JP2001027838A

JP2001027838A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001027838A
Application number: JP11200061A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takemoto; 晋一竹本; Masataka Yagi; 昌隆八木
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触現像方式において間隙距離Ｄｓの変動
や製品毎のバラツキ、環境や使用年数による種々の特性
変動のもとでも、白斑点や黒斑点等の異常な画像を発生
させることなく安定した画像を形成するための画像形成
条件の自動調整法、安定化法を提供することを課題とす
る。【解決手段】トナー担持体にテストパターンにもとづ
いて露光して静電潜像を形成する(S61)。間隙距離Ｄｓ
の影響のでやすい小さな振幅Ｖｐｐの交番電圧によっ
て、静電潜像を現像し(S62)、濃度を検出する(S63)。検
出された濃度に基づいて、間隙距離Ｄｓをもとめ(S6
4)、画像の濃度ムラと斑点の発生しない領域に印加手段
の電圧の振幅Ｖｐｐを調整する(S65)。更に、Ｄｓ又は
Ｖｐｐに基づいて、意図したベタ濃度になるように交番
電圧の波形中心値を調整する(S66)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機又はプリンタ
装置等の画像形成装置における画像の安定化技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機又はプリンタ装置等の画像
形成装置はオフィスのみならずパーソナル・ユースにむ
けて普及がめざましい。電子写真方式による画像形成装
置は使いやすさや印刷速度が速いことの利点があるため
広く実用化されている。

【０００３】電子写真方式の画像形成装置において使用
される現像装置には、１成分現像方式と２成分現像方式
が広く知られている。これまで後者の２成分現像方式が
主に使用されてきたが、メンテナンスの手間がかからな
い等の理由からパーソナル・ユースに対して１成分現像
方式が広く採用されるようになってきた。

【０００４】上記１成分現像方式の現像装置には、更
に、現像剤（トナー）を担持する現像ローラーと静電潜
像を担持する像担持体が接触状態にある接触１成分現像
方式と両者が非接触状態にある非接触１成分現像方式と
が知られている。

【０００５】非接触１成分現像方式においては、現像ロ
ーラーと像担持体との間には間隙が存在し、両者が非接
触状態にあるため、電位潜像が存在する領域とこれが存
在しない領域との境界部において電界が曲がる。電界の
曲がりの影響を受けて、画像のエッジ部においてより多
くの現像剤（トナー）が吸着される。

【０００６】このため、微小な静電潜像の再現性や文字
やラインの鮮明度が向上し、さらに非接触であることか
ら現像ローラーの回転による振動が像担持体（感光体）
に伝わらないため画像のピッチ精度が向上するなどの優
位性を持つ。

【０００７】非接触１成分現像方式においては現像ロー
ラーと像担持体表面の間隙距離Ｄｓに応じて現像剤を現
像する電界強度が変わる。安定した画像形成が行われる
ようにするため、現像ローラーの端部にコロを同心に挿
入し、このコロを像担持体（感光体）に押しつけること
により、間隙距離Ｄｓを一定に保つような手段がとられ
る。

【０００８】しかしながら、現像ローラー及び像担持体
のそれぞれには微小な偏心が存在するのは避けられず、
装置動作中に間隙距離Ｄｓは多少とも変動する。また、
現像ローラーと像担持体の径は部品毎にバラツキを有す
るため間隙距離Ｄｓの値はそれぞれの画像形成装置毎に
微妙に異なる。

【０００９】上に述べたように偏心による間隙距離Ｄｓ
の変動は現像剤を現像する電界強度の変動を生起し、こ
の電界強度の変動は形成される画像の濃度に変動を発生
させる。

【００１０】非接触１成分現像方式においては、通常現
像ローラー上の現像剤が像担持体へ向けて飛翔する効率
を高めるため正弦波あるいは矩形波等のＡＣバイアス電
圧が現像ローラーに印可される。

【００１１】現像ローラーに印可されるＡＣバイアス電
圧の振幅がある程度大きいとき、間隙距離Ｄｓが広くて
もトナーが感光体に飛翔する電界が十分に得られるため
濃度ムラが発生しにくくなる。

【００１２】しかしながら、あまりにＡＣバイアス電圧
の振幅を大きくすることはできない。この理由は、現像
ローラーの電位と感光体の表面電位との差が過大になる
と、後で述べるように意図しない電荷の移動が生じるた
め形成される画像に白斑点や黒斑点等が発生する。この
ような現象は間隙距離Ｄｓが小さいとき特に現れやすい
現象である。

【００１３】また画像形成装置の置かれる環境の変化や
使用年数の経過はトナーの帯電特性や感光体の感度特性
に変動を来すため、ベタ濃度や階調カーブが変動し安定
した画像を得ることが困難となる。

【００１４】なお、非接触２成分現像方式においても、
現像ローラー（スリーブ）と像担持体との間にはやはり
間隙距離Ｄｓが設けられ、やはりＡＣバイアスが印加さ
れることから同様な問題が起こる。

【００１５】このようなベタ濃度の変動、階調カーブの
変動及び白斑点又は黒斑点の発生はモノクロの画像形成
装置においてももちろん大きな問題であるが、カラー画
像形成装置においては、更に大きな問題となる。

【００１６】カラー画像形成装置においては、複数（通
常、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）の原色
のトナーが使用され、これらのトナーの原色を適宜の割
合で重ね合わせて混合することにより任意の色を発現さ
せている。

【００１７】各原色の混合の割合、つまり各原色のトナ
ーの濃度が変動すると、これに伴って発現する色が変動
するので、各原色は適切な濃度に現像される必要があ
る。原稿画像と形成された画像と比べたとき人は色の違
いをきわめて敏感に感知するので、原色の混合の割合
（バランス）を適正に維持することがきわめて大切であ
る。

【００１８】一方、近年、画像形成装置の一部をユニッ
ト化し、ユニットの寿命が尽きたとき又は消耗品が消耗
しきったときにこのユニットを新しいユニットに交換す
ることによりメインテナンスを容易化をはかることが行
われるようになってきている。

【００１９】現像ローラー、適宜の量のトナー及び関連
するコロ等の部材を一体に収容した現像ユニットも考え
られているひとつのユニットの形態である。

【００２０】このような交換可能な現像ユニットにあっ
ては、現像ローラーの径及び間隙距離を定めるためのコ
ロの径は各現像ユニット毎に微妙に異なるため、新たな
ユニットを画像形成装置本体に装填したとき感光体と現
像ローラーとの間隙距離Ｄｓはその前現像ユニットが使
用されていたときとは一般的に異なる値となる。

【００２１】このように間隙距離Ｄｓが異なるため、新
たな現像ユニットを装填したときは、画像形成装置の諸
条件をこれに合わせて変更しなければならない。これら
の諸条件を変更するために専門のスタッフが時間をかけ
て調整しなければならないようでは、ユニット化するこ
とのもともとの意味、メリットが失われることになる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、非接
触現像方式において間隙距離Ｄｓの変動や製品毎のバラ
ツキ、環境や使用年数による種々の特性変動のもとで
も、白斑点や黒斑点等の異常な画像を発生させることな
く安定した画像を形成するための画像形成条件の自動調
整法、安定化法を提供することにある。

【００２３】また、本発明の他の目的は、少なくとも現
像ローラー、一定量のトナー及び関連するコロ等の部材
を一体に収容した現像ユニットが使用される画像形成装
置において、古い現像ユニットを新しい現像ユニットに
交換したときに、専門のスタッフが画像形成装置の新た
な諸条件を設定する必要がなく、画像形成装置が自律的
に新しい諸条件を設定するようにすることを課題とす
る。

【００２４】また、本発明の他の目的は、上記間隙距離
Ｄｓを測定するための測定方法を提供するを課題とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の画像形成装置は、トナーをその表面に保持
するためのトナー担持体と、トナーを供給するためのト
ナー供給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担
持体の表面にトナーを移動させるために上記トナー供給
装置に交番電圧を印加するための印加手段と、上記印加
手段によって上記トナー担持体の表面に移動したトナー
の濃度を検出するための検出手段と、を備えており、上
記検出手段によって検出された上記トナー担持体の表面
に移動したトナーの濃度に応じて、上記印加手段によっ
て印加される交番電圧の振幅、及び、この交番電圧のデ
ューティを変更する。

【００２６】これにより、検出された画像濃度に応じて
交番電圧の振幅が変更され、トナー供給装置とトナー担
持体との間隙距離の変動の影響を受けることがないよう
に、画像濃度のムラの発生、白斑点、黒斑点の発生が防
止される領域に維持される。

【００２７】また、検出された画像濃度に応じて、交番
電圧のデューティを変更することにより、ベタ濃度の調
整が行われる。

【００２８】また、別の本発明の画像形成装置は、その
表面に感光体層を有するトナー担持体と、上記トナー担
持体の表面を帯電させるための帯電手段と、上記帯電手
段により帯電したトナー担持体の表面に、画像形成され
る像に応じた光を照射することにより静電潜像を形成す
るための露光手段と、トナーを供給するためのトナー供
給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持体の
表面にトナーを移動させるために上記トナー供給装置に
交番電圧を印加するための印加手段と、上記印加手段に
よって上記トナー担持体の表面に移動したトナーの濃度
を検出するための検出手段と、を備えており、上記検出
手段によって検出された上記トナー担持体の表面に移動
したトナーの濃度に応じて、上記印加手段によって印加
される交番電圧の振幅、及び、この交番電圧のデューテ
ィを変更する。

【００２９】これにより、検出された画像濃度に応じて
交番電圧の振幅が変更され、画像濃度のムラの発生、白
斑点、黒斑点の発生が防止される領域に維持される。

【００３０】また、検出された画像濃度に応じて、交番
電圧のデューティを変更することにより、ベタ濃度の調
整が行われる。

【００３１】更に、これらの発明の画像形成装置におい
て、上記トナー担持体と上記トナー供給装置は非接触で
あるようにすること、上記トナーを１成分トナーである
ようにすること、上記印加手段によって印加される交番
電圧の振幅の最大値と最小値の和の半分が一定であるよ
うにすること、上記交番電圧の振幅、及び、デューティ
とを対応させるテーブル又は関係式から振幅及びデュー
ティが求められるようにすることによって更なる別異の
発明が構成されている。

【００３２】更に、上記テーブル又は上記関係式を複数
有しており、作像条件に応じて選択するようにするこ
と、及び、この作像条件は画像形成装置が置かれた環境
又は画像形成の回数であるようにすることによって、ま
た別の発明が構成される。

【００３３】更に、別の本発明は、画像形成装置におけ
る画像安定化方法にかかり、トナーをその表面に保持す
るためのトナー担持体と、トナーを供給するためのトナ
ー供給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持
体の表面にトナーを移動させるために上記トナー供給装
置に交番電圧を印加するための印加手段と、上記印加手
段によって上記トナー担持体の表面に移動したトナーの
濃度を検出するための検出手段と、を備えた画像形成装
置において、（ａ）上記印加手段によって上記トナー担
持体の表面に移動したトナーの濃度を検出するステッ
プ、（ｂ）検出されたトナーの濃度に応じて、上記交番
電圧の振幅を変更するステップ、（ｃ）検出されたトナ
ーの濃度に応じて、上記交番電圧のデューティを変更す
るステップを含む。

【００３４】更に、別の発明は、画像形成装置における
画像安定化方法にかかり、その表面に感光体層を有する
トナー担持体と、上記トナー担持体の表面を帯電させる
ための帯電手段と、上記帯電手段により帯電したトナー
担持体の表面に、画像形成される像に応じた光を照射す
ることにより静電潜像を形成するための露光手段と、ト
ナーを供給するためのものであって、上記トナー担持体
と非接触のトナー供給装置と、上記トナー供給装置から
上記トナー担持体の表面にトナーを移動させるために上
記トナー供給装置に交番電圧を印加するための印加手段
と、上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移
動したトナーの濃度を検出するための検出手段と、を備
えた画像形成装置において、（イ）上記露光手段によ
り、トナー担持体にテストパターンにもとづいて露光し
て静電潜像を形成し、上記印加手段によって印加される
交番電圧の振幅の単一又は複数の振幅によって、静電潜
像を現像し、現像された上記テストパターンの濃度を検
出するステップ、（ロ）上記ステップ（イ）において検
出された濃度に基づいて、画像の濃度ムラと斑点の発生
しない領域に上記印加手段の電圧の振幅を調整するステ
ップ、（ハ）上記ステップ（イ）において検出された濃
度に基づいて、上記振幅を維持したまま上記印加手段の
電圧のデューティを調整するステップを含む。

【００３５】なお、本明細書には上記課題を解決するた
めに以下のような発明も開示されている。

【００３６】トナーをその表面に保持するためのトナー
担持体と、トナーを供給するためのトナー供給装置と、
上記トナー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナ
ーを移動させるために上記トナー供給装置に交番電圧を
印加するための印加手段と、上記印加手段によって上記
トナー担持体の表面に移動したトナーの濃度を検出する
ための検出手段と、を備えた画像形成装置であって、上
記検出手段によって検出された上記トナー担持体の表面
に移動したトナーの濃度に応じて、上記印加手段によっ
て印加される交番電圧の振幅、この交番電圧のデューテ
ィ、及び、階調再現性が変更される。

【００３７】これにより、検出された画像濃度に応じて
交番電圧の振幅が変更され、画像濃度のムラの発生、白
斑点、黒斑点の発生が防止される領域に維持される。

【００３８】また、検出された画像濃度に応じて、交番
電圧のデューティを変更することにより、ベタ濃度の調
整が行われ、更に、階調再現性の調整が行われる。

【００３９】更に、別の発明の画像形成装置は、その表
面に感光体層を有するトナー担持体と、上記トナー担持
体の表面を帯電させるための帯電手段と、上記帯電手段
により帯電したトナー担持体の表面に、画像形成される
像に応じた光を照射することにより静電潜像を形成する
ための露光手段と、トナーを供給するためのトナー供給
装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持体の表
面にトナーを移動させるために上記トナー供給装置に交
番電圧を印加するための印加手段と、上記印加手段によ
って上記トナー担持体の表面に移動したトナーの濃度を
検出するための検出手段と、を備えており、上記検出手
段によって検出された上記トナー担持体の表面に移動し
たトナーの濃度に応じて、上記印加手段によって印加さ
れる交番電圧の振幅、この交番電圧のデューティ、及
び、階調再現性を変更することが行われる。

【００４０】これにより、検出された画像濃度に応じて
交番電圧の振幅が変更され、トナー供給装置とトナー担
持体との間隙距離の変動の影響を受けることがないよう
に、画像濃度のムラの発生、白斑点、黒斑点の発生が防
止される領域に維持される。

【００４１】また、検出された画像濃度に応じて、交番
電圧のデューティを変更することにより、ベタ濃度の調
整が行われ、更に、階調再現性の調整が行われる。

【００４２】更に、これらの発明の画像形成装置におい
て、上記トナー担持体と上記トナー供給装置が非接触で
あるものとすること、上記トナーを１成分トナーとする
こと、上記印加手段によって印加される交番電圧の振幅
の最大値と最小値の和の半分を一定とすること、上記階
調再現性の変更が、トナー担持体を露光する光の露光
量、及び、上記帯電手段がトナー担持体の表面を帯電さ
せる帯電電位、又は、階調テーブルのデータのうちの少
なくともひとつを変更することにより行われるようにす
ることによって更なる別異の発明が構成されている。

【００４３】さらに、上記露光量の変更を、露光光のパ
ルス幅変調、又はパルス強度変調によって行うようにす
ることで別異の発明が得られている。

【００４４】更に方法にかかる本発明は、トナーをその
表面に保持するためのトナー担持体と、トナーを供給す
るためのトナー供給装置と、上記トナー供給装置から上
記トナー担持体の表面にトナーを移動させるために上記
トナー供給装置に交番電圧を印加するための印加手段
と、上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移
動したトナーの濃度を検出するための検出手段と、を備
えた画像形成装置における画像安定化方法であって、ａ上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移
動したトナーの濃度を検出するステップ、ｂ検出され
たトナーの濃度に応じて、上記交番電圧の振幅を変更す
るステップ、ｃ検出されたトナーの濃度に応じて、上
記交番電圧のデューティを変更するステップ、ｄ検出
されたトナー濃度に応じて、階調再現性を変更するステ
ップを含む画像形成装置における画像安定化方法であ
る。

【００４５】更に別な方法にかかる本発明は、その表面
に感光体層を有するトナー担持体と、上記トナー担持体
の表面を帯電させるための帯電手段と、上記帯電手段に
より帯電したトナー担持体の表面に、画像形成される像
に応じた光を照射することにより静電潜像を形成するた
めの露光手段と、トナーを供給するためのものであっ
て、上記トナー担持体と非接触のトナー供給装置と、上
記トナー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナー
を移動させるために上記トナー供給装置に交番電圧を印
加するための印加手段と、上記印加手段によって上記ト
ナー担持体の表面に移動したトナーの濃度を検出するた
めの検出手段と、を備えた画像形成装置における画像安
定化方法であって、（イ）上記露光手段により、トナー
担持体に第１のテストパターンにもとづいて露光して静
電潜像を形成し、上記印加手段によって印加される交番
電圧の振幅の単一又は複数の振幅によって、静電潜像を
現像し、現像された上記テストパターンの濃度を検出す
るステップ、（ロ）上記ステップ（イ）において検出さ
れた濃度に基づいて、画像の濃度ムラと斑点の発生しな
い領域に上記印加手段の電圧の振幅を調整するステッ
プ、（ハ）上記露光手段により、トナー担持体に第２の
テストパターンにもとづいて露光して静電潜像を形成
し、上記印加手段によって印加される交番電圧によっ
て、静電潜像を現像し、現像された上記テストパターン
の濃度を検出するステップ、（ニ）上記ステップ（ハ）
において検出された濃度に基づいて、最も濃い画像濃度
を設定するため上記交番電圧の波形中心値を調整するス
テップ、（ホ）上記露光手段により、トナー担持体に第
３のテストパターンにもとづいて露光して静電潜像を形
成し、上記印加手段によって印加される交番電圧によっ
て、静電潜像を現像し、現像された上記テストパターン
の濃度を検出するステップ、（ヘ）上記ステップ（ニ）
において検出された濃度に基づいて、階調カーブを補正
するため、上記帯電装置が帯電させるトナー担持体の帯
電電位、上記露光手段が上記トナー担持体を露光する露
光量、及び、画像データと階調の対応関係を記した階調
テーブルのデータ、のうちの少なくともひとつを調整す
るステップを含む画像形成装置における画像安定化方法
である。

【００４６】更に、間隙距離測定方法においては、トナ
ー担持体と、トナーを供給するためのものであって、上
記トナー担持体と非接触のトナー供給装置と、上記トナ
ー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナーを移動
させるために上記トナー供給装置に交番電圧を印加する
ための印加手段と、上記印加手段によって上記トナー担
持体の表面に移動したトナーの濃度を検出するための検
出手段と、を備えた画像形成装置における上記トナー担
持体と上記トナー供給装置との間隙距離を測定するため
の間隙距離測定方法であって、印加される交番電圧の振
幅を上記間隙距離の影響のでやすい比較的低い値に設定
した上記印加手段により、上記トナー供給手段から上記
トナー担持体の表面にトナーを移動させ、上記検出手段
によってトナーが移動した上記トナー担持体の表面のト
ナーの濃度を検出し、上記検出された濃度の値から、間
隙距離が求められる。

【００４７】更に他の間隙距離測定方法は、トナー担持
体と、トナーを供給するためのものであって、上記トナ
ー担持体と非接触のトナー供給装置と、上記トナー供給
装置から上記トナー担持体の表面にトナーを移動させる
ために上記トナー供給装置に交番電圧を印加するための
印加手段と、上記印加手段によって上記トナー担持体の
表面に移動したトナーの濃度を検出するための検出手段
と、を備えた画像形成装置における上記トナー担持体と
上記トナー供給装置との間隙距離を測定するための間隙
距離測定方法であって、印加される交番電圧の振幅を上
記間隙距離の影響のでやすい比較的低い値に設定した上
記印加手段により、上記トナー供給手段から上記トナー
担持体の表面にトナーを移動させ、上記検出手段によっ
てトナーが移動した上記トナー担持体の表面のトナーの
濃度を検出することにより、上記交番電圧の振幅の値の
複数に対応する複数の濃度の値を求め、求められた濃度
の変化の変曲点から、間隙距離を求める間隙距離測定方
法である。

【００４８】

【実施例】「第１実施例」図１は、本発明が適用される
一例である電子写真方式による画像形成装置の概略を説
明するための模式的断面図である。

【００４９】トナー担持体を成すところの、表面に感光
体層を有する感光体（１１）は矢印Ａ方向に回転し、所
定の電圧が印可された帯電手段すなわち帯電器（１２）
によりトナーと同極性の電位、すなわち、初期電位Ｖ
Ｏ、に強く表面が帯電される。

【００５０】帯電された感光体（１１）には、露光手
段、例えばレーザー露光装置（１３）等、によって形成
されようとする画像の情報に対応して感光体（１１）の
表面に光（レーザービーム）が照射され、露光が行われ
る。

【００５１】露光されることにより感光体層のその部位
は導電性を顕わすので、感光体層表面のその部位の電荷
は、感光体層を支持する導電性、例えば金属製のベー
ス、に流れ出すため電位の降下が起こり露光電位Ｖｉに
なる。

【００５２】このようにして、感光体（１１）の表面に
は、露光された部分の電位（Ｖｉ）と露光されない部分
の電位（ＶＯ）とによる帯電状態の違いが発生する、す
なわち、潜像が形成される。

【００５３】次に潜像が形成された領域は感光体（１
１）の回転に伴い現像装置（１４）の前に移動し、ここ
で現像装置（１４）からマイナスに帯電されたトナーが
供給される。供給されたトナーは静電気力によって感光
体（１１）の表面に吸着され、トナー像が形成される
（顕像化）。

【００５４】なお、図１では、現像装置（１４）及び感
光体（１１）がそれぞれただ一つしか描かれていない
が、カラーの画像形成装置においては、１個の感光体
（１１）の周りにそれぞれの色に対応する４個の現像装
置が備えられているところの４サイクル形、又は、それ
ぞれの色に対応させられた４個の感光体（１１）が後述
の中間担持体の移動方向に沿って４個備えられるところ
のタンデム形があり、これらのどの形式の画像形成装置
に対しても本発明を適用することができる。

【００５５】また、カラー画像形成装置に限らず感光体
及び現像装置をただ一つしか備えないモノクロの画像形
成装置においても本発明は適用することができる。

【００５６】また、現像装置に供給されるトナーは、１
成分トナー、又は、２成分トナーのいずれであっても本
発明に適用することができる。

【００５７】現像装置（１４）は現像ローラー（１５）
を備えており、現像ローラー（１５）には印加手段によ
ってＡＣバイアス電圧が印可される。

【００５８】現像ローラー（１５）の端部には現像ロー
ラー（１５）と同心で現像ローラー（１５）より若干径
の大きいコロ（図示せず）が挿入されており、このコロ
が感光体（１１）に当接することによって、感光体（１
１）の表面と現像ローラー（１５）の表面との間には一
定の距離（間隙距離）Ｄｓをもった間隙が形成される。
なお、現像ローラ（１５）を含む現像装置（１４）はト
ナーをこの間隙まで供給するトナー供給装置ということ
ができる。

【００５９】感光体（１１）の回転に伴い、トナー像が
形成された感光体（１１）の領域は第１次転写部（Ｂ）
にもたらされる。ここで中間担持体（１６）、例えば転
写ベルト又は転写ドラム、に順次重畳転写されカラート
ナー像が形成される。

【００６０】中間担持体（１６）上に形成されたカラー
トナー像は第２次転写部（Ｃ）においてトナーと逆極性
の電圧が印加されている転写部材（１７）により矢印Ｄ
の方向に沿って搬送される転写材（用紙）に静電的に転
写され、転写材は不図示の定着装置に運ばれ、ここで転
写材上のカラートナー像は転写材（用紙）に定着され
る。

【００６１】なお、モノクロの画像形成装置では中間担
持体は必要でなく、感光体（１１）上に形成されたトナ
ー像が中間担持体（１６）を介することなく直接用紙に
転写されるようにすることが普通である。

【００６２】以上に記したような手順が画像形成の工程
の概要である。

【００６３】画像形成装置が置かれた環境（特に温度、
湿度）及び／又は使用年数に応じて感光体（１１）の感
光特性やトナーの帯電性には変化が生じる。このため、
この変化は画像形成装置によって形成される画像の質に
変化を生じさせる。カラーの画像形成装置においては、
数種類の色のトナーを重ね合わせて混合することによっ
て色を発現するので、このような動作状態の変化は各色
相互の濃度のバランスを崩し、色の発現に大きく影響を
及ぼす。

【００６４】また、感光体（１１）と現像装置との間隙
距離Ｄｓの変動は各色のトナーの濃度に変動をもたら
し、やはり、濃度のバランスを崩し、色の発現に大きく
影響を及ぼす。

【００６５】また、先に述べたように、交換可能な現像
ユニットが使用されている場合、古い現像ユニットを新
しいものと交換したときに、間隙距離Ｄｓが前の現像ユ
ニットが装填されているときとはほとんどの場合異なる
ので、濃度のバランス、ひいては、色の発現が大きな影
響を受ける。

【００６６】＊ＡＣバイアス図２は、現像ローラー（１５）に印可されるＡＣバイア
ス（交番電圧）の波形の一例を示したグラフである。以
下、バイアスをこの矩形波として説明する。

【００６７】このグラフにおいてグラフの横軸は時間
を、縦軸はＡＣバイアスの電位を表す（なお、縦軸の正
負は下方が正、上方が負である）。この実施例において
ＡＣバイアスは２種の電位レベル（Ｖｍａｘ、Ｖｍｉ
ｎ）がそれぞれｔ１、ｔ２の時間ずつ繰り返される以下
のような矩形波である。

【００６８】振幅（峰と谷の差電圧）Ｖｐｐ＝Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ単純平均電圧Ｖｍｐ＝（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２デューティｄ＝ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）×１００（％）加重平均電圧（波形中心値）Ｖｍｓ＝（Ｖｍｉｎ×ｄ／１００＋Ｖｍａｘ×（１００
−ｄ）／１００なお、見方を変えれば、ここでいうＡＣバイアスは電圧
Ｖｍｐの直流と正及び負にＶｐｐ／２の電圧で振れる矩
形波とを加算した（重畳した）ものということができ
る。

【００６９】また、ここでは直流成分に矩形波を重畳し
たところのＡＣバイアスについて説明するが、ＡＣバイ
アスには矩形波に限らず他の繰り返し波形（例えば、正
弦波、三角波）が直流に重畳された波形を使用すること
ができる。

【００７０】＊画像ムラ、間隙距離Ｄｓ、最適な振幅
Ｖｐｐ以下に、画像ムラ、間隙距離Ｄｓ、振幅Ｖｐｐの関係に
ついて説明する。

【００７１】図３、図４及び図５は、デューティがｄ＝
４０％、ｄ＝５０％、及び加重平均電圧（波形中心値）
Ｖｍｓ＝２００ｖ、間隙距離ＤｓがＤｓ＝０．１０ｍ
ｍ、Ｄｓ＝０．１５ｍｍ、及び、Ｄｓ＝０．２０ｍｍに
ついてそれぞれ画像濃度と振幅Ｖｐｐとの関係を実験に
より求め、これをプロットしたグラフである。

【００７２】これらのグラフにおいて、振幅Ｖｐｐの値
が小さいとき（すなわち、各グラフ左側において）はそ
れぞれの間隙距離Ｄｓに応じて異なった画像濃度が得ら
れている。つまり、振幅Ｖｐｐの値が小さいとき、現像
ローラー（１５）の偏心等により画像形成動作中に間隙
距離Ｄｓが変動すると濃度にムラが発生することを意味
している。

【００７３】一方、これらのグラフにおいて、Ｖｐｐの
値が大きいとき（すなわち、各グラフ右側において）
は、プロット点が間隙距離Ｄｓの値が異なってもほぼひ
とつの線上にあるから、画像濃度と振幅Ｖｐｐとの関係
は間隙距離Ｄｓの値にほとんど依存しないといえる。

【００７４】このことは、間隙距離Ｄｓが変動しても画
像濃度があまり変化しないこと、すなわち、画像形成動
作中に現像ローラー（１５）の偏心等により発生する間
隙距離Ｄｓの変化が画像濃度のムラにはあまり反映され
ないことを意味する。

【００７５】このように振幅Ｖｐｐは大きいほど間隙距
離Ｄｓの変動による画像濃度のムラが少なくなり、好ま
しいことであるが、振幅Ｖｐｐをあまりに大きくすると
次のような別の問題が生じる。

【００７６】すなわち、振幅Ｖｐｐを過度に大きくする
とＶｍｉｎとＶｉ（感光体の露光された部位の表面電
位）との電位差（図２においてａで示す）が大きくなる
ため、現像ローラー（１５）の電荷が感光体の画像部
（潜像部分）に移動して（除電され）画像中に白斑点が
発生する（画像部リーク）。

【００７７】また、ＶｍａｘとＶＯ（感光体の露光され
ない部位の表面電位、初期電位）との電位差（図２にお
いてｂで示す）が大きくなるため、感光体（１１）の表
面電荷が除電され背景部（感光体の露光されない部位）
に黒斑点が発生する（背景部リーク）。

【００７８】画像部リーク（白斑点）及び背景部リーク
（黒斑点）は、間隙距離Ｄｓが小さいほどより小さいＶ
ｍａｘ及びより小さいＶｍｉｎによって発生するように
なる。

【００７９】以上のことから、振幅Ｖｐｐの値は、間隙
距離Ｄｓの値に応じて、濃度ムラが発生しないで、且
つ、上記２種のリークが発生しない範囲内の値に、設定
されなければならないことが理解できる。

【００８０】図６は、偏心量３０μmを持った現像ロー
ラー（１５）の間隙距離Ｄｓの平均値（ｍｍ）と振幅Ｖ
ｐｐとこれらの値の組み合わせにおいて、画像濃度ムラ
が発生する領域（グラフ下方の領域）、リークが発生す
る領域（グラフ上方の領域）、及び、これらがともに発
生しない最適領域（グラフ中央の領域）を示すグラフで
ある。このグラフは、間隙距離Ｄｓがわかれば、上記最
適領域に振幅Ｖｐｐを設定することができることを示し
ている。

【００８１】実験室においては可能かもしれないが、現
実に稼働又は動作している画像形成装置において、又
は、これが設置されている場所において、間隙距離Ｄｓ
（及びその偏心量）を直接的に測定することは非常に困
難である。

【００８２】＊間隙距離Ｄｓの測定以下に画像形成装置上で間接的に間隙距離Ｄｓを測定
（推定）する方法について幾つかを示す。

【００８３】先に見たように、図３、図４、及び、図５
において、振幅Ｖｐｐの値が小さいとき（すなわち、左
側において）は各間隙距離Ｄｓに応じて異なった画像濃
度が得られている。

【００８４】この性質を利用すれば次のようにして間隙
距離Ｄｓを測定することができる。すなわち、現像ロー
ラー（１５）に比較的小さい振幅Ｖｐｐ、例えば、１ｋ
ｖ程度、のＡＣバイアス電圧を与えて現像を行い、現像
された像の濃度を測定する。測定した画像濃度を示す点
がグラフ上で占める位置がそのときの間隙距離Ｄｓの値
であるから、予め間隙距離Ｄｓと濃度の関係を調べてお
けば、そのときの間隙距離Ｄｓを測定することができ
る。

【００８５】また更に、幾つかの振幅Ｖｐｐと得られた
画像濃度とから推定される曲線がグラフ上で占める位置
によっても間隙距離Ｄｓを推定することができる。

【００８６】間隙距離Ｄｓはこの測定方法によって実用
上差し支えない程度の精度で測定することができる。し
かしながら、上記間隙距離Ｄｓの測定方法は、画像濃度
が間隙距離Ｄｓ以外の種々の特性変動の影響を受けるの
で、測定された間隙距離Ｄｓは多少の誤差を含む。

【００８７】そこで、次のようにすることによって、よ
り正確な間隙距離Ｄｓの測定を行うこともできる。

【００８８】図７及び図８は、それぞれデューティｄ＝
４０％及びｄ＝５０％について、異なる間隙距離Ｄｓ毎
に、幾つかの振幅ＶｐｐのＡＣバイアスとこれらよりも
数百ボルト、例えば２００ボルト、小さい振幅Ｖｐｐの
ＡＣバイアスとを与えて、現像を行い、形成された画像
濃度を測定してその差をプロットしたグラフである。

【００８９】このグラフから明らかなように、各間隙距
離Ｄｓ毎に、振幅Ｖｐｐを大きくしていくに従って濃度
の変化量が減少し、濃度変化量が所定のレベル以下に達
するときの振幅Ｖｐｐの値は間隙距離Ｄｓによって異な
っていることがわかる。濃度変化量が所定のレベルに達
するグラフ上の位置を求め、この位置から間隙距離Ｄｓ
を推定することができる。

【００９０】つまり、この方法によれば、間隙距離Ｄｓ
以外の種々の特性変動の影響をうけて濃度のレベル全体
が変動した場合においてもこのグラフにおける濃度変化
カーブの変曲点はほぼ一定であるため、この変曲点の位
置により間隙距離Ｄｓをより精度良く測定することが可
能である。

【００９１】なお、振幅Ｖｐｐによる濃度変化の情報を
取得する際の他の条件（ＡＣバイアスのデューティｄ、
単純平均電圧Ｖｍｐ等）は間隙距離Ｄｓによる濃度変化
がより顕著になる条件を選定することができ、通常の画
像形成時と同じ条件にする必要は必ずしもない。

【００９２】また、画像形成時の振幅Ｖｐｐの設定は濃
度変化量が所定のレベルに達する振幅Ｖｐｐの値と同じ
値に限らずリークと画像ムラが発生しない値であれば濃
度変化量が所定のレベルに達する振幅Ｖｐｐの値から演
算等により求めることも可能である。

【００９３】＊ベタ濃度既述のように、カラーの画像形成装置においては、各原
色の混合により色が再現されるから、画像の濃度ムラの
発生がないばかりでなく、各原色毎の最も濃いときの画
像の濃度つまりベタ濃度が安定しており、かつ、各原色
の中間的な濃さが意図したとおりのカーブに沿った濃度
（階調）に調節できることが必要である。もちろん、写
真などの中間的濃度を出すためにはモノクロの画像形成
装置においても、色（通常、ブラック）の濃さが意図し
たとおりのものでなければならない。

【００９４】ベタ濃度はＡＣバイアスの加重平均電圧
（波形中心値）などによってコントロールすることがで
きる。なお、単純平均電圧と加重平均電圧（波形中心
値）とはデューティｄ＝５０％のＡＣバイアスにあって
は等しいが、それ以外では互いに異なる。

【００９５】図９は、間隙距離Ｄｓ＝０．１０ｍｍ、振
幅Ｖｐｐ＝１．０ｋｖのとき、間隙距離Ｄｓ＝０．１５
ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝１．６ｋｖのとき、及び、間隙距離
Ｄｓ＝０．２０ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝２．０ｋｖのときの
それぞれについて、デューティｄに対する画像濃度（ベ
タ濃度）の変化を測定し、これをプロットしたグラフで
ある。

【００９６】また、図１０は、間隙距離Ｄｓ＝０．１０
ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝１．０ｋｖのとき、間隙距離Ｄｓ＝
０．１５ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝１．６ｋｖのとき、及び、
間隙距離Ｄｓ＝０．２０ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝２．０ｋｖ
のときのそれぞれについて、単純平均電圧Ｖｍｐに対す
る画像濃度（ベタ濃度）の変化を測定し、これをプロッ
トしたグラフである。

【００９７】これらのグラフは、ベタ濃度をＡＣバイア
スのデューティｄ又は単純平均電圧Ｖｍｐによってコン
トロールできることを示している。

【００９８】ベタ濃度をＡＣバイアスの単純平均電圧に
よってコントロールすることは可能であるが、このコン
トロールできる範囲は非常に狭いものである。この理由
は以下のようである。

【００９９】図１１及び図１２は振幅Ｖｐｐを一定に保
って単純平均電圧Ｖｍｐを変更したとき（これに伴って
加重平均電圧も変更されるとき）のＡＣバイアス電位と
感光体表面電位との関係を示すグラフである。

【０１００】ＡＣバイアス電位を低い方へ（図面上方
へ）シフトしたとき、図１１に示されるように、ＡＣバ
イアスのＶｍｉｎと感光体の露光されない部位の表面電
位Ｖｉとの電圧差（図１１においてａで示す）が大きく
なるため、ＡＣバイアス電圧とＶｉとの間に放電すなわ
ちリークが生じる場合がある。

【０１０１】また、ＡＣバイアス電位を高い方へ（図面
下方へ）シフトしたとき、図１２に示されるように、Ａ
ＣバイアスのＶｍａｘと感光体の露光されない部位の表
面電位ＶＯとの電圧差（図１２においてｂで示す）が大
きくなるため、ＡＣバイアス電圧とＶｉとの間に放電す
なわちリークが生じる場合がある。

【０１０２】このため、単純平均電圧Ｖｍｐは、そのＶ
ｍａｘとＶｍｉｎが図中の２つのリーク限界の間にある
ようにしかシフトすることができないので、ＡＣバイア
スの単純平均電圧によってベタ濃度をコントロールでき
る範囲は非常に狭いものである。

【０１０３】図１３及び図１４は振幅Ｖｐｐ及び単純平
均電圧Ｖｍｐの値を変えないようにデューティｄ、した
がって、加重平均電圧Ｖｍｓを変更したときのＡＣバイ
アスの波形を示す。このようにデューティｄの変更はＡ
ＣバイアスのＶｍａｘ及びＶｍｉｎを一定に保ったまま
加重平均電圧をコントロールすることができるので、先
に示したようなＶｍａｘ又はＶｍｉｎとＶＯ又はＶｉと
の電位差に基づく放電の問題、すなわち、単純平均電圧
Ｖｍｐを変更するときに生じるリークの問題を生じさせ
ないというメリットがある。

【０１０４】図１５は、加重平均電圧（波形中心値）Ｖ
ｍｓと振幅Ｖｐｐを増加させて飽和に達したときの画像
濃度（ベタ画像の濃度）の関係とそのときの間隙距離Ｄ
ｓと振幅Ｖｐｐの組み合わせをプロットしたグラフであ
る。

【０１０５】この間隙距離Ｄｓは先に述べた間隙距離測
定方法によって得られた値であり、振幅Ｖｐｐは、得ら
れた間隙距離Ｄｓの値から図３に示したとおりの関係に
基づいて得られた最適な振幅Ｖｐｐ、すなわち、間隙距
離Ｄｓの変動の影響を受けず、且つ、リークの発生しな
い範囲にある振幅Ｖｐｐのことである。

【０１０６】このグラフから、間隙距離Ｄｓの大小によ
らず、振幅Ｖｐｐを一定に保ったまま波形中心値Ｖｍｓ
（又はデューティｄ）を調整することにより、ベタ画像
の濃度が調整できることがわかる。

【０１０７】＊階調カラー画像形成装置において、表現される色の多くは、
ベタ濃度の原色の混合でなく、中間的な濃度の各原色が
混合されることによって表現される。したがって、各原
色の中間的濃度すなわち階調が正しくないとカラー画像
を正しく表現することができない。

【０１０８】面積階調では、色の濃さはトナーが付着し
た無数の点や線の部分と空白の部分の面積の割合によっ
て表現される。上記点（又はその移動によってできる
線）の面積、つまり、点の直径又は線の幅は、同じ円の
直径を有する露光光を照射したとしても、感光体の初期
電位及び露光量によって影響を受ける。

【０１０９】図１６は、異なる初期電位に帯電した感光
体表面に、等しい露光量と等しい径の露光光を照射した
ときに生じた感光体表面の電位の分布を示すグラフであ
る。

【０１１０】スコロトロン帯電装置によって感光体表面
を帯電させたとき、感光体表面の電位は、グリッド電圧
ＶＧに密接に関係するのでこのグラフは幾つかのグリッ
ド電圧ＶＧによって帯電させたときの例が示されてい
る。

【０１１１】また、画像閾値はこの線の電位を境にトナ
ーが付着する部分とトナーが付着しない部分が生じるこ
とを示している。

【０１１２】このグラフから明らかなように、感光体の
初期電位に応じて等しい露光量と等しい径の露光光を照
射しても、画像閾値によって境界づけられた円の直径が
変化すること、すなわち、トナーが付着する点の面積率
が変化することを示している。面積率が変化すれば、各
原色の中間濃度、すなわち階調、が変化する。

【０１１３】したがって、感光体の表面電位（初期電
位）、この例ではグリッド電圧ＶＧによって、をコント
ロールすることにより、上記面積率、すなわち階調をコ
ントロールすることができることがわかる。

【０１１４】図１７は、等しい初期電位に帯電した感光
体表面に、異なる露光量と等しい径の露光光を照射した
ときに生じた感光体表面の電位の分布を示すグラフであ
る。

【０１１５】このグラフから明らかなように、等しい感
光体の初期電位と等しい径の露光光を照射しても、露光
量に応じて画像閾値によって境界づけられた円の直径が
変化すること、すなわち、トナーが付着する点の面積率
が変化することを示している。

【０１１６】したがって、露光量をコントロールするこ
とによっても、上記面積率、すなわち階調をコントロー
ルすることができる。

【０１１７】予め定められた条件で、少なくとも１つの
網点（細かい千鳥状又は格子状に点を並べたパターン）
等のパターンの潜像を感光体上に形成し、これを現像
し、現像されたパターンの濃度を検出手段すなわちイメ
ージセンサ（１８、図１）によって検出したとき、検出
された濃度と意図した濃度の比較することにより階調の
ずれを検出できる。

【０１１８】検出された階調のずれは露光量を調整する
こと、感光体帯電電位を調整すること、又は、これらを
組み合わせて調整することによって補正することができ
る。

【０１１９】また、画像形成装置は、画像形成時に参照
するため、画像データと階調の対応関係を記した階調テ
ーブル（データ）を備えているので、この対応関係を上
記階調のずれの検出結果に応じて書き換えるようにし、
書き換えた階調テーブルにより露光量等をコントロール
することもできる。

【０１２０】いずれの場合においても、階調カーブを補
正することによってベタ現像量を変動させることがない
ようにベタ部の表面電位をほぼ飽和している範囲内で動
作させるようにする必要がある。

【０１２１】＊画像の安定化動作図１８は、画像形成装置における画像の安定化動作の概
要を説明するためのフローチャートである。ここに説明
する安定化動作は画像形成装置の電源が投入されたと
き、現像ユニットが交換されたとき、印刷ジョブの合
間、又は、その他適宜の時間に繰り返し行われる。

【０１２２】＊ＡＣバイアスの振幅Ｖｐｐの設定本実施例の画像安定化制御においては、初めに現像ロー
ラー（１５）に印可されるＡＣバイアスの振幅Ｖｐｐの
調整・設定が行われる。

【０１２３】安定化動作がスタートすると、最初に、画
像濃度のムラが発生せず、且つ、白斑点、及び、黒斑点
が発生することのない最適な振幅Ｖｐｐが決定される。
また、このときその画像形成装置における間隙距離Ｄｓ
が測定される。これらは、以下のステップＳ０１からス
テップＳ０８までの動作において行われる。

【０１２４】ステップＳ０１において、上記決定及び測
定を行うためのデータを得るためのテストの回数が変数
Ｎに代入される。

【０１２５】ステップＳ０２において、感光体（１１）
にはテストパターン１の画像データに基づいて露光装置
（１３）によって露光が行われ、潜像が形成される。な
お、ここで使用されるテストパターン１には、間隙距離
Ｄｓを測定するのに最も適したパターンが選ばれる。ま
た、画像形成装置の電源の投入が行われたときには、ス
テップＳ０１の実行に先立って、画像形成装置を構成す
る各要素（装置、ユニット）や各種制御装置の初期化が
行われる。

【０１２６】フローがステップＳ０３に進むと、ここに
おいて現像装置（１４）のＡＣバイアスの振幅Ｖｐｐ
（Ｎ）が設定され、この振幅Ｖｐｐ（Ｎ）のＡＣバイア
スによって現像が行われる。設定される振幅Ｖｐｐの値
は、予め定められたＮ個の異なる値のひとつであり、こ
のループを一度通る度に順次振幅Ｖｐｐは他の値に設定
される。

【０１２７】ステップＳ０４において、ひとつの振幅Ｖ
ｐｐによって現像後、トナーが吸着された像の濃度が検
出され、このときの振幅Ｖｐｐとこれに対応する検出さ
れた濃度が記憶される。

【０１２８】ステップＳ０５において、Ｎの値が１だけ
減じられ、ステップＳ０６においてＮの値が０かどう
か、すなわち、まだなすべきテストが残されているか否
かがチェックされる。

【０１２９】Ｎ＝０でなければ、すなわち、まだなすべ
きテストが残されていれば、ステップＳ０２に還り、ス
テップＳ０２からＳ０６までの動作を繰り返す。繰り返
す回数は最初に設定されたＮの値に依る。つまり、Ｎ個
の振幅Ｖｐｐによってテストパターン１の露光と現像が
行われ、各振幅Ｖｐｐについて現像されたテストパター
ン１の濃度のデータが取得される。Ｎの値は以下のステ
ップで行われる間隙距離Ｄｓの推定方法と間隙距離Ｄｓ
の求めようとする精度によって適宜の値が採用される。

【０１３０】ステップＳ０６において、Ｎ＝０であれ
ば、すなわち、もはやなすべきテストが残されていなけ
れば、次のステップＳ０７に進み、それぞれの振幅Ｖｐ
ｐとこれに対応する濃度のデータに基づいて、先（「＊
画像ムラ、間隙距離Ｄｓ、最適な振幅Ｖｐｐ」）に述
べた間隙距離Ｄｓの推定方法の何れかによった演算が行
われ、間隙距離Ｄｓが求められる。つまり、既述のよう
に、比較的小さい値の振幅Ｖｐｐによる現像で得られた
画像濃度、画像濃度の曲線の位置、又は、画像濃度の変
曲点の位置、のうちの何れかに基づいて間隙距離Ｄｓを
求めるようにすることができる。

【０１３１】間隙距離Ｄｓが求まれば、図６のＶｐｐ最
適値の範囲に入るように、その間隙距離Ｄｓに対応する
最適な振幅Ｖｐｐ（画像濃度のムラが発生せず、且つ、
白斑点、及び、黒斑点が発生することのない振幅Ｖｐ
ｐ）が求められる。

【０１３２】ステップＳ０８において、上で求められた
振幅Ｖｐｐの値が、以後で使用されるＡＣバイアスの振
幅Ｖｐｐとして設定される。これによって、画像濃度の
ムラ、白斑点、及び、黒斑点の発生が防止される。

【０１３３】次に、ステップＳ２０からステップＳ２３
までにおいて、ベタ濃度を意図した濃度にするためデュ
ーティｄの調整・設定が行われる。ある間隙距離Ｄｓの
ときのデューティｄと画像濃度との関係は実験等により
予め知ることができるので、意図したとおりのベタ濃度
が得られるように最適なデューティｄがこの関係から求
められる。

【０１３４】先に述べたように、単純平均電圧を一定に
保ったまま、及び、ＶｍａｘとＶｍｉｎが図１１、図１
２、図１３及び図１４に示されている２つのリーク限界
の間に存在するようにデューティｄは調整・設定され
る。このようなデューティｄの調整は加重平均電圧（波
形中心値）の調整に他ならない。

【０１３５】ステップＳ２０において、テストパターン
２に基づいて感光体（１１）が露光され、ステップＳ２
１において、振幅Ｖｐｐが設定されたＡＣバイアスによ
り現像が行われる。このときのテストパターン２はベタ
濃度の検出に最も適したパターンである。

【０１３６】ステップＳ２２において、現像されたテス
トパターン２の画像濃度の検出が行われる。

【０１３７】図９に示されるように、デューティｄと画
像濃度の関係が既に実験により得られているので、検出
された画像濃度とそのときのデューティｄの値をどれだ
け変化させれば希望する画像濃度が得られるのかがわか
る。

【０１３８】ステップＳ２３では、デューティｄの変化
量に対する画像濃度の変化量の比に基づいて、実際に得
られた画像濃度（ベタ濃度）を希望する画像濃度（ベタ
濃度）にするために必要なデューティｄの変化量が求め
られ、これに基づいて最適なデューティｄに調整及び設
定が行われる。

【０１３９】なお、ここ（ステップＳ２０からステップ
Ｓ２３まで）では、ベタ濃度の調整をデューティｄの調
整により行っているが、先に述べたように狭い範囲の調
整でも差し支えなければ、単純平均電圧Ｖｍｐを調整す
ることによって行うことができる。また、デューティｄ
及び単純平均電圧Ｖｍｐの両方を調整するようにするこ
とも可能である。

【０１４０】ステップＳ４０からステップＳ４３までに
おいて、中間階調すなわち階調カーブの調整が行われ
る。

【０１４１】ステップＳ４０において、スコロトロンの
グリッド電圧ＶＧ等をコントロールすることにより、感
光体（１１）を適宜の初期電位に帯電させ、階調を調べ
るのに適した適度な網点等のテストパターン３に基づい
て感光体（１１）を適宜の露光量にて露光させる。

【０１４２】ステップＳ４１において、先に設定された
振幅Ｖｐｐとデューティｄを有するＡＣバイアスによっ
て現像が行われる。

【０１４３】ステップＳ４２において、現像されたテス
トパターン３の濃度が検出される。

【０１４４】感光体の初期電位（または、この場合、グ
リッド電圧ＶＧ）の変化量に対する濃度の変化量は予め
実験により求められている。したがって、検出された濃
度から意図した濃度にするには、どれだけ初期電位又は
グリッド電圧を変化させればよいかが求められるので、
ステップＳ４３において、この変化量だけ初期電位又は
グリッド電圧が変化させられる。

【０１４５】これにより、階調カーブの調整が行われ
る。

【０１４６】なお、ここ（ステップＳ４０からステップ
Ｓ４３まで）では、階調カーブの調整を感光体の初期電
位（または、この場合、グリッド電圧ＶＧ）を調整する
ことによって行っているが、先に述べたように、露光量
の調整、これと上記初期電位の調整又は階調テーブルの
データの調整の両方によっても行うことができる。

【０１４７】また、階調は露光光のパルス幅及び強度の
関数であるので、パルス幅変調（ＰＷＭ）又は、強度変
調された露光光を調整することにより行うことができ
る。

【０１４８】以上に述べた画像の安定化動作を適宜のタ
イミング、例えば、画像形成装置の電源投入時、現像ユ
ニットの交換時、ジョブの合間、その他、で実行するこ
とにより、画像形成装置は諸条件の変動があっても適正
な動作を実行することができる。

【０１４９】また、ここでは複数の種類のテストパター
ンがそれぞれの目的に応じて使用されているが、可能で
あれば唯一のテストパターンを繰り返し使用するように
することもできる。

【０１５０】「第２実施例」以下の第２実施例の説明
は、第１実施例と異なる部分だけの説明にとどめ、重複
する説明を行わない。

【０１５１】この実施例においては、第１実施例に示さ
れるような階調カーブの単独の調整を行わない。

【０１５２】階調カーブは色の再現のために重要な事項
であるが、ベタ画像の濃度の調整が安定して行われてい
るときに、この調整に伴って階調カーブ全体のシフトが
行われるので、結果として諸条件の変動の影響をそれほ
ど受けない。このため、この実施例では、階調カーブの
調整を単独に行うことを省略している。

【０１５３】また、第１実施例においては、テストパタ
ーンの濃度検出が幾度も行われているが、第２実施例で
は、間隙距離Ｄｓを測定するための濃度検出を行う以外
濃度検出は行われない。この理由は、間隙距離Ｄｓが測
定できれば、他の条件は予め求められている関係式乃至
テーブルによって、通常の使用において十分満足できる
適切な条件を設定することができるからである。

【０１５４】図１９は、画像の安定化動作を説明するた
めの第２実施例のフローチャートである。

【０１５５】ここに説明する安定化動作は画像形成装置
の電源が投入されたとき、印刷ジョブの合間、又は、そ
の他適宜の時間に繰り返し行われる。

【０１５６】画像の安定化動作が始まると、ステップＳ
６１において、露光装置（１４）によって感光体（１
１）上にテストパターンが露光される。ステップＳ６２
において間隙距離Ｄｓの影響が濃度の変化として現れる
ような低い値に振幅Ｖｐｐが設定され、この振幅Ｖｐｐ
にて現像が行われる。

【０１５７】ステップＳ６３において、現像されたテス
トパターンの濃度が検出される。ステップＳ６４におい
て、「＊画像ムラ、間隙距離Ｄｓ、最適な振幅Ｖｐ
ｐ」において説明した方法によって、検出された濃度か
ら、間隙距離Ｄｓが求められる。

【０１５８】ステップＳ６５において、求められた間隙
距離Ｄｓに基づいて最適な（すなわち、リーク現象が生
じることなく且つ間隙距離の変動が濃度の変動となって
現れない）振幅Ｖｐｐが設定し直される。

【０１５９】ステップＳ６６において、ベタ濃度が所望
の値となるようなデューティｄと単純平均電圧Ｖｍｐが
求められ、設定される。

【０１６０】これにより、間隙距離Ｄｓが測定され、間
隙距離Ｄｓに応じた最適な振幅Ｖｐｐ、ベタ画像の所望
の濃度を得るためのデューティｄ（デューティｄの調整
に伴う単純平均電圧Ｖｍｐ）が設定されたことになる。

【０１６１】この実施例のものは、濃度測定のための露
光・現像の回数が少なく、測定の時間が少なくてすむ、
また、露光・現像を繰り返すことによって、感光体（１
１）の寿命を短くすることがない。

【０１６２】なお、以上の各実施例では、検出された濃
度から一旦間隙距離Ｄｓを求め、求められた間隙距離Ｄ
ｓに基づいて振幅Ｖｐｐ、デューティｄ、その他が設定
されるものとして説明がなされている。これはよりわか
りやすく説明をするためであって、検出された濃度と間
隙距離Ｄｓは一体一に対応づけられているから、間隙距
離Ｄｓを媒介することなく検出された濃度から、振幅Ｖ
ｐｐ、デューティｄ、その他が直接設定されるものと考
え、またそのようにすることも可能である。

【０１６３】

【発明の効果】本発明は、非接触現像方式において間隙
距離Ｄｓの変動や製品毎のバラツキ、環境や使用年数に
よる種々の特性変動のもとでも、白斑点や黒斑点等の異
常な画像を発生させることなく安定した画像を形成する
ための画像形成条件の自動調整がおこなわれ、安定した
動作が行われるという効果を奏する。

【０１６４】また、更に、本発明は、少なくとも現像ロ
ーラー、一定量のトナー及び関連するコロ等の部材を一
体に収容した現像ユニットが使用される画像形成装置に
おいて、古い現像ユニットを新しい現像ユニットに交換
したときに、専門のスタッフが画像形成装置の新たな諸
条件を設定する必要がなく、画像形成装置が自律的に新
しい諸条件を設定するようにすることができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される一例である電子写真方式に
よる画像形成装置の概略を説明するための模式的断面図
である。

【図２】現像ローラー（１５）に印可されるＡＣバイア
スの波形の一例を示したグラフである。

【図３】デューティがｄ＝４０％、間隙距離ＤｓがＤｓ
＝０．１０ｍｍ、Ｄｓ＝０．１５ｍｍ、及び、Ｄｓ＝
０．２０ｍｍについてそれぞれ画像濃度と振幅Ｖｐｐと
の関係を実験により求め、これをプロットしたグラフで
ある。

【図４】デューティがｄ＝５０％、間隙距離ＤｓがＤｓ
＝０．１０ｍｍ、Ｄｓ＝０．１５ｍｍ、及び、Ｄｓ＝
０．２０ｍｍについてそれぞれ画像濃度と振幅Ｖｐｐと
の関係を実験により求め、これをプロットしたグラフで
ある。

【図５】加重平均電圧（波形中心値）Ｖｍｓ＝２００
ｖ、間隙距離ＤｓがＤｓ＝０．１０ｍｍ、Ｄｓ＝０．１
５ｍｍ、及び、Ｄｓ＝０．２０ｍｍについてそれぞれ画
像濃度と振幅Ｖｐｐとの関係を実験により求め、これを
プロットしたグラフである。

【図６】偏心量３０μmを持った現像ローラー（１５）
の間隙距離Ｄｓの平均値（ｍｍ）と振幅Ｖｐｐとこれら
の値の組み合わせにおいて、画像濃度ムラが発生する領
域（グラフ下方の領域）、リークが発生する領域（グラ
フ上方の領域）、及び、これらがともに発生しない最適
領域（グラフ中央の領域）を示すグラフである。

【図７】デューティｄ＝４０％について、異なる間隙距
離Ｄｓ毎に、幾つかの振幅ＶｐｐのＡＣバイアスとこれ
らよりも数百ボルト、例えば２００ボルト、小さい振幅
ＶｐｐのＡＣバイアスとを与えて、現像を行い、形成さ
れた画像濃度を測定してその差をプロットしたグラフで
ある。

【図８】デューティｄ＝５０％について、異なる間隙距
離Ｄｓ毎に、幾つかの振幅ＶｐｐのＡＣバイアスとこれ
らよりも数百ボルト、例えば２００ボルト、小さい振幅
ＶｐｐのＡＣバイアスとを与えて、現像を行い、形成さ
れた画像濃度を測定してその差をプロットしたグラフで
ある。

【図９】間隙距離Ｄｓ＝０．１０ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝
１．０ｋｖのとき、間隙距離Ｄｓ＝０．１５ｍｍ、振幅
Ｖｐｐ＝１．６ｋｖのとき、及び、間隙距離Ｄｓ＝０．
２０ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝２．０ｋｖのときのそれぞれに
ついて、デューティｄに対する画像濃度（ベタ濃度）の
変化を測定し、これをプロットしたグラフである。

【図１０】間隙距離Ｄｓ＝０．１０ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝
１．０ｋｖのとき、間隙距離Ｄｓ＝０．１５ｍｍ、振幅
Ｖｐｐ＝１．６ｋｖのとき、及び、間隙距離Ｄｓ＝０．
２０ｍｍ、振幅Ｖｐｐ＝２．０ｋｖのときのそれぞれに
ついて、単純平均電圧Ｖｍｐに対する画像濃度（ベタ濃
度）の変化を測定し、これをプロットしたグラフであ
る。

【図１１】振幅Ｖｐｐを一定に保って単純平均電圧Ｖｍ
ｐを変更したとき（すなわち、加重平均電圧が変更され
るとき）のＡＣバイアス電位と感光体表面電位との関係
を示すグラフである。

【図１２】振幅Ｖｐｐを一定に保って単純平均電圧Ｖｍ
ｐを変更したとき（すなわち、加重平均電圧が変更され
るとき）のＡＣバイアス電位と感光体表面電位との関係
を示すグラフである。

【図１３】振幅Ｖｐｐ及び単純平均電圧Ｖｍｐの値を変
えないようにデューティｄ、したがって、加重平均電圧
Ｖｍｓを変更したときのＡＣバイアスの波形を示す。

【図１４】振幅Ｖｐｐ及び単純平均電圧Ｖｍｐの値を変
えないようにデューティｄ、したがって、加重平均電圧
Ｖｍｓを変更したときのＡＣバイアスの波形を示す。

【図１５】加重平均電圧（波形中心値）Ｖｍｓと振幅Ｖ
ｐｐを増加させて飽和に達したときの画像濃度（ベタ画
像の濃度）の関係とそのときの間隙距離Ｄｓと振幅Ｖｐ
ｐの組み合わせをプロットしたグラフである。

【図１６】異なる初期電位に帯電した感光体表面に、等
しい露光量と等しい径の露光光を照射したときに生じた
感光体表面の電位の分布を示すグラフである。

【図１７】等しい初期電位に帯電した感光体表面に、異
なる露光量と等しい径の露光光を照射したときに生じた
感光体表面の電位の分布を示すグラフである。

【図１８】画像形成装置における画像の安定化動作の概
要を説明するためのフローチャートである。

【図１９】画像の安定化動作を説明するための第２実施
例のフローチャートである。

【符号の説明】

１１感光体１２帯電器１３レーザー露光装置１４現像装置１５現像ローラー１６中間担持体１７転写部材１８イメージセンサＶｐｐ振幅Ｖｍｐ単純平均電圧Ｖｍｓ加重平均電圧（波形中心値）ｄデューティ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA10 DA41 DE07 EA02 EA05 EB03 EB04 EC03 EC06 EC14 ED06 ED09 EE06 EF01 HB09 ZA07 2H073 AA02 BA04 BA07 BA13 BA23 BA41 BA45 CA02 CA03 CA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーをその表面に保持するためのトナ
ー担持体と、トナーを供給するためのトナー供給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナ
ーを移動させるために上記トナー供給装置に交番電圧を
印加するための印加手段と、上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移動し
たトナーの濃度を検出するための検出手段と、を備えた
画像形成装置において、上記検出手段によって検出された上記トナー担持体の表
面に移動したトナーの濃度に応じて、上記印加手段によ
って印加される交番電圧の振幅、及び、この交番電圧の
デューティを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】その表面に感光体層を有するトナー担持
体と、上記トナー担持体の表面を帯電させるための帯電手段
と、上記帯電手段により帯電したトナー担持体の表面に、画
像形成される像に応じた光を照射することにより静電潜
像を形成するための露光手段と、トナーを供給するためのトナー供給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナ
ーを移動させるために上記トナー供給装置に交番電圧を
印加するための印加手段と、上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移動し
たトナーの濃度を検出するための検出手段と、を備えた
画像形成装置において、上記検出手段によって検出された上記トナー担持体の表
面に移動したトナーの濃度に応じて、上記印加手段によ
って印加される交番電圧の振幅、及び、この交番電圧の
デューティを変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載された画像
形成装置において、上記トナー担持体と上記トナー供給装置は非接触である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２に記載された画像
形成装置において、上記トナーは１成分トナーであることを特徴とする画像
形成装置。
【請求項５】請求項１又は請求項２に記載された画像
形成装置において、上記印加手段によって印加される交番電圧の振幅の最大
値と最小値の和の半分が一定であることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項６】請求項１又は請求項２に記載された画像
形成装置において、上記交番電圧の振幅、及び、デューティとを対応させる
テーブル又は関係式から振幅及びデューティが求められ
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項６に記載された画像形成装置にお
いて、この画像形成装置は、上記テーブル又は上記関係式を複数有しており、作像条
件に応じて選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項７に記載された画像形成装置にお
いて、上記作像条件は画像形成装置が置かれた環境又は画像形
成の回数であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】トナーをその表面に保持するためのトナ
ー担持体と、トナーを供給するためのトナー供給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナ
ーを移動させるために上記トナー供給装置に交番電圧を
印加するための印加手段と、上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移動し
たトナーの濃度を検出するための検出手段と、を備えた画像形成装置における画像安定化方法であっ
て、ａ上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移
動したトナーの濃度を検出するステップ。ｂ検出されたトナーの濃度に応じて、上記交番電圧の
振幅を変更するステップ。ｃ検出されたトナーの濃度に応じて、上記交番電圧の
デューティを変更するステップ。を含むことを特徴とする画像形成装置における画像安定
化方法。
【請求項１０】その表面に感光体層を有するトナー担
持体と、上記トナー担持体の表面を帯電させるための帯電手段
と、上記帯電手段により帯電したトナー担持体の表面に、画
像形成される像に応じた光を照射することにより静電潜
像を形成するための露光手段と、トナーを供給するためのものであって、上記トナー担持
体と非接触のトナー供給装置と、上記トナー供給装置から上記トナー担持体の表面にトナ
ーを移動させるために上記トナー供給装置に交番電圧を
印加するための印加手段と、上記印加手段によって上記トナー担持体の表面に移動し
たトナーの濃度を検出するための検出手段と、を備えた
画像形成装置における画像安定化方法であって、イ上記露光手段により、トナー担持体にテストパター
ンにもとづいて露光して静電潜像を形成し、上記印加手
段によって印加される交番電圧の振幅の単一又は複数の
振幅によって、静電潜像を現像し、現像された上記テス
トパターンの濃度を検出するステップ。ロ上記ステップ（イ）において検出された濃度に基づ
いて、画像の濃度ムラと斑点の発生しない領域に上記印
加手段の電圧の振幅を調整するステップ。ハ上記ステップ（イ）において検出された濃度に基づ
いて、上記振幅を維持したまま上記印加手段の電圧のデ
ューティを調整するステップ。を含むことを特徴とする
画像形成装置における画像安定化方法。