JP2006039099A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 目標とする像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するためのコントラスト電位を精度良く取得することなどを可能とした画像形成装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 画像形成装置は、感光ドラム１、帯電ローラ２、露光部３、現像器４、電位センサ８、電位センサ制御部１０７、現像高圧回路１０８、帯電高圧回路１０９、スイッチ１１０、コントローラ１１１等を備える。電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７ｂにより感光ドラム１の表面電位と等しい電圧を発生し、電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７ｂにより電圧を減衰して出力する。現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８ｂからの現像直流高圧出力を分圧出力部１０７ｂにより分圧する。コントローラ１１１は分圧結果と目標値との比較結果に基づき現像直流高圧生成部１０８ｂの現像直流高圧出力を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に像担持体の表面電位を検出可能な画像形成装置に関する。

先ず、各種の画像形成装置の概略構成について説明する。

図１２は、単色画像形成用の画像形成装置の概略構成例を示す概略図である。

図１２において、画像形成装置は、記録材に単色画像を電子写真方式で形成する。感光ドラム２０１は、接地されたアルミシリンダの外周面にアモルファスシリコン等の無機感光体の光導電層を形成した像担持体であり、不図示の駆動機構により矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。帯電ローラ２０２は、感光ドラム２０１の回転に従動して回転し、不図示の帯電高圧電源から所定の電圧が印加されることで、感光ドラム２０１の表面を所定の極性及び電位に均一に１次帯電処理する。帯電高圧電源による印加電圧は、電位センサ２０８で検出した感光ドラム表面電位を基に補正される。

次に、露光部２０３により、感光ドラム２０１の１次帯電処理された表面を目的の画像情報に応じて走査線に沿って露光し、画像情報の静電潜像を形成する。次に、現像器２０４は、不図示の現像高圧電源から所定の電圧が印加されることで、静電潜像をトナー像として現像する。このトナー像が、転写ローラ２５３と感光ドラム２０１との圧接部である転写ニップ部において、不図示の給紙部から所定のタイミングで給送された記録材Ｐに転写される。転写ローラ２５３にはトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加されている。その後、定着器２０７により、不図示の搬送機構により搬送された記録材Ｐのトナー像を永久画像として定着し、画像形成物として出力する。なお、２０６は残留トナー回収用のクリーナである。

図１３は、カラー画像形成用の画像形成装置の概略構成例を示す概略図である。

図１３において、画像形成装置は、複数色のトナー像を重ね合わせることにより記録材にカラー画像を電子写真方式で形成する。先ず、感光ドラム２０１上に静電潜像を形成し、これを４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の現像器２０４a〜２０４dで逐次トナー像として現像する。次に、１次転写ローラ２５３によりトナー像をその都度中間転写ベルト２５１上に転写することで、複数色のトナー像を重ね合わせ、２次転写ローラ２５７によりこれらを一括して記録材Ｐに転写する。その後、定着器２０７で記録材Ｐのトナー像を定着することでカラー画像を得る。

図１４は、タンデム型多重転写方式の画像形成装置の構成を示す概略図である。

図１４において、画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに感光ドラムや現像器等のプロセスユニットを独立に設け、１つのパスでフルカラー画像を形成可能である。１次帯電ローラ２０２a〜２０２dにより感光ドラム２０１a〜２０１dを一様に帯電した後、露光部２０３a〜２０３dにより画像信号に応じた露光を行うことで、感光ドラム２０１a〜２０１d上に静電潜像を形成する。その後、現像器２０４a〜２０４dによりトナー像を現像する。

次に、１次転写ローラ２５３a〜２５３dにより感光ドラム上のトナー像を中間転写ベルト２５１上に多重転写し、更に２次転写ローラ２５６、２５７によりトナー像を記録材Ｐに転写する。その後、定着器２０７で記録材Ｐのトナー像を定着することでカラー画像を得る。なお、２０６a〜２０６d、２５５は残留トナー回収用のクリーナである。

次に、画像形成装置における帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法について説明する。

図１５は、従来例に係る画像形成装置の感光ドラム周辺部の構成を示す概略図である。

図１５において、感光ドラム２０１の周囲には、帯電ローラ２０２、露光部２０３、電位センサ２０８、現像器２０４、除電部３１２等が配置されている。帯電ローラ２０２は、帯電高圧回路３０９により生成された帯電高圧出力（交流電圧＋直流電圧）が供給されることで、感光ドラム表面を所定の電位で一様に帯電する。なお、帯電高圧回路３０９は、コントローラ４１１からのコントロール値に基づき所定の帯電高圧出力を出力している。露光部２０３は、レーザスキャナ及び光学系から構成されており、不図示の画像信号に基づき感光ドラム表面に静電潜像を形成する。電位センサ２０８は、感光ドラム２０１の表面電位を検出する。電位センサ制御部４０７は、電位センサ２０８の検出結果をコントローラ４１１へ出力する。

現像器２０４は、現像高圧回路４０８により生成された現像高圧出力（交流電圧＋直流電圧）が供給されることで、感光ドラム上の静電潜像にトナーを付着させ可視像とする。なお、現像高圧回路４０８は、コントローラ４１１からのコントロール値に基づき所定の現像高圧出力を出力している。除電部３１２は、帯電ローラ２０２に対して感光ドラム回転方向上流側に配置されており、感光ドラム２０１の残留電荷を除電する。

ここで、現像高圧回路４０８の構成、及び現像直流高圧出力とコントロール値の関係について説明する。

図１６は、現像高圧回路４０８の構成を示すブロック図である。

図１６において、現像交流高圧生成部５０１は、現像高圧出力の交流成分を生成する。現像直流高圧生成部５０２は、現像高圧出力の直流成分を生成する。なお、現像交流高圧生成部５０１の出力は、現像直流高圧生成部５０２の出力に積み上げられて現像高圧出力（交流＋直流）として出力される。

現像直流高圧検出部５０３は、現像直流高圧を検出するものであり、現像直流高圧生成部５０２の直流高圧出力を抵抗等で分圧し、分圧した結果を現像直流高圧制御部５０４に入力する。現像直流高圧制御部５０４は、コントローラ４１１から入力されるコントロール値と現像直流高圧検出部５０３の検出結果を基に、現像直流高圧生成部５０２の出力がコントロール値に基づく所定の値を保つように、現像直流高圧生成部５０２を制御する。

図１７は、現像直流出力コントロール値と現像直流出力との関係（理想特性）を示す図である。

図１７において、現像直流出力コントロール値（コントロール電圧）が２Ｖ以下の場合、現像直流高圧出力は０Ｖ（出力停止状態）であり、現像直流出力コントロール値が２Ｖを超えると、現像直流出力コントロール値と現像直流高圧出力はリニアな関係にあることを示している。現像直流出力コントロール値が６Ｖの場合は、現像直流高圧出力が−５００Ｖとなり、また、現像直流出力コントロール値が１０Ｖの場合は、現像直流高圧出力が−１０００Ｖとなる関係を有している。

現像高圧回路４０８が図１６に示す構成の場合、理想的には図１７に示すような特性になるが、現実的には、図１６における各構成部品のバラツキや回路構成により、図１７に示す特性からずれた特性となる。その一例を図１８に示す。

図１８は、現像直流出力コントロール値と現像直流出力との関係（理想特性からずれた特性）を示す図である。

図１８において、（ａ）を理想特性（図１７の特性）とすると、理想特性から傾きがずれた特性が（ｂ）であり、理想特性をオフセットした特性が（ｃ）である。（ｂ）、（ｃ）共に、現像直流出力コントロール値が６Ｖの時における現像直流高圧出力は−５００Ｖからずれている。

現像高圧回路４０８を理想特性からのずれを補正する目的で構成した例を図１９を用いて説明する。

図１９は、理想特性からのずれを補正する場合の現像高圧回路４０８の構成を示すブロック図である。

図１９において、構成上での図１６との違いは現像直流高圧検出部８０３である。図１９に示す例は、所定の現像直流出力コントロール値が入力された際の現像高圧出力の直流成分の精度を向上させるために、現像直流高圧検出部８０３の分圧抵抗の片側に可変抵抗を接続する構成とし、現像高圧回路４０８を単品で予め調整しておく例である。

図１９の場合、例えば、現像高圧回路４０８を画像形成装置に組み込む前に、低電圧源等の基準電源を用いて現像直流出力コントロール値６Ｖを入力し、その時の現像直流高圧生成部５０２の出力が−５００Ｖとなるように、現像直流高圧検出部８０３の可変抵抗を調整する。調整結果の一例を図２０に示す。

図２０は、現像高圧回路４０８の可変抵抗を調整した場合の現像直流出力コントロール値と現像直流出力との関係を示す図である。

図２０において、上述した調整により、図１８の（ｂ）に示すような特性の場合は、図２０の（ａ）（図１８の（ａ）と同じ理想特性）に示すように特性が補正される。図１８の（ｃ）に示すような特性の場合は、図２０の（ｃ）に示すように補正され、現像直流出力コントロール値６Ｖ付近（現像直流高圧出力−５００Ｖ付近）の特性が大幅に改善される。つまり、上記調整時の現像直流出力コントロール値として、実際に使用頻度の高い出力レベルを選択し、その出力レベルで調整すれば、実使用領域での特性が大幅に改善されることになる。

次に、画像形成装置で画像形成を行う際の帯電直流高圧出力と現像直流高圧出力の基本的な決定方法について図１５、図２１、図２２を用いて説明する。

図２１は、帯電直流高圧出力と感光ドラムの表面電位との関係を示す図である。

図２１において、図示の特性は、帯電ローラ２０２に印可される帯電高圧出力の直流分つまり帯電直流高圧出力と、電位センサ２０８で検出された感光ドラム２０１の表面電位との関係を示している。

図２２は、帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法を示すフローチャートである。

本処理は、例えば、画像形成装置が画像形成プロセスを実行する直前、或いは電源投入後に定着器の温度が所定温度に達した場合、或いは電源投入から所定時間経過した場合、或いは温度等を検出する環境センサからの出力が所定値以上変化した場合など、様々な場合に行われる。

図２２において、帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定シーケンスに入ると、まず、コントローラ４１１は、電位センサ制御リモート信号をＯＮとする（ステップＳ２１０１）。次に、コントローラ４１１は、帯電直流高圧出力が予め決められた所定の電圧である帯電直流高圧ＶＣＨＧ１になるように、所定のコントローラ電圧を帯電高圧回路３０９に入力する。

帯電高圧回路３０９は、帯電直流高圧ＶＣＨＧ１を出力し、その際、露光部２０３で感光ドラム２０１の露光した部位と露光しない部位の表面電位をそれぞれ電位センサ２０８により検出する。ここで、露光部２０３で感光ドラム２０１の露光した部位の電位を明部電位（ＶＬと表記）と呼び、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ１の時の明部電位をＶＬ１とする。また、露光部２０３で感光ドラム２０１の露光しなかった部位の電位を暗部電位（ＶＤと表記）と呼び、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ１の時の暗部電位をＶＤ１とする（ステップＳ２１０２）。

次に、帯電直流高圧出力を変化させ、再度、ＶＤ、ＶＬの測定を行う。図２１の場合、コントローラ４１１は、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ２になるように、所定のコントローラ電圧を帯電高圧回路３０９に入力する。帯電高圧回路３０９は、帯電直流高圧ＶＣＨＧ２を出力し、上記同様にＶＬ２、ＶＤ２を測定する（ステップＳ２１０３）。

そして、上記ＶＤ１、ＶＤ２より図２１に示すようなＶＤ特性を得ることができ、上記ＶＬ１、ＶＬ２より図２１に示すようなＶＬ特性を得ることができる（ステップＳ２１０４）。

次に、コントローラ４１１は、コントローラ内の不図示のＲＡＭ等の記憶部から、かぶり（白地部へのトナーの付着）を防止するのための予め決定されている「かぶりとり電位」（Ｖｂａｃｋと表記）と、不図示の環境センサの検出結果や、画像濃度調整制御、階調特性安定化制御等により予め決定されている「目標コントラスト電位」（ＶＣＯＮＴと表記）（感光ドラムに形成すべき可視像の明暗の範囲を決定する電位）を読み出す（ステップＳ２１０５）。次に、コントローラ４１１は、ＶＤ特性にＶｂａｃｋのオフセットを設けた現像直流出力特性（ＶＤＥＶ＝ＶＤ−Ｖｂａｃｋ）を得る（ステップＳ２１０６）。更に、コントローラ４１１は、ＶＤＥＶ特性とＶＬ特性との差特性（ＶＤ−Ｖｂａｃｋ−ＶＬ）を得る（ステップＳ２１０７）。

次に、コントローラ４１１は、上記差特性（ＶＤ−Ｖｂａｃｋ−ＶＬ）がコントラスト電位ＶＣＯＮＴ（図２１の両方向矢印で示す範囲）と等しくなる時の、帯電直流高圧電圧ＶＣＨＧ０を算出し、上記記憶部に記憶する（ステップＳ２１０８）。次に、コントローラ４１１は、ステップＳ２１０８で算出した帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ０の時の現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出し、上記記憶部に記憶する（ステップＳ２１０９）。その後、コントローラ４１１は、電位センサ制御リモート信号をＯＦＦとして（ステップＳ２１１０）、本シーケンスを終了する。

なお、図１３に示したカラーの画像形成装置の場合は、トナー像の特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色で異なるため、予め各色用の目標コントラスト電位を記憶部に記憶しておき、図２２のステップＳ２１０５〜ステップＳ２１０９で４色分の計算を行い、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０と現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出する。

また、帯電直流高圧出力に関しては、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０の中から、最大となる色の帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０を各色共通の帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０とする。

また、図１４に示したタンデム型多重転写方式の画像形成装置の場合は、トナー像の特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色で異なるのと、各色で感光ドラムが共通化していないため、予め各色用の目標コントラスト電位を記憶部に記憶すると共に、図２２のステップＳ２１０１〜ステップＳ２１１０の全ての処理を各色毎に実施し、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０と現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出する。

そして、実際に画像形成を行う際は、コントローラ４１１は、上記記憶部から上記のＶＣＨＧ０とＶＤＥＶ０を読み出して、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ０になるように、所定のコントローラ電圧を帯電高圧回路３０９に入力すると共に、現像直流高圧出力がＶＤＥＶ０になるように、所定のコントローラ電圧を現像高圧回路４０８に入力することで、画像形成を行う。

なお、上述した帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定シーケンスでは、ＶＣＨＧを２ポイント用いて帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力を決定しているが、２ポイント以上であれば決定可能である。

上述した帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定シーケンスを基本シーケンスとし、画像形成装置の装置内湿度に応じて色毎に目標コントラスト電位を決定し、画像形成条件を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、上述した帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定シーケンスを基本シーケンスとし、所定の画像形成枚数毎に明部電位（ＶＬ）を測定し、帯電直流高圧出力と現像直流高圧出力を補正する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第２８０８１０７号 特許第３２１７５８４号

しかしながら、従来の画像形成装置では、画像形成動作時の現像直流高圧出力の目標値は、電位センサによる感光ドラム表面電位の測定結果を基準として決定されるにも関わらず、実際に画像形成動作中の現像直流高圧出力は、現像高圧回路の出力電圧検出部の出力を基準として制御される。そのため、出力電圧検出部の定数のバラツキ、温度や湿度等の環境変化、更には回路を構成する各部品の劣化や経時変化等により、実際に現像器に印加される現像直流高圧出力が目標値からずれてしまうことがある。

また、現像直流高圧出力の目標値からのずれを低減するために、画像形成装置の組立時等に現像高圧回路の調整を行う場合もある。しかし、前記調整を行う場合は、初期的には精度が得られるものの、上記同様に、温度や湿度等の環境変化、更には回路を構成する各部品の劣化や経時変化等により、実際に現像器に印加される現像直流高圧出力が目標値からずれてしまうことがある。

現像直流高圧出力が目標値からずれると、画像形成装置で目標とするコントラスト電位が得られなくなり、画像形成装置で形成する画像において目標とする階調性が実現できなくなってしまったり、連続した画像形成動作中に濃度変化が発生したりするという問題があった。

本発明の目的は、目標とする像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するためのコントラスト電位を精度良く取得することなどを可能とした画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体を露光する露光手段と、露光により前記像担持体に形成された潜像を可視像にする現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を発生する現像直流電圧発生手段とを備え、前記電位検出手段を構成し、前記像担持体の表面電位と等しい電圧を発生する電源で発生した電圧を減衰して出力する分圧手段が、前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を検出する手段を兼ねることを特徴とする。

また、本発明は、像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体を露光する露光手段と、露光により前記像担持体に形成された潜像を可視像にする現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を発生する現像直流電圧発生手段とを備えた画像形成装置の制御方法であって、前記電位検出手段が備える電源により前記像担持体の表面電位と等しい電圧を発生し、前記電位検出手段が備える分圧手段により前記電圧を減衰して出力し、前記現像直流電圧発生手段から発生した現像直流電圧を前記分圧手段により分圧し、分圧結果と目標値との比較結果に基づいて前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を制御することを特徴とする。

本発明によれば、電位検出手段の一部、即ち、分圧手段が、現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を検出する手段を兼ねる構成とする。電位検出手段が備える電源により像担持体の表面電位と等しい電圧を発生し、分圧手段により電圧を減衰して出力する。また、現像直流電圧発生手段から発生した現像直流電圧を分圧手段により分圧し、分圧結果と目標値との比較結果に基づき、現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を制御する。これにより、同一の検出回路、即ち、分圧手段を用いて、像担持体の表面電位検出と現像直流電圧制御を行うことで、現像直流電圧の出力範囲全域において精度が向上し、目標とする像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するためのコントラスト電位を精度良く得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム周辺部の構成を示す概略図である。

図１において、画像形成装置は、感光ドラム１、帯電ローラ２、露光部３、現像器４、電位センサ８、制御部１０７a、高圧電源１０７b、分圧出力部（分圧回路）１０７cを有する電位センサ制御部１０７、現像交流高圧生成部１０８a、現像直流高圧生成部１０８bを有する現像高圧回路１０８、帯電高圧回路１０９、スイッチ１１０、コントローラ１１１を備えている。

本実施の形態は、上述した従来例（図１５）に対して、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの出力と分圧出力部１０７cの入力との接続点であるＡ点と、現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８bの現像直流高圧出力との間にスイッチ１１０を接続した点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した従来例（図１５）の対応するものと同一なので、説明を省略する。

電位センサ制御部１０７は、コンローラ１１１からの電位センサ制御リモート信号に応じて、電位センサ８により感光ドラム１の表面電位を検出する。その際、電位センサ制御部１０７は、電位センサ８からの検出信号に基づき高圧電源１０７bを制御し、高圧電源１０７bで発生した高電圧が感光ドラム１の表面電位と等しくなるようにフィードバック制御（ゼロメソッド）を行う。そして、電位センサ制御部１０７は、感光ドラム１の表面電位に等しい高圧電源１０７bで発生した高電圧を、抵抗等で構成した分圧出力部１０７cにより検出し、例えば１／３００等に減衰して出力する（電位センサ制御部１０７の出力がオープンの場合）。

現像高圧回路１０８において、現像交流高圧生成部１０８aは、所定の周波数、所定の振幅の交流高圧波形を生成する。現像直流高圧生成部１０８bは、コントローラ１１１からの現像直流高圧制御信号に基づいた直流高圧を生成する。この直流高圧に上記の交流高圧を積み上げて現像高圧回路１０８の現像高圧出力としている。現像高圧回路１０８は、現像高圧出力電圧を現像器４に供給する。

現像直流高圧生成部１０８bに関して更に詳しく説明する。現像高圧回路１０８の現像直流高圧出力は、スイッチ１１０を介し、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの出力と分圧出力部１０７cの入力との接続点であるＡ点に接続されている。スイッチ１１０がＯＮしている時（電位センサ制御部１０７に対する電位センサ制御リモート信号はＯＦＦの時）は、現像高圧回路１０８の現像直流高圧出力を電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cで分圧し、分圧結果をコントローラ１１１へ入力可能な構成となっている。

コントローラ１１１は、目標とする現像直流高圧出力と電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cの出力とを比較し、その比較結果に基づいて現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧制御信号を入力する。現像直流高圧生成部１０８bは、コントローラ１１１からの現像直流高圧制御信号に基づいた現像直流高圧を生成する。

つまり、現像高圧回路１０８が不図示の現像高圧リモート信号により動作を開始すると、現像直流高圧に関しては、電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cを現像直流高圧検出回路（図１６の現像直流高圧検出部５０３、図１９の現像直流高圧検出部８０３に相当する回路）として使用し、現像直流高圧を所定の値に保つフィードバック制御を行っているのである。

図２は、画像形成装置の電位センサ８及び電位センサ制御部１０７の構成を示すブロック図である。

図２において、電位センサ８は、圧電素子８a及び８b、音叉型振動子８e、測定電極８f、検出回路８gを備えている。電位センサ制御部１０７は、上記の制御部１０７a、高圧電源１０７b、分圧出力部１０７cの他に、更に駆動回路１０７dを備えている。

圧電素子８a及び８bは、音叉型振動子８eの両アームに配設されている。圧電素子８bは、音叉型振動子８eを振動させるための駆動用圧電素子であり、圧電素子８aは、音叉型振動子８eの振動を検出するための検出用圧電素子である。

次に、動作について説明する。コントローラ１１１から電位センサ制御部１０７に入力される電位センサ制御リモート信号がＯＮの状態になると、電位センサ８及び電位センサ制御部１０７の動作が開始される。まず、電位センサ制御部１０７の駆動回路１０７dは、電位センサ８の圧電素子８bに駆動信号を入力する。すると、音叉型振動子８eは、振動を開始し、その先端部が左右それぞれ矢印８c、矢印８dで示す方向に振動する。音叉型振動子８eが振動を開始すると、圧電素子８aは、その振動を電気信号に変換し振動検出信号として出力する。

駆動回路１０７dは、駆動信号と振動検出信号の位相差が所定の値になるように駆動信号の周波数を制御する。これにより、音叉型振動子８eは共振状態で振動を継続する。一方、音叉型振動子８eが振動することで、測定電極８fと感光ドラム１との間の静電容量が周期的に変化し、これに伴い測定電極８fの電荷量が変化する。この電荷量の変化を検出回路８gで電圧に変換することで、測定電極８fと感光ドラム１との間の電位差に比例した交流電圧信号を得ることができる。

なお、電位センサ８を構成する各部は、後述する高圧電源１０７bの出力（図１及び図２のＡ点における出力）を基準電位として動作している。

そして、電位センサ制御部１０７の制御部１０７aは、検出回路８gからの出力である交流電圧信号の振幅がゼロとなるように、高圧電源１０７bの出力を制御する。ここで、交流電圧信号の振幅がゼロと言う状態は、音叉型振動子８eが振動し、測定電極８fと感光ドラム１との間の静電容量が周期的に変化しているにも関わらず、測定電極８fの電荷量が変化しない状態である。この状態は、感光ドラム１の表面電位と測定電極８fの電位、つまり感光ドラム１の表面電位と高圧発生部１０７bの出力が同電位であることを意味している。これにより、感光ドラム１の表面電位を得ることができる（ゼロメソッド）。

電位センサ制御部１０７は、この時の高圧発生部１０７bの出力電圧を分圧出力部１０７cにより例えば１／３００に分圧し出力している。なお、１／３００となるのは、電位センサ制御部１０７の出力がオープンの場合であり、電位センサ制御部１０７に何らかの回路が接続されることで、電位センサ制御部１０７の検出出力部の電位は、高圧発生部１０７bの出力電圧の１／３００とは異なる値になる。

更に、電位センサ制御部１０７は、高圧電源１０７bの出力であり分圧出力部１０７cの入力である図１及び図２のＡ点を外部インターフェースとしており、Ａ点に、図１のスイッチ１１０の片側が接続される。

図３は、電位センサ制御部１０７の出力がオープンの場合の感光ドラム１の表面電位と電位センサ制御部１０７の出力電圧との関係を示す図である。

図３において、感光ドラム１の表面電位が−６００Ｖの場合、電位センサ制御部１０７の検出出力部の出力電圧は−２Ｖとなり、感光ドラム１の表面電位が−９００Ｖの場合、電位センサ制御部１０７の検出出力部の出力電圧は−３Ｖとなるリニアな特性を示している。

図４は、コントローラ１１１における電位センサ制御部１０７と関連する部分の構成を示すブロック図である。

図４において、コントローラ１１１は、レベルシフト部１１１a、Ａ／Ｄ変換部１１１b、ＣＰＵ１１１c、ＲＡＭ等の記憶部（不図示）、ルックアップテーブル（不図示）を備えている。

図５は、電位センサ制御部１０７の出力電圧及び感光ドラム１の表面電位とコントローラ１１１のＡ／Ｄ変換部１１１bの出力との関係を示す図である。

図５において、画像形成装置が必要とする感光ドラム１の表面電位測定範囲は−９００Ｖ〜＋６０Ｖである。

図４におけるレベルシフト部１１１a、Ａ／Ｄ変換部１１１b、ＣＰＵ１１１cの動作を図５を用いて説明する。電位センサ制御部１０７の検出出力部の出力電圧はコントローラ１１１のレベルシフト部１１１aに入力される。レベルシフト部１１１aは、画像形成装置が必要とする感光ドラム１の表面電位測定範囲において、Ａ／Ｄ変換部１１１bの入力が例えば０〜３．３Ｖとなるように、電位センサ制御部１０７の検出出力部の出力電圧のレベルをシフトする。

レベルシフト部１１１aは、感光ドラム１の表面電位が−９００Ｖの時の電位センサ制御部１０７からの検出値をレベルシフトして、該レベルシフト部１１１aの出力電圧で３．３Ｖになるような、且つ、感光ドラム１の表面電位が＋６０Ｖの時の電位センサ制御部１０７からの検出値をレベルシフトして、該レベルシフト部１１１aの出力電圧で０Ｖになるような回路で構成されている。Ａ／Ｄ変換部１１１bは、１０ｂｉｔで構成されており、３．３Ｖの入力時は３ＦＦ（ｈｅｘ）を、０Ｖの入力時は０００（ｈｅｘ）をＣＰＵ１１１cにそれぞれ出力する。

コントローラ１１１は、予めルックアップテーブルを備えており、Ａ／Ｄ変換部１１１bの出力を感光ドラム１の表面電位に変換することが可能であり、変換したデータを画像形成装置の不図示の操作部等に表示することもできる。

次に、上記構成を有する画像形成装置における帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法と現像直流高圧出力の制御方法に関する処理について説明する。

本処理は、例えば、画像形成装置が画像形成動作を実行する直前、或いは電源投入後に定着器の温度が所定温度に達した場合、或いは電源投入から所定時間経過した場合、或いは温度等を検出する環境センサからの出力が所定値以上変化した場合など、様々な場合に行われる。

まず、帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法であるが、これは上記図２２のフローチャートに示したものと基本的に同様である。ただし、図２２のステップＳ２１０１において、スイッチ１１０をＯＦＦした状態で、コントローラ１１１から電位センサ制御部１０７への電位センサ制御リモート信号をＯＮする。これにより、コントローラ１１１は、図２〜図５で説明した測定方法により、電位センサ基準での感光ドラム１の表面電位を得ることができる。つまり、ステップＳ２１０２〜ステップＳ２１１０の処理により、目標とする帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）を決定すると共に、電位センサ基準で決定された目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を得ることができる。

なお、図１３に示すようなカラーの画像形成装置の場合は、トナー像の特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色で異なる。そのため、予め各色用の目標コントラスト電位（感光ドラム１に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定する電位）を記憶しておき、図２２のステップＳ２１０５〜ステップＳ２１０９で４色分の計算を行い、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０と現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出する。

また、帯電直流高圧出力に関しては、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０の中から、最大となる色のＶＣＨＧ０を各色共通の帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０とする。

また、図１４に示すようなタンデム型多重転写方式の画像形成装置の場合は、トナー像の特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色で異なるのと、各色で感光ドラムが共通化していない。そのため、予め各色用の目標コントラスト電位を記憶すると共に、図２２のステップＳ２１０１〜ステップＳ２１１０の全ての処理を各色毎に実施し、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０と現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出する。

次に、上記により決定された目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を実際に出力する際の動作について説明する。

現像直流高圧出力を出力する際は、現像直流出力（ＶＤＥＶ０）を目標値とし、コントローラ１１１により現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８bを制御する。以下、詳細を説明する。

現像直流高圧を出力する際は、まず、電位センサ制御部１０７への電位センサ制御リモート信号をＯＦＦし、スイッチ１１０をＯＮする。これにより、現像高圧回路１０８の現像直流高圧出力は、電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cで分圧され、分圧結果がコントローラ１１１へ入力される。コントローラ１１１は、目標とする現像直流高圧出力と電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cの出力とを比較し、その比較結果に基づいて現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧制御信号を入力する。

つまり、目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）に対し、分圧出力部１０７cからコントローラ１１１へ入力された信号が小さければ、コントローラ１１１は、現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧出力を上げるように現像直流高圧制御信号を出力する。逆に、目標とする現像直流出力（ＶＤＥＶ０）に対し、分圧出力部１０７cからコントローラ１１１へ入力された信号が大きければ、コントローラ１１１は、現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧出力を下げるように現像直流高圧制御信号を出力する。

現像直流高圧生成部１０８bは、コントローラ１１１から入力される現像直流高圧制御信号に基づき現像直流高圧を生成する。これにより、現像直流高圧生成部１０８bの出力は、常に目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）一定となるように制御される。

更に、画像形成装置の装置内温度や湿度を検出し、装置内温度と湿度の何れか一方または両方が所定値以上変化した場合に、所定のタイミングで目標コントラスト電位を補正し、上述した帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法で、帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）と現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を補正する。その上で、上述した現像直流高圧出力の制御を行うことで、温度や湿度等の環境変化に対し、常に安定した濃度での画像形成を行うことができる。

また、連続した画像形成動作中に、所定の画像形成枚数経過毎に上記帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定プロセスを実施し、帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）と現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を補正する。また、連続した画像形成動作中に、所定時間経過毎に上記帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定プロセスを実施し、帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）と現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を補正する。更に、連続した画像形成動作中に、所定の画像形成枚数毎に明部電位（ＶＬ）を測定し、明部電位が所定値以上変動した場合に、帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）と現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を補正する。これにより、上述した現像直流高圧出力の制御を行うことで、連続した画像形成動作中における濃度変動を低減することができる。

また、連続した画像形成動作中に、帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）と現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を補正する際に、補正前の設定値と補正後の設定値で所定値以上（例えば５Ｖ）の差がある場合、直ちに補正後の設定値を目標値と設定すると、補正前の出力画像と補正後の出力画像で画像濃度差が目立ちやすい。そのため、このような場合は、補正後の設定値に向けて段階的に目標値を補正（算出し直し）していく。例えば、画像形成枚数１枚毎に２Ｖずつ補正する、或いは、画像形成枚数５枚で補正後目標値に達するように１枚あたりの補正量を算出して段階補正するなどが考えられる。

即ち、算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法、算出し直す前の設定値と算出し直した後の設定値とに予め決められた所定値以上の差が有る場合に、算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法、算出し直す前の設定値と算出し直した後の設定値とに予め決められた第１の所定値以上の差が有る場合に、予め決められた第２の所定値ずつ算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法、算出し直す前の設定値と算出し直した後の設定値とに予め決められた所定値以上の差が有る場合に、所定枚数の画像形成プロセスで設定値の変更が終わるように、画像形成プロセス毎の補正値を算出し、算出した補正値ずつ算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法の何れでもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、現像直流高圧出力の決定時と現像直流高圧出力の制御時とで、共に同一の検出回路（電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７c）を用いて感光ドラム１の表面電位測定と現像直流高圧出力制御を行うため、現像直流高圧出力電圧の出力範囲全域において精度が向上し、目標とするコントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を精度良く得ることができる。

また、温度や湿度等の環境変化による影響や、更には経時的な変化や各部の劣化等による影響に対しても、所望のコントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を得るために、帯電直流高圧出力と現像直流高圧出力を補正することで、常に目標コントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を正確に制御でき、画像形成装置で形成する画像において目標とする階調性を実現できると共に、連続した画像形成動作中の濃度変化を抑制することができる。

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム周辺部の構成を示す概略図である。

図６において、画像形成装置は、感光ドラム１、帯電ローラ２、露光部３、現像器４、電位センサ８、制御部１０７a、高圧電源１０７b、分圧出力部（分圧回路）１０７cを有する電位センサ制御部１０７、現像交流高圧生成部１０８a、現像直流高圧生成部１０８bを有する現像高圧回路１０８、帯電高圧回路１０９、スイッチ１１０、スイッチ１１３、コントローラ１１１を備えている。

本実施の形態は、上述した第１の実施の形態に対して、スイッチ１１３を更に備えた点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上述した第１の実施の形態（図１、図２、図４）の対応するものと同一なので、説明を省略する。

スイッチ１１３は、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの直流高圧出力と分圧出力部１０７cの入力との接続点であるＡ点とグランド（基準電位部）とを接続状態／非接続状態に切り換える。スイッチ１１３は、電位センサ測定系（電位センサ８、電位センサ制御部１０７、コントローラ１１１）が有するオフセット（実際の感光ドラム１の表面電位とコントローラ１１１が読み取った電位とのずれ分）のうち、Ａ点からコントローラ１１１側を要因とするオフセット分を測定するのに用いられる。そして、測定したＡ点からコントローラ１１１側を要因とするオフセット値を用いて現像直流高圧出力値を補正するのである。

次に、上記構成を有する画像形成装置における電位センサ測定系に関するオフセットについて図７を参照しながら説明する。

図７は、感光ドラム１の表面電位と電位センサ８の検出値との関係を示す図である。

図７において、理想特性は（ａ）である。また、上記図３及び図５に示した電位センサ測定系の特性は理想特性である。しかし、実際には、電位センサ８の組立バラツキ、電位センサ８の測定電極８fに混入するノイズ成分、電位センサ制御部１０７の制御部１０７aやコントローラ１１１のレベルシフト部１１１aの定数バラツキ、Ａ／Ｄ変換部１１１bでの誤差等により、実際の感光ドラム１の表面電位とコントローラ１１１のＣＰＵ１１１cが読み取る電位（読値）との間にはオフセットが発生する。例えば、Ｖｏｆｆｓｅｔ１Ｖのオフセットが発生すると、（ｂ）に示すような特性となり、Ｖｏｆｆｓｅｔ２Ｖのオフセットが発生すると（ｃ）に示すような特性となる。

ここで、例えば、図６に示した画像形成装置における電位センサ測定系のオフセットがＶｏｆｆｓｅｔ１Ｖであったと仮定する。このオフセットＶｏｆｆｓｅｔ１Ｖの要因は上述したように様々あるが、ここでは、Ｖｏｆｆｓｅｔ１＝オフセットＡ＋オフセットＢというように、要因を２分化する。図６に示すように、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの出力と分圧出力部１０７cの入力との接続点であるＡ点（図２のＡ点と同じ箇所）を境に、電位センサ８側を要因とするオフセットをオフセットＡ、逆に、コントローラ１１１側を要因とするオフセットをオフセットＢとする。

次に、上述したオフセットＡとオフセットＢを測定する方法について図８を参照しながら説明する。

図８は、感光ドラム１の表面電位測定に関するオフセット測定方法を示すフローチャートである。本フローチャートに示す処理はコントローラ１１１がプログラムに基づき実行する。

図８において、オフセット測定シーケンスが開始されると、まず、コントローラ１１１は、電位センサ制御リモート信号をＯＮとする。この時、スイッチ１１３、スイッチ１１０は共にＯＦＦしている（ステップＳ８０１）。次に、コントローラ１１１は、感光ドラム１を図６の矢印方向に回転させながら、除電部１１２で感光ドラム１に残留している電荷を除電する（ステップＳ８０２）。その後、コントローラ１１１は、所定時間が経過するのを待つか、または感光ドラム１を所定回転数だけ回転させる（ステップＳ８０３）。

所定時間経過するか、または感光ドラム１を所定回転数だけ回転させたら、次に、コントローラ１１１は、電位センサ８と電位センサ制御部１０７により、除電された感光ドラム１の表面電位を測定する。この測定結果が上述したオフセットＡ＋オフセットＢである。コントローラ１１１は、オフセットＡ＋オフセットＢをコントローラ内の記憶部に記憶する（ステップＳ８０４）。

オフセットＡ＋オフセットＢの測定が完了すると、コントローラ１１１は、電位センサ制御リモート信号をＯＦＦし、スイッチ１１３をＯＮにする。なお、スイッチ１１０はＯＦＦしている（ステップＳ８０５）。ステップＳ８０５では、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの出力がゼロＶの状態を強制的に作り出している。次に、コントローラ１１１は、この時の電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cから出力される検出出力を測定する。この測定結果がオフセットＢである。コントローラ１１１は、オフセットＢを上記記憶部に記憶する（ステップＳ８０６）。

次に、コントローラ１１１は、ステップＳ８０４で測定したオフセットＡ＋オフセットＢの値からステップＳ８０６で測定したオフセットＢを減じることで、オフセットＡを算出し、オフセットＡを上記記憶部に記憶する（ステップＳ８０７）。最後に、コントローラ１１１は、スイッチ１１３をＯＦＦする。この時、電位センサ制御リモート信号はＯＦＦのままであり、スイッチ１１０もＯＦＦのままである（ステップＳ８０８）。これにより、本シーケンスを終了する。

次に、帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法について図９〜図１１を参照しながら説明する。

図９は、帯電直流高圧出力と感光ドラム１の表面電位との関係を示す図である。

図９において、図示の特性は、帯電ローラ２に印可される帯電高圧出力の直流分つまり帯電直流高圧出力と、電位センサ８で検出された感光ドラム１の表面電位との関係を示している。

図１０及び図１１は、帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法を示すフローチャートである。本フローチャートに示す処理はコントローラ１１１がプログラムに基づき実行する。

本処理は、例えば、画像形成装置が画像形成プロセスを実行する直前、或いは電源投入後に定着器の温度が所定温度に達した場合、或いは電源投入から所定時間経過した場合、或いは温度等を検出する環境センサからの出力が所定値以上変化した場合など、様々な場合に行われる。

図１０及び図１１において、帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定の決定シーケンスに入ると、まず、コントローラ１１１は、電位センサ制御リモート信号をＯＮとする。この時、スイッチ１１３、スイッチ１１０は共にＯＦＦしている（ステップＳ１００１）。次に、コントローラ１１１は、帯電直流高圧出力が予め決められた所定の電圧ＶＣＨＧ１になるように、所定のコントローラ電圧を帯電高圧回路１０９に入力する。帯電高圧回路１０９は、帯電直流高圧ＶＣＨＧ１を出力し、その際、露光部３で感光ドラム１の露光した部位と露光しない部位の表面電位をそれぞれ電位センサ８により測定する（ステップＳ１００２）。

ここで、露光部３で感光ドラム１の露光した部位の電位を明部電位（ＶＬ’と表記）と呼び、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ１の時の明部電位をＶＬ’１とし、露光部３で感光ドラム１の露光しなかった部位の電位を暗部電位（ＶＤ’と表記）と呼び、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ１の時の暗部電位をＶＤ’１とする。

なお、ここで測定した明部電位ＶＬ’１と暗部電位ＶＤ’１は、電位センサ８での測定となるため、上述したオフセットＡ＋オフセットＢを含んでおり、明部電位ＶＬ’１と暗部電位ＶＤ’１については、共に、感光ドラム１の表面電位＋オフセットＡ＋オフセットＢの値が測定されている。

次に、帯電直流高圧出力を変化させ、再度、ＶＤ’，ＶＬ’の測定を行う。図９の場合、コントローラ１１１は、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ２になるように、所定のコントローラ電圧を帯電高圧回路１０９に入力する。帯電高圧回路１０９は、帯電直流高圧ＶＣＨＧ２を出力し、上記同様にＶＬ’２、ＶＤ’２を電位センサ８により測定する（ステップＳ１００３）。

なお、ここで測定した明部電位ＶＬ’２と暗部電位ＶＤ’２も、電位センサ８での測定となるため、上述したオフセットＡ＋オフセットＢを含んでおり、明部電位ＶＬ’２と暗部電位ＶＤ’２については、共に、感光ドラム１の表面電位＋オフセットＡ＋オフセットＢの値が測定されている。

そして、上記ＶＤ’１、ＶＤ’２から図９に示すようなＶＤ’特性を得ることができ、上記ＶＬ’１、ＶＬ’２から図９に示すようなＶＬ’特性を得ることができる（ステップＳ１００４）。図９に示すように、ＶＤ’特性も、ＶＬ’特性も、それぞれ真のＶＤ’特性、真のＶＬ’特性から「オフセットＡ＋オフセットＢ」分だけオフセットした特性となっている。

次に、コントローラ１１１は、上記記憶部から、かぶり（白地部へのトナーの付着）を防止するための予め決定されている「かぶりとり電位」（Ｖｂａｃｋと表記）と、不図示の環境センサの検出結果や、画像濃度調整制御、階調特性安定化制御等により予め決定されている目標コントラスト電位（ＶＣＯＮＴと表記）を読み出す（ステップＳ１００５）。次に、コントローラ１１１は、ＶＤ’特性にＶｂａｃｋのオフセットを設けた現像直流高圧出力特性（ＶＤＥＶ’＝ＶＤ’−Ｖｂａｃｋ）を得る（ステップＳ１００６）。更に、コントローラ１１１は、ＶＤＥＶ’特性とＶＬ’特性との差特性（ＶＤ’−Ｖｂａｃｋ−ＶＬ’）を得る（ステップＳ１００７）。

次に、コントローラ１１１は、上記差特性（ＶＤ’−Ｖｂａｃｋ−ＶＬ’）がコントラスト電位ＶＣＯＮＴと等しくなる（図９中の両方向矢印で示す範囲）時の、帯電直流高圧電圧ＶＣＨＧ０を算出し、上記記憶部に記憶する（ステップＳ１００８）。次に、コントローラ１１１は、ステップＳ１００８で算出した帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ０の時の現像直流高圧出力ＶＤＥＶ（ＶＤＥＶａ）を算出し、上記記憶部に記憶する（ステップＳ１００９）。次に、コントローラ１１１は、図８のステップＳ８０７で算出され、上記記憶部に記憶されているオフセットＡを読み込む（ステップＳ１０１０）。

次に、コントローラ１１１は、ステップＳ１００８で算出した帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ０の時の現像直流高圧出力ＶＤＥＶ（ＶＤＥＶａ）からオフセットＡを減じた値（ＶＤＥＶａ−オフセットＡ）を算出し、この値をＶＤＥＶ０として上記記憶部に記憶する（ステップＳ１０１１）。最後に、コントローラ１１１は、電位センサ制御リモート信号をＯＦＦとする（ステップＳ１０１２）。これにより、本シーケンスを終了する。

上記ステップＳ１０１１について更に説明する。図６に示す画像形成装置は、現像直流高圧を出力する際、コントローラ１１１が電位センサ制御部１０７への電位センサ制御リモート信号をＯＦＦし、スイッチ１１０をＯＮしている。これにより、現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８bの出力は、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの高圧直流出力と分圧出力部１０７cの入力との接続点であるＡ点に接続される。よって、現像直流高圧生成部１０８bの出力は、電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cで検出されて、その検出出力をコントローラ１１１が読み取ることになる。

ここで、Ａ点に現像直流高圧出力を接続してコントローラ１１１で検出するということは、上述したオフセットＡは無視できることになり、コントローラ１１１での検出値にはオフセットＢしか含まれていない。そこで、ステップＳ１０１１において、ステップＳ１００９で算出したＶＤＥＶａからオフセットＡを減じることで、現像直流高圧出力を電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cに接続してコントローラ１１１で検出した場合に、コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを正確に得るための、現像直流高圧出力の目標値であるＶＤＥＶ０が算出できるのである。

なお、図１３に示すようなカラーの画像形成装置の場合は、トナー像の特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色で異なる。そのため、予め各色用の目標コントラスト電位を記憶しておき、図１０及び図１１のステップＳ１００５〜ステップＳ１０１１で４色分の計算を行い、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０と現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出する。

また、帯電直流高圧出力に関しては、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０の中から、最大となる色のＶＣＨＧ０を各色共通の帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０とする。

また、図１４に示すようなタンデム型多重転写方式の画像形成装置の場合は、トナー像の特性がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色で異なるのと、各色で感光ドラムが共通化していない。そのため、予め各色用の目標コントラスト電位を記憶すると共に、図１０及び図１１のステップＳ１００１〜ステップＳ１０１１の全ての処理を各色毎に実施し、各色における帯電直流高圧出力ＶＣＨＧ０と現像直流高圧出力ＶＤＥＶ０を算出する。

上述した帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定シーケンスでは、ＶＣＨＧを２ポイント用いて帯電直流高圧出力と現像直流高圧出力を決定したが、ＶＣＨＧが２ポイント以上であれば決定可能である。

次に、上記により決定された目標とする帯電直流高圧出力（ＶＣＨＧ０）、目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を実際に出力する際の動作について説明する。

実際に画像形成を行う際は、コントローラ１１１は、コントローラ内の記憶部から上記のＶＣＨＧ０とＶＤＥＶ０を読み出して、帯電直流高圧出力がＶＣＨＧ０になるように、所定のコントローラ電圧を帯電高圧回路１０９に入力すると共に、現像直流高圧出力がＶＤＥＶ０になるように、現像直流高圧制御信号を現像高圧回路１０７に入力することで、画像形成を行う。

現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）に関して更に説明すると、画像形成動作の際は、現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）を目標値とし、コントローラ１１１により現像高圧回路１０８の現像直流高圧生成部１０８bを制御する。以下、詳細を説明する。

まず、コントローラ１１１は、電位センサ制御部１０７への電位センサ制御リモート信号をＯＦＦし、スイッチ１１０をＯＮする（スイッチ１１３はＯＦＦである）。これにより、現像高圧回路１０８の現像直流高圧出力は電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cで分圧され、分圧結果がコントローラ１１１へ入力される。コントローラ１１１は、目標とする現像直流高圧出力と電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７cの出力とを比較し、その比較結果に基づいて現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧制御信号を入力する。

つまり、目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）に対し、分圧出力部１０７cからコントローラ１１１へ入力された信号が小さければ、コントローラ１１１は、現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧出力を上げるように現像直流高圧制御信号を出力する。逆に、目標とする現像直流出力（ＶＤＥＶ０）に対し、分圧出力部１０７cからコントローラ１１１へ入力された信号が大きければ、コントローラ１１１は、現像直流高圧生成部１０８bへ現像直流高圧出力を下げるように現像直流高圧制御信号を出力する。

現像直流高圧生成部１０８bは、コントローラ１１１から入力される現像直流高圧制御信号に基づき現像直流高圧を生成する。これにより、現像直流高圧生成部１０８bの出力は、常に目標とする現像直流高圧出力（ＶＤＥＶ０）一定となるように制御される。

本実施の形態においても、第１の実施の形態の後半で説明したように、帯電直流高圧出力と現像直流高圧出力を補正した上で現像直流高圧出力の制御を行うことで、温度や湿度等の環境変化に対し、常に安定した濃度での画像形成を行うことができる。また、連続した画像形成動作中に各種補正を行い、現像直流高圧出力の制御を行うことで、連続画像形成動作中における濃度変動を低減することができる。また、連続した画像形成動作中の段階補正についても同様である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、現像直流高圧出力の決定時と現像直流高圧出力の制御時とで、共に同一の検出回路（電位センサ制御部１０７の分圧出力部１０７c）を用いて感光ドラム１の表面電位測定と現像直流出力制御を行い、更に、感光ドラム１の表面電位測定を測定する表面電位測定系の有するオフセット電圧を考慮した補正を行うため、常に目標とするコントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を精度良く得ることができる。

また、温度や湿度等の環境変化による影響、更には経時的な変化や各部の劣化等による影響に対してもコントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ）を一定に制御できるため、画像形成装置で形成する画像において目標とする階調を実現できると共に、連続した画像形成動作中の濃度変化を抑制することができる。

［他の実施の形態］
上記第１及び第２の実施の形態では、帯電ローラによるローラ帯電方式の画像形成装置を例に挙げて説明した。本発明は、これに限定されるものではなく、コロナ放電による帯電方式の画像形成装置にも適用可能であり、同様の効果が得られる。

上記第１の実施の形態では、現像直流高圧出力を制御する例を説明した。この他にも、画像形成装置内で用いられるあらゆる直流電圧に関しても、その直流電圧出力をスイッチを介し、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの出力と分圧出力部１０７cの接続点に接続し、電位センサ制御部１０７への電位センサ制御リモート信号のＯＦＦ時にスイッチをＯＮする。これにより、あらゆる直流電圧を精度良く出力することが可能となる。

上記第２の実施の形態では、現像直流高圧出力を制御し補正する例を説明した。この他にも、画像形成装置内で用いられるあらゆる直流電圧に関しても、その直流電圧出力をスイッチを介し、電位センサ制御部１０７の高圧電源１０７bの出力と分圧出力部１０７cの接続点に接続し、電位センサ制御部１０７への電位センサ制御リモート信号のＯＦＦ時にスイッチをＯＮする。そして、コントローラ１１１での読み値からオフセットＡを減じれば、電位センサ基準での測定が可能となる。同様にコントローラ１１１での読み値からオフセットＢを減じれば、グランド基準での測定が可能となる。これにより、あらゆる直流電圧を精度良く出力することが可能となる。

上記第１及び第２の実施の形態では、画像形成装置を構成する各部品の相対的な配置、形状、材質、寸法等については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意とすることが可能である。

上記第１及び第２の実施の形態では、画像形成装置は特定の種類に限定されるものではなく、電子写真方式で画像形成を行う各種の画像形成装置（プリンタ、複写機、複合機）に適用可能である。

本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（図８のフローチャート、図１０・図１１のフローチャート、及び、図２２のフローチャートのステップＳ２１０１に第１の実施の形態で説明した内容を付加したもの）をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが該供給されたプログラムを読出して実行することにより、達成することができる。

この場合、上記プログラムは、該プログラムを記録した記憶媒体から直接供給されるか、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳ（オペレーティングシステム）に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

また、本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが記憶媒体に記憶されたプログラムを読出して実行することによりも、達成することができる。

この場合、格納媒体から読出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現すると共に、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。

プログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（登録商標）、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等がある。

上述した実施の形態の機能は、コンピュータから読出されたプログラムコードを実行することによるばかりでなく、コンピュータ上で稼動するＯＳ等がプログラムコードの指示に基づいて実際の処理の一部又は全部を行うことによりも実現することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム周辺部の構成を示す概略図である。 画像形成装置の電位センサ及び電位センサ制御部の構成を示すブロック図である。 電位センサ制御部の出力がオープンの場合の感光ドラムの表面電位と電位センサ制御部の出力電圧との関係を示す図である。 コントローラにおける電位センサ制御部と関連する部分の構成を示すブロック図である。 電位センサ制御部の出力電圧及び感光ドラムの表面電位とコントローラのＡ／Ｄ変換部の出力との関係を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の感光ドラム周辺部の構成を示す概略図である。 感光ドラムの表面電位と電位センサの検出値との関係を示す図である。 感光ドラムの表面電位測定に関するオフセット測定方法を示すフローチャートである。 帯電直流高圧出力と感光ドラムの表面電位との関係を示す図である。 帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法を示すフローチャートである。 図１０のフローチャートの続きである。 単色画像形成用の画像形成装置の概略構成例を示す概略図である。 カラー画像形成用の画像形成装置の概略構成例を示す概略図である。 タンデム型多重転写方式の画像形成装置の概略構成例を示す概略図である。 従来例に係る画像形成装置の感光ドラム周辺部の構成を示す概略図である。 画像形成装置の現像高圧回路の構成を示すブロック図である。 現像直流出力コントロール値と現像直流出力との関係（理想特性）を示す図である。 現像直流出力コントロール値と現像直流出力との関係（理想特性からずれた特性）を示す図である。 理想特性からのずれを補正する場合の現像高圧回路の構成を示すブロック図である。 現像高圧回路の可変抵抗を調整した場合の現像直流出力コントロール値と現像直流出力との関係を示す図である。 帯電直流高圧出力と感光ドラムの表面電位との関係を示す図である。 帯電直流高圧出力及び現像直流高圧出力の決定方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体に対応）
２ 帯電ローラ（帯電手段に対応）
３ 露光部（露光手段に対応）
４ 現像器（現像手段に対応）
８ 電位センサ（電位検出手段に対応）
１０７ 電位センサ制御部（電位検出手段に対応）
１０７b 高圧電源（電源に対応）
１０７c 分圧出力部（分圧手段に対応）
１０８b 現像直流高圧生成部（現像直流電圧発生手段に対応）
１０９ 帯電高圧回路（帯電直流電圧発生手段に対応）
１１０ スイッチ（第２の切替手段に対応）
１１１ コントローラ（制御手段に対応）
１１３ スイッチ（第１の切替手段に対応）

Claims (14)

1. 像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体を露光する露光手段と、露光により前記像担持体に形成された潜像を可視像にする現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を発生する現像直流電圧発生手段とを備え、
   前記電位検出手段を構成し、前記像担持体の表面電位と等しい電圧を発生する電源で発生した電圧を減衰して出力する分圧手段が、前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を検出する手段を兼ねることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電位検出手段の前記分圧手段により検出した現像直流電圧と目標値との比較結果に基づいて、前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体を帯電させる帯電電圧を構成する帯電直流電圧を発生する帯電直流電圧発生手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記帯電直流電圧発生手段からの２つ以上の異なる帯電直流電圧の各出力時において、前記像担持体の露光部位の明部電位と非露光部位の暗部電位を前記電位検出手段で検出して得た明部電位特性及び暗部電位特性と、前記像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するコントラスト電位を基に、画像形成時の前記帯電直流電圧発生手段の帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧発生手段の現像直流電圧設定値を算出することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体を帯電させる帯電電圧を構成する帯電直流電圧を発生する帯電直流電圧発生手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記帯電直流電圧発生手段からの２つ以上の異なる帯電直流電圧の各出力時において、前記像担持体の露光部位の明部電位と非露光部位の暗部電位を前記電位検出手段で検出して得た明部電位特性及び暗部電位特性と、前記像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するコントラスト電位と、前記電位検出手段に関わるオフセット値を基に、画像形成時の前記帯電直流電圧発生手段の帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧発生手段の現像直流電圧設定値を算出することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧設定値は、前記オフセット値により補正されることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 第１の切替手段を更に備え、
   前記オフセット値は、残留電荷を除電した前記像担持体の表面電位を前記電位検出手段で検出した結果に相当する第１のオフセット電圧と、前記第１の切替手段により前記現像直流電圧発生手段の出力と前記分圧手段との接続点と前記分圧手段の基準電位部とを接続状態にした際の前記分圧手段の出力に相当する第２のオフセット電圧であることを特徴とする請求項１又は４記載の画像形成装置。
7. 第２の切替手段を更に備え、
   前記第２の切替手段により前記現像直流電圧発生手段の出力と前記分圧手段とを接続状態又は非接続状態にすることが可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記第１のオフセット電圧の測定時は、前記第２の切替手段により前記現像直流電圧発生手段の出力と前記分圧手段とを非接続状態とすると共に、前記電位検出手段の電位検出動作を開始させ、前記現像直流電圧発生手段が現像直流電圧を出力している期間は、前記第２の切替手段により前記現像直流電圧発生手段の出力と前記分圧手段とを接続状態にすると共に、前記電位検出手段の電位検出動作を停止させることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
9. 前記帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧設定値を算出する時期は、画像形成動作を実行する直前、電源投入後に定着手段の温度が所定温度に達した時点、電源投入から所定時間経過した時点を含む群から選択されることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
10. 前記帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧設定値を算出し直す条件は、連続した画像形成動作中における所定の画像形成枚数毎、連続した画像形成動作中における所定時間経過毎、連続した画像形成動作中における前記電位検出手段で検出した明部電位が所定値以上変動した場合、画像形成装置内の温度と湿度の何れか一方又は両方が所定値以上変化した場合を含む群から選択されることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
11. 前記帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧設定値を算出し直した際の設定値変更方法は、算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法、算出し直す前の設定値と算出し直した後の設定値とに予め決められた所定値以上の差が有る場合に、算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法、算出し直す前の設定値と算出し直した後の設定値とに予め決められた第１の所定値以上の差が有る場合に、予め決められた第２の所定値ずつ算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法、算出し直す前の設定値と算出し直した後の設定値とに予め決められた所定値以上の差が有る場合に、所定枚数の画像形成プロセスで設定値の変更が終わるように、画像形成プロセス毎の補正値を算出し、算出した補正値ずつ算出し直した後の設定値に向けて段階的に設定値を変更する方法を含む群から選択されることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
12. 像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体を露光する露光手段と、露光により前記像担持体に形成された潜像を可視像にする現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を発生する現像直流電圧発生手段とを備えた画像形成装置の制御方法であって、
    前記電位検出手段が備える電源により前記像担持体の表面電位と等しい電圧を発生し、前記電位検出手段が備える分圧手段により前記電圧を減衰して出力し、前記現像直流電圧発生手段から発生した現像直流電圧を前記分圧手段により分圧し、分圧結果と目標値との比較結果に基づいて前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を制御することを特徴とする制御方法。
13. 像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体を露光する露光手段と、露光により前記像担持体に形成された潜像を可視像にする現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を発生する現像直流電圧発生手段と、前記像担持体を帯電させる帯電電圧を構成する帯電直流電圧を発生する帯電直流電圧発生手段とを備え、前記電位検出手段の一部が、前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を検出する手段を兼ねる画像形成装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記帯電直流電圧発生手段からの２つ以上の異なる帯電直流電圧の各出力時において、前記像担持体の露光部位の明部電位と非露光部位の暗部電位を前記電位検出手段で検出して得た明部電位特性及び暗部電位特性と、前記像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するコントラスト電位を基に、画像形成時の前記帯電直流電圧発生手段の帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧発生手段の現像直流電圧設定値を算出するモジュールを備えることを特徴とするプログラム。
14. 像担持体を帯電させる帯電手段と、帯電させた前記像担持体を露光する露光手段と、露光により前記像担持体に形成された潜像を可視像にする現像手段と、前記像担持体の表面電位を検出する電位検出手段と、前記現像手段に供給する現像電圧を構成する現像直流電圧を発生する現像直流電圧発生手段と、前記像担持体を帯電させる帯電電圧を構成する帯電直流電圧を発生する帯電直流電圧発生手段とを備え、前記電位検出手段の一部が、前記現像直流電圧発生手段から発生する現像直流電圧を検出する手段を兼ねる画像形成装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    前記帯電直流電圧発生手段からの２つ以上の異なる帯電直流電圧の各出力時において、前記像担持体の露光部位の明部電位と非露光部位の暗部電位を前記電位検出手段で検出して得た明部電位特性及び暗部電位特性と、前記像担持体に形成すべき可視像の明暗の範囲を決定するコントラスト電位と、前記電位検出手段に関わるオフセット値を基に、画像形成時の前記帯電直流電圧発生手段の帯電直流電圧設定値と前記現像直流電圧発生手段の現像直流電圧設定値を算出するモジュールを備えることを特徴とするプログラム。

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