JPH0954470A - 画像形成装置における電位制御方法及び現像能力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像器の現像特性の直線近似式を精度よく算
出することにより、該直線近似式に基づいた画像形成時
の各種電位の制御を安定して行う。 【解決手段】 感光体ドラム上に形成した複数のパッチ
パターンの潜像の表面電位と、該潜像を相異なる現像ポ
テンシャルで現像したトナー像のトナー付着量とを測定
し、該表面電位及びトナー付着量の測定データから現像
ポテンシャルに対してトナー付着量の測定データが直線
的に変化する区間を算出し、該区間内にある複数組の測
定データに基づいて現像特性の直線近似式を算出し、該
直線近似式を用いて画像形成時の各種電位を決定する電
位制御方法において、前記区間のうち前記トナー付着量
の測定精度が高い区間部分におけるトナー付着量の測定
データの間隔を、該測定精度が低い区間部分におけるト
ナー付着量の測定データの間隔よりも密にし、該測定精
度が高い区間部分内の測定データに基づいて、前記直線
近似式の算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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複
数の基準潜像を形成してその表面電位及び現像後の基準
トナー像のトナー付着量の測定データに基づいて現像装
置の現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用
いて画像形成時の各種電位を決定する電位制御方法、及
び該電位制御方法を採用した画像形成装置において現像
装置の現像能力の設定を補正する現像能力制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電
子写真方式の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
写装置で転写材に転写している。そして、カラー画像形
成のためには、上記画像形成プロセスを各色ごとに繰り
返して像担持体上に複数色のカラートナー像を形成し、
それを転写材に一括転写するか、あるいは複数回に分け
て単色のカラートナー像を像担持体上に形成して順次転
写材に転写する方法などが採用されている。

【０００３】このような電子写真方式の画像形成装置に
おいて、像担持体上に基準潜像としてのパッチパターン
の静電潜像を形成してこれを現像装置で現像し、パッチ
パターンの表面電位及びその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決定する電位制御方法が知
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、パッチパターンの表面電位及びトナ
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。

【０００４】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、現像剤や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、
特にフルカラー画像のハイライト部の安定性に欠けるこ
とになる。

【０００５】そこで、本出願人は、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るととも
に現像剤の環境変動、経時変動による画像再現への影響
を回避することができる電位制御方法として、像担持体
上に形成した複数のパッチパターンの電位及びそのトナ
ー付着量を測定し、該複数組の電位及びトナー付着量の
データに基づいて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
似した直線近似式を得て、この直線近似式を用いて画像
形成時の各種電位を決定するものを提案した（特願平６
−２７５８６９号参照）。また、本出願人は、上記特願
平６−２７５８６９号において、トナー付着量の多い多
付着部に感度を持たない光学反射式の画像濃度センサを
用い、前記画像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前記多付着部のトナー付着量を演
算して求め、この関係から前記画像形成時の各種電位を
決定するものを提案している。この場合には、上記トナ
ー付着量測定手段として光学反射式の画像濃度センサを
用いても該画像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る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記電位制御方法や
上記特願平６−２７５８６９号で提案した電位制御方法
などにおいて、トナー付着量測定手段として光学反射式
の画像濃度センサを用いるのが一般的であるが、この光
学反射式の画像濃度センサは測定対象物であるトナーの
付着量によってその測定精度が変化する傾向がある。例
えば、トナーの付着量が多くなるに従って反射光量が少
なくなっていくため次第に測定精度が低下していくとい
う特徴を有している。この画像濃度センサの精度の低下
は、該センサのトナー付着量に対する感度が低下してい
ない区間すなわち上記パッチパターンの表面電位の測定
データに対してトナー付着量の測定データが直線的に変
化している区間の多付着量側でも生じている場合があ
る。このように測定精度が低下した画像濃度センサの測
定データは測定誤差を有しているため、該測定データを
用いて前記現像特性の直線近似式を算出すると、該現像
特性の直線近似式の精度が低下し、電位制御が不安定に
なりやすい。

【０００７】また、前記現像ポテンシャルに対して前記
トナー付着量の測定データが直線的に変化する区間を算
出し、該区間内にある複数組の表面電位及びトナー付着
量の測定データに基づいて現像装置の現像特性の直線近
似式を算出する場合、上記特願平６−２７５８６９号で
示しているように前記パッチパターンの表面電位の間隔
が等間隔になるように前記パッチパターンの潜像を形成
することが一般的である。ところが、前述のように測定
データのすべてが、前記直線的に変化する区間内のもの
であるとは限らず、また所定の測定精度で測定されたも
のとは限らないため、前記現像特性の直線近似式を精度
よく算出するために有効な測定データが不足するおそれ
がある。

【０００８】本発明は、現像装置の現像特性の直線近似
式を精度よく算出することにより、該直線近似式に基づ
いた画像形成時の各種電位の制御を安定して行うことが
できる画像形成装置における電位制御方法、及びこの電
位制御方法を採用した画像形成装置に最適な現像能力制
御方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【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の発明は、像担持体上に複数の基準潜像を
形成し、該基準潜像の表面電位を測定し、該複数の基準
潜像を相異なる現像ポテンシャルで現像して複数の基準
トナー像を形成し、該基準トナー像のトナー付着量を測
定し、該複数組の表面電位及びトナー付着量の測定デー
タに基づいて該現像ポテンシャルに対して該トナー付着
量の測定データが直線的に変化する区間を算出し、該区
間内にある複数組の表面電位及びトナー付着量の測定デ
ータに基づいて現像特性の直線近似式を算出し、該直線
近似式を用いて画像形成時の各種電位を決定する画像形
成装置における電位制御方法において、前記区間のうち
前記トナー付着量の測定精度が高い区間部分におけるト
ナー付着量の測定データの間隔を、該測定精度が低い区
間部分におけるトナー付着量の測定データの間隔よりも
密にし、該測定精度が高い区間部分内の表面電位及びト
ナー付着量の測定データに基づいて、前記直線近似式の
算出することを特徴とするものである。

【００１０】請求項２の発明は、像担持体上に複数の基
準潜像を形成し、該基準潜像の表面電位を測定し、該複
数の基準潜像を相異なる現像ポテンシャルで現像して複
数の基準トナー像を形成し、該基準トナー像のトナー付
着量を測定し、該複数組の表面電位及びトナー付着量の
測定データに基づいて該現像ポテンシャルに対して該ト
ナー付着量の測定データが直線的に変化する区間を算出
し、該区間内にある複数組の表面電位及びトナー付着量
の測定データに基づいて現像特性の直線近似式を算出
し、該直線近似式を用いて画像形成時の各種電位を決定
する画像形成装置における電位制御方法において、前記
区間のうち前記トナー付着量の測定精度が高い区間部分
の測定データについて平滑化処理を行い、該平滑化処理
を行った測定データを用いて前記直線近似式を算出する
ことを特徴とするものである。

【００１１】なお、上記請求項１又は２の発明におい
て、前記複数の基準潜像を相異なる現像ポテンシャルで
現像して複数の基準トナー像を形成するには、例えば該
複数の基準潜像を相異なる表面電位を有するように形成
する。また例えば、該複数の基準潜像を一定の表面電位
を有するように形成し、該基準潜像を相異なる現像バイ
アス電圧を用いて現像して基準トナー像を形成する。ま
た例えば、該基準潜像の表面電位と該現像バイアス電圧
との両方を変化させても良い。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１の電位制御方
法を採用した画像形成装置における現像能力制御方法に
おいて、前記算出した直線近似式に基づいて、前記現像
装置の現像能力に対応した制御パラメータの設定を補正
することを特徴とするものである。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の画像形成装
置における現像能力制御方法において、前記表面電位の
測定データをＸ、前記トナー付着量の測定データをＹ、
前記現像装置で用いる現像バイアスの値をＶｂ、係数を
ａ，ｂとして、前記現象特性の直線近似式をＹ＝ａ*
（Ｖｂ−Ｘ）＋ｂで表すとき、該係数ａの値を用いて前
記現像装置の現像能力に対応した制御パラメータの設定
を補正することを特徴とするものである。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４の画像形成装
置における現像能力制御方法において、前記算出した直
線近似式の係数ａの値と該直線近似式の算出以前に算出
した直線近似式の係数ａの値とを用いて前記現像装置の
現像能力に対応する制御パラメータの設定を補正するこ
とを特徴とするものである。

【００１５】請求項６の発明は、前記現像装置内の現像
剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ、及び像担
持体上に作成したトナー濃度制御用トナー像の画像濃度
を検知する画像濃度検知センサの少なくとも一つの該セ
ンサによる検知結果に基づいて、該現像剤のトナー濃度
を変化させて前記現像装置の現像能力を制御する請求項
３の画像形成装置における現像能力制御方法において、
前記現像能力に対応する制御パラメータとして、該トナ
ー濃度センサの制御電圧、該トナー濃度制御における制
御基準値、又は該トナー濃度制御用トナー像の作成条件
を用いることを特徴とするものである。

【００１６】

【実施の形態】以下、本発明を画像形成装置に応用した
実施の形態について説明する。図２は本発明を応用した
画像形成装置としてのフルカラー複写機（以下、カラー
複写機という）全体の概略構成図、図３は同カラー複写
機の感光体ドラム・中間転写ベルト周りの拡大図であ
る。図２において、このカラー複写装置は、カラー画像
読み取り装置（以下、カラースキャナーという）１とカ
ラー画像記録装置（以下、カラープリンターという）２
とから構成されている。

【００１７】まず、カラースキャナー１は、原稿３の画
像を照明ランプ４、ミラー群５、及びレンズ６を介して
カラーセンサー７に結像して、原稿のカラー画像情報
を、例えばブルー（Ｂlue、以下Ｂという）、グリーン
（Ｇreen、以下Ｇという）、レッド（Ｒed、以下Ｒとい
う）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換
する。そして、このカラースキャナー１で得たＢ、Ｇ、
Ｒの色分解画像信号強度レベルをもとにして、画像処理
部（図示なし）で色変換処理を行ない、ブラック（以
下、Ｂｋという）、シアン（Ｃyan、以下Ｃという）、
マゼンタ（Ｍagenta、以下Ｍという）、イエロー（Ｙel
low、以下Ｙという）のカラー画像データを得る。

【００１８】次に、カラープリンター２では、そのレー
ザー光学ユニット８で、カラースキャナー１からのカラ
ー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した
光書き込みを行ない、像担持体としての感光体ドラム９
に静電潜像を形成する。この感光体ドラム９は、矢印の
ように反時計方向に回転し、その回りには、感光体クリ
ーニングユニット（クリーニング前除電器を含む）１
０、除電ランプ１１、帯電器１２、表面電位測定手段と
しての表面電位センサー１３、Ｂｋ現像器１４、Ｃ現像
器１５、Ｍ現像器１６、Ｙ現像器１７、現像濃度パター
ン検出用の画像濃度測定手段としての光反射型の光学セ
ンサ１８、中間転写ベルト１９等が配置されている。各
現像器は、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光
体ドラム９の表面に接触させて回転する現像スリーブ
（１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ）と、現像剤を汲み
上げ・撹拌するために回転する現像パドル（１４ｂ、１
５ｂ、１６ｂ、１７ｂ）、及び現像剤のトナー濃度を測
定するトナー濃度測定手段としてのトナー濃度センサ
（１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ）等で構成されてい
る。

【００１９】以下、現像動作の順序（カラートナー像形
成順序）が、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの例でコピー動作の概略
を説明する（ただし、画像形成順序はこれに限定される
ものではない）。コピー動作が開始されると、カラース
キャナー１で所定のタイミングからＢｋ画像データの読
み取りがスタートし、この画像データに基づきレーザー
光による光書き込み、潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画
像データによる静電潜像をＢｋ潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙ
について、それぞれＣ潜像、Ｍ潜像、Ｙ潜像という）。
このＢｋ潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像器
１４の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリ
ーブ１４ａを回転開始して、Ｂｋ潜像をＢｋトナーで現
像する。そして以後、Ｂｋ潜像領域の現像動作を続け、
潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で速やかに現
像スリーブ１４ａ上の現像剤の穂切りを行い、現像不作
動状態にする。この現像剤の穂切りは現像スリーブ１４
ａの回転方向を現像動作中とは逆方向に切り換えること
で行う。また、上記Ｂｋ現像器１４の現像不作動状態へ
の切換は、少なくとも次のＣ画像データによるＣ潜像先
端部が到達する前に完了させる。

【００２０】ついで、感光体ドラム９に形成したＢｋト
ナー像を、感光体ドラム９と等速駆動されている中間転
写ベルト１９の表面に転写する（以下、感光体ドラム９
から中間転写ベルト１９へのトナー像転写をベルト転写
という）。このベルト転写は、感光体ドラム９と中間転
写ベルト１９とが接触した状態において、転写バイアス
ローラ２０ａに所定のバイアス電圧を印加することで行
う。

【００２１】同様の動作で感光体ドラム９上に順次Ｃ，
Ｍ，Ｙのトナー像を形成し（Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順序は
これに限るものではない。）、中間転写ベルト１９上で
順次正確に位置合せされて４色重ねのベルト転写画像を
形成し、その後紙転写ユニット２３によって転写紙２４
に一括して紙転写を行う。

【００２２】上記中間転写ベルトユニットでは、中間転
写ベルト１９が駆動ローラ２１、転写バイアスローラ２
０及び従動ローラ群に張架されており、図示していない
駆動モータにより駆動制御される。また、中間転写ベル
ト１９の表面に対向する所定位置には、ベルトクリーニ
ングユニット２２が設けられており、このユニット２２
は、入口シール２２ａ、クリーニングブレード２２ｂ、
及び中間転写ベルト１９からの接離機構２２ｃなどで構
成されており、クリーニング不要時は、接離機構２２ｃ
によって入口シール２２ａ及びクリーニングブレード２
２ｂをベルト面から離間させておく。

【００２３】また、上記中間転写ベルト１９の上記駆動
ローラ２１に巻きついた部分に対向するように、紙転写
ユニット２３が設けられている。このユニット２３は、
紙転写バイアスローラ２３ａ、ローラクリーニングブレ
ード２３ｂ、及び中間転写ベルト１９からの接離機構２
３ｃなどで構成されている。上記紙転写バイアスローラ
２３ａは、通常は中間転写ベルト１９面から離間してい
るが、該ベルト１９面に形成された４色の重ね画像を、
転写紙２４に一括転写する時にタイミングを取って接離
機構２３ｃで押圧され、該ローラ２３ａに所定のバイア
ス電圧を印加して転写紙２４への転写を行う。

【００２４】上記転写紙２４は、給紙ローラ２５、レジ
ストローラ２６によって、中間転写ベルト１９面の４色
重ね画像の先端部が紙転写位置に到達するタイミングに
合わせて給紙される。そして、中間転写ベルト１９面か
ら４色重ねトナー像を一括転写された転写紙２４は、紙
搬送ユニット２７で定着装置２８に搬送され、所定温度
にコントロールされた定着ローラ２８ａと加圧ローラ２
８ｂでトナー像を溶融定着して、コピートレイ２９に搬
出されフルカラーコピーを得る。

【００２５】なお、ベルト転写後の感光体ドラム９は、
感光体クリーニングユニット１０（クリーニング前除電
器１０ａ、ブラシローラ１０ｂ、ゴムブレード１０ｃ）
で表面をクリーニングされ、除電ランプ１１で均一に除
電される。また、転写紙２４にトナー像を転写した後の
中間転写ベルト１９は、クリーニングユニット２２を再
び接離機構２２ｃで押圧して表面をクリーニングされ
る。

【００２６】また、転写紙カセット３０、３１、３２、
３３は、各種サイズの転写紙が収納されており、操作パ
ネル（図示なし）で指定されたサイズ紙の収納カセット
から、タイミングを取ってレジストローラ２６方向に給
紙、搬送される。３４は、ＯＨＰ用紙や厚紙等を給紙す
るための手差し給紙トレイである。

【００２７】以上は、４色フルカラーを得るコピーモー
ドの説明であったが、３色コピーモード、２色コピーモ
ードの場合は、指定された色と回数の分について、上記
同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモード
の場合は、所定枚数が終了するまでの間、その色の現像
器のみを現像動作（剤穂立て）状態にして、中間転写ベ
ルト１９は感光体ドラム９に接触したまま往復方向に一
定速駆動し、更にベルトクリーニングユニット２２も中
間転写ベルト１９に接触したままの状態でコピー動作を
行う。 （以下、余白）

【００２８】図１は、本カラー複写機の制御系の一例を
示している。この制御系はメイン制御部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、各周辺制御部との入出力を
行うためのＩ／０インターフェース部２０５とにより構
成されている。

【００２９】また、上記メイン制御部２０１は、Ｉ／Ｏ
インターフェース部２０５を介してレーザー光学系制御
部２０６、電源回路２０７、光学センサ１８、トナー濃
度センサ１４ｃ，１５ｃ，１６ｃ，１７ｃ、トナー補給
回路２１２、中間転写ベルト駆動回路２１３、表面電位
センサ１３などが接続されている。レーザー光学系制御
部２０６は、メインＣＰＵ２０２からの指令に基づいて
レーザ光学ユニット８を制御し、電源回路２０７はメイ
ンＣＰＵ２０２からの指令に基づいて帯電器１２に高圧
電圧を印加するとともに、現像スリーブ１４ａ，１５
ａ，１６ａ，１７ａにそれぞれ現像バイアス電圧を印加
する。光学センサ１８は、感光体ドラム９上のトナー像
の反射濃度を光学的に検知する。表面電位センサ１３は
感光体ドラム９の表面電位を検知する。トナー補給回路
２１２は、メインＣＰＵ２０２からの指令に基づいて各
トナー補給部のトナー補給モータを制御して、各色のト
ナーを各現像器に補給する。

【００３０】図４はメイン制御部２０１による電位制御
ルーチンのフローチャートである。この電位制御ルーチ
ンによる電位制御は、基本的には装置（複写機）の起動
時に行うが、予め定められたコピー枚数毎、又は一定時
間毎など必要に応じて行っても良い。図４の電位制御ル
ーチンにおいて、メイン制御部２０１はまず電源ＯＮ時
の状態をジャムなどの異常処理時と区別するために、定
着装置２８の定着温度を検知する定着温度センサ（不図
示）からの入力信号に基づいて、定着温度が１００°Ｃ
以上であるか否かを判断する（ステップ５０１）。ここ
で、定着温度が１００°Ｃ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。一方、定着温度が１００
°Ｃ未満の場合には電源回路２０７から感光体ドラム９
に基準電圧を印加して表面電位センサ１３の校正を行う
（ステップ５０２）。以後の電位計算ではこの校正値を
用いる。次にメイン制御部２０１は、光学センサ１８か
ら感光体ドラム９の地肌部に対する出力値Ｖsgを取り込
んで、光学センサ１８から感光体ドラム９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、光学センサ
１８の発光光量を調整する（ステップ５０３）。

【００３１】次に、図５に示すように感光体ドラム９の
幅方向中央部にＮ個の階調濃度を持つ基準画像であるパ
ッチパターンの静電潜像３０１，３０２，３０３，・・
・を感光体ドラム９の回転方向に沿って所定の間隔で作
成する（ステップ５０４）。例えば、１４個の相異なる
階調濃度を持ち各辺が４０ｍｍである矩形のパッチパタ
ーンの静電潜像３０１，３０２，・・・３１４を１０ｍ
ｍの間隔をおいて作成する。以下、１４個のパッチパタ
ーンの静電潜像を作成する場合について説明する。そし
て、これらの静電潜像３０１，３０２，・・・３１４の
電位に対する表面電位センサ１３の出力値を読み込んで
前記校正値を用いて表面電圧値に変換してＲＡＭ２０４
に格納する（ステップ５０５）。この場合、メイン制御
部２０１は１４個のパッチパターンの静電潜像３０１，
３０２，・・・３１４をＢｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色分、感
光体ドラム９上に順次所定の間隔をおいて作成する。

【００３２】次に、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム９上の４色分のパッチパターンの静電潜像３０１，３
０２，・・・３１４を１色毎にＢｋ現像器１４、Ｃ現像
器１５、Ｍ現像器１６，Ｙ現像器１７で現像して顕像化
することにより、各色のトナー像とし、この各色のトナ
ー像に対する光学センサ１８の出力値を各色毎にＶpi
（ｉ＝１〜１４）としてＲＡＭ２０４に格納する（ステ
ップ５０６）。

【００３３】なお、メイン制御部２０１は、感光体ドラ
ム９を帯電器１２によって均一に帯電し、レーザー光学
系制御部２０６を介してレーザー光学ユニット８の出力
を変えてパッチパターンの静電潜像３０１，３０２，・
・・３１４を作成するが、レーザー光学ユニット８を作
動させずに各現像器１４〜１７の現像バイアス電圧を切
り換えて各パッチパターンのトナー像を作成するように
しても良い。

【００３４】次に、メイン制御部２０１は、ＲＡＭ２０
４に格納した光学センサ１８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たりのト
ナー付着量に換算してＲＡＭ２０４に格納する（ステッ
プ５０７）。

【００３５】図６は、上記ステップ５０５で得られた表
面電位の測定データと上記ステップ５０７で得られたト
ナー付着量の測定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軸上に
現像ポテンシャル（パッチパターン作成時の現像バイア
ス電圧Ｖｂと感光体ドラム９の表面電位Ｖｓとの差：Ｖ
ｂ−Ｖｓ：単位（Ｖ））を、Ｙ軸に単位面積当たりのト
ナー付着量（ｍｇ／ｃｍ²）を割り振っている。通常、
光学センサ１８として用いられる赤外光反射型センサ
は、図６に示すようにトナー付着量が多い多付着量部で
は飽和特性を示し、この多付着量部での感度は低く、光
学センサ１８によるトナー付着量の測定精度も悪くなっ
ている。従って、現像器の真の現像特性を直線近似した
直線近似式（Ｙ＝ａ*Ｘ＋ｂ）を精度よく算出するに
は、図６に示すように光学センサ１８の高感度区間（高
精度区間）で、且つ、表面電位センサ１３の出力値等か
ら求めた現像ポテンシャルの測定データと光学センサ１
８の出力値から求めたトナー付着量との関係が直線とな
る区間部分における測定データ点のみを使用して、上記
直線近似式を算出し（ステップ５０８）、該直線近似式
の算出精度を高めている。更に、この区間部分の測定デ
ータ点がその他の区間よりも密となるように、予めＲＯ
Ｍ２０３に格納する各パッチパターン作成時にレーザー
光学ユニット８で用いる光量データを所望の値に設定
し、これにより、測定データの個数の合計が同じ条件下
で、データ間隔を等間隔にした場合に比較して該直線近
似式の算出に用いる測定データの個数を多くして、更に
該直線近似式の算出精度を高めている。

【００３６】なお、前述のようにレーザー光学ユニット
８を作動させずに現像バイアス電圧を変化させて各パッ
チパターンのトナー像を作成する場合は、上記区間部分
の測定データ点が他の領域よりも密となるように、予め
ＲＯＭ２０３に格納する各パッチパターン作成時に印加
する現像バイアス電圧のデータを所望の値に設定する。

【００３７】上記ステップ５０８ですべての測定データ
から上記区間部分の測定データを選択するには、例えば
上記ステップ５０７で算出したトナー付着量の測定デー
タに着目して０．１５〜０．４５ｍｇ／ｃｍ²の間にあ
るトナー付着量及び現像ポテンシャルの測定データの組
を選択すればよい。

【００３８】次に、数１で示す複数の式を用いて、上記
ステップ５０８で選択した有効測定データに対してのみ
平滑化処理を施し（ステップ５０９）、測定誤差の大き
な測定データについても平滑化処理を行って該直線近似
式の算出に用いる場合のように近似直線計算にズレが生
じることなく、該直線近似式を精度よく算出できるよう
にしている。ここで、ｉ≦ｎ≦ｊであり、上記区間部分
の端部の測定データに対しては平滑化処理は行わない。
また、平滑化処理後の測定データについては「’」を付
す。

【数１】 Ｘ'(n)＝Ｘ(n-1)*０．２５＋Ｘ(n)*０．５＋Ｘ(n+1) Ｙ'(n)＝Ｙ(n-1)*０．２５＋Ｙ(n)*０．５＋Ｙ(n+1) Ｘ'(i)＝Ｘ(i) Ｘ'(j)＝Ｘ(j) Ｙ'(i)＝Ｙ(i) Ｙ'(j)＝Ｙ(j)

【００３９】このようにして得られた平滑化処理後の測
定データに対して最小自乗法を適用することにより、各
現像器１４〜１７の現像特性の直線近似を行って現像特
性の直線近似式を各色毎に得る（ステップ５１０）。こ
の直線近似式に基づいて各色毎に各種制御電位を計算す
る。上記最小自乗法の計算には、次の数２に示す複数の
式を用いた。ここで、上記平滑化処理後の測定データを
示す「’」は、便宜上省略した。また、ｋは計算に用い
た測定データの数を示している。

【数２】Ｘave＝ΣＸn／ｋ Ｙave＝ΣＸn／ｋ Ｓx＝Σ（Ｘn−Ｘave）*（Ｘn−Ｘave） Ｓy＝Σ（Ｙn−Ｙave）*（Ｙn−Ｙave） Ｓxy＝Σ（Ｘn−Ｘave）*（Ｙn−Ｙave）

【００４０】そして、表面電位センサ１３及び光学セン
サ１８から得られたパッチパターンの表面電位及びトナ
ー付着量の測定データから算出される直線近似式をＹ＝
ａ*Ｘ＋ｂとしたとき、その係数ａ，ｂは上記数２の変
数を用いて次の数３のように表される。

【数３】ａ＝Ｓxy／Ｓx ｂ＝Ｙave−ａ*Ｘave

【００４１】なお、上記係数ａの次の方法で決定しても
良い。すなわち、上記選択した区間部分内の複数組の測
定データのうち連続する数個の（例えば４個）のデータ
組が複数個得られるので、それぞれにおいて直線回帰を
行い、その中で最も傾きａの値が大きいもの若しくはそ
の中で傾きａの値が平均値に近いもの、又は直線回帰式
の相関係数が最も大きいもの等を選んでも良い。

【００４２】次に、メイン制御部２０１は、上記ステッ
プ５１０で各色毎に計算した直線近似式を用いて、Ｙの
値が、必要とする最大トナー付着量Ｍmaxとなるよう
に、各制御電位を決定する（ステップ５１１）。図７に
示すように、上記Ｍmaxを得るために必要となる現像電
界（Ｖgp）と、上記算出した直線近似式のＸ切片である
Ｖk（＝−ｂ／ａ：現像開始電圧）とから、画像形成時
の各種電位設定の基準となるＶkp（現像ポテンシャル：
Ｖｂ−Ｖｓ）が次の数４により決まる。

【数４】Ｖgp＝Ｍmax／ａ Ｖkp＝Ｖgp＋Ｖk

【００４３】次に、上記現像電界Ｖgpの値から、予めＲ
ＯＭ２０３に格納されている図８に示すような電位テー
ブルを参照し（ステップ５１２）、帯電電位（Ｖd）、
現像バイアス電圧（Ｖb）、最大露光電位（Ｖl）を目標
電位として決定する（ステップ５１３）。そして、感光
体ドラム９の帯電器１２による帯電電位が上記目標電位
Ｖdになるように電源回路２０７を調整し、レーザー光
学系８によるレーザー発光量（発光パワー）を上記目標
電位Ｖlになるように調整し、且つ各色現像器１３〜１
７の現像バイアス電圧がそれぞれ上記目標電圧Ｖbにな
るように調整する（ステップ５１４）。

【００４４】次に、上記直線近似により求めた現像特性
の直線近似式の傾きａを用いて、各現像器の現像能力の
設定を補正する方法について具体的に述べる。図９は、
トナー濃度センサにおける検知対象のトナー濃度と出力
電圧との関係を示している。ここで、Ｖcnt（制御電
圧）はトナー濃度に対する出力電圧のレベルを変えるも
のであり、このＶcntの値を大きくするとトナー濃度セ
ンサの出力特性が図中右側の直線のようになり、出力電
圧（Ｖt）が基準電圧（Ｖref）よりも大きくなる。逆
に、Ｖcntの値を小さくするとトナー濃度センサの出力
特性が図中左側の直線のようになり、出力電圧（Ｖt）
が基準電圧（Ｖref）よりも小さくなる。トナー濃度制
御では出力電圧（Ｖt）が基準電圧（Ｖref）と同じにな
るように現像器へのトナー補給が制御されているので、
Ｖcntの値を大きくした場合、トナー濃度制御時にはト
ナー濃度が高く制御される。逆にＶcntの値を小さくす
ると、トナー濃度制御時にはトナー濃度が低く制御され
る。

【００４５】図１０は、上記直線近似により求めた現像
特性の直線近似式の傾きａを用いて、各現像器の現像能
力の設定を補正する制御フローの一例を示している。こ
こで、（ｎ）を付した値は今回測定した値、（ｎ−１）
を付した値は前回測定した値を示している。また、Ａは
今回の係数ａの値及び前回の係数ａの値を演算した結果
を示している。まず、前回得られた直線近似式の傾きａ
（ｎ−１）の値と今回得られた直線近似式の傾きａ
（ｎ）の重みをそれぞれ５０％ずつとして加算した値Ａ
（ｎ）を求める（ステップ６０１）。次に、Ａ（ｎ）の
値を望ましい範囲の上限値Ａ（Ｈ）と比較し（ステップ
６０２）、Ａ（ｎ）の値が上限値Ａ（Ｈ）よりも大きい
場合には、Ｖcntの値を前回よりも１ステップ小さくす
る（ステップ６０３）。前述のようにＶcntの値を小さ
くするとトナー濃度が低くなるように制御されるので、
直線近似式の傾きａ（ｎ）が小さくなるように動く。こ
こで、上記１ステップは制御電圧の最大値１２Ｖを８bi
tで分割した１digitに設定しているが、適宜定めても良
い。

【００４６】また、上記ステップ６０２でＡ（ｎ）の値
が上限値Ａ（Ｈ）以下の場合には、更にＡ（ｎ）の値を
望ましい範囲の下限値Ａ（Ｌ）と比較し（ステップ６０
４）、Ａ（ｎ）の値が下限値Ａ（Ｌ）よりも小さい場合
には、Ｖcntの値を前回よりも１ステップ大きくする
（ステップ６０５）。Ｖcntの値を大きくするとトナー
濃度が高くなるように制御されるので、直線近似式の傾
きａ（ｎ）が大きくなるように動く。また、上記ステッ
プ６０４でＡ（ｎ）の値が下限値Ａ（Ｌ）以上の場合に
は、Ｖcntの値を前回値と同じにして変えないようにす
る（ステップ６０６）。

【００４７】以上の現像能力の補正制御により、現像剤
のトナー帯電量やトナー濃度の変動によって現像器１４
〜１７の現像能力が変動した場合に、簡単に且つ精度よ
く、該トナー帯電量等の変動を打ち消すように現像能力
を変化させることができるため、該トナー帯電量等の変
動によるトナー飛散の発生や画像濃度の低下等を防止で
きる。

【００４８】なお、上記図１０の制御例では、前回得ら
れた直線近似式の傾きａ（ｎ−１）の値と、今回得られ
た直線近似式の傾きａ（ｎ）の重みをそれぞれ５０％に
しているが、現像剤の変動特性、制御の実行間隔等に応
じて重み付けを変えても良い。また、上記図１０の制御
例ではトナー濃度センサの制御電圧Ｖcntの設定値を変
更しているが、制御基準電圧Ｖrefの設定値を変更する
ように制御しても同様な結果が得られる。

【００４９】また、現像器にトナー濃度センサを設けず
に、感光体ドラム９上に形成した基準トナー像の画像濃
度を検知し、その検知結果に基づいてトナー濃度を制御
する装置の場合には、図１１のフローチャートのように
基準トナー像作成時の現像ポテンシャルを制御すれば良
い。この図１１の制御フローにおいては、まず、前回得
られた直線近似式の傾きａ（ｎ−１）の値と今回得られ
た直線近似式の傾きａ（ｎ）の重みをそれぞれ５０％ず
つとして加算した値Ａ（ｎ）を求める（ステップ７０
１）。次に、Ａ（ｎ）の値を望ましい範囲の上限値Ａ
（Ｈ）と比較し（ステップ７０２）、Ａ（ｎ）の値が上
限値Ａ（Ｈ）よりも大きい場合には、上記基準トナー像
作成時の現像ポテンシャルＰを前回よりのΔＰだけ大き
くする（ステップ７０３）。このように現像ポテンシャ
ルＰを大きくするとトナー付着量が増加するので、見か
け上トナー濃度が高いと判断される。そして、トナー濃
度を一定濃度に制御しようとする結果、実際のトナー濃
度が低下するので、直線近似式の傾きａ（ｎ）が小さく
なるように動く。上記現像ポテンシャルＰの変化量ΔＰ
は適宜定めて良い。また、上記ステップ７０２でＡ
（ｎ）の値が上限値Ａ（Ｈ）以下の場合には、更にＡ
（ｎ）の値を望ましい範囲の下限値Ａ（Ｌ）と比較し
（ステップ７０４）、Ａ（ｎ）の値が下限値Ａ（Ｌ）よ
りも小さい場合には、上記基準トナー像作成時の現像ポ
テンシャルＰを前回よりのΔＰだけ小さくする（ステッ
プ７０５）。このように現像ポテンシャルＰを小さくす
るとトナー濃度が減少するので、見かけ上トナー濃度が
低いと判断される。そして、トナー濃度を一定濃度に制
御しようとする結果、実際のトナー濃度が上昇するの
で、直線近似式の傾きａ（ｎ）が大きくなるように動
く。また、上記ステップ７０４でＡ（ｎ）の値が下限値
Ａ（Ｌ）以上の場合には、上記現像ポテンシャルの値を
前回値と同じにして変えないようにする（ステップ７０
６）。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、像担持体上に
複数の基準潜像を形成してその電位及び現像後の基準ト
ナー像のトナー付着量の測定データに基づいて現像ポテ
ンシャルに対して該トナー付着量の測定データが直線的
に変化する区間を算出し、該区間内にある複数組の表面
電位及びトナー付着量の測定データに基づいて現像装置
の現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用い
て画像形成時の各種電位を決定する。そして、この電位
制御方法において、前記区間のうち前記トナー付着量の
測定精度が高い区間部分におけるトナー付着量の測定デ
ータの間隔を、該測定精度が低い区間部分におけるトナ
ー付着量の測定データの間隔よりも密にし、該測定精度
が高い区間部分内の表面電位及びトナー付着量の測定デ
ータに基づいて、前記直線近似式の算出している。この
ように前記区間内の測定データのうち測定精度が高いも
のを該直線近似式の算出に用いるとともに、該直線近似
式の算出に用いる測定データのデータ間隔を他の部分の
データ間隔よりも密にしているので、前記測定データの
個数の合計が同じ条件下で、データ間隔を等間隔にした
場合に比較して該直線近似式の算出に用いる測定データ
の個数を多くすることができ、より精度よく該直線近似
式を算出することができる。このように前記現像装置の
現像特性の直線近似式を精度よく算出できるので、該直
線近似式に基づいた画像形成時の各種電位の制御を安定
して行うことができるという効果がある。

【００５１】請求項２の発明によれば、前記部分区間に
おける表面電位及びトナー付着量の測定データについて
のみ平滑化処理を行い、該平滑化処理を行った測定デー
タを用いて前記直線近似式を算出することにより、測定
誤差の大きな測定データについても平滑化処理を行って
該直線近似式の算出に用いる比較して、近似直線計算に
ズレが生じ難くなり、より精度よく該直線近似式を算出
することができる。このように前記現像装置の現像特性
の直線近似式を精度よく算出できるので、該直線近似式
に基づいた画像形成時の各種電位の制御を安定して行う
ことができるという効果がある。

【００５２】請求項３の発明によれば、前記算出した直
線近似式に基づいて、前記現像装置の現像能力に対応し
た制御パラメータの設定を補正することにより、現像剤
のトナー帯電量やトナー濃度の変動によって現像装置の
現像能力が変動した場合に、該トナー帯電量等の変動を
打ち消すように現像能力を変化させることができるた
め、該トナー帯電量等の変動によるトナー飛散の発生や
画像濃度の低下等を防止できるという効果がある。

【００５３】請求項４の発明によれば、請求項３の画像
形成装置における現像能力制御方法において、前記表面
電位の測定データをＸ、前記トナー付着量の測定データ
をＹ、前記現像装置で用いる現像バイアスの値をＶｂ、
係数をａ，ｂとしたとき、前記現象特性の直線近似式Ｙ
＝ａ*（Ｖｂ−Ｘ）＋ｂは真の現像特性に近いものとな
っている。このように真の現像特性に近い直線近似式Ｙ
＝ａ*（Ｖｂ−Ｘ）＋ｂの傾きである係数ａの値を用い
て前記現像装置の現像能力に対応した制御パラメータの
設定を補正するので、前記制御パラメータの設定の精度
の良い補正を行うことができるという効果がある。

【００５４】請求項５の発明によれば、請求項４の画像
形成装置における現像能力制御方法において、前記算出
した直線近似式の係数ａの値と該直線近似式の算出以前
に算出した直線近似式の係数ａの値とを用いて前記現像
装置の現像能力に対応する制御パラメータの設定を補正
することにより、少なくとも２回の測定結果に基づいて
それぞれ直線近似式を算出して求めた複数の係数ａを用
いて前記制御パラメータの設定を補正できる。このよう
に複数の係数ａを用いて前記制御パラメータの設定を補
正できるので、前記表面電位及びトナー付着量を測定す
る手段の測定精度、出力変動、出力ノイズなどでその測
定データがばらついて該直線近似式がばらついたとき
に、１回の測定結果に基づいて該直線近似式を算出して
求めた係数ａのみを用いて該制御パラメータの設定を補
正する場合に比較して、補正過剰及び補正不足の危険性
が少なくなり、前記現像装置の現像能力に対応した制御
パラメータの設定の補正制御を安定して行うことができ
るようになるという効果がある。

【００５５】請求項６の発明によれば、前記現像装置内
の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ、及
び像担持体上に作成したトナー濃度制御用トナー像の画
像濃度を検知する画像濃度検知センサの少なくとも一つ
の該センサによる検知結果に基づいて、該現像剤のトナ
ー濃度を変化させて前記現像装置の現像能力を制御する
請求項３の画像形成装置における現像能力制御方法にお
いて、前記現像能力に対応する制御パラメータとして、
該トナー濃度センサの制御電圧、該トナー濃度制御にお
ける制御基準値、又は該トナー濃度制御用トナー像の作
成条件を用いることにより、簡単に且つ精度よく、前記
トナー帯電量等の変動を打ち消すように現像能力を変化
させて、該トナー帯電量等の変動によるトナー飛散の発
生や画像濃度の低下等を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用したカラー複写機の制御系の一例
を示すブロック図。

【図２】同カラー複写機全体の概略構成図。

【図３】同カラー複写機の感光体ドラム・中間転写ベル
ト周りの拡大図

【図４】同カラー複写機における電位制御ルーチンのフ
ローチャート

【図５】同カラー複写機における感光体ドラム上のパッ
チパターンの説明図。

【図６】同パッチパターン現像時の現像ポテンシャルと
トナー付着量との関係及び現像特性の近似直線を示す特
性図。

【図７】同近似直線と、最大トナー付着量Ｍmaxに対応
する現像電界（Ｖgp）及び現像ポテンシャルＶkpとの関
係を示す説明図。

【図８】最大トナー付着量Ｍmaxに対応する現像ポテン
シャルＶkpから画像形成時の各種電位を決定するために
用いる電位テ−ブルを示す図。

【図９】トナー濃度センサにおけるトナー濃度と出力電
圧との関係を示す特性図。

【図１０】同カラー複写機における現像能力の補正制御
のフローチャート。

【図１１】変形例に係る現像能力の補正制御のフローチ
ャート。

【符号の説明】

９ 感光体ドラム １３ 表面電位センサ １４ Ｂｋ現像器 １４ｃ トナー濃度センサ １５ Ｃ現像器 １５ｃ トナー濃度センサ １６ Ｍ現像器 １６ｃ トナー濃度センサ １７ Ｙ現像器 １７ｃ トナー濃度センサ １８ 光学センサ ２０１ メイン制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体上に複数の基準潜像を形成し、該
   基準潜像の表面電位を測定し、該複数の基準潜像を相異
   なる現像ポテンシャルで現像して複数の基準トナー像を
   形成し、該基準トナー像のトナー付着量を測定し、該複
   数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づい
   て該現像ポテンシャルに対して該トナー付着量の測定デ
   ータが直線的に変化する区間を算出し、該区間内にある
   複数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づ
   いて現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用
   いて画像形成時の各種電位を決定する画像形成装置にお
   ける電位制御方法において、 前記区間のうち前記トナー付着量の測定精度が高い区間
   部分におけるトナー付着量の測定データの間隔を、該測
   定精度が低い区間部分におけるトナー付着量の測定デー
   タの間隔よりも密にし、 該測定精度が高い区間部分内の表面電位及びトナー付着
   量の測定データに基づいて、前記直線近似式の算出する
   ことを特徴とする画像形成装置における電位制御方法。
2. 【請求項２】像担持体上に複数の基準潜像を形成し、該
   基準潜像の表面電位を測定し、該複数の基準潜像を相異
   なる現像ポテンシャルで現像して複数の基準トナー像を
   形成し、該基準トナー像のトナー付着量を測定し、該複
   数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づい
   て該現像ポテンシャルに対して該トナー付着量の測定デ
   ータが直線的に変化する区間を算出し、該区間内にある
   複数組の表面電位及びトナー付着量の測定データに基づ
   いて現像特性の直線近似式を算出し、該直線近似式を用
   いて画像形成時の各種電位を決定する画像形成装置にお
   ける電位制御方法において、 前記区間のうち前記トナー付着量の測定精度が高い区間
   部分の測定データについて平滑化処理を行い、該平滑化
   処理を行った測定データに基づいて前記直線近似式を算
   出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。
3. 【請求項３】請求項１の電位制御方法を採用した画像形
   成装置における現像能力制御方法において、 前記算出した直線近似式に基づいて、前記現像装置の現
   像能力に対応した制御パラメータの設定を補正すること
   を特徴とする画像形成装置における現像能力制御方法。
4. 【請求項４】請求項３の画像形成装置における現像能力
   制御方法において、 前記表面電位の測定データをＸ、前記トナー付着量の測
   定データをＹ、前記現像装置で用いる現像バイアスの値
   をＶｂ、係数をａ，ｂとして、前記現象特性の直線近似
   式をＹ＝ａ*（Ｖｂ−Ｘ）＋ｂで表すとき、該係数ａの
   値を用いて前記現像装置の現像能力に対応した制御パラ
   メータの設定を補正することを特徴とする画像形成装置
   における現像能力制御方法。
5. 【請求項５】請求項４の画像形成装置における現像能力
   制御方法において、 前記算出した直線近似式の係数ａの値と該直線近似式の
   算出以前に算出した直線近似式の係数ａの値とを用いて
   前記現像装置の現像能力に対応する制御パラメータの設
   定を補正することを特徴とする画像形成装置における現
   像能力制御方法。
6. 【請求項６】前記現像装置内の現像剤のトナー濃度を検
   知するトナー濃度センサ、及び像担持体上に作成したト
   ナー濃度制御用トナー像の画像濃度を検知する画像濃度
   検知センサの少なくとも一つの該センサによる検知結果
   に基づいて、該現像剤のトナー濃度を変化させて前記現
   像装置の現像能力を制御する請求項３の画像形成装置に
   おける現像能力制御方法において、 前記現像能力に対応する制御パラメータとして、該トナ
   ー濃度センサの制御電圧、該トナー濃度制御における制
   御基準値、又は該トナー濃度制御用トナー像の作成条件
   を用いることを特徴とする画像形成装置における現像能
   力制御方法。