JPH1090961A

JPH1090961A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1090961A
Application number: JP8265555A
Authority: JP
Inventors: Takeyoshi Sekine; 健善関根
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤や像担持体の経時、環境変動に依らず
現像特性の直線近似式を精度よく算出し、該直線近似式
に基づいた画像形成時の各種電位の制御を安定して行う
ことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体上に複数の基準潜像を形成し、そ
の電位及び現像後のトナー付着量の測定データに基づき
現像ポテンシャルに対してトナー付着量が直線的に変化
する区間を算出し、該区間のうちトナー付着量の測定精
度が高い区間のデータに基づいて上記直線近似式を算出
する。現像特性が変化した場合、測定精度が高い区間に
トナー付着量の測定データが入るように直線近似式に応
じて潜像の光書き込み光量を変更する。

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複
数の基準潜像を形成してその表面電位及び現像後の基準
トナー像のトナー付着量の測定データに基づいて現像装
置の現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用
いて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
子写真方式の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により回転させて帯電
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いる。そして、カラー画像形
成のためには、上記画像形成プロセスを各色ごとに繰り
返して像担持体上に複数色のカラートナー像を形成し、
それを転写材に一括転写するか、あるいは複数回に分け
て単色のカラートナー像を像担持体上に形成して順次転
写材に転写する方法などが採用されている。

【０００３】このような電子写真方式の画像形成装置に
おいて、像担持体上に基準潜像としてのパッチパターン
の静電潜像を形成してこれを現像装置で現像し、パッチ
パターンの表面電位及びそのトナー付着量から現像特性
を測定し、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決定する電位制御方法が知
られている。例えば、予めパッチパターンの数だけ基準
値を用意しておき、これらの基準値と各パッチパターン
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、パッチパターンの表面電位及びトナ
ー付着量をセンサで測定してその測定データから現像装
置の現像特性を直線近似し、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】上記電位制御方法では、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、直線近似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】そこで、本出願人は、上記欠点を改善し、
短時間で精度の良い電位制御を行うことができるととも
に現像剤の環境変動、経時変動による画像再現への影響
を回避することができる電位制御方法として、像担持体
上に形成した複数のパッチパターンの電位及びそのトナ
ー付着量を測定し、該複数組の電位及びトナー付着量の
測定データに基づいて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測定データから現像特性
を直線近似した直線近似式を得て、この直線近似式を用
いて画像形成時の各種電位を決定するものを提案した
（特願平６−２７５８６９号参照）。また、本出願人
は、上記特願平６−２７５８６９号において、トナー付
着量の多い多付着部に感度を持たない光学反射式の画像
濃度センサを用い、上記画像濃度センサが感度を有する
領域における上記測定した電位及びトナー付着量の測定
データの関係より求めた直線近似式から上記多付着部の
トナー付着量を演算して求め、この関係から上記画像形
成時の各種電位を決定するものを提案している。この場
合には、上記トナー付着量測定手段として光学反射式の
画像濃度センサを用いても該画像濃度センサの飽和特性
に影響されずに精度の良い電位制御を行うことができ
る。

【０００６】また、上記電位制御方法や上記特願平６
−２７５８６９号で提案した電位制御方法などにおい
て、トナー付着量測定手段として光学反射式の画像濃度
センサを用いるのが一般的であるが、この光学反射式の
画像濃度センサは測定対象物であるトナーの付着量によ
ってその測定精度が変化する傾向がある。例えば、トナ
ーの付着量が多くなるに従って反射光量が少なくなって
いくため次第に測定精度が低下していくという特徴を有
している。この画像濃度センサの精度の低下は、該セン
サのトナー付着量に対する感度が低下していない区間す
なわち上記パッチパターンの表面電位の測定データに対
してトナー付着量の測定データが直線的に変化している
区間の多付着量側でも生じている場合がある。このよう
に測定精度が低下した画像濃度センサの測定データは測
定誤差を有しているため、該測定データを用いて上記現
像特性の直線近似式を算出すると、該現像特性の直線近
似式の精度が低下し、電位制御が不安定になりやすい。

【０００７】また、上記現像ポテンシャルに対して上記
トナー付着量の測定データが直線的に変化する区間を算
出し、該区間内にある複数組の表面電位及びトナー付着
量の測定データに基づいて現像装置の現像特性の直線近
似式を算出する場合、上記特願平６−２７５８６９号で
示しているように上記パッチパターンの表面電位の間隔
が等間隔になるように上記パッチパターンの潜像を形成
することが一般的である。ところが、前述のように測定
データのすべてが、上記直線的に変化する区間内のもの
であるとは限らず、また所定の測定精度で測定されたも
のとは限らないため、上記現像特性の直線近似式を精度
よく算出するために有効な測定データが不足するおそれ
がある。

【０００８】そこで、本出願人は、上記複数組の電位及
びトナー付着量の測定データに基づいて算出された現像
ポテンシャルに対してトナー付着量のデーが直線的に変
化する区間のうちトナー付着量の測定精度が高い区間部
分におけるトナー付着量の測定データの間隔を、該測定
精度が低い区間部分におけるトナー付着量の測定データ
の間隔よりも密にし、該測定精度が高い区間部分内の表
面電位及びトナー付着量の測定データに基づいて現像特
性の直線近似式を得て、この直線近似式を用いて画像形
成時の各種電位を決定する電位制御方法を提案した（特
願平７−２３３３９８号）。これによれば、パッチパタ
ーンの形成数が同数の条件下において、測定データ間隔
を等間隔にした場合に比して現像特性の直線近似式の算
出に用いる区間内の測定データの個数を多くすることが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特願平
７−２３３３９８号の電位制御方法を実施するに当たっ
て、上記パッチパターンの形成条件を固定にした場合、
特に、現像剤及び像保持体としての感光体の環境、経時
変動が大きいと、現像特性が変化し、該現像特性の直線
近似式の算出に用いる区間内の測定データが不足するお
それがあった。

【００１０】また、初期設定として上記パッチパターン
の形成条件を予め固定しておくと、現像装置や現像剤の
個体差によって該初期設定が適正ではなく、同様に現像
特性の直線近似式の算出に用いる区間内の測定データが
不足するおそれがあった。これは、現像装置によって現
像剤担持体としての現像スリーブへの現像剤の汲み上げ
量や該現像スリーブと感光体とのギャップなどの現像条
件が異なり、現像剤によって帯電量や剤使用までの放置
時間などが異なるため、これらに起因して現像特性も変
化するためである。

【００１１】上記区間内の測定データが不足すると、現
像特性の直線近似式の精度が低下し、現像バイアス電
位、像担持体の帯電電位等の各種電位設定が適正な値か
ら外れて画像濃度の過不足を生じる。特に、上記フルカ
ラー複写機においては、画像濃度の過不足のみならず、
色調の変化が生じやすくなる。

【００１２】本発明は、以上の問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、現像剤及び像担持
体の経時、環境変動、又は、現像装置及び現像剤の個体
差に依らず現像装置の現像特性の直線近似式を精度よく
算出し、該直線近似式に基づいた画像形成時の各種電位
の制御を安定して行う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。

【００１３】

【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の発明は、像担持体上に複数の基準潜像を
形成し、該基準潜像の表面電位を測定し、該複数の基準
潜像を相異なる現像ポテンシャルで現像して複数の基準
トナー像を形成し、該基準トナー像のトナー付着量を測
定し、該複数組の表面電位及びトナー付着量の測定デー
タに基づいて該現像ポテンシャルに対して該トナー付着
量の測定データが直線的に変化する区間を算出し、該区
間内にある複数組の表面電位及びトナー付着量の測定デ
ータに基づいて現像特性の直線近似式を算出し、該直線
近似式を用いて画像形成時の各種電位を決定する画像形
成装置において、上記区間のうち上記トナー付着量の測
定精度が高い区間部分内の表面電位及びトナー付着量の
測定データに基づいて上記直線近似式を算出し、該測定
精度が高い区間部分に該トナー付着量の測定データが入
るように、該直線近似式に応じて次回の該複数の基準潜
像の形成条件を変更することを特徴とするものである。

【００１４】この画像形成装置は、像担持体上に複数の
基準潜像を形成してその電位及び現像後の基準トナー像
のトナー付着量の測定データに基づいて現像ポテンシャ
ルに対して該トナー付着量の測定データが直線的に変化
する区間を算出し、該区間のうちトナー付着量の測定精
度が高い区間部分内にある複数組の表面電位及びトナー
付着量の測定データに基づいて現像装置の現像特性の直
線近似式を算出し、該直線近似式を用いて画像形成時の
各種電位を決定する。そして、現像剤及び像担持体の経
時、環境変動、又は、現像装置及び現像剤の個体差に起
因して現像特性が変化しても算出された直線近似式に応
じて次回の複数の基準潜像の形成条件を変更することに
より、上記測定精度が高い区間にトナー付着量の測定デ
ータが入るようにする。よって、現像特性の直線近似式
の算出に用いる区間内の測定データが不足することがな
い。

【００１５】請求項２の発明は、像担持体上に複数の基
準潜像を形成し、該基準潜像の表面電位を測定し、該複
数の基準潜像を相異なる現像ポテンシャルで現像して複
数の基準トナー像を形成し、該基準トナー像のトナー付
着量を測定し、該複数組の表面電位及びトナー付着量の
測定データに基づいて該現像ポテンシャルに対して該ト
ナー付着量の測定データが直線的に変化する区間を算出
し、該区間内にある複数組の表面電位及びトナー付着量
の測定データに基づいて現像特性の直線近似式を算出
し、該直線近似式を用いて画像形成時の各種電位を決定
する画像形成装置において、上記区間のうち上記トナー
付着量の測定精度が高い区間部分内の表面電位及びトナ
ー付着量の測定データに基づいて上記直線近似式を算出
し、該トナー付着量の測定データと予め設定された基準
値とを比較し、該比較の結果に応じて、該測定精度が高
い区間部分に該トナー付着量の測定データが入るよう
に、次回の該複数の基準潜像の形成条件を変更すること
を特徴とするものである。

【００１６】この画像形成装置は、像担持体上に複数の
基準潜像を形成してその電位及び現像後の基準トナー像
のトナー付着量の測定データに基づいて現像ポテンシャ
ルに対して該トナー付着量の測定データが直線的に変化
する区間を算出し、該区間のうちトナー付着量の測定精
度が高い区間部分内にある複数組の表面電位及びトナー
付着量の測定データに基づいて現像装置の現像特性の直
線近似式を算出し、該直線近似式を用いて画像形成時の
各種電位を決定する。そして、現像剤及び像担持体の経
時、環境変動、又は、現像装置及び現像剤の個体差に起
因して現像特性が変化しても、トナー付着量の測定デー
タと予め設定された基準値との比較の結果に応じて次回
の複数の基準トナー像の形成条件を変更することによ
り、上記測定精度が高い区間部分にトナー付着量の測定
データが入るようにする。よって、現像特性の直線近似
式の算出に用いる区間内の測定データが不足することが
ない。ここで、トナー付着量の測定データと基準値との
比較の具体的態様としては、上記測定精度の高い区間部
分から外れた測定データの個数や個々の測定データの外
れ量などの比較が挙げられる。また、基準トナー像の反
射濃度の測定データからトナー付着量を算出する場合、
トナー付着量の測定データと基準値との比較に代えて、
反射濃度の測定データと予め設定された基準値とを比較
してもよい。

【００１７】なお、上記請求項１又は２の発明におい
て、上記複数の基準潜像を相異なる現像ポテンシャルで
現像して複数の基準トナー像を形成するには、例えば該
複数の基準潜像を相異なる表面電位を有するように形成
する。また例えば、該複数の基準潜像を一定の表面電位
を有するように形成し、該基準潜像を相異なる現像バイ
アス電圧を用いて現像して基準トナー像を形成する。ま
た例えば、該基準潜像の表面電位と該現像バイアス電圧
との両方を変化させてもよい。よって、基準トナー像の
形成条件を変更する場合、基準潜像の表面電位の変更、
現像バイアス電圧の変更、又は、基準潜像の表面電位と
現像バイアス電圧両方の変更を行ってもよい。

【００１８】

【実施の形態】以下、本発明を画像形成装置に応用した
実施の形態について説明する。図２は本発明を応用した
画像形成装置としてのフルカラー複写機（以下、カラー
複写機という）全体の概略構成図、図３は同カラー複写
機の感光体ドラム・中間転写ベルト周りの拡大図であ
る。図２において、このカラー複写装置は、カラー画像
読み取り装置（以下、カラースキャナーという）１とカ
ラー画像記録装置（以下、カラープリンターという）２
とから構成されている。

【００１９】まず、カラースキャナー１は、原稿３の画
像を照明ランプ４、ミラー群５、及びレンズ６を介して
カラーセンサー７に結像して、原稿のカラー画像情報
を、例えばブルー（Ｂlue、以下Ｂという）、グリーン
（Ｇreen、以下Ｇという）、レッド（Ｒed、以下Ｒとい
う）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換
する。そして、このカラースキャナー１で得たＢ、Ｇ、
Ｒの色分解画像信号強度レベルをもとにして、画像処理
部（図示なし）で色変換処理を行ない、ブラック（以
下、Ｂｋという）、シアン（Ｃyan、以下Ｃという）、
マゼンタ（Ｍagenta、以下Ｍという）、イエロー（Ｙel
low、以下Ｙという）のカラー画像データを得る。

【００２０】次に、カラープリンター２では、そのレー
ザー光学ユニット８で、カラースキャナー１からのカラ
ー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した
光書き込みを行ない、像担持体としての感光体ドラム９
に静電潜像を形成する。この感光体ドラム９は、矢印の
ように反時計方向に回転し、その回りには、感光体クリ
ーニングユニット（クリーニング前除電器を含む）１
０、除電ランプ１１、帯電器１２、表面電位測定手段と
しての表面電位センサー１３、Ｂｋ現像器１４、Ｃ現像
器１５、Ｍ現像器１６、Ｙ現像器１７、現像濃度パター
ン検出用の画像濃度測定手段としての光反射型の光学セ
ンサ１８、中間転写ベルト１９等が配置されている。各
現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光
体ドラム９の表面に接触させて回転する現像スリーブ
（１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ）と、現像剤を汲み
上げ・撹拌するために回転する現像パドル（１４ｂ、１
５ｂ、１６ｂ、１７ｂ）、及び現像剤のトナー濃度を測
定するトナー濃度測定手段としてのトナー濃度センサ
（１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ）等で構成されてい
る。

【００２１】以下、現像動作の順序（カラートナー像形
成順序）が、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの例でコピー動作の概略
を説明する（ただし、画像形成順序はこれに限定される
ものではない）。コピー動作が開始されると、カラース
キャナー１で所定のタイミングからＢｋ画像データの読
み取りがスタートし、この画像データに基づきレーザー
光による光書き込み、潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画
像データによる静電潜像をＢｋ潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙ
について、それぞれＣ潜像、Ｍ潜像、Ｙ潜像という）。
このＢｋ潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像器
１４の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリ
ーブ１４ａを回転開始して、Ｂｋ潜像をＢｋトナーで現
像する。そして以後、Ｂｋ潜像領域の現像動作を続け、
潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で速やかに現
像スリーブ１４ａ上の現像剤の穂切りを行い、現像不作
動状態にする。この現像剤の穂切りは現像スリーブ１４
ａの回転方向を現像動作中とは逆方向に切り換えること
で行う。また、上記Ｂｋ現像器１４の現像不作動状態へ
の切換は、少なくとも次のＣ画像データによるＣ潜像先
端部が到達する前に完了させる。

【００２２】ついで、感光体ドラム９に形成したＢｋト
ナー像を、感光体ドラム９と等速駆動されている中間転
写ベルト１９の表面に転写する（以下、感光体ドラム９
から中間転写ベルト１９へのトナー像転写をベルト転写
という）。このベルト転写は、感光体ドラム９と中間転
写ベルト１９とが接触した状態において、転写バイアス
ローラ２０ａに所定のバイアス電圧を印加することで行
う。

【００２３】同様の動作で感光体ドラム９上に順次Ｃ、
Ｍ、Ｙのトナー像を形成し（Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順序は
これに限るものではない。）、中間転写ベルト１９上で
順次正確に位置合せされて４色重ねのベルト転写画像を
形成し、その後紙転写ユニット２３によって転写紙２４
に一括して紙転写を行う。

【００２４】上記中間転写ベルトユニットでは、中間転
写ベルト１９が駆動ローラ２１、転写バイアスローラ２
０及び従動ローラ群に張架されており、図示していない
駆動モータにより駆動制御される。また、中間転写ベル
ト１９の表面に対向する所定位置には、ベルトクリーニ
ングユニット２２が設けられており、このユニット２２
は、入口シール２２ａ、クリーニングブレード２２ｂ、
及び中間転写ベルト１９からの接離機構２２ｃなどで構
成されており、クリーニング不要時は、接離機構２２ｃ
によって入口シール２２ａ及びクリーニングブレード２
２ｂをベルト面から離間させておく。

【００２５】また、上記中間転写ベルト１９の上記駆動
ローラ２１に巻きついた部分に対向するように、紙転写
ユニット２３が設けられている。このユニット２３は、
紙転写バイアスローラ２３ａ、ローラクリーニングブレ
ード２３ｂ、及び中間転写ベルト１９からの接離機構２
３ｃなどで構成されている。上記紙転写バイアスローラ
２３ａは、通常は中間転写ベルト１９面から離間してい
るが、該ベルト１９面に形成された４色の重ね画像を、
転写紙２４に一括転写する時にタイミングを取って接離
機構２３ｃで押圧され、該ローラ２３ａに所定のバイア
ス電圧を印加して転写紙２４への転写を行う。

【００２６】上記転写紙２４は、給紙ローラ２５、レジ
ストローラ２６によって、中間転写ベルト１９面の４色
重ね画像の先端部が紙転写位置に到達するタイミングに
合わせて給紙される。そして、中間転写ベルト１９面か
ら４色重ねトナー像を一括転写された転写紙２４は、紙
搬送ユニット２７で定着装置２８に搬送され、所定温度
にコントロールされた定着ローラ２８ａと加圧ローラ２
８ｂでトナー像を溶融定着して、コピートレイ２９に搬
出されフルカラーコピーを得る。

【００２７】なお、ベルト転写後の感光体ドラム９は、
感光体クリーニングユニット１０（クリーニング前除電
器１０ａ、ブラシローラ１０ｂ、ゴムブレード１０ｃ）
で表面をクリーニングされ、除電ランプ１１で均一に除
電される。また、転写紙２４にトナー像を転写した後の
中間転写ベルト１９は、クリーニングユニット２２を再
び接離機構２２ｃで押圧して表面をクリーニングされ
る。

【００２８】また、転写紙カセット３０、３１、３２、
３３は、各種サイズの転写紙が収納されており、操作パ
ネル（図示なし）で指定されたサイズ紙の収納カセット
から、タイミングを取ってレジストローラ２６方向に給
紙、搬送される。３４は、ＯＨＰ用紙や厚紙等を給紙す
るための手差し給紙トレイである。

【００２９】以上は、４色フルカラーを得るコピーモー
ドの説明であったが、３色コピーモード、２色コピーモ
ードの場合は、指定された色と回数の分について、上記
同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモード
の場合は、所定枚数が終了するまでの間、その色の現像
器のみを現像動作（剤穂立て）状態にして、中間転写ベ
ルト１９は感光体ドラム９に接触したまま往復方向に一
定速駆動し、更にベルトクリーニングユニット２２も中
間転写ベルト１９に接触したままの状態でコピー動作を
行う。

【００３０】図１は、本カラー複写機の制御系の一例を
示している。この制御系はメイン制御部２０１と複数の
周辺制御部により構成され、メイン制御部２０１はＣＰ
Ｕ２０２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、各周辺制御部との入出力を
行うためのＩ／０インターフェース部２０５とにより構
成されている。

【００３１】また、上記メイン制御部２０１は、Ｉ／Ｏ
インターフェース部２０５を介してレーザー光学系制御
部２０６、電源回路２０７、光学センサ１８、トナー濃
度センサ１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、トナー補給
回路２１２、中間転写ベルト駆動回路２１３、表面電位
センサ１３などが接続されている。レーザー光学系制御
部２０６は、メインＣＰＵ２０２からの指令に基づいて
レーザ光学ユニット８を制御し、電源回路２０７はメイ
ンＣＰＵ２０２からの指令に基づいて帯電器１２に高圧
電圧を印加するとともに、現像スリーブ１４ａ、１５
ａ、１６ａ、１７ａにそれぞれ現像バイアス電圧を印加
する。光学センサ１８は、感光体ドラム９上のトナー像
の反射濃度を光学的に検知する。表面電位センサ１３は
感光体ドラム９の表面電位を検知する。トナー補給回路
２１２は、メインＣＰＵ２０２からの指令に基づいて各
トナー補給部のトナー補給モータを制御して、各色のト
ナーを各現像器に補給する。

【００３２】図４はメイン制御部２０１による電位制御
ルーチンのフローチャートである。この電位制御ルーチ
ンによる電位制御は、基本的には装置（複写機）の起動
時に行うが、予め定められたコピー枚数毎、又は一定時
間毎など必要に応じて行っても良い。図４の電位制御ル
ーチンにおいて、メイン制御部２０１はまず電源ＯＮ時
の状態をジャムなどの異常処理時と区別するために、定
着装置２８の定着温度を検知する定着温度センサ（不図
示）からの入力信号に基づいて、定着温度が１００°Ｃ
以上であるか否かを判断する（ステップ５０１）。ここ
で、定着温度が１００°Ｃを越えている場合には異常と
判定して電位制御を行わない。一方、定着温度が１００
°Ｃ未満の場合には電源回路２０７から感光体ドラム９
に基準電圧を印加して表面電位センサ１３の校正を行う
（ステップ５０２）。以後の電位計算ではこの校正値を
用いる。次にメイン制御部２０１は、光学センサ１８か
ら感光体ドラム９の地肌部に対する出力値Ｖsgを取り込
んで、光学センサ１８から感光体ドラム９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、光学センサ
１８の発光光量を調整する（ステップ５０３）。

【００３３】次に、図５に示すように感光体ドラム９の
幅方向中央部にＮ個の階調濃度を持つ基準画像であるパ
ッチパターンの静電潜像３０１、３０２、３０３、・・
・を感光体ドラム９の回転方向に沿って所定の間隔で作
成する（ステップ５０４）。例えば、１４個の相異なる
階調濃度を持ち各辺が４０ｍｍである矩形のパッチパタ
ーンの静電潜像３０１、３０２、・・・３１４を１０ｍ
ｍの間隔をおいて作成する。以下、１４個のパッチパタ
ーンの静電潜像を作成する場合について説明する。そし
て、これらの静電潜像３０１、３０２、・・・３１４の
電位に対する表面電位センサ１３の出力値を読み込んで
上記校正値を用いて表面電圧値に変換してＲＡＭ２０４
に格納する（ステップ５０５）。この場合、メイン制御
部２０１は１４個のパッチパターンの静電潜像３０１、
３０２、・・・３１４をＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色分、感
光体ドラム９上に順次所定の間隔をおいて作成する。

【００３４】次に、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム９上の４色分のパッチパターンの静電潜像３０１、３
０２、・・・３１４を１色毎にＢｋ現像器１４、Ｃ現像
器１５、Ｍ現像器１６、Ｙ現像器１７で現像して顕像化
することにより、各色のトナー像とし、この各色のトナ
ー像に対する光学センサ１８の出力値を各色毎にＶpi
（ｉ＝１〜１４）としてＲＡＭ２０４に格納する（ステ
ップ５０６）。

【００３５】なお、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム９を帯電器１２によって均一に帯電し、レーザー光学
系制御部２０６を介してレーザー光学ユニット８の出力
を変えてパッチパターンの静電潜像３０１、３０２、・
・・３１４を作成するが、レーザー光学ユニット８を作
動させずに各現像器１４〜１７の現像バイアス電圧を切
り換えて各パッチパターンのトナー像を作成するように
しても良い。

【００３６】次に、メイン制御部２０１は、ＲＡＭ２０
４に格納した光学センサ１８の出力値をＲＯＭ２０３に
格納されているテーブルを参照して単位面積当たりのト
ナー付着量に換算してＲＡＭ２０４に格納する（ステッ
プ５０７）。

【００３７】図６は、上記ステップ５０５で得られた表
面電位の測定データと上記ステップ５０７で得られたト
ナー付着量の測定データとの各パッチパターンにおける
関係をＸ−Ｙ平面上にプロットした図であり、Ｘ軸上に
現像ポテンシャル（パッチパターン作成時の現像バイア
ス電圧Ｖｂと感光体ドラム９の表面電位Ｖｓとの差：Ｖ
ｂ−Ｖｓ：単位（Ｖ））を、Ｙ軸に単位面積当たりのト
ナー付着量（ｍｇ／ｃｍ²）を割り振っている。通常、
光学センサ１８として用いられる赤外光反射型センサ
は、図６に示すようにトナー付着量が多い多付着量部で
は飽和特性を示し、この多付着量部での感度は低く、光
学センサ１８によるトナー付着量の測定精度も悪くなっ
ている。従って、現像器の真の現像特性を直線近似した
直線近似式（Ｙ＝ａ*Ｘ＋ｂ）を精度よく算出するに
は、図６に示すように光学センサ１８の高感度区間（高
精度区間）で、且つ、表面電位センサ１３の出力値等か
ら求めた現像ポテンシャルの測定データと光学センサ１
８の出力値から求めたトナー付着量との関係が直線とな
る区間部分（以下、計算範囲という）における測定デー
タ点のみを使用して、上記直線近似式を算出し（ステッ
プ５０８）、該直線近似式の算出精度を高めている。更
に、この区間部分の測定データ点がその他の区間よりも
密となるように、予めＲＯＭ２０３に格納する各パッチ
パターン作成時にレーザー光学ユニット８で用いる光量
データを所望の値に設定し、これにより、測定データの
個数の合計が同じ条件下で、測定データ間隔を等間隔に
した場合に比較して該直線近似式の算出に用いる測定デ
ータの個数を多くして、更に該直線近似式の算出精度を
高めている。

【００３８】なお、前述のようにレーザー光学ユニット
８を作動させずに現像バイアス電圧を変化させて各パッ
チパターンのトナー像を作成する場合は、上記区間部分
の測定データ点が他の領域よりも密となるように、予め
ＲＯＭ２０３に格納する各パッチパターン作成時に印加
する現像バイアス電圧のデータを所望の値に設定する。

【００３９】ここで、前述したように、現像剤及び感光
体の環境、経時変動が大きいと、現像特性が変化して現
像特性の直線近似式の算出に用いる区間内の測定データ
が不足するおそれがある。そこで、本実施形態では、現
像特性の直線近似式を精度よく算出し、該直線近似式に
基づいた画像形成時の各種電位の制御を安定して行うた
めに、現像剤及び感光体の環境、経時変動に依らず上記
計算範囲にトナー付着量の測定データが入るようにパッ
チパターンの形成条件を変更している。なお、このパッ
チパターンの形成条件の変更については後に詳述する。

【００４０】上記ステップ５０８ですべての測定データ
から上記区間部分の測定データを選択するには、例えば
上記ステップ５０７で算出したトナー付着量の測定デー
タに着目して０．１５〜０．４５ｍｇ／ｃｍ²の間にあ
るトナー付着量及び現像ポテンシャルの測定データの組
を選択すればよい。

【００４１】次に、数１で示す複数の式を用いて、上記
ステップ５０８で選択した有効測定データに対してのみ
平滑化処理を施し（ステップ５０９）、測定誤差の大き
な測定データについても平滑化処理を行って該直線近似
式の算出に用いる場合のように近似直線計算にズレが生
じることなく、該直線近似式を精度よく算出できるよう
にしている。ここで、ｉ≦ｎ≦ｊであり、上記区間部分
の端部の測定データに対しては平滑化処理は行わない。
また、平滑化処理後の測定データについては「’」を付
す。

【数１】Ｘ'(n)＝Ｘ(n-1)*０．２５＋Ｘ(n)*０．５＋Ｘ(n+1) Ｙ'(n)＝Ｙ(n-1)*０．２５＋Ｙ(n)*０．５＋Ｙ(n+1) Ｘ'(i)＝Ｘ(i) Ｘ'(j)＝Ｘ(j) Ｙ'(i)＝Ｙ(i) Ｙ'(j)＝Ｙ(j)

【００４２】このようにして得られた平滑化処理後の測
定データに対して最小自乗法を適用することにより、各
現像器１４〜１７の現像特性の直線近似を行って現像特
性の直線近似式を各色毎に得る（ステップ５１０）。こ
の直線近似式に基づいて各色毎に各種制御電位を計算す
る。上記最小自乗法の計算には、次の数２に示す複数の
式を用いた。ここで、上記平滑化処理後の測定データを
示す「’」は、便宜上省略した。また、ｋは計算に用い
た測定データの数を示している。

【数２】Ｘave＝ΣＸn／ｋＹave＝ΣＸn／ｋＳx＝Σ（Ｘn−Ｘave）*（Ｘn−Ｘave）Ｓy＝Σ（Ｙn−Ｙave）*（Ｙn−Ｙave）Ｓxy＝Σ（Ｘn−Ｘave）*（Ｙn−Ｙave）

【００４３】そして、表面電位センサ１３及び光学セン
サ１８から得られたパッチパターンの表面電位及びトナ
ー付着量の測定データから算出される直線近似式をＹ＝
ａ*Ｘ＋ｂとしたとき、その係数ａ、ｂは上記数２の変
数を用いて次の数３のように表される。

【数３】ａ＝Ｓxy／Ｓx ｂ＝Ｙave−ａ*Ｘave

【００４４】なお、上記係数ａの次の方法で決定しても
良い。すなわち、上記選択した区間部分内の複数組の測
定データのうち連続する数個の（例えば４個）のデータ
組が複数個得られるので、それぞれにおいて直線回帰を
行い、その中で最も傾きａの値が大きいもの若しくはそ
の中で傾きａの値が平均値に近いもの、又は直線回帰式
の相関係数が最も大きいもの等を選んでも良い。

【００４５】次に、メイン制御部２０１は、上記ステッ
プ５１０で各色毎に計算した直線近似式を用いて、Ｙの
値が、必要とする最大トナー付着量Ｍmaxとなるよう
に、各制御電位を決定する（ステップ５１１）。図７に
示すように、上記Ｍmaxを得るために必要となる現像電
界（Ｖgp）と、上記算出した直線近似式のＸ切片である
Ｖk（＝−ｂ／ａ：現像開始電圧）とから、画像形成時
の各種電位設定の基準となるＶkp（現像ポテンシャル：
Ｖｂ−Ｖｓ）が次の数４により決まる。

【数４】Ｖgp＝Ｍmax／ａＶkp＝Ｖgp＋Ｖk

【００４６】次に、上記現像電界Ｖgpの値から、予めＲ
ＯＭ２０３に格納されている図８に示すような電位テー
ブルを参照し（ステップ５１２）、帯電電位（Ｖd）、
現像バイアス電圧（Ｖb）、最大露光電位（Ｖl）を目標
電位として決定する（ステップ５１３）。そして、感光
体ドラム９の帯電器１２による帯電電位が上記目標電位
Ｖdになるように電源回路２０７を調整し、レーザー光
学系８によるレーザー発光量（発光パワー）を上記目標
電位Ｖlになるように調整し、且つ各色現像器１３〜１
７の現像バイアス電圧がそれぞれ上記目標電圧Ｖbにな
るように調整する（ステップ５１４）。

【００４７】以上のように、本実施形態は、上記計算範
囲内のトナー付着量の測定データの間隔を、該計算範囲
外のトナー付着量の測定データの間隔よりも密にし、該
測定精度が高い計算範囲内の表面電位及びトナー付着量
の測定データに基づいて、現像特性の直線近似式を算出
している。よって、パッチパターンの形成数が同数の条
件下において、測定データ間隔を等間隔にした場合に比
して直線近似式の算出に用いる測定データの個数を多く
することができ、より精度よく直線近似式を算出するこ
とができる。

【００４８】また、本実施形態は、上記計算範囲におけ
る表面電位及びトナー付着量の測定データについてのみ
平滑化処理を行い、平滑化処理を行った測定データを用
いて現像特性の直線近似式を算出する。よって、測定誤
差の大きな測定データについても平滑化処理を行って直
線近似式の算出に用いる場合に比して、近似直線計算に
ズレが生じ難くなり、より精度よく該直線近似式を算出
することができる。

【００４９】次に、上記現像特性の直線近似式に応じて
パッチパターンの形成条件を変更する方法について具体
的に述べる。図９は、各パッチパターンにおける現像ポ
テンシャルと単位面積当たりのトナー付着量との関係を
示すグラフである。なお、近似直線Ｐは現像特性変化前
の初期のプロフィール、近似直線Ｑは現像能力が高くな
った場合、直線Ｒは現像能力が低くなった場合のプロフ
ィールである。また、上記計算範囲内の測定データを黒
丸、該計算範囲外の測定データを白丸で示している。

【００５０】初期のプロフィールとして近似直線Ｑで示
す現像特性を示す現像剤が経時変動により劣化すると、
トナーの比帯電量Ｑ／Ｍが低下し、近似直線Ｑで示すよ
うに現像特性が変化する。これにより、計算範囲内の測
定データ数は、初期時の６個から２個に減少する。例え
ば、測定データ点ｉは、矢印Ａ方向にシフトしても計算
範囲内にあるが、測定データ点ｊは矢印Ｂ方向にシフト
して計算範囲を外れる。この結果、計算範囲内の有効な
測定データ数が不足し、現像特性の直線近似式を精度よ
く算出できなくなる。なお、一般的に、近似直線Ｑに示
すように現像能力が高くなる現象は、現像剤の経時変動
による劣化に加えて、高温環境下においても発生する。

【００５１】一方、低温環境下では、トナーの比帯電量
Ｑ／Ｍが上昇し、近似直線Ｒに示すように現像特性が変
化する。これにより、計算範囲内の測定データ数は、初
期時の６個から４個に減少する。例えば、測定データ点
ｉ及びｊは、それぞれ矢印Ｃ、Ｄ方向にシフトして計算
範囲を外れる。この結果、計算範囲内の有効な測定デー
タが不足し、現像特性の直線近似式を精度よく算出でき
なくなる。

【００５２】また、感光体が経時変動により劣化する
と、潜像電位が変化して、同様に計算範囲内の有効な測
定データが不足し、現像特性の直線近似式を精度よく算
出できなくなる。具体的には、図９において、初期時に
おける測定データ点を結ぶ曲線Ｓ上で、同一の光書き込
み光量のパッチパターンに対応する測定データ点が、劣
化に伴う感光体電位の変化に応じて矢印ａ方向、或い
は、矢印ｂ方向にシフトする。

【００５３】ここで、上記複数のパッチパターンのＸ軸
上の位置を決めているのは、パッチパターンの電位、す
なわち、書き込み光量である。したがって、現像剤及び
感光体の経時、環境変動によって現像特性が変化した場
合、現像特性の直線近似式に応じて次回のパッチパター
ンの書き込み光量を変化させることで、計算範囲内の測
定データ数を確保することができる。（以下、余白）

【００５４】図１０において、初期時における現像特性
の近似直線Ｐの直線近似式をＹ＝ｐＸ0＋ｂp（ｐは傾
き、ｂpはＹ切片）、現像特性変化後の近似直線Ｑの直
線近似式をＹ＝ｑＸ1＋ｂqとしたとき（ｑは傾き、ｂq
はＹ切片）、現像特性変化後に図中矢印で示すように測
定データ点のＸ成分のみを平行移動させるためには、次
の数５の関係を満たせばよい。

【数５】ｐＸ0＋ｂp＝ｑＸ1＋ｂq

【００５５】上記数５を、Ｘ1について解くと次の数６
の関係を導くことができる。

【数６】Ｘ1＝１／ｑ（ｐＸ0＋ｂp−ｂq）Ｘ1＝（ｐ／ｑ）Ｘ0＋１／ｑ（ｂp−ｂq）

【００５６】よって、各測定データに（ｐ／ｑ）Ｘ0＋
１／ｑ（ｂp−ｂq）の演算をして測定データ点を再設定
することにより、現像特性変化後にも計算範囲内に入る
方向に測定データ点をシフトさせることができる。具体
的には、現像ポテンシャルをＸｉの値にシフトさせるた
めには、表面電位Ｖxi、パッチパターン形成時の現像バ
イアス値をＶｂとすると、次の数７を満たすように、表
面電位Ｖxiを変更すべくパッチパターンの光書き込み光
量を変更する。

【数７】Ｘｉ＝Ｖxi−Ｖｂ

【００５７】なお、上記数６の定数ｑ及びｂqは、上記
測定データ点のシフト前の条件下において計算範囲内の
測定データから算出した近似直線Ｑの傾き及びＹ切片で
あるが、現像剤及び感光体の経時、環境変動により次回
の測定において現像特性がそれほど急激に変化すること
はないため、実質的には問題ない。また、測定データ点
の変更及び測定を繰り返すことにより、測定データ点を
変更しない場合に比して計算範囲内に入る方向に測定デ
ータ点をシフトさせるシフト量を正確に求めることがで
き、結果的に現像能力の直線近似式の算出精度が向上す
る。

【００５８】また、測定データ点の変更は、傾きの変化
分を判断し、予め設定された変化量より大きくなった場
合のみ行ってもよい。また、Ｙ切片の差ｂp−ｂqが小さ
い場合、上記数６の１／ｑ（ｂp−ｂq）の項を無視して
もよい。

【００５９】また、現像剤及び感光体の経時、環境変動
によって現像特性が変化した場合、トナー付着量の測定
データと予め設定された基準値とを比較し、この比較の
結果に応じてに次回のパッチパターンの書き込み光量を
変化させてもよい。

【００６０】図１１は、各パッチパターンにおける現像
ポテンシャルと単位面積当たりのトナー付着量との関係
を示すグラフである。なお、近似直線Ｐは現像特性変化
前の初期のプロフィール、近似直線Ｑは現像能力が高く
なった場合のプロフィールである。また、近似直線Ｐ算
出時の計算範囲内の測定データ点をトナー付着量の少な
い方から順次Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６とする。

【００６１】現像剤が経時変動により劣化して、近似直
線Ｑで示すように現像特性が変化すると、第１、２、・
・・６測定データ点Ｐ１、Ｐ２、・・・Ｐ６は矢印方向
にシフトして、該測定データ点のうちトナー付着量の多
い方から順次３個の測定データ点Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６が計
算範囲の上限を越える。また、図９に示す近似直線Ｒの
ように現像特性が変化すると、各測定データ点のうちト
ナー付着量の少ない方から順次２個の測定データ点Ｐ
１、Ｐ２が計算範囲の下限を下回る。よって、どの測定
データ点が計算範囲の上限或いは下限を外れたかを調べ
ることにより、現像特性のプロフィールを識別すること
ができる。

【００６２】この場合、計算範囲内の測定データ数を確
保するためには、例えば、第６測定データＰ６のみが計
算範囲の上限を越えた場合は係数Ａを、第５、６測定デ
ータＰ５、Ｐ６が計算範囲の上限を越えた場合は係数Ｂ
（０＜Ｂ＜Ａ＜１）を、各測定データＰ１、Ｐ２、・・
・Ｐ６に乗算することにより測定データ点を計算範囲内
にシフトさせる。また、第１測定データＰ１が計算範囲
の下限を下回った場合、係数Ｆ（１＜Ｆ）を乗算するこ
とにより測定データ点を計算範囲内にシフトさせる。な
お、係数Ａ、Ｂ、Ｆは、予め実験により求めておいて
も、計算範囲の上限或いは下限からのずれ量に応じて算
出してもよい。ずれ量に応じて測定データ点を計算範囲
内にシフトさせる場合、例えば、図１１において、計算
範囲の上限をＹmax、下限をＹmin、計算範囲に入れたい
最もトナー付着量の多い測定データ点、すなわち、第６
測定データ点Ｐ６のトナー付着量をＹupperとした場
合、ずれ量（Ｙmax−Ｙmin）／（Ｙupper−Ｙmin）の分
だけパッチパターンの電位を小さくする。但し、計算範
囲内の下限側の測定データ点の値が計算範囲の下限Ｙmi
nを下回るおそれがある場合、第１測定データ点Ｐ１は
固定しておき、第２、３・・・６測定データ点Ｐ２、Ｐ
３・・・Ｐ６それぞれと第１測定データ点Ｐ１とのトナ
ー付着量の差分にずれ量（Ｙmax−Ｙmin）／（Ｙupper
−Ｙmin）を乗算する。

【００６３】以上のように、本実施形態は、算出された
直線近似式に応じて、或いは、トナー付着量の測定デー
タと予め設定された基準値である計算範囲の上下限値と
の比較の結果に応じて、次回の複数の基準トナー像の形
成条件を変更することにより、現像剤及び像担持体の経
時、環境変動に依らず上記計算範囲内にトナー付着量の
測定データが入るようにする。よって、計算範囲内に現
像特性の直線近似式を算出するための測定データが不足
することがないため、該直線近似式を精度よく算出で
き、直線近似式に基づいた画像形成時の各種電位の制御
を安定して行うことができる。この結果、画像濃度の過
不足、及び、フルカラー複写機における色調の変化を防
止できる。

【００６４】なお、本実施形態は、現像剤及び像担持体
の経時、環境変動に起因して現像特性が変化する場合に
ついて説明を行ったが、前述のように、初期値としてパ
ッチパターンの形成条件を予め設定しておいた場合に現
像装置及び現像剤の個体差により計算範囲内の測定デー
タ数が不足しても、同様にパッチパターンの形成条件を
変更することにより、次回の測定データ点を計算範囲内
にシフトさせることができる。

【００６５】

【発明の効果】請求項１或いは２の発明によれば、現像
剤及び像担持体の経時、環境変動、又は、現像装置及び
現像剤の個体差に起因して現像特性が変化しても該現像
特性の直線近似式の算出に用いる区間内の測定データが
不足することがないため、現像特性の直線近似式を精度
よく算出できる。よって、直線近似式に基づいた画像形
成時の各種電位の制御を安定して行うことができるとい
う優れた効果がある。この結果、画像濃度の過不足、及
び、フルカラー複写機における色調の変化を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用したカラー複写機の制御系の一例
を示すブロック図。

【図２】同カラー複写機全体の概略構成図。

【図３】同カラー複写機の感光体ドラム・中間転写ベル
ト周りの拡大図

【図４】同カラー複写機における電位制御ルーチンのフ
ローチャート

【図５】同カラー複写機における感光体ドラム上のパッ
チパターンの説明図。

【図６】同パッチパターン現像時の現像ポテンシャルと
トナー付着量との関係及び現像特性の近似直線を示す特
性図。

【図７】同近似直線と、最大トナー付着量Ｍmaxに対応
する現像電界（Ｖgp）及び現像ポテンシャルＶkpとの関
係を示す説明図。

【図８】最大トナー付着量Ｍmaxに対応する現像ポテン
シャルＶkpから画像形成時の各種電位を決定するために
用いる電位テ−ブルを示す図。

【図９】同パッチパターン現像時の現像ポテンシャルと
トナー付着量との関係及び現像特性の近似直線を示す特
性図。

【図１０】現像特性の近似直線に基づく測定データ点変
更方法の説明図。

【図１１】トナー付着量の測定データに基づく測定デー
タ点変更方法の説明図。

【符号の説明】９感光体ドラム１３表面電位センサ１４Ｂｋ現像器１４ｃトナー濃度センサ１５Ｃ現像器１５ｃトナー濃度センサ１６Ｍ現像器１６ｃトナー濃度センサ１７Ｙ現像器１７ｃトナー濃度センサ１８光学センサ２０１メイン制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に複数の基準潜像を形成し、該
基準潜像の表面電位を測定し、該複数の基準潜像を相異
なる現像ポテンシャルで現像して複数の基準トナー像を
形成し、該基準トナー像のトナー付着量を測定し、該複
数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づい
て該現像ポテンシャルに対して該トナー付着量の測定デ
ータが直線的に変化する区間を算出し、該区間内にある
複数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づ
いて現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用
いて画像形成時の各種電位を決定する画像形成装置にお
いて、上記区間のうち上記トナー付着量の測定精度が高い区間
部分内の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づ
いて上記直線近似式を算出し、該測定精度が高い区間部
分に該トナー付着量の測定データが入るように、該直線
近似式に応じて次回の該複数の基準潜像の形成条件を変
更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体上に複数の基準潜像を形成し、該
基準潜像の表面電位を測定し、該複数の基準潜像を相異
なる現像ポテンシャルで現像して複数の基準トナー像を
形成し、該基準トナー像のトナー付着量を測定し、該複
数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づい
て該現像ポテンシャルに対して該トナー付着量の測定デ
ータが直線的に変化する区間を算出し、該区間内にある
複数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づ
いて現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用
いて画像形成時の各種電位を決定する画像形成装置にお
いて、上記区間のうち上記トナー付着量の測定精度が高い区間
部分内の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づ
いて上記直線近似式を算出し、該トナー付着量の測定デ
ータと予め設定された基準値とを比較し、該比較の結果
に応じて、該測定精度が高い区間部分に該トナー付着量
の測定データが入るように、次回の該複数の基準潜像の
形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。