JP2004184583A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成方法及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を検出して（Ｓ５）、複数のパッチパターンを現像した後にその現像量を検出して（Ｓ６）、Ｓ５及びＳ６の検出結果から直線近似式を定めて現像ガンマと現像開始電圧とを算出して（Ｓ８）、書込み値に対する潜像特性が現像ガンマに適合する潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定めて（Ｓ９）、その目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整する（Ｓ１０〜Ｓ１３）。
【選択図】 図３
【解決手段】像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を検出して（Ｓ５）、複数のパッチパターンを現像した後にその現像量を検出して（Ｓ６）、Ｓ５及びＳ６の検出結果から直線近似式を定めて現像ガンマと現像開始電圧とを算出して（Ｓ８）、書込み値に対する潜像特性が現像ガンマに適合する潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定めて（Ｓ９）、その目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整する（Ｓ１０〜Ｓ１３）。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成方法及び画像形成装置に関し、特に、レーザー光によって像担持体上への潜像の書込みをおこなうデジタル式の画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子写真方式の画像形成装置では、環境変動や経時における画像品質の安定化を目的として、電位センサ（電位検出部）とＰセンサ（画像濃度検出部）とを用いて所定のタイミングで電位制御をおこなう技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
詳しくは、まず、像担持体としての感光体ドラム上に複数のパッチパターン（静電潜像の概矩形パターンである。）を形成する。そして、各パッチパターンの潜像電位を、電位センサで測定する。さらに、各パッチパターンを現像した後に、パッチパターン上の現像量（トナー付着量）をＰセンサで測定する。
そして、電位センサで検出した潜像電位と、Ｐセンサで検出した現像量とから、現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を、制御部で求める。
【０００４】
そして、この直線近似式から、現像ガンマ（直線近似式の傾きである。）と、現像開始電圧（直線近似式において現像量が０のときの現像ポテンシャルである。）とを、制御部で算出する。
さらに、現像ガンマと現像開始電圧とにより決定された現像ポテンシャルと現像量との関係式に基づいて、最大現像量（予め設定された最大の現像量である。）を得るための現像ポテンシャルを求める。
【０００５】
その後、求めた現像ポテンシャルに基づいて、帯電電位、露光電位、現像電圧（現像バイアス電位）についての各目標電位を求め、各電位を目標電位に合致するように調整する。そして、調整された各電位によって、通常の画像形成をおこなう。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−７３２２１号公報（第２頁、第１−６図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、ベタ部の画像濃度は安定するが、ハイライト部の画像濃度が安定しないという問題があった。
【０００８】
すなわち、上述の画像形成装置は、現像ポテンシャルと現像量との関係式に基づいて最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて各電位を調整しているため、最大現像量に対応したベタ部の画像濃度は安定する。ベタ部を形成するときには、最大現像量を得るための現像ポテンシャルを用いるため、その現像量に誤差が生じにくい。
【０００９】
これに対して、ハイライト部を形成するときには、現像量を小さくする必要があって、最大現像量に対応した現像ポテンシャルよりも小さな現像ポテンシャルを用いるために、その現像量に誤差が生じやすい。すなわち、上述の直線近似式に基づき小さな現像量に対応する現像ポテンシャルを求めてその現像ポテンシャルに設定しても、その現像ポテンシャル自体が誤差を含んでいるために、現像量がばらついて画像濃度が安定しない。
このようにハイライト部の画像濃度が安定しないと、特に、カラー画像形成装置においては高品質のカラー画像を形成することが難しくなる。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成方法は、像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を検出する第１検出工程と、前記複数のパッチパターンを現像した後に、当該パッチパターンの現像量を検出する第２検出工程と、前記第１検出工程の検出結果と前記第２検出工程の検出結果とから現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を定めて、当該直線近似式から現像ガンマと現像開始電圧とを算出する現像特性算出工程と、書込み値に対する潜像特性が前記現像特性算出工程で算出した前記現像ガンマに適合する潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定める潜像特性調整工程と、前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整する現像電圧調整工程とを備えたものである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１記載の発明において、前記現像電圧調整工程を、前記現像特性算出工程で算出した前記現像ガンマと前記現像開始電圧とから最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて、当該現像ポテンシャルが得られるように前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて目標現像電圧を定めて、当該目標現像電圧に基づいて前記現像電圧を調整する工程としたものである。
【００１３】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１に記載の発明において、前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて帯電電位及び露光電位を調整する電位調整工程と、前記電位調整工程の後に前記像担持体上にハイライトパッチパターンを形成して、当該ハイライトパッチパターンの潜像電位を検出する第３検出工程とをさらに備え、前記現像電圧調整工程を、前記第３検出工程の検出結果に基づいて現像ポテンシャルが目標現像ポテンシャルとなるように現像電圧を調整する工程としたものである。
【００１４】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項３に記載の発明において、前記目標現像ポテンシャルは、前記現像開始電圧に予め定めたポテンシャルを加算したものである。
【００１５】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記潜像特性調整工程を、現像ガンマと帯電電位及び露光電位との関係を予め定めたテーブルに基づいて前記目標帯電電位及び目標露光電位を定める工程としたものである。
【００１６】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第２検出工程を、現像された前記パッチパターンに向けて光を照射して当該パッチパターンで乱反射する光の量に基づいて前記現像量を検出する工程としたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上を露光して潜像を形成する露光部と、前記像担持体上の潜像を現像する現像部と、前記像担持体上に形成された画像の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、前記像担持体上の電位を検出する電位検出部とを備え、前記像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を前記電位検出部で検出して、前記現像部で現像した前記複数のパッチパターンの現像量を前記画像濃度検出部で検出して、前記電位検出部の検出結果と前記画像濃度検出部の検出結果とから現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を定めて当該直線近似式から現像ガンマと現像開始電圧とを算出して、書込み値に対する潜像特性が前記現像ガンマに適合する潜像特性となるように前記帯電部による目標帯電電位と前記露光部による目標露光電位とを定めて、前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整するように前記現像部を制御する制御部をさらに備えたものである。
【００１８】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７記載の発明において、前記制御部は、前記現像ガンマと前記現像開始電圧とから最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて、当該現像ポテンシャルが得られるように前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて目標現像電圧を定めて、当該目標現像電圧に基づいて前記現像電圧を調整するものである。
【００１９】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記制御部は、前記目標帯電電位及び目標露光電位を定めた後に帯電電位及び露光電位を調整して、前記電位検出部は、前記像担持体上に形成したハイライトパッチパターンの潜像電位を検出して、前記制御部は、前記電位検出部の前記ハイライトパッチパターンに係わる検出結果に基づいて現像ポテンシャルが目標現像ポテンシャルとなるように現像電圧を調整するものである。
【００２０】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項９に記載の発明において、前記目標現像ポテンシャルは、前記現像開始電圧に予め定めたポテンシャルを加算したものである。
【００２１】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記制御部は、現像ガンマと帯電電位及び露光電位との関係を予め定めたテーブルに基づいて前記目標帯電電位及び目標露光電位を定めるものである。
【００２２】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記画像濃度検出部を、現像された前記パッチパターンに向けて光を照射して当該パッチパターンで乱反射する光の量を検出する乱反射型光学センサとしたものである。
【００２３】
また、本明細書において、「書込み値」とは、像担持体上に形成する１ドットの濃度を多階調化するために、半導体レーザー等から照射されるレーザー光を光変調して多値化した値をいう。光変調方式としては、露光時間を変調するパルス幅変調方式や、露光強度を変調するパワー変調をパルス幅変調に合わせた変調方式等がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２５】
実施の形態１．
図１〜図９にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１におけるカラー画像形成装置の作像部の構成・動作について説明する。
【００２６】
図１において、２００は像担持体としての感光体ドラム、２０１は中間転写ユニットに転写されない感光体ドラム２００上の未転写トナーを回収する感光体クリーニング装置、２０２は感光体ドラム２００上の電位をリセットする除電ランプ、２０３は感光体ドラム２００表面を一様に帯電する帯電部、２０４は感光体ドラム２００上の電位を検出する電位検出部としての電位センサ、２０５は感光体ドラム２００上に形成された画像の濃度を検出する画像濃度検出部としてのＰセンサを示す。
【００２７】
また、２３０は４色の現像部２３１Ｋ、２３１Ｙ，２３１Ｍ、２３１Ｃを搭載したリボルバ現像ユニット、５００は感光体ドラム２００上で形成された各色の画像を重ね合わせるための中間転写ユニット、６００は中間転写ユニット５００で形成されたカラー画像を転写紙に転写するための２次転写ユニット、６５０は転写紙を２次転写ユニット６００に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストローラ対を示す。
【００２８】
ここで、Ｐセンサ２０５は、発光部と受光部とをもつ乱反射型光学センサである。そして、発光部から感光体ドラム２００表面に向けて光を照射して、そこで乱反射した光の量を受光部で検出することで、感光体ドラム２００表面に形成された画像の濃度を検知する。そして、検知した画像濃度から、画像の現像量（トナー付着量）が求められる。なお、本実施の形態１のＰセンサ２０５は、乱反射型光学センサであるために、現像量の大小に係わらず画像濃度の検知精度を高くすることができる。
また、電位センサ２０４は、パッチパターンが形成される感光体ドラム２００上の領域と対向するように設置されている。電位センサ２０４は、感光体ドラム２００の周面において、Ｐセンサ２０５の設置位置に対応する位置に設置されている。
【００２９】
このように構成された画像形成装置の作像部は、通常の画像形成時に、次のように動作する。
まず、原稿台に載置されたカラー原稿のカラー画像情報が、後述するカラー画像読取装置により読み取られる。そして、そのカラー画像情報は、画像処理部で、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のカラー画像情報に色変換処理される。そして、この４色のカラー画像情報が、作像部としてのカラー画像記録装置の、書込み光学ユニットに転送される。
【００３０】
そして、露光部としての書込み光学ユニットからは、まず、カラー画像情報のうちいずれかの色に対応したレーザー光Ｌが、帯電部２０３によって一様に帯電された感光体ドラム２００表面に向けて、照射される。そして、感光体ドラム２００表面に、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのうちのいずれかに対応した静電潜像が形成される。
なお、書込み光学ユニットは、光源としての半導体レーザー、レーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラーとその回転用モータ、ｆ／θレンズ、反射ミラー等で構成されている。また、書込み光学ユニットは、図示せぬレーザー発光駆動部によって、レーザー光Ｌの光量を調整できるように構成されている。さらに、書込み光学ユニットは、レーザー発光駆動部によって、レーザー光を光変調して多値化（例えば、８ビットの２５６値である。）した１ドット書込みができるように構成されている。
また、感光体ドラム２００表面を帯電する帯電部２０３も、図示せぬ帯電制御駆動部によって、その帯電量を調整できるように構成されている。
【００３１】
一方、感光体ドラム２００は、図１の矢印方向に回転する。そして、感光体ドラム２００表面は、その周りに配設された、帯電部２０３、電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット２３０の選択された現像部２３１Ｃ、Ｐセンサ２０５、中間転写ユニット５００、感光体クリーニング装置２０１、除電ランプ２０２を順次通過していく。
【００３２】
ここで、リボルバ現像ユニット２３０は、ブラック現像部２３１Ｋ、シアン現像部２３１Ｃ、マゼンタ現像部２３１Ｍ、イエロー現像部２３１Ｙと、各現像部を図１の矢印方向に回転させるリボルバ回転駆動部等で構成されている。
各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙは、それぞれ、現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて静電潜像を現像する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて撹拌する現像剤パドル等で構成されている。
各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙ内のトナーは、フェライトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電される。また、各現像スリーブには、図示せぬ現像電圧制御駆動部の現像電圧電源によって、負の直流電圧に交流電圧が重畳された現像電圧が印加される。これによって、現像スリーブと感光体ドラム２００表面との間に、所望の現像電界が形成される。
【００３３】
リボルバ現像ユニット２３０における各現像部の動作を、ブラック現像部２３１Ｋを例にとって説明する。
ブラック現像部２３１Ｋは、まず、コピー開始前の待機状態では、感光体ドラム２００と対向する現像位置よりも上流側に位置するように、リボルバ回転駆動部により調整される。そして、コピー動作が開始されて、書込み光学ユニットによるブラック画像データに対応したレーザー光Ｌが、感光体ドラム２００上に照射されるのに合わせて、リボルバ回転駆動部により、ブラック現像部２３１Ｋが現像位置まで回転駆動される。詳しくは、レーザー光Ｌによる静電潜像が、現像位置に到達する前に、ブラック現像部２３１Ｋの現像位置への移動が完了する。
【００３４】
こうして、感光体ドラム２００上の、ブラック画像情報に対応した静電潜像が現像される。
なお、その他の色に対応した静電潜像の現像に関しても、上述のブラック現像部２３１Ｋと同様に、リボルバ回転駆動部により、対応する現像部をタイミングよく現像位置に移動することで達成される。
【００３５】
その後、静電潜像が現像された感光体ドラム２００表面は、中間転写ユニット５００との対向部に達する。
中間転写ユニット５００は、複数のローラに張架された中間転写ベルト５０１等で構成されている。中問転写ベルト５０１の外周には、２次転写ユニット６００、ベルト除電部５０３、ベルトクリーニングブレード５０４、潤滑剤塗布ブラシ５０５等が配設されている。他方、中間転写ベルト５０１の内周には、１次転写バイアスローラ５０７、ベルト駆動ローラ５０８、ベルトテンションローラ５０９、２次転写対向ローラ５１０、クリーニング対向ローラ５１１、アースローラ５１２が配設されており、これらのローラに中間転写ベルト５０１は張架されている。なお、各ローラは導電性材料で形成され、１次転写バイアスローラ５０７以外の各ローラは接地されている。
【００３６】
そして、１次転写バイアスローラ５０７には、定電流又は定電圧に制御された１次転写電源８０１により、トナー画像の重ね合わせ数に応じて、所定の電流又は電圧に制御された転写電圧が印可されている。また、ベルト駆動ローラ５０８の図中矢印方向の回転駆動により、中間転写ベルト５０１は矢印方向に駆動される。
このような中間転写ユニット５００において、感光体ドラム２００上に形成されたトナー画像が、中間転写ベルト５０１上に転写される。
【００３７】
一方、中間転写ユニット５００を通過した後の感光体ドラム２００表面は、感光体クリーニング装置２０１との対向部に達する。そして、感光体クリーニング装置２０１によって、感光体ドラム２００上の未転写トナーが回収された後に、除電ランプ２０２の位置に達する。そして、ここで、感光体ドラム２００表面の電位がクリアされた後に、感光体ドラム２００表面は、帯電部２０３の位置に達する。
このような一連の作像プロセスが、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとにおこなわれることになる。
【００３８】
そして、上述の中間転写ユニット５００では、感光体ドラム２００上の各色に対応したトナー画像が、順次、中間転写ベルト５０１上に重ねて転写される。そして、カラー原稿に対応したカラー画像が、中間転写ベルト５０１上で形成される。
【００３９】
この中間転写ベルト５０１上に形成された４色重ね合わせたカラー画像は、次に、２次転写ユニット６００にて、転写紙Ｋ上に転写されることになる。
ここで、２次転写ユニット６００は、３つの支持ローラ６０２〜６０４に張架された２次転写ベルト６０１等で構成される。そして、２つの支持ローラ６０２、６０３の間の２次転写ベルト６０１のベルト部分が、２次転写対向ローラ５１０に対して接離自在となるように、支持ローラ６０２は移動制御される。
【００４０】
また、２次転写バイアスローラ６０５には、定電流制御された２次転写電源８０２によって所定の転写電圧が印加される。他方、２次転写ベルト６０１は、図１の矢印方向に駆動される。
このように構成された２次転写ユニット６００によって、２次転写ベルト６０１上に搬送された転写紙Ｋに、中間転写ベルト５０１上のカラー画像が転写される。詳しくは、転写紙Ｋは、レジストローラ対６５０によって、２次転写バイアスローラ６０５と２次転写対向ローラ５１０との間に向けて、所定のタイミングで搬送される。そして、転写紙Ｋは、２次転写バイアスローラ６０５の電圧によって、中間転写ベルト５０１上のトナーを吸着する。
【００４１】
その後、カラー画像が転写された転写紙Ｋは、２次転写ベルト６０１によって、転写紙除電チャージャ６０６の位置に達する。そして、ここで２次転写ベルト６０１との静電的な吸着を解かれた転写紙Ｋは、２次転写ベルト６０１から分離されて、後述する定着装置に向けて搬送される。
他方、転写紙Ｋを分離した後の２次転写ベルト６０１表面は、ベルト除電チャージャ６０７、クリーニングブレード６０８の位置を順次通過する。
【００４２】
次に、図２にて、画像形成装置における制御部の構成について説明する。
制御部４８は、主として、演算制御処理をおこなうＣＰＵ４５と、演算制御処理のための基礎プログラムやその処理のためのデータを蓄積したＲＯＭ４６と、種々のセンサ、カウンタ、タイマー等のデータを取り込むためのＲＡＭ４７とからなる。
また、制御部４８は、Ｉ／Ｏインターフェイス４９を備えている。そして、このＩ／Ｏインターフェイス４９を介して、電位センサ２０４等の入力装置から入力信号を制御部４８内に取り込むとともに、レーザー発光駆動部５６等の出力装置に出力信号（制御信号）を転送する。
【００４３】
ここで、図１で説明したＰセンサ２０５、電位センサ２０４等は、入力装置としてＩ／Ｏインターフェイス４９に、電気的に接続されている。また、現像電圧制御駆動部５３、帯電制御駆動部５４、レーザー発光駆動部５６、リボルバ回転駆動部５８等は、出力装置としてＩ／Ｏインターフェイス４９に、電気的に接続されている。
【００４４】
次に、図３〜図８にて、図１の画像形成装置における、画像濃度を調整するための電位制御について詳述する。図３は、本実施の形態１における電位制御を示すフローチャートである。
【００４５】
図３を参照して、画像形成装置の電源が投入されると、まず、定着温度検出センサによって定着装置の定着温度が検出されて、その検出結果が１００℃未満であるかが制御部４８で判断される（ステップＳ１）。その結果、定着温度が１００℃以上であると判断された場合、定着装置の制御が異常であるとして電位制御はおこなわない。
【００４６】
これに対して、定着温度が１００℃未満であると判断された場合、定着装置の制御が正常であるとして電位制御をおこなうために、まず、感光体ドラム２００表面の地肌領域に対する、Ｐセンサ２０５の反射光量Ｖｓｇの調整をおこなう（ステップＳ２）。
詳しくは、帯電部２０３によって帯電された感光体ドラム２００表面であってレーザー光Ｌの照射を受けていない地肌領域に対して、Ｐセンサ２０５にて発光して反射してくる光量を受光素子にて検出する。そして、受光素子で受ける反射光量Ｖｓｇが、所定の範囲内、例えば、４．０±０．１ボルトとなるように、Ｐセンサ２０５におけるＬＥＤ（発光素子）の発光量を調整する。
【００４７】
Ｐセンサ２０５の反射光量Ｖｓｇの調整が終わると、次に、Ｐセンサ２０５を連続点灯させて、反射光量Ｖｓｇの平均値Ｖｓｇａｖｅを検知する（ステップＳ３）。
これは、感光体ドラム２００の周方向の光反射むらの影響を軽減するためである。
【００４８】
次に、感光体ドラム２００上に、複数のパッチパターンを作成する（ステップＳ４）。
具体的には、図４を参照して、感光体ドラム２００上の、Ｐセンサ２０５及び電位センサ２０４に対向する位置に、レーザー光の出力を変化させながら段階的に濃度（厳密には、潜像電位である。）が異なるパッチパターンＲ１、Ｒ２を形成する。作成するパッチパターンの数は、例えば、１２個の階調数とすることができる。
【００４９】
次に、電位センサ２０４によって、各パッチパターンＲ１、Ｒ２上の潜像電位を検出する（ステップＳ５）。この電位センサ２０４で検出した電位データは、制御部４８のＲＡＭ４７に転送され保持される。
なお、パッチパターン上の潜像電位とは、レーザー光の照射された感光体ドラム２００表面の電位である。
【００５０】
次に、複数のパッチパターンＲ１、Ｒ２が、それぞれ、リボルバ現像ユニット２３０で顕像化される。そして、Ｐセンサ２０５との対向位置に達した複数のパッチパターンＲ１、Ｒ２は、それぞれ、Ｐセンサ２０５により反射光量が検出される。
このときのパッチパターンの数に対応したＮ個の検出値は、Ｎ個の基準トナー像のセンサ出力値Ｖｓｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）としてＲＡＭ４７に格納される。
【００５１】
次に、ＲＡＭ４７に格納されたセンサ出力値Ｖｓｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）のデータに基づき、現像量（トナー付着量）が求められる（ステップＳ７）。
具体的には、ステップＳ６で検出したＰセンサ２０５の出力値Ｖｓｐｉに基づき、ＲＯＭ４６内に予め格納されている現像量に係わるデータとの比較がおこなわれる。この現像量に係わるデータは、Ｐセンサの出力の規格化値と現像量との関係をテーブル化したものであり、このテーブルより単位面積当たりの現像量に換算して、そのデータをＲＡＭ４７に格納する。
【００５２】
次に、現像ポテンシャル（電位ポテンシャル）と現像量との関係を示す直線近似式が算出される（ステップＳ８）。
詳しくは、ステップＳ７でＲＡＭ４７に格納した現像量のデータと、ステップＳ５でＲＡＭ４７に格納した潜像電位（露光電位）のデータとから、図５に示す直線近似式（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を算出する。ここで、図５を参照して、Ｘ軸は、露光電位ＶＬから、そのときに印加した現像電圧ＶＢを減じた値、すなわち、現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ）を示す。Ｙ軸は、単位面積当たりの現像量を示す。
【００５３】
そして、ＲＡＭ４７に格納された上述のデータに基づき、パッチパターンの数に対応した数だけ、Ｘ−Ｙ平面上にデータがプロットされる。そして、そのプロットされた複数のデータから、直線近似をおこなうＸ−Ｙ平面上の区間を決定する。その後、その区間内で、最小自乗法をおこなって直線近似式（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を得る。
【００５４】
また、このとき直線近似式に基づいて、現像ガンマγと現像開始電圧ＶＫが算出される。
具体的には、現像ガンマγは直線近似式の傾きとして算出され（γ＝Ａである。）、現像開始電圧ＶＫは直線近似式とＸ軸との交点として算出される（ＶＫ＝−Ｂ／Ａである。）。こうして、画像形成装置における現像特性が算出される。
【００５５】
次に、ステップＳ８で求めた現像特性に基づいて、帯電電位ＶＤの目標値（目標帯電電位）と、露光電位ＶＬの目標値（目標露光電位）とが算出される（ステップＳ９）。
具体的には、潜像特性がステップＳ８で求めた現像ガンマに適合した潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定める。
【００５６】
ここで、図６は、書込み値に対する基準現像量特性を示すグラフである。すなわち、書込み１ドットに対する書込み値（０〜２５５値である。）に対して、図６の曲線Ｗに示す現像量変動があるとき、所望の画像濃度の多階調化が達成される。
そして、図６の書込み値に対する基準現像量特性は、図７及び図８の書込み値に対する潜像特性に置換できる。すなわち、所望の画像濃度の多階調化を達成するためには、図７及び図８に示す潜像特性曲線を満足する必要がある。
【００５７】
詳しくは、次の通りである。
現像量をＭとし、現像ガンマをγとし、現像開始電圧をＶＫとし、潜像電位をＶＳとし、現像電圧をＶＢとし、現像ポテンシャルをＶＰとしたとき、上述の直線近似式より、それぞれの関係には、
Ｍ＝γ×（ＶＰ−ＶＫ） …式（１）
ＶＰ＝ＶＳ−ＶＢ …式（２）
ＶＳ＝（Ｍ／γ＋ＶＫ）＋ＶＢ …式（３）
が成立する。
【００５８】
図７は、上記式（３）に基づいて、現像開始電圧ＶＫを定数として現像ガンマγを変動させて、図６に示す書込み値と現像量との関係を、書込み値と潜像電位ＶＳとの関係に置換したものである。図７において、潜像特性曲線Ａは現像ガンマが２（γ＝２）のものを示し、潜像特性曲線Ｂは現像ガンマが２．５（γ＝２．５）のものを示し、潜像特性曲線Ｃは現像ガンマが３（γ＝３）のものを示す。
【００５９】
ここで、図７に示すように、現像ガンマγの変化によって、書込み値に対する最適の潜像特性曲線の傾きが異なる。そして、帯電電位又は露光電位（厳密には露光量である。）のうち少なくとも１つを変動させることで、潜像特性曲線の傾きを変えることができる。すなわち、現像特性のうち現像ガンマγが変動した場合には、帯電電位及び露光電位を最適に設定することで、その現像ガンマγに適合した潜像特性にすることができる。
【００６０】
一方、図８は、上記式（３）に基づいて、現像ガンマγを定数として現像開始電圧ＶＫを変動させて、図６に示す書込み値と現像量との関係を、書込み値と潜像電位ＶＳとの関係に置換したものである。図８において、潜像特性曲線Ｅは現像開始電圧が−６０ボルト（ＶＫ＝−６０Ｖ）のものを示し、潜像特性曲線Ｆは現像開始電圧が−３０ボルト（ＶＫ＝−３０Ｖ）のものを示し、潜像特性曲線Ｇは現像開始電圧が０ボルト（ＶＫ＝０Ｖ）のものを示す。
【００６１】
ここで、図８に示すように、現像開始電圧ＶＫが変化すると、書込み値に対する潜像特性曲線は、傾きの変化はなく、Ｘ軸に平行にシフトする。すなわち、現像特性のうち現像開始電圧ＶＫが変動した場合には、現像電圧ＶＢを最適に設定することで、その現像開始電圧ＶＫに適合した潜像特性曲線にすることができる。
したがって、ステップＳ９では、帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値の設定をおこなって、先に現像ガンマγの変動分を調整する。そして、現像開始電圧ＶＫの変動分については、次に述べる現像電圧ＶＢの目標値の設定時に調整する。
【００６２】
また、ステップＳ９における帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値の設定は、制御部４８のＲＯＭ４６に格納されたテーブルに基づいておこなわれる。
すなわち、ＲＯＭ４６には、最適な潜像特性曲線を得るための、現像ガンマγと帯電電位ＶＤと露光電位ＶＬとに関するテーブルが収納されている。そして、テーブルから、ステップＳ８で求めた現像ガンマγに合致する帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬが目標値として選定される。
【００６３】
次に、ステップＳ９で求めた帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値に基づいて、現像電圧ＶＢの目標値を算出する（ステップＳ１０）。
具体的には、ステップＳ９で求めた露光電位ＶＬと、ステップＳ８で算出した現像ガンマγ及び現像開始電圧ＶＫとを用いて、最大現像量が得られる現像電圧ＶＢ（目標現像電圧）を求める。
【００６４】
すなわち、露光電位ＶＬ、現像ガンマγ、現像開始電圧ＶＫ、現像ポテンシャルＶＰ、現像電圧ＶＢには、上記式（１）から、以下の式が成立する。
Ｖｐ＝Ｍ／γ＋ＶＫ …式（４）
ＶＢ＝ＶＬ−Ｖｐ …式（５）
【００６５】
上記式（４）、式（５）において、露光電位ＶＬ、現像ガンマγ、現像開始電圧ＶＫは、上述のステップで算出されているために、最大現像量Ｍｍａｘを代入することで、最終的に目標とすべき現像ポテンシャルＶＰと現像電圧ＶＢとが求まることになる。
ここで、最大現像量Ｍｍａｘとは、転写紙Ｋ上におけるベタ部の画像濃度を満足するために必要且つ充分な現像量である。
【００６６】
このように、本実施の形態１の制御によれば、現像ガンマに適合した潜像特性が得られるように帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬを設定した後に、最大現像量が得られるような現像電圧ＶＢの設定がされているために、ベタ部から中間調部、さらにハイライト部に至るまでの画像濃度を安定させることができる。
【００６７】
次に、感光体ドラム２００上の残留電位を検出して（ステップＳ１１）、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬを補正するための目標電位ＶＬ０を算出して、最終的に帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬの目標値を決定する（ステップＳ１２）。
詳しくは、まず、感光体ドラム２００上にレーザー光Ｌを最大光量で照射して、そのときの感光体ドラム２００上の残留電位を検出する。その結果、残留電位が基準値を超えて検出された場合には、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬについて、残留電位分の補正をおこなう。
【００６８】
なお、残留電位分の補正をおこなうための目標電位ＶＬ０は、次の式で求めることができる。
ＶＬ０＝ＶＲ−ＶＲｒｅｆ（ＶＲ＞ＶＲｒｅｆ） …式（６）
ここで、ＶＲは電位センサ２０４で検出した残留電位の実測値であり、ＶＲｒｅｆは予め定めた残留電位の基準値である。
【００６９】
具体的には、式（６）で算出した目標電位ＶＬ０を、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬに、それぞれ加算して補正する。これにより、各電位差を維持しつつ、残留電位の発生による不具合をなくすことができる。
なお、検出した残留電位が基準値の範囲内であった場合には（ＶＲ＜ＶＲｒｅｆ）、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬについての補正はおこなわない。
【００７０】
次に、ステップＳ１２で最終的に決定された帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬの目標値に基づいて、各電位を制御する（ステップＳ１３）。
詳しくは、まず、制御部４８から帯電制御駆動部５４に制御信号を転送して、帯電部２０３の帯電電圧ＶＤが目標値となるように調整する。そして、制御すべき帯電電圧ＶＤが得られたら、レーザー発光駆動部５６に制御信号を転送して、書込み光学ユニットのレーザーパワーを制御することで、露光電圧ＶＬが目標値となるように調整する。同様に、現像電圧制御駆動部５３に制御信号を転送して、現像電圧ＶＢが目標値となるように調整する。
こうして、一連の電位制御が完了する。
【００７１】
なお、以上説明した図３の制御は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとにおこなわれるものである。
これによって、各色において、それぞれ、ベタ部からハイライト部まで画像濃度の安定した画像形成が達成される。
【００７２】
以下、図９にて、本実施の形態１における画像形成装置全体について説明する。
図９は、画像形成装置としてのカラー複写機全体を示す概略斜視図である。
カラー複写機は、主として、カラー画像読取装置１、カラー画像記録装置２、給紙バンク３等で構成されている。
カラー画像読取装置１は、コンタクトガラス１２１上に載置されたカラー原稿４の画像を、照明ランプ１２２、ミラー群１２３ａ〜１２３ｃ、レンズ１２４を介して、カラーセンサー１２５に結像する。ここで、原稿４のカラー画像情報は、例えば、レッド、グリーン、ブルーの色分解光ごとに読み取られ、電気的な画像信号に変換されたものである。
【００７３】
そして、カラー画像読取装置１で得た色分解画像信号に基づいて、図示せぬ画像処理部で色変換処理をおこなって、上述のブラック、シアン、マゼンタ、イエローのカラー画像データを得る。
その後、カラー画像記録装置２において、書込み光学ユニット２２０は、カラー画像読取装置１からのカラー画像データを光信号に変換した後に、原稿４の画像に対応した光書込みをおこなう。すなわち、図１にて説明したように、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとに、レーザー光Ｌを感光体ドラム２００上に照射して、感光体ドラム２００上に静電潜像を形成する。
【００７４】
その後、図１で説明したように、中間転写ユニット５００上に４色の画像を重ね合わせて、最終的な４色フルカラー画像を形成する。さらに、２次転写ユニット６００にて、転写紙Ｋ上にフルカラー画像を転写する。
なお、２次転写ユニット６００に搬送された転写紙Ｋは、給紙バンク３の給紙部３００ａ〜３００ｃから搬送経路、レジストローラ対６５０等を経て給送されたものである。なお、レジストローラ対６５０では、図１にて説明したように、中間転写ベルト５０１上のトナー像の先端と、転写紙Ｋの先端とが一致するようにタイミングを合わせて、転写紙Ｋを搬送する。
【００７５】
その後、カラー画像が転写された転写紙Ｋは、２次転写ユニット６００から分離されて、定着装置２７０に向けて搬送される。
定着装置２７０に搬送された転写紙Ｋは、定着上ローラ２７１と定着下ローラ２７２とのニップ部で、トナー像が溶融定着される。
その後、定着装置２７０を通過した転写紙Ｋは、排出ローラ対２１２によって、装置本体外に向けて排出される。
このようにして、一連のフルカラーコピー動作が完了する。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態１においては、ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成をおこなうことができる。
【００７７】
なお、本実施の形態１では、図３に示す電位制御が画像形成装置の電源投入直後におこなわれるものとしたが、本発明の適用はこれに限定されることなく、電位制御は必要に応じて任意のタイミングでおこなうことができる。その場合、図３におけるステップＳ１の工程は省略することができる。
【００７８】
実施の形態２．
図１０にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図１０は、実施の形態２の画像形成装置における電位制御を示すフローチャートであり、前記実施の形態１の図３に相当する図である。本実施の形態２の画像形成装置は、電位制御のフローが前記実施の形態１とは異なり、装置の構成及び基本的動作は前記実施の形態１と同様である。
【００７９】
図１０を参照して、画像形成装置の電源が投入されると、前記実施の形態１と同様に、定着温度検出センサによって定着装置の定着温度が検出されて、その検出結果が１００℃未満であるかが制御部４８で判断される（ステップＳ１）。
その後、前記実施の形態１と同様に、ステップＳ２〜Ｓ９の工程がおこなわれる。
【００８０】
次に、感光体ドラム２００上の残留電位を検出して（ステップＳ２０）、算出した目標電位ＶＬ０に基づいて、ステップＳ９で求めた帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値を補正する（ステップＳ２１）。
詳しくは、まず、感光体ドラム２００上にレーザー光Ｌを最大光量で照射して、そのときの感光体ドラム２００上の残留電位を検出する。その結果、残留電位が基準値を超えて検出された場合には、ステップＳ９で定めた帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬについて、残留電位分の補正をおこなう。
なお、残留電位分の補正をおこなうための目標電位ＶＬ０は、前記実施の形態１の式（６）で求めることができる。
【００８１】
具体的には、式（６）で算出した目標電位ＶＬ０を、ステップＳ９で定めた帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬに、それぞれ加算して補正する。
なお、検出した残留電位が基準値の範囲内であった場合には（ＶＲ＜ＶＲｒｅｆ）、ステップＳ９で定めた帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬについての補正はおこなわない。
【００８２】
次に、ステップＳ２１で決定した目標帯電電位及び目標露光電位となるように、帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬを電位制御する（ステップＳ２２）。
詳しくは、まず、制御部４８から帯電制御駆動部５４に制御信号を転送して、帯電部２０３の帯電電圧ＶＤが目標値となるように調整する。そして、制御すべき帯電電圧ＶＤが得られたら、レーザー発光駆動部５６に制御信号を転送して、書込み光学ユニットのレーザーパワーを制御することで、露光電圧ＶＬが目標値となるように調整する。
【００８３】
次に、ステップＳ２２で調整した帯電電圧ＶＤ及びレーザーパワーで、感光体ドラム２００上にハイライトパッチパターン（現像量が小さくなるパッチパターンである。）を形成して、その潜像電位を電位センサ２０４で測定する。
そして、そのハイライトパッチパターンの潜像電位に係わる検出結果に基づいて、現像電圧ＶＢの制御値を求めてその値に調整する（ステップＳ２３）。
【００８４】
詳しくは、検出したハイライトパッチパターンの潜像電位をＶＳ１としたときに現像電圧ＶＢは、式（２）を参照して、
ＶＢ＝ＶＳ１−ＶＰ１ …式（７）
で算出される。
なお、上式において、ＶＰ１はハイライトパターンを形成するときの目標現像ポテンシャルであって、
ＶＰ１＝ＶＫ＋α ；αは所定のポテンシャル
としたものである。すなわち、目標現像ポテンシャルＶＰ１は、ステップＳ８で求めた現像開始電圧ＶＫに基づいて定めたものである。
【００８５】
そして、上記式（７）で求めた目標現像電圧ＶＢとなるように、現像電圧制御駆動部５３に制御信号を転送して現像電圧を調整する。
こうして、一連の電位制御が完了する。
【００８６】
このように、本実施の形態２の制御によれば、現像ガンマに適合した潜像特性が得られるように帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値を設定してその目標値となるように調整した後に、ハイライト部の画像濃度が安定するように現像電圧ＶＢの設定がされているために、ハイライト部から中間調部、さらにベタ部に至るまでの画像濃度を安定させることができる。
【００８７】
なお、上記各実施の形態においては、像担持体としての感光体ドラム２００に本発明を適用した。しかし、本発明は、これに限定されることなく、例えば、感光体ベルトのようなベルト状の像担持体であっても適用可能である。
また、上記各実施の形態では、本発明をカラー複写機に適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、モノカラー複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機に関しても、当然に適用することができる。
【００８８】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における制御部を示す概略図である。
【図３】図１の画像形成装置における電位制御を示すフローチャートである。
【図４】感光体ドラム上にパッチパターンを作成した状態を示す概略図である。
【図５】直線近似式を示す図である。
【図６】書込み値に対する基準現像量特性を示すグラフである。
【図７】現像ガンマが変動したときの、書込み値に対する潜像特性曲線を示すグラフである。
【図８】現像開始電圧が変動したときの、書込み値に対する潜像特性曲線を示すグラフである。
【図９】図１の画像形成装置全体を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における画像形成装置の電位制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４５ ＣＰＵ、 ４６ ＲＯＭ、 ４７ ＲＡＭ、 ４８ 制御部、
２００ 感光体ドラム（像担持体）、
２０１ 感光体クリーニング装置、 ２０２ 除電ランプ、
２０３ 帯電部、 ２０４ 電位センサ（電位検出部）、
２０５ Ｐセンサ（画像濃度検出部）、
２２０ 書込み光学ユニット（露光部）、
２３０ リボルバ現像ユニット（現像部）、 ５００ 中間転写ユニット、
６００ ２次転写ユニット、 ６５０ レジストローラ対、
Ｒ１、Ｒ２ パッチパターン。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成方法及び画像形成装置に関し、特に、レーザー光によって像担持体上への潜像の書込みをおこなうデジタル式の画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子写真方式の画像形成装置では、環境変動や経時における画像品質の安定化を目的として、電位センサ（電位検出部）とＰセンサ（画像濃度検出部）とを用いて所定のタイミングで電位制御をおこなう技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
詳しくは、まず、像担持体としての感光体ドラム上に複数のパッチパターン（静電潜像の概矩形パターンである。）を形成する。そして、各パッチパターンの潜像電位を、電位センサで測定する。さらに、各パッチパターンを現像した後に、パッチパターン上の現像量（トナー付着量）をＰセンサで測定する。
そして、電位センサで検出した潜像電位と、Ｐセンサで検出した現像量とから、現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を、制御部で求める。
【０００４】
そして、この直線近似式から、現像ガンマ（直線近似式の傾きである。）と、現像開始電圧（直線近似式において現像量が０のときの現像ポテンシャルである。）とを、制御部で算出する。
さらに、現像ガンマと現像開始電圧とにより決定された現像ポテンシャルと現像量との関係式に基づいて、最大現像量（予め設定された最大の現像量である。）を得るための現像ポテンシャルを求める。
【０００５】
その後、求めた現像ポテンシャルに基づいて、帯電電位、露光電位、現像電圧（現像バイアス電位）についての各目標電位を求め、各電位を目標電位に合致するように調整する。そして、調整された各電位によって、通常の画像形成をおこなう。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−７３２２１号公報（第２頁、第１−６図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置は、ベタ部の画像濃度は安定するが、ハイライト部の画像濃度が安定しないという問題があった。
【０００８】
すなわち、上述の画像形成装置は、現像ポテンシャルと現像量との関係式に基づいて最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて各電位を調整しているため、最大現像量に対応したベタ部の画像濃度は安定する。ベタ部を形成するときには、最大現像量を得るための現像ポテンシャルを用いるため、その現像量に誤差が生じにくい。
【０００９】
これに対して、ハイライト部を形成するときには、現像量を小さくする必要があって、最大現像量に対応した現像ポテンシャルよりも小さな現像ポテンシャルを用いるために、その現像量に誤差が生じやすい。すなわち、上述の直線近似式に基づき小さな現像量に対応する現像ポテンシャルを求めてその現像ポテンシャルに設定しても、その現像ポテンシャル自体が誤差を含んでいるために、現像量がばらついて画像濃度が安定しない。
このようにハイライト部の画像濃度が安定しないと、特に、カラー画像形成装置においては高品質のカラー画像を形成することが難しくなる。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成方法は、像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を検出する第１検出工程と、前記複数のパッチパターンを現像した後に、当該パッチパターンの現像量を検出する第２検出工程と、前記第１検出工程の検出結果と前記第２検出工程の検出結果とから現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を定めて、当該直線近似式から現像ガンマと現像開始電圧とを算出する現像特性算出工程と、書込み値に対する潜像特性が前記現像特性算出工程で算出した前記現像ガンマに適合する潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定める潜像特性調整工程と、前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整する現像電圧調整工程とを備えたものである。
【００１２】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１記載の発明において、前記現像電圧調整工程を、前記現像特性算出工程で算出した前記現像ガンマと前記現像開始電圧とから最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて、当該現像ポテンシャルが得られるように前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて目標現像電圧を定めて、当該目標現像電圧に基づいて前記現像電圧を調整する工程としたものである。
【００１３】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１に記載の発明において、前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて帯電電位及び露光電位を調整する電位調整工程と、前記電位調整工程の後に前記像担持体上にハイライトパッチパターンを形成して、当該ハイライトパッチパターンの潜像電位を検出する第３検出工程とをさらに備え、前記現像電圧調整工程を、前記第３検出工程の検出結果に基づいて現像ポテンシャルが目標現像ポテンシャルとなるように現像電圧を調整する工程としたものである。
【００１４】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項３に記載の発明において、前記目標現像ポテンシャルは、前記現像開始電圧に予め定めたポテンシャルを加算したものである。
【００１５】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記潜像特性調整工程を、現像ガンマと帯電電位及び露光電位との関係を予め定めたテーブルに基づいて前記目標帯電電位及び目標露光電位を定める工程としたものである。
【００１６】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成方法は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記第２検出工程を、現像された前記パッチパターンに向けて光を照射して当該パッチパターンで乱反射する光の量に基づいて前記現像量を検出する工程としたものである。
【００１７】
また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上を露光して潜像を形成する露光部と、前記像担持体上の潜像を現像する現像部と、前記像担持体上に形成された画像の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、前記像担持体上の電位を検出する電位検出部とを備え、前記像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を前記電位検出部で検出して、前記現像部で現像した前記複数のパッチパターンの現像量を前記画像濃度検出部で検出して、前記電位検出部の検出結果と前記画像濃度検出部の検出結果とから現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を定めて当該直線近似式から現像ガンマと現像開始電圧とを算出して、書込み値に対する潜像特性が前記現像ガンマに適合する潜像特性となるように前記帯電部による目標帯電電位と前記露光部による目標露光電位とを定めて、前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整するように前記現像部を制御する制御部をさらに備えたものである。
【００１８】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７記載の発明において、前記制御部は、前記現像ガンマと前記現像開始電圧とから最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて、当該現像ポテンシャルが得られるように前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて目標現像電圧を定めて、当該目標現像電圧に基づいて前記現像電圧を調整するものである。
【００１９】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記制御部は、前記目標帯電電位及び目標露光電位を定めた後に帯電電位及び露光電位を調整して、前記電位検出部は、前記像担持体上に形成したハイライトパッチパターンの潜像電位を検出して、前記制御部は、前記電位検出部の前記ハイライトパッチパターンに係わる検出結果に基づいて現像ポテンシャルが目標現像ポテンシャルとなるように現像電圧を調整するものである。
【００２０】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項９に記載の発明において、前記目標現像ポテンシャルは、前記現像開始電圧に予め定めたポテンシャルを加算したものである。
【００２１】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記制御部は、現像ガンマと帯電電位及び露光電位との関係を予め定めたテーブルに基づいて前記目標帯電電位及び目標露光電位を定めるものである。
【００２２】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記画像濃度検出部を、現像された前記パッチパターンに向けて光を照射して当該パッチパターンで乱反射する光の量を検出する乱反射型光学センサとしたものである。
【００２３】
また、本明細書において、「書込み値」とは、像担持体上に形成する１ドットの濃度を多階調化するために、半導体レーザー等から照射されるレーザー光を光変調して多値化した値をいう。光変調方式としては、露光時間を変調するパルス幅変調方式や、露光強度を変調するパワー変調をパルス幅変調に合わせた変調方式等がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２５】
実施の形態１．
図１〜図９にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１におけるカラー画像形成装置の作像部の構成・動作について説明する。
【００２６】
図１において、２００は像担持体としての感光体ドラム、２０１は中間転写ユニットに転写されない感光体ドラム２００上の未転写トナーを回収する感光体クリーニング装置、２０２は感光体ドラム２００上の電位をリセットする除電ランプ、２０３は感光体ドラム２００表面を一様に帯電する帯電部、２０４は感光体ドラム２００上の電位を検出する電位検出部としての電位センサ、２０５は感光体ドラム２００上に形成された画像の濃度を検出する画像濃度検出部としてのＰセンサを示す。
【００２７】
また、２３０は４色の現像部２３１Ｋ、２３１Ｙ，２３１Ｍ、２３１Ｃを搭載したリボルバ現像ユニット、５００は感光体ドラム２００上で形成された各色の画像を重ね合わせるための中間転写ユニット、６００は中間転写ユニット５００で形成されたカラー画像を転写紙に転写するための２次転写ユニット、６５０は転写紙を２次転写ユニット６００に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストローラ対を示す。
【００２８】
ここで、Ｐセンサ２０５は、発光部と受光部とをもつ乱反射型光学センサである。そして、発光部から感光体ドラム２００表面に向けて光を照射して、そこで乱反射した光の量を受光部で検出することで、感光体ドラム２００表面に形成された画像の濃度を検知する。そして、検知した画像濃度から、画像の現像量（トナー付着量）が求められる。なお、本実施の形態１のＰセンサ２０５は、乱反射型光学センサであるために、現像量の大小に係わらず画像濃度の検知精度を高くすることができる。
また、電位センサ２０４は、パッチパターンが形成される感光体ドラム２００上の領域と対向するように設置されている。電位センサ２０４は、感光体ドラム２００の周面において、Ｐセンサ２０５の設置位置に対応する位置に設置されている。
【００２９】
このように構成された画像形成装置の作像部は、通常の画像形成時に、次のように動作する。
まず、原稿台に載置されたカラー原稿のカラー画像情報が、後述するカラー画像読取装置により読み取られる。そして、そのカラー画像情報は、画像処理部で、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のカラー画像情報に色変換処理される。そして、この４色のカラー画像情報が、作像部としてのカラー画像記録装置の、書込み光学ユニットに転送される。
【００３０】
そして、露光部としての書込み光学ユニットからは、まず、カラー画像情報のうちいずれかの色に対応したレーザー光Ｌが、帯電部２０３によって一様に帯電された感光体ドラム２００表面に向けて、照射される。そして、感光体ドラム２００表面に、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのうちのいずれかに対応した静電潜像が形成される。
なお、書込み光学ユニットは、光源としての半導体レーザー、レーザー発光駆動制御部、ポリゴンミラーとその回転用モータ、ｆ／θレンズ、反射ミラー等で構成されている。また、書込み光学ユニットは、図示せぬレーザー発光駆動部によって、レーザー光Ｌの光量を調整できるように構成されている。さらに、書込み光学ユニットは、レーザー発光駆動部によって、レーザー光を光変調して多値化（例えば、８ビットの２５６値である。）した１ドット書込みができるように構成されている。
また、感光体ドラム２００表面を帯電する帯電部２０３も、図示せぬ帯電制御駆動部によって、その帯電量を調整できるように構成されている。
【００３１】
一方、感光体ドラム２００は、図１の矢印方向に回転する。そして、感光体ドラム２００表面は、その周りに配設された、帯電部２０３、電位センサ２０４、リボルバ現像ユニット２３０の選択された現像部２３１Ｃ、Ｐセンサ２０５、中間転写ユニット５００、感光体クリーニング装置２０１、除電ランプ２０２を順次通過していく。
【００３２】
ここで、リボルバ現像ユニット２３０は、ブラック現像部２３１Ｋ、シアン現像部２３１Ｃ、マゼンタ現像部２３１Ｍ、イエロー現像部２３１Ｙと、各現像部を図１の矢印方向に回転させるリボルバ回転駆動部等で構成されている。
各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙは、それぞれ、現像剤の穂を感光体ドラム２００の表面に接触させて静電潜像を現像する現像スリーブと、現像剤を汲み上げて撹拌する現像剤パドル等で構成されている。
各現像部２３１Ｋ、２３１Ｃ、２３１Ｍ、２３１Ｙ内のトナーは、フェライトキャリアとの撹拌によって負極性に帯電される。また、各現像スリーブには、図示せぬ現像電圧制御駆動部の現像電圧電源によって、負の直流電圧に交流電圧が重畳された現像電圧が印加される。これによって、現像スリーブと感光体ドラム２００表面との間に、所望の現像電界が形成される。
【００３３】
リボルバ現像ユニット２３０における各現像部の動作を、ブラック現像部２３１Ｋを例にとって説明する。
ブラック現像部２３１Ｋは、まず、コピー開始前の待機状態では、感光体ドラム２００と対向する現像位置よりも上流側に位置するように、リボルバ回転駆動部により調整される。そして、コピー動作が開始されて、書込み光学ユニットによるブラック画像データに対応したレーザー光Ｌが、感光体ドラム２００上に照射されるのに合わせて、リボルバ回転駆動部により、ブラック現像部２３１Ｋが現像位置まで回転駆動される。詳しくは、レーザー光Ｌによる静電潜像が、現像位置に到達する前に、ブラック現像部２３１Ｋの現像位置への移動が完了する。
【００３４】
こうして、感光体ドラム２００上の、ブラック画像情報に対応した静電潜像が現像される。
なお、その他の色に対応した静電潜像の現像に関しても、上述のブラック現像部２３１Ｋと同様に、リボルバ回転駆動部により、対応する現像部をタイミングよく現像位置に移動することで達成される。
【００３５】
その後、静電潜像が現像された感光体ドラム２００表面は、中間転写ユニット５００との対向部に達する。
中間転写ユニット５００は、複数のローラに張架された中間転写ベルト５０１等で構成されている。中問転写ベルト５０１の外周には、２次転写ユニット６００、ベルト除電部５０３、ベルトクリーニングブレード５０４、潤滑剤塗布ブラシ５０５等が配設されている。他方、中間転写ベルト５０１の内周には、１次転写バイアスローラ５０７、ベルト駆動ローラ５０８、ベルトテンションローラ５０９、２次転写対向ローラ５１０、クリーニング対向ローラ５１１、アースローラ５１２が配設されており、これらのローラに中間転写ベルト５０１は張架されている。なお、各ローラは導電性材料で形成され、１次転写バイアスローラ５０７以外の各ローラは接地されている。
【００３６】
そして、１次転写バイアスローラ５０７には、定電流又は定電圧に制御された１次転写電源８０１により、トナー画像の重ね合わせ数に応じて、所定の電流又は電圧に制御された転写電圧が印可されている。また、ベルト駆動ローラ５０８の図中矢印方向の回転駆動により、中間転写ベルト５０１は矢印方向に駆動される。
このような中間転写ユニット５００において、感光体ドラム２００上に形成されたトナー画像が、中間転写ベルト５０１上に転写される。
【００３７】
一方、中間転写ユニット５００を通過した後の感光体ドラム２００表面は、感光体クリーニング装置２０１との対向部に達する。そして、感光体クリーニング装置２０１によって、感光体ドラム２００上の未転写トナーが回収された後に、除電ランプ２０２の位置に達する。そして、ここで、感光体ドラム２００表面の電位がクリアされた後に、感光体ドラム２００表面は、帯電部２０３の位置に達する。
このような一連の作像プロセスが、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとにおこなわれることになる。
【００３８】
そして、上述の中間転写ユニット５００では、感光体ドラム２００上の各色に対応したトナー画像が、順次、中間転写ベルト５０１上に重ねて転写される。そして、カラー原稿に対応したカラー画像が、中間転写ベルト５０１上で形成される。
【００３９】
この中間転写ベルト５０１上に形成された４色重ね合わせたカラー画像は、次に、２次転写ユニット６００にて、転写紙Ｋ上に転写されることになる。
ここで、２次転写ユニット６００は、３つの支持ローラ６０２〜６０４に張架された２次転写ベルト６０１等で構成される。そして、２つの支持ローラ６０２、６０３の間の２次転写ベルト６０１のベルト部分が、２次転写対向ローラ５１０に対して接離自在となるように、支持ローラ６０２は移動制御される。
【００４０】
また、２次転写バイアスローラ６０５には、定電流制御された２次転写電源８０２によって所定の転写電圧が印加される。他方、２次転写ベルト６０１は、図１の矢印方向に駆動される。
このように構成された２次転写ユニット６００によって、２次転写ベルト６０１上に搬送された転写紙Ｋに、中間転写ベルト５０１上のカラー画像が転写される。詳しくは、転写紙Ｋは、レジストローラ対６５０によって、２次転写バイアスローラ６０５と２次転写対向ローラ５１０との間に向けて、所定のタイミングで搬送される。そして、転写紙Ｋは、２次転写バイアスローラ６０５の電圧によって、中間転写ベルト５０１上のトナーを吸着する。
【００４１】
その後、カラー画像が転写された転写紙Ｋは、２次転写ベルト６０１によって、転写紙除電チャージャ６０６の位置に達する。そして、ここで２次転写ベルト６０１との静電的な吸着を解かれた転写紙Ｋは、２次転写ベルト６０１から分離されて、後述する定着装置に向けて搬送される。
他方、転写紙Ｋを分離した後の２次転写ベルト６０１表面は、ベルト除電チャージャ６０７、クリーニングブレード６０８の位置を順次通過する。
【００４２】
次に、図２にて、画像形成装置における制御部の構成について説明する。
制御部４８は、主として、演算制御処理をおこなうＣＰＵ４５と、演算制御処理のための基礎プログラムやその処理のためのデータを蓄積したＲＯＭ４６と、種々のセンサ、カウンタ、タイマー等のデータを取り込むためのＲＡＭ４７とからなる。
また、制御部４８は、Ｉ／Ｏインターフェイス４９を備えている。そして、このＩ／Ｏインターフェイス４９を介して、電位センサ２０４等の入力装置から入力信号を制御部４８内に取り込むとともに、レーザー発光駆動部５６等の出力装置に出力信号（制御信号）を転送する。
【００４３】
ここで、図１で説明したＰセンサ２０５、電位センサ２０４等は、入力装置としてＩ／Ｏインターフェイス４９に、電気的に接続されている。また、現像電圧制御駆動部５３、帯電制御駆動部５４、レーザー発光駆動部５６、リボルバ回転駆動部５８等は、出力装置としてＩ／Ｏインターフェイス４９に、電気的に接続されている。
【００４４】
次に、図３〜図８にて、図１の画像形成装置における、画像濃度を調整するための電位制御について詳述する。図３は、本実施の形態１における電位制御を示すフローチャートである。
【００４５】
図３を参照して、画像形成装置の電源が投入されると、まず、定着温度検出センサによって定着装置の定着温度が検出されて、その検出結果が１００℃未満であるかが制御部４８で判断される（ステップＳ１）。その結果、定着温度が１００℃以上であると判断された場合、定着装置の制御が異常であるとして電位制御はおこなわない。
【００４６】
これに対して、定着温度が１００℃未満であると判断された場合、定着装置の制御が正常であるとして電位制御をおこなうために、まず、感光体ドラム２００表面の地肌領域に対する、Ｐセンサ２０５の反射光量Ｖｓｇの調整をおこなう（ステップＳ２）。
詳しくは、帯電部２０３によって帯電された感光体ドラム２００表面であってレーザー光Ｌの照射を受けていない地肌領域に対して、Ｐセンサ２０５にて発光して反射してくる光量を受光素子にて検出する。そして、受光素子で受ける反射光量Ｖｓｇが、所定の範囲内、例えば、４．０±０．１ボルトとなるように、Ｐセンサ２０５におけるＬＥＤ（発光素子）の発光量を調整する。
【００４７】
Ｐセンサ２０５の反射光量Ｖｓｇの調整が終わると、次に、Ｐセンサ２０５を連続点灯させて、反射光量Ｖｓｇの平均値Ｖｓｇａｖｅを検知する（ステップＳ３）。
これは、感光体ドラム２００の周方向の光反射むらの影響を軽減するためである。
【００４８】
次に、感光体ドラム２００上に、複数のパッチパターンを作成する（ステップＳ４）。
具体的には、図４を参照して、感光体ドラム２００上の、Ｐセンサ２０５及び電位センサ２０４に対向する位置に、レーザー光の出力を変化させながら段階的に濃度（厳密には、潜像電位である。）が異なるパッチパターンＲ１、Ｒ２を形成する。作成するパッチパターンの数は、例えば、１２個の階調数とすることができる。
【００４９】
次に、電位センサ２０４によって、各パッチパターンＲ１、Ｒ２上の潜像電位を検出する（ステップＳ５）。この電位センサ２０４で検出した電位データは、制御部４８のＲＡＭ４７に転送され保持される。
なお、パッチパターン上の潜像電位とは、レーザー光の照射された感光体ドラム２００表面の電位である。
【００５０】
次に、複数のパッチパターンＲ１、Ｒ２が、それぞれ、リボルバ現像ユニット２３０で顕像化される。そして、Ｐセンサ２０５との対向位置に達した複数のパッチパターンＲ１、Ｒ２は、それぞれ、Ｐセンサ２０５により反射光量が検出される。
このときのパッチパターンの数に対応したＮ個の検出値は、Ｎ個の基準トナー像のセンサ出力値Ｖｓｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）としてＲＡＭ４７に格納される。
【００５１】
次に、ＲＡＭ４７に格納されたセンサ出力値Ｖｓｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）のデータに基づき、現像量（トナー付着量）が求められる（ステップＳ７）。
具体的には、ステップＳ６で検出したＰセンサ２０５の出力値Ｖｓｐｉに基づき、ＲＯＭ４６内に予め格納されている現像量に係わるデータとの比較がおこなわれる。この現像量に係わるデータは、Ｐセンサの出力の規格化値と現像量との関係をテーブル化したものであり、このテーブルより単位面積当たりの現像量に換算して、そのデータをＲＡＭ４７に格納する。
【００５２】
次に、現像ポテンシャル（電位ポテンシャル）と現像量との関係を示す直線近似式が算出される（ステップＳ８）。
詳しくは、ステップＳ７でＲＡＭ４７に格納した現像量のデータと、ステップＳ５でＲＡＭ４７に格納した潜像電位（露光電位）のデータとから、図５に示す直線近似式（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を算出する。ここで、図５を参照して、Ｘ軸は、露光電位ＶＬから、そのときに印加した現像電圧ＶＢを減じた値、すなわち、現像ポテンシャル（ＶＬ−ＶＢ）を示す。Ｙ軸は、単位面積当たりの現像量を示す。
【００５３】
そして、ＲＡＭ４７に格納された上述のデータに基づき、パッチパターンの数に対応した数だけ、Ｘ−Ｙ平面上にデータがプロットされる。そして、そのプロットされた複数のデータから、直線近似をおこなうＸ−Ｙ平面上の区間を決定する。その後、その区間内で、最小自乗法をおこなって直線近似式（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を得る。
【００５４】
また、このとき直線近似式に基づいて、現像ガンマγと現像開始電圧ＶＫが算出される。
具体的には、現像ガンマγは直線近似式の傾きとして算出され（γ＝Ａである。）、現像開始電圧ＶＫは直線近似式とＸ軸との交点として算出される（ＶＫ＝−Ｂ／Ａである。）。こうして、画像形成装置における現像特性が算出される。
【００５５】
次に、ステップＳ８で求めた現像特性に基づいて、帯電電位ＶＤの目標値（目標帯電電位）と、露光電位ＶＬの目標値（目標露光電位）とが算出される（ステップＳ９）。
具体的には、潜像特性がステップＳ８で求めた現像ガンマに適合した潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定める。
【００５６】
ここで、図６は、書込み値に対する基準現像量特性を示すグラフである。すなわち、書込み１ドットに対する書込み値（０〜２５５値である。）に対して、図６の曲線Ｗに示す現像量変動があるとき、所望の画像濃度の多階調化が達成される。
そして、図６の書込み値に対する基準現像量特性は、図７及び図８の書込み値に対する潜像特性に置換できる。すなわち、所望の画像濃度の多階調化を達成するためには、図７及び図８に示す潜像特性曲線を満足する必要がある。
【００５７】
詳しくは、次の通りである。
現像量をＭとし、現像ガンマをγとし、現像開始電圧をＶＫとし、潜像電位をＶＳとし、現像電圧をＶＢとし、現像ポテンシャルをＶＰとしたとき、上述の直線近似式より、それぞれの関係には、
Ｍ＝γ×（ＶＰ−ＶＫ） …式（１）
ＶＰ＝ＶＳ−ＶＢ …式（２）
ＶＳ＝（Ｍ／γ＋ＶＫ）＋ＶＢ …式（３）
が成立する。
【００５８】
図７は、上記式（３）に基づいて、現像開始電圧ＶＫを定数として現像ガンマγを変動させて、図６に示す書込み値と現像量との関係を、書込み値と潜像電位ＶＳとの関係に置換したものである。図７において、潜像特性曲線Ａは現像ガンマが２（γ＝２）のものを示し、潜像特性曲線Ｂは現像ガンマが２．５（γ＝２．５）のものを示し、潜像特性曲線Ｃは現像ガンマが３（γ＝３）のものを示す。
【００５９】
ここで、図７に示すように、現像ガンマγの変化によって、書込み値に対する最適の潜像特性曲線の傾きが異なる。そして、帯電電位又は露光電位（厳密には露光量である。）のうち少なくとも１つを変動させることで、潜像特性曲線の傾きを変えることができる。すなわち、現像特性のうち現像ガンマγが変動した場合には、帯電電位及び露光電位を最適に設定することで、その現像ガンマγに適合した潜像特性にすることができる。
【００６０】
一方、図８は、上記式（３）に基づいて、現像ガンマγを定数として現像開始電圧ＶＫを変動させて、図６に示す書込み値と現像量との関係を、書込み値と潜像電位ＶＳとの関係に置換したものである。図８において、潜像特性曲線Ｅは現像開始電圧が−６０ボルト（ＶＫ＝−６０Ｖ）のものを示し、潜像特性曲線Ｆは現像開始電圧が−３０ボルト（ＶＫ＝−３０Ｖ）のものを示し、潜像特性曲線Ｇは現像開始電圧が０ボルト（ＶＫ＝０Ｖ）のものを示す。
【００６１】
ここで、図８に示すように、現像開始電圧ＶＫが変化すると、書込み値に対する潜像特性曲線は、傾きの変化はなく、Ｘ軸に平行にシフトする。すなわち、現像特性のうち現像開始電圧ＶＫが変動した場合には、現像電圧ＶＢを最適に設定することで、その現像開始電圧ＶＫに適合した潜像特性曲線にすることができる。
したがって、ステップＳ９では、帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値の設定をおこなって、先に現像ガンマγの変動分を調整する。そして、現像開始電圧ＶＫの変動分については、次に述べる現像電圧ＶＢの目標値の設定時に調整する。
【００６２】
また、ステップＳ９における帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値の設定は、制御部４８のＲＯＭ４６に格納されたテーブルに基づいておこなわれる。
すなわち、ＲＯＭ４６には、最適な潜像特性曲線を得るための、現像ガンマγと帯電電位ＶＤと露光電位ＶＬとに関するテーブルが収納されている。そして、テーブルから、ステップＳ８で求めた現像ガンマγに合致する帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬが目標値として選定される。
【００６３】
次に、ステップＳ９で求めた帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値に基づいて、現像電圧ＶＢの目標値を算出する（ステップＳ１０）。
具体的には、ステップＳ９で求めた露光電位ＶＬと、ステップＳ８で算出した現像ガンマγ及び現像開始電圧ＶＫとを用いて、最大現像量が得られる現像電圧ＶＢ（目標現像電圧）を求める。
【００６４】
すなわち、露光電位ＶＬ、現像ガンマγ、現像開始電圧ＶＫ、現像ポテンシャルＶＰ、現像電圧ＶＢには、上記式（１）から、以下の式が成立する。
Ｖｐ＝Ｍ／γ＋ＶＫ …式（４）
ＶＢ＝ＶＬ−Ｖｐ …式（５）
【００６５】
上記式（４）、式（５）において、露光電位ＶＬ、現像ガンマγ、現像開始電圧ＶＫは、上述のステップで算出されているために、最大現像量Ｍｍａｘを代入することで、最終的に目標とすべき現像ポテンシャルＶＰと現像電圧ＶＢとが求まることになる。
ここで、最大現像量Ｍｍａｘとは、転写紙Ｋ上におけるベタ部の画像濃度を満足するために必要且つ充分な現像量である。
【００６６】
このように、本実施の形態１の制御によれば、現像ガンマに適合した潜像特性が得られるように帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬを設定した後に、最大現像量が得られるような現像電圧ＶＢの設定がされているために、ベタ部から中間調部、さらにハイライト部に至るまでの画像濃度を安定させることができる。
【００６７】
次に、感光体ドラム２００上の残留電位を検出して（ステップＳ１１）、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬを補正するための目標電位ＶＬ０を算出して、最終的に帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬの目標値を決定する（ステップＳ１２）。
詳しくは、まず、感光体ドラム２００上にレーザー光Ｌを最大光量で照射して、そのときの感光体ドラム２００上の残留電位を検出する。その結果、残留電位が基準値を超えて検出された場合には、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬについて、残留電位分の補正をおこなう。
【００６８】
なお、残留電位分の補正をおこなうための目標電位ＶＬ０は、次の式で求めることができる。
ＶＬ０＝ＶＲ−ＶＲｒｅｆ（ＶＲ＞ＶＲｒｅｆ） …式（６）
ここで、ＶＲは電位センサ２０４で検出した残留電位の実測値であり、ＶＲｒｅｆは予め定めた残留電位の基準値である。
【００６９】
具体的には、式（６）で算出した目標電位ＶＬ０を、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬに、それぞれ加算して補正する。これにより、各電位差を維持しつつ、残留電位の発生による不具合をなくすことができる。
なお、検出した残留電位が基準値の範囲内であった場合には（ＶＲ＜ＶＲｒｅｆ）、先のステップで定めた帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬについての補正はおこなわない。
【００７０】
次に、ステップＳ１２で最終的に決定された帯電電圧ＶＤ、現像電圧ＶＢ、露光電圧ＶＬの目標値に基づいて、各電位を制御する（ステップＳ１３）。
詳しくは、まず、制御部４８から帯電制御駆動部５４に制御信号を転送して、帯電部２０３の帯電電圧ＶＤが目標値となるように調整する。そして、制御すべき帯電電圧ＶＤが得られたら、レーザー発光駆動部５６に制御信号を転送して、書込み光学ユニットのレーザーパワーを制御することで、露光電圧ＶＬが目標値となるように調整する。同様に、現像電圧制御駆動部５３に制御信号を転送して、現像電圧ＶＢが目標値となるように調整する。
こうして、一連の電位制御が完了する。
【００７１】
なお、以上説明した図３の制御は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとにおこなわれるものである。
これによって、各色において、それぞれ、ベタ部からハイライト部まで画像濃度の安定した画像形成が達成される。
【００７２】
以下、図９にて、本実施の形態１における画像形成装置全体について説明する。
図９は、画像形成装置としてのカラー複写機全体を示す概略斜視図である。
カラー複写機は、主として、カラー画像読取装置１、カラー画像記録装置２、給紙バンク３等で構成されている。
カラー画像読取装置１は、コンタクトガラス１２１上に載置されたカラー原稿４の画像を、照明ランプ１２２、ミラー群１２３ａ〜１２３ｃ、レンズ１２４を介して、カラーセンサー１２５に結像する。ここで、原稿４のカラー画像情報は、例えば、レッド、グリーン、ブルーの色分解光ごとに読み取られ、電気的な画像信号に変換されたものである。
【００７３】
そして、カラー画像読取装置１で得た色分解画像信号に基づいて、図示せぬ画像処理部で色変換処理をおこなって、上述のブラック、シアン、マゼンタ、イエローのカラー画像データを得る。
その後、カラー画像記録装置２において、書込み光学ユニット２２０は、カラー画像読取装置１からのカラー画像データを光信号に変換した後に、原稿４の画像に対応した光書込みをおこなう。すなわち、図１にて説明したように、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色ごとに、レーザー光Ｌを感光体ドラム２００上に照射して、感光体ドラム２００上に静電潜像を形成する。
【００７４】
その後、図１で説明したように、中間転写ユニット５００上に４色の画像を重ね合わせて、最終的な４色フルカラー画像を形成する。さらに、２次転写ユニット６００にて、転写紙Ｋ上にフルカラー画像を転写する。
なお、２次転写ユニット６００に搬送された転写紙Ｋは、給紙バンク３の給紙部３００ａ〜３００ｃから搬送経路、レジストローラ対６５０等を経て給送されたものである。なお、レジストローラ対６５０では、図１にて説明したように、中間転写ベルト５０１上のトナー像の先端と、転写紙Ｋの先端とが一致するようにタイミングを合わせて、転写紙Ｋを搬送する。
【００７５】
その後、カラー画像が転写された転写紙Ｋは、２次転写ユニット６００から分離されて、定着装置２７０に向けて搬送される。
定着装置２７０に搬送された転写紙Ｋは、定着上ローラ２７１と定着下ローラ２７２とのニップ部で、トナー像が溶融定着される。
その後、定着装置２７０を通過した転写紙Ｋは、排出ローラ対２１２によって、装置本体外に向けて排出される。
このようにして、一連のフルカラーコピー動作が完了する。
【００７６】
以上説明したように、本実施の形態１においては、ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成をおこなうことができる。
【００７７】
なお、本実施の形態１では、図３に示す電位制御が画像形成装置の電源投入直後におこなわれるものとしたが、本発明の適用はこれに限定されることなく、電位制御は必要に応じて任意のタイミングでおこなうことができる。その場合、図３におけるステップＳ１の工程は省略することができる。
【００７８】
実施の形態２．
図１０にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図１０は、実施の形態２の画像形成装置における電位制御を示すフローチャートであり、前記実施の形態１の図３に相当する図である。本実施の形態２の画像形成装置は、電位制御のフローが前記実施の形態１とは異なり、装置の構成及び基本的動作は前記実施の形態１と同様である。
【００７９】
図１０を参照して、画像形成装置の電源が投入されると、前記実施の形態１と同様に、定着温度検出センサによって定着装置の定着温度が検出されて、その検出結果が１００℃未満であるかが制御部４８で判断される（ステップＳ１）。
その後、前記実施の形態１と同様に、ステップＳ２〜Ｓ９の工程がおこなわれる。
【００８０】
次に、感光体ドラム２００上の残留電位を検出して（ステップＳ２０）、算出した目標電位ＶＬ０に基づいて、ステップＳ９で求めた帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値を補正する（ステップＳ２１）。
詳しくは、まず、感光体ドラム２００上にレーザー光Ｌを最大光量で照射して、そのときの感光体ドラム２００上の残留電位を検出する。その結果、残留電位が基準値を超えて検出された場合には、ステップＳ９で定めた帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬについて、残留電位分の補正をおこなう。
なお、残留電位分の補正をおこなうための目標電位ＶＬ０は、前記実施の形態１の式（６）で求めることができる。
【００８１】
具体的には、式（６）で算出した目標電位ＶＬ０を、ステップＳ９で定めた帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬに、それぞれ加算して補正する。
なお、検出した残留電位が基準値の範囲内であった場合には（ＶＲ＜ＶＲｒｅｆ）、ステップＳ９で定めた帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬについての補正はおこなわない。
【００８２】
次に、ステップＳ２１で決定した目標帯電電位及び目標露光電位となるように、帯電電圧ＶＤ及び露光電圧ＶＬを電位制御する（ステップＳ２２）。
詳しくは、まず、制御部４８から帯電制御駆動部５４に制御信号を転送して、帯電部２０３の帯電電圧ＶＤが目標値となるように調整する。そして、制御すべき帯電電圧ＶＤが得られたら、レーザー発光駆動部５６に制御信号を転送して、書込み光学ユニットのレーザーパワーを制御することで、露光電圧ＶＬが目標値となるように調整する。
【００８３】
次に、ステップＳ２２で調整した帯電電圧ＶＤ及びレーザーパワーで、感光体ドラム２００上にハイライトパッチパターン（現像量が小さくなるパッチパターンである。）を形成して、その潜像電位を電位センサ２０４で測定する。
そして、そのハイライトパッチパターンの潜像電位に係わる検出結果に基づいて、現像電圧ＶＢの制御値を求めてその値に調整する（ステップＳ２３）。
【００８４】
詳しくは、検出したハイライトパッチパターンの潜像電位をＶＳ１としたときに現像電圧ＶＢは、式（２）を参照して、
ＶＢ＝ＶＳ１−ＶＰ１ …式（７）
で算出される。
なお、上式において、ＶＰ１はハイライトパターンを形成するときの目標現像ポテンシャルであって、
ＶＰ１＝ＶＫ＋α ；αは所定のポテンシャル
としたものである。すなわち、目標現像ポテンシャルＶＰ１は、ステップＳ８で求めた現像開始電圧ＶＫに基づいて定めたものである。
【００８５】
そして、上記式（７）で求めた目標現像電圧ＶＢとなるように、現像電圧制御駆動部５３に制御信号を転送して現像電圧を調整する。
こうして、一連の電位制御が完了する。
【００８６】
このように、本実施の形態２の制御によれば、現像ガンマに適合した潜像特性が得られるように帯電電位ＶＤ及び露光電位ＶＬの目標値を設定してその目標値となるように調整した後に、ハイライト部の画像濃度が安定するように現像電圧ＶＢの設定がされているために、ハイライト部から中間調部、さらにベタ部に至るまでの画像濃度を安定させることができる。
【００８７】
なお、上記各実施の形態においては、像担持体としての感光体ドラム２００に本発明を適用した。しかし、本発明は、これに限定されることなく、例えば、感光体ベルトのようなベルト状の像担持体であっても適用可能である。
また、上記各実施の形態では、本発明をカラー複写機に適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、モノカラー複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機に関しても、当然に適用することができる。
【００８８】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、ハイライト部からベタ部まで画像濃度が安定した高い画像品質の画像形成方法及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置の要部を示す構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における制御部を示す概略図である。
【図３】図１の画像形成装置における電位制御を示すフローチャートである。
【図４】感光体ドラム上にパッチパターンを作成した状態を示す概略図である。
【図５】直線近似式を示す図である。
【図６】書込み値に対する基準現像量特性を示すグラフである。
【図７】現像ガンマが変動したときの、書込み値に対する潜像特性曲線を示すグラフである。
【図８】現像開始電圧が変動したときの、書込み値に対する潜像特性曲線を示すグラフである。
【図９】図１の画像形成装置全体を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における画像形成装置の電位制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４５ ＣＰＵ、 ４６ ＲＯＭ、 ４７ ＲＡＭ、 ４８ 制御部、
２００ 感光体ドラム（像担持体）、
２０１ 感光体クリーニング装置、 ２０２ 除電ランプ、
２０３ 帯電部、 ２０４ 電位センサ（電位検出部）、
２０５ Ｐセンサ（画像濃度検出部）、
２２０ 書込み光学ユニット（露光部）、
２３０ リボルバ現像ユニット（現像部）、 ５００ 中間転写ユニット、
６００ ２次転写ユニット、 ６５０ レジストローラ対、
Ｒ１、Ｒ２ パッチパターン。
Claims (12)
- 像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を検出する第１検出工程と、
前記複数のパッチパターンを現像した後に、当該パッチパターンの現像量を検出する第２検出工程と、
前記第１検出工程の検出結果と前記第２検出工程の検出結果とから現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を定めて、当該直線近似式から現像ガンマと現像開始電圧とを算出する現像特性算出工程と、
書込み値に対する潜像特性が前記現像特性算出工程で算出した前記現像ガンマに適合する潜像特性となるように目標帯電電位及び目標露光電位を定める潜像特性調整工程と、
前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整する現像電圧調整工程とを備えたことを特徴とする画像形成方法。 - 前記現像電圧調整工程は、前記現像特性算出工程で算出した前記現像ガンマと前記現像開始電圧とから最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて、当該現像ポテンシャルが得られるように前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて目標現像電圧を定めて、当該目標現像電圧に基づいて前記現像電圧を調整する工程であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
- 前記潜像特性調整工程で定めた前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて帯電電位及び露光電位を調整する電位調整工程と、
前記電位調整工程の後に前記像担持体上にハイライトパッチパターンを形成して、当該ハイライトパッチパターンの潜像電位を検出する第３検出工程とをさらに備え、
前記現像電圧調整工程は、前記第３検出工程の検出結果に基づいて現像ポテンシャルが目標現像ポテンシャルとなるように現像電圧を調整する工程であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。 - 前記目標現像ポテンシャルは、前記現像開始電圧に予め定めたポテンシャルを加算したものであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成方法。
- 前記潜像特性調整工程は、現像ガンマと帯電電位及び露光電位との関係を予め定めたテーブルに基づいて前記目標帯電電位及び目標露光電位を定める工程であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記第２検出工程は、現像された前記パッチパターンに向けて光を照射して当該パッチパターンで乱反射する光の量に基づいて前記現像量を検出する工程であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成方法。
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電部と、
前記像担持体上を露光して潜像を形成する露光部と、
前記像担持体上の潜像を現像する現像部と、
前記像担持体上に形成された画像の画像濃度を検出する画像濃度検出部と、
前記像担持体上の電位を検出する電位検出部とを備え、
前記像担持体上に形成した複数のパッチパターンの潜像電位を前記電位検出部で検出して、前記現像部で現像した前記複数のパッチパターンの現像量を前記画像濃度検出部で検出して、前記電位検出部の検出結果と前記画像濃度検出部の検出結果とから現像ポテンシャルと現像量との関係に係わる直線近似式を定めて当該直線近似式から現像ガンマと現像開始電圧とを算出して、書込み値に対する潜像特性が前記現像ガンマに適合する潜像特性となるように前記帯電部による目標帯電電位と前記露光部による目標露光電位とを定めて、前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて現像電圧を調整するように前記現像部を制御する制御部をさらに備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記現像ガンマと前記現像開始電圧とから最大現像量を得るための現像ポテンシャルを求めて、当該現像ポテンシャルが得られるように前記目標帯電電位及び目標露光電位に基づいて目標現像電圧を定めて、当該目標現像電圧に基づいて前記現像電圧を調整することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記目標帯電電位及び目標露光電位を定めた後に帯電電位及び露光電位を調整して、
前記電位検出部は、前記像担持体上に形成したハイライトパッチパターンの潜像電位を検出して、
前記制御部は、前記電位検出部の前記ハイライトパッチパターンに係わる検出結果に基づいて現像ポテンシャルが目標現像ポテンシャルとなるように現像電圧を調整することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。 - 前記目標現像ポテンシャルは、前記現像開始電圧に予め定めたポテンシャルを加算したものであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、現像ガンマと帯電電位及び露光電位との関係を予め定めたテーブルに基づいて前記目標帯電電位及び目標露光電位を定めることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像濃度検出部は、現像された前記パッチパターンに向けて光を照射して当該パッチパターンで乱反射する光の量を検出する乱反射型光学センサであることを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
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