JPH06110285A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】環境、経時の変化による画像濃度の変動を、メ
ンテナンスに頼らず、また、メンテナンスの周期よりも
短いサイクルで適正化でき、高い画像濃度の安定性が達
成できる画像形成装置を提供する。 【構成】感光体ドラム２上に高濃度と低濃度のテストパ
ターンを形成し、この２つのテストパターンに対するト
ナーの付着量をトナー濃度計測部８で計測する。制御部
３６は、この計測された高濃度部と低濃度部のトナー付
着量とあらかじめ設定されるそれぞれの目標値との偏差
を算出し、この算出された各偏差がそれぞれ所定範囲内
でないとき、それらの各偏差の関係から、光学系１３の
露光条件と現像器４のバイアス電圧、あるいは、光学系
１３の露光量と帯電器３および現像器４のバイアス電
圧、あるいは、帯電器３および現像器４のバイアス電圧
と光学系１３の発光時間を設定変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、カラーレー
ザプリンタやカラーデジタル複写機などの電子写真式の
カラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、同じ複写機で同じ原稿なのに
複写した複写物の濃さが違うといった経験を持つ人は多
いと思われる。電子写真における画像濃度の変動は、環
境、経時による画像形成条件の変化、劣化による影響で
ある。アナログ複写機は勿論、多階調のプリンタあるい
はデジタル複写機では、この画像濃度の変動をおさえ、
安定化を図ることが重要である。特に、カラーにおいて
は、濃度再現性のみならず、色再現性にまで影響を与え
てしまうため、画像濃度の安定化は必要不可欠な要求で
あるといえる。

【０００３】そこで、従来、これらを材料とプロセス自
体に許容を持たせ、メンテナンスにより画像の安定化を
図ってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、材料とプロセ
ス自体に許容を持たせるには限界があり、メンテナンス
には労力、および、そのコストがかかり、さらに、メン
テナンスの頻度に比べ、画像濃度の変動する周期は短
く、メンテナンスだけでは安定な画像濃度は得られない
という問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、環境、経時の変化によ
る画像濃度の変動を、メンテナンスに頼らず、また、メ
ンテナンスの周期よりも短いサイクルで適正化でき、高
い画像濃度の安定性が達成でき、メンテナンスに要する
コストが軽減できる画像形成装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、像担持体上に画像データに基づいて高濃度部および
低濃度部の潜像を形成し、発光強度または発光時間など
の露光条件が変更可能な露光手段と、バイアス電圧が印
加され、前記露光手段で形成された前記像担持体上の高
濃度部および低濃度部の潜像を現像剤で現像する現像手
段と、この現像手段の現像により前記像担持体上に付着
した高濃度部および低濃度部に対する現像剤の付着量を
それぞれ計測する現像剤付着量計測手段と、この現像剤
付着量計測手段で計測された高濃度部および低濃度部の
各計測値とあらかじめ設定されるそれぞれの目標値との
偏差をそれぞれ算出する第１の算出手段と、この第１の
算出手段で算出された各偏差がそれぞれ所定範囲内にあ
るか否かを判定する判定手段と、この判定手段により所
定範囲内にないと判定されると、それらの各偏差の関係
から前記露光手段の露光条件の変更に係る第１の変更量
情報と、前記現像手段のバイアス電圧と前記像担持体の
露光部電位との差であるコントラスト電位、および、前
記現像手段のバイアス電圧と前記像担持体の未露光部電
位との差である背景電位の変更に係る第２の変更量情報
を算出する第２の算出手段と、この第２の算出手段で算
出された第１の変更量情報によって前記露光手段の露光
条件を変更し、第２の変更量情報によって前記現像手段
のバイアス電圧を変更する制御手段とを具備している。

【０００７】また、本発明の画像形成装置は、像担持体
の表面を帯電し、印加されるバイアス電圧によって帯電
量が制御される帯電手段と、この帯電手段で帯電された
前記像担持体上に画像データに基づいて高濃度部および
低濃度部の潜像を形成し、目標露光量情報に応じて露光
量が制御可能な露光手段と、バイアス電圧が印加され、
前記露光手段で形成された前記像担持体上の高濃度部お
よび低濃度部の潜像を現像剤で現像する現像手段と、こ
の現像手段の現像により前記像担持体上に付着した高濃
度部および低濃度部に対する現像剤の付着量をそれぞれ
計測する現像剤付着量計測手段と、この現像剤付着量計
測手段で計測された高濃度部および低濃度部の各計測値
とあらかじめ設定されるそれぞれの目標値との偏差をそ
れぞれ算出する第１の算出手段と、この第１の算出手段
で算出された各偏差がそれぞれ所定範囲内にあるか否か
を判定する判定手段と、この判定手段により所定範囲内
にないと判定されると、それらの各偏差の関係から前記
露光手段の光量の変更に係る第１の変更量情報と、前記
現像手段のバイアス電圧と前記像担持体の未露光部電位
との差である背景電位の変更に係る第２の変更量情報を
算出する第２の算出手段と、この第２の算出手段で算出
された第１の変更量情報によって前記露光手段への目標
露光量情報を算出し、第２の変更量情報と前記像担持体
の表面電位特性とによって前記帯電手段に印加されるバ
イアス電圧および前記現像手段に印加されるバイアス電
圧をそれぞれ算出する第３の算出手段とを具備してい
る。

【０００８】さらに、本発明の画像形成装置は、像担持
体の表面を帯電し、印加されるバイアス電圧によって帯
電量が制御される帯電手段と、この帯電手段で帯電され
た前記像担持体上に画像データに基づいて高濃度部およ
び低濃度部の潜像を形成する露光手段と、バイアス電圧
が印加され、前記露光手段で形成された前記像担持体上
の高濃度部および低濃度部の潜像を現像剤で現像する現
像手段と、この現像手段の現像により前記像担持体上に
付着した高濃度部および低濃度部に対する現像剤の付着
量をそれぞれ計測する現像剤付着量計測手段と、前記画
像データの単位画素当りの階調データに対し、単位画素
当りの発光時間を発光時間補正情報に基づき補正する発
光時間補正手段と、この発光時間補正手段で補正された
発光時間情報に基づき単位画素当りのパルス幅として前
記露光手段の変調制御を行なう変調制御手段と、前記現
像剤付着量計測手段で計測された高濃度部および低濃度
部の各計測値とあらかじめ設定されるそれぞれの目標値
との偏差をそれぞれ算出する第１の算出手段と、この第
１の算出手段で算出された各偏差がそれぞれ所定範囲内
にあるか否かを判定する判定手段と、この判定手段によ
り所定範囲内にないと判定されると、それらの各偏差の
関係から前記現像手段のバイアス電圧と前記像担持体の
露光部電位との差であるコントラスト電位の変更に係る
第１の変更量情報と、前記発光時間補正の変更に係る第
２の変更量情報を算出する第２の算出手段と、この第２
の算出手段で算出された第１の変更量情報と前記像担持
体の表面電位特性とによって前記帯電手段に印加される
バイアス電圧および前記現像手段に印加されるバイアス
電圧をそれぞれ算出し、第２の変更量情報によって前記
発光時間補正情報算出する第３の制御手段とを具備して
いる。

【０００９】

【作用】高濃度のテストパターンに対する現像剤の付着
量および低濃度のテストパターンに対する現像剤の付着
量をそれぞれ計測して、あらかじめ設定されるそれぞれ
の目標値との偏差をそれぞれ算出し、この算出された各
偏差がそれぞれ所定範囲内でないとき、それらの各偏差
の関係から、露光手段の露光条件と現像手段のバイアス
電圧、あるいは、露光手段の露光量と帯電手段および現
像手段のバイアス電圧、あるいは、帯電手段および現像
手段のバイアス電圧と露光手段の発光時間を変更するも
のである。

【００１０】このように、現像における階調特性を維持
するため電位関係を変更すると、環境・経時による現像
特性の変動に対し初期階調特性に近い補正効果がある。
しかしながら、制御対象の現像剤を含む現像システムに
よっては、電位関係の変更、すなわち、バイアス変更量
により画像欠陥が発生する可能性がある。露光量、パル
ス幅補正特性の変更では発生しない。ただし、露光量、
パルス幅補正特性変更では、変動した現像特性そのもの
を補正しきれない。

【００１１】そこで、バイアス変更による電位関係変更
と、露光量とパルス幅補正特性を変更する組合わせを行
なうことで、バイアス変更量を抑え、作像条件変更の副
作用として、カブリなどの画像欠陥や不具合などを発生
させず、かつ、高濃度領域から低濃度領域までの階調特
性が維持できる。さらに、検出時の設定値からの変更量
を算出するため、繰り返し制御を行なうことで目標値に
対する定常偏差を少なくすることができる。

【００１２】したがって、画像欠陥のない初期状態と同
等の画像品質が維持でき、環境、経時の変化による画像
濃度の変動を、メンテナンスに頼らず、また、メンテナ
ンスの周期よりも短いサイクルで適正化でき、高い画像
濃度の安定性が達成でき、メンテナンスに要するコスト
（人件費、器材など）が軽減できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１４】図２は、本発明に係る画像形成装置の一例
としてカラーレーザプリンタの構成を示すものである。
図において、筐体１の略中央部には、図面に対して反時
計方向（図示矢印方向）に回転する像担持体としての感
光体ドラム２が設けられている。感光体ドラム２の周囲
には、帯電手段である帯電器３、現像手段である第１現
像器４、第２現像器５、第３現像器６、第４現像器７、
トナー付着量計測部８、転写材支持体としての転写ドラ
ム９、クリーニング前除電器１０、クリーナ１１、除電
ランプ１２が順次配置されている。

【００１５】感光体ドラム２は図示矢印方向に回転し、
帯電器３によって表面が一様に帯電される。帯電器３と
第１現像器４との間から、露光手段である光学系１３か
ら出射されたレーザビーム光１４が、感光体ドラム２の
表面に露光することにより、画像データに応じた静電潜
像が形成されるようになっている。

【００１６】第１ないし第４現像器４〜７は、各色に対
応した感光体ドラム２上の静電潜像をカラーのトナー像
に顕像化するもので、たとえば、第１現像器４はマゼン
ダ、第２現像器５はシアン、第３現像器６はイエロウ、
第４現像器７はブラックの現像を行なうようになってい
る。

【００１７】一方、転写材としての転写用紙は、給紙カ
セット１５から給紙ローラ１６で送り出され、レジスト
ローラ１７で一旦整位された後、転写ドラム９の所定の
位置に吸着するようにレジストローラ１７で送られ、吸
着ローラ１８および吸着帯電器１９によって転写ドラム
９に静電吸着される。転写用紙は、転写ドラム９に吸着
した状態で、転写ドラム９の時計方向（図示矢印方向）
の回転に伴って搬送される。

【００１８】現像された感光体ドラム２上のトナー像
は、感光体ドラム２と転写ドラム９とが対向する位置
で、転写帯電器２０によって転写用紙に転写される。複
数色の印字の場合、転写ドラム９の１回転を１周期とす
る工程が、現像器を切換えて行ない、転写用紙に複数色
のトナー像を多重転写する。

【００１９】トナー像が転写された転写用紙は、転写ド
ラム９の回転に伴って更に搬送され、分離前内除電器２
１、分離前外除電器２２、分離除電器２３によって除電
された後、分離爪２４によって転写ドラム９から剥離さ
れ、搬送ベルト２５，２６によって定着器２７へと搬送
される。定着器２７によって加熱された転写用紙上のト
ナーは溶融し、定着器２７から排出された直後に転写用
紙に定着し、この定着を終了した転写用紙は排紙トレー
２８に排出される。

【００２０】図１は、本実施例に係るカラーレーザプリ
ンタの帯電、露光、現像手段とその制御手段に係わるブ
ロック図である。図において、感光体ドラム２は、図示
矢印のように、図面に対して反時計方向に回転する。帯
電器３は、主に帯電ワイヤ３１、導電性ケース３２、グ
リッド電極３３によって構成されている。帯電ワイヤ３
１は、コロナ用の高圧電源３４に接続されていて、感光
体ドラム２の表面にコロナ放電して帯電させる。グリッ
ド電極３３は、グリッドバイアス用の高圧電源３５に接
続されていて、グリッドバイアス電圧により感光体ドラ
ム２の表面に対する帯電量が決定される。

【００２１】高圧電源３４，３５は、ＭＰＵなどを主体
に構成されている制御部３６に接続されていて、この制
御部３６によって出力電圧が制御されている。

【００２２】帯電器３によって一様に帯電された感光体
ドラム２の表面は、光学系１３からの変調されたレーザ
ビーム光１４の露光により静電潜像が形成される。階調
データバッファ３７は、図示しない外部機器またはコン
トローラからの階調データを格納し、プリンタの階調特
性を補正し、レーザ露光時間（パルス幅）データに変換
する。

【００２３】レーザ駆動回路３８は、制御部３６の制御
により、レーザビーム光１４の走査位置に同期するよ
う、階調データバッファ３７からのレーザ露光時間デー
タに応じてレーザ駆動電流（発光時間）を変調させる。
そして、変調されたレーザ駆動電流により、光学系１３
内の半導体レーザ発振器（図示しない）を駆動する。こ
れにより、半導体レーザ発振器は、露光時間データに応
じて発光動作する。

【００２４】さらに、レーザ駆動回路３８は、光学系１
３内のモニタ用受光素子（図示しない）の出力と設定値
とを比較し、駆動電流により半導体レーザ発振器の出力
光量を設定値に保つ制御を行なっている。

【００２５】一方、パターン発生回路３９は、制御部３
６の制御により、プリンタ単独のテストパターン、およ
び、トナー付着量計測のための高濃度と低濃度の２つの
濃度が異なるテストパターンの階調データを発生し、そ
れぞれレーザ駆動回路３８へ送るようになっている。

【００２６】なお、２つの濃度が異なるテストパターン
のうち、濃い濃度となる方を高濃度テストパターン、薄
い濃度となる方を低濃度テストパターンとする。

【００２７】ここに、階調データバッファ３７からのレ
ーザ露光時間データと、パターン発生回路３９からのト
ナー付着量計測のためのテストパターンの階調データと
の切換えは、制御部３６の制御によって行なわれ、制御
部３６によって選択されたデータがレーザ駆動回路３８
へ送られるようになっている。

【００２８】さて、静電潜像を形成された感光体ドラム
２は、現像器４によって現像される。現像器４は、たと
えば、２成分現像方式で、トナーとキャリアによる現像
剤が収納されており、その現像剤に対するトナーの重量
比（以降、トナー濃度と記す）は、トナー濃度計測部４
０によって計測される。そして、トナー濃度計測部４０
の出力に応じて、トナー補給ローラ４１を駆動するトナ
ー補給モータ４２が制御されることにより、トナーホッ
パ４３内のトナーが現像器４内に補給されるようになっ
ている。

【００２９】現像器４の現像ローラ４４は、導電性の部
材で形成されていて、現像バイアス用の高圧電源４５に
接続されており、現像バイアス電圧が印加された状態で
回転し、感光体ドラム２上の静電潜像に応じた像にトナ
ーを付着させる。こうして現像された画像領域内のトナ
ー像は、転写ドラム９によって支持搬送されてくる転写
用紙に転写される。高圧電源４５は、制御部３６に接続
されていて、この制御部３６によって出力電圧が制御さ
れている。

【００３０】また、制御部３６は、電源投入後のウォー
ムアップ処理終了時に、パターン発生回路３９から前記
したような２つの濃度が異なる階調データを発生させる
ことにより、感光体ドラム２上にトナー付着量計測のた
めの高濃度、低濃度のテストパターンを露光する。

【００３１】そして、制御部３６は、感光体ドラム２上
の高濃度、低濃度のテストパターンが露光された位置が
それぞれ現像され、トナー付着量計測部８の位置にくる
のに同期して、トナー付着量計測部８がトナー付着量を
計測する。トナー付着量計測部８の出力、および、トナ
ー濃度計測部４０の出力は、それぞれＡ／Ｄ変換器４６
でデジタル化されて制御部３６に入力される。

【００３２】感光体ドラム２上には、上記現像処理によ
って、図３に示すように、高濃度の階調データに対する
高濃度テストパターン部（高濃度部）ＰＴ１、および、
低濃度の階調データに対する低濃度テストパターン部
（低濃度部）ＰＴ２がそれぞれ形成される。

【００３３】制御部３６は、トナー付着量計測部８から
の２つの濃度の出力（計測値）と、あらかじめメモリ４
７に設定記憶されているそれぞれの基準値（目標値）と
を比較し、その比較結果に応じて、作像条件である帯電
器３のグリッドバイアス電圧、現像器４の現像バイアス
電圧、光学系１３の露光量、および、面積階調の発光時
間をそれぞれ変更する処理を行なう。

【００３４】制御部３６は、記憶内容の書換えが可能な
メモリ４７が接続されており、これには前述したトナー
付着量を計測するための基準値（目標値）などが記憶さ
れている。

【００３５】また、制御部３６は、図示しない外部機器
またはコントローラからの階調データと、プリンタ単独
のテストパターンおよびトナー付着量計測のためのパタ
ーンの階調データの切換え制御、計測部８，４０の各出
力の取込み、高圧電源３４，３５，４５の出力量の制
御、レーザ駆動電流の目標値設定、トナー濃度の目標値
設定、トナー補給制御、階調データのプリンタの階調特
性の補正処理などの各制御をも行なう。

【００３６】図４は、トナー付着量計測部８の構成を示
すものである。図において、光源５１からの光は感光体
ドラム２の表面に照射され、感光体ドラム２、あるい
は、現像されて付着したトナーにより反射した反射光
は、光電変換部５２でその反射光の光量に応じた電流に
変換され、さらに、電流／電圧変換された後、伝送回路
５３によってＡ／Ｄ変換器４６に伝送され、ここでデジ
タル信号に変換されて制御部３６に取込まれるようにな
っている。

【００３７】光源５１は、光源駆動回路５４によって電
流駆動されている。光源駆動回路５４は、制御部３６か
らの制御信号によってオン，オフ制御、あるいは、光源
５１への駆動電流の電流量を調整する信号によって制御
されている。

【００３８】図５は、本実施例に係る画像データ（階調
情報を含む）の流れと露光系に関する機能ブロックを詳
細に示すものである。

【００３９】通常の印字では、外部機器、あるいは、原
稿読取部および画像処理部からの階調情報を含む画像デ
ータ（以下、階調データと記す）が、画像転送クロック
とコマンド／ステータス情報にしたがって、本装置のイ
ンターフェィス（Ｉ／Ｆ）６１に転送される。データリ
クエスト、プリンタビジィなどを含むコマンド／ステー
タスの授受は、制御部３６が管理する。

【００４０】制御部３６は、セレクタ６２をインターフ
ェィス６１からの階調データを選択するよう設定する。
選択された階調データは、データ変換部６３へ送られ、
ここで、制御部３６から与えられた変換データにしたが
いレーザビーム光のパルス幅データに変換され、ライン
バッファ６４に格納される。ここまでのデータ転送は、
画像転送クロックに同期して行なわれる。

【００４１】ここに、セレクタ６２、データ変換部６
３、および、ラインバッファ６４によって前記階調デー
タバッファ３７が構成されている。

【００４２】一方、光学系１３内のレーザダイオード６
５から発光されたレーザビーム光は、図示しない偏向前
光学系を通り、偏向手段としてのモータ６６で回転され
るポリゴンミラー６７によって偏向走査される。モータ
６６はモータドライバ６８によって駆動される。ここ
に、レーザダイオード６５、モータ６６、ポリゴンミラ
ー６７、および、モータドライバ６８によって前記光学
系１３が構成されている。

【００４３】水平同期検出器６９は、ポリゴンミラー６
７によって偏向されたレーザビーム光１４の位置を検出
することにより、書込み走査位置の水平同期信号を発生
し、その水平同期信号を同期クロック発生回路７０に送
る。同期クロック発生回路７０では、入力される水平同
期信号に基づいて、各画素単位の書込み同期クロック信
号を発生し、水平同期信号および書込み同期クロック信
号をラインバッファ６４、制御部３６が管理するカウン
タ７１、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路７２、および、レ
ーザドライバ７３にそれぞれ転送する。

【００４４】なお、書込み同期信号と水平同期信号信号
とによりレーザビーム光の走査との同期を行なってい
る。

【００４５】カウンタ７１は、制御部３６の制御によ
り、水平同期信号、書込み同期信号、および、印字開始
位置情報により、書込み領域（トップ、ボトム、ライ
ト、レフトのマージン）のタイミング信号を発生する。
前記タイミング信号と同期クロック信号とに基づき、ラ
インバッファ６４からの読出し／転送、ＰＷＭ回路７２
の処理、レーザドライバ７３の露光書出しなどが同期し
て実行される。

【００４６】すなわち、ラインバッファ６４への階調デ
ータの書込みまでは画像転送クロックが基準となり、ラ
インバッファ６４からの読出しからレーザビーム光によ
る露光までが、レーザ走査位置が基準に処理される。こ
れは、レーザ光学系の有効画角により、外部画像転送レ
ートと書込み速度との差のためで、この速度をラインバ
ッファ６４に一時格納することで吸収している。

【００４７】ＰＷＭ回路７２では、単位画素当たりのパ
ルス幅データに基づいて、単位画素当たりのレーザダイ
オード６５の発光時間に対応するゲートパルスを発生す
る。レーザドライバ７３は、上記ゲートパルスにしたが
った駆動電流をレーザダイオード６５に供給し、レーザ
ダイオード６５のオン，オフ制御を行なう。

【００４８】したがって、単位画素あたりのパルス幅デ
ータが大きい場合、単位画素当たりのレーザダイオード
６５の発光時間は長く、感光体ドラム２に露光されるエ
ネルギは大きく、また、面積も広くなる。逆に、単位画
素あたりのパルス幅データが小さい場合、単位画素当た
りのレーザダイオード６５の発光時間は短く、感光体ド
ラム２に露光されるエネルギは小さく、また、面積も狭
くなる。結果として、露光後の潜像パターンは、パルス
幅データに基づきレーザビーム光１４の露光により階調
表現された階調パターンの潜像が形成される。

【００４９】ところで、レーザダイオード６５の発光
量、すなわち露光量は、光量制御回路７４によって制御
される。レーザダイオード６５には、露光に使用される
主発光（表面）と背面で発光するモニタ発光があり、モ
ニタ発光量を検出するためのモニタダイオード（図示し
ない）を備えている。光量制御回路７４は、このモニタ
ダイオードの出力を検出して目標値と比較し、その偏差
を減らすよう、レーザドライバ７３に対してレーザ駆動
電流の量を補正する信号を発生する。

【００５０】ここに、水平同期検出器６９、同期クロッ
ク発生回路７０、ＰＷＭ回路７２、レーザドライバ７
３、および、光量制御回路７４によって前記レーザ駆動
回路３８が構成されている。

【００５１】パルス幅補正特性を変更する場合、制御部
３６から変換データをデータ変換部６３に転送すること
により変更する。これによって、階調データからパルス
幅データの変換特性（パルス幅補正特性）を変更するこ
とができる。

【００５２】また、露光量、すなわち、レーザダイオー
ド６５の発光量を変更する場合、制御部３６から前述の
光量制御回路７４の目標値を転送することにより変更す
る。これによって、露光量をが変更することができる。

【００５３】一方、テストパターンの作成を行なう場合
は、制御部３６の制御によって、セレクタ６２の選択を
パターン発生回路３９から発生されるテストパターンの
画像データと内部画像転送クロックを選択するよう切換
える。パターン発生回路３９は、階調情報を含むデータ
を制御部３６からのデータにしたがって、内部画像クロ
ックと同期してセレクタ６２へテストパターン画像デー
タを転送する。データの流れは、インターフェィス６１
からの画像データと同様である。

【００５４】また、画像書込み領域を所定のテストパタ
ーンサイズにするため、制御部３６がカウンタ７１への
画像書込み領域情報（トップ、ボトム、ライト、レフト
マージン）をテストパターン用のデータに書き換え、こ
れにしたがいテストパターン露光を行なう。したがっ
て、制御部３６からの設定により、階調を含むテストパ
ターンの種類、サイズ、印字位置を指定することができ
る。

【００５５】図６は、帯電器３のグリッド電極３３に対
するバイアス電圧の絶対値ＶG （以降、単にグリッドバ
イアス電圧と記す）に対する、帯電器３により感光体ド
ラム２の一様に帯電された表面電位（以降、未露光部電
位と記す）ＶO と、光学系１３により一定光量で全面露
光され、減衰した感光体ドラム２の表面電位（以降、露
光部電位）ＶL と、現像バイアス電圧ＶD （一点鎖線）
を示している。

【００５６】本実施例では、反転現像のため、電位また
は電圧の極性は負となっている。グリッドバイアス電圧
ＶG が増加すると、未露光部電位ＶO および露光部電位
ＶLの絶対値は、それぞれ減少する。グリッドバイアス
電圧ＶG に対する露光部電位ＶL 、未露光部電位ＶO を
線形近似すると、次式のように表せる。

【００５７】 ＶO （ＶG ）＝Ｋ1 ・ＶG ＋Ｋ2 ……（１） ＶL （ＶG ）＝Ｋ3 ・ＶG ＋Ｋ4 ……（２） ただし、Ｋ1 〜Ｋ4 は定数、 ＶO ，ＶG ，ＶL は絶対値、 ＶO （ＶG ），ＶL （ＶG ）は任意のＶG に対するＶO
，ＶLの大きさを表す。

【００５８】ここで、現像バイアス電圧の絶対値ＶD 、
前述の露光部電位ＶL 、未露光部電位ＶO の関係で現像
濃度が変化する。いま、コントラスト電位ＶC と背景電
位ＶBGを以下のように定義する。

【００５９】 ＶC ＝ＶD （ＶG ）−ＶL （ＶG ） ……（３） ＶBG＝ＶO （ＶG ）−ＶD （ＶG ） ……（４） ただし、ＶD （ＶG ）は任意のＶG に対するＶD の大き
さを表す。

【００６０】コントラスト電位ＶC は、特にベタ部の濃
度に関与する（図７参照）。背景電位ＶBGは、パルス幅
変調を用いる多階調方式においては、主に低濃度部の濃
度に関与する（図８参照）。

【００６１】図９は、背景電位ＶBGの大きさを増加させ
たときの階調データに対するトナー付着量Ｑを示してい
る。低濃度領域が図中Ｃの矢印方向に変化する。したが
って、これらコントラスト電位ＶC と背景電位ＶBGとに
より現像濃度を変化させることができる。

【００６２】ここで、前記式（１）〜（４）から次式を
得る。

【００６３】 ＶG （ＶC ，ＶBG）＝（ＶC ＋ＶBG−Ｋ2 ＋Ｋ4 ）／（Ｋ1 −Ｋ3 ） ……（５） ＶD （ＶBG，ＶG ）＝Ｋ1 ・ＶG ＋Ｋ2 −ＶBG ……（６） 上記式（５）、（６）から、グリッドバイアス電圧ＶG
に対する露光部電位ＶL 、未露光部電位ＶO の関係（Ｋ
1 〜Ｋ4 ）が既知のとき、コントラスト電位ＶC と背景
電位ＶBGを決定することで、グリッドバイアス電圧ＶG
、現像バイアス電圧ＶD が一義的に決定できる。

【００６４】あらかじめ感光体ドラム２の表面電位を計
測し、グリッドバイアス電圧ＶG に対する露光部電位Ｖ
L 、未露光部電位ＶO の関係（Ｋ1 〜Ｋ4 ）を得た後、
コントラスト電位ＶC と背景電位ＶBGを設定する。前記
式（５）、（６）よりグリッドバイアス電圧ＶG 、現像
バイアス電圧ＶD が一義的に決定され、この条件下で複
数の濃度パターンを作像し、これらの現像後のトナー付
着量Ｑを計測し、この計測値とあらかじめ設定される基
準値とを比較して、その偏差ΔＱから、適正現像濃度に
するコントラスト電位ＶC と背景電位ＶBGのそれぞれの
補正値ΔＶC とΔＶBGを推論する。この推論結果より、
再びグリッドバイアス電圧ＶG 、現像バイアス電圧ＶD
を設定し、濃度パターンのトナー付着量計測を行ない、
良好とする許容範囲内になるまで繰り返す。

【００６５】次に、このような構成において、図１０に
示すフローチャートを参照して第１の実施例に係る作像
条件変更処理を主体に説明する。この処理動作は、大別
してウオームアップステップＳ１、テストパターン作像
ステップＳ２、トナー付着量計測ステップＳ３、判定ス
テップＳ４、作像条件変更ステップＳ５から構成されて
いる。

【００６６】まず、ウオームアップステップＳ１は、本
装置の電源をオンにすると、制御部３６が初期処理を行
ない、各初期動作の所定シーケンスを実行する。特に、
定着器２７のウオームアップに時間を要する。このウー
ムアップが終了した時点、あるいは、ウオームアップの
終了の所定到達温度よりも低い所定到達温度になった時
点で、クリーニング動作を含む作像系の初期動作などを
行なう。

【００６７】初期動作で、感光体ドラム２の温度、機内
温湿度、現像剤撹拌、帯電、除電による感光体ドラム２
の特性の安定化、感光体ドラム２上のクリーニングなど
が行なわれ、通常の作像（ユーザの画像データによる印
字）状態とほぼ同じ作像環境になる。

【００６８】このウオームアップ処理が終了すると、ト
ナー付着量計測部８が正常か否かをチェックする。これ
は、後述するトナー付着量計測ステップＳ３におけるセ
ンサ出力チェックの結果、異常の際にセットされるセン
サ異常フラグの有無を確認することにより行なわれる。
なお、上記センサ異常フラグは、電源投入時はリセット
されているため正常と判定される。

【００６９】トナー付着量計測部８が正常と判定される
と、制御部３６はテストパターン作像ステップＳ２に進
む。すなわち、制御部３６は、初期動作終了後、帯電、
露光、現像、クリーニング、除電プロセスを通常の作像
シーケンスと同様に動作させる。このとき、帯電器３の
グリッドバイアス電圧値、および、現像器４〜７の現像
バイアス電圧値は、それぞれあらかじめ定められた値が
設定されている。この値は、常温常湿時の基準階調特性
になるバイアス条件となっている。また、露光量光学系
光量制御目標値、および、パルス幅補正係数は、それぞ
れ基準の値に設定されている。

【００７０】露光プロセスでは、パターン発生回路３９
から発生される２つの濃度の異なる階調データに対応す
る所定サイズの２つのテストパターン潜像の形成を行な
う。前述したように、２つの階調データに対するテスト
パターンのうち、濃い濃度となる方を高濃度テストパタ
ーン、薄い濃度になる方を低濃度テストパターンとす
る。

【００７１】このテストパターンのサイズは、感光体ド
ラム２の軸方向の画像領域中央を中心に所定幅、感光体
ドラム２の回転方向に所定長のサイズで露光を行なう。
上記所定幅は、トナー付着量計測部８の感光体ドラム２
の軸方向の位置に対応し、検出スポットサイズに電子写
真特有のエッジ効果などの影響が入らない最小サイズに
設定されている。また、上記所定長は、エッジ効果など
の影響とセンサの応答特性が測定結果に影響しない最小
のサイズに設定されている。

【００７２】なお、本実施例においては、上記所定幅
は、検出スポットサイズよりも１．５〜５ｍｍ大きく、
上記所定長は、検出スポットサイズに１回のセンサ時定
数の４倍の時間で移動する長さと検出回数を乗じ、１．
５〜５ｍｍを加えた長さにしてある。

【００７３】現像プロセスでは、初期現像バイアス電圧
が印加されている現像ローラ４４によって現像され、２
つのテストパターン潜像が現像され、２つの濃度の異な
るテストパターン部（トナー像）ＰＴ１，ＰＴ２が形成
される（図３参照）。２つのテストパターン部のうち、
低濃度階調データに対応するテストパターン部ＰＴ１を
低濃度部、高濃度階調データに対応するテストパターン
部ＰＴ２を高濃度部と呼ぶことにする。

【００７４】次に、トナー付着量計測ステップＳ３で
は、感光体ドラム２上に形成された２つのテストパター
ン部ＰＴ１，ＰＴ２がそれぞれトナー付着量計測部８と
対向する位置に到達したのに同期して、それぞれのテス
トパターン部ＰＴ１，ＰＴ２の反射光量がトナー付着量
計測部８によって検出される。また、このときトナー付
着量計測部８は、所定のタイミングで感光体ドラム２の
現像していない領域の反射光量も検出している。

【００７５】こうして検出された感光体ドラム２のテス
トパターン領域以外の反射光量、低濃度部ＰＴ２の反射
光量、高濃度部ＰＴ１の反射光量、すなわち、トナー付
着量計測部８の出力は、Ａ／Ｄ変換器４６を介して制御
部３６へ送られる。制御部３６は、検出された感光体ド
ラム２のテストパターン領域以外の反射光量、低濃度部
ＰＴ２の反射光量、高濃度部ＰＴ１の反射光量のそれぞ
れを、メモリ４７にあらかじめ記憶されている上限値お
よび下限値（所定範囲）とそれぞれ比較することによ
り、センサ出力チェックを行なう。

【００７６】このチェックの結果、いずれか１つでも所
定範囲外のものがあった場合、制御部３６は、トナー付
着量計測部８が異常であると判定してセンサ異常フラグ
をセットし、図示しない操作パネルにトナー付着量計測
部８が異常である旨を表示する。そして、制御部３６
は、この作像条件変更処理に入る前の状態に復帰し、待
機状態となる。

【００７７】上記センサ出力チェックの結果、トナー付
着量計測部８が正常な場合、制御部３６は、検出された
感光体ドラム２のテストパターン領域以外の反射光量、
低濃度部ＰＴ２の反射光量、高濃度部ＰＴ１の反射光量
から、感光体ドラム２のテストパターン領域以外の反射
光量を基準とする低濃度部、高濃度部に対する光学反射
率に関連する所定関数の算出結果をそれぞれ低濃度部ト
ナー付着量、高濃度部トナー付着量と定義する。

【００７８】さて、制御部３６は、上記したように算出
された高濃度部トナー付着量、低濃度部トナー付着量
を、メモリ４７にあらかじめ記憶されているそれぞれの
目標値と比較することにより、それぞれの目標値に対す
る偏差を算出する。ここに、この偏差をそれぞれ高濃度
部偏差、低濃度部偏差と定義する。

【００７９】次に、判定ステップＳ４では、上記したよ
うに算出された高濃度部偏差、低濃度部偏差が、メモリ
４７にあらかじめ記憶されているそれぞれの所定規格値
内に入っているかを判定する。この判定の結果、高濃度
部偏差、低濃度部偏差ともにそれぞれの規格値範囲内な
らば、待機状態（ユーザの印字要求により印字できる状
態）になり、少なくても一方の偏差が規格値内でなけれ
ば、作像条件変更ステップＳ５に進む。

【００８０】作像条件変更ステップＳ５は、第１の実施
例では、高濃度部偏差、低濃度部偏差を共に規格値内に
入るような変更すべき露光光学系の光量制御目標値の変
更、グリッドバイアス電圧の変更、現像バイアス電圧の
変更により露光量、背景電位の変更を行なうもので、図
１１に示すように、主に３つの小ステップＳ５１〜Ｓ５
３に分けられる。

【００８１】ステップＳ５１は、高濃度部偏差、低濃度
部偏差の関係から２つのパラメータで表される露光条件
に係わる変更量を決定するステップ、背景電位に係わる
変更量を決定するステップ、ステップＳ５２は、その変
更された露光条件に係わる変更量と、あらかじめ用意さ
れた関数により変更すべき露光量光学系光量制御目標
値、グリッドバイアス電圧の変更値、現像バイアス電圧
の変更値を算出するステップ、ステップＳ５３は、光量
制御目標値、グリッドバイアス電圧値、および、現像バ
イアス電圧値をそれぞれの所定タイミングで算出された
変更値に設定するステップである。

【００８２】これは、高濃度部偏差、低濃度部偏差から
直接、それぞれ光量目標値、バイアス値をあらかじめ用
意したテーブルから選択するような方法では問題が生じ
る。環境の影響だけでなく、経時的に変化する現像特性
に対して感光体ドラム２、現像剤などの履歴、個体間差
により妥当な変更量が異なり、また、時間的に変化し、
このため、繰り返し検出・操作を行なった場合の収束値
は経時的に目標値からはずれる可能性が生ずる。

【００８３】また、高濃度部、低濃度部に作用する露光
条件変化の効果は必ずしも独立でなく、相互作用が有る
ため。各偏差からそれぞれの露光条件を決定することに
は矛盾を生じる。

【００８４】ステップＳ５１では、このため高濃度部の
偏差と低濃度部偏差との関係から２つのパラメータで表
される露光条件に係わる変更量をあらかじめ用意したテ
ーブルから選択する。一方のパラメータは、露光光学系
の光量制御の目標値の変更量で、光量モニタにより光電
変換された信号との比較電圧（目標電圧）の変更量であ
る。他方のパラメータは、現像バイアス電圧と感光体ド
ラム２の未露光部電位との差である背景電位の変更量
で、未露光部電位を制御するグリッドバイアス電圧と現
像バイアス電圧とによって変更可能な量である。

【００８５】図１２は、光量変更の階調特性への効果を
示している。横軸に階調データを、縦軸に出力画像濃度
ＩＤを示し、Ｐ0 が基準光量、Ｐ1 〜Ｐ4 は変更した光
量で、そのときの階調特性を示している。Ｐ1 ＜Ｐ2 ＜
Ｐo ＜Ｐ3 ＜Ｐ4 の関係である。光量の変化に対し高濃
度ほど大きな変化が現れ、光量を増加させると階調の勾
配が大きくなり、光量を減少させると勾配が小さくなる
ことがわかる。

【００８６】したがって、高濃度ほど変化した階調特性
に対し光量を変更することで、基準の階調特性に近付け
るように補正することができる。しかしながら、光量変
更のみでは、低濃度側の非線形な変化を補正することは
困難である。

【００８７】一方、背景電位の変化は、低濃度部ほど大
きく作用する。図１３は、背景電位ＶBGを変更した場合
の階調特性の変化を表している。横軸に階調データを、
縦軸に出力画像濃度を示した。背景電位を大きくする
と、低濃度部ほど濃度を減少させていることがわかる。

【００８８】したがって、高濃度部偏差と低濃度部偏差
との関係と露光量変更量の対応するテーブル、高濃度部
偏差と低濃度部偏差との関係と背景電位変更量の対応す
るテーブルを用意し、これにより、高濃度部偏差、低濃
度部偏差から露光量変更量および背景電位変更量を導出
する。テーブルの内容は、露光量と背景電位の相互作用
を考慮してあり、両偏差の関係から有効な変更量を適切
に導出できる。また、両偏差が「０」のとき、各変更量
が「０」としたため、収束後の定常偏差は「０」に近づ
く。

【００８９】次に、ステップＳ５２では、ステップＳ５
１で得られた露光量補正量と、背景電位変更量とテスト
パターン作像時の露光量、背景電位から変更すべき新た
な露光量と背景電位が求められる。また、光量補正量と
テストパターン作像時の光量、パルス幅補正係数値から
変更すべき新たな光量とパルス幅補正係数値が求められ
る。

【００９０】本実施例では、光量算出は露光光学系の光
量制御手段（光量制御回路７４）の目標値に与える電圧
値を以下の式で算出する。

【００９１】Ｐｎｅｗ＝Ｐ＋ΔＰ……（７） ただし、Ｐｎｅｗは新たな光量、Ｐは現在の光量、ΔＰ
はテーブルにより得られた光量変更量である。

【００９２】テーブルから与えられた背景電位からバイ
アス（グリッドバイアス、現像バイアス）電圧値を算出
する。この算出には、感光体ドラム２の表面電位特性を
表す係数を含むあらかじめ用意してある関数により一義
的に求めることができる（前記式（５）（６）による説
明を参照、ただし、Ｖc は一定）。

【００９３】次に、ステップＳ５３では、ステップＳ５
２で求めた新しい露光量を光量制御手段である光量制御
回路７４の目標値として設定変更し、新しいグリッドバ
イアス電圧値と現像バイアス電圧値をそれぞれの高圧電
源３５，４５の出力制御値に設定変更する。

【００９４】設定変更して、再度テストパターンを作像
する場合、グリッドバイアス電圧値と現像バイアス電圧
値の変更は、それぞれ所定のタイミングで設定変更す
る。所定タイミングとは、少なくともグリッドバイアス
電圧値を変更した感光体ドラム２上の位置が現像位置に
到達するのと同期して現像バイアス電圧値を変更する。
変更タイミングを適当に行なうと、変更値によっては、
かぶりや二成分現像ではキャリア付着の感光体ドラム２
の汚れの原因になる。

【００９５】図１４は、本実施例におけるグリッドバイ
アス電圧と現像バイアス電圧の変更タイミングを示して
いる。本実施例では、キャリア付着を防止するため、グ
リッドバイアス電圧を下げるときは、グリッドバイアス
用の高圧電源３５の遅れなどによる帯電電位変化の遅れ
時間Ｔ4 とグリッド電極３３から感光体ドラム２の現像
位置までの移動時間Ｔ1 とを加えた時間よりも長い時間
Ｔ2 だけ、グリッドバイアス電圧値の設定変更時刻ｔ1
から経過した時刻ｔ3 で現像バイアス電圧値の設定変更
を行なう。

【００９６】グリッドバイアス電圧を上げるときは、グ
リッド電極３３から感光体ドラム２の現像位置までの移
動時間Ｔ1 から現像バイアス用の高圧電源４５の遅れ時
間Ｔ5 を差し引いた時間よりも短い時間Ｔ3 だけ、グリ
ッドバイアス電圧値の設定変更時刻ｔ4 から経過した時
刻ｔ5 で現像バイアス電圧値の設定変更を行なう。

【００９７】すなわち、変更時、感光体ドラム２上の同
一位置で背景電位が大きくならないようにすることで、
キャリアが感光体ドラム２に付着しないようにしてい
る。ただし、Ｔ2 ，Ｔ3 とＴ1 との差を大きく取りすぎ
ると、感光体ドラム２のかぶり量が増大する可能性があ
るため、本実施例では、Ｔ4 ＝５０msec以下、Ｔ5 ＝５
０msec以下のときで、Ｔ2 −Ｔ1 ＝２００msec以下、Ｔ
1 −Ｔ3 ＝２００msec以下としている。

【００９８】次に、再度、テストパターンの作像、検
出、判定を行なうことにより、変更したグリッドバイア
ス電圧で帯電した感光体ドラム２に再び露光により２つ
のテストパターン潜像を形成し、変更した現像バイアス
電圧で現像した２つのテストパターンに対し、トナー付
着量計測ステップＳ３、判定ステップＳ４を行なう。

【００９９】判定ステップＳ４において、高濃度部偏
差、低濃度部偏差が規格値内ならば、変更した露光量、
グリッドバイアス電圧値、現像バイアス電圧値を保持し
た状態で、クリーニング動作の後、待機状態になる。少
なくても一方の偏差が規格値内でなければ、バイアス電
圧値の変更、パターン作像、検出、判定を繰り返す。

【０１００】次に、前述したテーブルの内容に関する定
性アルゴリズムについて説明する。第１の実施例では、
作像条件変更ステップＳ５のの高濃度部偏差と低濃度部
偏差から２つの変更量を導出するステップにおいて、両
偏差が共に正のとき主に露光量を減少、両偏差が共に負
のとき主に露光量を増加、高濃度部偏差が「０」付近の
所定値内で低濃度部偏差が負のとき背景電位を減少、高
濃度部偏差が「０」付近の所定値内で低濃度部偏差が正
のとき背景電位を増加するようになっている。これは、
露光量と背景電位の作用で有効性の高い電圧関係を主に
用いるように考慮してある。

【０１０１】図１２に、露光量変化の階調特性への効果
が示してある。横軸に階調データ、縦軸に出力画像濃度
を示してある。露光量が増加すると高濃度側の濃度が上
昇し、勾配が大きくなっていることがわかる。

【０１０２】図１３に背景電位変化の階調特性への効果
が示してある。背景電位を増加させると、低濃度部の現
像開始が階調データの高い方へシフトし、勾配が大きく
なっていることがわかる。

【０１０３】感光体ドラム２に対するかぶりや逆帯電ト
ナーの付着、現像剤が２成分現像剤の場合のキャリア付
着の恐れがあるため、背景電位を大きく変更せず、露光
量主体で高濃度部を重視して粗調整を行ない、低濃度部
を含め露光量と背景電位とにより微調整するように考慮
してある。

【０１０４】これらを考慮した定性的ルールから上記の
ような電位関係を変更するような変更量を導出するテー
ブルを、たとえばメモリ４７内に用意する。

【０１０５】図１５は、露光量変更量に関するテーブル
（たとえば、メモリ４７内に設けられている）の内容を
示している。横軸は高濃度部偏差、奥行き方向に低濃度
部偏差、高さ方向に露光量変更量を表した。高濃度部偏
差と低濃度部偏差の軸のなす平面内の枠の中心が高濃度
部偏差、低濃度部偏差が共に「０」、すなわち、高濃度
部のトナー付着量と低濃度部のトナー付着量がそれぞれ
の目標値と一致する点である。この例では、露光量変更
量は低濃度部偏差にほとんど依存しないようになってい
る。

【０１０６】図１６は、背景電位の変更量に関するテー
ブル（たとえば、メモリ４７内に設けられている）の内
容を示している。図１５と同様の表現で、高濃度部偏差
が「０」から大きく外れているときは背景電位の変更量
は「０」、すなわち、変更しない。高濃度部偏差が
「０」付近のときのみ、背景電位を変更するような内容
にしてある。

【０１０７】低濃度部偏差、高濃度部偏差の関係から露
光量変更量と背景電位を決定することで、各偏差に対し
独立に操作量変更量を決定する場合、特に背景電位の変
更量を誤判断する可能性がある。これに対して、一方の
偏差は同じ値なのに他方が異なる偏差の場合でも、適正
な操作量をその効果に適したパラメータ変更量で決定で
きる。

【０１０８】図１７、図１８は、２つの異なる階調特性
の変動例をそれぞれに示している。これらは、低濃度部
偏差が同じ値として検出され、高濃度部偏差が図１７で
は非常に低く、図１８では「０」に近いという場合を想
定してある。このとき、図１２に示し露光量変更の効
果、図１３に示した背景電位の効果から高濃度部偏差の
非常に低い図１７の例の場合、主に露光量を上げる変更
をするのが効果的で、高濃度部偏差が「０」に近い図１
８の例の場合では、背景電位を少しだけ下げる変更が有
効であることが推測できる。

【０１０９】高濃度部偏差と低濃度部偏差とから、それ
ぞれ単独に操作量を決定するのではなく、上記例のよう
に高濃度部偏差と低濃度部偏差との関係を考慮すること
で、それに応じた適正な操作量を導き出すことが可能と
なる。

【０１１０】また、初回の付着量計測ステップＳ３にお
いて、高濃度部偏差が少しだけ負で、高濃度部偏差が大
きく負だったとき、露光量変更量は正方向に大きくす
る。背景電位の変更量は、「０」（変更しない）となる
（図１９、図２０参照）。

【０１１１】この結果を用いてバイアス値を算出して変
更した後、再度テストパターンの付着量計測を行なう。
バイアス変更の効果として、図１２からも予想がつくよ
うに、高濃度部偏差、低濃度部偏差はいずれも正方向に
変移するはずである。

【０１１２】ここで、規定値内ならば制御終了である
が、高濃度部偏差は規定値内に入っているが、低濃度部
偏差が負に少しだけ規定値から外れている場合であれ
ば、図２１、図２２に示すように、露光量変更量はほん
の少しだけ負に、背景電位変更量は少し負にするように
なる。背景電位を下げると、画像濃度は低濃度部側ほど
大きくなる。高濃度部も多少大きくなるはずであるが、
同時に露光量をほんの少しだけ下げているため、高濃度
部はほとんど変化しない。

【０１１３】上記の例のように、トナー付着量の計測、
バイアス電圧の変更を繰り返すことで、テーブルの内容
に高濃度部偏差、低濃度部偏差の関係によっては、露光
量変更量による高濃度部主体の粗調整、その後、背景電
位と露光量とを同時に低濃度部まで含めた微調整といっ
たシーケンシャルな制御を実行することもできる。

【０１１４】図２３、図２４は、制御過程のトナー付着
量計測値Ｑとレーザダイオード６５の発光量（以後、単
にレーザ発光量と記す）Ｐ、および、バイアス電圧の変
更の様子を表すグラフの一例を示している。図２３は、
制御回数に対する高濃度部トナー付着量計測値ＱＨと低
濃度部トナー付着量計測値ＱＬをプロットしたものであ
る。図中、破線のＱＨＴ，ＱＬＴはそれぞれ高濃度部、
低濃度部トナー付着量の目標値で、ＱＨＰ，ＱＬＰがそ
れぞれ高濃度部、低濃度部についての制御規格値であ
る。

【０１１５】図２４は、制御回数に対するレーザ発光量
Ｐとバイアス値（グリッドバイアス電圧値、現像バイア
ス電圧値）をプロットしたものである。制御回数「０」
は、最初にトナー付着量計測ステップＳ３にて計測され
たときのＱＨ，ＱＬで、そのテストパターンが形成され
たときの条件がＰ，ＶG ，ＶD の値となる。ＱＨＴ，Ｑ
ＬＴに対しＱＨ，ＱＬともに低い、すなわち、負に大き
な偏差となっている。そこで、前述の作像条件変更ステ
ップＳ５でレーザ発光量Ｐを増加する変更が行なわれる
（制御回数１回目）。

【０１１６】この条件でテストパターンのトナー付着量
の計測を行なうと、結果としてＱＨ，ＱＬともに増加
し、この例では、ＱＨはＱＨＴに対しまだ低く、ＱＬは
ＱＬＴに対し高くなった。再び、作像条件変更ステップ
Ｓ５でレーザ発光量Ｐの増加、すなわち、ＶG ，とＶD
との差を増加する変更を行なう。その結果、ＱＨは増加
し、ＱＬは減少し、それぞれＱＨＴ，ＱＬＴに近づい
た。さらに、同様の方向でレーザ発光量ＰおよびＶG ，
とＶD を変更する（制御回数３回目）。その結果、Ｑ
Ｈ，ＱＬともにそれぞれの制御規格値内に入り、制御を
終了する。

【０１１７】このように、露光量変更と背景電位とを組
合わせることで、バイアス変更による画像欠陥の発生し
ない範囲で高濃度部から低濃度部までの階調特性を維持
する制御が可能となる。

【０１１８】次に、第２の実施例について説明する。こ
の第２の実施例と前記第１の実施例とでは作像条件変更
ステップＳ５の内容が異なる。

【０１１９】作像条件変更ステップＳ５は、第２の実施
例では、高濃度部偏差、低濃度部偏差を共に規格値内に
入るような変更すべきグリッドバイアス電圧と現像バイ
アス電圧の変更を行ない、また、パルス幅変調データ補
正テーブルの変更により露光幅の変更を行なうもので、
図２５に示すように、主に３つの小ステップＳ６１〜Ｓ
６３に分けられる。

【０１２０】ステップＳ６１は、高濃度部偏差、低濃度
部偏差の関係から２つのパラメータで表される露光条件
に係わる変更量を決定し、コントラスト電位に係わる変
更量を決定するステップ、ステップＳ６２は、その変更
された露光条件に係わる変更量と、あらかじめ用意され
た関数により変更すべきパルス幅補正テーブルの変更値
を算出し、グリッドバイアス値、現像バイアス値を算出
するステップ、ステップＳ６３は、グリッドバイアス
値、現像バイアス値、パルス幅補正テーブルの変更値を
それぞれの所定タイミングで算出された変更値を設定す
るステップである。

【０１２１】これは、高濃度部偏差、低濃度部偏差から
直接、それぞれグリッドバイアス値、現像バイアス値、
パルス幅補正テーブルをあらかじめ用意したテーブルか
ら選択するような方法では問題が生じる。環境の影響だ
けでなく、経時的に変化する現像特性に対して感光体ド
ラム２、現像剤などの履歴、個体間差により妥当な変更
量が異なり、また、時間的に変化し、このため、繰り返
し検出・操作を行なった場合の収束値は経時的に目標値
からはずれる可能性が生ずる。

【０１２２】また、高濃度部、低濃度部に作用する露光
条件変化の効果は必ずしも独立でなく、相互作用が有る
ため、各偏差からそれぞれのバイアス条件を決定するこ
とには矛盾を生じる。

【０１２３】ステップＳ６１では、このため高濃度部の
偏差と低濃度部偏差との関係から２つのパラメータで表
される電位関係の条件と露光条件に係わる変更量をあら
かじめ用意したテーブルから選択する。一方のパラメー
タは、所定の露光量にて一様に露光された露光部電位と
現像バイアス電圧との差であるコントラスト電位の変更
量である。他方のパラメータは、パルス幅データ（階調
データ）の補正テーブルを変更するための関数の係数の
変更量である。

【０１２４】図２６は、コントラスト電位を変更したと
きの階調特性を示している。横軸は階調データ、縦軸は
出力画像濃度を示している。コントラスト電位Ｖc の変
更によって高濃度部ほど変化が大きくなっている。コン
トラスト電位を増加すると、階調特性は階調データに対
する勾配をが大きくする方向に変化する。したがって、
コントラスト電位の変更によって変動した階調特性を特
に高濃度ほど初期階調特性に近付けるように補正するこ
とができる。

【０１２５】図２７は、パルス幅補正特性と階調特性の
変化の関係を示している。第１象限は補正前の元データ
に対する出力画像濃度により基準階調特性を表してい
る。第３象限は、元データに対する補正データを表して
いる。第２象限は、補正データに対する基準階調特性と
変化した階調特性を表している。

【０１２６】元データをよりも細かく補正できるよう
に、階調データの分割段数に比べ補正データ分割段数は
多くとってある。すなわち、元データの分割段数に対し
実際のパルス幅変調段数は多く用意されている。本実施
例では、元の階調段数を１６段階、パルス幅データを２
５６段階でいづれも「０」（露光しない）を含めての段
数である。

【０１２７】したがって、階調データに対応して、用意
されたパルス幅変調段数の中から理想に近い基準階調特
性となるパルス幅データを選択的に対応させるのがパル
ス幅補正手段（データ変換部６３）の役割である。

【０１２８】原則として、パルス幅補正手段での補正前
後のデータ関係が均等に比例したデータに対応し、光量
を含む作像条件が全て基準条件であり、環境条件も基準
の常温常湿で、作像に係わるユニット、材料が初期状態
であるとき、元データに対する出力画像濃度は、γo で
示した基準階調特性となる。

【０１２９】今、階調特性が環境、経時によりγ1 のよ
うな低濃度部ほど濃度が下がる階調特性変化をしたとす
る。このとき、第１象限に示す基準階調特性の各元デー
タに対応する画像濃度を実現するためには、φ1 のよう
なデータの補正が必要となる。パルス幅に対し、階調特
性自体が非線形特性であり、しかも、変化も線形性があ
るとは限らない。しかし、元データと補正データとを直
線近似すると、比較的容易に各補正データ値が求められ
る。φ1 は、低下した濃度を上げるため低濃度ほど補正
データ、すなわち、パルス幅を大きくすることで、基準
階調特性に近づけている。

【０１３０】また、階調特性が環境、経時によりγ1 の
ような低濃度部ほど濃度が上がった階調特性変化をした
とする。このとき、第１象限に示す基準階調特性の各元
データに対応する画像濃度を実現するためには、φ2 の
ようなデータの補正が必要となる。φ2 は、増加した濃
度を下げるため低濃度程補正データ、すなわち、パルス
幅を小さくすることで、基準階調特性に近づけている。

【０１３１】原理的には、パルス幅補正により階調特性
変化はいかなる場合も補正できる。しかし、最高濃度に
ついては、特に濃度が低下した場合には補正できない。
また、階調特性が極端に変化してパルス幅に対する画像
濃度の勾配が増加すると、用意した階調段数では分解能
不足となり、さらに、多くの階調段数が必要となり、パ
ルス幅補正手段（データ変換部６３）、パルス幅変調手
段（ＰＷＭ回路７２）の規模の増加、発光応答性、高速
ドライブの限界、また、画像領域内の帯電むらやジッタ
などの影響が現れてくる。したがって、他の手段と分業
することで、変更量（補正量）を軽減することが望まし
い。

【０１３２】そこで、元データの最大値および最小値
（本実施例では「１５」と「０」）は、それぞれ補正デ
ータの最大値および最小値（本実施例では「２５５」と
「０」）に対応し、固定で補正は行なわない。その他の
元データを所定関数にしたがって補正データに変換す
る。

【０１３３】図２８は、元データと補正データとの直線
近似した関係を示している。横軸は補正前の元データ
で、縦軸は補正後の補正データをとり、図２７の第３象
限のφ0 とφ1 の補正近似直線を示している。ここで、
元データの最小値を「０」、最大値を「ｎ」とし、各デ
ータをＤｉと定義する。ただし、ｉは０からｎまでの整
数とする。したがって、本実施例では、Ｄ0 ＝０、Ｄ1
＝１、……、Ｄｎ＝１５ということになる。

【０１３４】また、補正データは、最小値を０、最大値
をＤｍａｘとし、ｉ番目の元データに対応する補正デー
タをＤｃ（ｉ）と表すことにする。本実施例では、Ｄｃ
（０）＝０、……、Ｄｃ（ｉ）、……、Ｄｃ（ｎ）＝Ｄ
ｍａｘ＝２５５となる。そこで、以下の式を定義する。

【０１３５】 φ；Ｄｃ（ｉ）＝Ｃ１×Ｄ（ｉ）＋Ｃ２……（８） ただし、Ｃ１，Ｃ２は係数 上記式（８）は、元データと補正データとを表す直線の
式であり、Ｃ１は傾き、Ｃ２は補正データ軸の切片を意
味する。上記式（８）からφ0 を求めると、Ｃ２＝０、
かつ、Ｄｃ（ｎ）＝Ｄｍａｘだから、 φ0 ；Ｄｃ（ｉ）＝（Ｄｍａｘ／Ｄｎ）×Ｄ（ｉ）……（９） となり、一般的に φ；Ｄｃ（ｉ）＝（Ｄｍａｘ−Ｃ２／Ｄｎ）×Ｄ（ｉ）＋Ｃ２……（１０） のように表せる。したがって、Ｃ２、すなわち、補正デ
ータ軸の切片を移動させることにより、低濃度側ほど大
きな変更量で補正することができる。

【０１３６】φ1 の例では、画像データが低濃度ほど下
がるように階調特性が変化したとき（図２７のγ1 参
照）、低濃度ほどパルス幅を増加させるように補正し
た。これは、式（１０）を用いたとき係数Ｃ２の変更に
より実現される。したがって、現在のＣ２の値を変更す
る量ΔＣが求まれば、新たなＣ２は、それらの和で求め
ることができる。

【０１３７】そこで、高濃度部偏差と低濃度部偏差との
関係からコントラスト電位変更量のテーブル、高濃度部
偏差と低濃度部偏差との関係から補正係数変更量のテー
ブルを用意し、これにより高濃度部偏差、低濃度部偏差
からそれぞれの変更量を導出する。テーブルの内容は、
コントラスト電位変更、パルス幅補正特性変更の効果の
相互作用を考慮してあり、両偏差の関係から有効な手段
の適切な変更量が導出できる。また、両偏差が「０」の
とき、各変更量が「０」としたため、収束後の定常偏差
は「０」に近づく。

【０１３８】次に、ステップＳ６２では、ステップＳ６
１で得られたコントラスト電位変更量、パルス幅補正係
数変更量とテストパターン作像時のコントラスト電位
値、パルス幅補正係数値から変更すべき新たなコントラ
スト電位値、パルス幅補正係数値が求められる。

【０１３９】本実施例では、コントラスト電位の算出は
テストパターンを形成したときの現在のコントラスト電
位Ｖc にコントラスト電位変更量ΔＶc を加えた値が新
たなコントラスト電位Ｖcnewとなる。

【０１４０】Ｖcnew＝Ｖc ＋ΔＶc ……（１１） 背景電位を一定で初期の所定値とすると、第１の実施例
と同様に感光体ドラム２の表面電位特性係数（Ｋ1 〜Ｋ
4 ）を含む式（５）（６）により、設定すべき新たなグ
リッドバイアス電圧値、現像バイアス電圧値が算出され
る。

【０１４１】また、パルス幅補正データの作成は、ΔＣ
と現在のＣ２との和を新たなＣ２とし、前記式（１０）
を用いて、ｉ＝２，３，……，ｎ−１と元データＤｉに
対応するＤｃ（ｉ）を求める。０とＤｍａｘを含めた補
正データをパルス幅補正手段に転送する。

【０１４２】次に、ステップＳ６３では、ステップＳ６
２で求めた新しいグリッドバイアス電圧値と現像バイア
ス電圧値をそれぞれの高圧電源３５，４５に設定変更
し、０とＤｍａｘを含めた補正データをパルス幅補正手
段であるデータ変換部６３に転送する。

【０１４３】次に、前述したテーブルの内容に関する定
性アルゴリズムについて説明する。第２の実施例では、
作像条件変更ステップＳ５の高濃度部偏差と低濃度部偏
差から２つの作像条件を導出するステップにおいて、両
偏差が共に正のとき主にコントラスト電位を減少、両偏
差が共に負のとき主にコントラスト電位を増加、高濃度
部偏差が「０」付近の所定値内で低濃度部偏差が負のと
きパルス幅補正係数を増加、高濃度部偏差が「０」付近
の所定値内で低濃度部偏差が正のときパルス幅補正係数
を増加するようになっている。これは、光量変更とパル
ス幅補正の作用で有効性の高い露光条件を主に用いるよ
うに考慮してある。

【０１４４】図２６の階調特性のように、最高濃度が規
定値以上でないとき、パルス幅補正の変更のみでは、基
準階調特性を規格値内に制御することは困難である。し
たがって、高濃度部偏差が大きいときは、コントラスト
電位を増加させ、最高濃度の確保を主に行ない、高濃度
部偏差が小さく低濃度部偏差存在するときは、パルス幅
補正により低濃度部偏差を小さくし、かつ、コントラス
ト電位により高濃度部偏差を維持、または、より小さく
するようにテーブルを用意する（図２９、図３０参
照）。

【０１４５】また、初回のトナー付着量の計測で、高濃
度部偏差が負に大きく、低濃度部偏差が負に少しのと
き、図３１、図３２のテーブルの例のように、コントラ
スト電位の変更量を正に大きくのみが選択され、パルス
幅補正係数の変更量はない。これによって、図２６から
も予想されるように、変更後の階調特性は高濃度部ほど
濃度を増加させるように変化する。

【０１４６】しかしながら、再度のトナー付着量の計測
によって得られた偏差が規格値内に入らず、高濃度部偏
差が負に少し、低濃度部偏差が負に少し存在した場合、
図３３、図３４のテーブルの例では、今度はコントラス
ト電位の変更量を負に少し、同時にパルス幅補正係数の
変更量を負にするといった結果が得られる。

【０１４７】このように、高濃度部偏差、低濃度部偏差
の関係からに２つのパラメータを変更するテーブルを用
意し、その内容を前述のようにすると、階調特性変化に
応じた有効な手段を操作することができ、また、制御を
繰り返すことで、シーケンシャルな動作をテーブルの内
容に盛り込むことが可能となる。

【０１４８】図３５、図３６は、制御過程のトナー付着
量計測値Ｑとバイアス値（グリッドバイアス値ＶG 、現
像バイアス値ＶD ）、および、パルス幅補正係数Ｃの変
更の様子を表すグラフの一例を示している。図３５は、
制御回数に対する高濃度部トナー付着量計測値ＱＨと低
濃度部トナー付着量計測値ＱＬをプロットしたものであ
る。図中、破線のＱＨＴ，ＱＬＴはそれぞれ高濃度部、
低濃度部トナー付着量の目標値で、ＱＨＰ，ＱＬＰがそ
れぞれ高濃度部、低濃度部についての制御規格値であ
る。

【０１４９】図３６は、制御回数に対するバイアス値Ｖ
G 、ＶD とパルス幅補正係数Ｃをプロットしたものであ
る。制御回数「０」は、最初にトナー付着量計測ステッ
プＳ３にて計測されたときのＱＨ，ＱＬで、そのテスト
パターンが形成されたときの条件がＰ，Ｃの値となる。
ＱＨＴ，ＱＬＴに対しＱＨ，ＱＬともに低い、すなわ
ち、負に大きな偏差となっている。そこで、前述の作像
条件変更ステップＳ５でコントラスト電位を増加する変
更が行なわれる（制御回数１回目；ＶG 、ＶDの差がほ
ぼ同じで共に増加する）。

【０１５０】この条件でテストパターンの付着量検出を
行なうと、結果としてＱＨ，ＱＬともに増加し、この例
では、ＱＨは、ＨＴに対しまだ低く、ＱＬはＱＬＴに対
し高くなった。再び、作像条件変更ステップＳ５でコン
トラスト電位の増加とパルス幅補正係数Ｃの減少をする
変更を行なう。その結果、ＱＨ，ＱＬともに制御規格値
（ＱＨＰ，ＱＬＰ）内に入り、制御を終了する。

【０１５１】なお、前記説明では、装置電源オン時をき
っかけに制御を行なった。この実施例においては、たと
えば、本装置の前面ドア（図示しない）を開閉したと
き、外部からの制御実行命令が入力されたとき、制御終
了後で所定時間超過したとき、制御終了後で所定の印字
枚数を超過したとき、トナーエンプティが解除したと
き、にも上記同様な制御を行なうことができる。

【０１５２】すなわち、まず、本装置の前面ドアを開閉
したとき、つまり給紙系、排紙系などの装置内部でジャ
ムが発生し、用紙の排除のため、あるいは、メンテナン
スのため、前面ドアを開閉したとき、感光体ドラム２に
外光が入射する恐れがあり、感光体ドラム２の表面電位
特性に影響がでる可能性があり、また、機内の温湿度が
急激に変化する可能性などがあるため、前面ドアの開閉
を検知するドアセンサ（図示しない）の検知結果によ
り、ウオームアップ動作など初期動作終了後に制御を行
なう。

【０１５３】また、外部からの制御実行命令が入力され
たとき、つまり、メンテナンス時にサービスマンが操作
パネルの操作により、または、本装置の外部から制御実
行命令を受信したとき制御を行なう。

【０１５４】また、制御終了後で所定時間超過したと
き、つまり、制御が終了してから長時間経過すると、装
置外の温湿度の変化に伴う装置内の温湿度の変化、ま
た、感光体ドラム２の光疲労の回復による表面電位特性
の変化、一度撹拌された現像剤の放置による暈密度や帯
電量の変化など、階調特性に変化が生じる可能性があ
る。そこで、一番最後に制御終了してからの時間を計測
するタイマ（図示しない）により、所定時間を超過した
時点で制御を行なう。

【０１５５】また、制御終了後で所定の印字枚数を超過
したとき、制御が終了してから多数枚の印字を行なう
と、感光体ドラム２の光疲労による表面電位特性の変
化、現像剤の帯電量の変化など、階調特性に変化が生じ
る可能性がある。そこで、一番最後に制御が終了してか
らの印字した枚数を計測するカウンタ（図示しない）に
より、所定枚数を超過した時点で制御を行なう。ただ
し、連続印字の場合は、ユーザにより設定された印字枚
数の印字終了後に制御を行なう。

【０１５６】さらに、トナーエンプティが解除したと
き、つまり、トナーエンプティ後のトナー補給、トナー
を含むカートリッジの交換後、トナーまたは感光体ドラ
ム２を含むプロセスユニットの交換後、トナーエンプテ
ィフラグ（図示しない）が解除されたとき制御を行な
う。

【０１５７】上記いづれの場合も、制御開始から制御終
了まで、制御中であることを明示する表示を操作パネル
に行ない。外部入力（操作パネル、または、本装置の外
部）に対しビジー信号を発生し、印字するのを待っても
らうようにする。

【０１５８】次に、制御終了条件について説明する。

【０１５９】すなわち、高濃度部の偏差、低濃度部の偏
差が共に所定の制御規格値内であるとき（正常終了）、
所定回数の制御を行なったとき（最大制御回数実行）、
バイアス値、露光量、および、パルス幅補正係数の算出
結果が所定条件となったとき（操作量限界）、トナー付
着量計測部８の出力が所定条件となったとき（センサ出
力異常）が、それぞれ制御終了条件である。

【０１６０】まず、高濃度部の偏差、低濃度部の偏差が
共に所定の制御規格値内であるとき（正常終了）、つま
り、判定ステップＳ４において、目標の範囲である所定
の制御規格値内に高濃度部偏差、低濃度部偏差が共に入
ったとき、露光光量制御目標値、パルス幅補正データを
保持した状態で装置待機状態に移る。すなわち、目標達
成による正常終了となる。

【０１６１】次に、所定回数の制御を行なったとき（最
大制御回数実行）、つまり、正常終了でない場合、作像
条件変更ステップＳ５へ進み、再びテストパターンの作
像、トナー付着量検出、判定と繰り返す。しかし、収束
しているものの定常偏差がなんらかの原因で所定規格値
内に入らない場合、制御をいつまでも繰り返してしま
う。また、制御に要する最大の時間も有限に抑える必要
がある。

【０１６２】本実施例では、目標からの偏差に対する操
作量に係るパラメータの変更量を与え、偏差「０」に対
して変更量を「０」に対応させたため、定常偏差は
「０」に近づくはずだが、操作量の変化に対する階調特
性への効果が履歴などで変化している場合など、収束に
要する繰り返し回数（制御回数）が増減する可能性があ
る。

【０１６３】したがって、許される制御回数で、定性的
に大きな偏差を減少する方向に露光条件を変更すること
でも充分に効果がある。そこで、制御に入ってからの作
像変更した回数をカウンタ（図示しない）で計測するこ
とにより、所定の制御回数を行なった時点の露光光量制
御目標値およびパルス幅補正データを保持した状態で装
置の待機状態となる。

【０１６４】次に、バイアス値、露光量、および、パル
ス幅補正係数の算出結果が所定条件となったとき（操作
量限界）、つまり、変更すべきバイアス電圧値および露
光量目標値の算出値と実際に設定する目標電圧は、図示
しないＤ／Ａ変換器にセットした値に相当する出力電圧
を高圧電源３５，４５または光量制御回路７４の比較電
圧信号として送られる。上記Ｄ／Ａ変換器への設定値と
出力電圧値は、あらかじめ調整され、設定した目標値が
出力されるようになっている。

【０１６５】しかしながら、算出した値が高圧電源３
５，４５、光量制御回路７４の出力可変範囲外になった
場合、制御部３６の認識している出力電圧と実際の出力
電圧とが異なり、誤った制御を行なってしまう可能性が
ある。

【０１６６】また、かぶりなどの画像欠陥やレーザダイ
オード６５の劣化などの不具合の発生する可能性がない
範囲で可変しなければならない。さらに、パルス幅補正
データの分解能から算出された異なる元データに対する
補正データの差が分解できなくなると疑似階調処理を行
なう場合、テクスチャなどの画像の乱れを生じてしまう
可能性がある。

【０１６７】そこで、露光光量制御目標値およびパルス
幅補正係数それぞれの所定の上限値、下限値の範囲が所
定の範囲内のとき実際に設定変更を行なう。この条件以
外のとき条件設定は行わず、設定済みの露光光量制御目
標値およびパルス幅補正係数（補正データ）を保持した
状態で制御を終了し、待機状態となる。

【０１６８】次に、トナー付着量計測部８の出力が所定
条件となったとき（センサ出力異常）、つまり、トナー
付着量計測部８の出力は、感光体ドラム２のテストパタ
ーン領域以外の反射光量、高濃度テストパターンの反射
光量、低濃度テストパターンの反射光量のそれぞれを光
電変換した信号で転送され、Ａ／Ｄ変換器４６を介して
制御部３６で認識される。このとき、トナー付着量計測
部８の電源不良、光源５１の劣化、投光・受光光路の汚
れ、受光回路、センサ・受信回路間の不良、感光体ドラ
ム２の傷、フィルミングなどの光反射率の変化、およ
び、テストパターン作像系の不良などで検出精度の悪
化、制御系の誤動作になることがある。

【０１６９】そこで、感光体ドラム２のテストパターン
領域以外の反射光量、高濃度テストパターンの反射光
量、低濃度テストパターンの反射光量のそれぞれに対応
する出力値のそれぞれに対し所定の上限、下限を設け、
いずれか１つの出力値が範囲外のときは、その後、計
算、判定を行なわず、センサ異常フラグをセットし、操
作パネルにトナー付着量計測部８が異常であることを表
示し、トナー付着量計測部８の異常が発生する前の状態
を保持した状態で待機状態となる。

【０１７０】なお、上記センサ異常フラグは、装置電源
オンした状態で初期処理によりリセットされる。また、
メンテナンス時にサービスマンによって操作パネルから
のリセット命令の入力でもリセットできる。さらに、セ
ンサ異常フラグがセットされているときは制御を行なわ
ない。

【０１７１】次に、検出シーケンス（テストパターン作
像、現像、トナー付着量計測ステップ）について説明す
る。

【０１７２】テストパターンの作像は、第１の実施例に
おいては転写、給紙、排紙動作、定着以外の動作を通常
印字動作と同様のタイミングで行なう。転写をオフする
のは、転写材（用紙）がない状態で感光体ドラム２上に
トナーが飛散しないためである。

【０１７３】トナー付着量計測部８の光源５１は、制御
部３６の光源リモート信号によりオン，オフ可能で、オ
ンしてから光量が安定するのに要する時間経過した後、
検出できるようなタイミングでオンする。

【０１７４】したがって、通常印字動作においては、ト
ナー付着量計測部８の光源５１は発光していない。これ
は、転写前に露光されていない表面電位である未露光部
電位が、光源５１からの投光により光除電され、画像の
塵またはトナー飛散の防止、さらに、センサの投光位置
は、感光体ドラム２の軸方向の同一位置で行なわれるた
め、長期的にその部分の感光体ドラム２の光疲労による
画質への悪影響の防止を目的としている。

【０１７５】第２の実施例では、転写ドラム９を有して
おり、転写、給紙、排紙動作だけでなく、吸着、剥離動
作も行なわない。転写ドラム９においては、転写材支持
体のクリーニングのみ行なう。これにより、感光体ドラ
ム２上に現像されたテストパターンのトナー像は、転写
材支持体への付着量が極めて減少する。このため、転写
ドラム９との位置関係を考慮せずにテストパターンの作
像、および、トナー付着量の計測が可能となる。

【０１７６】次に、各種設定値の入力と保存について説
明する。本実施例の制御に係わる各種設定値には、たと
えば、初期露光光量制御目標値、初期パルス幅補正計数
値、テストパターン階調データ（高濃度部、低濃度
部）、高濃度部の目標値、低濃度部の目標値、高濃度部
偏差に対する制御規格値、低濃度部偏差に対する制御規
格値、最大補正データ値、所定印字枚数、所定経過時
間、最大制御回数、露光条件所定範囲、センサ異常範囲
などがある。

【０１７７】これらの各設定値は、本装置の電源をオフ
しても消去しない記憶手段、たとえば、バックアップさ
れているメモリ４７にあらかじめ記憶保存されている。
また、少なくとも高濃度部の目標値、低濃度部の目標値
は、図示しない操作パネルから変更入力および表示可能
である。

【０１７８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、高濃度の
テストパターンに対する現像剤の付着量および低濃度の
テストパターンに対する現像剤の付着量をそれぞれ計測
して、あらかじめ設定されるそれぞれの目標値との偏差
をそれぞれ算出し、この算出された各偏差がそれぞれ所
定範囲内でないとき、それらの各偏差の関係から、露光
手段の露光条件と現像手段のバイアス電圧、あるいは、
露光手段の露光量と帯電手段および現像手段のバイアス
電圧、あるいは、帯電手段および現像手段のバイアス電
圧と露光手段の発光時間を変更するものである。

【０１７９】このように、現像における階調特性を維持
するため電位関係を変更すると、環境・経時による現像
特性の変動に対し初期階調特性に近い補正効果がある。
しかしながら、制御対象の現像剤を含む現像システムに
よっては、電位関係の変更、すなわち、バイアス変更量
により画像欠陥が発生する可能性がある。露光量、パル
ス幅補正特性の変更では発生しない。ただし、露光量、
パルス幅補正特性変更では、変動した現像特性そのもの
を補正しきれない。

【０１８０】そこで、バイアス変更による電位関係変更
と、露光量とパルス幅補正特性を変更する組合わせを行
なうことで、バイアス変更量を抑え、作像条件変更の副
作用として、カブリなどの画像欠陥や不具合などを発生
させず、かつ、高濃度領域から低濃度領域までの階調特
性が維持できる。さらに、検出時の設定値からの変更量
を算出するため、繰り返し制御を行なうことで目標値に
対する定常偏差を少なくすることができる。

【０１８１】したがって、本発明によれば、画像欠陥の
ない初期状態と同等の画像品質が維持でき、環境、経時
の変化による画像濃度の変動を、メンテナンスに頼ら
ず、また、メンテナンスの周期よりも短いサイクルで適
正化でき、高い画像濃度の安定性が達成でき、メンテナ
ンスに要するコスト（人件費、器材など）が軽減できる
画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るカラーレーザプリンタ
の帯電、露光、現像手段とその制御手段に係わるブロッ
ク図。

【図２】カラーレーザプリンタの概略構成図。

【図３】感光体ドラム上に現像された高濃度の階調デー
タに対応する高濃度部と低濃度の階調データに対応する
低濃度部と、これらに対するトナー付着量計測部の関係
を概略的に示す斜視図。

【図４】トナー付着量計測部の構成を示すブロック図。

【図５】画像データの流れと露光系に関する機能ブロッ
クを示す図。

【図６】帯電器のグリッドバイアス電圧に対する感光体
ドラムの未露光部電位および露光部電位と現像バイアス
電圧を示す図。

【図７】コントラスト電位に対するベタ部の画像濃度を
示す図。

【図８】感光体ドラム表面の未露光部電位と低濃度パタ
ーンによる電位および現像バイアス電圧との関係を示す
図。

【図９】背景電位を増加させたときの階調データに対す
るトナー付着量を示す図。

【図１０】要部の処理動作を説明するためのフローチャ
ート。

【図１１】第１の実施例に係る作像条件変更処理を主体
に説明するフローチャート。

【図１２】光量変更による効果を説明するための階調デ
ータと出力画像濃度との関係を示す図。

【図１３】背景電位を変更した場合の階調特性の変化を
示す図。

【図１４】グリッドバイアス電圧と現像バイアス電圧の
変更タイミングを示す図。

【図１５】露光量変更量に関するテーブルの内容を示す
図。

【図１６】背景電位の変更量に関するテーブルの内容を
示す図。

【図１７】階調特性の変動例を示す図。

【図１８】階調特性の変動例を示す図。

【図１９】露光量変更量に関するテーブルの内容を示す
図。

【図２０】背景電位の変更量に関するテーブルの内容を
示す図。

【図２１】コントラスト電位の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図２２】背景電位の変更量に関するテーブルの内容を
示す図。

【図２３】制御過程における計測システムの入力である
トナー付着量の変化について説明する図。

【図２４】制御過程における計測システムの入力である
バイアス値の変化について説明する図。

【図２５】第２の実施例に係る作像条件変更処理を主体
に説明するフローチャート。

【図２６】コントラスト電位を変更した場合の階調特性
の変化を示を示す図。

【図２７】パルス幅補正特性と階調特性の変化の関係を
示す図。

【図２８】元データと補正データとの直線近似した関係
を示す図。

【図２９】コントラスト電位の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図３０】パルス幅補正係数の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図３１】コントラスト電位の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図３２】パルス幅補正係数の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図３３】コントラスト電位の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図３４】パルス幅補正係数の変更量に関するテーブル
の内容を示す図。

【図３５】制御過程における計測システムの入力である
トナー付着量の変化について説明する図。

【図３６】制御過程における計測システムの入力である
バイアス値の変化について説明する図。

【符号の説明】

２……感光体ドラム（像担持体）、３……帯電器（帯電
手段）、４〜７…現像器（現像手段）、８……トナー付
着量計測部、９……転写ドラム、１３……光学系（露光
手段）、１４……レーザビーム光、２０……転写帯電
器、２７……定着器、３４……コロナ用高圧電源、３５
……グリッドバイアス用高圧電源、３６……制御部、３
７……階調データバッファ、３８……レーザ駆動回路、
３９……パターン発生回路、４４……現像ローラ、４５
……現像バイアス用高圧電源、４６……Ａ／Ｄ変換器、
４７……メモリ、ＰＴ１……高濃度テストパターン部
（高濃度部）、ＰＴ２……低濃度テストパターン部（低
濃度部）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/23 １０３ Ｂ 9186−5Ｃ 1/29 Ｅ 9186−5Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に画像データに基づいて高濃
   度部および低濃度部の潜像を形成し、発光強度または発
   光時間などの露光条件が変更可能な露光手段と、 バイアス電圧が印加され、前記露光手段で形成された前
   記像担持体上の高濃度部および低濃度部の潜像を現像剤
   で現像する現像手段と、 この現像手段の現像により前記像担持体上に付着した高
   濃度部および低濃度部に対する現像剤の付着量をそれぞ
   れ計測する現像剤付着量計測手段と、 この現像剤付着量計測手段で計測された高濃度部および
   低濃度部の各計測値とあらかじめ設定されるそれぞれの
   目標値との偏差をそれぞれ算出する第１の算出手段と、 この第１の算出手段で算出された各偏差がそれぞれ所定
   範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 この判定手段により所定範囲内にないと判定されると、
   それらの各偏差の関係から前記露光手段の露光条件の変
   更に係る第１の変更量情報と、前記現像手段のバイアス
   電圧と前記像担持体の露光部電位との差であるコントラ
   スト電位、および、前記現像手段のバイアス電圧と前記
   像担持体の未露光部電位との差である背景電位の変更に
   係る第２の変更量情報を算出する第２の算出手段と、 この第２の算出手段で算出された第１の変更量情報によ
   って前記露光手段の露光条件を変更し、第２の変更量情
   報によって前記現像手段のバイアス電圧を変更する制御
   手段とを具備したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体の表面を帯電し、印加されるバ
   イアス電圧によって帯電量が制御される帯電手段と、 この帯電手段で帯電された前記像担持体上に画像データ
   に基づいて高濃度部および低濃度部の潜像を形成し、目
   標露光量情報に応じて露光量が制御可能な露光手段と、 バイアス電圧が印加され、前記露光手段で形成された前
   記像担持体上の高濃度部および低濃度部の潜像を現像剤
   で現像する現像手段と、 この現像手段の現像により前記像担持体上に付着した高
   濃度部および低濃度部に対する現像剤の付着量をそれぞ
   れ計測する現像剤付着量計測手段と、 この現像剤付着量計測手段で計測された高濃度部および
   低濃度部の各計測値とあらかじめ設定されるそれぞれの
   目標値との偏差をそれぞれ算出する第１の算出手段と、 この第１の算出手段で算出された各偏差がそれぞれ所定
   範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 この判定手段により所定範囲内にないと判定されると、
   それらの各偏差の関係から前記露光手段の光量の変更に
   係る第１の変更量情報と、前記現像手段のバイアス電圧
   と前記像担持体の未露光部電位との差である背景電位の
   変更に係る第２の変更量情報を算出する第２の算出手段
   と、 この第２の算出手段で算出された第１の変更量情報によ
   って前記露光手段への目標露光量情報を算出し、第２の
   変更量情報と前記像担持体の表面電位特性とによって前
   記帯電手段に印加されるバイアス電圧および前記現像手
   段に印加されるバイアス電圧をそれぞれ算出する第３の
   算出手段とを具備したことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 像担持体の表面を帯電し、印加されるバ
   イアス電圧によって帯電量が制御される帯電手段と、 この帯電手段で帯電された前記像担持体上に画像データ
   に基づいて高濃度部および低濃度部の潜像を形成する露
   光手段と、 バイアス電圧が印加され、前記露光手段で形成された前
   記像担持体上の高濃度部および低濃度部の潜像を現像剤
   で現像する現像手段と、 この現像手段の現像により前記像担持体上に付着した高
   濃度部および低濃度部に対する現像剤の付着量をそれぞ
   れ計測する現像剤付着量計測手段と、 前記画像データの単位画素当りの階調データに対し、単
   位画素当りの発光時間を発光時間補正情報に基づき補正
   する発光時間補正手段と、 この発光時間補正手段で補正された発光時間情報に基づ
   き単位画素当りのパルス幅として前記露光手段の変調制
   御を行なう変調制御手段と、 前記現像剤付着量計測手段で計測された高濃度部および
   低濃度部の各計測値とあらかじめ設定されるそれぞれの
   目標値との偏差をそれぞれ算出する第１の算出手段と、 この第１の算出手段で算出された各偏差がそれぞれ所定
   範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 この判定手段により所定範囲内にないと判定されると、
   それらの各偏差の関係から前記現像手段のバイアス電圧
   と前記像担持体の露光部電位との差であるコントラスト
   電位の変更に係る第１の変更量情報と、前記発光時間補
   正の変更に係る第２の変更量情報を算出する第２の算出
   手段と、 この第２の算出手段で算出された第１の変更量情報と前
   記像担持体の表面電位特性とによって前記帯電手段に印
   加されるバイアス電圧および前記現像手段に印加される
   バイアス電圧をそれぞれ算出し、第２の変更量情報によ
   って前記発光時間補正情報算出する第３の制御手段とを
   具備したことを特徴とする画像形成装置。