JPH07253694A

JPH07253694A - 画像形成装置における電位制御方法及びトナー補給制御方法

Info

Publication number: JPH07253694A
Application number: JP6275869A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takashima; 洋志高嶋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-01-25
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1995-10-03

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、短時間で精度の良い電位制御を
行うことができるようにすることを目的とする。【構成】この発明は、像担持体１０３上に相異なるト
ナー付着量を有する複数のパッチパターンを作成し、こ
のパッチパターンの電位及びトナー付着量をセンサ２１
１、２０８で測定し、制御部２０１でその測定した電位
及びトナー付着量のデータの関係から前記現像装置の現
像特性を算出して前記画像形成装置の画像形成時の各種
電位を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【００００】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ、
プリンタ等の画像形成装置において像担持体上にパッチ
パターンを形成してその電位及びトナー付着量から現像
特性を測定し、その現像特性から画像形成時の各種電位
を決定する画像形成装置における電位制御方法に関す
る。

【０００１】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電
子写真方式画像形成装置においては、一般に感光体ドラ
ム等からなる像担持体をモータにより回転させて帯電装
置により像担持体を均一に帯電させた後に像担持体に対
して露光装置による像露光で画像を書き込んで静電潜像
を形成し、この静電潜像を現像装置で現像してから転写
装置で転写紙に転写して定着装置で転写紙に定着させて
いる。

【０００２】このような電子写真方式画像形成装置にお
いて、粗放担持体上パッチパターンの静電潜像を形成し
てこれを顕像装置で現像し、パッチパターンの静電潜像
電位及びトナー付着量から現像特性を測定し、その現像
特性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、予めパ
ッチパターンの数だけ基準値を用意しておき、これらの
基準値と各パッチパターン上のトナー付着量とをそれぞ
れ比較することにより各種電位を決定する電位制御方法
がある。また、他の電位制御方法としては、パッチパ
ターンの静電潜像電位及びトナー付着量をセンサで測定
してその測定データから現像装置の現像特性を直線近似
し、その直線近似式の傾きを現像効率とし、この現像効
率から各種電位を求める方法が提示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記電位制御方法で
は、基準値を正しく定めることが困難であり、とりわ
け、環境変動、経時変動の大きな現像剤が用いられる場
合には上記各種電位を制御するアルゴリズムが現像剤の
環境変動、経時変動による影響を回避するために複雑に
なり、安定した電位を得るのに非常に時間がかかる。ま
た、上記電位制御方法では、直線近似式の傾きのみか
ら各種電位を決定するので、現像剤ゃ像担持体の変動に
対して精度の点で十分であるとは言えず、電位制御が不
安定となり易い。とりわけ、電位変動の影響を受け易い
フルカラー複写機に応用した場合には、電位変化により
色変動が起こり易く、特にフルカラーが像のハイライト
部の安定性に欠けることになる。

【０００４】本発明は、上記欠点を改善し、短時間で精
度の良い電位制御を行うことができて現像剤の変動に対
して画像再現に最適な画像形成装置における電位制御方
法、及び、この種の電位制御方法を採用した画像形成装
置に最適なトナー補給制御方法を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体上に静電潜像を形
成してこの静電潜像を現像装置により現像する画像形成
装置における電位制御方法で合って、前記像担持体上に
相異なるトナー付着量を有する複数のパッチパターンを
作成し、このパッチパターンの電位及びトナー付着量を
測定し、この測定した電位及びトナー付着量のデータの
関係から前記現像装置の現像特性を算出して前記画像形
成装置の画像形成時の各種電位を決定する。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置における電位制御方法において、前記測定で
複数組の電位及びトナー付着量のデータを得てこの複数
組の電位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測定して電位及びト
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この直線近似式を用いて前記画像
形成装置の画像形成時の各種電位を決定する。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の画
像形成装置における電位制御方法において、トナー付着
量を測定する手段としてトナー付着量が多い多付着部に
感度を持たない光学方式反射濃度センサを用いるととも
に、前記多付着部のトナー付着量を前記反射濃度センサ
が速度を有する領域における前記測定した電位及びトナ
ー付着量のデータの関係より求めた直線近似式から演算
により求め、この関係から前記画像形成装置の画像形成
時の各種電位を決定する。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の画像形成装置における電位制御方法において、電
位のデータをＸ、トナー付着量のデータをＹ、Ａ、Ｂを
係数として前記現像特性の直線部における直線近似式を
Ｙ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂとし、前記現像装置の現像バイアス電位
Ｖ_B、前記像担持体の露光電位Ｖ_Lと電位制御で最大トナ
ー付着量Ｍ_maxが得られる電位Ｖ_maxとの関係をＭ_max＝Ａ＊Ｖ_max＋ＢＶ_B−Ｖ_L=Ｖ_max とする。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項２、３また
は４記載の画像形成装置における電位制御方法におい
て、前記測定で得られたＮ組の組合せの電位及びトナー
付着量のデータの中からＭ（Ｍ≦Ｎ）組のデータに対し
て最小自乗法を適用することによって得られるＫ個の直
線に対して各直線の相関係数を算出し、相関関数の最大
値が得られるデータの組み合わせの区間を前記区間とす
る。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項２、３また
は４記載の画像形成装置における電位制御方法におい
て、前記測定で得られたＮ組の組合せの電位及びトナー
付着量のデータの中からＭ（Ｍ≦Ｎ）組のデータに対し
て最小自乗法を適用することによって得られるＫ個の直
線に対して各直線の傾きを比較し、傾きの最大値が得ら
れるデータの組み合わせの区間を前記区間とする。

【００１１】請求項７記載の発明は、請求項２、３また
は４記載の画像形成装置における電位制御方法におい
て、前記区間を予め定める。

【００１２】請求項８記載の発明は、請求項２、３また
は４記載の画像形成装置における電位制御方法におい
て、前記測定で得られた電位及びトナー付着量のデータ
から現像特性の２次微分係数を求めて現像特性の変化点
を求め、現像特性の変化点間を前記区感とする。

【００１３】請求項９記載の発明は、現像装置の現像特
性を算出して前記画像形成装置の画像形成時の各種電位
を決定する電位制御方法を採用した画像形成装置におけ
るトナー補給制御方法にであって、算出した現像特性に
応じて、トナー補給条件を決定することを特徴とするも
のである。

【００１４】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
画像形成装置におけるトナー補給制御方法において、前
記電位制御方法が、請求項１、２、３、４、５、６、７
又は８記載の電位制御方法であることを特徴とするもの
である。

【００１５】請求項１１記載の発明は、請求項９記載の
画像形成装置におけるトナー補給制御方法において、前
記トナー補給条件が、トナー補給量決定のためのパッチ
パターン作成時のパターン潜像電位と現像バイアス電位
との差であることを特徴とするものである。

【００１６】

【実施例】図２は本発明を応用した画像形成装置の第１
の例を示す。この画像形成装置は、フルカラー複写機か
らなる電子写真方式画像形成装置の例であり、請求項１
〜５記載の発明の応用例である。この複写機は電子写真
方式のカラーが像記録装置からなるプリンタ部１０１及
びカラー画像読み取り装置（以下、カラースキャナと称
す）１０２を有する。カラースキャナ１０２は、コンタ
クトガラスからなる原稿載置台１１９上の原稿を露光ラ
ンプからなる光源１２０により照明し、その反射光像を
反射ミラー１２１〜１２３および結像レンズ１２４から
なる光学系を介してカラーセンサ１２５に結像して原稿
のカラー画像情報を例えば青、緑、赤に色分解して読み
取り、電気的な画像信号に変換する。このカラーセンサ
１２５は原稿のカラー画像情報を例えば青、緑、赤毎に
色分解する色分解手段と、この色分解手段で色分解され
た各色の画像情報を電気的な画像信号に変換するＣＣＤ
からなる光電変換素子とにより構成され、３色同じ読み
取りを行う。カラーセンサー１２５で得られた青、緑、
赤の色分解画像信号はその強度レベルをもとにして画像
処理部（図示せず）で色変換処理を受けて黒（以下ＢK
と称す）、シアン（以下Ｃと称す）、マゼンタ（以下Ｍ
と称す）、黄色（以下Ｙと称す）のカラー画像データに
変換される。

【００１７】プリンタ部１０１はその画像処理部からの
カラー画像データによりりＢK、Ｃ、Ｍ、Ｙの顕像を形
成して最終的なカラーコピーを作成する。ここに、Ｂ
K、Ｃ、Ｍ、Ｙの画像データを得るためのカラースキャ
ナ１０２は、プリンタ部１０２の動作とタイミングを取
って露光ランプ１２０及び光学系１２１〜１２３が左方
向へ移動することによって原稿載置台１１９上の原稿を
走査し、１回の原稿走査毎に一色の画像データを得る。
カラースキャナ１０２がこのような動作を合計４回繰り
返すことによって、画像処理部が順次にＢK、Ｃ、Ｍ、
Ｙの４色の画像データを得る。そして、各色の画像デー
タを得る度毎にプリンタ部１０２で順次にその画像デー
タにより顕像を形成してこれらを重ね合わせて４色フル
カラー画像を作成する。

【００１８】プリンタ部１０１においては、感光体ドラ
ムからなる像担持体１０３は非画像形成時（複写待機
時）には停止している。また、感光体ドラム１０３は、
画像形成時（複写時）にはメインモータにより回転駆動
されて帯電チャージャからなる帯電手段１０４により均
一に帯電された後に１回転毎にレーザ光学系からなる露
光手段１０５によるレーザ光照射で黒色、シアン、マゼ
ンタ、イエローの各色成分の画像露光が順次に行われる
ことにより各色成分の静電潜像が順次に形成される。

【００１９】レーザ光学系１０５は、画像処理部からの
カラー画像データを光信号に変換して感光体ドラム１０
３に原稿画像に対応した光書き込みを行なって静電潜像
を形成する。このレーザ光学系１０５は、レーザや、そ
の発光駆動制御を行う発光駆動制御部、ポリゴンミラ
ー、これを回転させるモータ、ｆ／θレンズ、反射ミラ
ー等で構成され、レーザが発光駆動制御部でカラー画像
データにより駆動されて発光する。このレーザからの光
信号はポリゴンミラーにより偏向されてｆ／θレンズ、
反射ミラーを介して感光体ドラム１０３に照射される。

【００２０】感光体ドラム１０３は反時計方向に回転す
るが、その回りには感光体クリーニング装置１１２、除
電ランプ１１３、帯電チャージャ１０４、ＢK現像装置
１０６、Ｃ現像装置１０７、Ｍ現像装置１０８、Ｙ現像
装置１０９、光学方式反射濃度センサ２０８、中間転写
ベルト１１０などが配置されている。各現像装置１０６
〜１０９は、感光体ドラム１０３上の静電潜像を現像す
るために現像剤の穂を感光体ドラム１０３の表面に接触
させて回転する現像スリーブ１０６ａ、１０７ａ、１０
８ａ、１０９ａと、内部の現像剤を汲み上げて攪拌する
ために回転する現像パドル１０６ｂ、１０７ｂ、１０８
ｂ、１０９ｂおよび現像剤のトナー濃度を検知するトナ
ー濃度センサ１０６ｃ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０９ｃ
などで構成されている。待機状態では４箇の現像装置１
０６〜１０９の全てが現像スリーブ１０６ａ、１０７
ａ、１０８ａ、１０９ａ上の現像剤は穂切り（現像不作
動）状態になっているが、現像装置１０６〜１０９の各
現像動作の順序（ＢK、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画像形成の順
序）はＢK、Ｃ、Ｍ、Ｙの順でその静電潜像を現像する
順序となっている。ただし、各色の画像形成の順序はこ
れに限定されるものではなく、任意の順序とすることが
できる。

【００２１】複写動作の開始時には、感光体ドラム１０
３が回転して帯電チャージャ１０４により均一に帯電さ
れる。そして、カラースキャナ１０２が所定のタイミン
グでＢK画像データを得るための読み取りを開始し、こ
のカラースキャナ１０２からの画像データにより画像処
理部がＢK画像データを得てこのＢK画像データに基づい
てレーザ光学系１０５が感光体ドラム１０３にレーザ光
による光書き込みを行って潜像を形成する。以下、この
ＢK画像データによる静電潜像をＢK潜像と称す。Ｃ、
Ｍ、Ｙの各画像データによる静電潜像も同様にＣ潜像、
Ｍ潜像、Ｙ潜像と称す。このＢK潜像をその先端部から
現像可能とすべく、ＢK現像装置１０６の現像位置に潜
像先端部が到着する前に現像スリーブ１０６ａが回転を
開始して現像剤の穂立てを行い、ＢK潜像をＢKトナーで
現像する。そして以後、感光体ドラム１０３上のＢK潜
像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がＢK現像位
置を通過した時点で速やかにＢK現像位置を１０６の現
像スリーブ１０６ａ上の現像剤穂切りを行なって現像不
作動状態にする。これは少なくとも、次のＣ画像データ
によるＣ潜像先端部が到着する前に完了させる。なお、
現像剤の穂切りは現像スリーブ１０６ａの回転方向を、
現像動作中とは逆方向に切替えることで行う。この時、
他の現像装置１０７〜１０９は現像不作動状態のままで
ある。

【００２２】感光体ドラム１０３上のＢKトナー像は、
感光体ドラム１０３と等速で駆動されている中間転写ベ
ルト１１０の表面に転写される（以下、感光体ドラム１
０３から中間転写ベルト１１０へのトナー像転写をベル
ト転写と称す）。ベルト転写は、感光体ドラム１０３と
中間転写ベルト１１０が接触している状態において、中
間転写ベルト１１０と接触している転写バイアスローラ
からなる電極１１１に所定のバイアス電圧を印加するこ
とで行う。感光体ドラム１０３はＢKトナー像の転写後
に感光体クリーニング装置１１２によりクリーニングさ
れて除電ランプ１１３により除電され、再び帯電チャー
ジャ１０４により均一に帯電される。なお、中間転写ベ
ルト１１０は感光体ドラム１０３に順次に形成されたＢ
K、Ｃ、Ｍ、Ｙの各トナー像が同一面に順次に位置合せ
して転写されることにより４色重ねのベルト転写画像が
形成され、その後、このベルト転写画像が後述のように
転写紙に一括して転写される。

【００２３】ところで、感光体ドラム１０３側ではＢK
作像工程の次にＣ作像工程に進むが、このＣ作像工程で
は所定のタイミングでカラースキャナ１０３がＣ画像デ
ータを得るための読み取りを始め、カラースキャナ１０
３からの画像データにより画像処理部がＣ画像データを
得てこのＣ画像データに基づいてレーザ光学系１０５が
感光体ドラム１０３にレーザ光による光書き込みを行っ
てＣ潜像を形成する。

【００２４】Ｃ現像装置１０７はその装置位置に対し
て、先のＢK潜像後端部が通過した後で且つＣ潜像の先
端が到着する前に現像スリーブ１０７ａが回転を開始し
て現像剤の穂立てを行い、Ｃ潜像をＣトナーで現像す
る。以後、Ｃ現像装置１０７は感光体ドラム１０３上の
Ｃ潜像領域の現像を続けるが、Ｃ潜像の後端部が通過し
た時点で、先のＢK現像装置１０６の場合と同様にＣ現
像スリーブ１０７ａ上の現像剤の穂切りを行う。これも
やはり次のＭ潜像先端部が到着する前に完了する。

【００２５】感光体ドラム１０３上のＣトナー像は、感
光体ドラム１０３と等速で駆動されている中間転写ベル
ト１１０の表面に転写される。感光体ドラム１１０はＣ
トナー像の転写後に感光体クリーニング装置１１２によ
りクリーニングされて除電ランプ１１３により除電さ
れ、再び帯電チャージャ１０４により均一に帯電され
る。

【００２６】感光体ドラム１０３側ではＣ作像工程の次
にＭ作像工程に進むが、このＭ作像工程では所定のタイ
ミングでカラースキャナ１０３がＭ画像データを得るた
めの読み取りを始め、カラースキャナ１０２からの画像
データにより画像処理部がＭ画像データを得てこのＭ画
像データに基づいてレーザ光学系１０５が感光体ドラム
１０３にレーザ光による光書き込みを行ってＭ潜像を形
成する。

【００２７】Ｍ現像装置１０８はその現像位置に対し
て、先のＣ潜像後端部が通過した後で且つＭ潜像の先端
が到着する前に現像スリーブ１０８ａが回転を開始して
現像剤の穂立てを行い、Ｍ潜像をＭトナーで現像する。
以後、Ｍ現像装置１０８は感光体ドラム１０３上のＭ潜
像領域の現像を続けるが、Ｍ潜像の後端部が通過した時
点で、先のＣ現像装置１０７の場合と同様にＭ顕像スリ
ーブ１０８ａ上の現像剤の穂切りを行う。これもやはり
次のＹ潜像先端部が到着する前に完了する。感光体ドラ
ム１０３上のＭトナー像は、感光体ドラム１０３と等速
で駆動されている中間転写ベルト１１０の表面に転写さ
れる。感光体ドラム１０３はＭトナー像の転写後に感光
体クリーニング装置１１２によりクリーニングされて除
電ランプ１１３により除電され、再び帯電チャージャ１
０４により均一に帯電される。

【００２８】感光体ドラム１０３側ではＭ作像工程の次
にＹ作像工程に進むが、このＹ作像工程では所定のタイ
ミングでカラースキャナ１０２がＹ画像データを得るた
めの読み取りを始め、カラースキャナ１０２からの画像
データにより画像処理部がＹ画像データを得てこのＹ画
像データに基づいてレーザ光学系１０５が感光体ドラム
１０３にレーザー光による光書き込みを行ってＹ潜像を
形成する。

【００２９】Ｙ現像装置１０９はその現像位置に対し
て、先のＭ潜像後端部が通過した後で且つＹ潜像の先端
が到着する前に現像スリーブ１０９ａが回転を開始して
現像剤の穂立てを行い、Ｙ潜像をＹトナーで現像する。
以後、Ｙ現像位置１０９は感光体ドラム１０３上のＹ潜
像領域の現像を続けるが、Ｙ潜像の後端部が通過した時
点で、先のＭ現像装置１０８の場合と同様にＹ顕像スリ
ーブ１０９ａ上の現像剤の穂切りを行う。これもＹ潜像
後端部が到着する後に完了する。感光体ドラム１０３上
のＹトナー像は、感光体ドラム１０３と等速で駆動され
ている中間転写ベルト１１０の表面に転写される。（以下余白）

【００３０】また、中間転写ベルト１１０は駆動ローラ
１３１、ベルト転写バイアスローラ１１１および従動ロ
ーラ１３２、１３３に張架されて電源回路からベルト転
写バイアスローラ１１１を介して転写バイアス電圧が印
加され、図示してない駆動モータにより駆動ローラ１３
１が駆動されて中間転写ベルト１１０が回転する。ベル
トクリーニング装置１１５は、ゴムブレード、中間転写
ベルト１１０に対する接離機構などで構成されており、
１色目のＢK画像をベルト転写した後にＣ画像、Ｍ画
像、Ｙ画像のベルト転写を行っているときには、ゴムブ
レードが接離機構によって中間転写ベルト１１０から離
間されている。

【００３１】紙転写バイアスローラ１１４は通常、中間
転写ベルト１１０から離間しているが、中間転写ベルト
１１０に形成された４色の重ね画像が転写紙に一括して
転写される時にタイミングを取って接離機構で押圧され
て中間転写ベルト１１０に当接し、紙転写バイアスロー
ラ１１４に所定のバイアス電圧が電源回路より印加され
て紙転写バイアスローラ１１４と中間転写ベルト１１０
との間を通過する転写紙へ中間転写ベルト１１０上の４
色の重ね画像を転写させる。

【００３２】この場合、転写紙は転写紙カセットからな
る給紙装置１３４から給紙ローラ１３５によりレジスト
ローラ１３６へ給紙され、レジストローラ１３６はその
転写紙を中間転写ベルト１１０上の４色重ね画像の先端
部が紙転写位置に到着するタイミングに合わせて給紙す
る。

【００３３】中間転写ベルト１１０から４色重ねトナー
像が一括して転写された転写紙は、搬送ベルトからなる
搬送装置により定着装置１１７へ搬送され、定着装置１
１７の所定温度にコントロールされている定着ローラ１
１７ａと加圧ローラ１１７ｂによる加熱・加圧によりト
ナー像が定着されて排紙トレイ１１８へフルカラーコピ
ーとして搬出される。また、ベルト転写後の感光体ドラ
ム１０３は、感光体クリーニング装置１１２で表面がク
リーニングされる。連続的に複写を行うリピートコピー
時には、カラースキャナ１０２の動作および感光体ドラ
ム１０３への画像形成が１枚目のＹ（４色目）作像工程
に引き続いて開始され、所定のタイミングで２枚目のＢ
K（１色目）作像工程に進む。また、中間転写ベルト１
１０は４色重ね画像を１枚目の転写紙へ一括して転写す
る工程に引き続いて表面がクリーニング装置１１５でク
リーニングされてそこに２枚目のＢKトナー像がベルト
転写される。その後は１枚目と同様な動作が行われ、以
降１枚毎に同様な動作が行われる。

【００３４】図１は本複写機に内蔵されている制御系を
示す。この制御径はメイン制御部２０１と複数の周辺制
御部により構成され、メイン制御部２０１はメインＣＰ
Ｕ２０２と、制御プログラム及び各種データを記憶した
ＲＯＭ２０３と、ワーク領域として各種データを一時的
に記憶するＲＡＭ２０４と、各周辺制御部等との入出力
を行うためのＩ／Ｏインターフェース部２０５とにより
構成される。

【００３５】また、メイン制御部２０１はＩ／Ｏインタ
ーフェース部２０５を介してレーザ光学系制御部２０
６、電源回路２０７、反射濃度センサ２０８、トナー濃
度センサ１０６ｃ、１０７ｃ、１０８ｃ、１０９ｃ、環
境センサ２１０、表面電位センサ２１１、トナー補給回
路２１２、中間転写ベルト駆動部２１３等が接続されて
いる。レーザ光学系制御部２０６はメインＣＰＵ２０２
から指示に基づいてレーザー光学系１０５を制御し、電
源回路２０７はメインＣＰＵ２０２からの指示に基づい
て帯電チャージャ１０４に高圧を印加して転写バイアス
ローラ１１１、紙転写バイアスローラ１１４に転写バイ
アス電圧を印加するとともに現像ローラ１０６ａ、１０
７ａ、１０８ａ、１０９ａにそれぞれ現像バイアス電位
を印加する。反射濃度センサ２０８は感光体ドラム１０
３上のトナー像の反射濃度をイエロー現像装置１０９と
中間転写ベルト１１０との間で光学的に検知し、環境セ
ンサ２１０は温度や湿度を検知する。表面電位センサ２
１１は感光体ドラム１０３の表面電位を帯電チャージャ
１０４と黒現像装置１０６との間で検知する。

【００３６】トナー補給回路２１２はメインＣＰＵ２０
２からの指示に基づいてマゼンタトナー補給部からマゼ
ンタ現像装置１０８へマゼンタトナーを補給させ、同様
に図示しない複数のトナー補給回路がそれぞれメインＣ
ＰＵ２０２からの指示に基づいて黒トナー補給部、シア
ントナー補給部、イエロートナー補給部から黒現像装置
１０６、シアン現像装置１０７、イエロー現像装置１０
９へ黒トナー、シアントナー、イエロートナーを補給さ
せる。中間転写ベルト駆動部２１３はＣＰＵ２０２から
の指示に基づいて駆動ローラ１３１を駆動して中間転写
ベルト１１０を回転させる。

【００３７】図３はメイン制御部２０１の電位制御ルー
チンを示す。この電位制御ルーチンによる電位制御は、
基本的に装置起動時に行うが、予め定められたコピー枚
数の複写毎、または一定時間毎等必要に応じて行っても
よい。メイン制御部２０１は、電位制御ルーチンでは、
電源オン時の状態をジャム等の異常処理時と区別するた
めにステップ５０１で定着装置１１７の定着温度を検知
する定着温度センサからの入力信号から定着装置１１７
の定着温度が１００℃を越えているか否かを判断し、定
着装置１１７の定着装置が１００℃を越えている場合に
は異常と判定して電位制御を行わない。

【００３８】また、メイン制御部２０１は、定着装置１
１７の定着温度が１００℃を越えていない場合にはステ
ップ５０２で電源回路２０７から現像ローラ１０６ａに
現像バイアス電位として基準電位を印加させて表面電位
センサ２１１の校正を行い、以後の電位計算ではその校
正値を用いる。次に、メイン制御部２０１は、ステップ
５０３のＶsg調整では、反射濃度センサ２０８から感光
体ドラム１０３の地肌部に対する出力値を取り組んで反
射濃度センサ２０８から感光体ドラム１０３の地肌部へ
照射された光の反射光が一定値になるように反射濃度セ
ンサ２０８の発光量調整する。

【００３９】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０４のパッチパターン作成では、図４に示すように感光
体ドラム１０３の幅方向中央部にＮ個の階調濃度を持つ
静電潜像（Ｎ個のパッチパターンの静電潜像）３０１、
３０２、３０３・・・を感光体ドラム１０３の回転方向
に沿って所定の隔離で作成し、例えば１０個の相異なる
階調濃度を持つ各辺が４０ｍｍである矩形のパッチパタ
ーンの静電潜像３０１、３０２、３０３・・・を１０ｍ
ｍの間隔をかいて作成し、ステップ５０５でこれらの静
電潜像３０１、３０２、３０３・・・の電位に対する表
面電位センサ２１１の出力値を読み込んでＲＡＭ２０４
に格納する。この場合、メイン制御部２０１は１０個の
パッチパターンの静電潜像３０１、３０２、３０３・・
・を黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色分、感光体
ドラム１０３上に順次に所定の間隔をおいて作成する。

【００４０】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０６のＰセンサ検知では、感光体ドラム１０３上の４色
分の静電潜像３０１、３０２、３０３・・・を１色分毎
に黒現像装置１０６、シアン現像装置１０７、マゼンタ
現像装置１０８、イエロー現像装置１０９に現像させて
顕像化させることにより各色のトナー像とし、この各色
のトナー像に対する反射濃度センサ２０８の出力値を各
色毎にＶpi（ｉ＝１〜Ｎ）としてＲＡＭ２０４に格納す
る。

【００４１】なお、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム１０３を帯電チャージュ１０４に均一に帯電させ、レ
ーザ光学系制御部２０６を介してレーザ光学系１０５の
出力を変えてパッチパターンの静電潜像３０１、３０
２、３０３・・・を作成するが、レーザ光学系１０５を
作動させずに各現像装置１０６〜１０９の現像バイアス
電位を切り換えてパッチパターンのトナー像を作成する
ようにしてもよい。

【００４２】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０７の付着量算出では、上記ＲＡＭ２０４に格納した反
射濃度センサ２０８の出力値をＲＯＭ２０３に格納され
ているテーブルを参照して単位面積当りのトナー付着量
に換算してＲＡＭ２０４に格納する。次に、メイン制御
部２０１はステップ５０８〜５１０を実行するが、これ
は本例の重要な部分であり、詳細に説明する。

【００４３】図５は、ステップ５０５で得られた電位デ
ータとステップ５０７で得られたトナー付着量データと
の各パッチパターンにおける関係をｘ−ｙ平面上にプロ
ットした図であり、ｘ軸に電位ポテンシャル（現像バイ
アス電位Ｖ_Bと感光体ドラム１０３の表面電位Ｖ_Dとの
差：Ｖ_B−Ｖ_D）（単位Ｖ）を、ｙ軸に単位面積当りのト
ナー付着量（ｍｇ／ｃｍ²）を割り振っている。通常、
光学方式反射濃度センサ２０８として用いられる赤外光
反射型センサは、図５に示すようにトナー付着量が多い
多付着部では飽和特性を示す。メイン制御部２０１は、
各色のパッチパターン毎に、表面電位センサ２１１と反
射濃度センサ２０８から得られたパッチパターンの電
位、トナー付着量のデータを後述のように電位データＸ
n（ｎ＝１〜１０）とトナー付着量データＹｎとの関係
（現像装置の現像特性）の直線区間だけ選択し、この区
間のデータに対して最小自乗法を適用することにより各
現像装置１０６〜１０９の現像特性の直線近似を行って
現像特性の直線方程式（Ｅ）を各色毎に得、この近似直
線方程式（Ｅ）により各色毎に制御電位を計算する。

【００４４】最小自乗法の計算は次の式を用いる。Ｘave＝ΣＸｎ／ｋ・・・（１）Ｙave＝ΣＹｎ／ｋ・・・（２）Ｓｘ＝Σ（Ｘｎ−Ｘave）＊（Ｘｎ−Ｘave）・・・（３）Ｓｙ＝Σ（Ｙｎ−Ｙave）＊（Ｙｎ−Ｘave）・・・（４）Ｓｘｙ＝Σ（Ｘｎ−Ｘave）＊（Ｙｎ−Ｙave）・・・（５）表面電位センサ２１１と反射濃度センサ２０８から得ら
れたパッチパターンの電位、トナー付着量のデータから
求まる近似直線方程式（Ｅ）をＹ＝Ａ１＊Ｘ＋Ｂ１とし
たとき、係数Ａ１、Ｂ１は上記変数を用いてＡ１＝Ｓｘｙ／Ｓｘ・・・（６）Ｂ１＝Ｙave−Ａ１＊Ｘave・・・（７）と表せる。

【００４５】また、近似直線方程式（Ｅ）の相関係数Ｒ
は、Ｒ＊Ｒ＝（Ｓｘｙ＊Ｓｘｙ）／（Ｓｘ＊Ｓｙ）・・・（８）と表わせる。メイン制御部２０１は、ステップ５０８で
は、各色毎に、表面電位センサ２１１と反射濃度センサ
２０８から得られたパッチパターンの電位データＸn、
トナー付着量のデータＹｎの数値が若い方から５個のデ
ータの組（Ｘ1〜Ｘ5、Ｙ1〜Ｙ5）、（Ｘ2〜Ｘ6、Ｙ2〜
Ｙ6）、（Ｘ3〜Ｘ7、Ｙ3〜Ｙ7）、（Ｘ4〜Ｘ8、Ｙ4〜Ｙ
8）、（Ｘ5〜Ｘ9、Ｙ5〜Ｙ9）、（Ｘ6〜Ｘ10、Ｙ6〜Ｙ1
0）を取り出し、上述した式（１）〜（８）に従って直
線近似計算を行うとともに相関係数Ｒを算出して下記の
ような６組の近似直線方程式及び相関係数（９）〜（１
４）を得る。

【００４６】Ｙ11＝Ａ11＊Ｘ＋Ｂ11 ；Ｒ11・・・（９）Ｙ12＝Ａ12＊Ｘ＋Ｂ12 ；Ｒ12・・・（１０）Ｙ13＝Ａ13＊Ｘ＋Ｂ13 ；Ｒ13・・・（１１）Ｙ14＝Ａ14＊Ｘ＋Ｂ14 ；Ｒ14・・・（１２）Ｙ15＝Ａ15＊Ｘ＋Ｂ15 ；Ｒ15・・・（１３）Ｙ16＝Ａ16＊Ｘ＋Ｂ16 ；Ｒ16・・・（１４）メイン制御部２０１は、得られた６組の近似直線方程式
のうちから相関係数Ｒ11〜Ｒ16のうちの最大値のものに
対応する１組の近似直線方程式を近似直線方程式（Ｅ）
として選択することによって、現像特性の直線区間だけ
のデータから現像特性の直線近似を行った直線方程式
（Ｅ）を得るようにする。

【００４７】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
０９で、各色毎に、上述の選択した近似直線方程式
（Ｅ）において、図６に示すようにＹの値が必要最大ト
ナー付着量Ｍmaxとなる時の現像ポテンシャルの値Ｖmax
を算出する。黒現像装置１０６、シヤン現像装置１０
７、マゼンタ現像装置１０８、イエロー現像装置１０９
の各現像バイアス電位Ｖ_Bと感光体ドラム１０３上の各
色の画像露光による表面電位（露光電位）Ｖ_Lは上述の
式から次の式（１５）（１６）で与えられ、Ｖmax＝（Ｍmax−Ｂ1）／Ａ1・・・（１５）Ｖ_B−Ｖ_L＝Ｖmax＝（Ｍmax−Ｂ1）／Ａ1・・・（１６）Ｖ_BとＶ_Lとの関係は近似直線方式（Ｅ）の係数を用いて
表わすことができる。（１６）式は、Ｍmax＝Ａ1*Ｖmax＋Ｂ1・・・（１７）となる。

【００４８】また、感光体ドラム１０３の露光前の帯電
電位Ｖ_Dと現像バイアス電位Ｖ_Bとの関係は図６に示すよ
うな直線方程式、Ｙ＝Ａ2＊Ｘ＋Ｂ2・・・（１８）とｘ軸との交点のｘ座標Ｖ_K（現像装置の幻想開始電
圧）と実験的に求めた地汚れ余裕電圧Ｖαとから、Ｖ_D−Ｖ_B＝Ｖ_K＋Ｖα・・・（１９）で与えられる。

【００４９】従って、Ｖmax、Ｖ_D、Ｖ_B、Ｖ_Lの関係は
（１６）（１９）式により決まり、この第１の例ではＶ
maxを参照値としてこれと各制御電圧Ｖ_D、Ｖ_B、Ｖ_Lの関
係を予め求めて図７に示すようにテーブル化してＲＯＭ
２０３に格納してある。メイン制御部２０１は、ステッ
プ５１０で、各色毎に、上記算出したＶmaxに最も近い
Ｖmaxを有するテーブルを選択し、その選択したテーブ
ルにより制御電圧Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lを目標電位として求め
る。

【００５０】次に、メイン制御部２０１は、ステップ５
１１で、レーザ光学系制御部２０６を介してレーザ光学
系１０５のレーザ発光パワーを最大光量に制御して表面
電位センサ２１１の出力値を取り込むことにより感光体
ドラム１０３の残留電位を検出し、ステップ５１２で、
その残留電位が０でない時には上記テーブルにより決定
した目標電位Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lに対してその残留電位分の
補正を行って目標電位とする。最後に、メイン制御部２
０１は、ステップ５１３で、感光体ドラム１０３の帯電
チャージャ１０４による帯電電位か上記目標電位Ｖ_Dに
なるように電源回路２０７を調整し、レーザ光学系制御
部２０６を介してレーザ光学系１０５におけるレーザ発
光パワーを感光体ドラム１０３の露光電位が上記目標電
位Ｖ_Lになるように調整し、かつ、黒現像装置１０６、
シアン現像装置１０７、マゼンタ現像装置１０８、イエ
ロー現像装置１０９の各現像バイアス電位がそれぞれ上
記目標電位Ｖ_Bになるように電源回路２０７を調整す
る。

【００５１】なお、図３のステップ５１２は、後述する
他の実施例に係るトナー補給制御のためのステップであ
る。

【００５２】この第１の例では、感光体ドラムからなる
像担持体１０３上に相異なるトナー付着量を有する複数
のパッチパターンを作成し、このパッチパターンの電位
及びトナー付着量を測定し、この測定した電位及びトナ
ー付着量のデータの関係から現像装置の現像特性を算出
して複写機からなる画像形成装置の画像形成時の各種電
位Ｖ_B、Ｖ_D、Ｖ_Lを決定するので、各種電位を制御する
アルゴリズムが現像剤の環境変動、経時変動による影響
を回避するために複雑になって安定した電位を得るのに
非常に時間がかかるという不具合を解消できる。

【００５３】しかも、上記測定で複数組の電位及びトナ
ー付着量のデータを得てこの複数組の電位及びトナー付
着量の関係が直線的に変化する区間を算出し、この区間
における上記測定した電位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
この直線近似式を現像特性として用いるので、簡単な構
成ながらトナー付着量測定手段２０８の非直線性に影響
されずに精度の良い電位制御を行うことができ、現像剤
の変動に対して画像再現に最適である。

【００５４】また、トナー付着量測定手段としてトナー
付着量が多い多付着部に感度を持たない光学方式反射濃
度センサ２０８を用いるとともに、多付着部のトナー付
着量を反射濃度センサ２０８が感度を有する領域におけ
る上記測定した電位及びトナー付着量のデータの関係よ
り求めた直線近似式から演算により求め、この関係から
画像形成装置の画像形成時の各種電位を決定するので、
反射濃度センサ２０８の飽和特性に影響されずに精度の
良い電位制御を行うことができ、現像剤の変動に対して
画像再現に最適である。

【００５５】また、測定した電位のデータをＸ、トナー
付着量のデータをＹ、Ａ、Ｂを係数として現像特性の直
線部における直線近似式をＹ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂとし、現像装
置の現像バイアス電位Ｖ_B'像担持体の露光電位Ｖ_Lと電
位制御で最大トナー付着量Ｍmaxが得られる電位Ｖmaxと
の関係をＭmax＝Ａ＊Ｖmax＋ＢＶ_B−Ｖ_L＝Ｖmax とするので、現像バイアス電位Ｖ_B'像担持体の露光電位
Ｖ_Lの制御を精度良く行うことができる。

【００５６】また、上記測定で得られたＮ組の組合わせ
の電位及びトナー付着量のデータの中からＭ（Ｍ≦Ｎ）
組のデータに対して最小自乗法を適用することによって
得られるＫ個の直線に対して各直線の相関係数を算出
し、相関関数の最大値が得られるデータの組み合せの区
間を上記区間とするので、より精度の良い電位制御を行
うことができる。

【００５７】本発明の第２の応用例では、上記第１の例
において、メイン制御部２０１は、上記６組の近似直線
方程式（９）〜（１４）と同様に５個のデータの組（Ｘ
1〜Ｘ5、Ｙ1〜Ｙ5)、（Ｘ2〜Ｘ6、Ｙ2〜Ｙ6）、（Ｘ3〜
Ｘ7、Ｙ3〜Ｙ7）、（Ｘ4〜Ｘ8、Ｙ4〜Ｙ8）、（Ｘ5〜Ｘ
9、Ｙ5〜Ｙ9）、（Ｘ6〜Ｘ10、Ｙ6〜Ｙ10）から上述し
た式（１）〜（８）に従って次のような６組の近似直線
方程式（２０）〜（２５）を求め、Ｙ21＝Ａ21＊Ｘ＋Ｂ21・・・（２０）Ｙ22＝Ａ22＊Ｘ＋Ｂ22・・・（２１）Ｙ23＝Ａ23＊Ｘ＋Ｂ23・・・（２２）Ｙ24＝Ａ24＊Ｘ＋Ｂ24・・・（２３）Ｙ25＝Ａ25＊Ｘ＋Ｂ25・・・（２４）Ｙ26＝Ａ26＊Ｘ＋Ｂ26・・・（２５）これらの近似直線方程式（２０）〜（２５）の傾きＡ2j
(Ｊ＝１〜６）を互いに比較し、傾きＡ2jが最も大きい
近似直線方程式を近似直線方程式（Ｅ）として選択す
る。この第２の例は、請求項６記載の発明の実施例であ
り、第１の例と同様な効果を奏する。

【００５８】本発明の第３の応用例では、上記第１の例
において、メイン制御部２０１は、上記測定により得ら
れる１０組の電位データ、トナー付着量データの中に４
〜５点の範囲の電位データ、トナー付着量データが必ず
現像特性の直線部に存在するように予め上記パッチパタ
ーンの電位を定めておき、常にその範囲の電位データ、
トナー付着量データを近似直線区間のデータとしてこれ
らのデータから上述した式（１）〜（８）に従って近似
直線方程式（Ｅ）を求める。この第３の例は、請求項７
記載の発明の実施例であり、電位データ、トナー付着量
データから近似直線方程式（Ｅ）を簡単に求めることが
できて構成が簡単になる。

【００５９】本発明の第４の応用例では、上記第１の例
において、メイン制御部２０１は、上記測定により得ら
れたＮ組の電位データ、トナー付着量データ（Ｘn、Ｙ
n）に対して次式により隣合う組の電位データ、トナー
付着量データの各関係の傾きＫn-1を求め、Ｋn-1＝△Ｙ／△Ｘ＝（Ｙn−Ｙn-1）／（Ｘn−Ｘn-1）・・・（２６）その求めたｎ−１個の傾きに対して小さい方から順に隣
合うものの差分（現像特性の２次微分係数）を求めて差
分がマイナスになる時のｎの値をｍ１としてＲＡＭ２０
４に記憶する。次に、メイン制御部２０１は、上述の求
めたｎ−１個の傾きに対して大きい方から順に隣合うも
のの差分（現像特性の２次微分係数）をとって差分がマ
イナスになる時のｎの値をｍ２としてＲＡＭ２０４に記
憶し、このｍ１とｍ２の区間を現像特性の近似直線区間
とする。そして、メイン制御部２０１は、上記測定によ
り得られる１０組の電位データ、トナー付着量データの
うち上記近似直線区間の電位データ、トナー付着量デー
タから上述した式（１）〜（８）に従って近似直線方程
式（Ｅ）を求める。この第４の例は、請求項８記載の発
明の実施例であり、現像特性の近似直線区間を簡単に求
めることができて構成が簡単になる。

【００６０】なお、上述の各例のいずれか２つ以上を組
み合わせることにより、より精度を向上させることが可
能となる。また、本発明は、フルカラー複写機以外の画
像形成装置にも同様に適用することができ、ファクシミ
リ、プリンタ等の電子写真方式画像形成装置にも適用す
ることができる。また、画像形成装置は感光体ドラムの
代りに感光体ベルト、感光体シート等の像担持体を用い
るものであってもよく、像担持体上のトナー像を転写紙
に直接的に転写するものであってもよい。

【００６１】次に、以上の電位制御方法のように、現像
装置の現像特性を算出して前記画像形成装置の画像形成
時の各種電位を決定する電位制御方法を採用した画像形
成装置に採用することが最適なトナー補給制御方法に関
する発明の実施例ついて説明する。前述の実施例に係る
電位制御方法では、相異なるトナー付着量を有する複数
のパッチパターンを作成し、このパッチパターンの電位
及びトナー付着量を測定し、この測定した電位及びトナ
ー付着量のデータの関係から、現実の（その時点の）像
装置の現像特性を算出する。そして、算出した現像特性
を前提として、所望の最大トナー付着量Ｍｍａｘを得ら
れ、かつ、所望の地汚れ余裕電圧を確保し得るように、
帯電チャージャ１０４の電源回路２０７、レーザ光学系
１０５のレーザ発光パワー、各現像装置の現像バイアス
電位などを調整し、画像形成時の各種電位を制御する。
この現像特性には、現像剤の変動、例えば、現像剤（キ
ャリアとトナーそれぞれ）の帯電量（Ｑ／Ｍ）の変動の
影響も反映されているので、例えば現像剤が寿命に近づ
いていって現像剤の帯電量が低下していく場合にも、所
望の最大トナー付着量Ｍｍａｘを得られ、かつ、所望の
地汚れ余裕電圧を確保し得る良好な画像が形成できる。（以下、余白）

【００６２】例えば、縦軸に感光体上のトナー付着量、
横軸に感光体上の電位、をそれぞれ取って、第一回目の
パッチパタ−ン作成時に求められた近似直線方程式Ｙ＝
Ａ１＊Ｘ＋Ｂ１、第二回目の同近似直線方程式がＹ＝Ａ
２＊Ｘ＋Ｂ２、第三回目の同近似直線方程式がＹ＝Ａ３
＊Ｘ＋Ｂ３を示すように、現像特性が経時で変化する。
そして、現像剤が寿命に近づいていく場合、現像剤の帯
電量が低下していく結果、上記近似直線方程式の例えば
傾きが次第に大きくなる。これにともない、算出した現
像特性に対応する近似直線方程式に応じて、所望の最大
トナー付着量Ｍｍａｘを得られ、かつ、所望の地汚れ余
裕電圧を確保し得るように、Ｖ_D，Ｖ_B，Ｖ_Lを調整する
ので、このように近似直線方程式の例えば傾きが大きく
なった現像特性の下でも所望の画像を形成できる。

【００６３】ところが、このような電位制御方法を採用
した画像形成装置におけるトナー補給制御方法として、
従来公知のパッチパターンを用いたトナー補給制御方法
を単に併用すると不具合が発生する恐れがある。すなわ
ち、従来公知のパッチパターンを用いたトナー補給制御
方法では、像担持体上にトナ−付着量検知用のパッチパ
タ−ンを作成し、このパターンの反射濃度の大小により
トナ−補給量を制御する。このパッチパタ−ンを作成す
る電位ポテンシャル（像担持体上のパッチ電位と現像バ
イアス電位との差）は常に一定に保たれている。このた
め、前述のように、現像剤が寿命に近づいていってトナ
ー、キャリアともに帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下し、上記近
似直線方程式の傾きが大きくなるように現像特性が変化
していった場合、現実の現像剤のトナー濃度がかなり低
くなってもある程度のパッチパターントナー付着量を得
ることができる。よって、上記パッチパターンの反射濃
度の大小に応じたトナー補給量が現実のトナー濃度のわ
りに少なくなり、トナー濃度低下が進む。これにより、
キャリアに付着しているトナーが少なくなり、キャリア
が感光体表面との直接接触で感光体側に移転してしま
う、キャリア付着などの不具合が発生してしまう。

【００６４】そこで、本実施例のトナー補給制御方法に
おいては、上記電位制御において算出した現像特性に応
じて、トナー補給条件を決定することにより、現像剤の
変動によるトナー補給制御上の不具合を防止するように
している。以下、前述の図３に示す電位制御方法を採用
した画像形成装置に適用した本実施例のトナー補給制御
方法について説明する。ここで、上記画像形成装置にお
ける４色の現像装置それぞれについて、同一のトナー補
給制御を行うので、代表例としてＢｋ色について説明す
る。

【００６５】本実施例のトナー補給制御の特徴は、トナ
ー補給条件、具体的にはパッチパターン作成時のパッチ
パターン潜像電位と現像バイアス電位との差（以下、電
位ポテンシャルという）を、上記電位制御において算出
した現像特性に応じて決定する（以下、補給時電位決定
という）点にある。そして、この決定を、例えば、図３
中にステップ５１４（補給時電位算出）として示すよう
に、前述の電位制御時に行う。この補給時電位算出にお
いては、まず、前述した一連の現像特性検知ル−チンよ
り求められた近似直線を用いて、上記Ｖ_max算出時と同
様にして、付着量が０．４mg／cm²となる電位ポテンシ
ャルを、前述の近似直線方程式（Ｅ）におけるＹの値が
０．４となるＸ（Ｖ_0.4）として、次式により求める。Ｖ_0.4＝（０．４−Ｂ１）／Ａ１・・・（２７）ここで、０．４mg／cm²の付着量に着目しているのは、
トナー付着量を検出するための反射型センサの特性など
を考慮したものである。

【００６６】次に、毎画像形成時、感光体上の画像後端
間から一定間隔後の非画像領域にトナ−付着量検出用の
パッチパタ−ンを帯電し、レ−ザ露光を行って電位セン
サによりパッチパタ−ン上の電位Ｖｐａｔｃｈを検知す
る。このときの帯電チャージャへの印加電圧及びレーザ
光学系１０５のレーザ発光パワーとしては、予め実験的
に求めておいた固定の値を用いる。得られた電位Ｖｐａ
ｔｃｈ−Ｖｂｐ＝Ｖ０．４となるＶｂｐを、トナ−付着
量検出用のパッチパタ−ン現像時の現像バイアスとして
決定し、これを記憶部に記憶して補給時電位算出を終了
する。この電位ポテンシャルＶ０．４（上記のようにパ
ッチパターン作成時の帯電チャージャへの印加電圧及び
レーザ光学系１０５のレーザ発光パワーを固定する場
合、パッチパタ−ン現像時の現像バイアスＶｂｐにより
決まる）は、次回の電位制御時に再度補給時電位算出を
行うまで同じ値を、後述する具体的なトナー補給量制御
において用いる。

【００６７】例えば、図８において、第一回目のパッチ
パタ−ン作成時に求められた近似直線方程式Ｙ＝Ａ１＊
Ｘ＋Ｂ１であったとすると、この時の明部画像電位は前
述した算出法からＶ_L1、トナ−補給検知パタ−ン電位は
図のＶ_P1を制御値とし、次のパッチパタ−ン作成による
現像特性検知までの間、この値をトナ−補給時の基準値
として制御を行う。第二回目の近似直線方程式がＹ＝Ａ
２＊Ｘ＋Ｂ２であれば、制御値をそれぞれ、Ｖ_L2，Ｖ_P2
と変更する。第三回目以降も同様である。

【００６８】ここで、具体的な数値を用いて説明する。
現像特性を示す直線の傾きが３mg／cm²ｋＶであったと
すると、露光部の電位ポテンシャルＶ_maxは、式（１
５）により次のように求めることができる。ここで、Ｍ
_MAXは１．０、Ｂ１は０．１と仮定している。Ｖ_max＝（１．０−０．１）／３＝０．９／３（ｋＶ）
＝３００（Ｖ）同様に、トナ−補給制御用の基準パタ−ンＶ０．４の電
位ポテンシャルは、式（２７）より次のように求めるこ
とができる。Ｖ０．４＝（０．４−０．１）／３＝０．３／３（ｋ
Ｖ）＝１００（Ｖ）これより、作像時のポテンシャル電位をＶ_max＝３００
Ｖ、補給用パタ−ンのポテンシャル電位をＶ０．４＝１
００Ｖとして、次回の電位制御時に再度補給時電位算出
を行うまでこの値を用いて制御を実行する。

【００６９】なお、本実施例では、上記補給時電位算出
に引き続き、これで決定した上記Ｖｂｐを現像ロ−ラ２
２０Ｋに印加して、上記パッチパタ−ンを、Ｂｋトナ−
で現像する。この現像されたパッチパタ−ン上のトナ−
像に対する反射光を反射型光学センサ２０８により検知
し、この電位をＶｓｐとする。予め、トナ−非現像領域
の反射光量をＶｓｇとして求めておき、ＶｓｐとＶｓｇ
の比Ｋ（Ｋ＝Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）の値にしたがって、トナ
−補給時の補給モ−タ回転時間Ｔｍｏｔ（ｓｅｃ）を決
める。ＫＡ１ −−−＞Ｔｍｏｔ＝Ｔ１Ａ１＜Ｋ＜Ａ２ −−−＞Ｔｍｏｔ＝Ｔ２Ａ２Ｋ −−−＞Ｔｍｏｔ＝Ｔ３次回のトナ−補給時にはここで求めたトナ−補給時間だ
けトナ−補給モ−タ−を回転させることでトナ−補給を
行う。以上の補給時パタン電位算出及び具体的なトナー
補給量制御は、他の色についても同様のル−チンを用い
る。

【００７０】以上、本実施例のトナー補給制御方法によ
れば、パッチパターン作成時の例えば現像バイアスを、
検出した現像特性（現像剤の特性変動の影響を受けてい
る）を前提にして、０．４mg／cm²の付着量が得られる
ように決定するので、現像剤の寿命により現像γの傾き
が大きくなっていった場合、それに応じて例えば上記現
像バイアスを現像しにくくなるように補正することにな
る。この結果パッチパターントナー付着量が少なくな
り、トナー補給量が増加させることができる。よって、
トナー濃度の過剰低下による感光体へのキャリア付着を
防止できる。

【００７１】また、本実施例のトナー補給制御方法によ
れば、現像特性を装置内において直接検出することによ
り、最適な画像電位を得ることができると共に、最適な
トナ−濃度制御条件を決定することができる。これによ
り、その時点での最良な画像を保証することができる。
また、現像特性として、感光体上の潜像電位とトナ−付
着量との関係を直接検知することにより求めるため、画
像と直結した現像特性を得ることができる。したがっ
て、これから算出された画像電位は最適な電位を保証す
ることが可能である。また、現像特性として、感光体上
の潜像電位とトナ−付着量との関係が直線特性を示す領
域における直線方程式を用いて現像特性として用いるた
め、計算精度の安定性を得ることができると共に、制御
ル−チンを簡明に構成することができる。また、感光体
上のトナ−付着量を検出する反射型光学センサを現像特
性算出とトナ−補給両方に用いることができるので、セ
ンサの数を必要最小限に抑えることができるので、構成
が簡単になり、コスト面でも非常に有利である。とりわ
け、フルカラ−システムの構成時において、トナ−濃度
制御の各色ごとのトナ−濃度制御用にセンサをそれぞれ
持たせる必要が無いので、非常に有利である。

【００７２】

【００７３】なお、本実施例のトナー補給制御方法にお
いては、パッチパターン作成時の現像バイアスを、算出
した現像特性（現像剤の特性変動の影響を受けている）
を前提にして、０．４mg／cm²の付着量が得られるよう
に補正するため、逆にトナー濃度が許容範囲の下限に近
づいた場合にも、ある程度のパッチパターン付着量を得
ることができる。この結果、現実のトナー濃度のわりに
トナー補給量が少なくなり、トナー濃度が過剰な低下を
生じる恐れがある。しかし、このような恐れは、従来周
知の最適のトナー補給量を確保する各種の技術、例え
ば、画像データを用いてトナー消費量を予測し、予測し
たトナー消費量をトナー補給量設定に当たって参考にす
る技術を併用することにより、無くすことができる。無
論本実施例装置においても、このような技術が採用され
ている。

【００７４】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、像担持体上に静電潜像を形成してこの静電潜像を現
像装置により現像する画像形成装置における電位制御方
法であって、前記像担持体上に相異なるトナー付着量を
有する複数のパッチパターンを作成し、このパッチパタ
ーンの電位及びトナー付着量を測定し、この測定した電
位及びトナー付着量のデータの関係から前記現像装置の
現像特性を算出して前記画像形成装置の画像形成時の各
種電位を決定するので、各種電位を制御するアルゴリズ
ムが現像剤の環境変動、経時変動による影響を回避する
ために複雑になって安定した電位を得るにの非常に時間
がかかるるという不具合を解消できる。

【００７５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の画像形成装置における電位制御方法において、前記
測定で複数組の電位及びトナー付着量のデータを得てこ
の複数組の電位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測定した電位
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この直線近似式を用いて前
記画像形成装置の画像形成時の各種電位を決定するの
で、簡単な構成ながらトナー付着量測定手段の非直線性
に影響されずに精度の良い電位制御を行うことができ、
現像剤の変動に対して画像再現に最適である。

【００７６】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の画像形成装置における電位制御方法において、トナ
ー付着量を測定する手段としてトナー付着量が多い多付
着部に感度を持たない光学方式反射濃度センサを用いる
とともに、前記多付着部のトナー付着量を前記反射濃度
センサが感度を有する領域における前記測定した電位及
びトナー付着量のデータの関係より求めた直線近似式か
ら演算により求め、この関係から前記画像形成装置の画
像形成時の各種電位を決定するので、光学方式反射濃度
センサの飽和特性に影響されずに精度の良い電位制御を
行うことができ、現像剤の変動に対して画像再現に最適
である。

【００７７】請求項４記載の発明によれば、請求項２ま
たは３記載の画像形成装置における電位制御方法におい
て、電位のデータをＸ、トナー付着量のデータをＹ，
Ａ，Ｂを係数として前記現像特性の直線部における直線
近似式をＹ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂ都市、前記現像装置の現像バイ
アス電位Ｖ_B'前記像担持体の露光電位Ｖ_Lと電位制御で
最大トナー付着量Ｍmaxが得られる電位Ｖmaxとの関係をＭmax＝Ａ＊Ｖmax＋ＢＶ_B−Ｖ_L＝Ｖmax とするので、現像バイアス電位Ｖ_B'像担持体の露光電位
Ｖ_Lの制御を精度良く行うことができる。

【００７８】請求項５記載の発明によれば、請求項２、
３または４記載の画像形成装置における電位制御方法に
おいて、前記測定で得られたＮ組の組合せの電位及びト
ナー付着量のデータの中からＭ（Ｍ≦Ｎ）組のデータに
対して最小自乗法を適用することによって得られるＫ個
の直線に対して各直線の相関係数を算出し、相関関数の
最大値が得られるデータの組み合わせの区間を前記区間
とするので、より精度の良い電位制御を行うことができ
る。

【００７９】請求項６記載の発明によれば、請求項２、
３または４記載の画像形成装置における電位制御方法に
おいて、前記測定で得られたＮ組の組合せの電位及びト
ナー付着量のデータの中からＭ（Ｍ≦Ｎ）組のデータに
対して最小自乗法を適用することによって得られるＫ個
の直線に対して各直線の傾きを算出し、傾きの最大値が
得られるデータの組み合わせの区間を前記区間とするの
で、簡単な構成で短時間に精度の良い電位制御を行うこ
とができる。

【００８０】請求項７記載の発明によれば、請求項２、
３または４記載の画像形成装置における電位制御方法に
おいて、前記区間を予め定めるので、構成を簡単にでき
る。

【００８１】請求項８記載の発明によれば、請求項２、
３または４記載の画像形成装置における電位制御方法に
おいて、前記測定で得られた電位及びトナー付着量のデ
ータから現像特性の２次微分係数を求めて現像特性の変
化点を求め、現像特性の変化点間を前記区間とするの
で、構成を簡単にできる。

【００８２】請求項９記載の発明によれば、現像装置の
現像特性を算出して前記画像形成装置の画像形成時の各
種電位を決定する電位制御方法を採用した画像形成装置
におけるトナー補給制御方法において、算出した現像特
性に応じて、トナー補給条件を決定するので、現像特性
を装置内において直接検出することにより、最適な画像
電位を得ることができると共に、最適なトナ−濃度制御
条件を決定することにより、その時点での最良な画像を
保証することができる。

【００８３】請求項１０記載の発明によれば、請求項９
記載の画像形成装置におけるトナー補給制御方法におい
て、前記電位制御方法として、請求項１、２、３、４、
５、６、７又は８記載の電位制御方法を用いるので、各
請求項の電位制御方法の利点を活かすことができる。

【００８４】請求項１１記載の発明によれば、請求項９
記載の画像形成装置におけるトナー補給制御方法におい
て、前記トナー補給条件として、トナー補給量決定のた
めのパッチパターン作成時のパターン潜像電位と現像バ
イアス電位との差を用いるので、比較的制御が容易な現
像バイアス電位を制御することにより、トナー補給条件
を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用した画像形成装置の一例を示す概
略図である。

【図２】同例の機構部を示す断面図である。

【図３】同例の電位制御フローを示すフローチャートで
ある。

【図４】同例の感光体ドラム及びパッチパターンを展開
して示す図である。

【図５】同例における感光体ドラムの表面電位とトナー
付着量との関係を示す特性図である。

【図６】同例の近似直線と制御電位との関係を示す図で
ある。

【図７】同例のテ−ブルを示す図である。

【図８】他の実施例に係る画像形成装置におけるトナー
補給制御の説明図である。

【符号の説明】

１０３感光体ドラム１０８現像装置２０１メイン制御部２０８光学方式反射濃度センサ２１１表面電位センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に静電潜像を形成してこの静電
潜像を現像装置により現像する画像形成装置における電
位制御方法であって、前記像担持体上に相異なるトナー
付着量を有する複数のパッチパターンを作成し、このパ
ッチパターンの電位及びトナー付着量を測定し、この測
定した電位及びトナー付着量のデータの関係から前記現
像装置の現像特性を算出して前記画像形成装置の画像形
成時の各種電位を決定することを特徴とする画像形成装
置における電位制御方法。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置における電位
制御方法において、前記測定で複数組の電位及びトナー
付着量のデータを得てこの複数組の電位及びトナー付着
量の関係が直線的に変化する区間を算出し、この区間に
おける前記測定した電位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こ
の直線近似式を用いて前記画像形成装置の画像形成時の
各種電位を決定することを特徴とする画像形成装置にお
ける電位制御方法。
【請求項３】請求項２記載の画像形成装置における電位
制御方法において、トナー付着量を測定する手段として
トナー付着量が多い多付着部に感度を持たない光学方式
反射濃度センサを用いるとともに、前記多付着部のトナ
ー付着量を前記反射濃度センサが感度を有する領域にお
ける前記測定した電位及びトナー付着量のデータの関係
より求めた直線近似式から演算により求め、この関係か
ら前記画像形成装置の画像形成時の各種電位を決定する
ことを特徴とする画像形成装置における電位制御方法。
【請求項４】請求項２または３記載の画像形成装置にお
ける電位制御方法において、電位野データをＸ、トナー
付着量のデータをＹ、Ａ、Ｂを係数として前記現象特性
の直線部における直線近似式をＹ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂとし、前
記現像装置の現像バイアス電位Ｖ_B、前記像担持体の露
光電位Ｖ_Lと電位制御で最大トナー付着量Ｍ_maxが得られ
る電位Ｖ_maxとの関係をＭ_max＝Ａ＊Ｖ_max＋ＢＶ_B−Ｖ_L=Ｖ_max とすることを特徴とする画像形成装置における電位制御
方法。
【請求項５】請求項２、３または４記載の画像形成装置
における電位制御方法において、前記測定で得られたＮ
組の組合せの電位及びトナー付着量のデータの中からＭ
（Ｍ≦Ｎ）組のデータに対して最小自乗法を適用するこ
とによって得られるＫ個の直線に対して各直線の相関係
数を算出し、相関関数の最大値が得られるデータの組み
合わせの区間を前記区間とすることを特徴とする画像形
成装置における電位制御方法。
【請求項６】請求項２、３または４記載の画像形成装置
における電位制御方法において、前記測定で得られたＮ
組の組合せの電位及びトナー付着量のデータの中からＭ
（Ｍ≦Ｎ）組のデータに対して最小自乗法を適用するこ
とによって得られるＫ個の直線に対して各直線の傾きを
比較し、傾きの最大値が得られるデータの組み合わせの
区間を前記区間とすることを特徴とする画像形成装置に
おける電位制御方法。
【請求項７】請求項２、３または４記載の画像形成装置
における電位制御方法において、前記区間を予め定める
ことを特徴とする画像形成装置における電位制御方法。
【請求項８】請求項２、３または４記載の画像形成装置
における電位制御方法において、前記測定で得られた電
位及びトナー付着量のデータから現像特性の２次微分係
数を求めて顕像特性の変化点を求め、現像特性の変化点
間を前記区間とすることを特徴とする画像形成装置にお
ける電位制御方法。
【請求項９】現像装置の現像特性を算出して前記画像形
成装置の画像形成時の各種電位を決定する電位制御方法
を採用した画像形成装置におけるトナー補給制御方法に
であって、算出した現像特性に応じて、トナー補給条件
を決定することを特徴とする画像形成装置におけるトナ
ー補給制御方法。
【請求項１０】請求項９記載の画像形成装置におけるト
ナー補給制御方法において、前記電位制御方法が、請求
項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の電位制御方
法であることを特徴とする画像形成装置におけるトナー
補給制御方法。
【請求項１１】請求項９記載の画像形成装置におけるト
ナー補給制御方法において、前記トナー補給条件が、ト
ナー補給量決定のためのパッチパターン作成時のパター
ン潜像電位と現像バイアス電位との差であることを特徴
とする画像形成装置におけるトナー補給制御方法。