JPH10268605A

JPH10268605A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10268605A
Application number: JP9069489A
Authority: JP
Inventors: Kouta Fujimori; 仰太藤森
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】限られた検出データに基づき像担持体上の帯
電電位とトナー付着量との相関関係を精度よく検出し
て、画質のよい画像が得られるようにする。【解決手段】段階的にトナー付着量が異なる各トナー
パターン間について傾き算出手段により順次算出された
傾き量Ｑ₁ 〜Ｑ_mを用いて統計量算出手段でそれらの統
計量を算出し（Ｓ１１〜Ｓ１３）、その統計量に基づく
所定の閾値Ｓ１，Ｓ２を用いて近似直線算出に用いる
（Ｖ_pk，Ｖ_sk）の組を選択することで、種々のノイズに
よる真でないデータ成分を除去した後、真でないデータ
成分が除去されたｋ組分の（Ｖ_pk，Ｖ_sk）を用いて近似
直線算出手段で近似直線式を算出する（Ｓ１７）ので、
限られたデータ成分を用いながら、精度のよい近似直線
式が得られる。このような精度のよい近似直線式に基づ
き条件決定手段により作像条件を決定する（Ｓ１８）の
で、画質のよい出力画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機、
特にフルカラーデジタル複写機等におけるプリンタ部分
のような電子写真プロセスを利用した画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の画像形成装置において
良好なる出力画像を得るには、与えられた入力信号（複
写機の場合には、原稿）に対して適正な出力信号を得る
ことが必要となる。電子写真プロセスを利用した画像形
成装置の場合であれば、感光体表面を帯電装置により適
正な帯電量で一様帯電し、露光装置により適正な露光量
で光書込みを行って静電潜像を形成し、この静電潜像を
適正な現像能力の現像装置で現像することが重要とな
る。

【０００３】このようなプロセスにおいて、感光体上の
帯電電位とトナー付着量とは相関関係を有しており、或
る範囲では図１２に示すようにほぼ比例する（直線性を
示す）ことは周知である。ちなみに、図１２では、現像
ポテンシャルとトナー付着量との関係で示すが、現像ポ
テンシャルが感光体の表面電位（露光部潜像電位）と現
像バイアス電圧との差により算出されるものであるた
め、帯電電位についても同様な特性となる。よって、感
光体上の帯電電位とトナー付着量との関係により作像条
件（トナー補給制御を含む）を決定又は変更することが
一般に行われている。

【０００４】この際、感光体上の帯電電位とトナー付着
量との関係が正確にわかれば、感光体に与える帯電量を
適正に制御することにより良好な画像が得られることが
わかる。また、同時に、感光体上の帯電電位とトナー付
着量との関係が正確にわかれば、現像装置の現像能力
（トナーや現像剤を含めて）を適正に推定し得るので、
現像能力の制御も適正に行えることがわかる。

【０００５】特に、近年では画質に関する要求が非常に
厳しくなってきており、中でもフルカラー複写機におい
てはトナー付着量の微妙な差が色合いの違いとなって具
現化し画質を損なうため、感光体の帯電電位の検出精度
やトナー付着量の検出精度、さらには、これらの帯電電
位とトナー付着量との相関関係を示す近似直線式の精度
としては非常に厳しい精度が要求されるようになってき
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような状況下で、
感光体の帯電電位とトナー付着量との相関関係を精度よ
く検出するためには、正確でより多くのデータを広範囲
に渡って測定することが必要となる。ところが、短時間
で検出処理を終わらせるため（例えば、電源投入後、定
着温度が一定温度に立ち上がるまでの間）には、あまり
データ数を多くすることができず、限られたデータ数と
なる。また、仮にデータ数を増やしたとしてもそれらの
データ中には種々のノイズ等の影響により妥当でないデ
ータ（真でないデータ）を含む可能性も多々あり、必ず
しも精度が向上しない。さらには、図１２に示す相関関
係からもわかるように、感光体の帯電電位とトナー付着
量との関係は、或る範囲を超えると比例関係がなくなる
か感度が非常に低下するため、無闇に検出範囲を広げて
も、相関関係の検出精度が向上することにはならない。

【０００７】特に、フルカラー複写機にあっては、トナ
ー付着量の検出に反射型光センサが用いられるが、この
種の反射型光センサではカラートナーに対する拡散光反
射成分を利用して検出するため、一般に、感度が低い
か、或いは、受光素子の出力自体が非常に小さくＳＮ比
が大きいため、真でないデータ（トナー付着量）を検出
する可能性がある。このため、感光体の帯電電位とトナ
ー付着量との相関関係の検出精度が低下しやすい傾向に
ある。

【０００８】そこで、本発明は、限られた検出データに
基づき像担持体上の帯電電位とトナー付着量との相関関
係を精度よく検出することができ、良好なる画質の画像
形成に供することができる画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
回転駆動される像担持体と、この像担持体表面を一様に
帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体を露光して
静電潜像を形成する露光装置と、前記像担持体上に形成
された静電潜像をトナーにより現像する現像スリーブを
有する現像装置と、前記現像スリーブに現像バイアス電
圧を印加する現像バイアス印加手段と、前記像担持体の
表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像装置によ
り現像された前記像担持体上のトナー像のトナー付着量
を検出するトナー量検出手段と、前記電位検出手段によ
り検出される表面電位と前記現像バイアス印加手段によ
り印加される現像バイアス電圧との差に基づき現像ポテ
ンシャルを算出する現像ポテンシャル算出手段と、前記
露光手段による露光量を制御してトナー付着量の異なる
ｎ個（ｎは正の整数）のトナーパターンを作成させるパ
ターン像作成手段と、このパターン像作成手段に基づき
作成される各トナーパターンに関して前記現像ポテンシ
ャル算出手段により算出された各々の現像ポテンシャル
をその値の小さい順にＶ_s1，Ｖ_s2，…，Ｖ_snとし、前記
トナー量検出手段により検出された各々のトナー付着量
をその値の小さい順にＶ_p1，Ｖ_p2，…，Ｖ_pnとしたとき
に、Ｑ_m＝（Ｖ_sn−Ｖ_s(n-1)）／（Ｖ_sp−Ｖ_s(p-1)），
Ｑ_m-1=(V_s(n-1)−Ｖ_s(n-2)）／（Ｖ_s(p-1)−
Ｖ_s(p-2)），…，Ｑ₁ ＝（Ｖ_s2−Ｖ_s1）／（Ｖ_p2−
Ｖ_p1）（但し、ｍはｎ−１なる整数）なる演算を行う傾
き算出手段と、これらのＶ_s1〜Ｖ_sn，Ｖ_p1〜Ｖ_pn，Ｑ₁
〜Ｑ_mなる各データを保持するデータ保持手段と、Ｑ₁
〜Ｑ_mなるデータに基づき統計量を算出する統計量算出
手段と、複数の（Ｖ_pk，Ｖ_sk）（但し、ｋは１〜ｎ）の
組に基づき近似直線式を算出する近似直線算出手段と、
前記統計量算出手段により算出された統計量に基づき前
記近似直線算出手段で用いる複数の（Ｖ_pk，Ｖ_sk）の組
のｋの値を選択する選択手段とを有して、前記データ保
持手段に保持されたデータを用いた演算処理を行う演算
手段と、この演算手段の演算結果に基づき作像条件を決
定する条件決定手段と、を備えている。

【００１０】従って、演算手段における演算処理では、
段階的にトナー付着量が異なる各トナーパターン間につ
いて傾き算出手段により順次算出された傾き量Ｑ₁ 〜Ｑ
_mを用いて統計量算出手段でそれらの統計量を算出し、
その統計量に基づく所定の閾値を用いて近似直線算出に
用いる（Ｖ_pk，Ｖ_sk）の組を選択することで、種々のノ
イズによる真でないデータ成分が除去される。真でない
データ成分が除去されたｋ組分の（Ｖ_pk，Ｖ_sk）を用い
て近似直線算出手段で近似直線式を算出されるので、算
出された近似直線式は像担持体上の帯電電位とトナー付
着量との相関関係を精度よく表したものとなる。このよ
うな近似直線式に基づき条件決定手段により作像条件が
決定されるので、画質のよい出力画像が得られる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、条件決定手段により決定される作
像条件を、現像装置に対するトナー補給制御定数とし
た。従って、精度よく検出された像担持体の帯電電位と
トナー付着量との相関関係を用いてトナー補給制御定数
を決定するので、安定した現像能力を保つことができ
る。即ち、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係が
温度・湿度や経時的な要因により変動しても、トナー付
着量を正しく検出でき、よって、過剰なトナー補給や現
像能力の変動を生じない。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、条件決定手段により決定される作
像条件を、現像ポテンシャル及び露光量を規制する画像
濃度制御定数とした。従って、精度よく検出された像担
持体の帯電電位とトナー付着量との相関関係を用いて画
像濃度制御定数を決定することで画像濃度を制御するの
で、画質のよい出力画像が得られる。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、（ｎ−ｋ）なる組の数が所定値を
超えた場合に異常処理を行う異常処理実行手段を備え
た。従って、演算手段中の選択手段による選択処理で
は、種々のノイズによる真ではないデータは除外される
が、その除外される（ｎ−ｋ）なる組の数が所定値を超
える程に多い場合には、装置自体に何らかの異常がある
ものと判断でき、異常処理実行手段により異常処理が行
われる。ここに、異常処理実行手段による異常処理とし
ては、典型的には、その旨の異常表示処理であるが、こ
の他、当該画像形成装置の動作を停止させて使用不可と
する処理であってもよく、或いは、上記のようなトナー
補給制御定数や画像濃度制御定数とは異なる作像条件の
制御に切り換えるような処理であってもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図９に基づいて説明する。本発明の画像形成装置
は、その実施の一形態として、所謂リボルバ現像装置と
称される回転型の現像装置を備えてフルカラー画像の作
成が可能な２成分現像剤を用いるカラーデジタル複写機
中のカラープリンタ部分に適用されている。

【００１５】＜装置構成の概要及び動作の概要＞図１に
そのシステム構成全体の概要を示す。本複写システム
は、スキャナモジュール１とプリンタモジュール２とシ
ステム制御モジュール３と給紙カセットモジュール４と
を積層構造としたもので、複写、ファクシミリ及びプリ
ンタ機能付き複写機として構成されている。

【００１６】前記スキャナモジュール１は、原稿のカラ
ー画像情報を、例えば、ＲＧＢの３原色に色分解して色
毎に読取り、電気的な画像信号に変換して、Ｂｋ
（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ
ー）のカラー画像データとして出力するカラースキャナ
機能を有する。よって、このスキャナモジュール１は走
査光学系５とともに、ＲＧＢ色分解手段を伴うＣＣＤラ
インセンサ等によるカラーセンサ６を備えた周知の構造
として構成されている。

【００１７】前記プリンタモジュール２は電子写真方式
を利用したフルカラープリンタとして構成されている。
図２にその詳細を示す。このプリンタモジュール２は、
ドラム状で像担持体となる感光体７を主体として構成さ
れている。この感光体７の周囲に電子写真プロセスに従
い、帯電器（帯電装置）８、書込み光学ユニット（露光
装置）９による露光部、現像装置１０、中間転写ベルト
１１を介在させた転写器１２、クリーニングユニット１
３、除電ランプ１４等が順に配設されている。前記書込
み光学ユニット９は前記スキャナモジュール１側から得
られるカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に
対応した光書込みを行い、前記感光体７上に静電潜像を
形成するもので、レーザ発光手段１５、ポリゴンミラー
１６、ｆθレンズ１７等を備えている。

【００１８】前記現像装置１０はリボルバ現像装置とし
て構成されており、回転中心の回りに黒現像器１８_Bk、
シアン現像器１８_C 、マゼンタ現像器１８_M、イエロー
現像器１８_Yが順に配設されている。また、特に図示し
ないが、各現像器を反時計方向に回転させるリボルバ回
転駆動部も備えている。各現像器は、図３に示すよう
に、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体７の
表面に接触させて回転する現像スリーブ１９_Bk，１９
_C ，１９_M、１９_Yと、現像剤を汲上げ・撹拌するため
に回転する現像パドル２０_Bk，２０_C ，２０_M、２０_Y
等によって構成されている。

【００１９】前記中間転写ベルト１１は複数のローラ群
に張架されて時計方向に回転駆動されるもので、材質的
にはＥＴＦＥ（エチレンテトラフロロエチレン）が用い
られ、その電気的抵抗は表面抵抗で１０⁸ 〜１０¹⁰Ω／
ｃｍ² 程度の中抵抗とされている。

【００２０】ここに、現像装置１０は待機状態では図３
に示すように黒現像器１８_Bkが感光体７に対向する位置
にセットされており、コピー動作が開始されるとスキャ
ナモジュール１で所定のタイミングから黒画像データの
読取りがスタートし、この画像データに基づきレーザ光
による光書込み・潜像形成が始まる。具体的には、帯電
器８により感光体７の表面が約−７００Ｖに一様帯電さ
れ、レーザ発光手段１５がＢｋ信号に基づいて感光体７
表面をラスタ露光することにより、露光された部分の電
荷がその露光光量に比例して消失することにより、静電
潜像（黒潜像）が形成される。この動作により形成され
た黒潜像の先端部から現像可能とするため、黒現像器１
８_Bkの現像位置に黒潜像先端部が到達する前に現像スリ
ーブ１９_Bkの回転を開始させ、黒潜像を黒トナーで現像
する。以後、黒潜像領域の現像動作を続けるが、黒潜像
後端部が黒現像位置を通過した時点で、速やかに黒現像
器１８_Bkによる現像位置から次の色であるシアン現像器
１８_C による現像位置まで現像装置１０が回転する。こ
れは、少なくとも次の画像データによる潜像先端部が到
達する前に完了する。

【００２１】像形成サイクルが開始されると、まず、感
光体７は反時計方向に回転され、中間転写ベルト１１は
時計方向に回転される。中間転写ベルト１１の回転に伴
って黒トナー像形成後、シアントナー像形成、マゼンタ
トナー像形成、イエロートナー像形成が順に行われ、最
終的に、ＢｋＣＭＹの順に中間転写ベルト１１上に重ね
てトナー像が作成される。

【００２２】ここに、現像装置１０内のトナーはフェラ
イトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電され、か
つ、現像スリーブ１９は感光体７の金属基体層に対して
現像バイアス印加手段（図示せず）によって負の直流電
圧（ＤＣ）と交流電圧（ＡＣ）とが重畳された電位（現
像バイアス電位）にバイアスされている。この結果、感
光体７の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、
電荷のない部分、即ち、露光された部分にはトナーが吸
着され、潜像と相似な可視像が形成される。

【００２３】感光体７上に形成されたトナー像は、感光
体７と接触状態で等速駆動されている中間転写ベルト１
１の表面に転写器１２の作用によって転写される。この
中間転写ベルト１１には感光体７上に順次形成される各
色トナー像が同一面に位置合わせされることにより、４
色重ねのベルト転写画像が形成され、その後、給紙カセ
ットモジュール４等から給紙された転写紙上にコロナ放
電転写器２１の作用により一括転写される。

【００２４】ところで、本実施の形態における現像装置
１０における現像剤の撹拌方法について説明する。この
現像装置１０は概要を前述したように黒現像器１８_Bk、
シアン現像器１８_C 、マゼンタ現像器１８_M、イエロー
現像器１８_Yなる４つの現像器を回転中心回りに配設さ
せたリボルバ構造のものである。図３を参照して、例え
ば、黒現像器１８_Bkについて説明すると、マグネットロ
ーラ（図示せず）を内包した現像スリーブ１９_Bkと、こ
の現像スリーブ１９_Bk上の現像剤を感光体７に導く際に
現像剤の汲上げ量を規制するドクタ２２_Bkと、現像剤撹
拌用の現像パドル２０_Bkと、スクリュパドル２３_Bkと、
スクリュ２４_Bkと、スクリュケース２５_Bkとを備えて構
成されている。現像剤は図４中に矢印で示す如く循環搬
送され現像剤のトナー濃度の偏差がないように撹拌され
る。スクリュケース２５_Bk内の現像剤はスクリュ２４_Bk
により奥側から手前へ搬送され、前側板２６を通過して
下方のスクリュパドル２３_Bkへ落下し、このスクリュパ
ドル２３_Bkにより手前側から奥側へ搬送される。現像ス
リーブ１９_Bkは現像パドル２０_Bk上に存在する現像剤を
汲上げて現像領域へ搬送し、一部がドクタ２２_Bkにより
規制された現像剤は、スクリュケース２５_Bkへ落下す
る。このようにして現像剤が循環している。

【００２５】次に、トナー補給機構について説明する。
現像装置１０におけるトナー補給部２７は図５に示すよ
うに、各色のトナーカートリッジ（トナー収容器）２８
_Bk，２８_C ，２８_M、２８_Yが前側板２６の前面付近に
配設されることにより形成されている。もっとも、黒ト
ナーに関しては最も使用頻度が高いため、トナーカート
リッジ２８_Bkは現像装置１０の中央筒部内に挿入される
構造であり、紙面表裏方向に長く容積を持たせてあり、
現像装置１０全体の回転とともにトナーカートリッジ２
８_Bk内の黒トナーをトナーホッパ２９_Bk内に供給する構
造とされている。このトナーホッパ２９_Bkと補給トナー
を搬送するスクリュパドル２３_Bkとの間には補給ローラ
３０_Bkが配設され、トナー補給モータＭ、伝達ギヤＧを
介してこの補給ローラ３０_Bkを適宜回転駆動させるよう
に構成されている。トナー補給を実施する場合には、ト
ナー補給モータＭを駆動させて補給ローラ３０を回転さ
せることでトナーホッパ２９_Bk内或いはトナーカートリ
ッジ２８_C ，２８_M、２８_Y内のトナーがスクリュパド
ル２３上に落下してスクリュパドル２３の回転とともに
搬送され、スクリュケース２５からスクリュパドル２３
への現像剤落下部で混合撹拌されながら前側板２６を通
過して現像器１８内に送られるように構成されている。

【００２６】この他、前記感光体７に対しては電位セン
サ３１や光学センサ３２が近接させつつ対向配置されて
いる。前記電位センサ３１は感光体７の表面電位を検出
するためのものである。前記光学センサ３２は感光体７
の表面の反射光量（トナー像の反射光量）を光学的に検
出することによりトナー付着量を検出するためのもので
あり、特に図示しないが、ともに感光体７に向けて対向
配置させた発光素子としてのＬＥＤと受光素子との対に
より構成された光反射型構造のセンサである。この他、
現像装置１０の回りには、黒用トナーカートリッジ検出
用光学センサ３３や、カラートナー用トナーカートリッ
ジ検出用光学センサ３４が設けられている。

【００２７】次に、電装制御系の概要を図６を参照して
説明する。演算制御処理を行うＣＰＵ３５や演算制御処
理のための基礎プログラム及びこれらの処理のための基
礎データを蓄積したＲＯＭ３６や各種データを取り込む
ためのＲＡＭ３７を備えたマイクロコンピュータ構成の
制御部３８が設けられており、この制御部３８によって
スキャナモジュール１、プリンタモジュール２、給紙カ
セットモジュール４等の動作制御がなされる。このた
め、前記ＣＰＵ３５にはＩ／Ｏインタフェース３９を介
して、外部機器等が接続されている。まず、Ｉ／Ｏイン
タフェース３９の入力側には電位センサ３１、光学セン
サ３２、黒用トナーカートリッジ検出用光学センサ３
３、カラートナー用トナーカートリッジ検出用光学セン
サ３４が接続されている。また、Ｉ／Ｏインタフェース
３９の出力側には現像バイアス制御駆動部４０、帯電制
御駆動部４１、トナー補給制御部４２、レーザ発光駆動
部４３、現像ローラ駆動部４４、現像リボルバ駆動部
（現像装置回転駆動部）４５及び感光体駆動部４６が各
々接続されている。

【００２８】制御部３８にこれらの各部が接続されるこ
とにより、ＲＯＭ３６に格納されているプログラムに従
い、ＣＰＵ３５によって電位検出手段、トナー量検出手
段、現像ポテンシャル算出手段、パターン像作成手段、
傾き算出手段、演算手段及び条件決定手段の各機能が実
行される。演算手段中の機能には、統計量算出手段と近
似直線算出手段と選択手段との機能が含まれる。また、
前記ＲＡＭ３７の一部はデータ保持手段として機能す
る。

【００２９】これらの各手段は、以下に説明する画像調
整モード中で各々の機能が実行される。ここに、感光体
７の帯電電位や現像スリーブ１９の現像バイアス電位や
書込み光学ユニット９の露光量の大きさにより画像濃度
が決定されるが、各々の作像条件の値は、温度・湿度や
経時的要因により変化し、また、これらの帯電電位や現
像バイアス電位や露光量の大きさの値が正確であったと
しても、感光体７の特性変化や現像器１８内の現像剤、
トナーの特性変化により感光体７に付着するトナー量が
変化するため、これらの各値を適宜決定又は補正する必
要がある。このために図７に示す画質調整モードが適宜
実行される。また、この画質調整モードでは補給ローラ
２０の回転数を制御するための制御定数（トナー補給制
御定数）も同時に決定することにより、現像装置１０の
現像能力を制御する。

【００３０】図７に示すフローチャートを参照して画質
調整モードの処理を説明する。この画質調整モードは、
例えば、メインスイッチの投入直後で定着温度が１００
℃以下の条件時、及び、コピー処理が１５０枚分行われ
る毎に実行される。

【００３１】このモードの実行時には、まず、感光体７
を回転駆動させ、帯電器８により感光体７の表面を−７
００Ｖの帯電電位となるように一様帯電し、現像スリー
ブ１９には−５００Ｖの現像バイアス電位を印加する。
この状態で、書込み光学ユニット９中の半導体レーザに
よる露光量をＰＷＭ（パルス幅変調）方式により制御し
てトナー付着量（画像濃度）の異なる複数個の静電潜像
パターン（階調潜像パターン）を形成する（ステップＳ
１）。具体的には、半導体レーザの書込み値を例えばＰ
ＷＭ値で、０，２０，４０，６０，…，２００，２２
０，２４０値の如く順次変えて一定間隔で書込みを行わ
せることで、露光後の電位の異なる複数（ｎ個；ｎは正
の整数）の潜像パターンを形成する。このステップＳ１
の処理が、パターン像作成手段の機能として実行され
る。

【００３２】このような潜像パターンの作成に並行し
て、感光体７の回転に伴い各潜像パターンが電位センサ
３１の位置に到来すると、各潜像パターン毎に電位セン
サ３１のセンサ出力がＡ／Ｄ変換されて制御部３８内に
取り込まれ、デジタルデータとされた潜像パターンの電
位データをＲＡＭ３７に格納する（Ｓ２）。このステッ
プＳ２の処理が、電位検出手段の機能として実行され
る。このときの電位データと現像バイアス電圧との差に
基づき、現像ポテンシャル算出手段によって現像ポテン
シャルが算出される。算出された現像ポテンシャルをそ
の値の小さい順にＶ_s1，Ｖ_s2，…，Ｖ_snとする。さら
に、各潜像パターンが現像装置１０の現像位置に到来し
たら、現像してトナーパターン像とする（Ｓ３）。トナ
ーパターン像が作成され、感光体７の回転に伴い各トナ
ーパターンが光学センサ３２の位置に到来すると、各ト
ナーパターン毎に光学センサ３２のセンサ出力がＡ／Ｄ
変換されて制御部３８内に取り込まれ、デジタルデータ
とされたトナー付着量データをＲＡＭ３７に格納する
（Ｓ４）。このステップＳ４の処理が、トナー量検出手
段の機能として実行される。このときのトナー付着量デ
ータは、値の小さい順にＶ_p1，Ｖ_p2，…，Ｖ_pnとする。

【００３３】これらのデータが得られると、ＲＯＭ３６
内に予め設定されている演算式により傾き値Ｑの演算処
理が実行され、演算結果がＲＡＭ３７中に格納される
（Ｓ５）。即ち、Ｑ_m＝（Ｖ_sn−Ｖ_s(n-1)）／（Ｖ_sp−Ｖ_s(p-1)）Ｑ_m-1＝（Ｖ_s(n-1)−Ｖ_s(n-2)）／（Ｖ_s(p-1)−Ｖ_s(p-2)） … Ｑ₁ ＝（Ｖ_s2−Ｖ_s1）／（Ｖ_p2−Ｖ_p1）の如く、階調レベルの１段階ずつ異なるトナーパターン
間のトナー付着量の差と電位差との比率が算出される。
このステップＳ５の処理が、傾き算出手段の機能として
実行される。

【００３４】ステップＳ５により傾き値Ｑが算出される
と、ＲＡＭ３７に格納されているこれらのＶ_s1〜Ｖ_sn，
Ｖ_p1〜Ｖ_pn，Ｑ₁ 〜Ｑ_mなる各データを用いた所定の演
算処理が実行され、その演算結果に基づき作像条件を決
定し、そのデータをＲＡＭ３７に格納する（Ｓ６）。こ
れにより、画質調整モード以降の実際のコピー時の作像
条件に供される。このステップＳ６の処理が、演算手段
及び作像条件決定手段の機能として実行される。

【００３５】ここに、ステップＳ６中の所定の演算処理
について、その詳細を図８示すフローチャートを参照し
て説明する。作像条件を決定するための演算として、ま
ず、Ｑ₁ 〜Ｑ_mなるデータを用いて統計量を求める演算
処理を行う（Ｓ１１〜Ｓ１３）。この場合の統計量を求
める処理は、データが正規分布に従うものと考え、Ｑ₁
〜Ｑ_mの平均値Ｑ_avg、偏差値σ、閾値Ｓ１，Ｓ２を求
める処理である。この場合、Ｑ_ave＝（Ｑ₁ ＋Ｑ₂ ＋…＋Ｑ_m）／ｎ σ ＝SQRT((Ｑ₁−Ｑ_ave)²＋(Ｑ₂−Ｑ_ave)²＋…＋(Ｑ
_n−Ｑ_ave)²)／ｎ）Ｓ１＝Ｑ_avg＋３・σ Ｓ２＝Ｑ_avg−３・σ なる演算式により各々の統計量が算出される。これらの
ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が統計量算出手段の機能
として実行される。

【００３６】統計量の算出後、算出された閾値Ｓ１（上
限値）、Ｓ２（下限値）と各Ｑ₁ 〜Ｑ_mとの大小関係を
比較する処理を行う（Ｓ１４，Ｓ１５）。比較の結果、
Ｑ₁〜Ｑ_m中で閾値Ｓ１よりも大きく、或いは、閾値Ｓ
２よりも小さなデータはノイズ成分の大きなデータとし
て（Ｑ NG）、ＲＡＭ３７に格納し、後述する近似直線
式の算出の対象から除外する（Ｓ１６）。例えば、Ｑ₁
の値が閾値Ｓ１より大きく、又は、閾値Ｓ２より小さな
値であったとすると、このＱ₁ の値の算出に用いた
Ｖ_s2，Ｖ_s1，Ｖ_p2，Ｖ_p1の各データも直線近似式の演算
から除外される。

【００３７】これらのステップＳ１４〜Ｓ１６の処理が
選択手段の機能として実行される。この処理に際して、
本実施の形態における閾値Ｓ１，Ｓ２中の“３・σ”は
正規分布における信頼度９５％を表す数値であるが、実
験等により信頼性を評価することで、この値を“２・
σ”や“１・σ”の如く設定してもよい。

【００３８】そこで、ステップＳ１７ではＱ₁ 〜Ｑ_mの
内、Ｑ NGを除外した真のデータのみの（Ｖ_pk，Ｖ_sk）
の組を用いて近似直線式を算出する演算処理を実行す
る。この場合の近似直線式の算出には、例えば、最小２
乗法が用いられる。このステップＳ１７の処理が近似直
線算出手段の機能として実行される。算出された近似直
線式は、閾値Ｓ２〜Ｓ１の範囲内に属するノイズ分の少
ない真のデータのみに基づくため、感光体７上の帯電電
位とトナー付着量との相関関係を精度よく表したものと
なる。

【００３９】近似直線式が算出されると、この近似直線
式に基づき作像条件を算出して決定する（Ｓ１８）。こ
の処理が作像条件決定手段の機能として実行されるが、
本実施の形態では、例えば作像条件としてトナー補給制
御定数が算出決定される。

【００４０】このトナー補給制御定数の算出の場合の処
理例を図９に示すフローチャートを参照して説明する。
ここでは、算出された近似直線式を仮にＶ_sk＝ａ・Ｖ_pk＋ｂ（ただし、ａ，ｂは算出された定
数）とする。この近似直線式と、予め実験等により求められ
てＲＯＭ３６中に格納されている目標とするトナー付着
量ＭＡ（例えば、０．５mg／cm² ）とに基づき、この目
標とするトナー付着量を得るために必要な現像ポテンシ
ャルＶ_srefの値を、Ｖ_sref＝ａ・０．５＋ｂとして算出する（Ｓ２１）。

【００４１】この算出処理は、図７に示した画質調整モ
ードのステップＳ６中の処理に含まれるものであり、こ
の画質調整モードが終了し（Ｓ２２）、コピー動作が開
始されるときに（Ｓ２３のＹ）、各条件が具体的に決定
される（Ｓ２４）。即ち、目標とする現像ポテンシャル
Ｖ_srefの値が決定された後、コピー動作が開始される
と、そのコピー毎に、感光体７上の画像後端から例えば
２０mmの位置にトナー補給用のパターン像を作成する。
このパターン像作成時に帯電器８によって感光体７の電
位が−７００Ｖとなるように一様帯電し、書込み光学ユ
ニット９により適当な露光量で露光してトナー補給用の
潜像パターンを形成し、その潜像電位を電位センサ３１
を通じて検出する。そして、現像ポテンシャルがＶ_sref
となるように現像スリーブ１９に印加する現像バイアス
電位を決定する（Ｓ２４）。そこで、実際に現像を行
い、トナー補給用パターン像を作成する（Ｓ２５）。こ
の後、みこのトナー補給用パターン像におけるトナー付
着量を光学センサ３２のセンサ出力に基づき検出する
（Ｓ２６）。この時のトナー付着量の検出結果が目標値
（例えば、０．５mg／cm² ）より小さければ現像能力が
低いと判断してトナー補給を行わせる、といった具合
に、トナー付着量の検出結果に応じとトナー補給モータ
Ｍの駆動状態（回転時間）を制御する（Ｓ２７）。もっ
とも、トナー付着量に応じてトナー補給モータＭの回転
時間を変える制御は、対応するテーブル表を用いるよう
にしてもよい。

【００４２】何れにしても、精度よく検出された感光体
７の帯電電位とトナー付着量との相関関係を用いてトナ
ー補給制御定数を決定するようにしているので、安定し
た現像能力を保つことができる。即ち、現像ポテンシャ
ルとトナー付着量との関係が温度・湿度や経時的な要因
により変動しても、トナー付着量を正しく検出でき、よ
って、過剰なトナー補給や現像能力の変動を生じない。

【００４３】本発明の第二の実施の形態を図１０に基づ
いて説明する。前記実施の形態で示した部分と同一部分
は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以下の実施
の形態でも同様とする）。本実施の形態では、近似直線
式が算出された後、この近似直線式に基づき作像条件を
算出して決定する際に、作像条件としてトナー補給制御
定数を算出決定するようにしたが、本実施の形態では、
画像濃度制御定数を算出決定するように構成されてい
る。

【００４４】この画像濃度制御定数の算出の場合の処理
例を図１０に示すフローチャートを参照して説明する。
ここでは、算出された近似直線式を仮に上例の如くＶ_sk＝ａ・Ｖ_pk＋ｂ（ただし、ａ，ｂは算出された定
数）とする。この近似直線式と、予め実験等により求められ
てＲＯＭ３６中に格納されている必要な最大画像濃度値
ＭＡ_MAX（例えば、１．０mg／cm² ）とに基づき、この
最大画像濃度値ＭＡ_MAXを得るために必要な現像ポテン
シャルＶ_smaxの値を、Ｖ_smax＝ａ・１．０＋ｂとして
算出する（Ｓ３１）。

【００４５】この算出処理は、図７に示した画質調整モ
ードのステップＳ６中の処理に含まれるものであり、こ
の画質調整モードが終了し（Ｓ３２）、コピー動作が開
始されるときに（Ｓ３３のＹ）、各条件が具体的に決定
される（Ｓ３４）。まず、現像ポテンシャルＶ_smaxを得
るのに必要な書込み光学ユニット９の露光量を決定す
る。具体的には、半導体レーザの光量を適宜調整しなが
ら感光体７を露光し、その潜像電位を電位センサ３１の
センサ出力を通じて検出し、現像ポテンシャルＶ_smaxを
得るのに必要な電位となった時点の露光量を適正値とし
てＲＡＭ３７中に格納する、といった手法で決定すれば
よい。

【００４６】このようにして、最適な露光量が決定され
ると、次回のコピー時よりスキャナモジュール１側から
送出される最大画像濃度対応の最大画像データはこの露
光量で露光されるように制御されながら、実際の画像作
成処理が実行される（Ｓ３５）。従って、本実施の形態
によれば、精度よく検出された感光体７の帯電電位とト
ナー付着量との相関関係を用いて画像濃度制御定数を決
定して画像濃度を制御するようにしているので、画質の
よい出力画像が得られる。

【００４７】本発明の第三の実施の形態を図１１に基づ
いて説明する。本実施の形態は、図８に示した演算処理
に関する処理中に出現したノイズ分のデータの数が所定
値より多くなった場合の処理制御に関する。従って、図
１１に示すフローチャート中、ステップＳ１１〜Ｓ１２
の処理は図８で説明した場合と同様に行われる。即ち、
閾値Ｓ２〜Ｓ１の範囲内に収まらずＲＡＭ３７中に格納
されたノイズ分を含むＱ NGの個数を計数し（Ｓ４
１）、予め設定された所定値を超えているか否かを判断
する（Ｓ４２）。この場合の所定値は実験結果等に基づ
き決定されるが、例えば、Ｑ NGの個数が総パターン数
ｍの３０％以上になったら異常と判断するため、本実施
の形態では、所定値が０．３・ｍに設定されている。３
０％以上もの異常なデータが発生した場合には、単なる
ノイズに留まらず、このカラーデジタル複写機自体に異
常があるものと見做し、操作パネル部等を通じて、その
旨の異常表示を行わせる（Ｓ４３）。このステップＳ４
２，Ｓ４３の処理が異常処理実行手段の機能として実行
される。これにより、異常なまま、画質調整モードはも
ちろん、コピー動作をそのまま継続することが避けられ
る。

【００４８】なお、本実施の形態では、異常処理として
その旨の異常表示を行わせるようにしたが、これに限ら
ず、単なる異常表示に留まらず、カラーデジタル複写機
自体の動作を強制的に停止させて使用不可とする処理で
あってもよい。或いは、作像条件として前回値が設定さ
れている状況下であれば、作像条件としてこの前回値を
使用するものとし、画質調整モードの処理のみを中止さ
せるようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、演算手段
における演算処理として、段階的にトナー付着量が異な
る各トナーパターン間について傾き算出手段により順次
算出された傾き量Ｑ₁ 〜Ｑ_mを用いて統計量算出手段で
それらの統計量を算出し、その統計量に基づく所定の閾
値を用いて近似直線算出に用いる（Ｖ_pk，Ｖ_sk）の組を
選択することで、種々のノイズによる真でないデータ成
分を除去した後、真でないデータ成分が除去されたｋ組
分の（Ｖ_pk，Ｖ_sk）を用いて近似直線算出手段で近似直
線式を算出するようにしたので、限られたデータ成分を
用いながら、像担持体上の帯電電位とトナー付着量との
相関関係を精度よく表した近似直線式を得ることがで
き、このような精度のよい近似直線式に基づき条件決定
手段により作像条件が決定されるので、画質のよい出力
画像を得ることができる。

【００５０】請求項２記載の発明によれば、条件決定手
段により決定される作像条件を、現像装置に対するトナ
ー補給制御定数とすることで、精度よく検出された像担
持体の帯電電位とトナー付着量との相関関係を用いてト
ナー補給制御定数を決定するようにしたので、安定した
現像能力を保つことができ、現像ポテンシャルとトナー
付着量との関係が温度・湿度や経時的な要因により変動
しても、トナー付着量を正しく検出でき、よって、過剰
なトナー補給や現像能力の変動を生じないようにするこ
とができる。

【００５１】請求項３記載の発明によれば、条件決定手
段により決定される作像条件を、現像ポテンシャル及び
露光量を規制する画像濃度制御定数とすることで、精度
よく検出された像担持体の帯電電位とトナー付着量との
相関関係を用いて画像濃度制御定数を決定することで画
像濃度を制御するようにしたので、画質のよい出力画像
を得ることができる。

【００５２】請求項４記載の発明によれば、演算手段中
の選択手段による選択処理では、種々のノイズによる真
ではないデータは除外されるが、その除外される（ｎ−
ｋ）なる組の数が所定値を超える程に多い場合には、装
置自体に何らかの異常があるものと判断でき、異常処理
実行手段により異常表示等の異常処理が行われるので、
装置自体の異常にも未然に適正に対処することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のカラーデジタル複
写システムの概要を示す概略正面図である。

【図２】プリンタモジュールの概要を示す概略正面図で
ある。

【図３】現像装置の構成を示す縦断正面図である。

【図４】その一部の縦断側面図である。

【図５】トナー補給部の構成を示す正面図である。

【図６】電装制御系の構成を示すブロック図である。

【図７】画質調整モードの処理制御を示すフローチャー
トである。

【図８】作像条件決定のための演算処理制御を示すフロ
ーチャートである。

【図９】作像条件をトナー補給制御定数とする場合の処
理制御を示すフローチャートである。

【図１０】本発明の第二の実施の形態の作像条件を画像
濃度制御定数とする場合の処理制御を示すフローチャー
トである。

【図１１】本発明の第三の実施の形態を示すフローチャ
ートである。

【図１２】一般的な現像ポテンシャルとトナー付着量と
の相関関係を示す特性図である。

【符号の説明】

７像担持体８帯電装置９露光装置１０現像装置１９現像スリーブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される像担持体と、この像担持体表面を一様に帯電する帯電装置と、帯電後の前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露
光装置と、前記像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより現
像する現像スリーブを有する現像装置と、前記現像スリーブに現像バイアス電圧を印加する現像バ
イアス印加手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像装置により現像された前記像担持体上のトナー
像のトナー付着量を検出するトナー量検出手段と、前記電位検出手段により検出される表面電位と前記現像
バイアス印加手段により印加される現像バイアス電圧と
の差に基づき現像ポテンシャルを算出する現像ポテンシ
ャル算出手段と、前記露光手段による露光量を制御してトナー付着量の異
なるｎ個（ｎは正の整数）のトナーパターンを作成させ
るパターン像作成手段と、このパターン像作成手段に基づき作成される各トナーパ
ターンに関して前記現像ポテンシャル算出手段により算
出された各々の現像ポテンシャルをその値の小さい順に
Ｖ_s1，Ｖ_s2，…，Ｖ_snとし、前記トナー量検出手段によ
り検出された各々のトナー付着量をその値の小さい順に
Ｖ_p1，Ｖ_p2，…，Ｖ_pnとしたときに、Ｑ_m＝（Ｖ_sn−Ｖ
_s(n-1)）／（Ｖ_sp−Ｖ_s(p-1)），Ｑ_m-1＝（Ｖ_s(n-1)−
Ｖ_s(n-2)）／（Ｖ_s(p-1)−Ｖ_s(p-2)），…，Ｑ₁ ＝（Ｖ
_s2−Ｖ_s1）／（Ｖ_p2−Ｖ_p1）（但し、ｍはｎ−１なる整
数）なる演算を行う傾き算出手段と、これらのＶ_s1〜Ｖ_sn，Ｖ_p1〜Ｖ_pn，Ｑ₁ 〜Ｑ_mなる各デ
ータを保持するデータ保持手段と、Ｑ₁ 〜Ｑ_mなるデータに基づき統計量を算出する統計量
算出手段と、複数の（Ｖ_pk，Ｖ_sk）（但し、ｋは１〜
ｎ）の組に基づき近似直線式を算出する近似直線算出手
段と、前記統計量算出手段により算出された統計量に基
づき前記近似直線算出手段で用いる複数の（Ｖ_pk，
Ｖ_sk）の組のｋの値を選択する選択手段とを有して、前
記データ保持手段に保持されたデータを用いた演算処理
を行う演算手段と、この演算手段の演算結果に基づき作像条件を決定する条
件決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】条件決定手段により決定される作像条件
は、現像装置に対するトナー補給制御定数であることを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】条件決定手段により決定される作像条件
は、現像ポテンシャル及び露光量を規制する画像濃度制
御定数であることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。
【請求項４】（ｎ−ｋ）なる組の数が所定値を超えた
場合に異常処理を行う異常処理実行手段を備えたことを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。