JP4053848B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームによって書き込みを行った場合の画質、特に画質の劣化を検出して画像形成プロセスを制御する雅号形成方法、及びこの画像形成方法を使用した電子写真技術を利用した複写装置、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体上に形成されたパッチパターンに対して比較的大きなスポット光（スポット径は数ミリメートル以上）を照射した時の反射光量を検知することによって、そのパッチパターンに付着しているトナー量を検知可能であることは広く知られている。そして、前記トナー量の検知結果に応じて静電潜像条件や現像条件などの画像形成条件を制御する方法も広く知られており、実際の商品においても適用されている。この検知方法を用いる場合には、階調パターンの各濃度パッチにおけるトナー付着量を検知することにより、そのときの画像形成条件における階調性並びにベタ濃度を知ることができる。そのため、もしこれらの値が規定範囲から外れている場合には、その結果に応じて適切な階調性を得るように、また、適切なベタ濃度になるように画像形成条件の制御を行って、前記階調性及びベタ濃度を修正することができる。このとき制御される作像条件は現像剤トナー濃度（２成分現像プロセスの場合）、現像バイアス、現像ローラの速度などである。
【０００３】
一方、画質を構成するものには、前記階調性及びベタ濃度だけでなくその他の多くの要素があることが知られている。その中でも特に画質を大きく左右してしまう要素として「粒状性（人間の視覚に訴える画像ざらつき感）」が挙げられる。電子写真プロセスにおける高画質化実現のためには、この粒状性を低い状態で維持する技術が必須となっている。この粒状性は初期的な画像形成条件によって決定されるところも大きいが、それに加えて経持的に変化（悪化）してしまうことが知られている。この経時変化の原因としては、温湿度などの環境変動に起因するものもあれば、現像剤や感光体などの劣化に起因するものもある。したがって、経持に渡って高画質の画像を維持し続けるためには、何らかの手段により粒状性もしくは粒状性と強い相関のある画質を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を変更することが必要である。
【０００４】
しかし、粒状性に注目して画質検知を行えるような手段に関してはこれまでに報告がなされていない。粒状性は画像の形成されている平面空間における濃度ムラであり、人間の視覚特性を考慮した場合には
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラにより粒状性が決定され、特に、
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
約０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラが、特に問題となる。
【０００５】
したがって、このような人間の視覚特性に関連のある粒状性情報を得るには、前述の空間周波数で存在する濃度ムラを検出する手段と、この手段によって検出された濃度ムラ信号を空間周波数特性に変換する手段とが必要となる。
【０００６】
一方、パッチパターン内の微細な濃度ムラを検出する手段として、特開平６−２７７７６号公報に開示された発明が公知である。この発明は、パッチパターンの広い領域に照明光を照射し、そこからの反射光を高解像度のＣＣＤによって読み取り、読み取ったパッチパターンからの反射光に基づいて微細な画像欠陥に関わる信号を得ようとしている。また、特開平６−２７７７６号公報開示の発明においては、演算処理過程で空間伝達関数（ＭＴＦ）を演算する工程を備えてはいるが、この演算においては画像ムラの空間周波数特性に関わる情報を得ることができないために粒状性もしくは粒状性と大きな相関のある情報を得ることができない。さらに、この公知例では、「転写中抜け」といった微細な異常画像の検出あるいは鮮鋭性の検出に基づいて画像形成条件を制御するようにはしているが、粒状性を考慮して画像形成条件を制御しているわけでない。
【０００７】
なお、そのほかに関連する公知例として、例えば、特開平５−１６１０１３号公報、特開平７−７８０２７号公報、特開２０００−９８７０８公報、特開２００１−７８０２７公報等に開示された発明が知られているが、いずれも画像の粒状性情報（濃度ムラ）に基づいて画像形成条件を制御してはいない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来例においては、トナーの粒状性を考慮して画像形成条件を制御するように構成されていないので、粒状性が悪化した場合に対処することができない。すなわち、従来はこのような画質検知の手段及び制御による画質の復元手段が存在しなかったために、開発段階で画質が劣化すると予め予測されたある稼動時間に到達した時に現像剤や感光体などは必然的に交換される必要があり、この交換時期は安全率を見て短めの設定とせざるを得なかった。しかし、実際にはユーザによって稼動条件は異なり、それに応じて画質を保証できる現像剤や感光体などの交換時期は大きく異なるはずである。
【０００９】
そこで画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができれば、交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方が可能になる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体の交換時期を大幅に遅らせることが可能となる。その結果、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れた画像形成装置を実現できる。
【００１０】
従来は階調性（中間調濃度）並びにベタ濃度が規定値となることだけを考慮した作像条件の設定及び変更しか提案されておらず、制御される作像条件は前述のように現像剤トナー濃度（２成分現像プロセスの場合）、現像バイアス、現像ローラの速度などであった。例えば、画像濃度が低下した場合には、
・現像剤トナー濃度を高くする。
・現像バイアス（現像ポテンシャル）を大きくする。
・現像ローラ線速を高くする。
といった電子写真プロセスでは常識的な作像条件の変更方法を適当に組み合わせて実施しているに過ぎなかった。
【００１１】
ところが、発明者の鋭意研究の結果、これらの作像条件変更の中には、画像濃度が高まると同時に粒状性が低下するものや、逆に画像濃度が高まると同時に粒状性が増加するものが存在することを発見した。具体的には、画像濃度が高まると同時に粒状性が低下する（画質が向上する）ものとして、
・トナー濃度を増加する。
・現像ローラ回転数を高くする。
などがあり、一方で画像濃度が高まると同時に粒状性が増加する（画質が低下する）ものとして
・直流現像バイアスを大きくする。
などがあることを確認した。すなわち、画像濃度だけではなく粒状性に注目して作像条件を変更する場合には、これらを巧みに組み合わせた作像条件の変更が必須となり、逆に、これらの作像条件を巧みに組み合わせることにより、画像濃度（「平均的な画像濃度」に相当）と粒状性（「画像濃度ムラ」に相当）を比較的任意に制御できることも確認した。
【００１２】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、画質を大きく決定する粒状性に関わる情報に基づいて画質を優位して画像を形成することができる画像形成方法を提供することにある。
【００１３】
また、他の目的は、画質を大きく決定する粒状性に関わる情報に基づいて画質を優位して画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、電子写真方式で画像を形成する画像形成方法において、画像担持体上に形成された潜像をトナー現像し、光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量に対応する検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求め、前記各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させることを特徴とする。
【００１５】
第２の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００１６】
第３の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子がトナー濃度であることを特徴とする。
【００１７】
第４の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像ギャップであることを特徴とする。
【００１８】
第５の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像剤の汲み上げ量であることを特徴とする。
【００１９】
第６の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像バイアス交番成分であることを特徴とする。
【００２０】
第７の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が静電潜像画像部電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００２１】
第８の手段は、第１の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された作像対象となっている画像であることを特徴とする。
【００２２】
第９の手段は、第１の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された予め設定されたパターンの画像であることを特徴とする。
【００２３】
第１０の手段は、第８又は第９の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上から転写された中間転写体上の画像であることを特徴とする。
【００２５】
第１１の手段は、画像担持体と、現像剤担持体とを備え、画像担持体上に形成された画像を現像剤担持体上の現像剤により現像することにより可視画像を形成する画像形成装置において、光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量を検知する検知手段と、前記検知手段の検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求める演算手段と、前記演算手段で求められた各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させる制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
第１２の手段は、画像担持体と、トナー担持体とを備え、画像担持体上に形成された画像をトナー担持体上のトナーにより現像することにより可視画像を形成する画像形成装置において、光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量を検知する検知手段と、前記検知手段の検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求める演算手段と、前記演算手段で求められた各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
第１３の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００２８】
第１４の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子がトナー濃度であることを特徴とする。
【００２９】
第１５の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像ギャップであることを特徴とする。
【００３０】
第１６の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像剤の汲み上げ量であることを特徴とする。
【００３１】
第１７の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像バイアス交番成分であることを特徴とする。
【００３２】
第１８の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が静電潜像画像部電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００３３】
第１９の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された作像対象となっている画像であることを特徴とする。
【００３４】
第２０の手段は、第１１又は第１２の手段において前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された予め設定されたパターンの画像であることを特徴とする。
【００３５】
第２１の手段は、第１９又は第２０の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上から転写された中間転写体上の画像であることを特徴とする。
【００４０】
なお、後述の実施形態において、画像担持体は像担持１５０あるいは感光体６１に、現像剤担持体及びトナー担持体は現像ローラ６３ｃに、濃度ムラ検知手段は画質測定装置１００に、濃度検知手段は光電変換素子１０３及び増幅回路１２０に、制御手段は制御回路ＣＯＮにそれぞれ対応する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４２】
１．第１の実施形態
１．１ 全体構成
図１は本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式２成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図、図２は全体を示す図である。
【００４３】
図２において、本実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰの略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方には給紙部２が配置され、給紙部２には各段に給紙トレイ２１が設けられている。また、画像形成部１の上方には、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部、所謂排紙トレイ４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。
【００４４】
画像形成部１では、図１に示すように無端状のベルトからなる中間転写ベルト５の上方に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像部６が並置されている。各々の作像部６では、各色毎に設けられたドラム状の感光体６１の外周に沿って、帯電装置６２、露光部６５、現像装置６３、クリーニング装置６４などが配置されている。帯電装置６２は、感光体６１の表面に帯電処理を行い、露光部６５では、画像情報を感光体６１表面にレーザ光で照射する露光装置７からのレーザ光が照射される。現像装置６３は、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー現像して可視化し、クリーニング装置６４は転写後に感光体６１の表面に残留したトナーを除去回収する。
【００４５】
作像プロセスとしては、中間転写ベルト５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に１次転写装置６６によって転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、最後に、ブラック（Ｋ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト５上に転写された４色のトナー像は、給紙部２から給紙されてきた記録紙２０に２次転写装置５１で転写され、定着装置８によって定着された後、排紙ローラ４１によって排紙トレイ４に排紙され、あるいは両面装置９に搬送される。両面印刷時は、搬送経路は分岐部９１で分岐され、両面装置９を経由して、記録紙２０は反転される。そして、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト５の表面に残留したトナーはクリーニング装置５２によって除去回収される。なお、符号９２は両面装置９からの反転排紙経路である。また、図１では、各部の符号の後ろに色を表すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて各色の作像部を区別している。
【００４６】
給紙部２は、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、最上位の記録紙２０がピックアップローラ２５に当接する位置まで、一端が給紙トレイ２１の底部に揺動可能に支持された底板２４の他端を上昇させる。そして、給紙ローラ２６の回転により、最上位の記録紙２０はピックアップローラ２５によって給紙トレイ２１から引き出され、給紙ローラ２６によって縦搬送路２７を介してレジストローラ２３側へと搬送される。レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト５上のトナー像と記録紙２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙２０を送り出す。レジストローラ２３は前記縦搬送路２７からの記録紙２０の他に、手差しトレイ８４から搬送されてくる記録紙２０に対しても同様に機能する。なお、図２中、符号８１は分岐爪、符号８２は排紙トレイであり、縦搬送路２７の下流側でジャムが生じたときに分岐爪８１が作動して排紙トレイ８２に用紙を導出する機能を有する。
【００４７】
読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１及び第２の走行体３２、３３が往復移動する。この走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４によって後方に設置されているＣＣＤ３５の結像面に集光され、ＣＣＤ３５によって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（不図示）の発光により感光体６１の表面に光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体６１に至る。また読み取り部３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられている。
【００４８】
なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、前述のように光走査して原稿を読み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像も同様の画像形成プロセスによって記録紙２０上に画像が形成され、すべて１つの排紙トレイ４に排紙され、収納される。画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を自動的に行うことができるために、現像剤や感光体などを即座に交換する必要が無く、現像剤や感光体などの寿命を極限まで長くすることができる。
【００４９】
１．２ 画質
図３及び図４は６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図１及び図２の画像形成装置によって記録媒体２０上に形成された網点画像（１つの網点の大きさは「２ピクセル×２ピクセル」）の拡大写真（記載上の都合により便宜上、写真撮影時に２値化処理を施している）であり、図３は初期の画像ＰＴ１を、図４はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す。図３に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像ＰＴ１が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、ざらつき感のあるハーフトーン画像ＰＴ２となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。
【００５０】
すなわち粒状度の高い（粒状性の悪い）画像はざらつき感の大きな画像を示し、粒状度の低い（粒状性の良い）画像はざらつき感の少ない均一な画像を示す。しかし、濃度ムラの全てが視覚に訴えるざらつき感となる訳ではなく、プリント画像の画質に関しては人間が目視した時にざらつき感を感じなければ良い。濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を図５に示す。このように、人間の視覚により濃度ムラを感じる空間周波数は、前述のように約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとして ０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。
【００５１】
１．３ 画質測定装置
図６は画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成を示す図である。同図において、画質測定装置１００は、光反射型センサ（フォトリフレクタ）１１０と、この光反射型センサ１１０からの電気信号を増幅する増幅回路１２０と、この増幅回路１２０によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路１３０と、この演算回路１３０からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成する信号生成手段としての信号生成回路１４０とからなる。前記光反射型センサ１１０は、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１０１と、ＬＥＤ１０１からの出射光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ１０２と、像担持体１５０上の画像パターン１５１からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子１０３と、光電変換素子１０３の結像面に前記画像パターン１５１からの反射光を結像させる結像レンズ１０４とからなる。光反射型センサ１１０は、図７の走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光ＳＰとした光反射型センサを用いる。
【００５２】
光反射型センサ１１０は、ＬＥＤ１０１からなる光源からの照射ビームを集光レンズ１０２によって集光し、像担持体１５０上に形成された画像パターン１５１面における円形ビーム径がおおよそ４００［μｍ］になるようにしている。ここから反射する光はフォトダイオードなどの光電変換素子１０３によって検出され、画像パターン１５１内のトナー粒子１５２の付着ムラは光電変換素子１０３へ入射する光量変動として捕らえることができる。
【００５３】
トナー付着量に応じた光量変動を捕らえる方法としては、トナー粒子と像担持体表面における正反射特性もしくは乱反射特性の違いによって検出する方法や、トナー粒子と像担持体表面の反射分光特性の違いによって検出する方法などがあり、これらを組み合わせることでより感度の高い検出を行うこともできる。正反射特性もしくは乱反射特性の違いを利用する場合には、一般にトナー像は乱反射特性が強いことから、像担持体１５０表面は光沢度が高く正反射特性の強い材質とするのが好ましい。また、反射分光特性の違いによって検出する場合には、トナー粒子５２の反射分光特性と像担持体１５０表面の反射分光特性とが大きく異なる光源波長を用いることが好ましい。図６の測定装置は、８７０［ｎｍ］の発光波長を有するＬＥＤ１０１を用い、トナー粒子１５２と像担持体１５０表面との乱反射特性の違いを利用した検知方法を実施する例である。ビーム径に関しては図５に示したような人間の視覚の空間周波数特性において最も感度の高い約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の濃度ムラが検知できるように、少なくともスポット光ＳＰの走査方向に関するビーム径（図７のｄ１）は１［ｍｍ］以下とする必要がある。このビーム径ｄ１は、図５における空間周波数が最大となる値１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数である１［ｍｍ］から導かれ、この実施形態では、ビーム径（ｄ１）は、およそ４００［μｍ］としている。前記ビーム径ｄ１は、ビーム照射面における前記スポット光ＳＰの単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離でここでは定義している。
【００５４】
図８は図６の光反射型センサ１１０を現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。この例では、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向の中央部付近に光反射型センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを固定して設置してある。スポット光ＳＰによる感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上の画像の走査は感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転駆動によってなされ、図３または図４に示したような画像ＰＴ１，ＰＴ２を用紙搬送方向（図においては長手方向）に走査したときの反射光の出力を検出する。この反射光の前記増幅回路１２０からの光量（電圧）変動の状態を図９に示す。このときのスポット光ＳＰの走査条件は、走査速度が２００［ｍｍ／ｓ］、走査距離が約１１［ｍｍ］、データのサンプリング周期が７５［μｓ］、すなわち、画像上でのサンプリング間隔は約１５［μｍ］ピッチであり、平均処理工程などを含まない１回の走査のみである。なお、図９の光量平均値を求めることによってパターンに付着するトナー粒子１５２の平均付着量を算出することができ、本実施形態にでは、この算出結果が画像濃度（平均的な画像濃度）となる。
【００５５】
また、この実施形態では、画質及び画像濃度を測定するための画像パターンを形成して制御に必要な情報を求めているが、像担持体上１５０上に形成された作像対象となる画像から必要な情報を求めることも可能である。但し、その際には、多数の作像パターンを記憶し、その記憶された作像パターンと比較して必要な制御情報を演算する必要がある。
【００５６】
１．４ 制御
１．４．１ ノイズ量の算出
図９に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ムラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路１３０によって空間周波数特性を算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の公知の手法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図１０に示す。なお、図１０の６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に見られるピークは図３及び図４のドットパターンの繰り返し周波数によるものである。
【００５７】
図５から分かるように視覚特性は１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数をもつ濃度ムラに非常に敏感であることから、例えば図１０における１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近のノイズ量を比較することにより、図４に示したパターン（画像ＰＴ２）の図３のパターン（画像ＰＴ１）に対する画質低下度（粒状性増加）を知ることができる。
【００５８】
また、図１０の空間周波数特性を得た後に、図６の演算回路１３０を用いて図１０の空間周波数特性に対して図５の視覚空間周波数特性の重み付けを行うことによってで図１１の空間周波数をパラメータとした視覚ノイズ量を得ることもできる。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去する事ができているため、注目している画質に関係のない情報を除去することもできるため、画質の誤検知などが発生し難くなる。さらに、図１１の視覚ノイズ量を、図６の演算回路１３０で０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１２のように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【００５９】
このような手続きにより画質の低下が検知された場合には、適切な画像形成条件の制御を促すよう、図６の信号生成回路１４０により信号の生成を行う。この信号を受けて、画像形成条件を画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮで可能な限り正常な画質に復元できるような自動制御を行う。図４の画像を図３の状態に復元するための画像形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
ａ）現像剤のトナー濃度を高くする
ｂ）現像ローラの回転速度を速くする
ｃ）現像ギャップを狭める
ｄ）ドクタギャップを広げる
ｅ）現像バイアスの交番成分を大きくする
ｆ）劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する
ｇ）現像剤を自動交換する
ｈ）感光体表面を研磨する
などが挙げられる。ａ）〜ｅ）の現像条件変更を実施した場合には、画像濃度ムラの回復が可能となるが、同時に平均画像濃度も増加してしまう。よって、この様な場合には画像濃度ムラを増加させることなく平均画像濃度を低下させることが可能な作像条件変更としての、
ｉ）現像バイアス平均値の絶対値を小さくする
ｊ）感光体上画像部電位の絶対値を高くする
などの現像ポテンシャルの制御を併用することにより、平均画像濃度を固定したまま画像濃度ムラだけを回復させることができる。
【００６０】
以上は、従来の平均画像濃度を一定に保つ制御に対して単純付加的に画像濃度ムラの制御を実施した例であり、平均画像濃度の制御ルーチンと画像濃度ムラの制御ルーチンが独立しているものである。
【００６１】
なお、前記ｃ）の現像ギャップを狭めること、ｄ）のドクタギャップを広げること、ｈ）の感光体表面を研磨することはそれぞれ機械的に調整するもので、ｃ）については現像ローラを移動させる手段を設け、この手段により現像ギャップの調整を行い、ｄ）についてはドクタブレードを現像ローラに対して移動させる手段を設け、この手段によりドクタギャップの調整を行うようにする。ｈ）については、別途感光体表面を研磨する部材を設け、必要に応じて感光体に表面に当接させることにより感光体表面を研磨することができるようにしても、また、感光体を取り出して研磨するようにしてもよい。
【００６２】
自動制御のみでは画質の復元が不可能と判断された場合には、制御回路ＣＯＮは、図示しない表示装置に現像剤や感光体等のパーツの交換を指示し、前記パーツの交換を促す。これらの手続きにより現像剤や感光体などの寿命を最大限に延ばすことができる。また、最低限必要なパターンの大きさが、約１［ｍｍ］×約１０［ｍｍ］程度であるため、パターン画像形成によって消費されてしまうトナー量も最小レベルに抑えることができる。
【００６３】
なお、図８の例では感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ表面の画質を検知するようにスポット光ＳＰが照射されているが、中間転写ベルト５や記録媒体２０に形成された画像に対してスポット光ＳＰを照射するように構成しても良いことは言うまでもない。また、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上にスポット光ＳＰを照射する際にはスポット光ＳＰ自身による静電潜像の破壊に起因した画質低下を防ぐために、スポット光ＳＰの波長と感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの分光感度波長領域とは異なっていることが好ましい。
【００６４】
１．４．２ 視覚ノイズ量の算出
図１０の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路１３０によって前記空間周波数特性に対して図５に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図１１は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路１３０の視覚ノイズ量の出力状態を示している。この重み付けは図１０の特性に対して図５の特性を乗算することによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去することが可能となるので、注目している画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を除去することができると、誤検知の発生をほとんどなくすことができる。
【００６５】
１．４．３ 視覚ノイズの総量
図１１に示した視覚ノイズ量を演算回路１３０を用いて０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１２に示すように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【００６６】
１．４．４ 処理手順
図１３は図８に示したように各色感光体６１上に形成された画質を検知できるような画像形成装置ＭＦＰに関して、画質測定装置１００が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。説明を簡略にするために、４つある感光体ステーションのうち１つのみを取り上げた場合に関して説明する。なお、この制御は画質検知装置１００の信号生成回路１４０からの出力信号に基づいて画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮのＣＰＵが実行する。ＣＰＵは、図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして使用しながら以下の処理を実行する。
【００６７】
図８において、あるタイミングでプロコン開始命令信号が生成される。このタイミングとは、例えば画像形成装置ＭＦＰの電源投入時の立ち上げ時や、プリントされたカウンタ情報などに基づいて適当（任意）に設定される。プロコン開始命令を受けて、感光体６１上に検知用の画像パターン（例えば図３に示すような特定のハーフトーン画像）５１を作像する（ステップＳ１）。ＬＥＤ１で発光した光束を画像パターン１５１に当て、反射光を光電変換素子１０３に導いて検知し、光電変換素子１０３の受光量変動が電圧に変換され、増幅されて出力される（ステップＳ２）。このときの出力電圧を図１４に示す。図１４には、画像形成装置ＭＦＰの出荷直後の出力状態（出荷時）と、長期間画像形成装置ＭＦＰが使用された結果、現像剤等が劣化した時の出力状態（状態α）とを比較して示している。
【００６８】
一方、光電変換素子１０３の出力電圧（センサ出力電圧）と実際のトナー付着量との間には図１５に示すような電圧とトナー付着量との関係があるので、この変換テーブルＴ１を参照して電圧変動をトナー付着量の変動に変換することによりトナー付着量変動信号（図１６）を得る（ステップＳ３）。出荷時及び状態αでのトナー付着量平均値をそれぞれＤ０及びＤとすると、これらの差分ΔＤは平均トナー付着量の変動分を示す（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００６９】
そして、トナー付着量変動信号Ｘ（ｘ）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し（ステップＳ４）、その結果得られる変換信号Ｙ（ｆ）（これは複素数）の絶対値を演算することにより図１７に示すようなパワースペクトルＡ（ｆ）を得る（ステップＳ５）。このパワースペクトルを空間周波数の視覚特性（図５）により重み付けを行い（図１８−ステップＳ６）、特定の空間周波数区間（例えば、０．１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以上５．０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以下の区間）での積分を行うと、粒状性指標Ｃを得る（図１９−ステップＳ７）。そして、出荷時の粒状性指標Ｃ０と状態αでの粒状性指標Ｃとの差分ΔＣを求める（ステップＳ８）。この差分ΔＣが粒状性の変動分を表す。ここまでで得られたΔＤ及びΔＣがマシンの仕様値範囲内であれば、特別な制御を施すことなくプリント動作を実行する（ステップＳ１１，ステップＳ１４）。しかし、これらが仕様値範囲外の場合は、例えば現像条件を変更することにより制御を行う。
【００７０】
現像条件の制御手続きを以下に説明する。
図２０は検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示す図である。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また、現像ローラ線速増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、この関係は、現像バイアスと現像ローラ回転速度を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることを示している。
【００７１】
例えばこの実施形態に係る画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続け、現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像ローラ線速比１．６のままでは図２１の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。このような場合には、図２０の現像条件制御テーブルＴ２を参照し、平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる（ステップＳ１２）。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像ローラ線速を１．６から２．０に変更することにより（工程ｂ１−ステップＳ１３）、出荷時の状態に復元することができた。
【００７２】
このように現像バイアスと現像ローラ線速との両者を現像条件制御テーブルＴ２を参照して適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。尚、「状態α１」からの画質復元の手順は、図２２に示すように工程ａ１’及び工程ｂ１’を経由しても良いことは言うまでもない。また、図２２のような「状態α２」からの画質復元に関しては、例えば工程ａ２及び工程ｂ２を経由することで実現できる。
【００７３】
さらに前述のように従来の平均画像濃度を一定に保つ制御に対して単純付加的に画像濃度ムラの制御を、現像ローラ線速の増加と現像バイアスの低減の組み合わせで行った場合を同様の図式で示すと図２３のようになる。この制御では、図４の画像状態を示す「状態α０」からの画像復元は、図３の画像状態を示す「状態χ０」に復元することが可能となる。
【００７４】
１．４．５ 現像剤の自動交換
１．４．５．１ 機構
前記ｇ）のように画像濃度ムラの回復に現像剤交換が有効である。図２４は図１及び図８に示した２成分系の現像プロセスで現像する現像装置６３の構成を示す概略図である。同図において、現像タンク６３ｇには上部の感光体６１と対向する部分に現像ローラ６３ｃが、２室に分かれた現像タンク６３ｇの下部に第１及び第２のスクリュ６３ｅ，６３ｆがそれぞれ設けられ、第１のスクリュ６３ｅの上部にトナー補給口と現像剤補給口が設けられ、下部に現像剤破棄口が設けられている。
【００７５】
図２５は現像剤タンクに現像剤とトナーを供給する現像剤／トナー供給機構の構成を示す断面図、図２６は、現像剤廃棄機構の構成を示す断面図である。
【００７６】
図２５において、現像剤／トナー供給機構は、現像剤収容部３３０と、トナー収容部３５０と、トナー及び現像剤移送部３７０とから基本的に構成されている。トナー及び現像剤移送部３７０は従来公知の通称モーノポンプと呼ばれる吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプ３７１を用いている。スクリューポンプ３７１の構成は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ３７２と、ゴム等の弾性体で作られた２条スクリュー形状に作られ、固定されて設置されるステータ３７３と、これらを包み、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ３７４とを有している。前記ロータ３７２は、図示しない駆動源と駆動連結された歯車３７５及び軸継ぎ手３７６を介して回転駆動される。ロータ３７２の回転により、ポンプに強い自吸力が生じ、トナー及び現像剤を吸い込むことが可能となる。なお、吸引型スクリューポンプ３７１は専用モータもしくは画像形成装置内のメインモータとクラッチ（図示せず）を介して、その駆動が制御される。
【００７７】
このように構成される１軸偏芯スクリューポンプ３７１は、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ３７２の回転数に比例した正確なトナー及び現像剤の移送量が得られることが知られている。したがって、トナー及び現像剤の移送量の制御はスクリューポンプの駆動時間を制御すればよい。また、移送経路は供給管３８１に例えばフレキシブルなチューブ等を用いることによって高位置や上下左右の任意方向へ自由に移送することができる。しかも、スクリューポンプ３７１は移送する現像剤やトナーに無用なストレスを与えることがなく、これから使用する現像剤、トナーの移送にきわめて有利なものである。
【００７８】
現像剤収納部３３０は、袋状に形成された収納容器３３２を有し、該収納容器３３２の上部中央にはパイプ状の吸い込みガイド部材３３３と超音波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド部材３３３の下端は、収納容器３３２の底部近くまで達し、また上端は収納容器３３２から飛び出し、ネジ部３３４が形成されている。このネジ部３３４には、口金部材３３５が螺合され、口金部材３３５の上部に供給管３３１の一端が連結されている。この供給管３３１の他端は上記現像剤移送部３７０の吸い込み口３７７に連結されている。
【００７９】
収納容器３３２は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、８０〜１２０μｍ程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層または複層構成にして作られている。なお、これらシートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効である。また、吸い込みガイド部材３３３もポリエチレンやナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器３３２と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合である。前記吸い込みガイド部材３３３は、現像剤の吸引口にあたるものであるが、工場での現像剤充填口の役割も果たすものである。そして、工場で現像剤が充填された収納容器３３２はその吸い込みガイド部材３３３のネジ部３３４に口金部材３３５の代りにキャップ３３６が取り付けられる。よって、工場出荷時にはキャップ３３６によって収納部材３３２は完全に密封され、使用時にはこのキャップ３３６を外し、上記口金部材３３５を装填するだけで済み、操作がきわめて簡便である。
【００８０】
電子写真用現像剤は、流動性が非常に悪い。このため、収納容器３３２は縦置きとし、パイプ状の吸い込みガイド部材３３３の下端をその底部近傍位置に達するように配置している。スクリューポンプによりトナーは、吸い込みガイド部材３３３の先端部より吸引される。収納容器３３２は、フレキシブルであるので、現像剤の吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減容されるが、吸い込みガイド部材３３３により収納容器３３２の減容時の局部的変形による現像剤詰まりなどの発生がおさえられ、収納されている現像剤は袋内に残すことなく排出される。また、袋状の収納容器３３２の底部を逆円錐形状３３７とし、収納する現像剤が少量となっても、現像剤の重量により自然落下し吸い込みガイド部材３３３の吸引口に移送させている。これらにより、現像剤収納量の多少にかかわりなく安定した現像剤移送が可能となる。
【００８１】
次に、トナー収容部材３５０について説明する。トナー収納手段３５０は、袋状に形成された収納容器３５２を有し、該収納容器３５２の上部中央にはパイプ状の吸い込みガイド部材３５３と超音波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド部材３５３の下端は、収納容器３５２の底部近くまで達し、また上端は収納容器３５２から飛び出し、ネジ部３５４が形成されている。このネジ部３５４には、エアー取り入れ部３５７を口金部材３５５が螺合され、口金部材３５５の上部に供給管３５１の一端が連結されている。この供給管３５１の他端は図示していないトナー移送手段３７０の吸い込み口に連結されている。
【００８２】
収納容器３５２は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、８０〜１２０μｍ程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層または複層構成にして作られている。なお、これらシートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効である。また、吸い込みガイド部材３５３もポリエチレンやナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器３５２と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合である。前記吸い込みガイド部材３５３は、トナーの吸引口にあたるものであるが、工場でのトナー充填口の役割も果たすものである。そして、工場で現像剤が充填された収納容器３３２はその吸い込みガイド部材３５３のネジ部３５４に口金部材３５５の代りにキャップ３５９が取り付けられる。よって、工場出荷時にはキャップ３５９によって収納部材３５２は完全に密封され、使用時にはこのキャップ３５９を外し、前記口金部材３５５を装填するだけで済み、操作がきわめて簡便である。
【００８３】
電子写真用トナーは、流動性が非常に悪い。このため、収納容器３５２は縦置きとし、パイプ状の吸い込みガイド部材３５３の下端をその底部近傍位置に達するように配置している。スクリューポンプ３７１によりトナーは、吸い込みガイド部材３５３の先端部より吸引される。
【００８４】
また、吸い込みガイド部材３５３は２重菅に構成され、トナー吸い込み部の回りにエアー導通部３５７が形成されている。このエアー導通部３５７には、口金部材３５５に形成されたエアー入口３５６と通じており、そしてこのエアー入口３５６には図示していないエアーポンプからエアーが送り込まれるように構成されている。トナーを吸引するとき、エアー入口３５６、エアー導通部３５７を経て吸い込みガイド部材３５３の下端部より噴出されたエアーはトナー層を拡散しながら通過することにより、トナーの流動化がはかられる。トナーが流動化されることにより架橋現象等の発生が防止されトナーの移動（移送）がより確実なものとなる。なお、符号３５８は収納容器３５２に送り込まれたエアーを逃がすフィルター部である。
【００８５】
収納容器３５２はフレキシブルであるので、トナーの吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減容されるが、吸い込みガイド部材３５３により収納容器３５２の減容時の局部的変形によるトナー詰まりなどの発生が抑えられ、収納されているトナーは袋内に残すことなく排出される。また、袋状の収納容器３５２の底部を逆円錐形状３６０とし、収納するトナーが少量となっても、トナーの重量により自然落下し吸い込みガイド部材３５３の吸引口に移送させている。これらにより、トナー収納量の多少にかかわりなく安定したトナー移送が可能となる。
【００８６】
現像剤収容部３３０からの現像剤流路３３１とトナー収容部３５０からのトナー流路３５１とは、流路切り替えシャッター３１０を介して、トナー及び現像剤搬送部３７０の流路３７１と連結されている。通常は、流路切り替えシャッター３１０は、トナー流路３５１と流路３７１を連結し、現像剤流路３３１と流路３７１とを遮断した状態となっており、通常のトナー補給動作が実施される。
【００８７】
現像器内の劣化現像剤の廃棄並びに現像器への新しい現像剤の充填は以下のようにして行われる。
【００８８】
プロセス条件のみでの制御及び現像剤中のトナーの入替えだけでは画質の制御が不可能であり判断された場合には、キャリアの入替えが必要となる。キャリア単体のみの交換は手間がかかるので、トナーも含めて現像剤そのものを入換える工程を実施する。現像器６３の現像剤収容部の一部（ここでは第１のスクリュ６３ｅの下部）に設けられた現像剤廃棄シャッタ３２０を開口することにより現像剤は自重で落下し、廃現像剤収容部３９０内に収容される。現像器６３の第１及び第２のスクリュ６３ｅ，６３ｆ及び現像ローラ６３ｃを回転し続けることにより現像器６３内の現像剤の大部分は前記現像剤廃棄シャッタ３２０から落下し、現像剤収容部３９０内に収まる。現像器６３内の現像剤が十分に廃棄された時点で、現像剤廃棄シャッタ３２０を閉じる。
【００８９】
現像剤廃棄シャッタ３２０が閉じられると、流路切り替えシャッタ３１０を切り替えてトナー流路３５１と流路３７１を遮断し、現像剤流路３３１と流路３７１とを連結する。次に、ロータ１７２を予め見積もられた必要回転数だけ回転させて、必要量の現像剤を現像器６３内に充填し、充填が済んだら、流路切り替えシャッタ３１０を元に戻す。これらの工程により、現像器６３内には新しい現像剤が必要量充填され、以降の通常作像動作への準備が完了する。
【００９０】
１．４．５．２ 制御
図２７は現像剤の自動交換を含む画質制御の制御手順を示すフローチャートである。
【００９１】
通常は、電気的もしくは機械的なプロセス条件の制御による自動画質制御を行う（ステップＳ２１）。この自動制御の際には、予め設定された電気的条件範囲内もしくは機械的条件範囲内にて制御を実施する。電気的条件範囲とは、例えば感光体帯電工程や現像工程などにて異常放電が生じないような感光体帯電電位や現像ローラ印加電位などであったり、地肌汚れやキャリア付着などの異常画像が発生しないための電位条件であったりする。また機械的条件範囲とは、各部の回転軸受けの耐久や発熱に関わる駆動限界であったり、トナー飛散やキャリア飛散や感光体へのダメージなどを考慮した駆動限界であったりする。
【００９２】
前記ステップＳ２１における自動画質制御において、適正制御範囲を超えたと判断された場合には（ステップＳ２２）、トナーの極度な劣化が想定されるため、トナーの入換えを行う（ステップＳ２３）。トナーの入換えは、トナー回収とトナー供給によって行われる。すなわち、現像器６３へのトナー補給を遮断した状態で強制的なベタ画像現像を実施し、感光体６１上に付着したトナーが感光体６１上に設置されたクリーナ、あるいは転写体への転写工程を介して転写体に設置されたクリーナによって回収され、図示しない廃トナー収容部に収容される。現像器６３内の現像剤から十分にトナーが排出されたのちに、現像器６３へのトナー補給遮断を解除し、トナー収容部３５０からトナー補給を実施し、現像剤のトナー濃度が適当な値に達するまでトナー補給並びに現像剤の攪拌を実施する。
【００９３】
このトナー入換え工程を実施した後に、感光体６１上あるいは転写体上への検知画像の作像及び画質検知を行い、画質が十分に復元されていればステップＳ２１の通常の自動画質制御に戻る（ステップＳ２４）。
【００９４】
ステップＳ２３のトナー入換え工程によっても画質が十分に復元されていない場合には、キャリアの極度な劣化が想定されるため、現像剤の入換えを行う（ステップＳ２５）。現像剤の入換えに関しては、前述のように現像剤廃棄シャッタ３２０を開放して現像タンク６３ｇ内の現像剤を現像剤収容部３９０に収容し、流路切換シャッタ３１０の開放部を現像剤収容部３３０からの流路側に切り換え現像剤を現像タンク６３ｇに補給する。詳細は前述の通りである。
【００９５】
このステップＳ２５の現像剤入換え工程を実施した後に、感光体６１上あるいは転写体上への検知画像の作像及び画質検知を行い、画質が十分に復元されていればステップＳ２１の通常の自動画質制御に戻る（ステップＳ２６）。
【００９６】
ステップＳ２５で現像剤を入れ換えてもも画質が十分に復元されていない場合には、感光体６１の極度な劣化が想定されるため、画像形成装置のオペレーションパネル等の表示装置（図示せず）にエラー表示を行い、ユーザに対してマシン状態を知らせる（ステップＳ２７）。これにより感光体６１がユーザ交換可能な場合は、このエラー表示を受けてユーザが感光体７１を交換すればよい。また、感光体６１のユーザ交換が不可能な画像形成装置の場合には、エラー表示と同時に、サービスセンタへ電話回線等を経由して通報を行い（ステップＳ２８）、感光体交換等のサービスメンテを促す（ステップＳ２９）。
【００９７】
このようにして前記ｆ）及びｇ）の工程が実施される。
【００９８】
２．第２の実施形態
図２８は、第２の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【００９９】
図２８において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像剤トナー濃度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示す図である。この図には、現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、またトナー濃度の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスとトナー濃度を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１００】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、トナー濃度５．０［ｗｔ％］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及びトナー濃度５．０［ｗｔ％］のままでは図２４の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、トナー濃度を５．０［ｗｔ％］から６．９［ｗｔ％］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスとトナー濃度との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
３．第３の実施形態
図２９は、第３の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０１】
図２９において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ギャップを変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また現像ギャップの狭化に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスと現像ギャップを適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１０２】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ギャップ０．４［ｍｍ］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像ギャップ０．４［ｍｍ］のままでは図２５の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像ギャップを０．４［ｍｍ］から０．３［ｍｍ］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスと現像ギャップとの両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
４．第４の実施形態
図３０は、第４の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０３】
図３０において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ローラ上単位面積当りの現像剤付着量（以下、汲み上げ量）を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また汲み上げ量の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスと汲み上げ量を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１０４】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、汲み上げ量７０［ｍｇ／ｃｍ２］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び汲み上げ量７０［ｍｇ／ｃｍ２］のままでは図２６の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、汲み上げ量を７０［ｍｇ／ｃｍ２］から８０［ｍｇ／ｃｍ２］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスと汲み上げ量との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
【０１０５】
５．第５の実施形態
図３１は、第５の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０６】
図３１において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像バイアス交番成分を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また現像バイアス交番成分の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスと現像バイアス交番成分を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１０７】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像バイアス交番成分２．０［ｋＶｐ−ｐ］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像バイアス交番成分２．０［ｋＶｐ−ｐ］のままでは図２７の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像バイアス交番成分を２．０［ｋＶｐ−ｐ］から２．８［ｋＶｐ−ｐ］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスと現像バイアス交番成分との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
６．第６の実施形態
第１の実施形態における図２１、及び第２の実施形態における図２８で示した現像ローラ線速増加及びトナー濃度の増加による工程ｂ１の制御を併用することによっても良い。出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６、及びトナー濃度５．０［ｗｔ％］の条件で「状態χ１」となっていたものが、マシンを使用し続ける事により現像剤劣化等が進行し、「状態α１」に移行してしまった場合、現像バイアス４００［Ｖ］、現像ローラ線速比１．８、及びトナー濃度６．０［ｗｔ％］とする事で「状態χ１」に復元することができた。このように、類似の機能を有する制御手段（ここでは現像ローラ線速増加とトナー濃度増加）を複数組み合わせることにより、それぞれの制御手段の変更量を少なくすることができるメリットがある。
【０１０８】
現像ローラ線速増加とトナー濃度増加の組み合わせのみでは無く、想定される全ての組み合わせが有効となることは言うまでもない。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０９】
７．第７の実施形態
図３２は、第７の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１１０】
図３２において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、静電潜像画像部電位と感光体線速に対する現像ローラ線速比を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。図２８では、画像部電位の低下に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また現像ローラ線速比の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、画像部電位と現像ローラ線速を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１１１】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には画像部電位１００［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、画像部電位１００［Ｖ］及び現像ローラ線速比１．６のままでは図２８の「状態α０」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。まずは画像部電位を高くし（工程ａ０）、「状態β０」に移行させる。この時点で画像部電位は１００［Ｖ］から１２０［Ｖ］に変更された。次に、現像ローラ線速比を１．６から２．０に変更することにより（工程ｂ０）、出荷時の状態に復元することができた。このように静電潜像画像部電位と現像ローラ線速との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
【０１１２】
８．第８の実施形態
図３３は第８の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成図である。この実施形態は、現像ローラが感光体に接触した１成分現像プロセスを採用した例である。なお、２成分現像プロセスを採用した図１及び図８に示した各部と同等な部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１３】
この実施形態では、現像装置６３が、図１及び図８の例と異なるだけで、他の各部は図８の例と同等に構成されている。また、図では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋで各色のステーションを表し、Ｙステーションのみ符号を付しているが、他のステーションでも同様である。。図３３において、現像装置６３は１成分現像プロセスの一般的な構成で、トナータンク６３ａにトナー帯電ローラ６３ｂと現像ローラ６３ｃが設けられ、現像ローラ６３ｃの外周にトナー層を挟んで当接するようにメータリングブレード６３ｄが設けられている。
【０１１４】
このような現像ローラ６３ｃが感光体６１に接触した１成分系の現像プロセスにより現像する画像形成装置で、トナーの劣化等により初期画像図３の状態が、図４の状態に移行してしまったとする。図４の画像を図３の状態に復元するための画像形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
ｂ）現像ローラの回転速度を速くする
ｅ）現像バイアスの交番成分を大きくする
ｆ）劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する
ｈ）感光体表面を研磨する
などの上記第１の実施形態で挙げた制御因子の幾つかがやはり画像濃度ムラに有効である。
【０１１５】
さらに、図３３のようなな接触１成分現像プロセスに固有の制御因子として、
ｋ）メータリングブレードの当接圧を弱くする（現像ローラ上トナー付着量を増加する）
も有効である。
【０１１６】
ｂ），ｅ），ｆ），ｈ）及びｋ）の現像条件変更を実施した場合には、画像濃度ムラの回復が可能となるが、同時に平均画像濃度も増加してしまうので、この様な場合には
ｉ）現像バイアス平均値の絶対値を変更する
ｊ）感光体上画像部電位の絶対値を変更する
などの現像ポテンシャルの制御を併用することによって、目的の平均画像濃度と画像濃度ムラへ回復させることができることは、上記第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態における自動制御、第５の実施形態、及び第７の実施形態に関しても同様である。また、第４の実施形態での「現像ローラ上の現像剤付着量」を「現像ローラ上のトナー付着量」と見なせば、２成分現像プロセスから１成分現像プロセスとして構成できる。従って、第４の実施形態も接触１成分現像プロセスの場合に適用できる。また、ｋ）のメータリングブレードの当接圧を弱くするためには、メータリングブレードを現像ローラに対して移動させる手段を設け、この手段によってメータリングブレードを移動させるようにすればよい。
【０１１７】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１１８】
なお、前記ｆ）における「劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する」工程を実施する際には、１成分系であるので前述の図２５に示した現像剤収容部３３０と廃現像剤収容部３９０が省略され、トナー収容部３５０からトナーを供給できるようにすればよい。廃トナーは通常設けられている廃トナータンクに収容される。
【０１１９】
この場合には、図２７の処理においては、ステップＳ２５及びステップＳ２６の処理を省略したルーチンで実施される。
【０１２０】
９．第９の実施形態
図３４は第９の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。この実施形態は、現像ローラが感光体に接触しない、所謂非接触の１成分現像プロセスを採用した例である。この実施形態は、図３３の例とは現像ローラ６３が感光体６１に接触していないことを除いて同一に構成されているので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明者省略する。
【０１２１】
このような現像ローラ６３が感光体６１に対して非接触な状態で１成分系の現像プロセスによって現像する画像形成装置で、トナーの劣化等により初期画像図３の状態が、図４の状態に移行してしまったとする。図４の画像を図３の状態に復元するための画像形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
ｂ）現像ローラの回転速度を速くする
ｃ）現像ギャップを狭める
ｅ）現像バイアスの交番成分を大きくする
ｆ）劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する
ｈ）感光体表面を研磨する
などの上記第１の実施例で挙げた制御因子の幾つかがやはり画像濃度ムラに有効である。さらに、図３０のような非接触１成分現像プロセスに固有の制御因子として、
ｋ）メータリングブレードの当接圧を弱くする（現像ローラ上トナー付着量を増加する）
も有効である。ｂ），ｅ），ｆ），ｈ）及びｋ）の現像条件変更を実施した場合には、画像濃度ムラの回復が可能となるが、同時に平均画像濃度も増加してしまうので、このような場合には
ｉ）現像バイアス平均値の絶対値を変更する
ｊ）感光体上画像部電位の絶対値を変更する
などの現像ポテンシャルの制御を併用することによって目的の平均画像濃度と画像濃度ムラへ回復させることが可能であるのは、上記第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態における自動制御、第３の実施形態、第５の実施形態、及び第７の実施形態に関しても同様である。また、また、第４の実施形態での「現像ローラ上の現像剤付着量」を「現像ローラ上のトナー付着量」と見なせば、２成分現像プロセスから１成分現像プロセスとして構成できるのは第８の実施形態と同様である。従って、第４の実施形態も非接触１成分現像プロセスの場合に適用できる。
【０１２２】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態及び第８の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１２３】
１０．第１０の実施形態
図３５は第１０の実施形態に係る画像形成装置に設けられる画質測定装置１００のセンサ部を示す図である。前述の第１ないし第９の実施形態例においては図６に示したように投光スポットを集光レンズ１０２によって十分に小さく絞って照射し、その反射光を検出する光電変換素子１０３からなるセンサによって画像濃度ムラを検出しているが、この実施形態では、投光領域が広範囲を照明できる光源（ＬＥＤ１０１）を使用し、その画像パターン１５１からの反射して受光素子１０３に入射する画像上反射光を微小領域にしても良い。
【０１２４】
このような例として、例えば図３６に示すように広範囲に照明された検知パターン１５１の各微小領域からの反射光を、等倍結像素子（例えば、日本板硝子社製セルフォックレンズアレイなど）１６０を介してアレイ状に受光素子が配列した所謂アレイ状受光素子１６１（例えば、ＣＭＯＳ受光素子が３００ｄｐｉで数十〜数百ピクセル配列されたもの（ＴＡＯＳ社製ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）など）へ入光させるように構成すると、スポット光の走査を行うことなく２次元画像情報を取り込むことができる。２次元画像情報を利用すれば、１次元画像情報に比べて非常に正確な画像濃度ムラ情報を得ることができる点でメリットがある。
【０１２５】
また、図６の様な構成の場合でも、図示しない駆動ミラー等により画像担持体の移動方向と交差する方向へスポット光を走査することによっても二次元画像情報が採取できることは言うまでもない。
【０１２６】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態あるいは第８の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１２７】
１１．第１１の実施形態
図３７及び図３８は第１１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。第１ないし第１０の実施形態では、感光体上の画質を検知するように構成されているが、中間転写ベルト５上の画質を検知するように構成することもできる。図３７は図１の画像形成部の中間転写ベルト５に対向させて光反射型センサ１０を設けた例、図３８は図８の画像形成部の中間転写ベルト５に対向させて光反射型センサ１０を設けた例である。図３７のように中間転写ベルト５上の画質を検知するように光反射型センサ１０を設けることは、感光体６１の小径化に伴って感光体６１上に画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが配置できない場合などには有効である。特に、中間転写ベルト５上に配置すると、図６や図３５に示したような画質測定装置１００を中間転写ベルト５上で重ね合わされた画像の各色に関する位置ズレの検知センサとしても利用することができる。
【０１２８】
また、図３８に示したように各色感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上及び中間転写ベルト５上の両者に画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、１０を設置すると、画質劣化が感光体６１上への作像条件によるものなのか、感光体６１から中間転写ベルト５への転写される時の転写条件によるものなのかを判定することも可能である。画質劣化が転写工程において発生していると判断される場合には、転写バイアスの最適化や、感光体６１と中間転写ベルト５との微小な速度差を最適化することなどによって、画質の回復が可能となる場合もある。
【０１２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子写真方式で画像を形成する際、画像担持体上に形成された潜像をトナー現像し、トナー現像された画像から人間の視覚感度が最大となる空間周波数を含む空間周波数領域での画像濃度ムラの情報と、前記画像の平均的な画像濃度の情報とを求め、求められた情報に基づいて画像濃度ムラに関する作像条件を変更するようにしたので、画質を大きく決定する粒状性に関わる情報に基づいて画質を優位して画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラーの画像形成装置全体を示す図である。
【図３】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像の初期の画像を示す図である。
【図４】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像のある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像を示す図である。
【図５】濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を示す図である。
【図６】第１の実施形態における画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成及び画像形成装置の制御回路を示す図である。
【図７】走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図である。
【図８】図６の光反射型センサ１０を図１の画像形成部の現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。
【図９】図６反射光の増幅回路からの光量（電圧）変動を示す図である。
【図１０】図９の測定結果から高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により算出された空間周波数特性を示す図である。
【図１１】視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図である。
【図１２】算出された視覚ノイズの総量を示す図である。
【図１３】画質測定装置が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】ＬＥＤで発光した光束を画像パターンに当て、反射光を光電変換素子に導いて検知した出力電圧を示す図である。
【図１５】センサ出力電圧と実際のトナー付着量との間の関係を示す図である。
【図１６】電圧変動をトナー付着量の変動に変換して得られるトナー付着量変動信号の出力状態を示す図である。
【図１７】トナー付着量変動信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、その結果得られる変換信号の絶対値を演算することにより得られるパワースペクトルを示す図である。
【図１８】図１７のパワースペクトルを空間周波数の図５の視覚特性により重み付けされた視覚ノイズ量を示す図である。
【図１９】図１８で得られた視覚ノイズ量を特定の空間周波数区間で積分して得られた粒状性指標を示す図である。
【図２０】検知対象としている画像パターンについて、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとが出荷時状態においてどのように変化するかを示す図である。
【図２１】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する方法（平均トナー付着量と粒状性指標の関係）を示す図である。
【図２２】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する他の方法（平均トナー付着量と粒状性指標の関係）を示す図である。
【図２３】従来の平均画像濃度を一定に保つ制御に対して単純付加的に画像濃度ムラの制御を現像ローラ線速の増加と現像バイアスの低減の組み合わせで行う方法を示す図である。
【図２４】図１及び図８に示した２成分系の現像プロセスで現像する現像装置６３の構成を示す概略図である。
【図２５】現像剤タンクに現像剤とトナーを供給する現像剤／トナー供給機構の構成を示す断面図である。
【図２６】現像剤廃棄機構の構成を示す断面図である。
【図２７】現像剤の自動交換を含む画質制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図２８】第２の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図２９】第３の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３０】第４の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３１】第５の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３２】第７の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３３】第８の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成図である。
【図３４】第９の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。
【図３５】第１０の実施形態に係る画像形成装置に設けられる画質測定装置のセンサ部を示す図である。
【図３６】第１０の実施形態に係る画質測定装置のセンサ部の他の例を示す図である。
【図３７】第１１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。
【図３８】第１１の実施形態に係る画像形成装置の他の画像形成部の概略構成を示す図である。
１ 画像形成部
６ 作像部
７ 露光装置
１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 光反射型センサ
６１ 感光体
６３ 現像
６３ａ トナータンク
６３ｂ トナー帯電ローラ
６３ｃ 現像ローラ
６３ｄ メータリングブレード
６３ｅ，６３ｆ スクリュ
６３ｇ 現像タンク
１０１ ＬＥＤ（発光素子）
１０２ 集光レンズ
１０３ 光電変換素子（受光素子）
１０４ 結像レンズ
１１０ 画質センサ
１１３ ＬＥＤアレイ
１２０ 増幅回路
１３０ 演算回路
１４０ 信号生成回路
１５０ 像担持体
１５１ 検知パターン
３２０ 現像剤廃棄シャッタ
３３０ 現像剤収容部
３５０ トナー収容部
３７０ トナー／現像剤移送部３７０
ＣＯＮ 制御回路
ＭＦＰ 画像形成装置
ＳＰ スポット光
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームによって書き込みを行った場合の画質、特に画質の劣化を検出して画像形成プロセスを制御する雅号形成方法、及びこの画像形成方法を使用した電子写真技術を利用した複写装置、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体上に形成されたパッチパターンに対して比較的大きなスポット光（スポット径は数ミリメートル以上）を照射した時の反射光量を検知することによって、そのパッチパターンに付着しているトナー量を検知可能であることは広く知られている。そして、前記トナー量の検知結果に応じて静電潜像条件や現像条件などの画像形成条件を制御する方法も広く知られており、実際の商品においても適用されている。この検知方法を用いる場合には、階調パターンの各濃度パッチにおけるトナー付着量を検知することにより、そのときの画像形成条件における階調性並びにベタ濃度を知ることができる。そのため、もしこれらの値が規定範囲から外れている場合には、その結果に応じて適切な階調性を得るように、また、適切なベタ濃度になるように画像形成条件の制御を行って、前記階調性及びベタ濃度を修正することができる。このとき制御される作像条件は現像剤トナー濃度（２成分現像プロセスの場合）、現像バイアス、現像ローラの速度などである。
【０００３】
一方、画質を構成するものには、前記階調性及びベタ濃度だけでなくその他の多くの要素があることが知られている。その中でも特に画質を大きく左右してしまう要素として「粒状性（人間の視覚に訴える画像ざらつき感）」が挙げられる。電子写真プロセスにおける高画質化実現のためには、この粒状性を低い状態で維持する技術が必須となっている。この粒状性は初期的な画像形成条件によって決定されるところも大きいが、それに加えて経持的に変化（悪化）してしまうことが知られている。この経時変化の原因としては、温湿度などの環境変動に起因するものもあれば、現像剤や感光体などの劣化に起因するものもある。したがって、経持に渡って高画質の画像を維持し続けるためには、何らかの手段により粒状性もしくは粒状性と強い相関のある画質を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を変更することが必要である。
【０００４】
しかし、粒状性に注目して画質検知を行えるような手段に関してはこれまでに報告がなされていない。粒状性は画像の形成されている平面空間における濃度ムラであり、人間の視覚特性を考慮した場合には
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラにより粒状性が決定され、特に、
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
約０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラが、特に問題となる。
【０００５】
したがって、このような人間の視覚特性に関連のある粒状性情報を得るには、前述の空間周波数で存在する濃度ムラを検出する手段と、この手段によって検出された濃度ムラ信号を空間周波数特性に変換する手段とが必要となる。
【０００６】
一方、パッチパターン内の微細な濃度ムラを検出する手段として、特開平６−２７７７６号公報に開示された発明が公知である。この発明は、パッチパターンの広い領域に照明光を照射し、そこからの反射光を高解像度のＣＣＤによって読み取り、読み取ったパッチパターンからの反射光に基づいて微細な画像欠陥に関わる信号を得ようとしている。また、特開平６−２７７７６号公報開示の発明においては、演算処理過程で空間伝達関数（ＭＴＦ）を演算する工程を備えてはいるが、この演算においては画像ムラの空間周波数特性に関わる情報を得ることができないために粒状性もしくは粒状性と大きな相関のある情報を得ることができない。さらに、この公知例では、「転写中抜け」といった微細な異常画像の検出あるいは鮮鋭性の検出に基づいて画像形成条件を制御するようにはしているが、粒状性を考慮して画像形成条件を制御しているわけでない。
【０００７】
なお、そのほかに関連する公知例として、例えば、特開平５−１６１０１３号公報、特開平７−７８０２７号公報、特開２０００−９８７０８公報、特開２００１−７８０２７公報等に開示された発明が知られているが、いずれも画像の粒状性情報（濃度ムラ）に基づいて画像形成条件を制御してはいない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来例においては、トナーの粒状性を考慮して画像形成条件を制御するように構成されていないので、粒状性が悪化した場合に対処することができない。すなわち、従来はこのような画質検知の手段及び制御による画質の復元手段が存在しなかったために、開発段階で画質が劣化すると予め予測されたある稼動時間に到達した時に現像剤や感光体などは必然的に交換される必要があり、この交換時期は安全率を見て短めの設定とせざるを得なかった。しかし、実際にはユーザによって稼動条件は異なり、それに応じて画質を保証できる現像剤や感光体などの交換時期は大きく異なるはずである。
【０００９】
そこで画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができれば、交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方が可能になる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体の交換時期を大幅に遅らせることが可能となる。その結果、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れた画像形成装置を実現できる。
【００１０】
従来は階調性（中間調濃度）並びにベタ濃度が規定値となることだけを考慮した作像条件の設定及び変更しか提案されておらず、制御される作像条件は前述のように現像剤トナー濃度（２成分現像プロセスの場合）、現像バイアス、現像ローラの速度などであった。例えば、画像濃度が低下した場合には、
・現像剤トナー濃度を高くする。
・現像バイアス（現像ポテンシャル）を大きくする。
・現像ローラ線速を高くする。
といった電子写真プロセスでは常識的な作像条件の変更方法を適当に組み合わせて実施しているに過ぎなかった。
【００１１】
ところが、発明者の鋭意研究の結果、これらの作像条件変更の中には、画像濃度が高まると同時に粒状性が低下するものや、逆に画像濃度が高まると同時に粒状性が増加するものが存在することを発見した。具体的には、画像濃度が高まると同時に粒状性が低下する（画質が向上する）ものとして、
・トナー濃度を増加する。
・現像ローラ回転数を高くする。
などがあり、一方で画像濃度が高まると同時に粒状性が増加する（画質が低下する）ものとして
・直流現像バイアスを大きくする。
などがあることを確認した。すなわち、画像濃度だけではなく粒状性に注目して作像条件を変更する場合には、これらを巧みに組み合わせた作像条件の変更が必須となり、逆に、これらの作像条件を巧みに組み合わせることにより、画像濃度（「平均的な画像濃度」に相当）と粒状性（「画像濃度ムラ」に相当）を比較的任意に制御できることも確認した。
【００１２】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、画質を大きく決定する粒状性に関わる情報に基づいて画質を優位して画像を形成することができる画像形成方法を提供することにある。
【００１３】
また、他の目的は、画質を大きく決定する粒状性に関わる情報に基づいて画質を優位して画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、電子写真方式で画像を形成する画像形成方法において、画像担持体上に形成された潜像をトナー現像し、光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量に対応する検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求め、前記各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させることを特徴とする。
【００１５】
第２の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００１６】
第３の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子がトナー濃度であることを特徴とする。
【００１７】
第４の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像ギャップであることを特徴とする。
【００１８】
第５の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像剤の汲み上げ量であることを特徴とする。
【００１９】
第６の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像バイアス交番成分であることを特徴とする。
【００２０】
第７の手段は、第１の手段において、前記第１の制御因子が静電潜像画像部電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００２１】
第８の手段は、第１の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された作像対象となっている画像であることを特徴とする。
【００２２】
第９の手段は、第１の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された予め設定されたパターンの画像であることを特徴とする。
【００２３】
第１０の手段は、第８又は第９の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上から転写された中間転写体上の画像であることを特徴とする。
【００２５】
第１１の手段は、画像担持体と、現像剤担持体とを備え、画像担持体上に形成された画像を現像剤担持体上の現像剤により現像することにより可視画像を形成する画像形成装置において、光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量を検知する検知手段と、前記検知手段の検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求める演算手段と、前記演算手段で求められた各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させる制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
第１２の手段は、画像担持体と、トナー担持体とを備え、画像担持体上に形成された画像をトナー担持体上のトナーにより現像することにより可視画像を形成する画像形成装置において、光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量を検知する検知手段と、前記検知手段の検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求める演算手段と、前記演算手段で求められた各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
第１３の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００２８】
第１４の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子がトナー濃度であることを特徴とする。
【００２９】
第１５の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像ギャップであることを特徴とする。
【００３０】
第１６の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像剤の汲み上げ量であることを特徴とする。
【００３１】
第１７の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像バイアス交番成分であることを特徴とする。
【００３２】
第１８の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記第１の制御因子が静電潜像画像部電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする。
【００３３】
第１９の手段は、第１１又は第１２の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された作像対象となっている画像であることを特徴とする。
【００３４】
第２０の手段は、第１１又は第１２の手段において前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された予め設定されたパターンの画像であることを特徴とする。
【００３５】
第２１の手段は、第１９又は第２０の手段において、前記トナー現像された画像が画像担持体上から転写された中間転写体上の画像であることを特徴とする。
【００４０】
なお、後述の実施形態において、画像担持体は像担持１５０あるいは感光体６１に、現像剤担持体及びトナー担持体は現像ローラ６３ｃに、濃度ムラ検知手段は画質測定装置１００に、濃度検知手段は光電変換素子１０３及び増幅回路１２０に、制御手段は制御回路ＣＯＮにそれぞれ対応する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４２】
１．第１の実施形態
１．１ 全体構成
図１は本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式２成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図、図２は全体を示す図である。
【００４３】
図２において、本実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰの略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方には給紙部２が配置され、給紙部２には各段に給紙トレイ２１が設けられている。また、画像形成部１の上方には、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部、所謂排紙トレイ４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。
【００４４】
画像形成部１では、図１に示すように無端状のベルトからなる中間転写ベルト５の上方に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像部６が並置されている。各々の作像部６では、各色毎に設けられたドラム状の感光体６１の外周に沿って、帯電装置６２、露光部６５、現像装置６３、クリーニング装置６４などが配置されている。帯電装置６２は、感光体６１の表面に帯電処理を行い、露光部６５では、画像情報を感光体６１表面にレーザ光で照射する露光装置７からのレーザ光が照射される。現像装置６３は、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー現像して可視化し、クリーニング装置６４は転写後に感光体６１の表面に残留したトナーを除去回収する。
【００４５】
作像プロセスとしては、中間転写ベルト５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に１次転写装置６６によって転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、最後に、ブラック（Ｋ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト５上に転写された４色のトナー像は、給紙部２から給紙されてきた記録紙２０に２次転写装置５１で転写され、定着装置８によって定着された後、排紙ローラ４１によって排紙トレイ４に排紙され、あるいは両面装置９に搬送される。両面印刷時は、搬送経路は分岐部９１で分岐され、両面装置９を経由して、記録紙２０は反転される。そして、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト５の表面に残留したトナーはクリーニング装置５２によって除去回収される。なお、符号９２は両面装置９からの反転排紙経路である。また、図１では、各部の符号の後ろに色を表すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて各色の作像部を区別している。
【００４６】
給紙部２は、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、最上位の記録紙２０がピックアップローラ２５に当接する位置まで、一端が給紙トレイ２１の底部に揺動可能に支持された底板２４の他端を上昇させる。そして、給紙ローラ２６の回転により、最上位の記録紙２０はピックアップローラ２５によって給紙トレイ２１から引き出され、給紙ローラ２６によって縦搬送路２７を介してレジストローラ２３側へと搬送される。レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト５上のトナー像と記録紙２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙２０を送り出す。レジストローラ２３は前記縦搬送路２７からの記録紙２０の他に、手差しトレイ８４から搬送されてくる記録紙２０に対しても同様に機能する。なお、図２中、符号８１は分岐爪、符号８２は排紙トレイであり、縦搬送路２７の下流側でジャムが生じたときに分岐爪８１が作動して排紙トレイ８２に用紙を導出する機能を有する。
【００４７】
読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１及び第２の走行体３２、３３が往復移動する。この走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４によって後方に設置されているＣＣＤ３５の結像面に集光され、ＣＣＤ３５によって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（不図示）の発光により感光体６１の表面に光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体６１に至る。また読み取り部３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられている。
【００４８】
なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、前述のように光走査して原稿を読み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像も同様の画像形成プロセスによって記録紙２０上に画像が形成され、すべて１つの排紙トレイ４に排紙され、収納される。画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を自動的に行うことができるために、現像剤や感光体などを即座に交換する必要が無く、現像剤や感光体などの寿命を極限まで長くすることができる。
【００４９】
１．２ 画質
図３及び図４は６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図１及び図２の画像形成装置によって記録媒体２０上に形成された網点画像（１つの網点の大きさは「２ピクセル×２ピクセル」）の拡大写真（記載上の都合により便宜上、写真撮影時に２値化処理を施している）であり、図３は初期の画像ＰＴ１を、図４はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す。図３に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像ＰＴ１が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、ざらつき感のあるハーフトーン画像ＰＴ２となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。
【００５０】
すなわち粒状度の高い（粒状性の悪い）画像はざらつき感の大きな画像を示し、粒状度の低い（粒状性の良い）画像はざらつき感の少ない均一な画像を示す。しかし、濃度ムラの全てが視覚に訴えるざらつき感となる訳ではなく、プリント画像の画質に関しては人間が目視した時にざらつき感を感じなければ良い。濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を図５に示す。このように、人間の視覚により濃度ムラを感じる空間周波数は、前述のように約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとして ０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。
【００５１】
１．３ 画質測定装置
図６は画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成を示す図である。同図において、画質測定装置１００は、光反射型センサ（フォトリフレクタ）１１０と、この光反射型センサ１１０からの電気信号を増幅する増幅回路１２０と、この増幅回路１２０によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路１３０と、この演算回路１３０からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成する信号生成手段としての信号生成回路１４０とからなる。前記光反射型センサ１１０は、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１０１と、ＬＥＤ１０１からの出射光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ１０２と、像担持体１５０上の画像パターン１５１からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子１０３と、光電変換素子１０３の結像面に前記画像パターン１５１からの反射光を結像させる結像レンズ１０４とからなる。光反射型センサ１１０は、図７の走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光ＳＰとした光反射型センサを用いる。
【００５２】
光反射型センサ１１０は、ＬＥＤ１０１からなる光源からの照射ビームを集光レンズ１０２によって集光し、像担持体１５０上に形成された画像パターン１５１面における円形ビーム径がおおよそ４００［μｍ］になるようにしている。ここから反射する光はフォトダイオードなどの光電変換素子１０３によって検出され、画像パターン１５１内のトナー粒子１５２の付着ムラは光電変換素子１０３へ入射する光量変動として捕らえることができる。
【００５３】
トナー付着量に応じた光量変動を捕らえる方法としては、トナー粒子と像担持体表面における正反射特性もしくは乱反射特性の違いによって検出する方法や、トナー粒子と像担持体表面の反射分光特性の違いによって検出する方法などがあり、これらを組み合わせることでより感度の高い検出を行うこともできる。正反射特性もしくは乱反射特性の違いを利用する場合には、一般にトナー像は乱反射特性が強いことから、像担持体１５０表面は光沢度が高く正反射特性の強い材質とするのが好ましい。また、反射分光特性の違いによって検出する場合には、トナー粒子５２の反射分光特性と像担持体１５０表面の反射分光特性とが大きく異なる光源波長を用いることが好ましい。図６の測定装置は、８７０［ｎｍ］の発光波長を有するＬＥＤ１０１を用い、トナー粒子１５２と像担持体１５０表面との乱反射特性の違いを利用した検知方法を実施する例である。ビーム径に関しては図５に示したような人間の視覚の空間周波数特性において最も感度の高い約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の濃度ムラが検知できるように、少なくともスポット光ＳＰの走査方向に関するビーム径（図７のｄ１）は１［ｍｍ］以下とする必要がある。このビーム径ｄ１は、図５における空間周波数が最大となる値１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数である１［ｍｍ］から導かれ、この実施形態では、ビーム径（ｄ１）は、およそ４００［μｍ］としている。前記ビーム径ｄ１は、ビーム照射面における前記スポット光ＳＰの単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離でここでは定義している。
【００５４】
図８は図６の光反射型センサ１１０を現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。この例では、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向の中央部付近に光反射型センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを固定して設置してある。スポット光ＳＰによる感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上の画像の走査は感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転駆動によってなされ、図３または図４に示したような画像ＰＴ１，ＰＴ２を用紙搬送方向（図においては長手方向）に走査したときの反射光の出力を検出する。この反射光の前記増幅回路１２０からの光量（電圧）変動の状態を図９に示す。このときのスポット光ＳＰの走査条件は、走査速度が２００［ｍｍ／ｓ］、走査距離が約１１［ｍｍ］、データのサンプリング周期が７５［μｓ］、すなわち、画像上でのサンプリング間隔は約１５［μｍ］ピッチであり、平均処理工程などを含まない１回の走査のみである。なお、図９の光量平均値を求めることによってパターンに付着するトナー粒子１５２の平均付着量を算出することができ、本実施形態にでは、この算出結果が画像濃度（平均的な画像濃度）となる。
【００５５】
また、この実施形態では、画質及び画像濃度を測定するための画像パターンを形成して制御に必要な情報を求めているが、像担持体上１５０上に形成された作像対象となる画像から必要な情報を求めることも可能である。但し、その際には、多数の作像パターンを記憶し、その記憶された作像パターンと比較して必要な制御情報を演算する必要がある。
【００５６】
１．４ 制御
１．４．１ ノイズ量の算出
図９に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ムラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路１３０によって空間周波数特性を算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の公知の手法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図１０に示す。なお、図１０の６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に見られるピークは図３及び図４のドットパターンの繰り返し周波数によるものである。
【００５７】
図５から分かるように視覚特性は１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数をもつ濃度ムラに非常に敏感であることから、例えば図１０における１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近のノイズ量を比較することにより、図４に示したパターン（画像ＰＴ２）の図３のパターン（画像ＰＴ１）に対する画質低下度（粒状性増加）を知ることができる。
【００５８】
また、図１０の空間周波数特性を得た後に、図６の演算回路１３０を用いて図１０の空間周波数特性に対して図５の視覚空間周波数特性の重み付けを行うことによってで図１１の空間周波数をパラメータとした視覚ノイズ量を得ることもできる。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去する事ができているため、注目している画質に関係のない情報を除去することもできるため、画質の誤検知などが発生し難くなる。さらに、図１１の視覚ノイズ量を、図６の演算回路１３０で０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１２のように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【００５９】
このような手続きにより画質の低下が検知された場合には、適切な画像形成条件の制御を促すよう、図６の信号生成回路１４０により信号の生成を行う。この信号を受けて、画像形成条件を画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮで可能な限り正常な画質に復元できるような自動制御を行う。図４の画像を図３の状態に復元するための画像形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
ａ）現像剤のトナー濃度を高くする
ｂ）現像ローラの回転速度を速くする
ｃ）現像ギャップを狭める
ｄ）ドクタギャップを広げる
ｅ）現像バイアスの交番成分を大きくする
ｆ）劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する
ｇ）現像剤を自動交換する
ｈ）感光体表面を研磨する
などが挙げられる。ａ）〜ｅ）の現像条件変更を実施した場合には、画像濃度ムラの回復が可能となるが、同時に平均画像濃度も増加してしまう。よって、この様な場合には画像濃度ムラを増加させることなく平均画像濃度を低下させることが可能な作像条件変更としての、
ｉ）現像バイアス平均値の絶対値を小さくする
ｊ）感光体上画像部電位の絶対値を高くする
などの現像ポテンシャルの制御を併用することにより、平均画像濃度を固定したまま画像濃度ムラだけを回復させることができる。
【００６０】
以上は、従来の平均画像濃度を一定に保つ制御に対して単純付加的に画像濃度ムラの制御を実施した例であり、平均画像濃度の制御ルーチンと画像濃度ムラの制御ルーチンが独立しているものである。
【００６１】
なお、前記ｃ）の現像ギャップを狭めること、ｄ）のドクタギャップを広げること、ｈ）の感光体表面を研磨することはそれぞれ機械的に調整するもので、ｃ）については現像ローラを移動させる手段を設け、この手段により現像ギャップの調整を行い、ｄ）についてはドクタブレードを現像ローラに対して移動させる手段を設け、この手段によりドクタギャップの調整を行うようにする。ｈ）については、別途感光体表面を研磨する部材を設け、必要に応じて感光体に表面に当接させることにより感光体表面を研磨することができるようにしても、また、感光体を取り出して研磨するようにしてもよい。
【００６２】
自動制御のみでは画質の復元が不可能と判断された場合には、制御回路ＣＯＮは、図示しない表示装置に現像剤や感光体等のパーツの交換を指示し、前記パーツの交換を促す。これらの手続きにより現像剤や感光体などの寿命を最大限に延ばすことができる。また、最低限必要なパターンの大きさが、約１［ｍｍ］×約１０［ｍｍ］程度であるため、パターン画像形成によって消費されてしまうトナー量も最小レベルに抑えることができる。
【００６３】
なお、図８の例では感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ表面の画質を検知するようにスポット光ＳＰが照射されているが、中間転写ベルト５や記録媒体２０に形成された画像に対してスポット光ＳＰを照射するように構成しても良いことは言うまでもない。また、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上にスポット光ＳＰを照射する際にはスポット光ＳＰ自身による静電潜像の破壊に起因した画質低下を防ぐために、スポット光ＳＰの波長と感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの分光感度波長領域とは異なっていることが好ましい。
【００６４】
１．４．２ 視覚ノイズ量の算出
図１０の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路１３０によって前記空間周波数特性に対して図５に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図１１は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路１３０の視覚ノイズ量の出力状態を示している。この重み付けは図１０の特性に対して図５の特性を乗算することによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去することが可能となるので、注目している画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を除去することができると、誤検知の発生をほとんどなくすことができる。
【００６５】
１．４．３ 視覚ノイズの総量
図１１に示した視覚ノイズ量を演算回路１３０を用いて０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１２に示すように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【００６６】
１．４．４ 処理手順
図１３は図８に示したように各色感光体６１上に形成された画質を検知できるような画像形成装置ＭＦＰに関して、画質測定装置１００が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。説明を簡略にするために、４つある感光体ステーションのうち１つのみを取り上げた場合に関して説明する。なお、この制御は画質検知装置１００の信号生成回路１４０からの出力信号に基づいて画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮのＣＰＵが実行する。ＣＰＵは、図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして使用しながら以下の処理を実行する。
【００６７】
図８において、あるタイミングでプロコン開始命令信号が生成される。このタイミングとは、例えば画像形成装置ＭＦＰの電源投入時の立ち上げ時や、プリントされたカウンタ情報などに基づいて適当（任意）に設定される。プロコン開始命令を受けて、感光体６１上に検知用の画像パターン（例えば図３に示すような特定のハーフトーン画像）５１を作像する（ステップＳ１）。ＬＥＤ１で発光した光束を画像パターン１５１に当て、反射光を光電変換素子１０３に導いて検知し、光電変換素子１０３の受光量変動が電圧に変換され、増幅されて出力される（ステップＳ２）。このときの出力電圧を図１４に示す。図１４には、画像形成装置ＭＦＰの出荷直後の出力状態（出荷時）と、長期間画像形成装置ＭＦＰが使用された結果、現像剤等が劣化した時の出力状態（状態α）とを比較して示している。
【００６８】
一方、光電変換素子１０３の出力電圧（センサ出力電圧）と実際のトナー付着量との間には図１５に示すような電圧とトナー付着量との関係があるので、この変換テーブルＴ１を参照して電圧変動をトナー付着量の変動に変換することによりトナー付着量変動信号（図１６）を得る（ステップＳ３）。出荷時及び状態αでのトナー付着量平均値をそれぞれＤ０及びＤとすると、これらの差分ΔＤは平均トナー付着量の変動分を示す（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００６９】
そして、トナー付着量変動信号Ｘ（ｘ）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し（ステップＳ４）、その結果得られる変換信号Ｙ（ｆ）（これは複素数）の絶対値を演算することにより図１７に示すようなパワースペクトルＡ（ｆ）を得る（ステップＳ５）。このパワースペクトルを空間周波数の視覚特性（図５）により重み付けを行い（図１８−ステップＳ６）、特定の空間周波数区間（例えば、０．１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以上５．０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以下の区間）での積分を行うと、粒状性指標Ｃを得る（図１９−ステップＳ７）。そして、出荷時の粒状性指標Ｃ０と状態αでの粒状性指標Ｃとの差分ΔＣを求める（ステップＳ８）。この差分ΔＣが粒状性の変動分を表す。ここまでで得られたΔＤ及びΔＣがマシンの仕様値範囲内であれば、特別な制御を施すことなくプリント動作を実行する（ステップＳ１１，ステップＳ１４）。しかし、これらが仕様値範囲外の場合は、例えば現像条件を変更することにより制御を行う。
【００７０】
現像条件の制御手続きを以下に説明する。
図２０は検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示す図である。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また、現像ローラ線速増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、この関係は、現像バイアスと現像ローラ回転速度を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることを示している。
【００７１】
例えばこの実施形態に係る画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続け、現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像ローラ線速比１．６のままでは図２１の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。このような場合には、図２０の現像条件制御テーブルＴ２を参照し、平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる（ステップＳ１２）。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像ローラ線速を１．６から２．０に変更することにより（工程ｂ１−ステップＳ１３）、出荷時の状態に復元することができた。
【００７２】
このように現像バイアスと現像ローラ線速との両者を現像条件制御テーブルＴ２を参照して適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。尚、「状態α１」からの画質復元の手順は、図２２に示すように工程ａ１’及び工程ｂ１’を経由しても良いことは言うまでもない。また、図２２のような「状態α２」からの画質復元に関しては、例えば工程ａ２及び工程ｂ２を経由することで実現できる。
【００７３】
さらに前述のように従来の平均画像濃度を一定に保つ制御に対して単純付加的に画像濃度ムラの制御を、現像ローラ線速の増加と現像バイアスの低減の組み合わせで行った場合を同様の図式で示すと図２３のようになる。この制御では、図４の画像状態を示す「状態α０」からの画像復元は、図３の画像状態を示す「状態χ０」に復元することが可能となる。
【００７４】
１．４．５ 現像剤の自動交換
１．４．５．１ 機構
前記ｇ）のように画像濃度ムラの回復に現像剤交換が有効である。図２４は図１及び図８に示した２成分系の現像プロセスで現像する現像装置６３の構成を示す概略図である。同図において、現像タンク６３ｇには上部の感光体６１と対向する部分に現像ローラ６３ｃが、２室に分かれた現像タンク６３ｇの下部に第１及び第２のスクリュ６３ｅ，６３ｆがそれぞれ設けられ、第１のスクリュ６３ｅの上部にトナー補給口と現像剤補給口が設けられ、下部に現像剤破棄口が設けられている。
【００７５】
図２５は現像剤タンクに現像剤とトナーを供給する現像剤／トナー供給機構の構成を示す断面図、図２６は、現像剤廃棄機構の構成を示す断面図である。
【００７６】
図２５において、現像剤／トナー供給機構は、現像剤収容部３３０と、トナー収容部３５０と、トナー及び現像剤移送部３７０とから基本的に構成されている。トナー及び現像剤移送部３７０は従来公知の通称モーノポンプと呼ばれる吸い込み型の一軸偏芯スクリューポンプ３７１を用いている。スクリューポンプ３７１の構成は、金属などの剛性をもつ材料で偏芯したスクリュー形状に作られたロータ３７２と、ゴム等の弾性体で作られた２条スクリュー形状に作られ、固定されて設置されるステータ３７３と、これらを包み、かつ粉体の搬送路を形成する樹脂材料などで作られたホルダ３７４とを有している。前記ロータ３７２は、図示しない駆動源と駆動連結された歯車３７５及び軸継ぎ手３７６を介して回転駆動される。ロータ３７２の回転により、ポンプに強い自吸力が生じ、トナー及び現像剤を吸い込むことが可能となる。なお、吸引型スクリューポンプ３７１は専用モータもしくは画像形成装置内のメインモータとクラッチ（図示せず）を介して、その駆動が制御される。
【００７７】
このように構成される１軸偏芯スクリューポンプ３７１は、高い固気比で連続定量移送が可能であって、ロータ３７２の回転数に比例した正確なトナー及び現像剤の移送量が得られることが知られている。したがって、トナー及び現像剤の移送量の制御はスクリューポンプの駆動時間を制御すればよい。また、移送経路は供給管３８１に例えばフレキシブルなチューブ等を用いることによって高位置や上下左右の任意方向へ自由に移送することができる。しかも、スクリューポンプ３７１は移送する現像剤やトナーに無用なストレスを与えることがなく、これから使用する現像剤、トナーの移送にきわめて有利なものである。
【００７８】
現像剤収納部３３０は、袋状に形成された収納容器３３２を有し、該収納容器３３２の上部中央にはパイプ状の吸い込みガイド部材３３３と超音波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド部材３３３の下端は、収納容器３３２の底部近くまで達し、また上端は収納容器３３２から飛び出し、ネジ部３３４が形成されている。このネジ部３３４には、口金部材３３５が螺合され、口金部材３３５の上部に供給管３３１の一端が連結されている。この供給管３３１の他端は上記現像剤移送部３７０の吸い込み口３７７に連結されている。
【００７９】
収納容器３３２は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、８０〜１２０μｍ程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層または複層構成にして作られている。なお、これらシートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効である。また、吸い込みガイド部材３３３もポリエチレンやナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器３３２と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合である。前記吸い込みガイド部材３３３は、現像剤の吸引口にあたるものであるが、工場での現像剤充填口の役割も果たすものである。そして、工場で現像剤が充填された収納容器３３２はその吸い込みガイド部材３３３のネジ部３３４に口金部材３３５の代りにキャップ３３６が取り付けられる。よって、工場出荷時にはキャップ３３６によって収納部材３３２は完全に密封され、使用時にはこのキャップ３３６を外し、上記口金部材３３５を装填するだけで済み、操作がきわめて簡便である。
【００８０】
電子写真用現像剤は、流動性が非常に悪い。このため、収納容器３３２は縦置きとし、パイプ状の吸い込みガイド部材３３３の下端をその底部近傍位置に達するように配置している。スクリューポンプによりトナーは、吸い込みガイド部材３３３の先端部より吸引される。収納容器３３２は、フレキシブルであるので、現像剤の吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減容されるが、吸い込みガイド部材３３３により収納容器３３２の減容時の局部的変形による現像剤詰まりなどの発生がおさえられ、収納されている現像剤は袋内に残すことなく排出される。また、袋状の収納容器３３２の底部を逆円錐形状３３７とし、収納する現像剤が少量となっても、現像剤の重量により自然落下し吸い込みガイド部材３３３の吸引口に移送させている。これらにより、現像剤収納量の多少にかかわりなく安定した現像剤移送が可能となる。
【００８１】
次に、トナー収容部材３５０について説明する。トナー収納手段３５０は、袋状に形成された収納容器３５２を有し、該収納容器３５２の上部中央にはパイプ状の吸い込みガイド部材３５３と超音波等により溶着され、一体的に結合されている。この吸い込みガイド部材３５３の下端は、収納容器３５２の底部近くまで達し、また上端は収納容器３５２から飛び出し、ネジ部３５４が形成されている。このネジ部３５４には、エアー取り入れ部３５７を口金部材３５５が螺合され、口金部材３５５の上部に供給管３５１の一端が連結されている。この供給管３５１の他端は図示していないトナー移送手段３７０の吸い込み口に連結されている。
【００８２】
収納容器３５２は、ポリエチレンやナイロン等の樹脂製で、８０〜１２０μｍ程度の厚味を持ったフレキシブルなシートを単層または複層構成にして作られている。なお、これらシートの表面にアルミ蒸着処理することは静電気対策に有効である。また、吸い込みガイド部材３５３もポリエチレンやナイロン等の樹脂製にすることができ、収納容器３５２と同一材に設定すれば、リサイクルするのに好都合である。前記吸い込みガイド部材３５３は、トナーの吸引口にあたるものであるが、工場でのトナー充填口の役割も果たすものである。そして、工場で現像剤が充填された収納容器３３２はその吸い込みガイド部材３５３のネジ部３５４に口金部材３５５の代りにキャップ３５９が取り付けられる。よって、工場出荷時にはキャップ３５９によって収納部材３５２は完全に密封され、使用時にはこのキャップ３５９を外し、前記口金部材３５５を装填するだけで済み、操作がきわめて簡便である。
【００８３】
電子写真用トナーは、流動性が非常に悪い。このため、収納容器３５２は縦置きとし、パイプ状の吸い込みガイド部材３５３の下端をその底部近傍位置に達するように配置している。スクリューポンプ３７１によりトナーは、吸い込みガイド部材３５３の先端部より吸引される。
【００８４】
また、吸い込みガイド部材３５３は２重菅に構成され、トナー吸い込み部の回りにエアー導通部３５７が形成されている。このエアー導通部３５７には、口金部材３５５に形成されたエアー入口３５６と通じており、そしてこのエアー入口３５６には図示していないエアーポンプからエアーが送り込まれるように構成されている。トナーを吸引するとき、エアー入口３５６、エアー導通部３５７を経て吸い込みガイド部材３５３の下端部より噴出されたエアーはトナー層を拡散しながら通過することにより、トナーの流動化がはかられる。トナーが流動化されることにより架橋現象等の発生が防止されトナーの移動（移送）がより確実なものとなる。なお、符号３５８は収納容器３５２に送り込まれたエアーを逃がすフィルター部である。
【００８５】
収納容器３５２はフレキシブルであるので、トナーの吸引が進むにつれ、その袋内の容積が減容されるが、吸い込みガイド部材３５３により収納容器３５２の減容時の局部的変形によるトナー詰まりなどの発生が抑えられ、収納されているトナーは袋内に残すことなく排出される。また、袋状の収納容器３５２の底部を逆円錐形状３６０とし、収納するトナーが少量となっても、トナーの重量により自然落下し吸い込みガイド部材３５３の吸引口に移送させている。これらにより、トナー収納量の多少にかかわりなく安定したトナー移送が可能となる。
【００８６】
現像剤収容部３３０からの現像剤流路３３１とトナー収容部３５０からのトナー流路３５１とは、流路切り替えシャッター３１０を介して、トナー及び現像剤搬送部３７０の流路３７１と連結されている。通常は、流路切り替えシャッター３１０は、トナー流路３５１と流路３７１を連結し、現像剤流路３３１と流路３７１とを遮断した状態となっており、通常のトナー補給動作が実施される。
【００８７】
現像器内の劣化現像剤の廃棄並びに現像器への新しい現像剤の充填は以下のようにして行われる。
【００８８】
プロセス条件のみでの制御及び現像剤中のトナーの入替えだけでは画質の制御が不可能であり判断された場合には、キャリアの入替えが必要となる。キャリア単体のみの交換は手間がかかるので、トナーも含めて現像剤そのものを入換える工程を実施する。現像器６３の現像剤収容部の一部（ここでは第１のスクリュ６３ｅの下部）に設けられた現像剤廃棄シャッタ３２０を開口することにより現像剤は自重で落下し、廃現像剤収容部３９０内に収容される。現像器６３の第１及び第２のスクリュ６３ｅ，６３ｆ及び現像ローラ６３ｃを回転し続けることにより現像器６３内の現像剤の大部分は前記現像剤廃棄シャッタ３２０から落下し、現像剤収容部３９０内に収まる。現像器６３内の現像剤が十分に廃棄された時点で、現像剤廃棄シャッタ３２０を閉じる。
【００８９】
現像剤廃棄シャッタ３２０が閉じられると、流路切り替えシャッタ３１０を切り替えてトナー流路３５１と流路３７１を遮断し、現像剤流路３３１と流路３７１とを連結する。次に、ロータ１７２を予め見積もられた必要回転数だけ回転させて、必要量の現像剤を現像器６３内に充填し、充填が済んだら、流路切り替えシャッタ３１０を元に戻す。これらの工程により、現像器６３内には新しい現像剤が必要量充填され、以降の通常作像動作への準備が完了する。
【００９０】
１．４．５．２ 制御
図２７は現像剤の自動交換を含む画質制御の制御手順を示すフローチャートである。
【００９１】
通常は、電気的もしくは機械的なプロセス条件の制御による自動画質制御を行う（ステップＳ２１）。この自動制御の際には、予め設定された電気的条件範囲内もしくは機械的条件範囲内にて制御を実施する。電気的条件範囲とは、例えば感光体帯電工程や現像工程などにて異常放電が生じないような感光体帯電電位や現像ローラ印加電位などであったり、地肌汚れやキャリア付着などの異常画像が発生しないための電位条件であったりする。また機械的条件範囲とは、各部の回転軸受けの耐久や発熱に関わる駆動限界であったり、トナー飛散やキャリア飛散や感光体へのダメージなどを考慮した駆動限界であったりする。
【００９２】
前記ステップＳ２１における自動画質制御において、適正制御範囲を超えたと判断された場合には（ステップＳ２２）、トナーの極度な劣化が想定されるため、トナーの入換えを行う（ステップＳ２３）。トナーの入換えは、トナー回収とトナー供給によって行われる。すなわち、現像器６３へのトナー補給を遮断した状態で強制的なベタ画像現像を実施し、感光体６１上に付着したトナーが感光体６１上に設置されたクリーナ、あるいは転写体への転写工程を介して転写体に設置されたクリーナによって回収され、図示しない廃トナー収容部に収容される。現像器６３内の現像剤から十分にトナーが排出されたのちに、現像器６３へのトナー補給遮断を解除し、トナー収容部３５０からトナー補給を実施し、現像剤のトナー濃度が適当な値に達するまでトナー補給並びに現像剤の攪拌を実施する。
【００９３】
このトナー入換え工程を実施した後に、感光体６１上あるいは転写体上への検知画像の作像及び画質検知を行い、画質が十分に復元されていればステップＳ２１の通常の自動画質制御に戻る（ステップＳ２４）。
【００９４】
ステップＳ２３のトナー入換え工程によっても画質が十分に復元されていない場合には、キャリアの極度な劣化が想定されるため、現像剤の入換えを行う（ステップＳ２５）。現像剤の入換えに関しては、前述のように現像剤廃棄シャッタ３２０を開放して現像タンク６３ｇ内の現像剤を現像剤収容部３９０に収容し、流路切換シャッタ３１０の開放部を現像剤収容部３３０からの流路側に切り換え現像剤を現像タンク６３ｇに補給する。詳細は前述の通りである。
【００９５】
このステップＳ２５の現像剤入換え工程を実施した後に、感光体６１上あるいは転写体上への検知画像の作像及び画質検知を行い、画質が十分に復元されていればステップＳ２１の通常の自動画質制御に戻る（ステップＳ２６）。
【００９６】
ステップＳ２５で現像剤を入れ換えてもも画質が十分に復元されていない場合には、感光体６１の極度な劣化が想定されるため、画像形成装置のオペレーションパネル等の表示装置（図示せず）にエラー表示を行い、ユーザに対してマシン状態を知らせる（ステップＳ２７）。これにより感光体６１がユーザ交換可能な場合は、このエラー表示を受けてユーザが感光体７１を交換すればよい。また、感光体６１のユーザ交換が不可能な画像形成装置の場合には、エラー表示と同時に、サービスセンタへ電話回線等を経由して通報を行い（ステップＳ２８）、感光体交換等のサービスメンテを促す（ステップＳ２９）。
【００９７】
このようにして前記ｆ）及びｇ）の工程が実施される。
【００９８】
２．第２の実施形態
図２８は、第２の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【００９９】
図２８において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像剤トナー濃度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示す図である。この図には、現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、またトナー濃度の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスとトナー濃度を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１００】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、トナー濃度５．０［ｗｔ％］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及びトナー濃度５．０［ｗｔ％］のままでは図２４の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、トナー濃度を５．０［ｗｔ％］から６．９［ｗｔ％］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスとトナー濃度との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
３．第３の実施形態
図２９は、第３の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０１】
図２９において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ギャップを変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また現像ギャップの狭化に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスと現像ギャップを適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１０２】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ギャップ０．４［ｍｍ］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像ギャップ０．４［ｍｍ］のままでは図２５の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像ギャップを０．４［ｍｍ］から０．３［ｍｍ］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスと現像ギャップとの両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
４．第４の実施形態
図３０は、第４の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０３】
図３０において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ローラ上単位面積当りの現像剤付着量（以下、汲み上げ量）を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また汲み上げ量の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスと汲み上げ量を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１０４】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、汲み上げ量７０［ｍｇ／ｃｍ２］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び汲み上げ量７０［ｍｇ／ｃｍ２］のままでは図２６の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、汲み上げ量を７０［ｍｇ／ｃｍ２］から８０［ｍｇ／ｃｍ２］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスと汲み上げ量との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
【０１０５】
５．第５の実施形態
図３１は、第５の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０６】
図３１において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像バイアス交番成分を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また現像バイアス交番成分の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、現像バイアスと現像バイアス交番成分を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１０７】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像バイアス交番成分２．０［ｋＶｐ−ｐ］に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像バイアス交番成分２．０［ｋＶｐ−ｐ］のままでは図２７の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像バイアス交番成分を２．０［ｋＶｐ−ｐ］から２．８［ｋＶｐ−ｐ］に変更することにより（工程ｂ１）、出荷時の状態に復元することができた。このように現像バイアスと現像バイアス交番成分との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
６．第６の実施形態
第１の実施形態における図２１、及び第２の実施形態における図２８で示した現像ローラ線速増加及びトナー濃度の増加による工程ｂ１の制御を併用することによっても良い。出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６、及びトナー濃度５．０［ｗｔ％］の条件で「状態χ１」となっていたものが、マシンを使用し続ける事により現像剤劣化等が進行し、「状態α１」に移行してしまった場合、現像バイアス４００［Ｖ］、現像ローラ線速比１．８、及びトナー濃度６．０［ｗｔ％］とする事で「状態χ１」に復元することができた。このように、類似の機能を有する制御手段（ここでは現像ローラ線速増加とトナー濃度増加）を複数組み合わせることにより、それぞれの制御手段の変更量を少なくすることができるメリットがある。
【０１０８】
現像ローラ線速増加とトナー濃度増加の組み合わせのみでは無く、想定される全ての組み合わせが有効となることは言うまでもない。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１０９】
７．第７の実施形態
図３２は、第７の実施形態に係る平均トナー付着量Ｄと粒状性指標Ｃの関係を示す図である。なお、センサを始め特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１１０】
図３２において破線で示されたグリッドは検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、静電潜像画像部電位と感光体線速に対する現像ローラ線速比を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示している。図２８では、画像部電位の低下に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また現像ローラ線速比の増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、画像部電位と現像ローラ線速を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることが示されている。
【０１１１】
例えばこの画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には画像部電位１００［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続けることにより現像剤劣化等が生じた結果、画像部電位１００［Ｖ］及び現像ローラ線速比１．６のままでは図２８の「状態α０」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。まずは画像部電位を高くし（工程ａ０）、「状態β０」に移行させる。この時点で画像部電位は１００［Ｖ］から１２０［Ｖ］に変更された。次に、現像ローラ線速比を１．６から２．０に変更することにより（工程ｂ０）、出荷時の状態に復元することができた。このように静電潜像画像部電位と現像ローラ線速との両者を適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。
【０１１２】
８．第８の実施形態
図３３は第８の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成図である。この実施形態は、現像ローラが感光体に接触した１成分現像プロセスを採用した例である。なお、２成分現像プロセスを採用した図１及び図８に示した各部と同等な部分には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１３】
この実施形態では、現像装置６３が、図１及び図８の例と異なるだけで、他の各部は図８の例と同等に構成されている。また、図では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋで各色のステーションを表し、Ｙステーションのみ符号を付しているが、他のステーションでも同様である。。図３３において、現像装置６３は１成分現像プロセスの一般的な構成で、トナータンク６３ａにトナー帯電ローラ６３ｂと現像ローラ６３ｃが設けられ、現像ローラ６３ｃの外周にトナー層を挟んで当接するようにメータリングブレード６３ｄが設けられている。
【０１１４】
このような現像ローラ６３ｃが感光体６１に接触した１成分系の現像プロセスにより現像する画像形成装置で、トナーの劣化等により初期画像図３の状態が、図４の状態に移行してしまったとする。図４の画像を図３の状態に復元するための画像形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
ｂ）現像ローラの回転速度を速くする
ｅ）現像バイアスの交番成分を大きくする
ｆ）劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する
ｈ）感光体表面を研磨する
などの上記第１の実施形態で挙げた制御因子の幾つかがやはり画像濃度ムラに有効である。
【０１１５】
さらに、図３３のようなな接触１成分現像プロセスに固有の制御因子として、
ｋ）メータリングブレードの当接圧を弱くする（現像ローラ上トナー付着量を増加する）
も有効である。
【０１１６】
ｂ），ｅ），ｆ），ｈ）及びｋ）の現像条件変更を実施した場合には、画像濃度ムラの回復が可能となるが、同時に平均画像濃度も増加してしまうので、この様な場合には
ｉ）現像バイアス平均値の絶対値を変更する
ｊ）感光体上画像部電位の絶対値を変更する
などの現像ポテンシャルの制御を併用することによって、目的の平均画像濃度と画像濃度ムラへ回復させることができることは、上記第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態における自動制御、第５の実施形態、及び第７の実施形態に関しても同様である。また、第４の実施形態での「現像ローラ上の現像剤付着量」を「現像ローラ上のトナー付着量」と見なせば、２成分現像プロセスから１成分現像プロセスとして構成できる。従って、第４の実施形態も接触１成分現像プロセスの場合に適用できる。また、ｋ）のメータリングブレードの当接圧を弱くするためには、メータリングブレードを現像ローラに対して移動させる手段を設け、この手段によってメータリングブレードを移動させるようにすればよい。
【０１１７】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１１８】
なお、前記ｆ）における「劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する」工程を実施する際には、１成分系であるので前述の図２５に示した現像剤収容部３３０と廃現像剤収容部３９０が省略され、トナー収容部３５０からトナーを供給できるようにすればよい。廃トナーは通常設けられている廃トナータンクに収容される。
【０１１９】
この場合には、図２７の処理においては、ステップＳ２５及びステップＳ２６の処理を省略したルーチンで実施される。
【０１２０】
９．第９の実施形態
図３４は第９の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。この実施形態は、現像ローラが感光体に接触しない、所謂非接触の１成分現像プロセスを採用した例である。この実施形態は、図３３の例とは現像ローラ６３が感光体６１に接触していないことを除いて同一に構成されているので、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明者省略する。
【０１２１】
このような現像ローラ６３が感光体６１に対して非接触な状態で１成分系の現像プロセスによって現像する画像形成装置で、トナーの劣化等により初期画像図３の状態が、図４の状態に移行してしまったとする。図４の画像を図３の状態に復元するための画像形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
ｂ）現像ローラの回転速度を速くする
ｃ）現像ギャップを狭める
ｅ）現像バイアスの交番成分を大きくする
ｆ）劣化したトナーを消費して新しいトナーを補給する
ｈ）感光体表面を研磨する
などの上記第１の実施例で挙げた制御因子の幾つかがやはり画像濃度ムラに有効である。さらに、図３０のような非接触１成分現像プロセスに固有の制御因子として、
ｋ）メータリングブレードの当接圧を弱くする（現像ローラ上トナー付着量を増加する）
も有効である。ｂ），ｅ），ｆ），ｈ）及びｋ）の現像条件変更を実施した場合には、画像濃度ムラの回復が可能となるが、同時に平均画像濃度も増加してしまうので、このような場合には
ｉ）現像バイアス平均値の絶対値を変更する
ｊ）感光体上画像部電位の絶対値を変更する
などの現像ポテンシャルの制御を併用することによって目的の平均画像濃度と画像濃度ムラへ回復させることが可能であるのは、上記第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態における自動制御、第３の実施形態、第５の実施形態、及び第７の実施形態に関しても同様である。また、また、第４の実施形態での「現像ローラ上の現像剤付着量」を「現像ローラ上のトナー付着量」と見なせば、２成分現像プロセスから１成分現像プロセスとして構成できるのは第８の実施形態と同様である。従って、第４の実施形態も非接触１成分現像プロセスの場合に適用できる。
【０１２２】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態及び第８の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１２３】
１０．第１０の実施形態
図３５は第１０の実施形態に係る画像形成装置に設けられる画質測定装置１００のセンサ部を示す図である。前述の第１ないし第９の実施形態例においては図６に示したように投光スポットを集光レンズ１０２によって十分に小さく絞って照射し、その反射光を検出する光電変換素子１０３からなるセンサによって画像濃度ムラを検出しているが、この実施形態では、投光領域が広範囲を照明できる光源（ＬＥＤ１０１）を使用し、その画像パターン１５１からの反射して受光素子１０３に入射する画像上反射光を微小領域にしても良い。
【０１２４】
このような例として、例えば図３６に示すように広範囲に照明された検知パターン１５１の各微小領域からの反射光を、等倍結像素子（例えば、日本板硝子社製セルフォックレンズアレイなど）１６０を介してアレイ状に受光素子が配列した所謂アレイ状受光素子１６１（例えば、ＣＭＯＳ受光素子が３００ｄｐｉで数十〜数百ピクセル配列されたもの（ＴＡＯＳ社製ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）など）へ入光させるように構成すると、スポット光の走査を行うことなく２次元画像情報を取り込むことができる。２次元画像情報を利用すれば、１次元画像情報に比べて非常に正確な画像濃度ムラ情報を得ることができる点でメリットがある。
【０１２５】
また、図６の様な構成の場合でも、図示しない駆動ミラー等により画像担持体の移動方向と交差する方向へスポット光を走査することによっても二次元画像情報が採取できることは言うまでもない。
【０１２６】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態あるいは第８の実施形態と同等に構成されているので、重複する説明は省略する。
【０１２７】
１１．第１１の実施形態
図３７及び図３８は第１１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。第１ないし第１０の実施形態では、感光体上の画質を検知するように構成されているが、中間転写ベルト５上の画質を検知するように構成することもできる。図３７は図１の画像形成部の中間転写ベルト５に対向させて光反射型センサ１０を設けた例、図３８は図８の画像形成部の中間転写ベルト５に対向させて光反射型センサ１０を設けた例である。図３７のように中間転写ベルト５上の画質を検知するように光反射型センサ１０を設けることは、感光体６１の小径化に伴って感光体６１上に画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが配置できない場合などには有効である。特に、中間転写ベルト５上に配置すると、図６や図３５に示したような画質測定装置１００を中間転写ベルト５上で重ね合わされた画像の各色に関する位置ズレの検知センサとしても利用することができる。
【０１２８】
また、図３８に示したように各色感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上及び中間転写ベルト５上の両者に画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、１０を設置すると、画質劣化が感光体６１上への作像条件によるものなのか、感光体６１から中間転写ベルト５への転写される時の転写条件によるものなのかを判定することも可能である。画質劣化が転写工程において発生していると判断される場合には、転写バイアスの最適化や、感光体６１と中間転写ベルト５との微小な速度差を最適化することなどによって、画質の回復が可能となる場合もある。
【０１２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電子写真方式で画像を形成する際、画像担持体上に形成された潜像をトナー現像し、トナー現像された画像から人間の視覚感度が最大となる空間周波数を含む空間周波数領域での画像濃度ムラの情報と、前記画像の平均的な画像濃度の情報とを求め、求められた情報に基づいて画像濃度ムラに関する作像条件を変更するようにしたので、画質を大きく決定する粒状性に関わる情報に基づいて画質を優位して画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラーの画像形成装置全体を示す図である。
【図３】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像の初期の画像を示す図である。
【図４】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像のある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像を示す図である。
【図５】濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を示す図である。
【図６】第１の実施形態における画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成及び画像形成装置の制御回路を示す図である。
【図７】走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図である。
【図８】図６の光反射型センサ１０を図１の画像形成部の現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。
【図９】図６反射光の増幅回路からの光量（電圧）変動を示す図である。
【図１０】図９の測定結果から高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により算出された空間周波数特性を示す図である。
【図１１】視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図である。
【図１２】算出された視覚ノイズの総量を示す図である。
【図１３】画質測定装置が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】ＬＥＤで発光した光束を画像パターンに当て、反射光を光電変換素子に導いて検知した出力電圧を示す図である。
【図１５】センサ出力電圧と実際のトナー付着量との間の関係を示す図である。
【図１６】電圧変動をトナー付着量の変動に変換して得られるトナー付着量変動信号の出力状態を示す図である。
【図１７】トナー付着量変動信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、その結果得られる変換信号の絶対値を演算することにより得られるパワースペクトルを示す図である。
【図１８】図１７のパワースペクトルを空間周波数の図５の視覚特性により重み付けされた視覚ノイズ量を示す図である。
【図１９】図１８で得られた視覚ノイズ量を特定の空間周波数区間で積分して得られた粒状性指標を示す図である。
【図２０】検知対象としている画像パターンについて、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとが出荷時状態においてどのように変化するかを示す図である。
【図２１】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する方法（平均トナー付着量と粒状性指標の関係）を示す図である。
【図２２】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する他の方法（平均トナー付着量と粒状性指標の関係）を示す図である。
【図２３】従来の平均画像濃度を一定に保つ制御に対して単純付加的に画像濃度ムラの制御を現像ローラ線速の増加と現像バイアスの低減の組み合わせで行う方法を示す図である。
【図２４】図１及び図８に示した２成分系の現像プロセスで現像する現像装置６３の構成を示す概略図である。
【図２５】現像剤タンクに現像剤とトナーを供給する現像剤／トナー供給機構の構成を示す断面図である。
【図２６】現像剤廃棄機構の構成を示す断面図である。
【図２７】現像剤の自動交換を含む画質制御の制御手順を示すフローチャートである。
【図２８】第２の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図２９】第３の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３０】第４の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３１】第５の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３２】第７の実施形態に係る平均トナー付着量と粒状性指標の関係を示す図である。
【図３３】第８の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成図である。
【図３４】第９の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。
【図３５】第１０の実施形態に係る画像形成装置に設けられる画質測定装置のセンサ部を示す図である。
【図３６】第１０の実施形態に係る画質測定装置のセンサ部の他の例を示す図である。
【図３７】第１１の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部の概略構成を示す図である。
【図３８】第１１の実施形態に係る画像形成装置の他の画像形成部の概略構成を示す図である。
１ 画像形成部
６ 作像部
７ 露光装置
１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 光反射型センサ
６１ 感光体
６３ 現像
６３ａ トナータンク
６３ｂ トナー帯電ローラ
６３ｃ 現像ローラ
６３ｄ メータリングブレード
６３ｅ，６３ｆ スクリュ
６３ｇ 現像タンク
１０１ ＬＥＤ（発光素子）
１０２ 集光レンズ
１０３ 光電変換素子（受光素子）
１０４ 結像レンズ
１１０ 画質センサ
１１３ ＬＥＤアレイ
１２０ 増幅回路
１３０ 演算回路
１４０ 信号生成回路
１５０ 像担持体
１５１ 検知パターン
３２０ 現像剤廃棄シャッタ
３３０ 現像剤収容部
３５０ トナー収容部
３７０ トナー／現像剤移送部３７０
ＣＯＮ 制御回路
ＭＦＰ 画像形成装置
ＳＰ スポット光
Claims (21)
- 電子写真方式で画像を形成する画像形成方法において、
画像担持体上に形成された潜像をトナー現像し、
光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量に対応する検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求め、
前記各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させること、
を特徴とする画像形成方法。 - 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子がトナー濃度であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像ギャップであることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像剤の汲み上げ量であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像バイアス交番成分であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記第１の制御因子が静電潜像画像部電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された作像対象となっている画像であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された予め設定されたパターンの画像であることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
- 前記トナー現像された画像が画像担持体上から転写された中間転写体上の画像であることを特徴とする請求項８又は９記載の画像形成方法。
- 画像担持体と、現像剤担持体とを備え、画像担持体上に形成された画像を現像剤担持体上の現像剤により現像することにより可視画像を形成する画像形成装置において、
光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求める演算手段と、
前記演算手段で求められた各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表され る現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 画像担持体と、トナー担持体とを備え、画像担持体上に形成された画像をトナー担持体上のトナーにより現像することにより可視画像を形成する画像形成装置において、
光スポット径が１ｍｍ以下の光反射型センサを用い、前記トナー現像された画像からの反射光量を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知出力からフーリエ変換により空間周波数特性を求め、求められた空間周波数特性を視覚特性により重み付けし、さらにそれを視覚ノイズ量として空間周波数領域に関して積分することによって得られた粒状性指標によって表される画像濃度ムラの情報と、前記反射光量に対応する検知出力から得られた時間平均の画像濃度の情報とを求める演算手段と、
前記演算手段で求められた各情報から画像濃度ムラの変化量及び画像濃度の変化量を求め、少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、一方の軸を粒状性指標に他方の軸を平均トナー付着量にとって作成され、トナー付着量の低下に伴い粒状性が向上する第１の制御因子とトナー付着量の増加に伴い粒状性が向上する第２の制御因子によって表される現像条件制御テーブルを用い、前記第１の制御因子と前記第２の制御因子を同時又はシーケンシャルに制御し、前記画像濃度ムラを減少させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子がトナー濃度であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像ギャップであることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像剤の汲み上げ量であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記第１の制御因子が現像バイアス電位であり、前記第２の制御因子が現像バイアス交番成分であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記第１の制御因子が静電潜像画像部電位であり、前記第２の制御因子が感光体に対する現像ローラの線速比であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された作像対象となっている画像であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記トナー現像された画像が画像担持体上に形成された予め設定されたパターンの画像であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
- 前記トナー現像された画像が画像担持体上から転写された中間転写体上の画像であることを特徴とする請求項１９又は２０記載の画像形成装置。
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