搬送する。転写手段４６によれば、記録媒体の転写ローラ５２側から転写バイアス電圧を印加して記録媒体を帯電させるとともに、転写ローラ５２により記録媒体を加圧することによって、感光体ドラム４３表面上のトナー像を記録媒体に転写し、定着手段４８に向けて搬送する。なお、記録媒体は、露光ユニット４５による露光に同期して、後述する給紙手段３４から転写ニップ部に送給される。

クリーニングユニット４７は、図示しないクリーニングブレードを含む。クリーニングブレードは、たとえば弾性材料からなり、感光体ドラム４３表面に当接するように設けられる板状部材である。クリーニングブレードは、トナー像を記録媒体に転写した後に、感光体ドラム４３表面に残留するトナー、紙粉などを除去する。

定着手段４８は定着ローラ５６と加圧ローラ５７とを含む。定着ローラ５６は図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、その内部に加熱手段を有する。加熱手段には、ハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。加圧ローラ５７は回転自在に支持され、定着ローラ５６に圧接するように設けられるローラ状部材である。定着ローラ５６と加圧ローラ５７との圧接部が定着ニップ部である。定着ニップ部を通過する記録媒体は定着ローラ５６からの加熱と加圧ローラ５７からの加圧とを受ける。定着手段４８では、画像形成手段３２の転写手段４６によってトナー像が転写された記録媒体が、定着ニップ部に送給されて加熱加圧を受け、トナー像が記録媒体に定着され、画像が形成される。

画像形成手段３２では、帯電手段４４によって感光体ドムラ４３表面を帯電状態とし、これに露光ユニット４５から画像情報に応じた信号光を照射することによって、感光体ドラム４３表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に現像装置２０からトナーが供給されてトナー像が形成され、トナー像は転写手段４６により記録媒体に転写される。トナー転写後の感光体ドラム４３表面は、クリーニングユニット４７による残留トナーなどの除去を受け、清浄化される。この一連の操作が繰返し実行され、画像が形成される。そして、トナー像が転写された記録媒体は定着手段４８に搬送され、トナー像が記録媒体に定着される。

排紙手段３３は、複数の搬送ローラ６０と、切換えゲート６６と、積載トレイ６５と、第１の搬送路６６と、第２の搬送路６７とを含む。搬送ローラ６０は、第１の搬送路６６および第２の搬送路６７に複数設けられ、記録媒体を所定の方向に搬送する。切換えゲート６６は、記録媒体の搬送経路を第１の搬送経路６６または第２の搬送経路６７のいずれかに振り分ける。記録媒体の片面のみに画像を形成する場合または両面に画像が形成された記録媒体を搬送する場合は、記録媒体を第１の搬送経路６６に導いて積載トレイ６５に排出する。片面のみに画像が形成され、もう一方の面にも画像を形成しようとする記録媒体を搬送する場合は、記録媒体を第２の搬送経路６７に導く。積載トレイ６５は、画像形成装置１の鉛直方向側面から画像形成装置１の外方に延びるように設けられ、画像形成装置１内部から排出される画像形成済の記録媒体を積載して、一時的に貯留する。第１の搬送経路６６は、画像形成が終了した記録媒体を排出する経路である。第２の搬送経路６７は、片面に画像形成し、さらにもう片面にも画像形成する場合の経路であり、後述する給紙経路５９に接続される。排紙手段３３によれば、画像形成が終了した記録媒体は積載トレイ６５に排出され、両面に画像形成する場合は記録媒体が第２の搬送経路６７を介して給紙経路５９に戻される。

給紙手段３４は、給紙トレイ５８と、ピックアップローラ５８ａと、給紙経路５９と、搬送ローラ６０と、レジストローラ６１、手差しトレイ６２と、給紙装置（ＬＣＣ、
Large Capacity Cassette）６３とを含む。給紙トレイ５８は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ５８は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ５８にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、Ａ３、Ａ４、Ｂ５、Ｂ４などがある。また、複数の給紙トレイ５８に同じサイズの記録媒体を収容してもよい。給紙トレイ５８への記録媒体の補給は、画像形成装置１の正面側（操作側）に給紙トレイ５８を引き出して行われる。ピックアップローラ５８ａは、給紙トレイ５８内の記録媒体を１枚ずつ分離して給紙経路５９に供給する。搬送ローラ６０は給紙経路５９に沿って複数設けられ、記録媒体をレジストローラ６１に向けて送給する。レジストローラ６１は記録媒体を一時的に挟持して保持し、画像形成手段３２における露光ユニット４５の感光体ドラム４３表面への露光に同期して、記録媒体を転写ニップ部に順次送給する。手差しトレイ６２はたとえばサイズが規格外の記録媒体を給紙経路５９に供給する。給紙装置６３は大容量の給紙トレイであり、たとえば、Ａ４サイズなどの使用頻度の高い記録媒体が収容され、画像形成の途中で用紙切れが起こるのを防止する。給紙手段３４によれば、給紙トレイ５８に収容される記録媒体は、ピックアップローラ５８ａおよびレジストローラ３９を介して、画像形成手段３２に供給される。

図示しないパッチ濃度検知手段は、たとえば、感光体ドラム４３の回転方向における現像装置２０よりも下流側において、感光体ドラム４３に対向するように設けられる。パッチ濃度検知手段は後述する制御手段に電気的に接続される。パッチ濃度検知手段には各種センサを使用できるけれども、光電式センサが好ましい。光電式センサは発光素子と受光素子とを含む。発光素子は感光体ドラム４３表面に形成されるトナーパッチに対して所定波長の光を出射する。受光素子は、発光素子から出射される光の反射光量を検知し、電気信号に変換して制御手段に送る。パッチ濃度検知手段は、後述するトナー濃度調整手段によるプロセスコントロールにおいて用いられる。なお、パッチ濃度検知手段は、カップリングコンデンサなどのコンデンサを介して制御手段に接続してもよい。カップリングコンデンサは、たとえば、数百Ｈｚ〜数ｋＨｚ程度の電気信号に対して感度を有するけれども、数十Ｈｚの電気信号をカットし、数ｋＨｚを超える電気信号には追従できないという特性を有する。このようなカップリングコンデンサを用いることによって、電源ノイズと判別できない数十Ｈｚを除くことができ、ＰＷＭひいては感度調整が可能になる。また、受光素子からの電気信号が迷光によって変調するのをも防止できる。また、図示しない画像濃度検知手段は、たとえば、積載トレイ３６が設けられる画像形成装置１の側面において、積載トレイ３６に排出される記録媒体の画像の画像濃度を検知し得る位置に設けられる。画像濃度検知手段は後述する制御手段に電気的に接続される。画像濃度検知手段には、パッチ濃度検知手段と同様の光電式センサを好ましく使用できる。

図示しない制御手段は、たとえば、画像形成装置１の内部空間における上部に設けられ、記憶部であるメモリと、演算部および制御部を兼ねる中央演算処理装置（ＣＰＵ、
Central Processing Unit）とを含む。メモリには、検知結果、各種設定値、画像情報、テーブルデータ、プログラムなどが書き込まれる。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。演算部は、記憶部に入力される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および／または判定を行う。制御部は、演算部における判定結果に応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。中央演算処理装置は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。制御手段は、記憶部、演算部および制御部とともに主電源を含む。

図２は、図１に示す画像形成装置１の全体ブロック図である。画像形成装置１における制御手段は、オペレーションパネルボード１００と、マシンコントロールボード２００と、ＣＣＤボード３００と、メイン画像処理ボード４００と、サブ画像処理ボード５００と、その他の拡張ボード群６００とを含む。画像形成装置１において、メイン中央演算処理手段（ＣＰＵ）４０１が、各ユニット部に設けられるサブ中央演算処理手段（ＣＰＵ）から情報の入力を受け、その情報に応じて各種判定を行い、判定結果に応じて各サブ中央演算手段に制御信号を送ることによって、動作制御が実施される。

オペレーションボード１００は、基本的にサブの中央演算処理手段１０１によって制御され、操作パネル１０３に配置されるＬＣＤ表示部１０４の表示画面、各種モードに関する指示を入力する操作キー群１０５からの操作入力などを管理する。サブの中央演算処理手段１０１は、メインの中央演算処理手段４０１との制御情報通信を行い、画像形成装置１の動作を制御する。また、サブの中央演算処理手段１０１は、メインの中央演算処理手段４０１から画像形成装置１の動作状態を示す制御信号の転送を受け、それをＬＣＤ表示部１０４に表示することによって、使用者に画像形成装置１の動作状態を通知する。メモリ１０２には、ＬＣＤ表示部１０４に表示するための情報、操作キー群１０５から入力される情報、指令などの操作パネル１０３における各種制御情報が書き込まれる。

マシンコントロールボード２００は、サブの中央演算処理手段２０１と、メモリ２０２とを含み、サブの中央演算処理手段２０１によって、自動原稿送り装置３７、原稿読み取り手段３１、画像形成手段３２、給紙手段３４、両面ユニット２０７などが制御される。自動原稿送り装置３７には、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）、ＲＡＤＦ（Reversing
Automatic Document Feeder）などを使用できる。原稿読み取り手段３１は原稿画像を読み取る。画像形成手段３２は画像情報を画像として再現する。画像形成手段３２における帯電装置４４は感光体ドラム４３の帯電電位を調整することによって、トナー濃度の調整が可能である。また現像ローラ２０ａに印加される現像バイアス電圧値も、トナー濃度の調整には重要である。センサユニット２０５によって、パッチ濃度検知手段、画像濃度検知手段およびそれ以外の画像形成装置１に設けられる各種センサが制御される。また、パッチ濃度検知手段、画像濃度検知手段などの検知手段からの検知結果はセンサユニット２０５からサブの中央演算処理装置２０１に入力され、メモリ２０２に書き込まれる。給紙手段３４は、画像が記録される記録媒体を給紙トレイ５８から画像形成手段３２に向けて順次搬送する。両面ユニット２０７は、排紙手段３３における各動作、切換えゲート６６を介して記録媒体を第２の搬送路６７に向けて送給する動作を制御する。

ＣＣＤボード３００は、ＣＣＤ３０１と、ＣＣＤゲートアレイ３０２と、アナログ回路３０３と、Ａ／Ｄ変換器３０４とを含み、メインの中央演算処理手段４０１によって制御される。ＣＣＤ３０１は原稿画像を電気的に読み取る。ＣＣＤゲートアレイ（ＣＣＤＧ／Ａ）３０２は、ＣＣＤ３０１を駆動する回路である。アナログ回路３０３はＣＣＤ３０１から出力されるアナログデータのゲイン調整を行う。Ａ／Ｄ変換器３０４はＣＣＤ３０１のアナログ出力をデジタル信号に変換して電子データとして出力する。

メイン画像処理ボード４００は、メインの中央演算処理手段４０１と、多値画像処理手段４０２と、メモリ４０３と、レーザコントロール４０４とを含み。メインの中央演算処理手段４０１は、メイン画像処理ボード４００の全動作を制御する。多値画像処理手段４０１は、ＣＣＤボード３００から入力される多値の画像情報（原稿画像の電子データ）に、シェーディング補正、濃度補正、領域分離、フィルタ処理、ＭＴＦ補正、解像度変換、電子ズーム（変倍処理）、ガンマ補正などの処理を施す。メモリ４０３には、たとえば、多値画像処理手段４０２によって処理された画像情報、多値画像処理手段４０２の処理手順などの各種制御情報などが書き込まれる。レーザコントロール４０４は、多値画像処理手段４０２によって処理が施された画像情報に応じてレーザ書き込みユニット４６側へ画像情報を送付する。

サブ画像処理ボード５００は、２値画像処理手段５０１と、ゲートアレイ５０２と、ＲＤＨゲートアレイ５０３と、ＳＣＳＩゲートアレイ５０４とを含み、メイン画像処理ボード４００とコネクタ接続され、メインの中央演算処理手段４０１によって制御される。２値画像処理手段５０１は、変換処理部と、回転処理部と、２値変倍（ズーム）処理部と、圧縮伸長処理部と、ファックスインターフェイス（ＦＡＸ Ｉ／Ｆ）とを含む。変換処理部は多値画像情報を２値画像に変換する。回転処理部は画像を回転させる。２値変倍処理部は２値画像を変倍処理する。圧縮伸長処理部は２値画像を圧縮処理および／伸長処理する。ファックスインターフェイスはフックス画像を、画像処理装置１が接続される図示しないネットワークを介して送受信する。ゲートアレイ５０２はメモリとメモリゲートアレイとを含む。メモリには２値画像処理手段５０１によって画像処理の施された２値画像情報、画像処理の際の制御情報などが書き込まれる。メモリゲートアレイはメモリを制御する。ＲＤＨゲートアレイ（ＲＤＨ Ｇ／Ａ）５０３はハードディスク（ＨＤ）５０３ａを制御する。ハードディスク５０３ａは、複数枚の原稿の画像情報を記憶管理する。ハードディスク５０３ａに記憶される画像情報は、複数枚の原稿画像を繰返し所望部数の数だけ読み出して複数枚の複写物を得るために利用される。ＳＣＳＩゲートアレイ５０４は、外部インターフェイスであるＳＣＳＩ−１およびＳＣＳＩ−２を含み、これらを制御する。

拡張ボード６００は、プリンタモード６０１と、機能拡張ボード６０２と、ファクシミリボード６０３とを含む。プリンタボード６０１は、画像形成装置１にネットワークを介して接続される外部機器から入力される画像情報を、画像形成装置１のプリンタ部においてプリンタモードとして出力可能にするために設けられる。機能拡張モード６０２は、画像形成装置１の編集機能を拡張して画像形成装置１の特徴を有効活用するために設けられる。ファクシミリボード６０３は、画像形成装置１のスキャナ部２０４によって読み取られる原稿画像を送信し、送信されて来る画像情報を画像形成装置１のプリンタ部から出力するために設けられる。

画像成形装置１におけるコピーモードの動作は、たとえば、次のようにして実施される。画像形成装置１のＲＡＤＦ３６の所定位置に載置される原稿は、１枚ずつスキャナユニット４０の原稿載置台３５上に順次供給され、原稿の画像が読み取られ、８ビットの電子情報としてメイン画像処理ボード４００に送付される。メイン画像処理ボード４００に転送される８ビットの電子情報は、多値画像処理手段４０２によって８ビットの電子画像情報として所定の処理が施され、レーザコントロール４０４を介してレーザ書き込みユニット（ＬＳＵ）４０６に送付される。このようにして、スキャナ部２０４によって読み取られる原稿の画像情報が、レーザ記録部３２から階調性のある複写画像として出力される。

また、電子ＲＤＨ機能が利用されるコピーモードの動作は、たとえば、次のようにして実施される。スキャナユニット４０において読み取られる原稿の画像情報に対して、多値画像処理手段４０２によって８ビットの電子画像情報として処理を施すところまでは、前述のコピーモードの動作と同じである。多値画像処理手段４０２によって処理が施された８ビットの電子画像情報は、メイン画像処理ボード４００側のコネクタ４０５からサブ画像処理モード５００側のコネクタ５０５を介してサブ画像処理ボード５００に送られ、２値画像処理手段５０１の多値２値変換部において誤差拡散などの処理を施されるとともに、８ビットの電子画像情報から２ビットの電子画像情報に変換される。なお、８ビットの電子画像情報を誤差拡散などの処理を含めて２ビットの電子画像情報に変換するのは、単に多値２値変換を行っただけでは画質が不充分になる場合があるので、画質の劣化を少なくするためである。また、８ビットの電子画像情報を２ビットの電子画像情報に変換するのは、画像の記憶容量などを考慮したためである。このようにして２ビットに変化された電子画像情報は、原稿１枚毎にＲＤＨゲートアレイ５０３のハードディスク５０３ａにおいて一時的に記憶管理される。

画像形成装置１のＲＡＤＦ３６に載置される複数枚の原稿について、読み取り処理が完了すると、ハードディスク５０３ａに記憶される２ビットの電子画像情報がＲＤＨゲートアレイ５０３の制御によって指定された印刷枚数の数だけ繰返し読み出される。読み出された２ビットの電子画像情報は再度コネクタ接続部４０５，５０５を介してメイン画像処理ボード４００へ送付され、ガンマ補正などの処理を施された後、レーザコントロール４０４を介してレーザ書き込みユニット４６に送られる。このようにして、スキャナ部２０４によって読み取られる原稿の画像情報が、レーザ記録部３２から階調性のある複写画像として出力される。なお、全ての原稿について画像の読み取りが完了した後に、所望の画像を所望の数だけ繰返し読み出すように構成するけれども、１部目の画像出力は所定分の画像の出力準備が終了した段階で順次出力するように構成することも可能である。

また、画像形成装置１におけるプリンタモードの動作は、たとえば、次のようにして行われる。外部機器からネットワークを介して画像形成装置１に入力される画像情報は、プリンタボード６０１上で頁単位の画像として展開された後、インターフェイスであるＳＣＳＩ５０４から一旦サブ画像処理ボード５００に送られ、ハードディスク５０３ａに書き込まれる。なお、プリンタボード６０１上で頁単位の画像として展開される画像は、サブ画像処理ボード５００に送られるけれども、２値画像処理は施されず、そのままハードディスク５０３ａに一時的に書き込まれる。また、この画像がハードディスク５０３ａから読み出される際にも２値画像処理は施されない。ハードディスク５０３ａに書き込まれる頁単位の画像情報は、所定の頁順になるようにハードディスク５０３ａから読み出され、画像処理ボード４００に送られ、ガンマ補正を施された後、レーザコントロール４０４を介してレーザ書き込みユニット（ＬＳＵ）４０６に送られ、画像が印刷される。

また、画像形成装置１におけるファックスモードには、原稿の送信動作と、原稿の受信動作とがある。送信動作は、たとえば、次のようにして行われる。画像形成装置１のＲＡＤＦ３６の所定位置に載置される原稿が、１枚ずつスキャナユニット４０の原稿載置台３５上へ順次供給され、原稿の画像がスキャナユニット４０によって順次読み取られ、８ビットの電子情報としてメイン画像処理ボード４００に送られる。この８ビット電子情報は、多値画像処理手段４０２によって８ビットの電子画像情報として所定の処理が施される。次いで、メイン画像処理ボード４００側のコネクタ４０５からサブ画像処理ボード５００側のコネクタ５０５を介してサブ画像処理ボード５００に送られ、２値画像処理部５０１の多値２値変換部において誤差拡散などの処理が施されるとともに、８ビットの電子画像情報から２ビットの電子画像情報に変換される。このようにして２値画像化された送信原稿画像は、所定の形式で圧縮されメモリ５０２に書き込まれる。そして、送信側への送信手続を行い、送信可能な状態が確保されると、メモリ５０２から圧縮された送信原稿画像を読み出し、送信先に対して通信回路を介して順次送信する。

原稿の受信動作は、たとえば、次のようにして行われる。送信側から通信回路を介して原稿が送信されてくると、ファックスボード６０３において通信手続きを行いながら、送信側から送信される原稿画像を受信する。原稿画像は所定の形式に圧縮された状態で受信され、ファックスボード６０３からサブ画像処理ボード５００における２値画像処理手段５０１に設けられるファックスインターフェイス（ＦＡＸ Ｉ／Ｆ）を介して２値画像処理手段５０１に送られ、圧縮伸長処理部などにおいて頁単位の画像情報として再現される。この頁単位の画像情報は、メイン画像処理ボード４００側へ転送され、ガンマ補正を施され、レーザコントロール４０４を介してレーザ書き込みユニット（ＬＳＵ）４０６に送られ、画像が印刷される。

画像形成装置１における本発明に係る各種制御は、マシンコントロールボード２００におけるサブの中央演算処理装置２０１およびメモリ２０２が利用される。メモリ２０２には各種制御を実施するためのプログラム、データテーブル、制御の基準値になる数値、パッチ濃度検知手段、画像濃度検知手段およびその他のセンサによる検知結果などが書き込まれる。サブの中央演算処理装置２０１はメモリ２０２から各種制御を実施するためのプログラムを読み出すことによって、各種制御を実施する。また、後述する表示手段による表示動作は、オペレーションパネルボード１００におけるサブの中央演算処理装置１０１およびメモリ１０２が利用される。

本実施の形態では、画像形成装置１のパッチ濃度検知手段が正常に動作する場合は、パッチ形成手段と、パッチ濃度検知手段と、トナー濃度調整手段と、動作検知手段とが用いられ、さらに必要に応じて発光制御手段が用いられる。パッチ形成手段は画像形成手段３２を制御して、感光体ドラム２３表面にトナー濃度検知用のトナー像であるトナーパッチを形成する。トナーパッチは、たとえば、１辺８ｃｍ程度の正方形が８個形成される。トナーパッチ形成手段は、形成条件を変更して、トナー濃度すなわちパッチ濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチを形成する。好ましくは、画像形成装置１において設定が可能な印字濃度に対応して複数のトナーパッチが形成される。ここで、形成条件とは、現像ローラ２０ａに印加される現像バイアス電圧値、感光体ドラム２３表面に印加される帯電電圧値（帯電電位）、露光ユニット４５によって感光体ドラム２３表面に形成される静電潜像の帯電電圧値（露光電位）などである。これらの条件の中から１種または２種以上を一定値に固定し、残りの条件を適宜変更することによって、パッチ濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチが形成される。たとえば、帯電電位および露光電位を一定値とし、現像バイアス電圧値を変更して複数のトナーパッチを形成すればよい。複数のトナーパッチの形成条件は、メモリ２０２に入力される。パッチ濃度検知手段は、感光体ドラム２３表面のトナーパッチのパッチ濃度を検知する。パッチ濃度検知手段による検知結果（以下「パッチ濃度検知結果」とする）はメモリ２０２に入力される。メモリ２０２には、画像形成装置１の設計時に定められたパッチ濃度基準値が予め書き込まれている。パッチ濃度基準値は、たとえば、モノクロ画像の場合は基準反射光量として、カラー画像の場合は散乱光量としてそれぞれ書き込まれる。パッチ濃度検知手段によるパッチ濃度検知後、トナーパッチはクリーニングユニット４７によって感光体ドラム２３表面から除去される。トナー濃度調整手段は、メモリ２０２からパッチ濃度検知結果とパッチ濃度基準値とを取り出して比較し、パッチ濃度基準値に対応する現像バイアス電圧値を求め、メモリ２０２に書き込む。そして、トナー濃度調整手段は、パッチ濃度基準値に対応する現像バイアス電圧値をメモリ２０２から読み出し、次回の画像形成においてトナー像形成条件として使用する。

トナー濃度調整手段によるトナー濃度調整の具体例を示せば、次の通りである。図３は、トナー濃度調整を説明する図面である。図３（ａ）は感光体ドラム２３に形成される３種のモノクロのトナーパッチを示す。図３（ｂ）は図３（ａ）に示す３種のトナーパッチから求められる反射光量と現像バイアス電圧との関係を示すグラフである。この場合、帯電装置４４にはコロナ電極とグリッド電極とを含むコロナ帯電装置が用いられる。露光ユニット４５の光源には信号光としてレーザ光を出射する半導体レーザが用いられる。帯電装置４４におけるグリッド電極に印加されるグリッド電圧Ｖｇを−６００Ｖに固定する。また、露光ユニット４５におけるレーザパワーを１００％に固定する。現像バイアス電圧Ｖｂを−２７５Ｖ、−３２５Ｖまたは−３７５Ｖに切換えて３個のトナーパッチを作製する。パッチ濃度検知手段によって３種のトナーパッチのパッチ濃度（反射光量）Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を読み取る。このパッチ濃度を、縦軸が反射光量Ｉ、横軸が現像バイアス電圧Ｖｂであるグラフにプロットし、パッチ濃度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を結んで、反射光量と現像バイアス電圧との関係を示す直線を求める。この直線から、基準パッチ濃度（基準反射光量）Ｉｏになる現像バイアス電圧Ｖｂｏを求める。この現像バイアス電圧Ｖｂｏを次回の画像形成時の現像バイアス電圧値に設定する。なお、Ｖｇ−Ｖｂｏ＞−１５０Ｖの場合には、Ｖｇ＝Ｖｂｏ−１５０になるようにグリッド電圧を変更する。次回のトナー濃度調整の際には、メモリ２０２に書き込まれる現像バイアス電圧Ｖｂｏに基づき、現像バイアス電圧をＶｂｏ＋５０、Ｖｂｏ、Ｖｂｏ−５０に切換えて３個のトナーパッチを作製し、前記と同様の操作を実施する。このようなトナー濃度調整は、通常、高濃度補正と呼ばれる。高濃度補正は、たとえば、電源投入時、待機状態が解除された時で定着手段４８の温度が４５℃以下の時、前回の高濃度補正後の印刷枚数が１０００枚になった時、湿度変化に対応するトナー濃度調整が行われた時、感光体ドラム交換時、現像剤交換時などに行われる。

高濃度補正を行った後に、階調補正を実施しても良い。図４は階調補正を説明するための図面である。図４（ａ）は階調補正するために作製されるコピーモードのトナーパッチを示す図面である。図４（ｂ）は階調補正するために作製されるプリンタモードのトナーパッチを示す図面である。図４（ｃ）はコピーモードでの入力階調Ｉｎと、出力階調の設定値および実測値との関係を示すグラフである。図４（ｄ）はプリンタモードでの入力階調Ｉｎと、出力階調の設定値、出力階調の実測値および出力階調の補正値との関係を示すグラフである。この補正では、図４（ｃ）のグラフの元になる階調数−テストパッチテーブルを参照し、階調数Ｄ１〜Ｄ１６の１６個のトナーパッチを作製する。パッチ濃度検知手段によって、１６個のトナーパッチのパッチ濃度Ｉ１〜Ｉ１６を測定する。測定値は、図４（ｃ）に示すようにプロットされる。出力階調の実測値における入力階調Ｉｎに対する変化の状態を直線近似（１次式）：Ｃｏｕｎｔ（Ｉｎ）＝α・Ｉｎ…（１）（式中αは定数である）から求める。次に、１６種類の入力階調Ｉｎに対応する出力階調の設定値と同様の出力階調を実測値で得られるような、修正入力階調Ｃｎを求める。すなわち、前記式（１）を用い、Ｃｒｅｆ（Ｉｎ）＝Ｃｏｕｎｔ（Ｃｎ）…（２）を満たすようなＣｎを逆算する。このようなＣｎは、Ｃｎ＝Ｃｒｅｆ（Ｉｎ）／αによって求められる。次に、１６種類の入力階調Ｉｎ，Ｃｎに関し、１６種類の補正係数Ａｎ＝Ｃｎ／Ｉｎを求める。１６種類の補正係数Ａｎに基づいて、全ての入力階調Ｉｎに対応する補正係数Ａｎ、修正入力階調Ｃｎを求める。そして、全ての入力階調Ｉｎに対応する修正入力階調Ｃｎ（＝Ａｎ・Ｉｎ）を含むコピー用修正テーブルを作製する。

次に、プリンタモードで図４（ｂ）に示す３種類の入力階調に応じた３個のトナーパッチを作製する。前記コピー用修正テーブルの作成に使用した１６種類の入力階調に応じたプリンタモードでの理想的な出力階調値（設定値Ｐｒｅｆ）をメモリ２０２から読み出す。さらに、コピー用修正テーブルの作製時に測定した１６種類のトナーパッチの階調Ｃｏｕｎｔをメモリ２０２から読み出す。この状態で、３個のトナーパッチの階調Ｐｏｕｔを測定し、Ｄａ＝Ｐｏｕｔ／Ｃｏｕｔ…（３）を用いて、パッチ修正係数Ｄａを算出する。次に、出力階調の実測値Ｐｏｕｔにおける入力階調Ｉｎに対する変化の状態を、直線近似（１次式）Ｐｏｕｔ（Ｉｎ）＝β・Ｉｎ…（４）（式中βは定数である）になる近似式を求める。これによって、パッチの足りない部分を補うことが可能になる。次に、実測値Ｃｏｕｔとパッチ修正係数Ｄａとに基づいて、Ｐ’ｏｕｔ＝Ｃｏｕｔ・Ｄａ…（５）から修正出力階調Ｐ’ｏｕｔを求め、修正出力階調Ｐ’ｏｕｔにおける入力階調Ｉｎに対する変化の状態を、二次曲線近似で求める。すなわち、Ｐ’ｏｕｔ（Ｉｎ）＝ａ・Ｉｎ^２＋ｂ・Ｉｎ＋ｃ…（６）（式中ａ、ｂおよびｃは定数である）なる近似式を求める。式（７）を用いて、Ｐｒｅｆ（Ｉｎ）＝Ｐ’ｏｕｔ（Ｐｎ）…（７）を満足するようなＰｎを逆算する。次に、１６種類の入力階調Ｉｎ，Ｐｎに関し、補正係数Ａｎｐ＝Ｐｎ／Ｉｎを求め、１６種類の補正係数Ａｎｐに基づいて、全ての入力階調Ｉｎに対応する補正係数Ａｎｐ、修正入力階調Ｐｎ（＝Ａｎｐ・Ｉｎ）を求める。そして、全ての入力階調Ｉｎに対応する修正入力階調Ｐｎを含むプリンタ用修正テーブルを作製する。階調補正における全ての処理は、全てサブの中央演算処理装置２０１において実行される。階調補正は、たとえば、高濃度補正によって現像バイアス電圧が４５Ｖ以上変更された時、感光体ドラムの交換時、現像剤交換時などに行われる。なお、高濃度補正および諧調補正については、たとえば、特開２００６−１１０９１３号公報に詳しく記載される。

動作検知手段は、パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する。パッチ濃度検知手段が正常に動作していれば、パッチ濃度の検知結果を電気信号に変換して一定の間隔を空けてサブの中央演算処理装置２０１に送る。したがって、動作検知手段は、パッチ濃度検知手段からの信号が一定の間隔を空けて中央演算処理装置２０１に送られて来るか否かを検知する。そして、一定の間隔を空けて送られる場合には、パッチ濃度検知手段は正常に動作し、一定の間隔を空けて送られない場合には、パッチ濃度検知手段は正常に動作しないと判定する。動作検知手段による検知結果はメモリ２０２に書き込まれるとともに、オペレーションパネルボード１００のサブの中央演算処理装置１０１に送られ、メモリ１０２に書き込まれる。サブの中央演算処理装置１０１は、動作検知手段による検知結果を操作パネル１０３におけるＬＣＤ表示画面１０４に表示する。操作パネル１０３は、たとえば、画像形成装置１の鉛直方向上面に設けられる。なお、パッチ濃度検知手段からの信号は、サブの中央演算処理装置２０１によって直接検知するのではなく、パッチ濃度検知手段とサブの中央演算処理装置２０１との間に設けられる図示しないアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）において検知し、その検知結果をサブの中央演算処理装置２０１に送るように構成してもよい。

また、動作検知手段は、発光制御手段を用いて、パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知してもよい。発光制御手段は、パッチ濃度検知手段の発光素子が連続的に点灯と消灯（ＯＮ／ＯＦＦ）とを繰り返すように発光素子を制御する。この場合、発光制御手段が、発光素子をパルス点灯させれば、パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを一層正確に検知できる。また、パッチ濃度検知手段と中央演算処理装置２０１との間にカップリングコンデンサなどのコンデンサを接続し、発光素子をパルス点灯させながらＯＮ／ＯＦＦし、ＰＷＭを行うことによって、パッチ濃度検知手段の動作状況を一層確実に検知できる。図５は、ＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係を示す特性波形図である。図５において、（ａ）はＰＷＭ制御信号である。（ｂ）はパッチ濃度検知手段が正常に動作する時のＯＮ−ＯＦＦパルス波を示す。このＯＮ−ＯＦＦパルス波は、ＰＷＭ制御信号に一致する。（ｃ）は発光素子および／または受光素子表面にトナーなどが付着し、パッチ濃度検知手段の感度が低下する場合のＯＮ−ＯＦＦパルス波である。この場合、電圧値は正常な場合の１／４〜１／３程度に減少する。（ｄ）はパッチ濃度検知手段内で断線などが起こり、パッチ濃度検知手段によるパッチ濃度検知が行われない場合を示す。ＯＮ−ＯＦＦパルス波は全く検知されない。サブの中央演算処理装置２０１内の動作検知手段は（ｂ）〜（ｄ）のようなＯＮ−ＯＦＦパルス波を検知することによって、パッチ濃度検知手段の動作状態を確実に検知することができる。

本実施の形態において、動作検知手段によりパッチ濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果が得られる場合には、パッチ形成手段と、パッチ印刷手段とを利用する制御が行われる。これに付随して、記号付与手段、記憶手段であるメモリ２０２、表示手段であるオペレーションパネルボード１００および第１の条件設定手段を利用して制御を行ってもよい。パッチ形成手段は、前述したように、感光体ドラム２３上にトナー濃度が連続的に変化するトナーパッチを作製する。パッチ印刷手段は、パッチ形成手段によって作製されるトナーパッチを記録媒体に印刷してパッチ画像を形成するように画像形成手段３２を制御する。パッチ画像はたとえば使用者によって目視判定され、最も良好な画像濃度を有するパッチ画像が選定される。そして、前記パッチ画像に対応するトナーパッチを形成するのに利用される形成条件が次回の画像形成においても利用される。たとえば、露光電位および帯電電位を一定値とし、現像バイアス電圧を変化させる場合には、予め現像バイアス電圧の変化幅を定め、複数の現像バイアス電圧を設定し、これでそれぞれに対応するトナーパッチを作製する。そして、最も良好な画像濃度を有するパッチ画像に対応するトナーパッチ作製の現像バイアス電圧値をメモリ２０２に入力しておき、この現像バイアス電圧値に基づいて次回の画像形成を行う。パッチ形成手段は、メモリ２０２に入力される現像バイアス電圧値と、設定される一定の変化幅とに基づいて、複数の現像バイアス電圧を設定してトナーパッチを作製し、前記と同様の処理を行う。

最も良好な画像濃度を有するパッチ画像に対応するトナーパッチの形成条件を選定するには、記号付与手段、記憶手段であるメモリ２０２、表示手段であるオペレーションパネルボード１００および第１の条件設定手段を用いるのが有利である。記号付与手段および第１の条件設定手段は、マシンコントロールボード２００におけるサブの中央演算処理装置２０１において実行される手段である。記号付与手段は、パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチを、トナーパッチ印刷手段によって記録媒体に印刷して得られる複数のパッチ画像に、パッチ画像毎に異なる記号が付されるようにトナーパッチ印刷手段ひいては画像形成手段３２を制御する。メモリ２０２には、複数のトナーパッチの形成条件が、記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応させてデータテーブルとして書き込まれる。このデータテーブルはオペレーションパネルボード１００のサブの中央演算処理装置１０１に送付され、メモリ１０２にも書き込まれる。オペレーションパネルボード１００のサブの中央演算処理装置１０１は、メモリ１０２に書き込まれるデータテーブルに基づいて、操作パネル１０３の液晶表示部１０４に、パッチ画像に付される記号を選択可能に表示する。使用者が複数のパッチ画像を目視判定して、最適画像濃度のパッチ画像に付される記号を、液晶表示部１０４上で選択すると、その情報がサブの中央演算処理装置１０２を介してマシンコントロールボード２００のサブの中央演算処理装置２０２に伝達される。第１の条件設定手段は、メモリ２０２から選択された記号に対応する形成条件（たとえば、現像バイアス電圧値）を読出し、次回の画像形成時の形成条件としてメモリ２０２に再入力する。メモリ２０２に入力される形成条件は、次回のトナーパッチ形成の基準値としても利用される。このように構成すれば、ほぼ自動的な最適な画像形成条件を設定できるので、画像形成動作の一時的な停止時間を著しく短縮できる。

また、パッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段を用いれば、画像形成動作の一時的な停止時間をさらに短縮できる。この場合には、画像濃度検知手段とともに、記号付与手段と、画像濃度判定手段と、記憶手段であるメモリ２０２と、第２の条件設定手段とが利用される。画像濃度検知手段は、パッチ印刷手段により記録媒体に印刷される複数のパッチ画像の画像濃度を検知する。画像濃度検知手段には、たとえば、光電式センサなどを利用できる。画像濃度検知手段は、たとえば、積載トレイ６５に積載される記録媒体のパッチ画像の画像濃度を検知できるように、画像形成装置１の積載トレイ６５が設けられる側面において、積載トレイ６５よりも鉛直方向上方に設けられる。画像濃度検知手段による検知結果は、マシンコントロールボード２００のサブの中央演算処理装置２０１に送られ、メモリ２０２に書き込まれる。このとき、画像濃度検知手段により検知されるパッチ画像の順番が定まっているので、その順番に対応して画像濃度と各トナーパッチにおける形成条件がメモリ２０２に書き込まれる。画像濃度判定手段は、画像濃度検知手段による検知結果とメモリ２０２に予め書き込まれる基準画像濃度値とを比較し、基準画像濃度値と同じかまたは最も近い画像濃度値を有するパッチ画像を判定する。第２の条件設定手段は、画像濃度判定手段による判定結果に応じて、適正な画像濃度値（基準画像濃度値と同じかまたは最も近い画像濃度値）を有するパッチ画像の形成条件をメモリ２０２から読出し、次回の画像形成時の形成条件としてメモリ２０２に再入力する。このように構成すれば、自動的な最適な画像形成条件を設定できるので、画像形成動作の一時的な停止時間を一層短縮できる。

なお、本実施の形態では、画像濃度検知手段としてセンサを用いるけれども、それに限定されず、スキャナなどの原稿読取装置を用いてパッチ画像の画像濃度を検知することもできる。

図６は、本発明の画像形成装置１におけるトナー濃度調整動作を説明するフローチャートである。ステップＳ０では、画像形成装置１の電源を投入し、画像形成装置１を稼動させる。ステップＳ１では、画像形成装置１に印刷指令が入力されると、トナー濃度調整（プロセスコントロール）を行う時期（トナー濃度調整のタイミング）であるか否かをサブの中央演算処理装置２０１が判定する。トナー濃度調整を行う時期であればステップＳ２に進み、行わない時期であればステップＳ６に進む。トナー濃度調整を行う時期とは、たとえば、電源投入時、待機状態が解除された時で定着手段４８の温度が４５℃以下の時、前回の高濃度補正後の印刷枚数が１０００枚になった時、湿度変化に対応するトナー濃度調整が行われた時、感光体ドラム交換時、現像剤交換時などである。ステップＳ２では、動作検知手段によりプロセスコントロールに用いられるパッチ濃度検出手段である光電式センサが正常に動作し、一定の間隔で同じ電圧値の電気信号をサブの中央演算処理装置２０１に送っているか否かを判定する。正常に動作していれば、ステップＳ３に進む。正常に動作していなければ、ステップＳ４に進む。ステップＳ３ではプロセスコントロールを実施し、さらにステップＳ６に進む。ステップＳ４では、パッチ濃度検知手段が正常に動作しないことを、液晶表示部（ＬＣＤ）１０４に警告表示し、使用者に通知し、ステップＳ４に進む。ステップＳ５では、本発明に係る濃度調整を行い、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では印刷を行い、印刷される画像の画像濃度が適正であればそのまま印刷を終了し、エンドＳ７に至る。画像濃度が適正でなければ、ステップＳ１に戻り、それ以降のステップが再度繰り返される。

本発明の実施の第１形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す画像形成装置の全体ブロック図である。 トナー濃度調整を説明する図面である。図３（ａ）は３種のモノクロトナーパッチを示す。図３（ｂ）は反射光量と現像バイアス電圧との関係を示すグラフである。 階調補正を説明するための図面である。 ＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係を示す特性波形図である。 本発明の画像形成装置１におけるトナー濃度調整動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
３０ 原稿搬送手段
３１ 原稿読み取り手段
３２ 画像形成手段
３３ 排紙手段
３４ 給紙手段
１００ オペレーションパネルボード
２００ マシンコントロールボード
３００ ＣＣＤボード
４００ メイン画像処理ボード
５００ サブ画像処理ボード

Claims (7)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体を少なくとも備え、像担持体上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体に転写定着して画像を印刷する画像形成手段と、
   像担持体上に形成条件を変化させてトナー濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチを形成するように画像形成手段を制御するパッチ形成手段と、
   像担持体上に形成される複数のトナーパッチのトナー濃度であるパッチ濃度を検知するパッチ濃度検知手段と、
   パッチ濃度検知手段による検知結果に応じて画像形成手段により形成されるトナー像の濃度を調整するトナー濃度調整手段と、
   パッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する動作検知手段と、
   動作検知手段によるパッチ濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果に応じて、像担持体上にトナー濃度が連続的に変化する複数のトナーパッチを形成し、これらを記録媒体に印刷して複数のパッチ画像を形成するように画像形成手段を制御するパッチ印刷手段と、
   パッチ印刷手段により記録媒体に印刷される複数のパッチ画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段と、
   画像濃度検知手段による検知結果に応じて、適正な画像濃度を有するパッチ画像を判定する画像濃度判定手段と、
   パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチの形成条件を書き込む第２の記憶手段と、
   画像濃度判定手段による判定結果に応じて、適正な画像濃度を有するパッチ画像におけるトナーパッチの形成条件を記憶手段から読み出してトナー像形成条件として設定する第２の条件設定手段と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 動作検知手段によるパッチ濃度検知手段が正常に動作しないという検知結果に応じて、パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチに対応するパッチ画像に異なる記号が付されるようにパッチ印刷手段を制御する記号付与手段と、
   パッチ形成手段により形成される複数のトナーパッチの形成条件を、記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応させて書き込む第１の記憶手段と、
   記号付与手段によりパッチ画像に付される記号に対応する記号を選択可能に表示する表示手段と、
   表示手段において選択される記号に対応する形成条件を記憶手段から読み出してトナー像形成条件として設定する第１の条件設定手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. トナーパッチの形成条件が、現像バイアス電圧値、像担持体の帯電電圧値および静電潜像の帯電電圧値から選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. パッチ濃度検知手段は、
   トナーパッチに対して光を出射する発光素子と、
   発光素子からトナーパッチに対して出射される光の反射光量を検知して電気信号に変換して出力する受光素子とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
5. 発光素子をＯＮ／ＯＦＦさせる発光制御手段をさらに含み、
   動作検知手段は、
   発光制御手段による発光素子をＯＮ／ＯＦＦからパッチ濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 発光制御手段は、
   発光素子をパルス点灯させながらＯＮ／ＯＦＦさせることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. パッチ濃度検知手段における受光素子から電気信号として出力される検知結果を入力される制御手段と、
   パッチ濃度検知手段における受光素子から出力される検知結果を制御手段に入力するのを媒介するコンデンサとをさらに含むことを特徴とする請求項５または６記載の画像形成装置。

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