JP2006113540A

JP2006113540A - 画像形成装置

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Publication number: JP2006113540A
Application number: JP2005193328A
Authority: JP
Inventors: Naoto Watanabe; 直人渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: JP4794226B2

Abstract

【課題】現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を検知する精度を向上させた画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体１上に相異なる現像ポテンシャルで現像する複数のパッチパターンを作像し、現像ポテンシャル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、この区間における現像ポテンシャル及びトナー付着量から現像特性を直線近似することにより直線近似式を得て、直線近似式の傾きである現像γ及び現像ポテンシャル軸と直線近似式の切片である現像開始電圧を算出し、現像γ及び現像開始電圧の値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１００において、現像γ及び現像開始電圧の値を記憶する手段を有し、次回のパッチパターン作成時に前記検出した現像γ及び現像開始電圧の値をもとにパッチパターンの現像ポテンシャルを設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するのである。

電子写真方式の画像形成装置では、現像剤や感光体などが使用環境や経時劣化などで特性が変化するため、像担持体上に複数のパッチパターンの静電潜像を形成して該パッチパターンを現像装置で現像し、パッチパターンの現像ポテンシャル及びトナー付着量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算出する方法が知られている。例えば、各パッチパターン上の現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を直線近似し、その直線近似式の傾きである現像γおよび、直線近似式と電位軸との切片である現像開始電圧から所定の最大トナー付着量を得られる現像ポテンシャルを求め、該現像ポテンシャルの値から各種電位を求める方法が知られている。

これまで、例えば、特許文献１では、内部パターンの出力画像を、上記画像読み取り手段によって読み取った後、上記画像処理手段によってトナー毎の濃度成分関連値を検出し、該トナー毎の濃度成分関連値の検出結果に基づいて、上記トナー付着量検知手段での検知結果を補正する画像形成装置が開示されている。
しかしながら、従来の画像形成装置では、パッチパターンを作像する現像ポテンシャルが固定されているため現像剤の現像能力によってはパッチパターンのトナー付着量が過多になったり、逆にパッチパターンのトナー付着量が少なくなったりして、光学センサで検出できないパッチパターンを作像してしまっていた。光学センサで検出できないパッチパターンが増えると、少ないパッチパターンで現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を直線近似しなくてはならないため、検知精度が悪くなるという不具合がある。
また、検出できるパッチパターンを確実に得るためには多くのパッチパターンを作像する必要があり、パッチパターンの作像時間が長くなるという不具合もある。

特開平１１−２１８９７３号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を検知する精度を向上させた画像形成装置を提供することにある。また、本発明の別の課題は、上記従来技術の不具合を改善し、パッチパターンの作像時間を短縮しつつトナー付着量検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
１．本発明の画像形成装置は、像担持体上に相異なる現像ポテンシャルで現像する複数のパッチパターンを作像し、該現像されたパッチパターンのトナー付着量を測定し、該複数のパッチパターンの現像ポテンシャル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、この区間における前記現像ポテンシャル及びトナー付着量のデータから現像特性を直線近似することにより直線近似式を得て、該直線近似式の傾きである現像γおよび、現像ポテンシャル軸と該直線近似式の切片である現像開始電圧を算出し、該現像γおよび該現像開始電圧の値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、前記画像形成装置は、該現像γおよび該現像開始電圧の値を記憶する手段を有し、次回のパッチパターン作成時に前回検出した現像γおよび現像開始電圧の値をもとに該パッチパターンの現像ポテンシャルを設定することを特徴とする。

２．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前回検出した現像γが高い場合、パッチパターンの現像ポテンシャルを小さくすることを特徴とする。
３．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前回検出した現像開始電圧が高い場合パッチパターンの現像ポテンシャルを大きくすることを特徴とする。
４．また、本発明の画像形成装置は、さらに、検出した現像γが前回検出した現像γと大きく異なる場合は、パッチパターンの現像ポテンシャルの設定を変更して再度現像γ、現像開始電圧を検出することを特徴とする。
５．また、本発明の画像形成装置は、さらに、検出した現像開始電圧が前回検出した現像開始電圧と大きく異なる場合は、パッチパターンの現像ポテンシャルの設定を変更して再度現像γ、現像開始電圧を検出することを特徴とする。
６．また、本発明の画像形成装置は、さらに、パッチパターン作成時に前回検出した現像γおよび現像開始電圧の値を用いてパッチパターンの現像ポテンシャルを設定する際は、前回画像γ及び現像開始電圧を検出した場合に比べて、前記パッチパターンの数を減少させることを特徴とする。
７．また、本発明の画像形成装置は、さらに、主電源投入時には、前記パッチパターンの現像ポテンシャル設定範囲をその他の時よりも広くすることを特徴とする。
８．また、本発明の画像形成装置は、さらに、パッチパターンの数を増やすことによって、前記パッチパターンの現像ポテンシャル設定範囲を広くすることを特徴とする。

本発明は、上記解決するための手段によって、トナー付着量検知精度が向上した画像形成装置を提供することが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例として、電子写真方式のプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタの概略構成図である。図において、このプリンタ１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。図２は、プロセスカートリッジの概略構成図である。Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例にすると、図２に示すように、ドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。このプロセスカートリッジ６Ｙは、プリンタ１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

上記帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体１Ｙの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像される。そして、中間転写ベルト８上に中間転写される。ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスカートリッジ６Ｍ，Ｃ，Ｋにおいても、同様にして感光体１Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＭ，Ｃ，Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に中間転写される。

先に示した図１において、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。潜像形成手段たる露光装置７は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光（Ｌ）を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。
露光装置７の図中下側には、紙収容カセット２６、これらに組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８など有する給紙手段が配設されている。紙収容カセット２６には、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねて収納してあり、それぞれの一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。かかる構成の給紙手段においては、給紙ローラ２７と、タイミングローラ対たるレジストローラ対２８との組合せによって搬送手段が構成されている。この搬送手段は、転写紙Ｐを収容手段たる紙収容カセット２６から後述の２次転写ニップまで搬送するものである。

プロセスカートリッジ６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト８を張架しながら無端移動せしめる中間転写ユニット１５が配設されている。この中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８の他、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。また、２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４なども備えている。中間転写ベルト８は、これら３つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。１次転写バイアスローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

上記２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。
２次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、上記レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。２次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０のローラ間を通過する際に熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、排紙ローラ対２９のローラ間を経て機外へと排出される。プリンタ本体の上面には、スタック部３０が形成されており、上記排紙ローラ対２９によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部３０に順次スタックされる。

図１において、２次転写バックアップローラ１２の上方には画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されており、中間転写ベルト８上の光反射率に応じた信号を出力するように構成されている。この反射型フォトセンサ４０には、拡散光検出型か正反射光検出型のうち、中間転写ベルト８の表面の反射光量と、後述の基準パターン像の反射光量との差を十分な値にし得る方が用いられる。なお、反射型フォトセンサ４０の役割については後述する。

図３は、本レーザープリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図において制御部１５０はそれぞれ電気的に接続されたトナー像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、光書込みユニット７、給紙カセット２６、レジストローラ対２８、転写ユニット１５、反射型フォトセンサ４０などを制御する。また、この制御部１５０は、演算部などを制御するＣＰＵ１５０aと、データを記憶するＲＡＭ１５０bとを備えている。この制御部１５０は、図示しない主電源の投入時や、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力したあとの待機時など、所定のタイミングで、各トナー像形成部６の像形成性能などの作像性能を試験するように構成されている。

具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず、フォトセンサ４０の校正を行う。作像しない状態で、フォトセンサの発光光量を順次変化させ、検知電圧が４．０Ｖ±０．２Ｖとなる発光光量を求める。この発光光量をパッチパターンのトナー付着量検知時に用いる。次に感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを回転しながら一様に帯電せしめる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯電（例えば-７００Ｖ）とは異なり、その電位を徐々に大きくしていくようにする。そして、上記レーザ光の走査によって基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、現像ユニット６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで現像する。この現像により、各色のバイアス現像パターン像が感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成される。なお、現像の際、制御部１５０は、それぞれの現像ユニット６の現像ローラに印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。このようにして、画像濃度が薄いパターンから作像され徐々に濃いパターンが作像される。このパタ−ン作像方法については、後程詳細を述べる。逆に帯電・現像バイアスを共に徐々に下げれば、画像濃度が濃いパターンから作像して徐々に薄いパターンを作像することになるが、一般的に高圧電源は電圧を下げるほうが電圧を上げるよりも時間がかかるため、パターン作像時間が長くなるという欠点がある。

これら各色のバイアス現像パターン像は、中間転写ベルト８上に重なり合わずに並ぶように転写される。この各パターン像は、中間転写ベルト８の無端移動に伴って反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過する際、その光反射量が検知され、電気信号として上記制御部１５０に出力される。制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から順次送られてくるこの出力信号に基づいて、各基準像の光反射率を演算し、濃度パターンデータとしてＲＡＭ１５０aに格納していく。反射型フォトセンサ４０との対向位置を通過した上記パターンは、上記クリーニング装置１０によってクリーニングされる。

図４は、上記基準パターン像Ｐ（Ｐｙ（不図示）、Ｐｍ（不図示）、Ｐｃ、Ｐｋ）を示す模式図である。図４において、基準パターン像Ｐは、互いに間隔１３ｍｍを置いて並ぶ１０個の基準像で構成されている。本レーザープリンタにおいて、各基準像１０１は縦１３ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、１３ｍｍの間隙を介して形成される。よって、中間転写ベルト８上の基準パターン像Ｐｋ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｙの長さはそれぞれＬ２＝２４７ｍｍとなる。基準パターン像Ｐｋ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｙは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、上記中間転写ベルト８上に重なり合わずにＰｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋの順に並ぶようにタイミングをずらして作像され、中間転写ベルト８に転写される。図４において、中間転写ベルト８を備える転写ユニットの図中右上側には、画像検知手段としての反射型フォトセンサ４０が配設されている。中間転写ベルト８上の各基準パターン像は無端移動に伴って移動して反射型フォトセンサ４０に検知された後、転写ユニットのクリーニング装置１０にて除去される。

上記反射型フォトセンサ４０は、基準パターン像Ｐｋ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙを構成する各基準像１０１からの反射光量を次のような順序で検知する。即ち、基準パターン像Ｐｋの１０個の基準像１０１、基準像Ｐｃの１０個の基準像１０１、基準像Ｐｍの１０個の基準像１０１、基準像Ｐｙの１０個の基準像１０１、という順序で検知する。この際、各基準像１０１の光反射量に応じた電圧信号を後述する方法で検知し、上記制御部１５０に順次出力する。上記制御部１５０は、反射型フォトセンサ４０から順次送られてくるこの電圧信号に基づいて、各基準像１０１の画像濃度を順次演算してＲＡＭ１５０ｂに格納していく。各基準像１０１の画像濃度は次に示す方法でトナー付着量に変換される。図５は、トナー付着量とセンサ検知出力との関係を示すグラフである。各色１０個の基準パターン像の検知出力を、図５に示す検知出力（電圧）とトナー付着量の関係から基準像１０１のトナー付着量へ変換し、ＲＡＭ１５０ｂに格納していく。ここで、トナー付着量をＲＡＭ１５０ｂに格納すると同時に、各色の基準パターンの作像条件から基準パターンの現像ポテンシャルを推定し、基準パターン１０１の情報もＲＡＭ１５０ｂに格納する。

上記工程はＰｋ１、Ｐｃ１、Ｐｍ１、Ｐｙ１の順に順次行う。ここで得られた、各基準パターンの現像ポテンシャルとトナー付着量の関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたものが図６である。
図６はＸ軸に電位ポテンシャル（現像バイアスとパターン像電位の差：ＶＢ−ＶＤ）（単位Ｖ）を、Ｙ軸に単位面積当たりのトナー付着量Ｍ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ^２）を割り振っている。上記プロットしたデータより直線区域を選択し、区間内のデータに対して最小自乗法を適用することにより直線近似を行って得られる直線方程式（Ａ）を各色毎に計算する。この直線方程式により、目標の付着量が得られるポテンシャルを計算し、作像条件にフィードバックすることで画像濃度維持を図っている。

しかしながら、図５に示すようにトナー付着量が多い場合付着量変化に対するセンサ出力変化が少ない、すなわち感度が得られない。また、逆にトナー付着量が少ない場合も、付着量変化に対するセンサ出力変化は大きいが、像担時体表面の状態の影響を受けやすく、像表面に傷や凹凸があると検知出力が大きく変化してしまうため精度良く検知出来ない。そこで、図５に示す領域（トナー付着量検出範囲）のみセンサ検知電圧をトナー付着量に変換している。そのため、基準パターンの作像条件が固定されている場合、図６に示すように、現像能力が高いとすぐにトナー付着量上限を超えてしまい、有効なデータが減ってしまうという不具合がある。また、現像能力が低いとトナー付着量下限を超えて有効となるデータが減ってしまうという不具合がある。

そこで、本発明では現像能力が高い場合は直線方程式の傾き、すなわち現像γの値が大きくなる、又はｘ切片である現像開始電圧Ｖｋが低くなることで判定し、この２つの情報から現像能力が高いと判断した場合、基準パターンを作像するポテンシャルを小さくし、有効なトナー付着量データを増やすという動作を行っている。逆に、現像能力が低い場合は直線方程式の傾き、すなわち現像γの値が小さくなる、又はｘ切片である現像開始電圧Ｖｋが高くなることで判定し、この２つの情報から現像能力が低いと判断した場合、基準パターンを作像するポテンシャルを大きくし、有効なトナー付着量データを増やすという動作を行っている。

図７は、具体的に基準パターンを作像する条件を決定するフローを示す図である。Ｓ２では前回測定した現像γ、現像開始電圧Ｖｋから反射型フォトセンサ４０で検知可能なトナー付着量の下限値を得られる現像ポテンシャル（図中PotMin）を求める。Ｓ３は同様にしてトナー付着量上限値を得られる現像ポテンシャル（PotMax）を求める。このPotMin〜PotMaxの範囲内で現像ポテンシャルをふって基準パターンを作像すると、反射型フォトセンサ４０でトナー付着量を検知可能なため、PotMin〜PotMaxの間を基準パターンの数（この場合１０個）で均等に割り付ける。そのため、Ｓ４ではPotMaxとPotMinの差を１０で割って現像ポテンシャルを増加させるステップを決定する。Ｓ１〜Ｓ４で求められたPotMin及び、PotStepを用いてＮ個目の基準パターンＮの作像条件を現像ポテンシャルPot＝PotMin＋PotStep×（Ｎ−１）となるように決定し、基準パターンＮを作像する。

このＳ１〜Ｓ９の動作を行うことで、現像γが低い時、又は現像開始電圧Ｖｋが高い時にはPotMin、PotMaxともに大きくなるため基準パターンの作像条件は、現像ポテンシャルが大きくなるように設定される。逆に、現像γが高い時、又は現像開始電圧Ｖｋが低い時にはPotMin、PotMaxともに小さくなるため基準パターンの作像条件は現像ポテンシャルが小さくなるように設定される。
また、このようにして基準パターンの作像条件を設定して検知した現像γ、現像開始電圧Ｖｋが前回値と比較してずれている場合、再度図7に従って基準パターンを作像し基準パターン検知を繰り返す。この時、現像γ前回値には直前に検知した現像γを、現像開始電圧Ｖｋには直前に検知した現像開始電圧Ｖｋをセットする。このようにすることで、有効に検知出来る基準パターンを多く作像することで、現像γ、現像開始電圧Ｖｋの検知精度の向上が可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図８及び図９は、本発明の他の実施形態における基準パターンを作像する条件を決定するフローを示す図であり、図８は、主電源投入時のフローであって、基準パターンの数を後述する主電源投入時以外よりも多く、例えば１０個とした場合のフローを示す図、図９は、主電源投入時以外のフローであって、基準パターンの数を前回現像γおよび現像開始電圧を求めた場合比べて少なく、例えば６個とした場合のフローを示す図である。

図９において、Ｓ２では前回測定した現像γ、現像開始電圧Ｖｋから反射型フォトセンサ４０で検知可能なトナー付着量の下限値を得られる現像ポテンシャル（図中PotMin）を求める。Ｓ３では同様にしてトナー付着量上限値を得られる現像ポテンシャル（PotMax）を求める。このPotMin〜PotMaxの範囲内で現像ポテンシャルをふって基準パターンを作像すると、反射型フォトセンサ４０でトナー付着量を検知可能なため、PotMin〜PotMaxの間を基準パターンの数（この場合６個）で均等に割り付ける。そのため、Ｓ４ではPotMaxとPotMinの差を６で割って現像ポテンシャルを増加させるステップを決定する。Ｓ１〜Ｓ４で求められたPotMin及び、PotStepを用いてｎ個目の基準パターンｎの作像条件を現像ポテンシャルPot＝PotMin＋PotStep×（ｎ−１）となるように決定し、基準パターンｎを作像する。
一方、図８においては、最初は、図９と同様、Ｓ２では前回測定した現像γ、現像開始電圧Ｖｋから反射型フォトセンサ４０で検知可能なトナー付着量の下限値を得られる現像ポテンシャル（図中PotMin）を求める。また、Ｓ３では同様にしてトナー付着量上限値を得られる現像ポテンシャル（PotMax）を求める。このPotMin〜PotMaxの範囲内で現像ポテンシャルをふって基準パターンを作像すると、反射型フォトセンサ４０でトナー付着量を検知可能なため、PotMin〜PotMaxの間を基準パターンの数（この場合６個）で均等に割り付ける。そのため、Ｓ４ではPotMaxとPotMinの差を６で割って現像ポテンシャルを増加させるステップを決定する。次に、Ｓ１〜Ｓ４で求めたPotMin及び、PotStepを用いて、主電源投入時以外（図９）における基準パターン数６よりも多い数、例えば１０個の基準パターンを求める。即ち、ｎ個目の基準パターンｎの作像条件を現像ポテンシャルPot＝PotMin＋PotStep×（ｎ−３）となるように決定し、基準パターンｎ＝１〜１０を作像する。

本実施形態においては、主電源投入時以外（図９）の時に基準パターンの数を減らして例えば６個とすることにより、１０個作成した場合ほどの精度は得られないが、センサ感度のある領域内のみに基準パターンを作成することができるので、検知精度が向上する。また、基準パターンの作成数が減少するので、基準パターンの作成所要時間を短縮できるというメリットがある。
一方、主電源投入時（図８）は、前回基準パターンを作成した時から、長期間放置されているか、又は環境温度が大幅に変化している等の影響によって、現像能力が大きく変化している可能性があるので、図１０のように前回値から算出したPotMax〜PotMinの基準パッチだけでは有効に検知できる基準パターンの数が減るおそれがある。そのため、主電源投入時はPotMax〜PotMinよりも範囲を広げる必要がある。そこで、基準パターンの数を主電源投入時の例えば６個よりも増やし、例えば１０個としてPotMax〜PotMinより広い現像ポテンシャルの範囲で基準パターンを作成することで、有効に検知できる基準パターンの数を減らさず、精度よく検知することが可能となる。

本実施形態によれば、パッチパターンの作像時間を短縮しつつトナー付着量検知精度が向上する画像形成装置を提供することができる。

なお、本発明において、現像器を交換した場合をはじめ、現像条件が大きく変動した場合は、現像能力の前回値を使用しても意味がないため、予め定められた基準パターンの現像ポテンシャルを用いて複数のパッチパターンを作像する。

本プリンタの概略構成図である。プロセスカートリッジの概略構成図である。本レーザープリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。基準パターン像Ｐ（Ｐｙ（不図示）、Ｐｍ（不図示）、Ｐｃ、Ｐｋ）を示す模式図である。トナー付着量とセンサ検知出力との関係を示すグラフである。第１実施形態における現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を示すグラフである。基準パターンを作像する条件を決定するフローである。主電源投入時の基準パターンを作像する条件を決定するフローである。主電源投入時以外の基準パターンを作像する条件を決定するフローである。第２実施形態における現像ポテンシャルとトナー付着量の関係を示すグラフである。

符号の説明

１感光体
２ドラムクリーニング装置
４帯電装置
５現像装置
６プロセスカートリッジ
７露光装置
８中間転写ベルト
９バイアスローラ
１０クリーニング装置
１００画像形成装置（プリンタ）

Claims

像担持体上に相異なる現像ポテンシャルで現像する複数のパッチパターンを作像し、該現像されたパッチパターンのトナー付着量を測定し、該複数のパッチパターンの現像ポテンシャル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、この区間における前記現像ポテンシャル及びトナー付着量のデータから現像特性を直線近似することにより直線近似式を得て、該直線近似式の傾きである現像γおよび、現像ポテンシャル軸と該直線近似式の切片である現像開始電圧を算出し、該現像γおよび該現像開始電圧の値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、
前記画像形成装置は、該現像γおよび該現像開始電圧の値を記憶する手段を有し、次回のパッチパターン作成時に前回検出した現像γおよび現像開始電圧の値をもとに該パッチパターンの現像ポテンシャルを設定する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、前回検出した現像γが高い場合、パッチパターンの現像ポテンシャルを小さくする
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、前回検出した現像開始電圧が高い場合、パッチパターンの現像ポテンシャルを大きくする
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、検出した現像γが前回検出した現像γと大きく異なる場合は、パッチパターンの現像ポテンシャルの設定を変更して再度現像γ、現像開始電圧を検出する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３、４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、検出した現像開始電圧が前回検出した現像開始電圧と大きく異なる場合は、パッチパターンの現像ポテンシャルの設定を変更して再度現像γ、現像開始電圧を検出する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、パッチパターン作成時に前回検出した現像γおよび現像開始電圧の値を用いてパッチパターンの現像ポテンシャルを設定する際は、前回画像γ及び現像開始電圧を検出した場合に比べて、前記パッチパターンの数を減少させる
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項６に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、主電源投入時には、前記パッチパターンの現像ポテンシャル設定範囲をその他の時よりも広くする
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項７に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、パッチパターンの数を増やすことによって、前記パッチパターンの現像ポテンシャル設定範囲を広くする
ことを特徴とする画像形成装置。