JP2002091094A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広濃度範囲にわたって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】 高濃度側調整処理（ステップＳ３）を実
行することで最適コントラスト電位を決定した後で、低
濃度側調整処理（ステップＳ５）を実行して最適帯電バ
イアスおよび最適現像バイアスを決定している。すなわ
ち、濃度調整を２段階で行っている。しかも、低濃度側
調整処理（ステップＳ５）前に最適コントラスト電位を
維持するための帯電バイアスと現像バイアスとの相対関
係を感光体２１の表面電位の減衰特性に基づき設定して
いる。そして、低濃度側調整処理（ステップＳ５）で
は、帯電バイアスを変化させつつ、上記相関関係にした
がって現像バイアスを変化させながら、第２パッチ画像
を形成している。

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、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、広濃度範囲にわたって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り、上記目的を
達成するため、以下のように構成している。

【０００８】この発明にかかる画像形成装置および画像
形成方法は、まずコントラスト電位を変化させながら、
複数の第１パッチ画像を順次形成し、各第１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コン
トラスト電位を決定した後、帯電バイアスおよび現像バ
イアスを変化させながら、複数の第２パッチ画像を順次
形成し、各第２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帯電バイアスおよび最適現像バイ
アスを決定している。このように、濃度調整が２段階で
行われ、広濃度範囲にわたって画像の安定性が向上され
る。

【０００９】また、この発明では、前記複数の第２パッ
チ画像を形成するにあたっては、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、前記最適コン
トラスト電位が得られるように帯電バイアスおよび現像
バイアスを変化させている。したがって、上記減衰特性
に対応しながら帯電バイアスおよび現像バイアスを設定
することができ、高精度な濃度調整が可能となる。

【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
バイアスを求めればよい。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を求め
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
ずしも目標濃度で画像を安定して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
側調整時での最適コントラスト電位（＝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
ト電位が最適コントラスト電位から変動してしまうと、
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、低濃度
側調整時にあたって帯電バイアスと現像バイアスを上記
減衰特性に基づき関連付けながら変化させる、例えば帯
電バイアスの変化に応じて現像バイアスを変化させるこ
とで、高濃度側調整によって求められた最適コントラス
ト電位を維持することができ、上記問題を解消すること
ができる。以下、帯電バイアスの変化に応じた現像バイ
アスの変化態様について説明する。

【００１６】Ａ−１．露光パワーが比較的小さい場合 例えば、図１に示すように、比較的小さな露光パワーＰ
1でパッチ画像の潜像を形成したときの潜像低部電位Ｖo
nは帯電バイアスＶaの値に応じて異なっており、各帯電
バイアスＶa-1〜Ｖa-4で帯電させた場合の潜像低部電位
はそれぞれ電位Ｖon-1〜Ｖon-4となっている。なお、こ
こでは、表１に示すように、帯電バイアスの変化量ΔＶ
a、つまり、各変化量 ΔＶa(1-2)＝（Ｖa-2）−（Ｖa-1） ΔＶa(2-3)＝（Ｖa-3）−（Ｖa-2） ΔＶa(3-4)＝（Ｖa-4）−（Ｖa-3） を一定としている。

【００１７】

【表１】 ここで、露光パワーをゼロから値Ｐ1に変化させたとき
の各帯電バイアスごとの表面電位の落ち方に注目する
と、次の特徴が見られる。すなわち、同区間（０〜Ｐ
1）では光減衰曲線Ｃ(Ｖa-1)，Ｃ(Ｖa-2)，Ｃ(Ｖa-3)，
Ｃ(Ｖa-4)は相互にほぼ平行となっており、潜像低部電
位（明部電位）Ｖonの変化量ΔＶonは帯電バイアスの変
化量ΔＶaとほぼ同一である。つまり、 ΔＶa(1-2)＝ΔＶon(1-2) ΔＶa(2-3)＝ΔＶon(2-3) ΔＶa(3-4)＝ΔＶon(3-4) となっている。

【００１８】このように露光パワーＰ1で低濃度側調整
用のパッチ画像を作像する場合、帯電バイアスの変化量
ΔＶaがそのまま潜像低部電位Ｖonに反映されることに
なるので、低濃度側調整において高濃度側調整時での最
適コントラスト電位を維持するためには、低濃度側調整
時に帯電バイアスと同じ変化量ΔＶaだけ現像バイアス
を連動変化させる必要がある。つまり、図２に示すよう
に、現像バイアスＶbを次式、 Ｖb＝Ｖa−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。）に示す値に設定すればよい。

【００１９】Ａ−２．露光パワーが中程度の場合次に、
露光パワーが中程度の場合について考える。例えば図３
に示すように、露光パワーＰ2の場合には、帯電バイア
スの変化量ΔＶaよりも潜像低部電位の変化量ΔＶonが
小さくなっている、つまり、 ΔＶa(1-2)＞ΔＶon(1-2)＝ΔＶa(1-2)×（１／ｎ） ΔＶa(2-3)＞ΔＶon(2-3)＝ΔＶa(2-3)×（１／ｎ） ΔＶa(3-4)＞ΔＶon(3-4)＝ΔＶa(3-4)×（１／ｎ） （ただし、ｎ＞１） となっている。

【００２０】このような現象が認められるときには、図
４に示すように、低濃度側調整時に帯電バイアスの変化
量より少ない変化量で現像バイアスを変化させればよ
い。

【００２１】ところで、露光パワーが同じであれば、帯
電により感光体表面に貯えられた表面電荷を打ち消すた
めに生成される電荷量も等しい。このため、感光体の特
性によっては表面電位の減衰量が帯電バイアスＶaに依
存する場合がある。具体的な現象としては、帯電バイア
スＶaが比較的小さく表面電荷量が少ない時には十分に
減衰するのに対し、帯電バイアスＶaが比較的大きく表
面電荷量が多い時には電荷の供給が間に合わず、同一露
光パワーであるにもかかわらず、減衰量が小さくなるこ
とがある。

【００２２】表面電位の減衰が飽和傾向にある領域で上
記現象が起きると、帯電バイアスＶaが高いほど潜像低
部電位Ｖonが高くなり、各帯電バイアスＶa-1，Ｖa-2，
Ｖa-3に対応する潜像低部電位の変化量ΔＶon(1-2)，Δ
Ｖon(2-3)，ΔＶon(3-4)は、例えば図５に示すように帯
電バイアスの増大にしたがって大きくなる。

【００２３】このような現象が認められるときには、図
６に示すように、帯電バイアスの増大にしたがって現像
バイアスを線形増大させるのではなく、帯電バイアスの
増大に応じて現像バイアスの増大量が大きくなるように
非線形で変化させればよい。

【００２４】Ａ−３．露光パワーが比較的大きい場合 露光パワーが十分に高い場合、例えば図７に示すように
露光パワーＰ3でパッチ画像を作像する場合、帯電バイ
アスを変化させたとしても潜像低部電位Ｖonの変化は認
められないため、低濃度側調整時において現像バイアス
を高濃度側調整時に得られた値に固定設定しておけばよ
い。

【００２５】Ａ−４．特殊な減衰特性を有する場合 ところで、感光体の表面電位の減衰特性は図１，図３お
よび図７に示すもの以外に、例えば図８に示すように露
光パワーがある程度以下であるときには表面電位がほと
んど変化しないという特性を有することがある。特に、
露光パワーＰ4近傍では光減衰曲線Ｃ(Ｖa-1)，Ｃ(Ｖa-
2)，Ｃ(Ｖa-3)，Ｃ(Ｖa-4)が急激に変化しており、帯電
バイアスの変化量ΔＶaに対する潜像低部電位の変化量
ΔＶonは次のようになっている。

【００２６】 ΔＶa(1-2)＜ΔＶon(1-2)＝ΔＶa(1-2)×ｎ ΔＶa(2-3)＜ΔＶon(2-3)＝ΔＶa(2-3)×ｎ ΔＶa(3-4)＜ΔＶon(3-4)＝ΔＶa(3-4)×ｎ （ただし、ｎ＞１） となっている。

【００２７】このような現象が認められるときには、図
９に示すように、低濃度側調整時に帯電バイアスの変化
量より大きな変化量で現像バイアスを変化させればよ
い。

【００２８】ところで、露光パワーが同じであれば、帯
電により感光体表面に貯えられた表面電荷を打ち消すた
めに生成される電荷量も等しい。このため、感光体の特
性によっては表面電位の減衰量が帯電バイアスＶaに依
存する場合がある。具体的な現象としては、帯電バイア
スＶaが比較的小さく表面電荷量が少ない時には大きく
減衰するのに対し、帯電バイアスＶaが比較的大きく表
面電荷量が多い時には電荷の供給が間に合わず、同一露
光パワーであるにもかかわらず、減衰量が小さくなるこ
とがある。例えば図１０に示すように、各帯電バイアス
Ｖa-1，Ｖa-2，Ｖa-3に対応する潜像低部電位の変化量
ΔＶon(1-2)，ΔＶon(2-3)，ΔＶon(3-4)が帯電バイア
スの増大にしたがって小さくなることがある。

【００２９】このような現象が認められるときには、図
１１に示すように、帯電バイアスの増大にしたがって現
像バイアスを線形増大させるのではなく、帯電バイアス
の増大に応じて現像バイアスの増大量が徐々に小さくな
るように非線形で変化させればよい。

【００３０】以上の解析からわかるように、低濃度側調
整時に、帯電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帯電バイ
アスに対応する現像バイアスを設定しながら、複数の低
濃度側パッチ画像を順次形成するようにすれば、低濃度
側調整において、高濃度側調整によって求められた最適
コントラスト電位を維持しつつパッチ画像を形成するこ
とができる。そして、こうして形成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帯電バイ
アスおよび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
帯電バイアスおよび最適現像バイアスを正確に求めるこ
とができる。

【００３１】なお、最適帯電バイアスおよび最適現像バ
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
応じて予め図２，図４，図６，図９，図１１に示すよう
な相関関係を設定することができるため、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、最適帯電バイアスを求め
た後、その最適帯電バイアス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すればよい。

【００３２】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。

【００３３】図１２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１３は図１２
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。

【００３４】このエンジン部Ｅでは、プロセスユニット
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、プロセスユニット２は、図１２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。

【００３５】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１
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。

【００３６】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，２３Ｃ，
２３Ｍ，２３Ｋ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。

【００３７】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。

【００３８】また、一次転写領域Ｒ1から周方向（図１
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。

【００３９】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、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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】図１２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。

【００４３】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。

【００４４】この再給紙部６６は、図１２に示すよう
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６６
４に沿って配設された３つの再給紙ローラ対６６１〜６
６３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。

【００４５】なお、図１３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求め、本発明の「記憶手段」として
機能するＲＡＭ１２７やＲＯＭ１２８に記憶させてい
る。

【００４６】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。

【００４７】図１４は、図１２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。この画像形
成装置では、同図に示すように、ステップＳ１で濃度調
整動作を実行して現像バイアスおよび帯電バイアスを更
新設定する必要があるか否かが判断される。例えば、画
像形成装置本体のメイン電源を投入した後、画像を形成
できる状態になると、バイアス設定を開始するように構
成してもよい。また、装置本体内に設けられたタイマー
（図示省略）によって連続使用時間を計測し、数時間毎
にバイアス設定を開始するようにしてもよい。

【００４８】このステップＳ１で「ＹＥＳ」と判断され
てバイアス設定が開始されると、ステップＳ２を実行し
て予め設定されている帯電バイアスをＲＯＭ１２８から
読み出す。そして、ステップＳ３の高濃度側調整処理を
実行して最適コントラスト電位を決定する。また、それ
に続いて、ステップＳ３で求められた最適コントラスト
電位を維持するために必要となる帯電バイアスと現像バ
イアスとの相関関係を設定するのに続いて（ステップＳ
４）、ステップＳ５の低濃度側調整処理を実行して最適
帯電バイアスおよび最適現像バイアスを算出し、それら
を帯電バイアスおよび現像バイアスとして設定する（ス
テップＳ６）。こうして、現像バイアスおよび帯電バイ
アスの最適化が行われる。以下、高濃度側調整処理（ス
テップＳ３）および低濃度側調整処理（ステップＳ５）
の内容について、それぞれ詳細に説明する。

【００４９】図１５は、この実施形態にかかる高濃度側
調整処理の内容を示すフローチャートである。また、図
１６は図１５の処理内容を示す模式図である。この高濃
度側調整処理（ステップＳ３）では、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Ｓ３１）。そして、帯電バイアスを予めステップＳ２
で設定した既定値で、かつ所定の範囲内で現像バイアス
を４段階に設定する（ステップＳ３２）。例えば、この
実施形態では、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（Ｖb01〜
Ｖb10）のうち４点Ｖb01，Ｖb04，Ｖb07，Ｖb10を現像
バイアスとして設定している。このように、この実施形
態では、帯電バイアスを固定する一方、現像バイアスを
変化させることによってコントラスト電位を変化させて
いる。

【００５０】このようなバイアス設定（コントラスト電
位設定）で４つのイエローベタ画像（図１７）を感光体
２１上に順次形成し、さらに図１８（ａ）に示すよう
に、これらを予め決められた配列順序で中間転写ベルト
４１の外周面に転写してイエローパッチ画像ＰＩ1(Y)を
第１パッチ画像として形成する（ステップＳ３３）。こ
こで、この実施形態では、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上に配列す
ることで、バイアス切替の安定時間を確保している。こ
のため、各パッチ画像をステップＳ３２で設定した設定
バイアスで確実に形成することができる。

【００５１】次のステップＳ３４は、すべてのパッチ作
成色について第１パッチ画像を作成したか否かを判断
し、「ＮＯ」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Ｓ３５）、ステップＳ３２，Ｓ３３
を繰り返して図１８（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の外周面上に第１パッチ画像ＰＩ1
（C)，ＰＩ1（M)，ＰＩ1（K)をさらに形成していく。

【００５２】一方、ステップＳ３４で「ＹＥＳ」と判断
すると、１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像ＰＩ1
(Y)，ＰＩ1（C)，ＰＩ1（M)，ＰＩ1（K)の画像濃度をパ
ッチセンサＰＳで一括して測定する（ステップＳ３
６）。なお、こうして濃度測定されたパッチ画像ＰＩ1
(Y)，ＰＩ1（C)，ＰＩ1（M)，ＰＩ1（K)はベルトクリー
ナ４９によってクリーニング除去される。

【００５３】次のステップＳ３７では、ステップＳ３６
で測定された第１パッチ画像ＰＩ1(Y)，ＰＩ1（C)，Ｐ
Ｉ1（M)，ＰＩ1（K)の濃度に基づき目標濃度に対応する
現像バイアスを求め、これを暫定現像バイアスＶb0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暫定現像バイアスと
すればよく、また一致しない場合には、図１６（ｂ）に
示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖb04），Ｄ
（Ｖb07）に基づく直線補間や平均化処理などによって
暫定現像バイアスＶb0を求めることができる。

【００５４】そして、図１４に戻り、上記のようにして
算出された暫定現像バイアスＶb0と、ステップＳ２で設
定した帯電バイアスＶa0と、感光体１２の減衰特性とに
基づき最適コントラスト電位を求め、この最適コントラ
スト電位を得るために必要となる帯電バイアスと現像バ
イアスとの相関関係を決定する。例えば、露光ユニット
３による感光体２１の表面電位の減衰特性が図１に示す
とおりであり、露光ユニット３の露光パワーが露光パワ
ーＰ1程度である場合には、現像バイアスと帯電バイア
スとの基本的な相関関係は上記「Ａ−１．露光パワーが
比較的小さい場合」の項で説明したように Ｖb＝Ｖa−Ｃ …(1) となる。そこで、ステップＳ３で求めた暫定現像バイア
スＶb0と、ステップＳ２で設定した帯電バイアスＶa0と
に基づき(1)式中の定数Ｃを求め、この実施形態におけ
る現像バイアスと帯電バイアスとの相関関係を設定す
る。そして、この相関関係を本発明の「記憶手段」とし
て機能するＲＡＭ１２７に記憶する。これによって、こ
の相関関係を満足させることでコントラスト電位を最適
コントラスト電位に維持することができる。なお、以下
においては、発明理解のために、かかる相関関係を有し
ているという前提で説明を続ける。

【００５５】これに続いて、最適帯電バイアスおよび最
適現像バイアスを算出し（ステップＳ５）、それらを帯
電バイアスおよび現像バイアスとしてそれぞれ設定する
（ステップＳ６）。以下、低濃度側調整処理（ステップ
Ｓ５）について、図１９〜図２１を参照しつつ詳述す
る。

【００５６】図１９は、第１実施形態にかかる低濃度側
調整処理の内容を示すフローチャートである。この低濃
度側調整処理（ステップＳ５）では、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Ｓ５１）。そして、予めステップＳ２で設定した既定
値Ｖa0を含む所定の範囲内で帯電バイアスを４段階に設
定する。例えば既定値Ｖa0が図２０（ａ）に示すように
帯電バイアスＶa05，Ｖa06の間である場合には、４点Ｖ
a04，Ｖa05，Ｖa06，Ｖa07を帯電バイアスとして設定し
ている。また、ステップＳ４で設定した相関関係にした
がって各帯電バイアスＶa04，Ｖa05，Ｖa06，Ｖa07に対
応する現像バイアスＶb04，Ｖb05，Ｖb06，Ｖb07を求
め、４種類のバイアスを設定する（ステップＳ５２）。
すなわち、次の４組の帯電・現像バイアス （Ｖa04，Ｖb04）＝（Ｖa04，Ｖa04−Ｃ） （Ｖa05，Ｖb05）＝（Ｖa05，Ｖa05−Ｃ） （Ｖa06，Ｖb06）＝（Ｖa06，Ｖa06−Ｃ） （Ｖa07，Ｖb07）＝（Ｖa07，Ｖa07−Ｃ） を設定する。

【００５７】上記のようにしてイエロー色について４種
類の帯電バイアスが設定されると、帯電バイアスを最も
低い値Ｖa04から段階的に増大させながら、各イエロー
のハーフトーン画像ＰＩ2(Y)（図２１）を感光体２１上
に順次形成し、これらを中間転写ベルト４１の外周面に
転写してイエローパッチ画像ＰＩ2(Y)を第２パッチ画像
として形成する（ステップＳ５３）。なお、第２パッチ
画像の形成位置については第１パッチ画像の形成位置と
同一である。

【００５８】次のステップＳ５４は、すべてのパッチ作
成色について第２パッチ画像を作成したか否かを判断
し、「ＮＯ」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Ｓ５５）、ステップＳ５２，Ｓ５３
を繰り返してシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック
（Ｋ）の順序で中間転写ベルト４１の外周面上に第２パ
ッチ画像ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)をさらに形
成していく。

【００５９】一方、ステップＳ５４で「ＹＥＳ」と判断
すると、１６（＝４種類×４色）個のパッチ画像の画像
濃度をパッチセンサＰＳで一括して測定する（ステップ
Ｓ５６）。なお、こうして濃度測定されたパッチ画像Ｐ
Ｉ2(Y)，ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)はベルトク
リーナ４９によってクリーニング除去される。

【００６０】また、これに続いて、ステップＳ５７で目
標濃度に対応する帯電バイアスを求める。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帯電バイアスを最適帯電バイア
スとすればよく、また一致しない場合には、図２０
（ｂ）に示すように、目標濃度を挟むデータＤ（Ｖa0
5），Ｄ（Ｖa06）に基づく直線補間などによって最適帯
電バイアスを求めることができる。また、最適帯電バイ
アスと上記相関関係とに基づき最適帯電バイアスに対応
する現像バイアスを最適現像バイアスとして算出する。

【００６１】そして、全てのパッチ作成色について最適
帯電バイアスおよび最適現像バイアスが求まると、図１
４のステップＳ６に進んで、上記のようにして求められ
た最適帯電バイアスおよび最適現像バイアスをＲＡＭ１
２７に記憶し、通常の画像形成処理において、ＲＡＭ１
２７から読み出し、帯電バイアスおよび現像バイアスと
して設定する。

【００６２】以上のように、この実施形態では、高濃度
側調整処理（ステップＳ３）を実行することで最適コン
トラスト電位を決定した後で、低濃度側調整処理（ステ
ップＳ５）を実行して最適帯電バイアスおよび最適現像
バイアスを決定している。すなわち、濃度調整を２段階
で行っているので、広濃度範囲にわたって画像の安定性
を向上させることができる。

【００６３】しかも、低濃度側調整処理においては、帯
電バイアスを変化させつつ、高濃度側調整処理によって
得られた最適コントラスト電位が維持されるように帯電
バイアスの変化に対応して現像バイアスを変化させなが
ら、第２パッチ画像ＰＩ2(Y)，ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，
ＰＩ2（K)を形成している。換言すれば、上記減衰特性
に対応しながら帯電バイアスおよび現像バイアスを設定
しているので、低濃度側においても画像濃度を高精度に
調整することができる。

【００６４】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、第１パッチ画
像としてパッチ画像全体に対するドットの面積率が１０
０％のベタ画像を用いているが、ベタ画像の代わりに、
その面積率が約８０％以上の画像を第１パッチ画像とし
て用いても、ベタ画像の場合と同様の作用効果が得られ
る。

【００６５】また、上記実施形態では、高濃度側調整処
理（ステップＳ３）において帯電バイアスを固定する一
方、現像バイアスを変化させることでコントラスト電位
を変化させているが、コントラスト電位の変化態様はこ
れに限定されるものではない。

【００６６】また、上記実施形態では、低濃度側調整処
理（ステップＳ５）において、最適帯電バイアスを求め
た後で相関関係に基づき最適現像バイアスを求めている
が、最適現像バイアスを求めた後で相関関係に基づき最
適帯電バイアスを求めたり、最適帯電バイアスおよび最
適現像バイアスを同時に求めるようにしてもよい。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、(1)
コントラスト電位を変化させながら、複数の第１パッチ
画像を順次形成し、各第１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コントラスト電位を決
定した後、(2)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前記最適コントラスト電位が得ら
れるように帯電バイアスの変化に応じて現像バイアスを
変化させながら、複数の第２パッチ画像を順次形成し、
各第２パッチ画像の濃度に基づいて目標濃度を得るため
に必要な最適帯電バイアスおよび最適現像バイアスを決
定しており、いわゆる２段階で濃度調整を行っているの
で、広濃度範囲にわたって画像の安定性を向上させるこ
とができる。

【００７２】しかも、第２パッチ画像を形成するにあた
っては、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、前記最適コントラスト電位が得られる
ように帯電バイアスおよび現像バイアスを変化させてい
るので、上記減衰特性に対応しながら帯電バイアスおよ
び現像バイアスを設定することができ、高精度な濃度調
整を行うことができる。その結果、広濃度範囲にわたっ
て高精度に画像濃度を安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】露光ユニットによる感光体の表面電位の減衰特
性の一例を示すとともに、比較的小さな露光パワーＰ1
で潜像を形成したときの帯電バイアスに対する潜像低部
電位の変化を示す図である。

【図２】図１の場合にコントラスト電位を一定に維持す
るために必要な帯電バイアスと現像バイアスとの相関関
係を示すグラフである。

【図３】露光ユニットによる感光体の表面電位の減衰特
性の一例を示すとともに、中程度の露光パワーＰ2で潜
像を形成したときの帯電バイアスに対する潜像低部電位
の変化を示す図である。

【図４】図３の場合にコントラスト電位を一定に維持す
るために必要な帯電バイアスと現像バイアスとの相関関
係を示すグラフである。

【図５】帯電バイアスに対する潜像低部電位の変化量を
示すグラフである。

【図６】図５の場合にコントラスト電位を一定に維持す
るために必要な帯電バイアスと現像バイアスとの相関関
係を示すグラフである。

【図７】露光ユニットによる感光体の表面電位の減衰特
性の一例を示すとともに、十分に大きな露光パワーＰ3
で潜像を形成したときの帯電バイアスに対する潜像低部
電位の変化を示す図である。

【図８】露光ユニットによる感光体の表面電位の減衰特
性の他の例を示すとともに、比較的小さな露光パワーＰ
4で潜像を形成したときの帯電バイアスに対する潜像低
部電位の変化を示す図である。

【図９】図８の場合にコントラスト電位を一定に維持す
るために必要な帯電バイアスと現像バイアスとの相関関
係を示すグラフである。

【図１０】帯電バイアスに対する潜像低部電位の変化量
を示すグラフである。

【図１１】図１０の場合にコントラスト電位を一定に維
持するために必要な帯電バイアスと現像バイアスとの相
関関係を示すグラフである。

【図１２】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１３】図１２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１４】図１２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１５】高濃度側調整動作を示すフローチャートであ
る。

【図１６】図１５の処理内容を示すフローチャートであ
る。

【図１７】第１パッチ画像を示す図である。

【図１８】パッチ画像の形成順序を示す図である。

【図１９】低濃度側調整動作を示すフローチャートであ
る。

【図２０】図１９の処理内容を示すフローチャートであ
る。

【図２１】第２パッチ画像を示す図である。

【符号の説明】

１…制御ユニット（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（現像手段） ２３Ｙ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋ…現像器（現像手段） ４１…中間転写ベルト（転写媒体） １２１…帯電バイアス発生部 １２３…ＣＰＵ（制御手段） １２５…現像バイアス発生部 １２７…ＲＡＭ（記憶手段） １２８…ＲＯＭ（記憶手段） ＰＩ1(Y)，ＰＩ1（C)，ＰＩ1（M)，ＰＩ1（K)…（第
１）パッチ画像 ＰＩ2(Y)，ＰＩ2（C)，ＰＩ2（M)，ＰＩ2（K)…（第
２）パッチ画像 ＰＳ…パッチセンサ（濃度検出手段）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【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、コントラスト電位を変化させながら、
   複数の第１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第１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コントラスト電位を決
   定した後、 帯電バイアスおよび現像バイアスを変化させながら、複
   数の第２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第２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帯電バイアスおよび最適
   現像バイアスを決定しており、 前記複数の第２パッチ画像を形成するにあたって、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、前記最適コントラスト電位が得られるように帯電バ
   イアスの変化および現像バイアスを変化させることを特
   徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記複数の第１パッチ
   画像を形成するにあたって、帯電バイアスをほぼ一定に
   固定する一方、現像バイアスを変化させることによって
   コントラスト電位を変化させる請求項１記載の画像形成
   装置。
3. 【請求項３】 前記第１パッチ画像は、前記第１パッチ
   画像全体に対するドットの面積率が約８０％以上の画像
   である請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記第２パッチ画像は、ハーフトーン画
   像である請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成
   装置。
5. 【請求項５】 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、 各第２パッチ画像の濃度に基づいて目標濃度を得るため
   に必要な最適帯電バイアスを決定した後、この最適帯電
   バイアスに対応する現像バイアスを最適現像バイアスと
   して前記相関関係から求める請求項１ないし４のいずれ
   かに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記複数の第２パッチ
   画像を形成するにあたって、帯電バイアスの増大に伴っ
   て現像バイアスが増大するように現像バイアスを設定す
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、帯電バイアスの変化に
   伴い現像バイアスを線形で変化させる請求項６記載の画
   像形成装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、帯電バイアスの変化に
   伴い現像バイアスを非線形で変化させる請求項６記載の
   画像形成装置。
9. 【請求項９】 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、 コントラスト電位を変化させながら、複数の第１パッチ
   画像を順次形成し、各第１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コントラスト電位を決
   定する第１工程と、 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
   基づき前記最適コントラスト電位が得られるように帯電
   バイアスの変化に応じて現像バイアスを変化させなが
   ら、複数の第２パッチ画像を順次形成し、各第２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
   帯電バイアスおよび最適現像バイアスを決定する第２工
   程とを備えたことを特徴とする画像形成方法。