JPH07140769A

JPH07140769A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07140769A
Application number: JP5308757A
Authority: JP
Inventors: Fumitake Ueno; 史丈植野; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】装置を大型化することなく、少ないメモリ量で
精度の高い濃度制御を行う。【構成】転写ドラム上にトナー像からなる基準パターン
（パッチ）を形成し、濃度センサによってパッチ濃度を
検出する。現像装置の現像バイアス電圧Ｖとパッチ濃度
Ｄとの関係は、図５のように、上方に凸の緩やかな曲線
によって表される。いま、最大濃度Ｄ_max を与える最適
現像バイアス電圧Ｖ_cal を求める。ところで、図５の曲
線は、湿度変化や像担持体の劣化等によって左右にずれ
たりするが、基本的な形状は変わらない。したがって、
一定の電位差ΔＶ（＝Ｖ₂ −Ｖ₁ ）に対する濃度差ΔＤ
（Ｄ₂ −Ｄ₁ ）は、Ｖ₁ 、Ｖ₂ がそれぞれＶ_cal の前後
に設定されたときに最少となる。そこで、一定のΔＶに
対して、ΔＤが規定値以下になるようなＶ₁ 、Ｖ₂ を求
め、Ｖ_cal ＝（Ｖ₁ ＋Ｖ₂ ）／２に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナー像からなる基準
パターンを形成し、この基準パターンの濃度に基づい
て、実際の現像時の最適現像バイアス電圧を設定してな
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像形成装置において、電子写真
感光体に対して、帯電、露光、現像等を行って電子写真
感光体上にトナー像を形成し、このトナー像を転写紙
（転写材）に転写するという一連の画像形成プロセス
を、複数色のトナー像について繰り返すことにより、転
写紙上にカラー画像を形成するものが知られている。こ
のような画像形成装置としては、例えばＤＳＡ２６０７
７２７、特開昭５０−５０９３５号公報にて開示されて
いるものが実用化されている。

【０００３】以下、図１１、図１２を参照して、４色フ
ルカラー画像形成装置の場合を例に説明する。なお、図
１１は画像形成装置全体の縦断面図、また図１２は現像
装置の拡大縦断面図である。

【０００４】画像形成装置Ａは、図１１に示すように、
装置本体のほぼ中央に、矢印Ｒ１方向に回転自在に支持
された感光ドラム（電子写真感光体）１を備えている。
この感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順
に、感光ドラム１表面を一様に帯電する帯電装置２、感
光ドラム１に光を照射して静電潜像を形成する露光手段
３、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する
現像装置５、担持した転写紙に感光ドラム１上のトナー
像を転写する転写装置６、感光ドラム１上の残留トナー
を除去するクリーニング装置７等が配設されている。

【０００５】感光ドラム１は、直径４０ｍｍのアルミシ
リンダの外周面に、有機感光体（ＯＰＣ）からなる光導
電体を塗布することによって形成されている。なお、Ｏ
ＰＣに代えて、Ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等であってもよ
い。

【０００６】帯電装置２は、感光ドラム１表面に当接さ
れた帯電ローラ２ａと、該帯電ローラに帯電電圧を印加
する電源（不図示）とを有する。帯電ローラ２ａには、
電源によって、−７００Ｖの直流電圧に、交流周波数７
００Ｈｚでピーク間電圧１５００Ｖの交流電圧が重畳さ
れている。これにより、感光ドラム１表面はほぼ−７０
０Ｖに帯電される。

【０００７】露光手段３は、レーザダイオード１０、高
速モータ１１によって回転駆動される多面鏡１２、レン
ズ１３、反射ミラー１５を有し、これらの部材によって
光路１６を形成している。

【０００８】現像装置５は、矢印Ｒ５方向に回転可能な
支持体２０と、該支持体２０に搭載された４個の現像カ
ートリッジ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとを有す
る。現像カートリッジ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ
は、図１２に示すように、それぞれイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラックの各色のトナーを収納する収容室
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、各開口部２３ａ、２
３ｂ、２３ｃ、２３ｄに回転自在に配置された現像ロー
ラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、これら現像ローラ
にトナーを塗布する塗布ローラ２６ａ、２６ｂ、２６
ｃ、２６ｄ、現像ローラに塗布されたトナーの層圧を規
制するトナー規制部材２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７
ｄ、収容室内のトナーを現像室２８ａ、２８ｂ、２８
ｃ、２８ｄに移動させる攪拌部材２９ａ、２９ｂ、２９
ｃ、２９ｄを備えている。支持体２０には、その外周面
を４等分する位置に４個の開口面２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ、２０ｄが形成されており、支持体２０を回転させて
所定の現像カートリッジ（図１２では、イエローの現像
カートリッジ２１ａ）を感光ドラム１に対向する現像位
置に配置したとき、これら開口面２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ、２０ｄと、各現像カートリッジの開口部２３ａ、２
３ｂ、２３ｃ、２３ｄとが一致するように構成されてい
る。なお、このように支持体２０を回転駆動するための
方法は、例えば特開昭５０−９３４３７に詳述されてい
る。また、上述の現像ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、
２５ｄの回転時の周速は、感光ドラム１の周速の１．０
〜２．０倍の範囲で設定するのが好ましい。上述の各ト
ナー規制部材２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、現像
ローラ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ上のトナーの層
圧を規制するとともに、トナーに対して必要なトリボを
付与する。これらトナー規制部材の材質としては、トナ
ーに負極性を帯びさせる場合はナイロン等がよく、反対
に正極性を帯びさせる場合にはシリコンゴム等がよい。

【０００９】上述の現像カートリッジ２１ａ、２１ｂ、
２１ｃ、２１ｄは、トナー補給やメインナンス等の煩雑
さを解消するものであり、ユーザーによって簡便に交換
できる構成となっている。また、これら現像カートリッ
ジ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに収納されるトナー
は、カートリッジ構成が簡単で小型化、低コスト化が容
易な一成分現像剤を用いることが好ましいが、二成分現
像剤を用いてもよいのはもちろんである。

【００１０】転写装置６は、図１１に示すように、矢印
Ｒ３０方向に回転自在に支持された転写ドラム３０を備
えている。転写ドラム３０は、直径１５６ｍｍの金属シ
リンダ３０ａに、厚さ２ｍｍの弾性層３０ｂを巻き付
け、さらにその上層に厚さ１００μｍのＰＶＤＦ３０ｃ
を形成して構成されており、感光ドラム１とほぼ同じ周
速で、矢印Ｒ３０方向に回転する。なお、弾性層３０ｂ
は、発泡ウレタンによって形成している。転写ドラム３
０の外周には、転写紙の先端を把持するグリッパ３１が
設けてある。転写ドラム３０の周囲には、また、吸着ロ
ーラ３２、分離帯電器３３、分離爪３５、クリーニング
装置３６、除電ローラ３７等が配設されている。

【００１１】上述の分離爪３５の下流側には、定着装置
４０が配置され、また、装置本体の下部には、転写紙を
収納した着脱自在の転写紙カセット４１、該転写紙カセ
ット４１から転写紙を給紙するピックアップローラ４２
が配置されている。

【００１２】つづいて、上述の４色フルカラー画像形成
装置Ａの動作を説明する。

【００１３】画像形成装置Ａは、マゼンタの画像模様に
従った信号が入力されると、レーザダイオード１０から
発せられたレーザ光が、光路１６を通って感光ドラム１
に照射され、感光ドラム１は、光の照射された箇所がほ
ぼ−１００Ｖになる。さらに感光ドラム１が矢印Ｒ１方
向に回転すると、現像カートリッジ２１ｂによってマゼ
ンタ色のトナーが付着されトナー像として可視化され
る。さらに、転写行程を詳述すると、感光ドラム１上の
トナー像と同期して、転写紙カセット４１内からピック
アップローラ４２によって転写紙が給紙され、転写ドラ
ム３０に吸着される。

【００１４】転写紙は、転写ドラム３０に供給される
と、グリッパ３１によって先端が把持され、全体を転写
ドラム３０に巻き付けるようにして保持される。つづい
て、感光ドラム１上のトナー像は、不図示の電源によっ
て感光ドラム１と転写ドラム３０との間に印加された電
圧によって、転写ドラム３０に保持された状態の転写紙
上に転写される。このとき、同時に転写紙への電荷注入
により、転写ドラム３０へ吸着される。なお、必要に応
じて、吸着ローラ３２に電圧印加し、予め転写ドラム３
０に転写紙を吸着するようにしてもよい。

【００１５】以上の行程をシアン色、イエロー色、黒色
のトナーについても行うことによって、転写紙上には４
色のトナー像が積層される。この転写紙は、分離帯電器
３３および分離爪３５によって転写ドラム３０から剥離
され、さらに、従来公知の加熱、加圧の定着装置４０に
よって４色のトナー像が溶融固着され、最終的なカラー
コピーとして、装置本体外部に排出される。

【００１６】一方、感光ドラム１上の転写残トナー（残
留トナー）は各色の転写終了毎に公知のファーブラシ、
ブレード手段等のクリーニング装置７によって清掃され
る。また、転写ドラム３０に付着した不要なトナーも必
要に応じてファーブラシ、ウェブ等のを備えたクリーニ
ング装置３６によって清掃することが好ましい。

【００１７】ところで、上述した画像形成装置は、使用
する環境、プリント枚数等の諸条件によって画像濃度が
変動することがあり、良好な階調再現性や色調が得られ
なくなるおそれがある。そこで従来、感光ドラム１（ま
たは転写ドラム３０）上にトナー像による基準パターン
を形成し、この基準パターンの濃度を検出し、その検出
値を露光量、現像バイアス、転写バイアス等にフィード
バックすることにより安定した画像濃度を得ていた。例
えば、感光ドラム１（または転写ドラム３０）上に、露
光量や現像バイアス電圧、転写バイアス電圧等の画像形
成プロセス条件を適宜に変更して多数の基準パターンを
形成し、これらの基準パターン濃度を検出し、所定の濃
度が得られた基準パターンにおける画像形成プロセス条
件を選択することで最適化が図られるようになってい
た。また、装置本体内に装置内部の湿度を検知するため
の湿度センサを備えるとともに、代表的な湿度に応じた
画像形成プロセス条件決定のための濃度とプロセス条件
とのテーブルを内部に備える。そして、濃度制御方法と
して装置内部の湿度を検出することで適宜なテーブルを
選択するともに所定の画像形成プロセス条件で基準パタ
ーンを形成し、濃度検出を行って検出値と所定濃度との
差分からテーブルを用いて最適な画像形成プロセス条件
を求めるという手法によっても最適化を行っていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術例における画像濃度安定化方法においては、以
下に示すような問題点があった。ある画像形成プロセス条件を決定するために多数の
基準パターンを形成する必要があり、このため、トナー
消費量が増大するとともに感光ドラムや転写ドラムが汚
染されやすくなる。また、廃トナー量が増加するため、
クリーニング装置の容積を拡大させることが必要とな
り、装置全体の小型化の妨げとなる。細かい湿度差に応じたテーブルを多数格納するため
にはメモリ量が非常に大きくなってしまう。逆にメモリ
量を小さくすることでテーブルの量を低減させることが
できるが、この場合には、大まかな湿度差によるテーブ
ルとなるため、精度の高い濃度補正を行うことができな
い。

【００１９】そこで、本発明は、装置の小型化を可能と
するとともに、小さいメモリ量で精度の高い濃度補正を
行うことができるようにした画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、電子写真感光体表面にトナ
ー像を形成する画像形成装置において、前記電子写真感
光体上にトナー像からなる基準パターンを形成する基準
パターン形成手段と、前記電子写真感光体上に形成され
た基準パターンの濃度を検出する濃度検出手段と、該濃
度検出手段の出力に応じて前記現像手段の現像バイアス
の電圧を変更する濃度制御手段とを有し、前記基準パタ
ーン形成手段は、前記濃度制御手段を介してそれぞれ値
の異なる少なくとも２つの現像バイアスの電圧によっ
て、前記電子写真感光体上に少なくとも２つの基準パタ
ーンを形成し、前記濃度検出手段は、これら基準パター
ンの濃度を検出し、前記濃度制御手段は、前記現像バイ
アスの電位差と前記基準パターンの濃度差とに基づい
て、最適濃度を付与する最適現像バイアス電圧を設定す
ることを特徴とする。

【００２１】また、電子写真感光体表面に色の異なる複
数色のトナー像を反復形成するとともに、これらトナー
像を、転写手段に担持された転写材に順次転写してなる
画像形成装置において、前記転写手段上に基準パターン
を形成する基準パターン形成手段と、前記転写手段上に
形成された基準パターンの濃度を検出する濃度検出手段
と、該濃度検出手段の出力に応じて前記現像手段の現像
バイアスの電圧を変更する濃度制御手段とを有し、前記
基準パターン形成手段は、前記濃度制御手段を介してそ
れぞれ値の異なる少なくとも２つの現像バイアスの電圧
によって、前記転写手段上に少なくとも２つの基準パタ
ーンを形成し、前記濃度検出手段は、これら基準パター
ンの濃度を検出し、前記濃度制御手段は、前記現像バイ
アスの電位差と前記基準パターンの濃度差とに基づい
て、最適濃度を付与する最適現像バイアス電圧を設定す
ることを特徴とする。

【００２２】これらの場合、前記基準パターン形成手段
は、環境状態評価手段を有するとともに、該環境状態評
価手段の出力に基いて基準パターンの濃度を変更するよ
うにしてもよい。

【００２３】前記環境状態評価手段は、評価因子として
温湿度を評価したり、評価因子として耐久時間を評価し
たりすることができる。

【００２４】また、前記濃度制御手段は、前記現像バイ
アス電圧の電位差と前記基準パターンの濃度差とが対応
関係にあることに基づき、所定の電位差における濃度差
が規定値以下になるように、前記現像バイアス電圧の制
御を行うことができる。

【００２５】

【作用】以上構成に基づき、２つの異なる現像バイアス
電圧（Ｖ₁ 、Ｖ₂ とする）によって基準パターンを形成
し、それぞれ濃度検出手段によって濃度（Ｄ₁ 、Ｄ₂ と
する。）を検出する。ここで、現像バイアス電圧Ｖと基
準パターンの濃度Ｄとの一般的な関係は、前者を横軸、
後者を縦軸にとると、後述するように、上方に凸の緩や
かな曲線であって、かつ極大値を有する曲線が得られ
る。この極大値が、基準パターンの濃度の最大値Ｄ_max
であり、この最大値Ｄ_max を与える現像バイアス電圧Ｖ
が、最適現像バイアス電圧Ｖ_cal である。つまり、現像
バイアス電圧Ｖをこの最適現像バイアス電圧Ｖ_cal に設
定することによって、基準パターンの濃度Ｄを最大にす
ることができる。ところで上述の曲線を電圧−濃度曲線
とすると、この電圧−濃度曲線は、環境等によって変化
する。すなわち画像形成装置本体内の温湿度や電子写真
感光体の特性変化（劣化）によって変化する。例えば、
湿度が高くなったり、低くなったりすることによって、
電圧−濃度曲線が左方にずれたり、右方にずれたりす
る。また、電子写真感光体の劣化が進行すると、この曲
線の曲がり具合が変化したりする。ところがこれらが変
化した場合であっても、電圧−濃度曲線の基本的な形
（上方に凸の曲線で極大値を有する）は変化しない。こ
の性質を利用して、最適現像バイアス電圧Ｖ_cal を求め
る。すなわち、まず異なる現像バイアス電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂
で、２つの基準パターンを形成する。これらの濃度Ｄ
₁ 、Ｄ₂ を検出する。これらの電圧の電位差ΔＶ（＝Ｖ
₂ −Ｖ₁ ）と基準パターンの濃度差ΔＤ（＝Ｄ₂ −Ｄ
₁ ）との関係を求める。例えば、電位差ΔＶを一定に設
定すると、温湿度や電子写真感光体の劣化にかかわら
ず、２つの基準パターンの電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ が、最適現像
バイアス電圧Ｖ_cal の前後にそれぞれ設定されたとき
に、濃度差ΔＤが最低となる。したがって、この濃度差
ΔＤが所定値以下になるように、２つの基準パターンの
電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ の値の組を求めれば、これらの電圧Ｖ
₁ 、Ｖ₂ は、最適現像バイアス電圧Ｖ_cal に極めて近い
ものとすることができる。最適現像バイアス電圧Ｖ_cal
を設定するための一例をあげると、最適現像バイアス電
圧Ｖ_cal 近傍において、電圧−濃度曲線がこの電圧に関
して線対象の場合には、２つの現像バイアス電圧Ｖ₁ 、
Ｖ₂ における濃度差ΔＤ（＝Ｄ₂ −Ｄ₁ ）が零のとき
に、最適バイアス電圧Ｖ_cal は、（Ｖ₁ ＋ΔＶ／２）＝
（Ｖ₁ ＋Ｖ₂ ）／２で与えられる。ところで、濃度差Δ
Ｄを零にしようとすると、おのずと、基準パターンを形
成しなければならない回数が増加するため、この増加を
防止し、しかも比較的正確に最適バイアス電圧Ｖ_cal を
求める方法として、本発明のように、濃度差ΔＤを所定
値以下とするような現像バイアス電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ の組を
求め、これから最適バイアス電圧Ｖ_cal を算出するよう
にしている。

【００２６】なお、上述の電位差ΔＶと濃度差ΔＤとに
は、既に温湿度や電子写真感光体の劣化の状態は、パラ
メータとして包含されているため、湿度等に関する膨大
なテーブル等はまったく不要である。

【００２７】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。〈実施例１〉図１に、本発明に係る画像形成装置Ａの構
成の概略を図示する。なお、同図において、図１１およ
び図１２にて示す従来の画像形成装置と同様な構成、作
用のものについては、同一の符号を付してその説明を省
略するものとする。

【００２８】転写ドラム３０の回転方向（矢印Ｒ３０方
向）についての感光ドラム１の下流側で、かつ分離帯電
器３３少し上流側には、濃度センサ（濃度検出手段）５
０が配置されている。濃度センサ５０は、図２の縦断面
図に示すように、ＬＥＤ等の発光素子５０ａと、フォト
ダイオード、ＣｄＳ等の受光素子５０ｂとを有し、発光
素子５０ａから発せられた入射光Ｌ１を被測定面である
転写ドラム３０表面に照射し、そこから反射してくる反
射光Ｌ２を受光素子５０ｂで受光することにより濃度を
測定する。なお、発光素子５０ａと受光素子５０ｂとの
取付角度は、乱反射した反射光Ｌ２を有効に受光できる
角度であれば、任意の角度に設定することが可能である
が、照射角（転写ドラム３０の表面上の入射点ｈにおけ
る入射光Ｌ１と法線Ｈとのなす角）αは３０°〜６０
°、受光角（同じく、反射光Ｌ２と法線Ｈとのなす角）
βは０°〜１５°に設定するのが好ましい。

【００２９】上述の濃度センサ５０は、図１に示すよう
に、プリンタ制御部６０の信号検出回路６２に接続され
ている。また、同図中、５１は高圧バイアス電源５２の
電圧を制御するバイアス制御手段、６１は濃度検出対象
となるトナー像、すなわち所定の基準パターン（以下
「パッチ」という。）Ｐを形成する基準パターン形成手
段、６３は温湿度等の環境を検知してその評価を行う環
境状態評価手段、６４は露光手段３のレーザを駆動する
ための駆動回路、６５は現像カートリッジ脱着、トナー
有無検出手段である。

【００３０】パッチＰの濃度検知は次のようにして行
う。図３の斜視図に示すように、まず、転写ドラム３０
表面上の、濃度センサ５０に対応する位置にマゼンタト
ナーで濃度検知用のパッチＰを形成する。このパッチＰ
の形成は、基準パターン形成手段６１が、環境状態評価
手段６３からの指令に基づき、バイアス制御手段（濃度
制御手段）５１を介して高圧バイアス電源５２の電圧を
調整し、これにより現像バイアス電圧Ｖを変化させて基
準濃度となるパッチＰを形成する。

【００３１】この現像バイアス電圧Ｖは濃度変化に最も
寄与する成分を使用し、例えば、直流電圧に交流電圧を
重畳した現像バイアスを用いた場合には、直流電圧成分
を変化させる。また、重畳したバイアスを用いた場合に
おいて、トナーを感光ドラム１に向けて移動させる現像
電界を形成する現像促進電圧は、感光ドラム１への放電
現象を招く直前の電圧を用いることで最大限にトナーを
付勢することが可能となるため、この現像促進電圧を固
定したままでパッチＰの濃度Ｄの変更を図る際には、感
光ドラム１から現像スリーブにトナーを引き戻す電界
（現像電界と方向が反対）を形成する引き戻し電圧を変
化させることで電圧の積分平均値を変化させ、これによ
ってパッチＰの濃度Ｄを変更するのがよい。以下、本実
施例においてはパッチＰの濃度Ｄを変化させる手段とし
て、上述の引き戻し電圧を変更するようにした。

【００３２】図４に、前述の現像カートリッジ脱着トナ
ー有無検出手段６５による検知と画像濃度制御実行判断
の処理の流れ図を示す。まず、上述の検出手段６５に
て、現像カートリッジ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ
が装着されているか否かのチェックを行い（Ｓ１）、有
ならばステップＳ２へ、無ならば前回＝カートリッジ無
として（Ｓ３）処理を終了する。ステップＳ２では前回
＝無かをチェックし、無ならば画像濃度制御実行、起動
をかけ（Ｓ７）処理を終了する。有ならば、ステップＳ
４へ移行し、現像トナーの有無チェックを行う。ステッ
プＳ４にて、トナー有でないならば、前回＝トナー無と
して（Ｓ５）処理を終了し、トナー有ならばステップＳ
６へ移行し、前回トナー無か否かのチェックを行う。こ
こで、無ならば前述のステップＳ７へ移行し、無でない
ならば処理を終了する。

【００３３】図５に、バイアス制御手段５１による現像
バイアス電圧Ｖとパッチ濃度Ｄとの関係を示す。同図か
ら明らかなように、パッチ濃度Ｄは、現像バイアス電圧
Ｖの増加に伴い、上方に凸の、緩やかにカーブする電圧
−濃度曲線Ｌ_ext を描き、現像バイアス電圧がＶ_cal の
ときに、極大の濃度Ｄ_max をとるような関係にある。こ
こでは、一定の電位差ΔＶ（＝Ｖ₂ −Ｖ₁ ）における濃
度差ΔＤ（＝Ｄ₂ −Ｄ₁ ）が、規定値以下となるよう
に、現像バイアス電圧Ｖ₁ 、Ｖ₂ を変化させてパッチ作
成を行い最適バイアス電圧Ｖ_cal の検索を行うようにし
ている。すなわち、図５において、ΔＶを一定にした場
合には、ΔＤは、Ｖ₁ 、Ｖ₂ がＶ_cal に近い程小さく、
さらには、Ｖ₁ 、Ｖ₂ がそれぞれＶ_cal の前後に設定さ
れた場合に、最も小さくなる。このことから、ΔＤが規
定値以下の場合には、Ｖ₁ 、Ｖ₂ が最適バイアス電圧Ｖ
_cal にかなり近い値に設定されていることを示す。

【００３４】以下に、少なくとも、２つのパッチＰの濃
度、いわゆる履歴パッチ濃度Ｄ₁ 、Ｄ₂ に基づいて、本
来所望する画像最大濃度Ｄ_max を出力するための最適現
像バイアス電圧Ｖ_cal を設定するための制御の詳細を説
明する。

【００３５】図６に制御手段の処理の流れ図を示す。ま
ず、環境状態評価手段６３からの指令に応じて基準濃度
のパッチＰ₂ を形成するための現像バイアス電圧Ｖ₂ を
設定し、濃度検知可能なサイズのパッチＰ₂ を作成する
（Ｓ１１）。そして、パッチＰ₂ を作成したか否かを判
定し（Ｓ１２）、終了したならばステップＳ１３へ移行
する。ステップＳ１３においては、上述のバイアス電圧
Ｖ₂ で形成したパッチＰ₂ の履歴パッチ濃度Ｄ₂ を検出
し、履歴濃度データとして格納する。そして、同様な方
法で予め検知しておいた前回の履歴パッチ濃度Ｄ₁ との
濃度差ΔＤ（ΔＤ＝｜Ｄ₂ −Ｄ₁ ｜）を求め、規定値以
下であるか否かを判定し（Ｓ１４）、規定値以下なら
ば、ステップＳ１５へ移行し、Ｖ₁ ＋ΔＶ／２＝（Ｖ₁
＋Ｖ₂ ）／２を最適現像バイアス電圧Ｖ_cal とし、処理
を終了する。また、規定値以上ならば、ステップＳ１６
へ移行し、他のΔＶ差のパッチパターンを検索する。こ
こで、検索するΔＶ差のパッチパターンは、予め想定し
ＲＯＭ等に格納しておいた複数のパッチパターンから検
索を行う。検索をある規定回数以上行ったか否かのチェ
ックを行いながら（Ｓ１６、Ｓ１７）、順次ステップＳ
１１〜Ｓ１７を繰り返す。

【００３６】そして、検索回数が規定回数以上となった
ら濃度制御収束不可能と判断し、濃度制御前のデフォル
ト値を現像バイアス電圧Ｖ_cal として処理を終了する。

【００３７】このように、画像形成時には、現像バイア
ス電圧Ｖを最適現像バイアス電圧Ｖ_cal に設定すること
で、濃度の安定した画像を得ることが可能となる。

【００３８】本実施例では、環境状況評価手段６３にお
いて、予め想定できる濃度履歴データの履歴パッチ濃度
差ΔＤ、現像バイアス電圧の電位差ΔＶのパターンをＲ
ＯＭ等に格納しておき、検索を行った後、再度検知を行
い、補正を加えることにより、特に湿度センサを用いる
ことなしに、湿度データを加味した濃度制御を行うこと
ができる。これを図７を参照して説明する。図７は湿度
が異なる環境下で前述した濃度検知を行った結果であ
る。低湿環境下（湿度１０％）で測定したものには添字
Ｌを、通常環境下（湿度６０％）では添字Ｎを、高湿環
境下（湿度８０％）では添字Ｈを付して説明する。上述
の各環境下でパッチ濃度Ｄを検出することにより、それ
ぞれ図７に示す電圧−濃度曲線Ｌ_extL、Ｌ_extN、Ｌ_extH
が得られ、各曲線とＤ_max との交点における現像バイア
ス電圧Ｖ_calL、Ｖ_calN、Ｖ_calHが求められ、次の画像形
成時においてバイアス制御手段５１で補正電圧値として
得られたＶ_calL、Ｖ_calN、Ｖ_calHを高圧バイアス電源５
２から現像バイアス電圧Ｖとして出力することで安定し
た画像濃度が得られる。つまり、いかなる湿度環境下に
おいても本実施例で説明した現像バイアス電圧Ｖの補正
電圧制御を行うことで、常に高濃度かつ一定の濃度を維
持しながらの画像形成が可能となる。

【００３９】以上説明した濃度制御方法は、マゼンタト
ナーのみについて述べたが、マゼンタトナーに引き続き
他色トナーについても上述の濃度制御を行うことで、同
様な効果が得られる。

【００４０】以上説明した本実施例では、温湿度等が変
化するいかなる環境下においても安定した濃度が維持で
きるとともに、耐久時間の経過に伴って劣化する感光ド
ラム１の感光特性の変化等による濃度変化も含めて制御
でき、全てのトナーのＤ_max値を合わせることで多色画
像形成時に必要な色合いが、大きく変化してしまうこと
を防止できる。また濃度制御時に必要なメモリの量も少
なくすることが可能となりコストダウンが図れるという
利点を有する。

【００４１】なお、本実施例においては転写ドラム３０
上にパッチＰを形成した例を説明したが、感光ドラム１
上にパッチＰを形成してもよい。また、上述の濃度制御
方法は一回のパッチ濃度検出から現像バイアス補正電圧
を求める例を示したが、複数回パッチ濃度検出を行いそ
の平均から外挿線（補外線）を求める方法を用いてもよ
く、このような制御により、画像濃度の一層の安定化が
図れる。

【００４２】さらに、上述の説明においては、カラー画
像形成装置について説明したが、本発明は、カラーに限
らず単色の画像形成装置に対しても適用可能であること
は、いうまでもない。〈実施例２〉図８に本発明の実施例２を示す。

【００４３】本実施例においては、画像濃度に最も影響
を及ぼしやすい画像形成装置本体内の温湿度をそれぞれ
温度センサ７１、湿度センサ７０により検出し、検出さ
れた湿度等に応じてバイアス制御手段５１に予め設定さ
れた現像バイアス電圧値Ｖを高圧バイアス電源５２より
印加し濃度制御を行うことを特徴とする。

【００４４】現像バイアス電圧Ｖと検出濃度Ｄとの関係
は各環境下で異なり、図７に示すような複数の電圧−濃
度曲線Ｌ_extL、Ｌ_extN、Ｌ_extHが得られてしまう。そこ
で本実施例では予め環境データを装置本体に取り込み、
その環境データをもとにパッチＰを形成、濃度制御を行
うことで、環境変化に伴う濃度変動を少なくさせるとと
もに、濃度変動が少なくなることで濃度検出時の濃度の
変化幅が小さくなるので濃度制御の精度向上が図れる。

【００４５】以下に本実施例の濃度制御方法を図８およ
び図９を参照して説明する。図９は装置が有する環境特
性を示している。まず湿度センサ７０により装置本体内
の湿度を検出する。ここで図９に示す各環境下での現像
バイアス電圧に応じたパッチ濃度Ｄの測定データによ
り、それぞれの環境による基準となる基準線Ｌ_refL、Ｌ
_refN、Ｌ_refHが予めテーブルとしてバイアス制御手段５
１に備えてある。添字のＬ〜Ｈは湿度の異なる場合を示
し、本実施例ではＬは湿度３０％より低い場合、Ｈは７
０％を超える場合、Ｎは３０％〜７０％の場合の基準線
であることを示す。湿度検出値に応じてバイアス制御手
段５１は基準線Ｌ_refL、Ｌ_refN、Ｌ_refHのいずれかを選
択する。選択された基準線Ｌ_ref を基にバイアス制御手
段５１はパッチ形成時の現像バイアス電圧Ｖ_1ref、Ｖ
_2refを決定する。ここでＶ_1refは同図に示すように最大
画像濃度Ｄ_max （本実施例ではＯＤ値１．５）を得るた
めに必要な電圧で、湿度値に応じて選択値が異なる。ま
たＶ_2refは中間濃度Ｄ_ht（本実施例ではＯＤ値１．０）
を得るために必要な電圧で、Ｖ_1ref同様基準線Ｌ_ref の
選択により決定される。このようにして決定されたＶ
_1refとＶ_2refを用いてパッチＰを形成し、濃度センサ５
０によって濃度検出を行う。以下、図５に示した濃度制
御方法と同様に、検出された値をもとに外挿線を作成
し、Ｄ_max とのずれから画像形成時の最適バイアス電圧
Ｖ_cal を求める。多色（カラー）画像形成装置にあって
はこれらの制御を各色で行う。

【００４６】以上説明した本実施例において、装置本体
内の湿度を測定するとともに、その湿度条件に合わせた
パッチＰを作画することで、予め濃度変動の小さい状態
で濃度制御が行えるためより精度の高い制御が可能とな
る。また本実施例では、湿度に応じた現像バイアス電圧
とパッチ濃度検出値のテーブルをもとに最終の制御値を
決定するのではなく、制御の精度を高めるために用いる
だけで最終的には実測データをもとに制御するので、テ
ーブルは数種備えておくだけで良く、その結果メモリ量
も比較的少なくなるという利点も有する。〈実施例３〉図１０に本発明の実施例３を示す。

【００４７】ここで、パッチＰを転写ドラム３０上に転
写した後、パッチ濃度検出を行う方式において、転写ド
ラム３０の構成部材である弾性層３０ｂは、その水分量
によって抵抗値や静電容量値が変化し、その結果、現像
バイアス値が一定であると転写電流をに変動をきたし、
転写効率が増減するおそれがある。例えば低湿環境下等
で弾性層３０ｂの抵抗値が高く、かつトナーの帯電量も
高くなった場合では、転写電流が小さく転写効率が極端
に下がるおそれがあり（図１０の湿度５％参照）、この
ような状態で濃度制御を行うとパッチ濃度検出値が低く
なり制御限界を越えてしまう可能性がある。具体的に説
明すると感光ドラム１上では非常に高濃度のトナー画像
を形成しているにも関わらず、転写効率が極端に低いた
めに転写ドラム３０上では濃度の低い状態として観測さ
れてしまう。このため、バイアス制御手段５１は現像バ
イアス電圧値をさらに高める方向で制御を行い、結果と
して現像バイアス電源の限界に達してしまう、または放
電現象の発生といった不具合を生じるおそれがある。

【００４８】したがって、本実施例においては、装置本
体内の湿度を湿度センサ７０により検出し、検出された
湿度をもとにバイアス制御手段５１に予め設定された転
写バイアス電圧値を高圧バイアス電源５２から印加する
ことで、実使用上のいかなる環境下においても安定して
転写効率を維持することが可能となるために、転写によ
る影響なく濃度制御が安定して行うことが可能となる。

【００４９】以下に本実施例の濃度制御方法を図９およ
び図１０を用い説明する。図１０は湿度５％、５０％、
８５％の環境下における、転写バイアス電圧Ｖと転写電
流との関係を示したものである。本実施例において本出
願人らの実験検討により、転写電流５μＡ以上で良好な
転写性を示し、その転写効率は９０％以上となることが
解った。そして図１０から理解されるように転写電流５
μＡ以上得るためには湿度によってその転写バイアス電
圧が５００Ｖ〜２０００Ｖと変化している。また転写電
流が２０μＡ以上になると転写電流過剰状態となり、こ
のような状態では転写領域以前で転写現象が発生し画像
が乱れてしまういわゆる「飛び散り」現象や、転写領域
以前における電荷のやりとりによってトナーが逆電荷を
帯び、転写効率低下現象等が発生してしまう。したがっ
て、良好な転写性を得るための転写電流は５μＡ〜２０
μＡに抑えることが肝要で、湿度変化に応じて最適な転
写バイアス電圧を設定する必要があり、本実施例におい
ては湿度３０％未満では転写バイアス電圧を２０００Ｖ
以上、湿度３０％〜７０％では１０００Ｖ以上、湿度７
０％を越える場合は５００Ｖ以上で転写することが好ま
しい。そこで、濃度制御を行うときには、まず装置本体
の湿度を湿度センサ７０で検出し、検出値に応じてバイ
アス制御手段５１が転写バイアス電圧を決定し、高圧バ
イアス電源５２より転写ドラム３０に転写バイアスが印
加される。また、バイアス制御手段５１は濃度の異なる
パッチＰを形成するために高圧バイアス電源５２に所定
の現像バイアス電圧を印加させパッチＰを形成させる。
そして濃度センサ５０から得られた濃度検出値をもと
に、前述した、ΔＤとΔＶの関係からＤ_max を得るため
の補正現像バイアス電圧Ｖ_cal を求める。なお、図８に
示したように湿度センサ７０の検出値を利用して、湿度
に応じた現像バイアス電圧を用いパッチＰを形成しても
よい。

【００５０】以上説明した本実施例においては、転写ド
ラム３０上でのパッチＰを用い濃度制御を行う際、良好
な転写効率が得られる状態で濃度検出を行うため、現像
プロセス制御の信頼性が向上し、濃度制御の精度が向上
する。また、湿度データを転写プロセス制御および現像
プロセス制御に用いることで、画像濃度の湿度依存性を
極力抑えることも可能となる。

【００５１】なお、最適な転写電流値および転写バイア
ス電圧値は、転写ドラム３０の構成により異なるが、転
写ドラム３０の抵抗値および静電容量に応じて最適条件
を適宜用いても良く、実施例にあげた電流値および電圧
値に限るものではない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
現像バイアス電圧の電位差と基準パターンの濃度差との
実測値の対応関係に基づいて、最適現像バイアス電圧を
設定することにより、基準パターンの形成を少なくして
不要なトナーの消費を防止し、装置の小型化を可能とす
るとともに、小さいメモリ量で精度の高い濃度補正を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成を示す縦断
面図。

【図２】実施例１の濃度センサの構成を示す縦断面図。

【図３】実施例１濃度センサの動作を示す斜視図。

【図４】現像カートリッジおよびトナーの有無を検出す
るためのフローチャート。

【図５】湿度が一定の場合の、現像バイアス電圧とパッ
チ濃度との関係を示す図。

【図６】最適現像バイアス電圧を設定するためのフロー
チャート。

【図７】湿度が異なる場合の、現像バイアス電圧とパッ
チ濃度との関係を示す図。

【図８】実施例２の画像形成装置の概略構成を示す縦断
面図。

【図９】湿度が異なる場合の、現像バイアス電圧とパッ
チ濃度との関係から最適現像バイアス電圧を設定するた
めの説明図。

【図１０】湿度が異なる場合の、転写バイアス電圧と転
写電流との関係を示す図。

【図１１】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図。

【図１２】従来の画像形成装置の現像装置を示す拡大縦
断面図。

【符号の説明】

１電子写真感光体（感光ドラム）２帯電手段（帯電装置）３露光手段５現像手段（現像装置）３０転写手段（転写ドラム）５０濃度検出手段（濃度センサ）５１濃度制御手段（バイアス制御手段）６１基準パターン形成手段６３環境状態評価手段７０湿度センサ７１温度センサＡ画像形成装置（カラー複写機Ｄ、Ｄ₁ 、Ｄ₂基準パターンの濃度（パッチ濃度）Ｄ_max 最適濃度（最大濃度） ΔＤパッチ濃度の濃度差Ｐ基準パターン（パッチ）Ｖ、Ｖ₁ 、Ｖ₂現像バイアス電圧Ｖ_cal 最適源バイアス電圧 ΔＶ現像バイアス電圧の電位差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真感光体表面にトナー像を形成す
る画像形成装置において、前記電子写真感光体上にトナー像からなる基準パターン
を形成する基準パターン形成手段と、前記電子写真感光体上に形成された基準パターンの濃度
を検出する濃度検出手段と、該濃度検出手段の出力に応じて前記現像手段の現像バイ
アスの電圧を変更する濃度制御手段とを有し、前記基準パターン形成手段は、前記濃度制御手段を介し
てそれぞれ値の異なる少なくとも２つの現像バイアスの
電圧によって、前記電子写真感光体上に少なくとも２つ
の基準パターンを形成し、前記濃度検出手段は、これら基準パターンの濃度を検出
し、前記濃度制御手段は、前記現像バイアスの電位差と前記
基準パターンの濃度差とに基づいて、最適濃度を付与す
る最適現像バイアス電圧を設定する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】電子写真感光体表面に色の異なる複数色
のトナー像を反復形成するとともに、これらトナー像
を、転写手段に担持された転写材に順次転写してなる画
像形成装置において、前記転写手段上に基準パターンを形成する基準パターン
形成手段と、前記転写手段上に形成された基準パターンの濃度を検出
する濃度検出手段と、該濃度検出手段の出力に応じて前記現像手段の現像バイ
アスの電圧を変更する濃度制御手段とを有し、前記基準パターン形成手段は、前記濃度制御手段を介し
てそれぞれ値の異なる少なくとも２つの現像バイアスの
電圧によって、前記転写手段上に少なくとも２つの基準
パターンを形成し、前記濃度検出手段は、これら基準パターンの濃度を検出
し、前記濃度制御手段は、前記現像バイアスの電位差と前記
基準パターンの濃度差とに基づいて、最適濃度を付与す
る最適現像バイアス電圧を設定する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記基準パターン形成手段は、環境状態
評価手段を有するとともに、該環境状態評価手段の出力
に基いて基準パターンの濃度を変更する、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形
成装置。
【請求項４】前記環境状態評価手段は、評価因子とし
て温湿度を評価する、ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記環境状態評価手段は、評価因子とし
て耐久時間を評価する、ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】前記濃度制御手段は、前記現像バイアス
電圧の電位差と前記基準パターンの濃度差とが対応関係
にあることに基づき、所定の電位差における濃度差が規
定値以下になるように、前記現像バイアス電圧の制御を
行う、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記
載の画像形成装置。