JP2001350300A

JP2001350300A - 画像形成装置および画像形成方法

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Publication number: JP2001350300A
Application number: JP2000167283A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakazato; 博中里; 高志 ▲濱▼; Takashi Hama
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-05
Also published as: JP3767328B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間で、しかも高精度に画像濃度を安定化
させることができる画像形成装置および画像形成方法を
提供する。【解決手段】濃度調整を行うにあたって、単に現像バ
イアスＶbを変化させるのではなく、露光ユニットによ
る感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイアス
Ｖb01，Ｖb02，Ｖb03，Ｖb04に対応する帯電バイアスＶ
a01，Ｖa02，Ｖa03，Ｖa04をそれぞれ設定し、４種類の
バイアスを設定する。そして、各バイアス設定でパッチ
画像を順次形成し、各パッチ画像の濃度に基づいて目標
濃度を得るために必要な最適現像バイアスを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、帯電手段に帯電
バイアスを与えて感光体の表面を帯電させた後、この感
光体の表面に露光手段によって静電潜像を形成し、さら
に現像手段に現像バイアスを与えて前記静電潜像をトナ
ーにより顕在化してトナー像を形成する画像形成装置お
よび画像形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置では、感光体およ
びトナーの疲労・経時変化や、装置周辺における温湿度
の変化などに起因して、画像濃度が変化することがあ
る。そこで、従来より帯電バイアス、現像バイアス、露
光量などを適宜調整して画像濃度を安定化させる技術が
数多く提案されている。例えば、特開平１０−２３９９
２４号公報に記載の発明では、帯電バイアスおよび現像
バイアスを適宜調整することで画像濃度の安定化を図っ
ている。すなわち、この従来技術では、帯電バイアスお
よび現像バイアスを変えながら、基準パッチ画像を感光
体上に形成し、各基準パッチの画像濃度を検出してい
る。そして、これらの検出値に基づき特定階調で所定の
目標濃度を得るために最適な帯電バイアスおよび現像バ
イアスを決定している（第１従来技術）。

【０００３】また、上記公報では、濃度調整を２段階で
行う技術（第２従来技術）も記載されている。この第２
従来技術では、高濃度側を保証するために、感光体の表
面電位と現像バイアスとの関係を仮設定しておき、次い
で高濃度の状態を保持しながら、低濃度の保証をするた
めに、現像バイアスと感光体の表面電位の関係を整え
る、という２段階の濃度調整を行っている。このように
高濃度と低濃度の２点をコントロールすることによって
画像の安定性を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第１従来技
術の如く特定階調での濃度調整を行っただけでは画像を
安定して形成することは難しく、画像を安定して形成す
るためには第２従来技術のように少なくとも２つの階調
で濃度調整を行うのが望ましい。

【０００５】しかしながら、第２従来技術では、濃度調
整を２段階で行う必要があり、濃度調整に時間がかか
り、スループットの低下を招くという別の問題がある。
また、第２従来技術では、現像バイアスおよび帯電バイ
アスの一方を固定しつつ、他方を変化させながらパッチ
画像を形成し、各パッチ画像の濃度に基づき一の階調で
の濃度調整を行っているため、画像を安定化させるため
の現像バイアスの最適解が得られないことがある。な
お、その理由については、後の「発明の実施の形態」の
項で詳述する。

【０００６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、短時間で、しかも高精度に画像濃度を安定化させ
ることができる画像形成装置および画像形成方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる画像形
成装置は、感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記
感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静
電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成する現
像手段と、前記現像手段によって前記感光体上に形成さ
れたトナー像、あるいは当該トナー像が転写媒体に転写
されてなるトナー像をパッチ画像として、その画像濃度
を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段の検出結
果に基づき、前記帯電手段に与える帯電バイアスと前記
現像手段に与える現像バイアスとを制御してトナー像の
画像濃度を目標濃度に調整する制御手段とを備えたもの
であり、上記目的を達成するため、制御手段を以下のよ
うに構成している。この制御手段は、現像バイアスを変
化させるとともに、前記露光手段による前記感光体の表
面電位の減衰特性に基づき各現像バイアスに対応する帯
電バイアスを設定しながら、複数のパッチ画像を順次形
成し、前記濃度検出手段によって検出された各パッチ画
像の濃度に基づいて目標濃度を得るために必要な最適現
像バイアスを決定している。

【０００８】また、この発明にかかる画像形成方法は、
帯電手段に帯電バイアスを与えて感光体の表面を帯電さ
せた後、この感光体の表面に露光手段によって静電潜像
を形成し、さらに現像手段に現像バイアスを与えて前記
静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成する
画像形成方法であって、上記目的を達成するため、現像
バイアスを変化させるとともに、前記露光手段による前
記感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイアス
に対応させながら帯電バイアスを設定しつつ、複数のパ
ッチ画像を順次形成し、各パッチ画像の濃度に基づいて
目標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを決定し
ている。

【０００９】上記のように構成された発明では、現像バ
イアスを変化しつつ複数のパッチ画像を形成するが、露
光手段による感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現
像バイアスに対応させながら帯電バイアスを設定してい
る。このように減衰特性を考慮しつつ設定された各バイ
アス設定でパッチ画像が形成された後、各パッチ画像の
濃度に基づいて目標濃度を得るために必要な最適現像バ
イアスが決定される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について詳述
するのに先立って、本発明の基本的原理について説明す
る。

【００１１】Ａ．発明の基本的原理画像を安定して形成するためには、上記第２従来技術で
も行っているように、高濃度側での濃度調整を行った後
で、低濃度側での濃度調整を行うのが望ましい。ここ
で、高濃度側での濃度調整（以下「高濃度側調整」とい
う）を行うためには、例えば帯電バイアスを固定しつつ
現像バイアスを変化させながら、複数の高濃度側調整用
のパッチ画像（例えばベタ画像）を形成し、各パッチ画
像の濃度に基づき目標濃度を得るために必要な最適現像
バイアスに求めるようにすればよい。また、低濃度側で
の濃度調整（以下「低濃度側調整」という）を行うため
には、例えば現像バイアスを高濃度側調整によって求め
られた最適現像バイアスに固定した状態で帯電バイアス
を変化させながら、複数の低濃度側調整用のパッチ画像
（例えばハーフトーン画像）を形成し、各パッチ画像の
濃度に基づき目標濃度を得るために必要な最適帯電バイ
アスに求めるようにすればよい。

【００１２】このように、濃度調整を２段階（高濃度側
調整および低濃度側調整）で行うことで画像を安定して
形成することができると考えられるが、実際には以下に
説明する問題が生じて画像を高精度に安定させるまでに
は至らない。というのも、低濃度側調整では、帯電バイ
アスを変化させながら、低濃度側調整用のパッチ画像を
形成しているが、このとき帯電バイアスの変化に連動し
て潜像低部電位（明部電位）Ｖonが大きく変化すること
があるからである。

【００１３】図１は感光体に対して種々の露光パワーで
露光したときの表面電位の減衰を示すグラフであり、互
いに異なる帯電バイアスＶa-1〜Ｖa-4で帯電させた場合
の光減衰曲線Ｃ(Ｖa-1)，Ｃ(Ｖa-2)，Ｃ(Ｖa-3)，Ｃ(Ｖ
a-4)を示している。同図中の「露光パワー」は露光手段
から感光体の単位面積当たりに照射される露光量であ
る。同図から明らかなように、露光された感光体の表面
領域での表面電位、つまり潜像低部電位は露光手段から
感光体に与えられる露光パワーおよび帯電バイアスに応
じて変化するが、露光パワーが比較的大きな時には帯電
バイアスの値にかかわらず潜像低部電位はほぼ一致して
いる。

【００１４】これに対して、露光パワーが比較的小さい
時には、帯電バイアスに応じて表面電位が異なっている
ため、高濃度側調整によって最適現像バイアスを求める
とともに、低濃度側調整によって最適帯電バイアスを求
め、それらのバイアス設定で画像形成したとしても、必
ずしも画像を安定して目標濃度で形成することができる
というわけではない。というのも、高濃度側調整時にお
いて設定された帯電バイアスが帯電バイアスの最適解
（最適帯電バイアス）から大きくずれていると、高濃度
側調整時でのコントラスト電位（＝現像バイアス−表面
電位）が最適帯電バイアス設定後のコントラスト電位と
相違してしまうためである。このようにコントラスト電
位が変動してしまうと、画像濃度を安定させることは難
しくなる。

【００１５】しかしながら、種々の検討の結果、高濃度
側調整時にあたって現像バイアスの変化に応じて帯電バ
イアスを変化させることで、露光パワーが比較的小さい
ために発生する上記問題を解消することができる。な
お、具体的な帯電バイアスの変化態様について説明する
のに先立って、現像バイアスＶbとコントラスト電位と
の関係について説明する。

【００１６】高濃度側調整時において、例えば図２に示
すように、帯電バイアスをバイアスＶa-2に固定する
と、露光パワーＰ1でパッチ画像の潜像を形成したとき
の潜像低部電位は電位Ｖon1となる。そして、この状態
で現像バイアスＶbを変化させると、現像バイアスＶbの
変化に伴ってコントラスト電位Ｖcon1が変化し、パッチ
画像の濃度が変化する。

【００１７】一方、上記した低濃度側調整を行うため
に、例えば図３に示すように現像バイアスを上記高濃度
側調整によって求められた最適現像バイアスＶbに固定
しながら、帯電バイアスを種々の帯電バイアスに設定し
て低濃度調整用のパッチ画像を形成する。ここで、低濃
度調整用パッチ画像は低濃度画像を実現するため、例え
ば露光パワーＰ1のビームを用いて面積率を低くしたパ
ターンによるハーフトーン画像で形成したり、露光パワ
ーを露光パワーＰ1よりも弱めた露光ビームで形成した
りするなどの方法があるが、いずれの場合でもマクロ的
にみれば露光パワーが露光パワーＰ1よりも小さな露光
パワーＰ2の露光ビームによってパッチ画像を形成して
いることと等価である。そこで、図３のように露光パワ
ーＰ2（＜Ｐ1）で低濃度調整用パッチ画像の潜像を形成
した時の潜像低部電位を見ると、帯電バイアスごとに大
きく異なっている。

【００１８】例えば、帯電バイアスＶa-2のときには潜
像低部電位は電位Ｖon2-2となり、コントラスト電位は
Ｖcon2-2となる一方、帯電バイアスＶa-3のときには潜
像低部電位は電位Ｖon2-3となり、コントラスト電位は
Ｖcon2-3となる。このように、帯電バイアスＶaの変化
に伴ってコントラスト電位Ｖcon2が変化し、低濃度調整
用パッチ画像の濃度が変化する。

【００１９】ここで、低濃度側調整を行った結果、この
濃度調整によって得られた解、つまり最適帯電バイアス
が高濃度側調整時において設定された帯電バイアス（図
２では帯電バイアスＶa-2に設定されている）と異なる
と、高濃度側調整時で決定したコントラスト電位Ｖcon1
を変えてしまい、最適現像バイアスを印加しているにも
かかわらず、画像濃度が目標濃度からずれてしまう可能
性がある。特に、露光パワーＰ1が低くなると、その可
能性はより高くなる。

【００２０】ここで、光減衰曲線Ｃ(Ｖa-a)，Ｃ(Ｖa-b)
に基づき現像バイアスＶbとコントラスト電位との関係
を求めると、図４に示す関係が得られる。同図におい
て、横軸は現像バイアスＶbを示し、縦軸はコントラス
ト電位を示している。また、直線Ｌ（Ｐ1，Ｖa-a）、直
線Ｌ（Ｐ1，Ｖa-b）、直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa-a）、直線Ｌ
（Ｐ2，Ｖa-b）は、それぞれ図５中のコントラスト電位
Ｖcon1-a、Ｖcon1-b、Ｖcon2-a、Ｖcon2-bを示してい
る。

【００２１】帯電バイアスＶa-aでパッチ画像を形成す
る場合には、現像バイアスＶbの変化に伴ってコントラ
スト電位Ｖcon1-aは図４の直線Ｌ（Ｐ1，Ｖa-a）に示す
ように比例変化する。また、帯電バイアスＶa-bでパッ
チ画像を形成する場合には、現像バイアスＶbの変化に
伴ってコントラスト電位Ｖcon1-bは図４の直線Ｌ（Ｐ
1，Ｖa-b）に示すように比例変化する。また、帯電バイ
アスＶa-aで低濃度調整用パッチ画像を形成する場合に
は、現像バイアスＶbの変化に伴ってコントラスト電位
Ｖcon2-aは図４の直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa-a）に示すように比
例変化する。さらに、帯電バイアスＶa-bで低濃度調整
用パッチ画像を形成する場合には、現像バイアスＶbの
変化に伴ってコントラスト電位Ｖcon2-bは図４の直線Ｌ
（Ｐ2，Ｖa-b）に示すように比例変化する。こうして、
光減衰曲線に基づき現像バイアス−コントラスト電位特
性が求まる。

【００２２】そこで、高濃度側調整時における目標濃度
に対応する目標コントラスト電位Vcon01と、帯電バイア
ス算出処理における目標濃度に対応する目標コントラス
ト電位Vcon02とが存在するが、より高精度に濃度調整を
実行するためには、これら２つの目標コントラスト電位
Vcon01，Ｖcon02が同時に満足されるように最適現像バ
イアスＶbおよび最適帯電バイアスＶaを設定する必要が
ある。

【００２３】ここでは、高濃度側調整時において、図６
に示すように、現像バイアスＶbの可変範囲内で現像バ
イアスＶbを変化させると同時に、帯電バイアスＶa-aか
ら帯電バイアスＶa-bに変化させている。そして、２つ
の目標コントラスト電位Vcon01，Ｖcon02がほぼ同一の
現像バイアスＶb0で同時に満足されるように、帯電バイ
アスＶa-a，Ｖa-bを設定すると、高精度に最適現像バイ
アスＶbおよび最適帯電バイアスＶaを設定することがで
きる。

【００２４】高濃度側調整時における帯電バイアスの変
化態様としては、以下に説明する５つの態様があるが、
いずれの変化態様においても帯電バイアスは現像バイア
スの増大に伴って増大している。

【００２５】(1)第１変化態様：図７図７は、高濃度側調整時における現像バイアスおよび帯
電バイアスの第１変化態様を示す図である。この第１変
化態様では、帯電バイアスの変化量ΔＶa（＝Ｖa-b−Ｖ
a-a）を現像バイアスの変化量ΔＶbと等しく設定してお
り、帯電バイアスＶaは次式、Ｖa＝Ｖb＋Ｃ（ただし、Ｃは画像形成装置の構成・動作などに応じて
決まる定数である。）に示す値に設定される。

【００２６】(2)第２変化態様：図８図８は、高濃度側調整時における現像バイアスおよび帯
電バイアスの第２変化態様を示す図である。この第２変
化態様では、帯電バイアスの変化量ΔＶa（＝Ｖa-b−Ｖ
a-a）が現像バイアスの変化量ΔＶbよりも小さくなるよ
うに設定している。このような設定は、図９に示すよう
に、高濃度側調整時における露光パワーＰ1が比較的高
く、帯電バイアスの変化に伴う潜像低部電位Ｖon1の変
化が少ないのに対し、低濃度側調整時における露光パワ
ーＰ2が比較的低く、帯電バイアスの変化に伴う電位Ｖo
n2の変化が大きい場合に適している。その理由につい
て、図９ないし図１１を参照しつつ説明する。

【００２７】図９に示すような光減衰特性を有する場
合、図１０中の直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa-a）および直線Ｌ（Ｐ
2，Ｖa-b）が比較的大きく離間する。このため、帯電バ
イアスを帯電バイアスＶa-aから帯電バイアスＶa-bに変
化させたとしても、コントラスト電位Ｖcon2の変化量は
少なく、低濃度調整用パッチ画像（中間調画像）の目標
濃度に対応する目標コントラスト電位Vcon02を得るため
の適正値を求めることができない場合がある。

【００２８】そこで、この第２変化態様では、帯電バイ
アスの変化量ΔＶaを現像バイアスＶbの変化量ΔＶbよ
りも小さく設定している。このため、直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa
-b）が図１１に示すように直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa-a）側に近
づき、コントラスト電位Ｖcon2の変化量は大きくなる。
その結果、目標コントラスト電位Vcon02を得るための適
正値（最適現像バイアスおよび最適帯電バイアス）を確
実に求めることができるようになる。

【００２９】(3)第３変化態様：図１２図１２は、高濃度側調整時における現像バイアスおよび
帯電バイアスの第３変化態様を示す図である。この第３
変化態様では、帯電バイアスの変化量ΔＶa（＝Ｖa-b−
Ｖa-a）が現像バイアスの変化量ΔＶbよりも大きくなる
ように設定している。このような設定は、図１３に示す
ように、高濃度側調整時における露光パワーＰ1が比較
的高く、帯電バイアスの変化に伴う潜像低部電位Ｖon1
の変化が少なく、しかも低濃度側調整時における露光パ
ワーＰ2も比較的高く、帯電バイアスの変化に伴う電位
Ｖon2の変化も比較的小さい場合に適したものである。
その理由について、図１３ないし図１５を参照しつつ説
明する。

【００３０】図１３に示すような光減衰特性を有する場
合、図１４中の直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa-a）および直線Ｌ（Ｐ
2，Ｖa-b）が相互に比較的接近している。この場合、帯
電バイアスを帯電バイアスＶa-aから帯電バイアスＶa-b
に変化させたとしても、低濃度調整用パッチ画像の潜像
低部電位Ｖon2-a，Ｖon2-bはわずかしか変化せず、最適
解（最適帯電バイアス）も事実上一義的に決まってしま
う。このため、図１４に示すように、高濃度調整用パッ
チ画像の目標コントラスト電位Vcon01と低濃度調整用パ
ッチ画像の目標コントラスト電位Vcon02との間で整合性
が取れないことがある。換言すると、それぞれの目標コ
ントラスト電位を満足する最適現像バイアスＶb0の間に
ずれ量ΔＶb0が生じてしまうことがある。

【００３１】そこで、この第３変化態様では、帯電バイ
アスの変化量ΔＶaを現像バイアスＶbの変化量ΔＶbよ
りも大きく設定している（図１２）。このため、直線Ｌ
（Ｐ2，Ｖa-b）が図１５に示すように直線Ｌ（Ｐ2，Ｖa
-a）から離れ、最適解の領域が広がり、高濃度調整用パ
ッチ画像の目標コントラスト電位Vcon01と低濃度調整用
パッチ画像の目標コントラスト電位Vcon02との間で整合
性を図ることができる。

【００３２】(4)第４変化態様：図１７帯電バイアスについては、上記したように目標コントラ
スト電位Vcon01を満足する現像バイアスＶb01と、目標
コントラスト電位Vcon02を満足する現像バイアスＶb02
とがほぼ等しくなるように現像バイアスの変化に対応し
て設定するのが望ましい。しかしながら、画像形成プロ
セスによっては、上記したように帯電バイアスを線形で
変化させたのでは両現像バイアスＶb01，Ｖb02を一致さ
せることが困難な場合がある。例えば第１変化態様（図
７）で帯電バイアスを変化させたときに、図１６に示す
ように現像バイアスＶb02が現像バイアスＶb01よりも小
さくなり、現像バイアスのずれ量ΔＶb0を生じることが
ある。

【００３３】このような場合には、図１７に示すように
帯電バイアスを対数形で変化させることで目標コントラ
スト電位Vcon02を満足する現像バイアスＶb02が現像バ
イアスＶb01に近づき、両現像バイアスＶb01，Ｖb02を
ほぼ一致させることが可能となる（図１８）。

【００３４】(5)第５変化態様：図２０また、第１変化態様（図７）で帯電バイアスを変化させ
たときに、図１９に示すように現像バイアスＶb02が現
像バイアスＶb01よりも大きくなり、現像バイアスのず
れ量ΔＶb0を生じることがある。このような場合には、
図２０に示すように帯電バイアスを指数形で変化させる
ことで目標コントラスト電位Vcon02を満足する現像バイ
アスＶb02を現像バイアスＶb01に近づけ、ほぼ一致させ
ることが可能となる（図２１）。

【００３５】以上の解析からわかるように、高濃度側調
整時に、現像バイアスを変化させるとともに、露光手段
による感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイ
アスに対応する帯電バイアスを設定しながら、複数の高
濃度側パッチ画像を順次形成し、各パッチ画像の濃度に
基づいて目標濃度を得るために必要な最適現像バイアス
を決定するようにすれば、高濃度側および低濃度側で目
標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを正確に求
めることができる。しかも、低濃度側調整を行う必要が
なくなり、２段階の濃度調整を行っていた第２従来技術
に比べて濃度調整時間を短縮することができ、スループ
ットを向上させることができる。

【００３６】なお、最適帯電バイアスについては、次の
ようにして求めればよい。すなわち、現像バイアスと帯
電バイアスとは上記減衰特性に応じて予め第１〜第５変
化態様で示すような相関関係が設定されているため、こ
の相関関係をＲＯＭやＲＡＭなどの記憶手段にテーブル
状あるいは相関関数として記憶しておき、上記のように
して求められた最適現像バイアスに対応する帯電バイア
スを求め、これを最適帯電バイアスとすればよく、低濃
度側調整用のパッチ画像を形成することなく、最適帯電
バイアスを設定することができる。

【００３７】Ｂ．実施形態次に、上記した発明の基本的原理を利用した画像形成装
置の一実施形態について説明する。

【００３８】図２２は、この発明にかかる画像形成装置
の一の実施形態を示す図である。また、図２３は図２２
の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね
合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）
のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置であ
る。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの
外部装置から画像信号が制御ユニット１のメインコント
ローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１
１からの指令に応じてエンジンコントローラ１２がエン
ジン部Ｅの各部を制御してシートＳに画像信号に対応す
る画像を形成する。

【００３９】このエンジン部Ｅでは、像担持体ユニット
２の感光体２１にトナー像を形成可能となっている。す
なわち、像担持体ユニット２は、図２２の矢印方向に回
転可能な感光体２１を備えており、さらに感光体２１の
周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ロ
ーラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ，２３Ｃ，２
３Ｍ，２３Ｋ、およびクリーニング部２４がそれぞれ配
置されている。帯電ローラ２２は帯電バイアス発生部１
２１から高電圧が印加されており、感光体２１の外周面
に当接して外周面を均一に帯電させる。

【００４０】そして、この帯電ローラ２２によって帯電
された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット３から
レーザ光Ｌが照射される。この露光ユニット３は、図２
３に示すように、画像信号切換部１２２と電気的に接続
されており、この画像信号切換部１２２を介して与えら
れる画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体２１上に走査
露光して感光体２１上に画像信号に対応する静電潜像を
形成する。例えば、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ
１２３からの指令に基づき、画像信号切換部１２２がパ
ッチ作成モジュール１２４と導通している際には、パッ
チ作成モジュール１２４から出力されるパッチ画像信号
が露光ユニット３に与えられてパッチ潜像が形成され
る。一方、画像信号切換部１２２がメインコントローラ
１１のＣＰＵ１１１と導通している際には、ホストコン
ピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を
介して与えられた画像信号に応じてレーザ光Ｌを感光体
２１上に走査露光して感光体２１上に画像信号に対応す
る静電潜像が形成される。

【００４１】こうして形成された静電潜像は現像部２３
によってトナー現像される。すなわち、この実施形態で
は現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、シア
ン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、およ
びブラック用の現像器２３Ｋがこの順序で感光体２１に
沿って配置されている。これらの現像器２３Ｙ，２３
Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋは、それぞれ感光体２１に対して接
離自在に構成されており、エンジンコントローラ１２か
らの指令に応じて、上記４つの現像器２３Ｙ、２３Ｍ、
２３Ｃ、２３Ｂのうちの一の現像器が選択的に感光体２
１に当接するとともに、現像バイアス発生部１２５によ
って高電圧が印加されて選択された色のトナーを感光体
２１の表面に付与して感光体２１上の静電潜像を顕在化
する。なお、ここで各現像器に与える電圧としては、単
に直流電圧を与えるようにしてもよいし、さらに交流電
圧を重畳するようにしてもよい。

【００４２】現像部２３で現像されたトナー像は、ブラ
ック用現像器２３Ｋとクリーニング部２４との間に位置
する一次転写領域Ｒ1で転写ユニット４の中間転写ベル
ト４１上に一次転写される。なお、この転写ユニット４
の構造については後で詳述する。

【００４３】また、一次転写領域Ｒ1から周方向（図２
２の矢印方向）に進んだ位置には、クリーニング部２４
が配置されており、一次転写後に感光体２１の外周面に
残留付着しているトナーを掻き落とす。

【００４４】次に、転写ユニット４の構成について説明
する。この実施形態では、転写ユニット４は、ローラ４
２〜４７と、これら各ローラ４２〜４７に掛け渡された
中間転写ベルト４１と、この中間転写ベルト４１に転写
された中間トナー像をシートＳに二次転写する二次転写
ローラ４８とを備えている。この中間転写ベルト４１に
は、転写バイアス発生部１２６から一次転写電圧が印加
されている。そして、カラー画像をシートＳに転写する
場合には、感光体２１上に形成される各色のトナー像を
中間転写ベルト４１上に重ね合わせてカラー像を形成す
るとともに、給排紙ユニット６の給紙部６３によってカ
セット６１、手差しトレイ６２あるいは増設カセット
（図示省略）からシートＳを取出して二次転写領域Ｒ2
に搬送する。そして、このシートＳに、カラー像を二次
転写してフルーカラー画像を得る。また、モノクロ画像
をシートＳに転写する場合には、感光体２１上にブラッ
クトナー像のみを中間転写ベルト４１上に形成し、カラ
ー画像の場合と同様にして二次転写領域Ｒ2に搬送され
てきたシートＳに転写してモノクロ画像を得る。

【００４５】なお、二次転写後、中間転写ベルト４１の
外周面に残留付着しているトナーについては、ベルトク
リーナ４９によって除去される。このベルトクリーナ４
９は、中間転写ベルト４１を挟んでローラ４６と対向し
て配置されており、適当なタイミングでクリーナブレー
ドが中間転写ベルト４１に対して当接してその外周面に
残留付着しているトナーを掻き落す。

【００４６】また、ローラ４３の近傍には、後述するよ
うにして中間転写ベルト４１の外周面に形成されるパッ
チ画像の濃度を検出するためのパッチセンサＰＳが配置
されるとともに、中間転写ベルト４１の基準位置を検出
するための同期用読取センサＲＳが配置されている。

【００４７】図２２に戻ってエンジン部Ｅの構成説明を
続ける。転写ユニット４によってトナー像が転写された
シートＳは、給排紙ユニット６の給紙部６３によって所
定の給紙経路（２点鎖線）に沿って二次転写領域Ｒ2の
下流側に配設された定着ユニット５に搬送され、搬送さ
れてくるシートＳ上のトナー像をシートＳに定着する。
そして、当該シートＳはさらに給紙経路６３０に沿って
排紙部６４に搬送される。

【００４８】この排紙部６４は２つの排紙経路６４１
ａ，６４１ｂを有しており、一方の排紙経路６４１ａは
定着ユニット５から標準排紙トレイに延びるとともに、
他方の排紙経路６４１ｂは排紙経路６４１ａとほぼ平行
に、再給紙部６６とマルチビンユニットとの間に延びて
いる。これらの排紙経路６４１ａ，６４１ｂに沿って３
組のローラ対６４２〜６４４が設けられており、定着済
みのシートＳを標準排紙トレイやマルチビンユニット側
に向けて排出したり、その他方面側にも画像を形成する
ために再給紙部６６側に搬送したりする。

【００４９】この再給紙部６６は、図２２に示すよう
に、上記のように排紙部６４から反転搬送されてきたシ
ートＳを再給紙経路６６４（２点鎖線）に沿って給紙部
６３のゲートローラ対６３７に搬送するものであり、再
給紙経路６６４に沿って配設された３つの再給紙ローラ
対６６１〜６６３で構成されている。このように、排紙
部６４から搬送されてきたシートＳを再給紙経路６６４
に沿ってゲートローラ対６３７に戻すことによって給紙
部６３においてシートＳの非画像形成面が中間転写ベル
ト４１を向いて当該面に画像を二次転写可能となる。

【００５０】なお、図２３において、符号１１３はホス
トコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１
１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコ
ントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１
２７はエンジン部Ｅを制御するための制御データやＣＰ
Ｕ１２３における演算結果などを一時的に記憶するため
のＲＡＭであり、さらに符号１２８はＣＰＵ１２３で行
う演算プログラムなどを記憶するＲＯＭである。特に、
この実施形態では、露光ユニット３による感光体２１の
表面電位の減衰特性に対応する現像バイアスと帯電バイ
アスとの相関関係を予め求めておき、本発明の「記憶手
段」として機能するＲＯＭ１２８に記憶させている。

【００５１】次に、上記のように構成される画像形成装
置における画像の濃度調整動作について説明する。

【００５２】図２４は、図２２の画像形成装置における
濃度調整動作を示すフローチャートである。また、図２
５は、図２４の処理内容を示す模式図である。なお、こ
の実施形態では、露光ユニット３による感光体２１の表
面電位の減衰特性に基づき、例えば図２５（ａ）に示す
ように現像バイアスと帯電バイアスとの相関関係（第１
変化態様）が設定されている。

【００５３】この画像形成装置では、例えば画像形成装
置本体のメイン電源を投入した後や数時間毎に濃度調整
動作を実行するように構成されている。まず、ステップ
Ｓ１でパッチ画像を作成する色を最初の色、例えばイエ
ローに設定する（ステップＳ１）。そして、現像バイア
ス発生部１２５によって現像部２３に供給可能な現像バ
イアスの可変帯域のうち４点Ｖb01，Ｖb02，Ｖb03，Ｖb
04を現像バイアスとして設定するとともに、ＲＯＭ１２
８に記憶されている相関関係にしたがって各現像バイア
スＶb01，Ｖb02，Ｖb03，Ｖb04に対応する帯電バイアス
Ｖa01，Ｖa02，Ｖa03，Ｖa04をそれぞれ設定し、４種類
のバイアスを設定する（ステップＳ２）。すなわち、次
の４組の帯電・現像バイアス（Ｖa01，Ｖb01）＝（Ｖb01＋Ｃ，Ｖb01）（Ｖa02，Ｖb02）＝（Ｖb02＋Ｃ，Ｖb02）（Ｖa03，Ｖb03）＝（Ｖb03＋Ｃ，Ｖb03）（Ｖa04，Ｖb04）＝（Ｖb04＋Ｃ，Ｖb04）を設定する。

【００５４】このようなバイアス設定で４つのイエロー
ベタ画像（図２６）を感光体上に順次形成し、さらに図
２７（ａ）に示すように、これらを中間転写ベルト４１
の外周面に転写してパッチ画像ＰＩ1を形成する（ステ
ップＳ３）。なお、この実施形態では、パッチ画像ＰＩ
1をベタ画像としているが、ベタ画像の代わりに他の高
濃度側調整用のパッチ画像、例えば、その面積率が約８
０％以上の画像をパッチ画像として用いてもよい。

【００５５】次のステップＳ４は、すべてのパッチ作成
色についてパッチ画像を作成したか否かを判断し、「Ｎ
Ｏ」と判断される間は、パッチ作成色を次の色に設定し
（ステップＳ５）、ステップＳ２，Ｓ３を繰り返して図
２７（ｂ）〜（ｄ）に示すようにシアン（Ｃ）、マゼン
タ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順序で中間転写ベルト４１
の外周面上にパッチ画像ＰＩ1をさらに形成していく。

【００５６】一方、ステップＳ４で「ＹＥＳ」と判断す
ると、１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像ＰＩ1の
画像濃度をパッチセンサＰＳで測定する（ステップＳ
６）。この実施形態では、すべてのパッチ作成色につい
てパッチ画像ＰＩ1を形成した後で、一括してパッチ画
像ＰＩ1の画像濃度を測定しているが、各パッチ作成色
のパッチ画像ＰＩ1を形成する毎にパッチ画像ＰＩ1の画
像濃度を順次測定するようにしてもよい。

【００５７】これに続いて、ステップＳ７で目標濃度に
対応する現像バイアスを求め、これを最適現像バイアス
としてＲＡＭ１２７に一時的に記憶する。ここで、測定
結果（画像濃度）が目標濃度と一致している場合には、
その画像濃度に対応する現像バイアスを最適現像バイア
スとすればよく、また一致しない場合には、図２５
（ｂ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖa0
2，Ｖb02），Ｄ（Ｖa03，Ｖb03）に基づく直線補間や平
均化処理などによって最適現像バイアスを求めることが
できる。

【００５８】また、この実施形態では、減衰特性に基づ
き現像バイアスと帯電バイアスとがＶa＝Ｖb＋Ｃという相関関係を有しているため、この関係から最適現
像バイアスに対応する帯電バイアスを求め、これを最適
帯電バイアスとしてＲＡＭ１２７に一時的に記憶する
（ステップＳ８）。

【００５９】こうして濃度調整が完了すると、上記のよ
うにして算出された最適現像バイアスおよび最適帯電バ
イアスをＲＡＭ１２７から読み出し、それらを現像バイ
アスおよび帯電バイアスとしてそれぞれ設定する。そし
て、これらの設定の下で画像形成を行うと、目標濃度で
画像を形成することができ、画像濃度の安定化を図るこ
とができる。

【００６０】以上のように、この実施形態によれば、高
濃度側調整のみによって目標濃度を得るために必要な最
適現像バイアスおよび最適帯電バイアスを決定してお
り、２段階の濃度調整を行っていた第２従来技術に比べ
て濃度調整時間を短縮することができ、スループットを
向上させることができる。

【００６１】また、濃度調整を行うにあたって、単に現
像バイアスを変化させるのではなく、露光ユニット３に
よる感光体２１の表面電位の減衰特性に基づき各現像バ
イアスに対応する帯電バイアスを設定しながら（ステッ
プＳ２）、複数の高濃度側パッチ画像ＰＩ1を順次形成
し、各パッチ画像ＰＩ1の濃度に基づいて目標濃度を得
るために必要な最適現像バイアスを決定しているため、
高濃度側および低濃度側で目標濃度を得るために必要な
最適現像バイアスを正確に求めることができる。また、
帯電バイアスについても、上記減衰特性に基づき最適現
像バイアスに対応させながら、最適帯電バイアスを求め
ているため、高濃度側および低濃度側で目標濃度を得る
ために必要な最適帯電バイアスを正確に求めることがで
きる。

【００６２】Ｃ．その他なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの
以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上
記実施形態では、図２７に示すようにパッチ画像ＰＩ1
を各色毎にクラスタ状に形成しているが、図２８に示す
ように各色交互に形成するようにしてもよい。より具体
的には、まず各イエローパッチ画像ＰＩ1(Y)を比較的広
い間隔で中間転写ベルト４１上に配列形成する。そし
て、次のシアンパッチ画像ＰＩ1(C)についてはイエロー
パッチ画像ＰＩ1(Y)から副走査方向（同図の右手方向）
に１パッチ画像分に加えてパッチ間隔分シフトした位置
に各シアンパッチ画像ＰＩ1(C)を順次配列形成する。そ
の後、マゼンタパッチ画像ＰＩ1(M)およびブラックＰＩ
1(K)についても同様にして形成される。このように各パ
ッチ画像を比較的広い間隔で形成する場合には、バイア
ス切替の安定時間を確保することができ、各パッチ画像
を設定バイアスで確実に形成することができる。

【００６３】また、上記実施形態では、帯電手段として
帯電ローラ２２を用いているが、非接触帯電手段によっ
て感光体２１を帯電させる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。

【００６４】また、上記実施形態では、４色のトナーを
用いたカラー画像を形成することができる画像形成装置
であったが、本発明の適用対象はこれに限定されるもの
ではなく、モノクロ画像のみを形成する画像形成装置に
も当然に適用することができる。また、上記実施形態に
かかる画像形成装置は、ホストコンピュータなどの外部
装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画
像を複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートな
どのシートに形成するプリンタであるが、本発明は複写
機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装
置全般に適用することができる。

【００６５】また、上記実施形態では、感光体２１上の
トナー像を中間転写ベルト４１に転写し、このトナー像
をパッチ画像として、その画像濃度を検出するととも
に、その検出結果に基づき最適現像バイアスおよび最適
帯電バイアスを算出しているが、中間転写ベルト以外の
転写媒体（転写ドラム、転写ベルト、転写シート、中間
転写ドラム、中間転写シート、反射型記録シートあるい
は透過性記憶シートなど）にトナー像を転写してパッチ
画像を形成する画像形成装置にも本発明を適用すること
ができる。また、転写媒体にパッチ画像を形成する代わ
りに、感光体上のパッチ画像の濃度を検出するパッチセ
ンサを設け、このパッチセンサによって感光体上の各パ
ッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づき最
適現像バイアスおよび最適帯電バイアスを算出するよう
にしてもよい。

【００６６】さらに、上記実施形態では、４種類のバイ
アス値を設定しているが、レンジ内でのバイアス設定数
（パッチ画像数）はこれに限定されるものではなく、複
数種類であれば任意である。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、現像
バイアスを変化させるとともに、露光手段による感光体
の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイアスに対応さ
せながら帯電バイアスを設定しつつ、複数のパッチ画像
を順次形成し、各パッチ画像の濃度に基づいて目標濃度
を得るために必要な最適現像バイアスを決定するように
構成しているので、２段階の濃度調整を行っていた第２
従来技術に比べて濃度調整時間を短縮することができ、
スループットを向上させることができる。

【００６８】また、濃度調整を行うにあたって、単に現
像バイアスを変化させるのではなく、上記減衰特性に基
づき各現像バイアスに対応する帯電バイアスを設定しな
がら、複数のパッチ画像を形成しているので、高濃度側
および低濃度側で目標濃度を得るために必要な最適現像
バイアスを正確に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】感光体に対して種々の露光パワーで露光したと
きの表面電位の減衰を示すグラフである。

【図２】帯電バイアスを固定しながら現像バイアスを変
化させた場合の現像バイアスとコントラスト電位との関
係を示す図である。

【図３】現像バイアスを固定しながら帯電バイアスを変
化させた場合の帯電バイアスとコントラスト電位との関
係を示す図である。

【図４】現像バイアスとコントラスト電位との関係を示
す図である。

【図５】帯電バイアスが変化することに伴うコントラス
ト電位および潜像低部電位の変動を示す図である。

【図６】第１変化態様で帯電バイアスを設定したときの
現像バイアスとコントラスト電位との関係を示す図であ
る。

【図７】第１変化態様での帯電バイアスと現像バイアス
との関係を示す図である。

【図８】第２変化態様での帯電バイアスと現像バイアス
との関係を示す図である。

【図９】露光パワーと表面電位との関係を示す図であ
る。

【図１０】図９に示す露光パワーでの現像バイアスとコ
ントラスト電位との関係を示す図である。

【図１１】第２変化態様で帯電バイアスを設定したとき
の現像バイアスとコントラスト電位との関係を示す図で
ある。

【図１２】第３変化態様での帯電バイアスと現像バイア
スとの関係を示す図である。

【図１３】露光パワーと表面電位との関係を示す図であ
る。

【図１４】図１３に示す露光パワーでの現像バイアスと
コントラスト電位との関係を示す図である。

【図１５】第３変化態様で帯電バイアスを設定したとき
の現像バイアスとコントラスト電位との関係を示す図で
ある。

【図１６】現像バイアスとコントラスト電位との関係を
示す図である。

【図１７】第４変化態様での帯電バイアスと現像バイア
スとの関係を示す図である。

【図１８】第４変化態様で帯電バイアスを設定したとき
の現像バイアスとコントラスト電位との関係を示す図で
ある。

【図１９】現像バイアスとコントラスト電位との関係を
示す図である。

【図２０】第５変化態様での帯電バイアスと現像バイア
スとの関係を示す図である。

【図２１】第５変化態様で帯電バイアスを設定したとき
の現像バイアスとコントラスト電位との関係を示す図で
ある。

【図２２】この発明にかかる画像形成装置の一の実施形
態を示す図である。

【図２３】図２２の画像形成装置の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図２４】図２２の画像形成装置における濃度調整動作
を示すフローチャートである。

【図２５】図２４の処理内容を示すフローチャートであ
る。

【図２６】パッチ画像を示す図である。

【図２７】パッチ画像の形成順序を示す図である。

【図２８】他の実施形態におけるパッチ画像の形成順序
を示す図である。

【符号の説明】

１…制御ユニット（制御手段）２…像担持体ユニット３…露光ユニット１１…メインコントローラ（制御手段）１２…エンジンコントローラ（制御手段）２１…感光体２２…帯電ローラ（帯電手段）２３…現像部２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋ…現像器４１…中間転写ベルト（転写媒体）１２１…帯電バイアス発生部１２３…ＣＰＵ（制御部）１２５…現像バイアス発生部１２８…ＲＯＭ（記憶手段）ＰＩ1…パッチ画像ＰＳ…パッチセンサ（濃度検出手段）

フロントページの続きＦターム(参考） 2H003 AA02 BB11 CC04 DD03 DD08 2H027 DA02 DA04 DA09 DA10 DE05 DE07 EA01 EA05 EA18 EB04 EC03 EC09 ED03 ED09 EE07 EF02 2H073 BA04 BA13 BA28 BA45 CA22 2H077 AD36 DA03 DB08 DB12 DB13 DB14 GA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体の表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体の表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより顕在化してトナー像を形成
する現像手段と、前記現像手段によって前記感光体上に形成されたトナー
像、あるいは当該トナー像が転写媒体に転写されてなる
トナー像をパッチ画像として、その画像濃度を検出する
濃度検出手段と、前記濃度検出手段の検出結果に基づき、前記帯電手段に
与える帯電バイアスと前記現像手段に与える現像バイア
スとを制御してトナー像の画像濃度を目標濃度に調整す
る制御手段とを備え、前記制御手段は、現像バイアスを変化させるとともに、前記露光手段によ
る前記感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイ
アスに対応する帯電バイアスを設定しながら、複数のパ
ッチ画像を順次形成し、前記濃度検出手段によって検出
された各パッチ画像の濃度に基づいて目標濃度を得るた
めに必要な最適現像バイアスを決定することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】前記制御手段は、現像バイアスと帯電バ
イアスとの相関関係を前記減衰特性に対応させて記憶す
る記憶部を有しており、最適現像バイアスに対応する帯
電バイアスを最適帯電バイアスとして前記相関関係から
求める請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記制御手段は、現像バイアスの増大に
伴って帯電バイアスが増大するように帯電バイアスを設
定する請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記制御手段は、現像バイアスの変化に
伴い帯電バイアスを線形で変化させる請求項３記載の画
像形成装置。
【請求項５】前記制御手段は、現像バイアスの変化に
伴い帯電バイアスを非線形で変化させる請求項３記載の
画像形成装置。
【請求項６】帯電手段に帯電バイアスを与えて感光体
の表面を帯電させた後、この感光体の表面に露光手段に
よって静電潜像を形成し、さらに現像手段に現像バイア
スを与えて前記静電潜像をトナーにより顕在化してトナ
ー像を形成する画像形成方法において、現像バイアスを変化させるとともに、前記露光手段によ
る前記感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイ
アスに対応させながら帯電バイアスを設定しつつ、複数
のパッチ画像を順次形成し、各パッチ画像の濃度に基づ
いて目標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを決
定することを特徴とする画像形成方法。