JPH0973221A

JPH0973221A - 画像形成装置における電位制御方法及びトナー補給制御方法

Info

Publication number: JPH0973221A
Application number: JP7251941A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kato; 真治加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1997-03-18
Anticipated expiration: 2015-09-04
Also published as: JP3742446B2

Abstract

(57)【要約】【課題】潜像パターンの顕像化に伴うトナー消費量を
増大させることなく、短時間で精度の良い電位制御を行
うことができて現像剤の変動に対して画像再現に最適な
画像形成装置における電位制御方法、及びトナー補給制
御方法を提供する。【構成】感光体ドラム１０３上に相異なるトナー付着
量を有する複数のパッチパターンを作成し、このパッチ
パターンの電位及びトナー付着量をセンサ２１１、２０
８で測定し、制御部２０１でその測定した電位及びトナ
ー付着量のデータの関係から該現像装置の第一の現像特
性を算出して該画像形成装置の画像形成時の各種電位を
決定し、更に、該各電位の決定と異なる測定周期で測定
された電位とトナー付着量との関係から第二の現像特性
を算出し、該第一の現像特性及び該第二の現像特性に基
づいて該画像形成装置の画像形成時の各種電位を決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の画像形成装置において像担持体上に
潜像パターンを形成して、その電位及びトナー付着量か
ら現像特性を測定し、その現像特性から画像形成時の各
種電位を決定する画像形成装置における電位制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電
子写真方式画像形成装置においては、一般に感光体ドラ
ム等からなる像担持体をモータなどの駆動手段で回転さ
せて帯電装置により像担持体を均一に帯電させた後に、
像担持体に対して露光装置による像露光で画像を書き込
んで静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置で現像
してから転写装置で転写材に転写して定着装置で転写材
に定着させている。

【０００３】このような電子写真方式画像形成装置にお
いて、像担持体上に静電潜像のパターンを形成して静電
潜像電位を測定し、該パターンを現像装置で顕像化した
後にそのトナー付着量から現像特性を求め、その現像特
性から現像バイアス電位、像担持体の帯電電位等の各種
電位を算出する方法が知られている。例えば、あらかじ
め潜像パターンの数だけトナー付着量の基準値を用意し
ておき、これらの基準値と各潜像パターン上のトナー付
着量とをそれぞれ比較することにより各種電位を決定す
る電位制御方法がある。また、他の電位制御方法とし
ては、潜像パターンの静電潜像電位及びそのパターンを
顕像化した後のトナー付着量をそれぞれの測定手段を用
いて測定し、その測定データから現像装置の現像特性、
いわゆる現像γの直線近似式を直線近似によって求め、
その直線近似式の傾きを現像効率とし、この現像効率か
ら各種電位を求める方法が提示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記電位制御方法で
は、上記基準値を正しく定めることが困難であり、とり
わけ、環境変動、経時変動の大きな現像剤が用いられる
場合には上記各種電位を制御するアルゴリズムが現像剤
の環境変動、経時変動による影響を回避するために複雑
になり、安定した電位を得るのに非常に時間がかかる。
また、上記電位制御方法では、近似直線方程式の傾き
のみから各種電位を決定するので、現像剤や像担持体の
変動に対して精度の点で十分であるとは言えず、電位制
御が不安定となり易い。とりわけ、電位変動の影響を受
け易いフルカラー複写機に応用した場合には、電位変化
により色変動が起こり易く、特にフルカラー画像のハイ
ライト部の安定性に欠けることになる。

【０００５】また、顕像化された潜像パターンは、一般
にある程度の数（階調）を有している方が、現像特性を
得るためには好ましいものの、潜像パターンの顕像化に
伴うトナー消費量の増大や、パターン形成に多くの時間
がかかるという不具合が生じてしまうので、頻繁に形成
することができなかった。このため、次のパターン形成
までの現像特性の変化に迅速に対応することができなか
った。

【０００６】本発明は、上記欠点を改善し、潜像パター
ンの顕像化に伴うトナー消費量を増大させることなく、
短時間で精度の良い電位制御を行うことができて現像剤
の変動に対して画像再現に最適な画像形成装置における
電位制御方法、及び、この種の電位制御方法を採用した
画像形成装置に最適な画像形成装置のトナー補給制御方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体上に静電潜像を形
成して、この静電潜像を現像装置により現像する画像形
成装置における電位制御方法であって、該像担持体上に
電位が互いに異なる複数の潜像パターンを形成して、そ
の電位を電位測定手段で測定するとともに該潜像パター
ンを顕像化して、そのトナー付着量をトナー付着量測定
手段で測定し、これらの測定電位とトナー付着量との関
係から第一の周期で該現像装置の現像特性を算出し、更
に、該第一の周期よりも画像形成回数に対する現像特性
測定周期が短い第二の周期で、かつ上記複数の潜像パタ
ーンの数を少なくして現像特性を算出し、第一の周期及
び第二の周期で求めた現像特性に基づいて画像形成時の
現像ポテンシャルを決定する。

【０００８】請求項２記載の発明は、現像装置の現像特
性を算出して前記画像形成装置の画像形成時の現像ポテ
ンシャルを決定する電位制御方法を採用した画像形成装
置におけるトナー補給制御方法であって、上記第二の現
像特性を算出するための潜像パターンを画像形成毎に形
成し、この潜像パターンの顕像化後のトナー付着量を用
いることにより、トナー補給制御を行うことを特徴とす
るものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の画
像形成装置におけるトナー補給制御方法において、トナ
ー補給制御条件を、上記現像特性、あるいは、該現像特
性及び環境条件に基づいて変更することを特徴とするも
のである。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項３記載の画
像形成装置におけるトナー補給制御方法において、上記
トナー補給制御条件を、現像γ特性線の傾きが大きく、
絶対湿度が低いときにはトナー濃度が低下するように変
更し、逆に、現像γ特性線の傾きが小さく、絶対湿度が
高いときには、トナー濃度が上昇するように変更するこ
とを特徴とするものである。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の画
像形成装置におけるトナー補給制御方法において、上記
トナー補給制御条件を、上記第一、第二の測定周期で算
出された現像特性に基づいて決定される画像形成時の現
像ポテンシャルに基づいて変更することを特徴とするも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図２は、本発明を適用できる画像
形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、フ
ルカラー複写機からなる電子写真方式の画像形成装置の
例である。この複写機は電子写真方式のカラー画像記録
装置からなるプリンタ部１０１及びカラー画像読み取り
装置（以下、カラースキャナと称す）１０２を有する。
カラースキャナ１０２は、コンタクトガラスからなる原
稿載置台１１９上の原稿を露光ランプからなる光源１２
０により照射し、その反射光像を反射ミラー１２１〜１
２３および結像レンズ１２４からなる光学系を介してカ
ラーセンサ１２５に結像して原稿のカラー画像情報を、
例えば青、緑、赤に色分解して読み取り、電気的な画像
信号に変換する。このカラーセンサ１２５は原稿のカラ
ー画像情報を、例えば青、緑、赤毎に色分解する色分解
手段と、この色分解手段で色分解された各色の画像情報
を電気的な画像信号に変換するＣＣＤからなる光電変換
素子とにより構成され、３色同じ読み取りを行う。カラ
ーセンサー１２５で得られた青、緑、赤の色分解画像信
号はその強度レベルをもとにして画像処理部（図示せ
ず）で色変換処理を受けて黒（以下ＢKと称す）、シア
ン（以下Ｃと称す）、マゼンタ（以下Ｍと称す）、黄色
（以下Ｙと称す）のカラー画像データに変換される。

【００１３】プリンタ部１０１はその画像処理部からの
カラー画像データによりＢK、Ｃ、Ｍ、Ｙの顕像を形成
して最終的なカラーコピーを形成する。ここに、ＢK、
Ｃ、Ｍ、Ｙの画像データを得るためのカラースキャナ１
０２は、プリンタ部１０２の動作と所定のタイミングを
取って露光ランプ１２０及び光学系１２１〜１２３が左
方向へ移動することによって原稿載置台１１９上の原稿
を走査し、１回の原稿走査毎に一色の画像データを得
る。カラースキャナ１０２がこのような動作を合計４回
繰り返すことによって、画像処理部が順次にＢK、Ｃ、
Ｍ、Ｙの４色の画像データを得る。そして、各色の画像
データを得る度毎にプリンタ部１０２で順次にその画像
データにより顕像を形成してこれらを重ね合わせて４色
フルカラー画像を形成する。

【００１４】プリンタ部１０１においては、感光体ドラ
ムからなる像担持体１０３は非画像形成時（複写待機
時）には停止している。また、感光体ドラム１０３は、
画像形成時（複写時）にはメインモータにより回転駆動
されて帯電チャージャからなる帯電手段１０４により均
一に帯電された後に１回転毎にレーザ光学系からなる露
光手段１０５によるレーザ光照射で黒色、シアン、マゼ
ンタ、イエローの各色成分の画像露光が順次に行われる
ことにより、各色成分の静電潜像が順次に形成される。

【００１５】レーザ光学系１０５は、画像処理部からの
カラー画像データを光信号に変換して感光体ドラム１０
３に原稿画像に対応した光書き込みを行なって静電潜像
を形成する。このレーザ光学系１０５は、レーザや、そ
の発光駆動制御を行う発光駆動制御部、ポリゴンミラ
ー、これを回転させるモータ、ｆ／θレンズ、反射ミラ
ー等で構成され、レーザが発光駆動制御部でカラー画像
データにより駆動されて発光する。このレーザからの光
信号はポリゴンミラーにより偏向されてｆ／θレンズ、
反射ミラーを介して感光体ドラム１０３に照射される。

【００１６】感光体ドラム１０３は図中矢印で示すよう
に、反時計方向に回転する。そして、この感光体ドラム
１０３の回りには感光体クリーニング装置１１２、除電
ランプ１１３、帯電チャージャ１０４、ＢK現像装置１
０６、Ｃ現像装置１０７、Ｍ現像装置１０８、Ｙ現像装
置１０９、光学方式反射濃度センサ２０８、中間転写ベ
ルト１１０などが配置されている。各現像装置１０６〜
１０９は、感光体ドラム１０３上の静電潜像を現像する
ために現像剤の穂を感光体ドラム１０３の表面に接触さ
せて回転する現像スリーブ１０６ａ、１０７ａ、１０８
ａ、１０９ａと、内部の現像剤を汲み上げて攪拌するた
めに回転する現像パドル１０６ｂ、１０７ｂ、１０８
ｂ、１０９ｂおよび現像剤のトナー濃度を検知するトナ
ー濃度センサ１０６ｃ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０９ｃ
などで構成されている。待機状態では４箇の現像装置１
０６〜１０９の全てが現像スリーブ１０６ａ、１０７
ａ、１０８ａ、１０９ａ上の現像剤は穂切り（現像不作
動）状態になっており、現像装置１０６〜１０９の各現
像動作の順序（ＢK、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画像形成の順序）
はＢK、Ｃ、Ｍ、Ｙの順でその静電潜像を現像する順序
となっている。ただし、各色の画像形成の順序はこれに
限定されるものではなく、任意の順序とすることができ
る。

【００１７】複写動作の開始時には、感光体ドラム１０
３が回転して帯電チャージャ１０４により均一に帯電さ
れる。そして、カラースキャナ１０２が所定のタイミン
グでＢK画像データを得るための読み取りを開始し、こ
のカラースキャナ１０２からの画像データにより画像処
理部がＢK画像データを得てこのＢK画像データに基づい
てレーザ光学系１０５が感光体ドラム１０３にレーザ光
による光書き込みを行って潜像を形成する。以下、この
ＢK画像データによる静電潜像をＢK潜像と称す。Ｃ、
Ｍ、Ｙの各画像データによる静電潜像も同様にＣ潜像、
Ｍ潜像、Ｙ潜像と称す。このＢK潜像をその先端部から
現像可能とすべく、ＢK現像装置１０６の現像位置に潜
像先端部が到着する前に現像スリーブ１０６ａが回転を
開始して現像剤の穂立てを行い、ＢK潜像をＢKトナーで
現像する。そして以後、感光体ドラム１０３上のＢK潜
像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がＢK現像位
置を通過した時点で速やかにＢK現像位置を１０６の現
像スリーブ１０６ａ上の現像剤穂切りを行なって現像不
作動状態にする。これは少なくとも、次のＣ画像データ
によるＣ潜像先端部が到着する前に完了させる。なお、
現像剤の穂切りは現像スリーブ１０６ａの回転方向を、
現像動作中とは逆方向に切替えることで行う。この時、
他の現像装置１０７〜１０９は現像不作動状態のままで
ある。

【００１８】感光体ドラム１０３上のＢKトナー像は、
感光体ドラム１０３と等速で駆動されている中間転写ベ
ルト１１０の表面に転写される（以下、感光体ドラム１
０３から中間転写ベルト１１０へのトナー像転写をベル
ト転写と称す）。ベルト転写は、感光体ドラム１０３と
中間転写ベルト１１０が接触している状態において、中
間転写ベルト１１０と接触している転写バイアスローラ
からなる電極１１１に所定のバイアス電圧を印加するこ
とで行う。感光体ドラム１０３はＢKトナー像の転写後
に感光体クリーニング装置１１２によりクリーニングさ
れて除電ランプ１１３により除電され、再び帯電チャー
ジャ１０４により均一に帯電される。なお、中間転写ベ
ルト１１０は感光体ドラム１０３に順次に形成されたＢ
K、Ｃ、Ｍ、Ｙの各トナー像が同一面に順次に位置合せ
して転写されることにより４色重ねのベルト転写画像が
形成され、その後、このベルト転写画像が後述のように
転写材としての転写紙に一括して転写される。

【００１９】ところで、感光体ドラム１０３側ではＢK
作像工程の次にＣ作像工程に進み、このＣ作像工程では
所定のタイミングでカラースキャナ１０３がＣ画像デー
タを得るための読み取りを始め、カラースキャナ１０３
からの画像データにより画像処理部がＣ画像データを得
てこのＣ画像データに基づいてレーザ光学系１０５が感
光体ドラム１０３にレーザ光による光書き込みを行って
Ｃ潜像を形成する。

【００２０】Ｃ現像装置１０７はその現像位置に対し
て、先のＢK潜像後端部が通過した後で且つＣ潜像の先
端が到着する前に現像スリーブ１０７ａが回転を開始し
て現像剤の穂立てを行い、Ｃ潜像をＣトナーで現像す
る。以後、Ｃ現像装置１０７は感光体ドラム１０３上の
Ｃ潜像領域の現像を続けるが、Ｃ潜像の後端部が通過し
た時点で、先のＢK現像装置１０６の場合と同様にＣ現
像スリーブ１０７ａ上の現像剤の穂切りを行う。これも
やはり次のＭ潜像先端部が到着する前に完了する。

【００２１】感光体ドラム１０３上のＣトナー像は、感
光体ドラム１０３と等速で駆動されている中間転写ベル
ト１１０の表面に転写される。感光体ドラム１１０はＣ
トナー像の転写後に感光体クリーニング装置１１２によ
りクリーニングされて除電ランプ１１３により除電さ
れ、再び帯電チャージャ１０４により均一に帯電され
る。

【００２２】感光体ドラム１０３側ではＣ作像工程の次
にＭ作像工程に進み、このＭ作像工程では所定のタイミ
ングでカラースキャナ１０３がＭ画像データを得るため
の読み取りを始め、カラースキャナ１０２からの画像デ
ータにより画像処理部がＭ画像データを得てこのＭ画像
データに基づいてレーザ光学系１０５が感光体ドラム１
０３にレーザ光による光書き込みを行ってＭ潜像を形成
する。

【００２３】Ｍ現像装置１０８はその現像位置に対し
て、先のＣ潜像後端部が通過した後で且つＭ潜像の先端
が到着する前に現像スリーブ１０８ａが回転を開始して
現像剤の穂立てを行い、Ｍ潜像をＭトナーで現像する。
以後、Ｍ現像装置１０８は感光体ドラム１０３上のＭ潜
像領域の現像を続けるが、Ｍ潜像の後端部が通過した時
点で、先のＣ現像装置１０７の場合と同様にＭ顕像スリ
ーブ１０８ａ上の現像剤の穂切りを行う。これもやはり
次のＹ潜像先端部が到着する前に完了する。感光体ドラ
ム１０３上のＭトナー像は、感光体ドラム１０３と等速
で駆動されている中間転写ベルト１１０の表面に転写さ
れる。感光体ドラム１０３はＭトナー像の転写後に感光
体クリーニング装置１１２によりクリーニングされて除
電ランプ１１３により除電され、再び帯電チャージャ１
０４により均一に帯電される。

【００２４】感光体ドラム１０３側ではＭ作像工程の次
にＹ作像工程に進み、このＹ作像工程では所定のタイミ
ングでカラースキャナ１０２がＹ画像データを得るため
の読み取りを始め、カラースキャナ１０２からの画像デ
ータにより画像処理部がＹ画像データを得てこのＹ画像
データに基づいてレーザ光学系１０５が感光体ドラム１
０３にレーザー光による光書き込みを行ってＹ潜像を形
成する。

【００２５】Ｙ現像装置１０９はその現像位置に対し
て、先のＭ潜像後端部が通過した後で且つＹ潜像の先端
が到着する前に現像スリーブ１０９ａが回転を開始して
現像剤の穂立てを行い、Ｙ潜像をＹトナーで現像する。
以後、Ｙ現像位置１０９は感光体ドラム１０３上のＹ潜
像領域の現像を続けるが、Ｙ潜像の後端部が通過した時
点で、先のＭ現像装置１０８の場合と同様にＹ顕像スリ
ーブ１０９ａ上の現像剤の穂切りを行う。これもＹ潜像
後端部が到着する前に完了する。感光体ドラム１０３上
のＹトナー像は、感光体ドラム１０３と等速で駆動され
ている中間転写ベルト１１０の表面に転写される。

【００２６】また、中間転写ベルト１１０は駆動ローラ
１３１、ベルト転写バイアスローラ１１１および従動ロ
ーラ１３２、１３３に張架されて電源回路からベルト転
写バイアスローラ１１１を介して転写バイアス電圧が印
加され、図示してない駆動モータにより駆動ローラ１３
１が駆動されて中間転写ベルト１１０が回転する。ベル
トクリーニング装置１１５は、ゴムブレード、中間転写
ベルト１１０に対する接離機構などで構成されており、
１色目のＢK画像をベルト転写した後にＣ画像、Ｍ画
像、Ｙ画像のベルト転写を行っているときには、ゴムブ
レードが接離機構によって中間転写ベルト１１０から離
間されている。

【００２７】紙転写バイアスローラ１１４は通常、中間
転写ベルト１１０から離間しており、中間転写ベルト１
１０に形成された４色の重ね画像が転写紙に一括して転
写される時にタイミングを取って接離機構で押圧されて
中間転写ベルト１１０に当接し、紙転写バイアスローラ
１１４に所定のバイアス電圧が電源回路より印加されて
紙転写バイアスローラ１１４と中間転写ベルト１１０と
の間を通過する転写紙へ中間転写ベルト１１０上の４色
の重ね画像を転写させる。（以下余白）

【００２８】この場合、転写紙は転写紙カセットからな
る給紙装置１３４から給紙ローラ１３５によりレジスト
ローラ１３６へ給紙され、レジストローラ１３６はその
転写紙を中間転写ベルト１１０上の４色重ね画像の先端
部が紙転写位置に到着するタイミングに合わせて給紙す
る。

【００２９】中間転写ベルト１１０から４色重ねトナー
像が一括して転写された転写紙は、搬送ベルトからなる
搬送装置により定着装置１１７へ搬送され、定着装置１
１７の所定温度にコントロールされている定着ローラ１
１７ａと加圧ローラ１１７ｂによる加熱・加圧によりト
ナー像が定着されて排紙トレイ１１８へフルカラーコピ
ーとして搬出される。また、ベルト転写後の感光体ドラ
ム１０３は、感光体クリーニング装置１１２で表面がク
リーニングされる。連続的に複写を行うリピートコピー
時には、カラースキャナ１０２の動作および感光体ドラ
ム１０３への画像形成が１枚目のＹ（４色目）作像工程
に引き続いて開始され、所定のタイミングで２枚目のＢ
K（１色目）作像工程に進む。また、中間転写ベルト１
１０は４色重ね画像を１枚目の転写紙へ一括して転写す
る工程に引き続いて表面がクリーニング装置１１５でク
リーニングされてそこに２枚目のＢKトナー像がベルト
転写される。その後は１枚目と同様な動作が行われ、以
降１枚毎に同様な動作が行われる。

【００３０】図１は、本複写機に内蔵されている制御系
を示す。この制御系はメイン制御部２０１と複数の周辺
制御部とにより構成され、メイン制御部２０１はメイン
ＣＰＵ２０２と、制御プログラム及び各種データを記憶
したＲＯＭ２０３と、ワーク領域として各種データを一
時的に記憶するＲＡＭ２０４と、各周辺制御部等との入
出力を行うためのＩ／Ｏインターフェース部２０５とに
より構成される。

【００３１】また、メイン制御部２０１はＩ／Ｏインタ
ーフェース部２０５を介してレーザ光学系制御部２０
６、電源回路２０７、反射濃度センサ２０８、トナー濃
度センサ１０６ｃ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０９ｃ、環
境センサ２１０、表面電位センサ２１１、トナー補給回
路２１２、中間転写ベルト駆動部２１３等が接続されて
いる。レーザ光学系制御部２０６はメインＣＰＵ２０２
から指示に基づいてレーザー光学系１０５を制御し、電
源回路２０７はメインＣＰＵ２０２からの指示に基づい
て帯電チャージャ１０４に高圧を印加して転写バイアス
ローラ１１１、紙転写バイアスローラ１１４に転写バイ
アス電圧を印加するとともに現像ローラ１０６ａ、１０
７ａ、１０８ａ、１０９ａにそれぞれ現像バイアス電位
を印加する。反射濃度センサ２０８は感光体ドラム１０
３上のトナー像の反射濃度をイエロー現像装置１０９と
中間転写ベルト１１０との間で光学的に検知し、環境セ
ンサ２１０は温度や湿度を検知する。表面電位センサ２
１１は感光体ドラム１０３の表面電位を帯電チャージャ
１０４と黒現像装置１０６との間で検知する。

【００３２】トナー補給回路２１２はメインＣＰＵ２０
２からの指示に基づいてマゼンタトナー補給部からマゼ
ンタ現像装置１０８へマゼンタトナーを補給させ、同様
に図示しない複数のトナー補給回路がそれぞれメインＣ
ＰＵ２０２からの指示に基づいて黒トナー補給部、シア
ントナー補給部、イエロートナー補給部から黒現像装置
１０６、シアン現像装置１０７、イエロー現像装置１０
９へ黒トナー、シアントナー、イエロートナーを補給さ
せる。中間転写ベルト駆動部２１３はＣＰＵ２０２から
の指示に基づいて駆動ローラ１３１を駆動して中間転写
ベルト１１０を回転させる。

【００３３】図３（ａ），（ｂ）は、メイン制御部２０
１の電位制御ルーチンを示す。本実施形態の電位制御ル
ーチンによる電位制御には、電位制御ａと電位制御ｂと
がある。メイン制御部２０１の電位制御ａのルーチンで
は、電源オン時の状態をジャム等の異常処理時と区別す
るために、ステップ５０１で定着装置１１７の定着温度
を検知する定着温度センサからの入力信号を基に、定着
装置１１７の定着温度が１００℃を越えているか否かを
判断し、定着装置１１７の定着温度が１００℃を越えて
いる場合には異常と判定して電位制御ａは行わない。一
方、電位制御ｂは画像形成時に毎回行うようにしてい
る。なお、本実施形態では、電位制御ａは基本的に装置
起動時に行うようにしているが、予め定められたコピー
枚数の複写毎、または一定時間毎等必要に応じて行うよ
うにしてもよい。

【００３４】以下に、電位制御（ａ）について説明す
る。メイン制御部２０１は、定着装置１１７の定着温度
が１００℃を越えていない場合には、ステップ５０２で
電源回路２０７により現像ローラ１０６ａに現像バイア
ス電位としての基準電位を印加して表面電位センサ２１
１の校正を行い、以後の電位計算ではその校正値を用い
る。次に、メイン制御部２０１は、ステップ５０３のＶ
sg調整では、反射濃度センサ２０８から感光体ドラム１
０３の地肌部に対する出力値を取り込んで反射濃度セン
サ２０８から感光体ドラム１０３の地肌部へ照射された
光の反射光が一定値になるように反射濃度センサ２０８
の発光量を調整する。

【００３５】次に、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム１０３上に潜像パターンを形成する（ステップ５０
４）。図４に示すように、感光体ドラム１０３の幅方向
中央部にＮ個の階調濃度を持つ静電潜像（Ｎ個の静電潜
像パターン）３０１、３０２、３０３・・・を感光体ド
ラム１０３の回転方向に沿って所定の間隔で形成し、例
えば１０個の相異なる階調濃度を持つ各辺が４０ｍｍで
ある矩形の潜像パターン３０１、３０２、３０３・・・
を１０ｍｍの間隔をおいて形成し、ステップ５０５でこ
れらの静電潜像３０１、３０２、３０３・・・の電位に
対する表面電位センサ２１１の出力値を読み込んでＲＡ
Ｍ２０４に格納する。そして、メイン制御部２０１は１
０個の潜像パターン３０１、３０２、３０３・・・を
黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色分、感光体ドラ
ム１０３上に順次に所定の間隔をおいて顕像化する。

【００３６】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０６のＰセンサ検知では、感光体ドラム１０３上の４色
分の潜像パターン３０１、３０２、３０３・・・を１色
分毎に黒現像装置１０６、シアン現像装置１０７、マゼ
ンタ現像装置１０８、イエロー現像装置１０９に現像さ
せて顕像化させることにより各色のトナー像とし、この
各色のトナー像に対する反射濃度センサ２０８の出力値
を各色毎にＶpi（ｉ＝１〜Ｎ）としてＲＡＭ２０４に格
納する。

【００３７】なお、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム１０３を帯電チャージャ１０４に均一に帯電させ、レ
ーザ光学系制御部２０６を介してレーザ光学系１０５の
出力を変えて潜像パターン３０１、３０２、３０３・・
・を形成してそのパターンを顕像化しているが、このよ
うな方法に限らず、レーザ光学系１０５を作動させずに
各現像装置１０６〜１０９の現像バイアス電位を切り換
えて潜像パターンを顕像化するようにしてもよい。

【００３８】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０７の付着量算出ステップにおいて、上記ＲＡＭ２０４
に格納した反射濃度センサ２０８の出力値をＲＯＭ２０
３に格納されているテーブルを参照し、単位面積当りの
トナー付着量に換算してＲＡＭ２０４に格納する。そし
て、ステップ５０８〜５１０を実行する。以下、これら
のステップについて詳細に説明する。

【００３９】図５は、ステップ５０５で得られた電位デ
ータとステップ５０７で得られたトナー付着量データと
の各潜像パターンにおける関係をｘ−ｙ平面上にプロッ
トしたものである。ｘ軸は電位ポテンシャル（現像バイ
アス電位Ｖ_Bと感光体ドラム１０３の表面電位Ｖ_Dとの
差：Ｖ_B−Ｖ_D）（単位Ｖ）を示し、ｙ軸は単位面積当り
のトナー付着量（mg/cm²）を示している。本実施形態の
光学方式反射濃度センサ２０８のような赤外光反射型セ
ンサは、一般的に、図５に示すように、トナー付着量が
多い多付着部において飽和特性を示し、得られた検出値
が実際のトナー付着量に対応しなくなる。このため、多
付着部において得られた反射濃度センサ２０８の検出値
をそのまま用いてトナー付着量を算出してしまうと、実
際の付着量とは異なった付着量を得ることになり、この
トナー付着量を基に行うトナー補給制御を正確に行うこ
とができなくなってしまう。そこで、本実施形態のメイ
ン制御部２０１は、各色の潜像パターン毎に、表面電位
センサ２１１と反射濃度センサ２０８から得られた潜像
パターンの電位と、その顕像化後のトナー付着量のデー
タとを後述のように電位データＸn（ｎ＝１〜１０）と
トナー付着量データＹｎとの関係（現像装置の現像γ特
性）の直線区間だけ選択し、この区間のデータに対して
最小自乗法を適用することにより各現像装置１０６〜１
０９の現像特性の直線近似を後述するような方法によっ
て行い、現像特性の近似直線方程式（Ｅ）を各色毎に
得、この近似直線方程式（Ｅ）により各色毎に制御電位
を計算するようにしている。

【００４０】最小自乗法の計算は次の式を用いる。Ｘave＝ΣＸｎ／ｋ・・・（１）Ｙave＝ΣＹｎ／ｋ・・・（２）Ｓｘ＝Σ（Ｘｎ−Ｘave）＊（Ｘｎ−Ｘave）・・・（３）Ｓｙ＝Σ（Ｙｎ−Ｙave）＊（Ｙｎ−Ｙave）・・・（４）Ｓｘｙ＝Σ（Ｘｎ−Ｘave）＊（Ｙｎ−Ｙave）・・・（５）表面電位センサ２１１と反射濃度センサ２０８から得ら
れた潜像パターンの電位、顕像化後のトナー付着量のデ
ータから求まる近似直線方程式（Ｅ）をＹ＝Ａ１＊Ｘ＋
Ｂ１としたとき、係数Ａ１、Ｂ１は上記変数を用いてＡ１＝Ｓｘｙ／Ｓｘ・・・（６）Ｂ１＝Ｙave−Ａ１＊Ｘave・・・（７）と表せる。

【００４１】また、近似直線方程式（Ｅ）の相関係数Ｒ
は、Ｒ＊Ｒ＝（Ｓｘｙ＊Ｓｘｙ）／（Ｓｘ＊Ｓｙ）・・・（８）と表わせる。本実施形態では、メイン制御部２０１は、
ステップ５０８において、各色毎に表面電位センサ２１
１と反射濃度センサ２０８とから得られた潜像パターン
の電位データＸn、顕像化後のトナー付着量のデータＹ
ｎの数値が若い方から５個のデータの組（Ｘ1〜Ｘ5、Ｙ
1〜Ｙ5）、（Ｘ2〜Ｘ6、Ｙ2〜Ｙ6）、（Ｘ3〜Ｘ7、Ｙ3
〜Ｙ7）、（Ｘ4〜Ｘ8、Ｙ4〜Ｙ8）、（Ｘ5〜Ｘ9、Ｙ5〜
Ｙ9）、（Ｘ6〜Ｘ10、Ｙ6〜Ｙ10）を取り出し、上述し
た式（１）〜（８）に従って直線近似計算を行うととも
に、相関係数Ｒを算出して下記のような６組の近似直線
方程式及び相関係数（９）〜（１４）を得る。

【００４２】Ｙ11＝Ａ11＊Ｘ＋Ｂ11 ；Ｒ11・・・（９）Ｙ12＝Ａ12＊Ｘ＋Ｂ12 ；Ｒ12・・・（１０）Ｙ13＝Ａ13＊Ｘ＋Ｂ13 ；Ｒ13・・・（１１）Ｙ14＝Ａ14＊Ｘ＋Ｂ14 ；Ｒ14・・・（１２）Ｙ15＝Ａ15＊Ｘ＋Ｂ15 ；Ｒ15・・・（１３）Ｙ16＝Ａ16＊Ｘ＋Ｂ16 ；Ｒ16・・・（１４）メイン制御部２０１は、得られた６組の近似直線方程式
のうちから相関係数Ｒ11〜Ｒ16のうちの最大値のものに
対応する１組の近似直線方程式を近似直線方程式（Ｅ）
として選択する。

【００４３】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０９で、各色毎に上述の選択した近似直線方程式（Ｅ）
において、図６に示すようにＹの値が必要最大トナー付
着量Ｍmaxとなる時のＸの値、すなわち現像ポテンシャ
ルの値Ｖmaxを算出する。黒現像装置１０６、シアン現
像装置１０７、マゼンタ現像装置１０８、イエロー現像
装置１０９の各現像バイアス電位Ｖ_Bと感光体ドラム１
０３上の各色の画像露光による表面電位（露光電位）Ｖ
_Lとは上述の式から次の式（１５）（１６）で与えら
れ、Ｖmax＝（Ｍmax−Ｂ1）／Ａ1・・・（１５）Ｖ_B−Ｖ_L＝Ｖmax＝（Ｍmax−Ｂ1）／Ａ1・・・（１６）Ｖ_BとＶ_Lとの関係は近似直線方式（Ｅ）の係数を用いて
表わすことができる。したがって（１６）式は、Ｍmax＝Ａ1*Ｖmax＋Ｂ1・・・（１７）となる。

【００４４】ここで、感光体ドラム１０３の露光前の帯
電電位Ｖ_Dと現像バイアス電位Ｖ_Bとの関係は、図６に示
すような直線方程式、すなわち、Ｙ＝Ａ2＊Ｘ＋Ｂ2・・・（１８）とｘ軸との交点のｘ座標Ｖ_K（現像装置の現像開始電
圧）と実験的に求めた地汚れ余裕電圧Ｖαとから、Ｖ_D−Ｖ_B＝Ｖ_K＋Ｖα・・・（１９）で与えられる。

【００４５】したがって、Ｖmax、Ｖ_D、Ｖ_B、Ｖ_Lの関係
は、（１６）（１９）式により決まる。この例ではＶma
xを参照値として、これと各制御電圧Ｖ_D、Ｖ_B、Ｖ_Lの関
係をあらかじめ実験等によって求め、図７に示すように
テーブル化してＲＯＭ２０３に格納してある。そして、
メイン制御部２０１は、ステップ５１０で、各色毎に上
記算出したＶmaxに最も近いＶmaxを有するテーブルを選
択し、その選択したテーブルに対応した各制御電圧
Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lを目標電位とする。

【００４６】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
１１で、レーザ光学系制御部２０６を介してレーザ光学
系１０５のレーザ発光パワーを最大光量となるように制
御し、表面電位センサ２１１の出力値を取り込むことに
より感光体ドラム１０３の残留電位を検出する。そし
て、ステップ５１２で、その残留電位が０でない時には
上記テーブルにより決定した目標電位Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lに
対してその残留電位分の補正を行って目標電位とする。
最後に、ステップ５１３で、感光体ドラム１０３の帯電
チャージャ１０４による帯電電位が上記目標電位Ｖ_Dに
なるように電源回路２０７を調整し、レーザ光学系制御
部２０６を介してレーザ光学系１０５におけるレーザ発
光パワーを感光体ドラム１０３の露光電位が上記目標電
位Ｖ_Lになるように調整し、かつ、黒現像装置１０６、
シアン現像装置１０７、マゼンタ現像装置１０８、イエ
ロー現像装置１０９の各現像バイアス電圧がそれぞれ上
記目標電位Ｖ_Bになるように電源回路２０７を調整す
る。次に、このＶ_D、Ｖ_Lの目標電位を中心にテーブルで
所定個の電位（本実施形態では着目した目標電位を中心
に、上下のテーブルから得られる２個の電位）に対し
て、同様の残留電位分の補正を行い、最終的な目標電位
とする。そして、Ｖ_Dの目標電位を達成するように帯電
チャージャ１０４に印加する帯電チャージャグリッド電
圧Ｖ_Gを変化させて、Ｖ_Dが目標電位となるように調整す
る。次に、Ｖ_Dが得られたら、Ｖ_Lの目標電位を達成する
ようにレーザーパワーを調整する。そして、所定の電位
に対して得られる帯電チャージャグリッド電圧Ｖ_G、レ
ーザパワーの調整値をＲＡＭ２０４に格納する。この値
は、次の電位制御ｂで用いる。なお、図３（ａ）のステ
ップ５１２は、後述する実施形態に係るトナー補給制御
のためのステップである。

【００４７】次に、本発明の特徴であるメイン制御部２
０１の電位制御ｂについて、図３（ｂ）を用いて説明す
る。ステップ６０１の潜像パターン形成では、前述の電
位制御ａと同様、図４に示すように感光体ドラム１０３
の幅方向中央部にＮ個の階調濃度を持つ静電潜像パター
ン（Ｎ個の潜像パターン）３０１、３０２、３０３・・
・を感光体ドラム１０３の回転方向に沿って所定の間隔
で形成する。本実施形態の電位制御ｂでは、３個の相異
なる階調濃度を持つ各辺が４０ｍｍである矩形の潜像パ
ターン３０１、３０２、３０３を１０ｍｍの間隔をおい
て形成し、ステップ６０２でこれらの潜像パターン３０
１、３０２、３０３の電位に対する表面電位センサ２１
１の出力値を読み込んでＲＡＭ２０４に格納する。そし
て、メイン制御部２０１は３個の潜像パターン３０１、
３０２、３０３を黒、シアン、マゼンタ、イエローの４
色分、感光体ドラム１０３上に順次に所定の間隔をおい
て顕像化する。

【００４８】ここで重要なのは、潜像パターンを形成す
るときの電位（レーザパワー）である。この電位は、電
位制御ａで得られた現像特性（図５参照）から近似直線
方程式を求めたときに用いた電位データ及びトナー付着
量データの上下限から決まる直線区間を、適当に分割し
た潜像パターンとなるような３つの電位とすることが望
ましく、これがパッチ数を減らすポイントとなる。ここ
で、もしこの直線区間の算出が困難である場合には、あ
る程度の精度低下を認めた上で、あらかじめ実験によっ
て潜像パターン上への狙いのトナー付着量を決めておい
てもよい。

【００４９】次に、ステップ６０３のＰセンサ検知（反
射濃度センサ２０８による検知）では、感光体ドラム１
０３上の４色分の潜像パターン３０１、３０２、３０３
を１色分毎に黒現像装置１０６、シアン現像装置１０
７、マゼンタ現像装置１０８、イエロー現像装置１０９
に現像させて顕像化させることにより各色のトナー像と
し、この各色のトナー像に対する反射濃度センサ２０８
の出力値を各色毎にＶpi（ｉ＝１〜Ｎ）としてＲＡＭ２
０４に格納する。

【００５０】次に、ステップ６０４のトナー付着量検出
では、ステップ６０３でＲＡＭ２０４に格納した反射濃
度センサ２０８の出力値を、ＲＯＭ２０３に格納された
テーブルを参照することにより単位面積当たりのトナー
付着量Ｍ／Ａ（mg/cm²）に換算した後、ＲＡＭ２０４に
格納する。

【００５１】図８は、上記ステップ６０２で得られた電
位データと上記ステップ６０４で得られた付着量データ
との各パッチにおけるデータをｘ−ｙ平面上にプロット
したものである。図８のｘ軸は、電位ポテンシャル、す
なわち現像バイアスと感光体ドラム１０３の表面電位と
の差：Ｖｂ−Ｖｄ（Ｖ）を示し、ｙ軸は、単位面積当た
りのトナー付着量Ｍ／Ａ（mg/cm²）を示している。

【００５２】この電位制御ｂでは、上記表面電位センサ
２１１と反射濃度センサ２０８とから得られたパターン
データは、図８に示すように、ほぼ直線区間にあるた
め、この区間内のデータに対してステップ６０５で直線
方程式を求め、ここからステップ６０６で、必要最大ト
ナー付着量ＭmaxのときのＸの値、すなわち電位ポテン
シャルＶmaxを算出する。本実施形態の電位制御ｂで
は、３点のデータのうち２点を選び、次の３つの直線方
程式を求める。Ｙ21＝Ａ21＊Ｘ＋Ｂ21・・・（２０）Ｙ22＝Ａ22＊Ｘ＋Ｂ22・・・（２１）Ｙ23＝Ａ23＊Ｘ＋Ｂ23・・・（２２）Ｘ＝Ｖmax＝（Ｍmax−Ｂ1）／Ａ1・・・（１５）なお、本実施形態の電位制御ｂの処理は、電位制御ａの
補正的な立場で行っており、得られるＶmaxの値が、電
位制御ａの処理で得られるＶmaxの値と大きく異なるこ
とはなので、電位制御ｂで求めたＶmaxが、電位制御ａ
で求めたＶmaxに最も近い値となるような直線を選択す
るようにしている。これにより、例えば、一時的な画像
の検出ミスなどによる急激な変化が生じた場合に、この
ときの検出結果をそのまま用いてＶmaxを求めてしまう
ことを防止することができる。

【００５３】ここで、本実施形態の電位制御ｂでは、３
点から２点を選んで直線方程式を求めているが、このよ
うな求め方に限定されるものではなく、上述のように近
似直線を求めたり、パターン数を増やすことも勿論可能
である。しかし、あまり数を増やすと本来の画像形成以
外にトナーを多く消費することになるので、できるだけ
少ないデータで直線方程式が求められることが望まし
い。

【００５４】次に、ステップ６０７では、Ｖmaxを参照
値として上記Ｖ_D、Ｖ_B、Ｖ_Lの関係を図７に示すような
データテーブルの形でＲＯＭ２０３に持たせておき、各
色ごとに、上記算出したＶmaxに最も近いＶmaxを有する
テーブルを選択し、その選択したテーブルにより制御電
圧Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lを目標電位として求める。

【００５５】次に、ステップ６０８では、ステップ６０
７で求めた目標電位を設定する。ここで、電位制御ｂは
電位制御ａと異なり、画像形成時に毎回行っているの
で、Ｖ_D、Ｖ_Lが目標値になるようにフィードバック制御
を行うことが時間的に困難である。このため、あらかじ
め電位制御ａの処理で求めた３つのテーブルに対するＶ
_G、及びレーザパワーの調整値の関係を直線近似したも
のから、計算によって該調整値を決定している。なお、
図３（ｂ）のステップ６０８は、後述する実施形態に係
るトナー補給制御のためのステップである。（以下、余白）

【００５６】以上、本発明の電位制御方法では、感光体
ドラム１０３上に相異なるトナー付着量を有する複数の
潜像パターンを形成してその電位を表面電位センサ２１
１で測定するとともに該潜像パターンを顕像化してその
トナー付着量を反射濃度センサ２０８で測定し、これら
の測定電位とトナー付着量との関係から装置起動時の現
像装置の現像特性を電位制御ａによって算出している。
更に、電位制御ｂでは、装置起動後、画像形成毎に上記
複数の潜像パターンの数を少なくして現像特性を算出し
ている。そして、電位制御ａ及び電位制御ｂによって得
られた現像特性に基づいて複写機からなる画像形成装置
の画像形成時の現像ポテンシャルを決定するための各種
電位Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lを決定しており、感光体ドラム１０
３上に電位制御ａを算出するときに形成する潜像パター
ンよりも少数の潜像パターンを形成するので、電位制御
ｂで、電位制御ａと同じ数の潜像パターンを形成する場
合に比して、パターン形成時間を短くすることができる
とともに、パターン形成に伴うトナー消費をできるだけ
少なくして現像特性を正確に把握することができる。

【００５７】しかも、本実施形態の電位制御ｂは電位制
御ａの補正的な立場で行われ、電位制御ａで求めたＶma
xの値に最も近い値を採用している。これにより、例え
ば、一時的な画像の検出ミスなどにより、電位制御ｂで
求めた検出結果に急激な変化が生じたとしても、このよ
うな検出ミスなどに基づく誤った電位制御を防止するこ
とができ、現像特性を正確に把握して、得られた現像特
性から最適画像を再現することができる。

【００５８】特に、本実施形態では、上記測定で複数組
の電位及びトナー付着量のデータを得てこの複数組の電
位及びトナー付着量の関係が直線的に変化する区間を算
出し、この区間における上記測定した電位及びトナー付
着量のデータから現像特性を直線近似することにより近
似直線方程式を得て、この近似直線方程式を現像特性と
して用いるので、簡単な構成ながら反射濃度センサ２０
８の検出特性が非直線性を有していても、この非直線性
に影響されずに精度の良い電位制御を行うことができ、
現像剤の変動に対して画像再現に最適である。

【００５９】また、Ａ、Ｂを係数として現像特性の直線
部における近似直線方程式をＹ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂとし、測定
した電位のデータをＸ、トナー付着量のデータをＹ、現
像装置の現像バイアス電位Ｖ_B、感光体ドラム１０３の
露光電位Ｖ_Lと電位制御で最大トナー付着量Ｍmaxが得ら
れる電位Ｖmaxとの関係をＭmax＝Ａ＊Ｖmax＋ＢＶ_B−Ｖ_L＝Ｖmax とするので、現像バイアス電位Ｖ_B、感光体ドラム１０
３の露光電位Ｖ_Lの制御を精度良く行うことができる。

【００６０】また、上記測定で得られたＮ組の組合わせ
の電位及びトナー付着量のデータの中からＭ（Ｍ≦Ｎ）
組のデータに対して最小自乗法を適用することによって
得られるＫ個の直線に対して各直線の相関係数を算出
し、相関関数の最大値が得られるデータの組み合せの区
間を上記区間とするので、より精度の良い電位制御を行
うことができる。

【００６１】次に、以上の電位制御方法のように、現像
装置の現像特性を算出して上記画像形成装置の画像形成
時の各種電位を決定する電位制御方法を採用した画像形
成装置に採用することが最適なトナー補給制御方法に関
する発明の実施形態ついて説明する。前述の実施形態に
係る電位制御方法では、相異なるトナー付着量を有する
複数の潜像パターンを形成し、この潜像パターンの電位
及びその顕像化後のトナー付着量を測定し、この測定し
た電位とトナー付着量のデータとの関係から、現実の
（その時点の）現像装置の現像特性を算出する。そし
て、算出した現像特性を前提として、所望の最大トナー
付着量Ｍmaxを得られ、かつ、所望の地汚れ余裕電圧を
確保し得るように、帯電チャージャ１０４の電源回路２
０７、レーザ光学系１０５のレーザ発光パワー、各現像
装置の現像バイアス電位などを調整し、画像形成時の各
種電位を決定するように制御する。この現像特性には、
現像剤の変動、例えば、現像剤（キャリアとトナーそれ
ぞれ）の帯電量（Ｑ／Ｍ）の変動の影響も反映されてい
るので、例えば現像剤が寿命に近づいていって現像剤の
帯電量が低下していく場合にも、所望の最大トナー付着
量Ｍmaxを得られ、かつ、所望の地汚れ余裕電圧を確保
し得る良好な画像が形成できる。

【００６２】例えば、縦軸に感光体ドラム１０３上のト
ナー付着量、横軸に感光体ドラム１０３上の電位、をそ
れぞれ取って、第一回目のパッチパタ−ン形成時に求め
られた近似直線方程式Ｙ＝Ａ１＊Ｘ＋Ｂ１、第二回目の
同近似直線方程式がＹ＝Ａ２＊Ｘ＋Ｂ２、第三回目の同
近似直線方程式がＹ＝Ａ３＊Ｘ＋Ｂ３を示すように、現
像特性が経時で変化する。そして、現像剤が寿命に近づ
いていく場合、現像剤の帯電量が低下していく結果、上
記近似直線方程式の例えば傾きが次第に大きくなる。こ
れに伴い、算出した現像特性に対応する近似直線方程式
に応じて、所望の最大トナー付着量Ｍmaxを得られ、か
つ、所望の地汚れ余裕電圧を確保し得るように、Ｖ_D，
Ｖ_B，Ｖ_Lを調整するので、例えば、近似直線方程式の傾
きが大きくなった現像特性の下でも所望の画像を形成で
きる。

【００６３】ところが、このような電位制御方法を採用
した画像形成装置におけるトナー補給制御方法として、
従来公知の顕像化後の潜像パターンを用いたトナー補給
制御方法を単に併用すると不具合が発生する恐れがあ
る。すなわち、従来公知の潜像パターンを用いたトナー
補給制御方法では、感光体ドラム１０３上にトナ−付着
量検知用の潜像パタ−ンを形成し、このパターンを顕像
化したときに付着するトナー付着量を、反射濃度の大小
により判断することによりトナ−補給量を制御する。こ
の潜像パタ−ンを形成する電位ポテンシャル（感光体ド
ラム１０３上のパッチ電位と現像バイアス電位との差）
は常に一定に保たれている。このため、前述のように、
現像剤が寿命に近づいていってトナー、キャリアともに
帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下し、上記近似直線方程式の傾き
が大きくなるように現像特性が変化していった場合、現
実の現像剤のトナー濃度がかなり低くなっても、顕像化
後の潜像パターン上にはある程度のトナー付着量を得る
ことができる。よって、上記顕像化後のパターンの反射
濃度の大小に応じて補給されるトナー量が現実のトナー
濃度のわりに少なくなり、トナー濃度低下が進む。これ
により、キャリアに付着しているトナーが少なくなり、
キャリアが感光体ドラム１０３表面との直接接触で感光
体ドラム１０３側に移転してしまう、キャリア付着など
の不具合が発生してしまう。

【００６４】そこで、本実施形態のトナー補給制御方法
においては、上記電位制御ａ，ｂにおいて算出した現像
特性に応じて、トナー補給条件を決定することにより、
現像剤の変動によるトナー補給制御上の不具合を防止す
るようにしている。以下、前述の図３（ａ），（ｂ）に
示す電位制御方法を採用した画像形成装置に適用した本
実施形態のトナー補給制御方法について説明する。

【００６５】画像形成動作が開始されると、画像形成後
に毎回、所定の作像条件によって電位制御ｂ用の潜像パ
ターンを、感光体ドラム１０３上の画像の後端から一定
間隔をおいた非画像領域に形成し、表面電位センサ２１
１により、潜像パターン部の表面電位Ｖpを測定し、Ｖp
の測定結果に基づき、潜像パターンの現像ポテンシャル
が一定になるように、潜像パターンの現像時に現像バイ
アスを印加する。そして、反射濃度センサ２０８によ
り、感光体ドラム１０３の地肌部の基準反射濃度Ｖsgと
検知パターン部の反射濃度Ｖspを測定する。なお、該地
肌部の基準反射濃度Ｖsgは、電位制御ａの実行時、感光
体ドラム１０３上にトナーのない状態（本実施形態では
約４Ｖ付近）において調整されたものを用いている。ま
た、トナー補給は、電位制御ｂに用いている潜像パター
ンの測定結果に基づいて行われる。図９は、本実施形態
の装置に適用した反射濃度センサ２０８の出力特性の一
例である。特性線ａは、黒トナーを示し、特性線ｂは、
カラートナーを示している。この反射濃度センサ２０８
の出力特性は、現像能力（トナー濃度）が低く、顕像化
後のパターン上のトナー付着量が少ないときに反射光量
が増え、センサ２０８の出力、すなわちＶspの値が上昇
する。逆に、現像能力が高く、顕像化後のパターン上の
トナー付着量が多いときに反射光量が減り、Ｖspの値も
下降する。ただし、特性線ｂで示すカラートナーの場合
は、トナー付着量が所定以上になるとトナー表面からの
反射光が増えて再びゆるやかに上昇する特性を持ってい
る。

【００６６】したがって、反射濃度センサ２０８の出力
特性に応じて好ましい制御レベル、すなわち、トナーの
付着量の規定値がおおよそ決まり、本実施形態では、黒
トナーの付着量の規定値を０．４mg／cm²、カラートナ
ーの付着量の規定値を０．３mg／cm²としている。この
ため、電位制御ａで求めた現像特性より黒トナーの付着
量で０．４mg／cm²、カラートナーの付着量で０．３mg
／cm²になる現像ポテンシャルの潜像パターンを電位制
御ｂの潜像パターンの１つに含めている。例えば、黒ト
ナーの場合で電位制御ａで求めた現像特性が図５のよう
であったとき、直線領域の判定及びトナー付着量が上記
規定値になったときの潜像パターン３点の現像ポテンシ
ャルを決定する。黒トナー：Ｖ_0.4＝（０．４−Ｂ１）／Ａ１カラートナー：Ｖ_0.3＝（０．３−Ｂ１）／Ａ１そして、例えばトナー付着量が規定値（０．３，０．
４，０．５）の３点で決定しておいたとすれば、このよ
うな付着量になる現像ポテンシャル３点を電位制御ａの
処理で用いた近似直線方程式により求めると、７９，１
１０，１４２（Ｖ）となる。なお、上記規定値は、
（０．３，０．４，０．５）の３点に限らず、以下の基
準で決定すればよい。すなわち、反射濃度センサ２０８
の感度特性が直線性を示す範囲であり、現像ポテンシャ
ルを決めるための黒トナーの付着量の規定値とカラート
ナーの付着量の規定値とを含み、更に、望ましくは３点
がＭ／Ａで等間隔となるように決定すればよい。

【００６７】本実施形態では、上記補給時電位算出に引
き続き、これで決定した上記Ｖbを現像スリーブに印加
して、上記パッチパタ−ンを現像する。この現像された
パッチパタ−ン上のトナ−像に対する反射光を反射濃度
センサ２０８により検知し、この電位をＶspとする。あ
らかじめ、トナ−非現像領域の反射光量をＶsgとして求
めておき、ＶspとＶsgの比に基づいてトナ−補給量を決
める。トナー補給制御は黒トナーの場合は０．４mg／cm
²（カラートナーの場合は０．３mg／cm²）となるように
形成した、現像ポテンシャルが１１０（Ｖ）のときの潜
像パターンを顕像化したときの反射濃度センサ２０８の
出力に基づいてトナー補給を行う。このときの補給量
は、反射濃度センサ２０８の出力に基づいてＲＯＭ２０
３内に格納されたデータテーブルを参照することにより
次のように求められる。Ｖsp／Ｖsg＜Ａ１ −−−＞Ｔona１（mg）Ａ１＜Ｖsp／Ｖsg＜Ａ２ −−−＞Ｔona２（mg）Ａ２＜Ｖsp／Ｖsg −−−＞Ｔona３（mg）実際のトナー補給時間Ｘ（sec）は求めたトナー補給量
をＴadd（mg)、トナー補給モータの補給能力をＫ（mg/s
ec）とすると、Ｘ＝Ｔadd／Ｋで表され、上記条件のときのＴona１〜３が、求めたト
ナー補給量Ｔaddに相当する。

【００６８】これにより、トナー補給に用いる、顕像化
後のパターン濃度はトナー補給の追従する範囲で維持さ
れるが、経時の環境変動などにより、同じトナー濃度で
も現像能力が異なることがあるため、次第にトナー濃度
が好ましい濃度範囲（例えば、４〜７wt％）から外れて
上昇あるいは下降してしまうことが考えられる。

【００６９】一般に、現像特性線の傾きは、トナー濃度
が高くなると大きくなり、また、絶対湿度が低くなると
小さくなっていくという性質がある。

【００７０】そこで、本発明においてはこの性質を考慮
し、トナー濃度が所定の範囲にあるように現像特性と環
境特性とから、現像特性線の傾きが大きく、望ましく
は、絶対湿度の低い場合、トナー濃度が低下するように
変更し、また、現像特性線の傾きが小さく、望ましく
は、絶対湿度の高い場合、トナー濃度が上昇するよう
に、トナー補給制御に用いる潜像パターンの現像ポテン
シャルを変更する。例えば、電位制御ａの結果、現像特
性線の傾きが大きく、望ましくは、絶対湿度の低いと判
断された場合、トナー濃度が低下するようにその程度に
応じて、電位制御ｂの０．４mgを狙っている潜像パター
ンの現像ポテンシャルを数十Ｖ大きくする。これによ
り、潜像パターン上のトナー付着量は上昇するため、ト
ナー補給量は抑えられ、トナー濃度が低下する。

【００７１】なお、反射濃度センサ２０８がトナーの低
付着量領域から高付着量領域まで同程度の感度を有して
いれば、特に湿度センサを設けなくても、検出された検
出値に基づいてトナー濃度、画像濃度を制御できる。し
かしながら、一般的に、反射濃度センサは、トナーの高
付着量領域で感度が低いため、中程度の付着量域で検出
された検出値を基に、高付着量領域の付着量を予想して
いる。また、温度や湿度などの環境の変動、特に湿度に
大きな変動があると、トナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）に影響
し、パッチパターン部のトナー付着量が変動するので、
この予測がしにくくなる。このため、湿度センサ等の環
境変動を検知できるセンサを用いた方が、絶対湿度の条
件を考慮してトナー付着量を検出するためには望まし
く、トナー濃度、画像濃度を制御するのに有利なことが
多い。

【００７２】ここで、環境の変動を検知するセンサを持
っていないために環境変動の検知ができない場合には、
電位制御ａの結果による現像特性線の傾き、すなわち、
選択された電位制御テーブルのナンバーによって、現像
特性線の傾きが所定の傾きよりも大きかったり、小さか
ったりしたときに、同様に電位制御ｂのトナー補給制御
に用いている潜像パターンの現像ポテンシャルを現像特
性線の傾きが大きい場合には大きく、小さい場合には小
さくする。これによれば、環境の変動を考慮できる場合
に比してトナー濃度変動量が若干増えるものの、ある程
度のトナー濃度範囲に抑えることができる。

【００７３】以上、本実施形態のトナー補給制御方法に
よれば、通常このような制御を行うと、電位制御ａだけ
では次の現像特性の測定まではトナー濃度が変化する
と、画像も変化してしまうのに対し、画像形成時に毎回
電位制御を行っている電位制御ｂによって各電位が制御
されるので、トナー濃度変化のような短いレンジの変化
に追従して安定した画像を得ることができる。

【００７４】特に、本実施形態のトナー補給制御方法で
は、現像特性を装置内において直接検出しているので、
最適な画像電位を得ることができるとともに、最適なト
ナ−濃度制御条件を決定することができる。これによ
り、その時点での最良な画像を保証することができる。
また、現像特性として、感光体ドラム１０３上の潜像電
位とトナ−付着量との関係が直線特性を示す領域におけ
る直線方程式を用いて現像特性として用いるため、計算
精度の安定性を得ることができるとともに、制御ル−チ
ンを簡明に構成することができる。また、感光体ドラム
１０３上のトナ−付着量を検出する反射濃度センサ２０
８を現像特性の算出とトナ−補給との両方に用いること
ができるので、センサの数を必要最小限に抑えることが
できる。これにより構成が簡単になり、コスト面でも非
常に有利である。とりわけ、フルカラ−システムの構成
時において、トナ−濃度制御の各色ごとのトナ−濃度制
御用にセンサをそれぞれ持たせる必要が無いので、非常
に有利である。

【００７５】なお、本実施形態のトナー補給制御方法に
おいては、潜像パターン形成時の現像バイアスを、算出
した現像特性（現像剤の特性変動の影響を受けている）
を前提にして、黒トナーの場合は０．４mg／cm²、カラ
ートナーの場合は０．３mg／cm²の付着量が得られるよ
うに補正するため、逆にトナー濃度が許容範囲の下限に
近づいた場合にも、ある程度のパターンへのトナー付着
量を得るようにしている。このため、現実のトナー濃度
のわりにトナー補給量が少なくなり、トナー濃度が過剰
な低下を生じる恐れがある。しかし、このような恐れ
は、従来周知の最適のトナー補給量を確保する各種の技
術、例えば、画像データを用いてトナー消費量を予測
し、予測したトナー消費量をトナー補給量設定に当たっ
て参考にする技術を併用することによって無くすことが
できる。無論、本実施形態の装置においても、このよう
な技術が採用されている。（以下、余白）

【００７６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、像担持体
上に静電潜像を形成してこの静電潜像を現像装置により
現像する画像形成装置における電位制御方法であって、
該像担持体上に電位が互いに異なる複数の潜像パターン
を形成してその電位を電位測定手段で測定するとともに
該潜像パターンを顕像化してそのトナー付着量をトナー
付着量測定手段で測定し、これらの測定電位とトナー付
着量との関係から第一の周期で該現像装置の現像特性を
算出し、更に、該第一の周期よりも画像形成回数に対す
る現像特性測定周期が短い第二の周期で、かつ上記複数
の潜像パターン形成回数を少なくして現像特性を算出
し、第一の周期及び第二の周期で求めた現像特性に基づ
いて画像形成時の現像ポテンシャルを決定している。こ
のため、像担持体上に該第一の周期で形成する潜像パタ
ーンの数よりも少数の潜像パターンを形成するので、該
第二の周期において、該第一の周期で形成する潜像パタ
ーンの数と同数のパターンを形成する場合に比して、パ
ターン形成時間を短くすることができるとともに、パタ
ーン顕像化に伴うトナー消費をできるだけ少なくして現
像特性を正確に把握することができる。よって、各種電
位制御を精度良く行うことができ、現像剤の変動に対し
て画像再現に最適である。

【００７７】特に、請求項２記載の発明によれば、現像
装置の現像特性を算出して画像形成装置の画像形成時の
現像ポテンシャルを決定する電位制御方法を採用した請
求項２記載の画像形成装置におけるトナー補給制御方法
において、上記第二の測定周期で現像特性を算出するた
めに画像形成動作ごとに形成される潜像パターンの顕像
化後のトナー付着量のデータに基づいてトナー補給制御
を行うので、トナー濃度変化などによる現像特性の変化
に追従して、最適な画像電位を得ることができるととも
に、最適なトナ−濃度制御条件を決定することにより、
その時点での最良な画像を保証することができる。

【００７８】特に、請求項３記載の発明によれば、請求
項２記載の画像形成装置におけるトナー補給制御方法に
おいて、トナー補給制御条件を、上記現像特性、あるい
は該現像特性及び環境条件に基づいて変更するので、現
像剤の環境変動などが生じても、この変動に追従してト
ナー補給制御がおこなわれ、安定した画像を得ることが
できる。

【００７９】特に、請求項４記載の発明によれば、請求
項３記載の画像形成装置におけるトナー補給制御方法に
おいて、上記トナー補給制御条件を、現像γ特性線の傾
きが大きく、絶対湿度が低いときにはトナー濃度が低下
するように変更し、逆に、現像γ特性線の傾きが小さ
く、絶対湿度が高いときには、トナー濃度が上昇するよ
うに変更するので、トナー濃度を所望の濃度範囲内に抑
えることができ、常に安定した画像を得ることができ
る。

【００８０】特に、請求項５記載の発明によれば、請求
項４記載の画像形成装置におけるトナー補給制御方法に
おいて、上記トナー補給制御条件として、上記第一、第
二の測定周期で求めた現像特性に基づいて決定される画
像形成時の現像ポテンシャルを用いるため、例えば、比
較的制御が容易な現像バイアス電圧を制御することがで
きるので、トナー補給制御条件を容易に変化させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用できる画像形成装置の一例を示す
概略構成図である。

【図２】同例の機構部を示す断面図である。

【図３】同例の電位制御（ａ）及び（ｂ）のフローを示
すフローチャートである。

【図４】同例の感光体ドラム及びパッチパターンを展開
して示す図である。

【図５】同例における感光体ドラムの表面電位とトナー
付着量との関係を示す特性図である。

【図６】同例の近似直線と制御電位との関係を示す図で
ある。

【図７】同例のテ−ブルを示す図である。

【図８】同例の電位制御（ｂ）におけるトナー補給制御
の説明図である。

【図９】同例の反射濃度センサの出力特性図である。

【符号の説明】

１０３感光体ドラム１０８現像装置２０１メイン制御部２０８光学方式反射濃度センサ２１１表面電位センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に静電潜像を形成して、この静
電潜像を現像装置により現像する画像形成装置における
電位制御方法であって、該像担持体上に電位が互いに異
なる複数の潜像パターンを形成して、その電位を電位測
定手段で測定するとともに該潜像パターンを顕像化し
て、そのトナー付着量をトナー付着量測定手段で測定
し、これらの測定電位とトナー付着量との関係から第一
の周期で該現像装置の現像特性を算出し、更に、該第一
の周期よりも画像形成回数に対する現像特性測定周期が
短い第二の周期で、かつ上記複数の潜像パターンの数を
少なくして現像特性を算出し、第一の周期及び第二の周
期で求めた現像特性に基づいて画像形成時の現像ポテン
シャルを決定することを特徴とする画像形成装置におけ
る電位制御方法。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置における電位
制御方法を採用した画像形成装置のトナー補給制御方法
であって、上記第二の現像特性を算出するための潜像パターンを画
像形成毎に形成し、この潜像パターンの顕像化後のトナ
ー付着量を用いることにより、トナー補給制御を行うこ
とを特徴とする画像形成装置のトナー補給制御方法。
【請求項３】トナー補給制御条件を、上記現像特性、あ
るいは、該現像特性及び環境条件に基づいて変更するこ
とを特徴とする請求項２の画像形成装置のトナー補給制
御方法。
【請求項４】上記トナー補給制御条件を、現像γ特性線
の傾きが大きく、絶対湿度が低いときにはトナー濃度が
低下するように変更し、逆に、現像γ特性線の傾きが小
さく、絶対湿度が高いときには、トナー濃度が上昇する
ように変更することを特徴とする請求項３の画像形成装
置のトナー補給制御方法。
【請求項５】上記トナー補給制御条件を、上記第一、第
二の測定周期で算出された現像特性に基づいて決定され
る画像形成時の現像ポテンシャルに基づいて変更するこ
とを特徴とする請求項４の画像形成装置のトナー補給制
御方法。