JP2006047855A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画出し時に作像する現像バイアス値を精度よく設定すること。
【課題手段】現像手段の現像バイアス値を変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチを感光体または転写媒体の表面に作成する手段６０、所定のセンサ検出範囲を有しトナーパッチのトナー付着量を検出する光学センサ２０、複数のトナーパッチについての検出値の中からセンサ検出範囲内にある２つの検出値を選択し、選択された２つの検出値による２点を結んで得られる現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出する手段６１、算出された現像バイアス値を現像手段に設定する手段６２を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、感光体または転写媒体の表面に形成された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を備えた画像形成装置、および現像バイアス値の設定方法に関する。

一般に、画像形成装置においては、感光体およびトナーの疲労や経時変化、装置の周辺における温度や湿度の変化などに起因して、形成した画像の濃度が変化することがある。そこで、従来においては、帯電バイアス、現像バイアス、または露光量などを適宜調整することによって画像濃度を安定化する技術が種々提案されている。

例えば、感光体上や中間転写体上にトナーパッチを形成し、形成したトナーパッチのトナー付着量（濃度）を光学センサで検出し、その検出値から、最適の帯電バイアス、現像バイアス、または露光量などを求めて設定し、画像濃度を安定化する方法が提案されている（特許文献１）。

上に述べた従来の方法においては、トナー付着量を種々異ならせた複数のトナーパッチを形成し、それらの検出値から狙いの画像濃度を達成する現像条件が求められ、設定される。この場合において、狙いの画像濃度を達成するトナー付着量を光学センサの検出値から算出する際に、２つの検出値による２点から内挿によって求めるようになっている。
特開２００１−４２５８０

ところで、トナーパッチのトナー付着量を検出するための光学センサとして、低コスト品である正反射型光学センサがしばしば用いられる。

しかし、この正反射型光学センサは、トナー付着量が多くなるにしたがって感度が低下する。そのため、狙いの画像濃度を達成するトナー付着量に対しては感度がないことがほとんどである。つまり、目標とする画像濃度が高い場合、例えばトナーの面積率が１００パーセントのトナーバッチ（べたパッチ）では、トナー付着量が多いため正反射型光学センサは感度がほとんどなく、トナー付着量を検出することができない。したがって、この場合には、光学センサの２つの検出値による２点から内挿によって画出し時の現像バイアス値を求めることができない。

そのため、従来においては、画出し時に狙いの濃度となるような現像バイアス値を設定することが困難であり、設定される現像バイアス値の精度が十分でないという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、画出し時に作像する現像バイアス値を精度よく設定することを目的とする。

本発明に係る方法は、感光体または転写媒体の表面に形成された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を備えた画像形成装置における現像バイアス値の設定方法であって、前記現像手段の現像バイアス値を変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチを前記感光体または転写媒体の表面に作成するステップと、所定のセンサ検出範囲を有するトナー付着量検出手段によって前記トナーパッチのトナー付着量を検出するステップと、前記複数のトナーパッチについての前記検出値の中から前記センサ検出範囲内にある２つの検出値を選択し、選択された２つの検出値による２点を結んで得られる現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出するステップと、算出された現像バイアス値を前記現像手段に設定するステップとを有する。

前記センサ検出範囲内に検出値が１つしかない場合には、その１つの検出値と、それ以外の検出値でセンサ検出範囲に最も近い検出値とを選択することが可能である。

本発明に係る装置は、前記現像手段の現像バイアス値を変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチを前記感光体または転写媒体の表面に作成するように制御を行うトナーパッチ作成手段と、所定のセンサ検出範囲を有し前記トナーパッチのトナー付着量を検出するためのトナー付着量検出手段と、前記複数のトナーパッチについての前記トナー付着量検出手段による検出値の中から前記センサ検出範囲内にある２つの検出値を選択し、選択された２つの検出値による２点を結んで得られる現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された現像バイアス値を前記現像手段に対して設定する設定手段とを有する。

また、算出手段は、前記複数のトナーパッチについての前記トナー付着量検出手段による検出値の中で隣り合う検出値による２点から得られる現像特性傾きを求め、求められた現像特性傾きの平均の傾きを有する現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出するように構成することもできる。

好ましくは、前記算出手段は、前記求められた現像特性傾きのうち、最小傾きを超える現像特性傾きのみを選択して平均を求める。

また、前記算出手段は、前記検出値の中で前記センサ検出範囲であって最も大きい検出値の点を通る前記現像特性傾き直線を外挿することによって前記現像バイアス値を算出する。

本発明によると、画出し時に作像する現像バイアス値を精度よく設定することができる。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置１の内部構成を示す正面図、図２は画像形成装置１における制御系統の構成の概略を示すブロック図である。

画像形成装置１は、イエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを組み合わせてフルカラー画像を形成し、また、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。

図２に示すように、画像形成装置１は、メインコントローラ３、エンジンコントローラ４、エンジン部５を有する。ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ３に与えられると、メインコントローラ３からの指令に応じてエンジンコントローラ４がエンジン部５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。

メインコントローラ３およびエンジンコントローラ４は、それぞれＣＰＵ１１１，１２１を有し、ＲＡＭやＲＯＭなどの種々のメモリを用いて種々の処理や制御を行う。なお、図２において、ＣＰＵ１１１，１２１には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、画像メモリ、その他の周辺素子、および種々のインタフェースが含まれるが、図示は省略した。エンジンコントローラ４には、ＣＰＵ１２１の他に、パッチ作成モジュール１２２、画像信号切換部１２３、帯電バイアス発生部１２４、および現像バイアス発生部１２５などが設けられる。

図１に示すように、エンジン部５では、像担持体ユニットの感光体１１にトナー像を形成可能となっている。像担持体ユニットは、図１の矢印方向に回転可能な感光体１１を備えており、さらに感光体１１の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電チャージャ１２、現像手段としての現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ、およびクリーニング部１５がそれぞれ配置されている。帯電チャージャ１２は、帯電バイアス発生部１２４から高電圧が印加されており、感光体１１の外周面を均一に帯電させる。

そして、帯電チャージャ１２によって帯電された感光体１１の外周面に向けて、露光ユニット１４からレーザ光ＬＴが照射される。露光ユニット１４は、図２の画像信号切換部１２３と電気的に接続されており、画像信号切換部１２３を介して与えられる画像信号に応じてレーザ光ＬＴを感光体１１上に走査露光し、感光体１１上に画像信号に対応する静電潜像を形成する。

つまり、エンジンコントローラ４のＣＰＵ１２１からの指令Ｓ１に基づいて、露光ユニット１４がパッチ作成モジュール１２２と接続されるように画像信号切換部１２３が切り換えられると、パッチ作成モジュール１２２から出力されるパッチ画像信号Ｐ１が露光ユニット１４に与えられてパッチ画像が形成される。一方、露光ユニット１４がメインコントローラのＣＰＵ１１１と接続されるように画像信号切換部１２３が切り換えられると、外部装置から与えられた画像信号Ｄ１に応じてレーザ光ＬＴを感光体１１上に走査露光し、感光体１１上に画像信号Ｄ１に対応する静電潜像が形成される。

こうして形成された静電潜像は、現像部１３によってトナー現像される。すなわち、本実施形態では、現像部１３として、イエロ用の現像器１３Ｙ、シアン用の現像器１３Ｃ、マゼンタ用の現像器１３Ｍ、およびブラック用の現像器１３Ｋが、この順でロータリー形状で配置されている。これらの現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、それぞれ、回転するロータリー形状のラックに収納されている。エンジンコントローラ４からの指令Ｒ１に応じて、４つの現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋのうちの１つの現像器が選ばれ、ラックが回転することでその現像器が感光体１１に対向する位置へ移動する。現像器は、感光体１１側へ移動することで、感光体１１と適正な間隔で配置される。そして、現像バイアス発生部１２５によって高電圧が印加され、選択された色のトナーが感光体１１の表面に付着し、感光体１１上の静電潜像が顕在化する。

現像部１３で現像されたトナー像は、１次転写部ＴＳ１で転写ユニット１６の中間転写ベルト１８上に１次転写される。また、１次転写部ＴＳ１から周方向に進んだ位置には、クリーニング部１５が配置されており、１次転写後に感光体１１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。

次に、転写ユニット１６の構成について説明する。本実施形態では、転写ユニット１６は５つのローラ１７ａ〜１７ｅ、およびそれらのローラ１７ａ〜１７ｅに掛け渡された中間転写ベルト１８、および転写ローラ１７ｆによって構成されている。

中間転写ベルト１８には、転写バイアス発生部１２６から１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１１上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト１８上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、給排紙ユニット２１の給紙部２２によってカセット、手差しトレイ、または増設カセットからシートＳを取り出して２次転写部ＳＴ２に搬送する。２次転写部ＳＴ２において、シートＳは、転写ローラ１７ｆによってカラー画像が２次転写され、フルカラー画像が形成される。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１１上にブラックトナー像のみを形成して中間転写ベルト１８上に転写し、これをカラー画像の場合と同様にして２次転写部ＳＴ２へ搬送されてきたシートＳに転写する。

なお、２次転写後に中間転写ベルト１８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１９によって除去される、ベルトクリーナ１９は、中間転写ベルト１８を挟んでローラ１７ｅ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１８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とす。また、ローラ１７ｅの近傍には、後述するようにして中間転写ベルト１８の外周面に形成されるパッチ画像（後述するトナーパッチＴＰ）の濃度（トナー付着量）を検出するための光学センサ２０が配置される。

転写ユニット１６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２１によって所定の給紙経路に沿って定着ユニット２５に搬送され、定着ユニット２５によって定着される。そして、シートＳはさらに給紙経路に沿って排紙部２３へ搬送される。

次に、画像形成装置１の現像バイアス設定機能における最大付着量制御について説明する。

図３は画像形成装置１における現像バイアス設定機能ＧＺの機能構成を示すブロック図である。

図３において、現像バイアス設定機能ＧＺは、本発明のトナーパッチ作成手段としてのトナーパッチ作成部６０、トナー付着量検出手段としての光学センサ２０、算出手段としての算出部６１、および設定手段としての設定部６２からなる。

トナーパッチ作成部６０は、現像器１３の現像バイアスを変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチＴＰを、転写媒体である中間転写ベルト１８の表面に作成するように制御を行う。トナーパッチ作成部６０は、現像器１３の現像バイアスを変化させる可変設定部６０ａ、パッチ作成モジュール１２２、および画像信号切換部１２３を含む。光学センサ２０は、所定のセンサ検出範囲を有し、トナーパッチＴＰのトナー付着量を検出する。

算出部６１は、複数のトナーパッチＴＰについての光学センサ２０による検出値の中から、センサ検出範囲内にある２つの検出値を選択し、選択された２つの検出値による２点を結んで得られる現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出する。

算出部６１は、また、複数のトナーパッチＴＰについての光学センサ２０による検出値の中で隣り合う検出値による２点から得られる現像特性傾きを求め、求められた現像特性傾きの平均の傾きを有する現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出する。さらに、求められた現像特性傾きのうち、最小傾きを超える現像特性傾きのみを選択して平均を求めることも行うことがある。また、検出値の中でセンサ検出範囲であって最も大きい検出値の点を通る現像特性傾き直線を外挿することによって現像バイアス値を算出することもある。このように、算出部６１は種々の処理を行う。詳しくは後で図表やフローチャートを用いて説明する。

設定部６２は、算出部６１によって算出された現像バイアス値を現像バイアス発生部１２５に対して設定する。

なお、可変設定部６０ａ、算出部６１、および設定部６２の機能は、ＣＰＵ１２１がプログラムを実行することによって実現される。しかし、その機能の一部を適当なハードウエア回路によって実現してもよい。また、可変設定部６０ａと設定部６２とはそれらの機能の一部が共用されていてもよい。

図４は中間転写ベルト１８に形成されたトナーパッチＴＰの例を示す図である。

図４において、中間転写ベルト１８に７つのトナーパッチＴＰ（ＴＰ１〜７）が形成されている。各トナーパッチＴＰ１〜７は互いに同じ大きさで同じ間隔で並んでおり、それぞれ、パッチ幅ＷＰ、パッチ長さＬＰ、およびパッチ間距離ＫＰを有している。第１番のトナーパッチＴＰ１の先端側左端が書き出し位置ＫＴである。

次に、算出部６１による現像バイアス値の算出方法について説明する。

図５は現像バイアス値を決定するための最大付着量制御の大まかな流れを示すフローチャート、図６は現像バイアス値の第１の算出方法の手順を説明する図、図７は現像バイアス値の第２の算出方法の手順を説明する図である。

図６において、（Ａ）〜（Ｄ）は、いずれも、横軸が現像バイアス値ＶＧ、縦軸が濃度ＴＤである。現像バイアス値ＶＧは、０〜２５５の２５６段階のレベル値として示されている。各レベルが実際に何ボルトに相当するかは、現像バイアス発生部１２５における電圧調整によるものであるが、これらはトータル的に管理されている。濃度ＴＤは、トナーパッチＴＰや通常の画像のトナー付着量に対応し、また光学センサ２０による検出値ＫＳにも対応する。なお、本実施形態では、検出値ＫＳとしてトナーパッチＴＰの透過濃度が用いられる。

図６（Ａ）〜（Ｄ）には、横軸上に、トナーパッチＴＰ１〜７が、形成時における各トナーパッチの現像バイアス値（パッチＤｕｔｙ）に応じた位置に示されている。そして、そのように形成された各トナーパッチＴＰ１〜７のトナー付着量の検出値ＫＳ１〜７が、各トナーパッチＴＰ１〜７のパッチＤｕｔｙの横軸位置に対応して示されている。また、光学センサ２０のセンサ検出範囲の上限ＪＧおよび下限ＫＧ、並びに濃度の目標値ＭＨが示されている。

なお、上限ＪＧは、光学センサ２０の感度の上限に対応する濃度ＴＤである。下限ＫＧは、画像ムラが発生しない濃度ＴＤである。つまり、現像バイアス値を小さくしていくと、トナー付着量が減少していき、これにしたがってトナーパッチＴＰの濃度ムラが発生する。そのため、光学センサ２０によるトナー付着量の検出に適さなくなる。これらのことに起因して、センサ検出範囲が存在し、濃度ＴＤがセンサ検出範囲内にあるトナーパッチＴＰを形成する必要がある。

最大付着量制御では、画像濃度の目標値ＭＨに対応する現像バイアス値ＶＧｍを求めることが目的である。目標の現像バイアス値ＶＧｍは、実際に画出し時に使用する現像バイアスの設定値であり、現像Ｄｕｔｙまたは設定Ｄｕｔｙとも言う。

最大付着量制御の手順は、図５に示すように、各トナーパッチＴＰ１〜７の形成時の現像バイアス値（パッチＤｕｔｙ）ＶＧｐを決定し（＃１１）、その現像バイアス値ＶＧｐによって実際にトナーパッチＴＰ１〜７を形成して検出値ＫＳ１〜７を求め（＃１２）、検出値ＫＳ１〜７に基づいて目標の現像バイアス値（現像Ｄｕｔｙ）ＶＧｍを決定する（＃１３）。以下、詳細に説明する。

まず、ステップ＃１１において、トナーパッチＴＰの個数およびパッチＤｕｔｙを決定する。本実施形態では７つのトナーパッチＴＰ１〜７を形成するが、２つ以上であれば、６つ以下または８つ以上でもよい。パッチＤｕｔｙは、光学センサ２０のセンサ検出範囲を考慮して、最大濃度がその上限ＪＧの近辺にくるように、可能な限り上限ＪＧ内に入るようにし、各トナーパッチＴＰ１〜７が低い濃度からほぼ等間隔で配置されるようにすればよい。

次に、ステップ＃１２において、決定したパッチＤｕｔｙによってトナーパッチＴＰ１〜７を形成し、それを光学センサ２０で検出し、その出力値から検出値ＫＳ１〜７を求め、検出値ＫＳ１〜７を図６（Ａ）に示すように図表中にプロットする。

トナーパッチＴＰの検出値ＫＳは、上に述べたように濃度（透過濃度）ＴＤであり、各トナーパッチＴＰ１〜７のパッチＤｕｔｙと濃度ＴＤ１〜７との対応は次のとおりである。

ＴＤ１ ： トナーパッチＴＰ１のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤ２ ： トナーパッチＴＰ２のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤ３ ： トナーパッチＴＰ３のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤ４ ： トナーパッチＴＰ４のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤ５ ： トナーパッチＴＰ５のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤ６ ： トナーパッチＴＰ６のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤ７ ： トナーパッチＴＰ７のパッチＤｕｔｙに対応する濃度
ＴＤｔ ： 目標とする画像のトナー付着量による濃度
これら、濃度ＴＤ１〜７は別途準備された図示しないテーブル（濃度テーブル）から求めることができる。この場合の濃度テーブルの値は、耐久カウントと環境（絶対湿度）によって変わるので、耐久・環境補正した濃度値を用いるのが好ましい。

図６（Ａ）においては、検出値ＫＳ１〜７は矩形の小黒点によって表されている。なお、以下において、検出値ＫＳを図表に示したものを説明するが、必ずしも図表に示したりプロットする必要はなく、要はそれに相当する処理を行うことによって濃度の目標値ＭＨに対応する現像バイアス値ＶＧｍが得られればよい。

図６（Ｂ）に示すように、プロットされた検出値ＫＳから、センサ検出範囲内にある検出値ＫＳのうち、上限ＪＧおよび下限ＫＧに最も近い２つの検出値ＫＳを選択する。ここでは、検出値ＫＳ５およびＫＳ７が選択される。選択された２つの検出値ＫＳ５，７は円で囲まれて表されている。センサ検出範囲にある検出値ＫＳ５〜７は黒丸で表されている。

次に、図６（Ｃ）に示すように、選択２つの検出値ＫＳ５，７の点を通る直線ＴＹを引く。この直線ＴＹは上に述べた現像特性傾き直線である。そして、図６（Ｄ）に示すように、直線ＴＹと目標値ＭＨの線との交点から、現像バイアス値ＶＧを求め、これを目標の現像バイアス値ＶＧｍとする。

ところで、センサ検出範囲内に入る検出値ＫＳが１つのみであった場合には、その１つの検出値ＫＳと、それ以外の検出値ＫＳで上限ＪＧまたは下限ＫＧに最も近い検出値ＫＳとを用い、上と同様に外挿によって目標の現像バイアス値ＶＧｍを求める。

また、センサ検出範囲内に入る検出値ＫＳが１つも存在しなかった場合には、前回に設定された現像バイアス値ＶＧｍを今回の現像Ｄｕｔｙとする。また、外挿のための２つの検出値ＫＳが求まった場合でも直線ＴＹの傾きが負の場合には、前回に設定された現像バイアス値ＶＧｍを今回の現像Ｄｕｔｙとする。したがって、外挿のための２つの検出値ＫＳが求まり、直線ＴＹの傾きが正である場合に、外挿により求められた現像バイアス値ＶＧｍを今回の現像Ｄｕｔｙとすることになる。なお、求められた現像Ｄｕｔｙが設定上限Ｄｕｔｙを超えた場合には、設定上限Ｄｕｔｙを現像Ｄｕｔｙとする。

このように、センサ検出範囲内の検出値ＫＳを用い、外挿によってセンサ検出範囲外の濃度ＴＤについての目標の現像バイアス値ＶＧｍを求めるので、目標の濃度ＴＤ（目標値ＭＨ）が光学センサ２０のセンサ検出範囲を外れて大きくても、適正なトナー付着量のトナーパッチＴＰを用いて精度よく現像バイアス値ＶＧｍを求めて設定することができる。

なお、トナーパッチＴＰについて適正なトナー付着量とは、図８を参照して示す次の２つの条件を満たすトナー付着量である。
（１） 光学センサ２０のセンサ検出範囲内（感度内）であるトナー付着量。
（２） ２つの直線ＴＹ１，２で表される現像特性の中で２つ目の直線ＴＹ２のトナー付着量。

さて、上に述べた第１の算出方法では検出値ＫＳのバラツキが大きく画出し時の最大濃度の決定精度が悪い場合には、次に説明する第２の算出方法が有効である。

図７（Ａ）においては、上に述べた図６（Ａ）のように検出値ＫＳ１〜７が図表中にプロットされている。図７（Ｂ）に示すように、全ての検出値ＫＳ１〜７に対して、隣り同士の検出値ＫＳについて、その傾きを求める。このときにはセンサ検出範囲内という条件は設けない。そして、得られた６つの傾きのうち、設定された最小傾き以下のものを除外し、残りの傾きについて平均値を求める。求めた平均値を現像特性傾きとして、図７（Ｃ）に示すように、最大の検出値ＫＳ７を通る直線ＴＹを引く。そして、図７（Ｄ）に示すように、直線ＴＹと目標値ＭＨの線との交点から、現像バイアス値ＶＧを求め、これを目標の現像バイアス値ＶＧｍとする。

このような最大付着量制御は、光学センサ２０のセンサ検出範囲が狙いのトナー付着量をカバーしていない場合に実施する。したがって、例えば、光学センサ２０がブラック（Ｋ）における狙いのトナー付着量をカバーしていない場合には、ブラック（Ｋ）についてのみ最大付着量制御を実施する。イエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色全部について狙いのトナー付着量をカバーしていない場合には、全部のカラーについて最大付着量制御を実施する。

次に、最大付着量制御について、フローチャートを参照して説明する。

図９および図１０は現像バイアス値の第１の算出方法示すフローチャート、図１１および図１２は現像バイアス値の第２の算出方法示すフローチャートである。

図９および図１０において、トナーパッチＴＰ１〜７を形成した後、光学センサ２０で検出し、検出値ＫＳ１〜７を得る。これによって、各トナーパッチＴＰ１〜７の濃度ＴＤ１〜７を得る（＃２１）。光学センサ２０のセンサ検出範囲の上限ＪＧおよび下限ＫＧを、変数ＴＤｓｍａｘ、ＴＤｓｍｉｎにそれぞれ設定する。また、目標とする画像のトナー付着量による濃度（目標濃度）ＴＤｔを設定する（＃２２）。

次に、検出された７つの濃度ＴＤ１〜７のうち、ＴＤｓｍａｘ以下でＴＤｓｍｉｎ以上が２つ以上であれば（＃２３でノー、＃２４でイエス）、それらの点の中から２つの点（Ｄｕｔｙｂ、ＴＤｂ）、（Ｄｕｔｙｈ、ＴＤｈ）を次のように決定する（＃２５）。

ＴＤｂ＝ＴＤｓｍｉｎに最も近い濃度の中で最小Ｄｕｔｙの濃度（検出値）
ＴＤｈ＝ＴＤｓｍａｘに最も近い濃度の中で最大Ｄｕｔｙの濃度（検出値）
Ｄｕｔｙｂ＝ＴＤｂに選ばれた濃度のＤｕｔｙ
Ｄｕｔｙｈ＝ＴＤｈに選ばれた濃度のＤｕｔｙ
そして、ｘ，ｙを、
Ｘ＝Ｄｕｔｙｈ−Ｄｕｔｙｂ
Ｙ＝ＴＤｈ−ＴＤｂ
として求める（＃２６）。現像特性傾きＡを、Ｙ／Ｘによって求める（＃２７）。始点（ｘ，ｙ）を、（Ｄｕｔｙｈ，ＴＤｈ）によって求める（＃２８）。現像特性傾きＡが正である場合に（＃２９でイエス）、始点（ｘ，ｙ）および現像特性傾きＡから、目標濃度ＴＤｔを達成する現像Ｄｕｔｙ（Ｄｕｔｙｔ）を求める（＃３０）。

現像Ｄｕｔｙがｄｍａｘよりも大きくない場合に（＃３１でノー）、ステップ＃２７で求めた現像特性傾きＡを、前回の現像特性傾きとして上書きする（＃３２）。今回の現像Ｄｕｔｙとして、Ｄｕｔｙｔを設定する（＃３３）。

また、ステップ＃３１で現像Ｄｕｔｙがｄｍａｘよりも大きい場合には、ｄｍａｘを現像Ｄｕｔｙとする（＃３４）。

ステップ＃２３で、ＴＤｓｍａｘ以下でＴＤｓｍｉｎ以上が１つだけであれば（＃２３でイエス）、ＴＤｓｍｉｎ未満、ＴＤｓｍａｘ以上の点から、ＴＤｎｓｍｉｎ、ＴＤｎｓｍａｘを、次のように決定する（＃３５）。

ＴＤｎｓｍｉｎ＝ＴＤｓｍｉｎに最も近い濃度（検出値）
ＴＤｎｓｍａｘ＝ＴＤｓｍａｘに最も近い濃度（検出値）
そして、次の条件、
ＴＤｓｍｉｎ−ＴＤｎｓｍｉｎ≦ＴＤｎｓｍａｘ−ＴＤｓｍａｘ
が成り立てば（＃３６でイエス）、ＴＤｓｍｉｎ以上、ＴＤｓｍａｘ以下の１点から、（Ｄｕｔｙｈ，ＴＤｈ）を次のように決定する（＃３７）。

ＴＤｈ＝ＴＤｓｍｉｎ以上、ＴＤｓｍａｘ以下の１点の濃度（検出値）
Ｄｕｔｙｈ＝ＴＤｓｍｉｎ以上、ＴＤｓｍａｘ以下の１点の現像Ｄｕｔｙ
そして、（Ｄｕｔｙｂ，ＴＤｂ）を次のように決定する（＃３８）。

ＴＤｂ＝ＴＤｎｓｍｉｎ
Ｄｕｔｙｂ＝ＴＤｎｓｍｉｎに選ばれた点の現像Ｄｕｔｙ
また、ステップ＃３６で条件が成り立たなければ、ＴＤｓｍｉｎ以上、ＴＤｓｍａｘ以下の１点から、（Ｄｕｔｙｂ，ＴＤｂ）を次のように決定する（＃４１）。

ＴＤｂ＝ＴＤｓｍｉｎ以上、ＴＤｓｍａｘ以下の１点の濃度（検出値）
Ｄｕｔｙｂ＝ＴＤｓｍｉｎ以上、ＴＤｓｍａｘ以下の１点の現像Ｄｕｔｙ
そして、（Ｄｕｔｙｈ，ＴＤｈ）を次のように決定する（＃４２）。

ＴＤｈ＝ＴＤｎｓｍａｘ
Ｄｕｔｙｈ＝ＴＤｎｓｍａｘに選ばれた点の現像Ｄｕｔｙ
ステップ＃２４で、ＴＤｓｍａｘ以下でＴＤｓｍｉｎ以上が１つもなければ（＃２４でノー）、前回に設定された現像バイアス値ＶＧｍを今回の設定Ｄｕｔｙとする。

図１１および図１２において、最小傾きを５００に設定し（＃５１）、トナーパッチＴＰ１〜７の濃度ＴＤ１〜７を得る（＃５２）。

次に、ＴＤｓｍａｘ以下でＴＤｓｍｉｎ以上の点が存在する場合には（＃５３でノー）、隣り同士の濃度ＴＤの点について、その傾きＳ１〜６を求める（＃５４）。

Ｓ１＝（ＴＤ２〜ＴＤ１）／（ＴＰ２−ＴＰ１）
Ｓ２＝（ＴＤ３〜ＴＤ２）／（ＴＰ３−ＴＰ２）
Ｓ３＝（ＴＤ４〜ＴＤ３）／（ＴＰ４−ＴＰ３）
Ｓ４＝（ＴＤ５〜ＴＤ４）／（ＴＰ５−ＴＰ４）
Ｓ５＝（ＴＤ６〜ＴＤ５）／（ＴＰ６−ＴＰ５）
Ｓ６＝（ＴＤ７〜ＴＤ６）／（ＴＰ７−ＴＰ６）
但し、ここでのＴＰ１，２，３…は、それぞれ、トナーパッチＴＰ１，２，３…の現像バイアス値ＶＧを表す。

傾きＳ１〜６に５００よりも大きいものがある場合には（＃５５でノー）、濃度ＴＤ１〜６のうち、５００よりも大きい傾きＳを得た濃度を有効とし、有効とした濃度ＴＤの最大値をＴＤｈとする。また、有効とした傾きＳ１〜６の平均値を求め、それをＳとする（＃５６）。ＴＤｈに選ばれた濃度のＤｕｔｙをＤｕｔｙｈとする（＃５７）。

ステップ＃５６で求めた傾きの平均値Ｓを現像特性傾きＡとする（＃５８）。始点（ｘ，ｙ）を、（Ｄｕｔｙｈ，ＴＤｈ）によって求める（＃５９）。始点（ｘ，ｙ）および現像特性傾きＡから、目標濃度ＴＤｔを達成する現像Ｄｕｔｙ（Ｄｕｔｙｔ）を求める（＃６０）。ステップ＃６０においては、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのフルカラー用、モノクロ用について、それぞれ現像Ｄｕｔｙを求める。

現像Ｄｕｔｙがｄｍａｘよりも大きくない場合に（＃６１でノー）、先に求めた現像特性傾きＡを、前回の現像特性傾きとして上書きする（＃６２）。今回の現像Ｄｕｔｙとして、Ｄｕｔｙｔを設定する（＃６３）。

また、ステップ＃６１で現像Ｄｕｔｙがｄｍａｘよりも大きい場合には、ｄｍａｘを現像Ｄｕｔｙとする（＃６４）。

ステップ＃５５で傾きＳ１〜６の全てが５００よりも小さい場合には（＃５５でイエス）、ｄｍａｘを現像Ｄｕｔｙとする（＃６５）。

ステップ＃５３でＴＤｓｍａｘ以下でＴＤｓｍｉｎ以上の点が存在しない場合には（＃５３でイエス）、全ての点がＴＤｓｍｉｎ未満であれば（＃７１でイエス）、ｄｍａｘを現像Ｄｕｔｙとする（＃６５）。全ての点がＴＤｓｍｉｎ未満でなく（＃７１でノー）、且つ全ての点がＴＤｓｍａｘ以上でもなければ（＃７３でノー）、ｄｍａｘを現像Ｄｕｔｙとする（＃７５）。全ての点がＴＤｓｍａｘ以上であれば（＃７３でイエス）、ｄｍｉｎを現像Ｄｕｔｙとする（＃７４）。

上に述べたように、本実施形態の画像形成装置１によると、現像バイアス値ＶＧを決定する際に、狙いの画像濃度を達成するトナー付着量に対しては感度が極端に低くまたは感度がない光学センサ２０を用いた場合であっても、少なくとも２つ以上のトナーパッチＴＰの検出値ＫＳに基づいて、精度よく目標濃度を達成する現像バイアス値ＶＧｍを決定し設定することができる。

上に述べた実施形態において、光学センサ２０として、例えば、ニチコン社製の可視光型偏光分離式センサなどを用いることができる。最大付着量制御は、種々の現像方式、例えば非磁性１成分現像方式（ＳＭＴ方式）、その他の現像方式に適用することができる。画像形成装置１として、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸ、これら複合機など、画像を形成する種々の形態の装置に適用することができる。

本発明は、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸ、これら複合機などにおいて、現像バイアス値を精度よく設定し、画質を改善するために利用される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す正面図である。 画像形成装置における制御系統の構成の概略を示すブロック図である。 現像バイアス設定機能の機能構成を示すブロック図である。 中間転写ベルトに形成されたトナーパッチの例を示す図である。 最大付着量制御の大まかな流れを示すフローチャートである。 現像バイアス値の第１の算出方法の手順を説明する図である。 現像バイアス値の第２の算出方法の手順を説明する図である。 適正なトナー付着量の例を説明する図である。 現像バイアス値の第１の算出方法示すフローチャートである。 現像バイアス値の第１の算出方法示すフローチャートである。 現像バイアス値の第２の算出方法示すフローチャートである。 現像バイアス値の第２の算出方法示すフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１ 感光体
１３ 現像部（現像手段）
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ 現像器（現像手段）
１８ 中間転写ベルト（転写媒体）
２０ 光学センサ（トナー付着量検出手段）
６０ トナーパッチ作成部（トナーパッチ作成手段）
６１ 算出部（算出手段）
６２ 設定部（設定手段）
１２１ ＣＰＵ（算出手段）
１２２ パッチ作成モジュール（トナーパッチ作成手段）
ＴＰ トナーパッチ
ＶＧ，ＶＧｍ 現像バイアス値

Claims (6)

1. 感光体または転写媒体の表面に形成された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を備えた画像形成装置における現像バイアス値の設定方法であって、
   前記現像手段の現像バイアス値を変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチを前記感光体または転写媒体の表面に作成するステップと、
   所定のセンサ検出範囲を有するトナー付着量検出手段によって前記トナーパッチのトナー付着量を検出するステップと、
   前記複数のトナーパッチについての前記検出値の中から前記センサ検出範囲内にある２つの検出値を選択し、選択された２つの検出値による２点を結んで得られる現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出するステップと、
   算出された現像バイアス値を前記現像手段に設定するステップと、
   を有することを特徴とする画像形成装置における現像バイアス値の設定方法。
2. 前記センサ検出範囲内に検出値が１つしかない場合に、その１つの検出値と、それ以外の検出値でセンサ検出範囲に最も近い検出値とを選択する、
   請求項１記載の画像形成装置における現像バイアス値の設定方法。
3. 感光体または転写媒体の表面に形成された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を備えた画像形成装置であって、
   前記現像手段の現像バイアス値を変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチを前記感光体または転写媒体の表面に作成するように制御を行うトナーパッチ作成手段と、
   所定のセンサ検出範囲を有し前記トナーパッチのトナー付着量を検出するためのトナー付着量検出手段と、
   前記複数のトナーパッチについての前記トナー付着量検出手段による検出値の中から前記センサ検出範囲内にある２つの検出値を選択し、選択された２つの検出値による２点を結んで得られる現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された現像バイアス値を前記現像手段に対して設定する設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 感光体または転写媒体の表面に形成された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を備えた画像形成装置において、
   前記現像手段の現像バイアス値を変化させてトナー付着量の異なる複数のトナーパッチを前記感光体または転写媒体の表面に作成するように制御を行うトナーパッチ作成手段と、
   所定のセンサ検出範囲を有し前記トナーパッチのトナー付着量を検出するためのトナー付着量検出手段と、
   前記複数のトナーパッチについての前記トナー付着量検出手段による検出値の中で隣り合う検出値による２点から得られる現像特性傾きを求め、求められた現像特性傾きの平均の傾きを有する現像特性傾き直線を外挿することによって、トナー像が目標濃度となる現像バイアス値を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された現像バイアス値を前記現像手段に対して設定する設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置であって、
   前記算出手段は、前記求められた現像特性傾きのうち、最小傾きを超える現像特性傾きのみを選択して平均を求める、画像形成装置。
6. 請求項４または５記載の画像形成装置であって、
   前記算出手段は、前記検出値の中で前記センサ検出範囲であって最も大きい検出値の点を通る前記現像特性傾き直線を外挿することによって前記現像バイアス値を算出する、画像形成装置。

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