JP3957992B2

JP3957992B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3957992B2
Application number: JP2001169651A
Authority: JP
Inventors: 文武廣部; 木村　　茂雄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: JP2002062697A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置が具備する現像手段としての現像装置には、磁性トナーを主成分とした一成分現像剤、或いは非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤が用いられている。特に、電子写真方式によりフルカラーやマルチカラー画像を形成する画像形成装置では、画像の色味などの観点から、ほとんどの現像装置が二成分現像剤を使用している。
【０００３】
周知のように、この二成分現像剤のトナー濃度（キャリア及びトナーの合計重量に対するトナー重量の割合）は、画像品質を安定化させる上できわめて重要な要素になっている。現像剤のトナーは現像時に消費され、現像剤のトナー濃度が減少する。このため適時、現像剤中のトナー濃度若しくは画像濃度を検出して、その変化に応じてトナー補給を行い、トナー濃度若しくは画像濃度を常に一定に制御し、画像の品位を保持する必要がある。
【０００４】
そこで、トナー濃度が減少した現像装置にトナーの補給制御を行って、トナー濃度或いは画像濃度を一定に制御する、さまざまな方式の濃度制御装置が従来から提案されている。
【０００５】
例えば、現像装置の現像容器内における現像剤中のトナー濃度を一定にする方法としては、現像容器内の現像剤のトナー濃度を反射光量から検知して制御する方式（現像剤反射制御）、現像容器内における現像剤の磁性キャリアの透磁率を検知して制御する方式（インダクタンス制御）などがある。
【０００６】
しかしながら、現像剤のトナー濃度を一定にする方法は、現像剤のトナー濃度を直接検知するために、現像剤のトナー濃度を一定に保つことは可能であるが、長期使用により、現像剤中のトナーや磁性キャリアが変質し、トナーの摩擦帯電量（トリボ）が変化した場合には現像性が変化してくるため、画像濃度も変化してしまう欠点があった。
【０００７】
そのため最近の画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラム上に参照画像（以下、「パッチ画像」という）を作像し、そのトナー付着量を感光体ドラムに対向設置した濃度検知手段である光学検知センサにより検知して現像剤濃度を制御する方式（パッチ検制御）が一般的に用いられている。このパッチ検制御方式では、感光体ドラム上のパッチ画像のトナー付着量を検知し、補給制御するために、画像濃度をほぼ一定に保つことが可能であるが、感光体ドラム感度特性などに大きく影響を受けることが知られている。
【０００８】
具体的に図３を用いて説明する。図３は、縦軸がドラム上電位（Ｖ）、横軸がレーザレベルを示し、８ビットに分割して表したＥ−Ｖ特性である。図３中、耐久前後における感光体ドラム感度を示してある。図から、本検討に用いた感光体ドラムでは耐久後、中間調感度が悪化していることがわかる。また、パッチ検制御において用いられているパッチ画像濃度は、光学検知センサ特性や画像安定性から中間調濃度である。
【０００９】
そのため、感度が低下した耐久後の感光体ドラムにおいてパッチ検制御をおこなうと中間調潜像電位つまりパッチ潜像電位が初期に比べて高いため、パッチ画像のコントラスト電位が低下する。従って、パッチ画像の現像特性が耐久前に比べ低下し、この現像特性低下を補償するため、制御手段がトナー補給を繰り返すことになる。その結果、初期の現像特性まで回復した時には図４に示すような現像特性曲線に変化していた。なお、図４の画像濃度、即ち、パッチ画像濃度はＸ−ｒｉｔｅ反射濃度計で０．８を用いた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のように長期使用によって現像剤中のトナーや磁性キャリアが変質して、トナー補給制御ではその回復が困難になると、或いはその前に現像剤の交換をおこなうこととなる。そして、この現像剤交換時（画像形成装置に着脱可能であって、現像装置に補給するトナーを収容するトナー補給容器交換時も含まれる）には現像剤の初期状態を検知し、パッチ画像濃度の基準値を設定する（以下、「初期設定」いう）。この初期設定は以後の感光体ドラム上のトナー乗り量の目標値となるため非常に重要なシーケンスであるが、各感光体ドラムの個体差や耐久劣化による感光体ドラム感度がばらついた状態で初期設定されると、設定後の画像濃度推移に大きく影響を及ぼすこととなってしまう。
【００１１】
また、通常の初期設定時には装置の設置環境や環境履歴により決定されるパッチレーザレベルをテーブルなどで装置本体に格納して用いていたが、上記パッチレーザレベルを固定して現像剤交換後の初期設定時にも用いていたため、パッチ画像の潜像電位が補償されていない状態で初期設定がおこなわれていた。
【００１２】
このように、現像剤交換後等の初期設定時における従来のパッチ検制御では、感光体ドラムの光感度特性の変化に伴う初期設定時の設定不備によって、耐久後の現像特性曲線が変化してしまい、結果として画像濃度が大きく変わってしまうということがあった。
【００１３】
本発明の目的は、像担持体の光感度特性が耐久により変動してしまったとしても、検知用の静電潜像の電位を適正化することができる画像形成装置を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、現像手段に補給すべき現像剤量を適正化することができる画像形成装置を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、濃度検知手段の出力と比較すべき目標値を適正化することができる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる目的は、以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と、
前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記像担持体上の検知用の静電潜像の電位を検知する電位検知手段と、
前記電位検知手段の出力に応じて検知用の静電潜像の電位を制御する電位制御手段と、
検知用の現像剤像の濃度を検知する濃度検知手段と、
該濃度検知手段の出力及び目標値に応じて前記現像手段に補給する現像剤量を制御する現像剤量制御手段と、
を有し、
現像剤交換後において、前記電位制御手段により電位制御された検知用の静電潜像を前記現像手段により現像して得られた検知用の現像剤像の濃度を前記濃度検知手段により検知し、該検知による前記濃度検知手段の出力に基づいて前記目標値を補正する、初期設定を行なうことを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２０】
実施例１
本発明の第１実施例について図１及び図２により説明する。
【００２１】
まず、図１により本実施例の画像形成装置について説明する。なお、説明を簡単にするために、単一の画像形成ステーション（像担持体としての感光体ドラム４０、前露光器１８、帯電手段としての一次帯電器１９、現像手段である現像装置２０、及びクリーナ２４などを含む）のみの図で説明するが、カラー画像形成装置の場合には、感光体ドラム４０に対して例えばシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各色の現像装置が対向して順次配設された構成とされる。
【００２２】
なお、本実施例では電子写真方式のデジタルカラー複写機の場合について示すが、本発明が電子写真方式或いは静電記録方式の他の種々の画像形成装置、白黒画像を形成する画像形成装置にも等しく適用できることはいうまでもない。
【００２３】
まず、原稿の画像がＣＣＤ（不図示）により読み取られ、得られた画像信号に応じてパルス幅変調された２値化画像信号は、レーザ駆動回路１２にそのまま入力され、露光手段であるレーザダイオード１３の発光のオン・オフ制御用信号として使用される。レーザダイオード１３から放射されたレーザ光は、周知のポリゴンミラー１４により主走査方向に走査され、ｆ／θレンズ１５、及び反射ミラー１６を経て、矢印方向に回転している感光体ドラム４０上に照射され、静電潜像を形成する。
【００２４】
一方、感光体ドラム４０は前露光器１８により均一に除電され、一次帯電器９により均一に例えばマイナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は反転現像方式により現像装置２０で可視画像（トナー像）として現像される。感光体ドラム４０上に形成されたトナー像は、記録材担持体としての記録材担持ベルト１７により感光体ドラム４０に搬送された記録材Ｐ上に、転写帯電器２２の作用により転写される。記録材担持ベルト１７は２個のローラ２５ａ、２５ｂに張架され、図示矢印方向に無端駆動することにより、その上に担持した記録材Ｐを感光体ドラム４０に搬送する。転写後、感光体ドラム４０上に残留した転写残トナーは、クリーナ２４で掻き落とされる。
【００２５】
また、画像形成終了後、画像濃度安定化制御であるパッチ検制御をおこなうために、まず感光体ドラム４０上に単一階調濃度レベル（本実施例ではＸ−ｒｉｔｅ反射濃度計で０．８を用いた）の参照用パッチ画像Ｔを作像しかつ現像して、パッチ画像Ｔの濃度を感光体ドラム４０に対向設置された発光部及び受光部を有する濃度検知手段としての濃度センサ２７により検知して、検出した値をＣＰＵ６に送る。
【００２６】
ＣＰＵは、この検出値Ｓｇｎｌを、記憶手段としてのＲＯＭにてあらかじめ記憶されている初期濃度基準値（ＳｇｎｌＩｎｉｔ）と比較し、トナー濃度を初期濃度基準値（ＳｇｎｌＩｎｉｔ）に戻すのに必要なトナー過不足量を演算する。具体的には次式により算出する。
【００２７】
トナー過不足量＝（ＳｇｎｌＩｎｉｔ−Ｓｇｎｌ）／（トナー濃度１％の信号レベル差Δ）×（トナー濃度１％分のトナー量）
ここで算出されたトナー過不足量は正負をもち、例えば正の場合はトナー不足状態、負の場合はトナー過剰状態と判断される。
【００２８】
トナー不足状態と判断された場合は、モータ７によってギア列２８を介して接続されたトナー搬送スクリュー３０を回転駆動することにより、補給槽８内の補給トナー２９が搬送されて現像装置２０内に供給される。
【００２９】
つぎに、本発明の特徴部分である、現像装置２０中の現像剤２１を交換した後の初期設定時におけるパッチ潜像電位制御とパッチ検濃度の基準値（目標値）の決定方法について図２のフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
本実施例では、まず、現像剤２１の交換後、或いは画像形成装置に着脱可能な、現像装置に補給する現像剤を収容する補給容器の交換後（Ｓ１００）、現像剤のトリボ（単位重量あたりの帯電電荷量）を安定化させるため現像容器２０ａ内の攪拌搬送スクリュー２０ｂによって現像剤を攪拌する（Ｓ１０１）。その後、装置が置かれた環境若しくは環境履歴により環境パッチ潜像電位Ｖｒｅｆを決定する（Ｓ１０２）。そして、あるレーザレベル（露光時間）においてパッチ潜像を作像し（Ｓ１０３）、電位検知手段である表面電位センサ２３によりパッチ潜像電位Ｖｐを測定する（Ｓ１０４）。次いでパッチ潜像電位差Ｖｄｉｆ（＝Ｖｒｅｆ−Ｖｐ）を算出し（Ｓ１０５）、所定電位差（本実施例では±５Ｖ）以内であれば、現像装置２０に現像バイアスを印加してパッチ潜像を現像し（Ｓ１０８）、センサ２７によるパッチ潜像濃度の検知結果を初期濃度基準値ＳｇｎｌＩｎｉｔとしてＲＯＭに格納する（Ｓ１０９）。
【００３１】
ＣＰＵによりパッチ潜像電位差Ｖｄｉｆ（＝Ｖｒｅｆ−Ｖｐ）を演算した際に（Ｓ１０５）、Ｖｄｉｆが５Ｖより大きい場合にはパッチ潜像電位Ｖｐが所定電位より高いと判断し、先にパッチ潜像を形成した際のレーザレベルを１段階アップさせ（Ｓ１０６）、再度パッチ潜像を形成し、パッチ潜像電位Ｖｐを検知する（Ｓ１０４）。逆に、Ｖｄｉｆが−５Ｖより小さい場合には、パッチ潜像電位が所定電位より低いと判断し、レーザレベルを１段階ダウンし（Ｓ１０７）、再度パッチ潜像を形成し、パッチ潜像電位Ｖｐを検知する（Ｓ１０４）。
【００３２】
パッチ潜像電位差Ｖｄｉｆが所定範囲外である場合はＣＰＵにより上記シーケンスを繰り返し、Ｖｄｉｆが所定電位差以内に入った場合（パッチ潜像電位Ｖｐが所定範囲内に入った場合）には、前述と同様に現像装置２０に現像バイアスを印加することにより適正に電位制御されたパッチ潜像を現像し、パッチ検センサ２７においてパッチ濃度信号値を検出し、測定結果を初期濃度基準値ＳｇｎｌＩｎｉｔとして記憶手段としてのＲＯＭに格納する。
【００３３】
最後に、上記初期設定シーケンスにおいて得られた、電位制御が行われ電位が適正化されたパッチ潜像を形成するのに必要なパッチレーザレベルをＲＯＭに格納し（Ｓ１１０）、以降のパッチシーケンスにおけるパッチレーザレベルとして用いる。
【００３４】
上記のように、所定のパッチ潜像電位となるパッチ画像形成条件で初期設定されるため感光体ドラムの光感度特性の変動による悪影響をなくすことができ、また、初期設定時に求められた条件で以後のパッチ形成をおこなうため現像装置へのトナー補給制御を良好に行うことができ、画像濃度変動を抑えることが可能となる。
【００３５】
実施例２
つぎに、本発明の第２実施例について説明する。
【００３６】
第１実施例ではパッチ潜像電位差Ｖｄｉｆが所定電位差以上であった場合、つぎのパッチレーザレベルを決定する際、どんな場合であってもレーザレベルを１段階分だけ変化させる制御を行った。しかしながら、この制御方式では、Ｖｄｉｆが非常に大きかった場合になかなか所定電位差におさまらず、初期設定シーケンスの実施に時間がかかり、ダウンタイムが増大してしまうということがあった。
【００３７】
そこで本実施例では、求められたパッチ潜像電位差に応じてパッチレーザレベルの変化量を可変にして制御を行った。具体的には、以下の式にて得られるレーザレベル変化量を求め、この値からパッチレーザレベルを変化させた。
【００３８】
レーザレベル変化量＝パッチ電位差／１０Ｖ
この結果、所定のパッチ潜像電位を得ることのできる画像形成条件を速やかに見つけることができ、スムーズに初期設定シーケンスを行うことができるようになった。
【００３９】
実施例３
本実施例では、初期設定シーケンスを行う前に感光体ドラム上の明部及び暗部電位を保証した後に、パッチ潜像電位測定をおこない、初期設定を行った。即ち、図３に示すように、レーザレベルが０（最小）の場合と２５６（最大）の場合とにおいて、感光体ドラム上に電位がそれぞれ所定の電位となるように電位制御を行ってから上記初期設定シーケンスを行った。
【００４０】
これによって、感光体ドラム表面の感度に基づく明部電位及び暗部電位を保証した後の初期設定シーケンスであるため非常に精度良くパッチ潜像電位を決定することができた。
【００４１】
実施例４
第４実施例としては、パッチ潜像電位を所定の電位にするためにレーザ露光強度を変化させることで行った。
【００４２】
具体的には、図２に示したパッチ潜像電位差Ｖｄｉｆが５Ｖより大きかった場合、レーザパワーを１段階アップさせ、−５Ｖより小さかった場合、レーザパワーを１段階ダウンさせることで第１実施例と同様の効果を得ることができた。
【００４３】
実施例５
まず上記実施例１〜４においても採用されている電位制御方法について述べる。
【００４４】
電位制御とは、感光体ドラムの耐久特性変化を検知、補正することで最大画像濃度の変化や白地カブリの悪化防止をおこなう制御であり、具体的には最大画像濃度を保証できるコントラスト電位から、帯電手段のグリッド電位と現像手段の現像バイアス電位を求める制御である。
【００４５】
ここで電位制御方法について、グリッド電位と感光体ドラム表面電位の関係を図８のグラフに、電位測定のフローチャートを図９に示して説明する。
【００４６】
まず、グリッド電位をＶｇ１＝−３００Ｖに設定して（Ｓ１）、露光手段である半導体レーザの発光パルスレベルを最小にして走査したときの感光体ドラム表面電位（暗部電位）Ｖｄ、半導体レーザの発光パルスレベルを最大にしたときの感光体ドラム表面電位（明部電位）Ｖｌを表面電位計で測定する（Ｓ２〜Ｓ５）。
【００４７】
同様にグリッド電位をＶｇ２＝−５００Ｖ、Ｖｇ３＝−７００Ｖに設定したときの各Ｖｄ、Ｖｌを上記と同様にして測定する（Ｓ６〜Ｓ１５）。次いで、グリッド電位−３００Ｖのデータと−５００Ｖのデータ、グリッド電位−５００Ｖと−７００Ｖのデータとを補間、外挿し、グリッド電位と感光体ドラム表面電位の関係を求める（Ｓ１６）。
【００４８】
表面電位Ｖｄから、画像上にカブリトナーが付着しないように設定されたＶｂａｃｋ（ここでは１５０Ｖ）の差を設けて現像バイアス電位Ｖｄｃを設定する（Ｓ１７）。
【００４９】
つぎに、画像形成時に要求されるコントラスト電位（Ｖｃｏｎｔ＋Ｖｂａｃｋ）を、装置に設けられた環境センサで検知された装置の温湿度から水分量を計算することで求める。ここで、Ｖｃｏｎｔは、ＶｄｃとＶｌの差分電圧である。
【００５０】
このコントラスト電位から図８に示す関係より何Ｖのグリッド電位が必要か、そして何Ｖの現像バイアス電位が必要かが計算で求めることができる。この電位データを求めるための制御が電位制御である。
【００５１】
しかし、毎回コピーシーケンス開始時に電位制御をおこなうと感光体の感度変化に対してはいつでも補償できるのだが、プリントアウトスループットが落ちてしまうため、通常上述した電位制御は、画像形成装置の主電源が入った直後、或いは所定時間経過後すなわち前回の電位制御の例えば２時間経過後におこない、その間は先に求めたグリッド電位と現像バイアス電位を用いて制御している。
【００５２】
しかし、複数のパッチにおける制御の煩雑さやダウンタイム増加などの問題から、実際のパッチ検制御は１パッチ制御による現像容器内のトナー濃度制御をおこなう構成（以下、「１パッチトナー濃度制御」という）が一般的である。ただし、１パッチトナー濃度制御においてもプリントアウトスループット向上のため、パッチ検試行頻度や、パッチ検間の補給制御、さらには現像容器内トナー濃度の増減による画像不良対策なども重要な画像形成要件になっている。
【００５３】
さらに、上述した２つの制御を用いた装置においては、電位制御方式により明部及び暗部電位は補償されているが、中間調電位は補償できていない状態でパッチ検制御をおこなっている。そのため経時的に変化する感光体ドラムの中間調感度差（耐久前後など）により画像濃度が大きく変わってしまう。
【００５４】
そのため、感度が低下した耐久後の感光体ドラムにおいてパッチ検制御をおこなうと中間調潜像電位つまりパッチ潜像電位が初期に比べて高いため、パッチ画像のコントラスト電位が低下する。従って、パッチ画像の現像特性が耐久前に比べ低下し、この現像特性低下を補償するため、制御手段がトナー補給を繰り返すことになる。その結果、初期の現像特性まで回復した時には図４に示すような現像特性曲線に変化していた。なお、パッチ画像濃度を反射濃度計（Ｘ−ｒｉｔｅ社製）での測定値で０．８レベルとなるようにしている。また、この特性は耐久ドラムつまり長期使用後の感光体ドラムや高水分量環境下にて顕著であった。
【００５５】
そこで、本実施例では、図５に示す画像形成装置（図１とほぼ同様な構成の画像形成装置であり、図１と同部材には同符号を付し、詳細な説明は省略する）において、通常の画像形成（上記実施例１〜４と同様）が終了すると後回転シーケンス、つまりパッチ画像形成工程を行い、このとき得られたパッチ潜像電位の検知結果を次回のパッチ画像形成時にフィードバックすることで装置のダウンタイムを可及的に短くしている。
【００５６】
後回転シーケンスについて図６のフローチャートにより説明する。
【００５７】
後回転シーケンスに入ると、まず感光体ドラム４０上に、ある濃度レベルのパッチを形成するために環境センサ１０の現在の検知結果や環境履歴などからレーザレベルが決められ（Ｓ１００）。なお、上記濃度レベルとして、本実施例ではＸ−ｒｉｔｅ反射濃度計で０．８となる濃度パッチを用いたが、これに限定されるものではなく、０．５から１．２のレベルが好適に用いられる。
【００５８】
つぎに、通常の画像形成と同様に一次帯電器１９にて感光体ドラム４０上を一様に帯電し、先に決められたレーザレベルにてパッチ潜像を作像する（Ｓ１０１）。
【００５９】
その後、パッチ潜像が電位センサ２３を通過する際に、パッチ潜像電位を検知し（Ｓ１０２）、初期のパッチ潜像電位と比較する（Ｓ１０３）。そして、初期のパッチ潜像電位と比べて高い場合にはＥｒｒＦｌａｇ＝１、低い場合にはＥｒｒＦｌａｇ＝−１と設定し（Ｓ１０４）、コントローラ６に送る。
【００６０】
パッチ潜像は現像位置に至ると現像装置２０内の２成分現像剤により現像される（Ｓ１０５）。現像されたパッチ画像は、光学センサ２７上を通過する際にパッチ画像濃度を検出され（Ｓ１０６）、検出結果がコントローラ６に送られ、初期濃度と比較し（Ｓ１０７）、初期濃度より低いと判断された場合には、モータ７でトナー搬送スクリュー８を回転駆動することにより、補給槽２２内の補給トナーを必要量だけ現像装置２０に補給し（Ｓ１０８）、濃いと判断された場合には補給停止信号を発生し（Ｓ１０９）、後回転シーケンスを終了する。
【００６１】
つぎに、参照画像形成条件のフィードバック方法について説明する。ここでは、上述した後回転シーケンスにおいてパッチ潜像電位が初期電位より高い場合、つまりＥｒｒＦｌａｇ＝１の状態でつぎの後回転シーケンスに入った場合の制御について説明する。
【００６２】
本実施例では、後回転シーケンスに入り、まずレーザレベル決定ステップにおいて雰囲気の温湿度を検知する環境センサ１０などによりレーザレベルを決定した後で、パッチ潜像電位を低くするためにレーザ駆動回路１２にてレーザレベルを１段階アップさせ、パッチ潜像を形成した。その後のシーケンスは上述した後回転シーケンスと同様である。
【００６３】
この制御の結果、パッチ潜像電位検知ステップ（Ｓ１０２）ではパッチ潜像電位を先のパッチ潜像電位より下げることが可能となる。この後回転シーケンスにおいてパッチ潜像電位を検知した結果、パッチ潜像電位が高い状態を維持していた場合、実施例１〜４とは異なりパッチ潜像を再作像せずに、Ｓ１０５へ進む。Ｓ１０２で検知されたパッチ潜像電位の結果は、次回の後回転シーケンス（次にパッチ潜像を形成するとき）においてレーザレベルを１段階上昇させればよい。
【００６４】
この後回転時におけるパッチ潜像電位制御を繰り返し行うことで、長期的には、パッチ潜像電位を初期電位と同電位に近付けていくことができるため、装置のダウンタイムを増大させることなく、感光体ドラムの耐久変化による現像性の変化を軽減することが可能となった。
【００６５】
従って、通常の画像を形成することができない時間を可及的に短くすることができるので、画像形成のスループットの低下を可及的に抑制することができる。複数の記録材Ｐに連続して画像形成する場合には特に有効である。
【００６６】
なお、ここでは、パッチ潜像電位が初期電位より高い場合、つまりＥｒｒＦｌａｇ＝１の場合について説明したが、低い場合についても上記シーケンスと逆の考え方で制御できることはいうまでもない。
【００６７】
実施例６
実施例５では、レーザレベルを決定する際、ＥｒｒＦｌａｇによりレーザレベルを１段階変化させることで制御を行った。ただし、パッチ検制御は中間調制御であり、前出の図４の現像特性を見ても明らかなように、この濃度近傍の現像特性は急峻に変化している。そのためレーザレベル１段階の変化は非常に大きな濃度変動を伴うことがある。その結果、複数の感光体ドラムを用いて画像形成する画像形成装置においては色味変動などが発生する可能性がある。
【００６８】
そこで、本実施例では次式（１）で示されるパッチ電位差を算出した。
【００６９】
パッチ電位差＝パッチ潜像電位−初期電位・・・・・・（１）
そして求められたパッチ電位差に応じてパッチレーザレベルを変化させた。具体的には本実施例では次式（２）で得られるレーザレベル変化量を求め、この値からパッチレーザレベルを変化させることを行った。
【００７０】
レーザレベル変化量＝パッチ電位差／１０（Ｖ）・・・（２）
この結果、大きな濃度変化を起こすことなく耐久濃度安定化を達成することができた。
【００７１】
なお、本実施例ではレーザレベル変化量を式（２）において求めたが、感光体ドラム特性により変化させることや、あらかじめレーザレベル変化量を環境条件やパッチ電位差によるテーブルを用いた制御であってもかまわない。
【００７２】
実施例７
つぎに、本実施例について図７により説明する。
【００７３】
本実施例では、パッチ潜像電位測定、及びパッチレーザレベル決定を後回転時以外に、電位制御直後に行った。電位制御シーケンスは通常コピー動作中の前回転時におこなうため、下記の説明では前回転時のシーケンスとして説明する。
【００７４】
まず先に示した電位制御シーケンスにより明部及び暗部電位を補償した後に（Ｓ２００）、現在の環境や環境履歴などから算出されたレーザレベルにおいてパッチ潜像を形成し（Ｓ２０１、Ｓ２０２）、パッチ潜像電位を検出し（Ｓ２０３）、パッチ初期電位と比較する（Ｓ２０４）。そして、パッチ初期電位より高い場合にはＥｒｒＦｌａｇ＝１、低い場合にはＥｒｒＦｌａｇ＝−１と設定し（Ｓ２０５）、この結果から、ＥｒｒＦｌａｇ＝１の場合、パッチレーザレベルを１段階アップさせ、ＥｒｒＦｌａｇ＝−１の場合、１段階ダウンさせて（Ｓ２０１）、再度潜像を作像し（Ｓ２０２）、静電電位を測定することで（Ｓ２０３）、初期電位と同じになるようにレーザレベルを探索することを行った。
【００７５】
上記制御によれば、明部電位及び暗部電位が補償された状態で、パッチ潜像電位をも補償できるためさらに良好な結果が得られる。さらに、ここで決められたパッチレーザレベルをコントローラ内に記憶することで、その後の感光体ドラム感度が変化した際にも比較的容易に所望のパッチレーザレベルを見つけることが可能となった。
【００７６】
実施例８
上記実施例では、パッチ潜像電位を初期電位と同じにするためにレーザレベルつまりレーザ露光時間を変化させることで行ったが、本実施例ではレーザ露光強度を変化させることで行った。
【００７７】
具体的には、図６及び図７に示したステップＳ１０４、Ｓ２０５において、ＥｒｒＦｌａｇ＝１の場合、レーザパワーを１段階アップさせ、ＥｒｒＦｌａｇ＝−１の場合、レーザパワーを１段階ダウンさせることで上記実施例と同様の効果を得ることができた。
【００７８】
実施例９
上記実施例１〜８では、像担持体として有機感光体を使用していたが、アモルファスシリコン感光体を用いても良い。このような、アモルファスシリコン感光体を使用した画像形成装置にて、上記実施例１〜８で説明したパッチ潜像電位制御を行った。
【００７９】
アモルファスシリコン感光体はビッカース硬度が１５００〜２０００ｋｇ／ｃｍ²（＝１．５×１０²〜２．０×１０²ＭＰａ）と非常に高いため、長寿命ドラムとして実用化されているが、感光体ドラム特性として暗減衰が非常に大きいことが知られている。このため、アモルファスシリコンドラムとパッチ検制御を用いた画像形成装置では、暗減衰と感度変化補正のために多くのテーブルを用意して制御をおこなう煩雑さや初期設定時のばらつきによる耐久現像特性の変動といった大きな問題があった。
【００８０】
しかし、上記実施例１〜４によれば、初期設定時に所定のパッチ潜像電位になる画像形成条件を決定した後に初期設定をおこなうため、本実施例の装置に用意するテーブルは環境パッチ潜像電位のみでよく、また長期使用後の画像濃度変動を抑えることが可能となった。
【００８１】
また、上記実施例５〜８によれば、パッチ潜像電位を常に初期電位と同じにする制御を行ったことにより、多数のテーブルを用意するという煩雑さをなくして、同様の効果を得ることができた。
【００８２】
また、本発明を複数の像担持体を有するタンデム方式を採用した画像形成装置（図１、図５において画像形成ステーションが複数設けられる場合であって、記録材Ｐに対して各像担持体からトナー像を順次重ねて転写してカラー画像を形成する構成）に適用すれば、特に有効である。即ち、画像形成ステーション毎に出力画像濃度を適正化することができるので、形成されるカラー画像に色味変動のない高品質な画像を得ることができる。また、各像担持体からトナー像が転写されるものとして、記録材Ｐに限らず、所謂、公知の中間転写体であっても良い。この場合、各像担持体から中間転写体上に順次重ねて１次転写されたカラー画像は、その後、記録材Ｐに一括して２次転写される構成となる。
【００８３】
本発明は、上記実施例１〜９にて具現化できるものとして説明したが、適用範囲はこれに限らず、本発明の思想の範囲内であるならば、あらゆる変形が可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、像担持体と、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、像担持体上の検知用の静電潜像の電位を検知する電位検知手段と、電位検知手段の出力に応じて検知用の静電潜像の電位を制御する電位制御手段と、検知用の現像剤像の濃度を検知する濃度検知手段と、該濃度検知手段の出力及び目標値に応じて現像手段に補給する現像剤量を制御する現像剤量制御手段と、を有し、現像剤交換後において、電位制御手段により電位制御された検知用の静電潜像を現像手段により現像して得られた検知用の現像剤像の濃度を前記濃度検知手段により検知し、該検知による濃度検知手段の出力に基づいて前記目標値を補正する、初期設定を行なう構成とされるので、
（１）像担持体の光感度特性が耐久により変動してしまったとしても、検知用の静電潜像の電位を適正化することができる。
（２）現像手段に補給すべき現像剤量を適正化することができる。
（３）濃度検知手段の出力と比較すべき目標値を適正化することができる。
（４）従って、画像濃度変動を抑え、常に高品質の画像を得ることができる。
といった効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】初期設定時におけるパッチ潜像電位制御の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】感光体ドラムの電位変動状態の一例を示す特性図である。
【図４】図３の感光体ドラムの電位変動による耐久前後の現像特性を示す図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図６】後回転シーケンスの一実施例を示すフローチャートである。
【図７】前回転シーケンスの一実施例を示すフローチャートである。
【図８】グリッド電位と感光体ドラム表面電位の関係を示すグラフである。
【図９】従来の電位制御シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１３レーザダイオード（露光手段）
１９一次帯電器（帯電手段）
２０現像装置（現像手段）
２０ａ現像容器
２３表面電位センサ（表面電位検知手段）
２７パッチ検センサ（濃度検知手段）
４０感光体ドラム（像担持体）

Claims

像担持体と、
前記像担持体上に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記像担持体上の検知用の静電潜像の電位を検知する電位検知手段と、
前記電位検知手段の出力に応じて検知用の静電潜像の電位を制御する電位制御手段と、
検知用の現像剤像の濃度を検知する濃度検知手段と、
該濃度検知手段の出力及び目標値に応じて前記現像手段に補給する現像剤量を制御する現像剤量制御手段と、
を有し、
現像剤交換後において、前記電位制御手段により電位制御された検知用の静電潜像を前記現像手段により現像して得られた検知用の現像剤像の濃度を前記濃度検知手段により検知し、該検知による前記濃度検知手段の出力に基づいて前記目標値を補正する、初期設定を行なうことを特徴とする画像形成装置。
現像剤はトナーとキャリアを含む２成分現像剤であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
前記初期設定において、前記電位制御手段は前記電位検知手段の出力及び目標値に応じて検知用の静電潜像の電位を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記像担持体上に検知用の静電潜像を形成する潜像形成手段を更に有し、前記初期設定において、前記電位制御手段は前記電位検知手段の出力に応じて前記潜像形成手段による潜像形成条件を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記電位制御手段により潜像形成条件を変更する量は前記電位検知手段の出力に応じて可変であることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
前記潜像形成手段は前記像担持体を露光する露光手段を備え、前記電位制御手段は前記電位検知手段の出力に応じて前記露光手段による露光条件を制御することを特徴とする請求項４の画像形成装置。
露光条件は露光時間であることを特徴とする請求項６の画像形成装置。
露光条件は露光強度であることを特徴とする請求項６の画像形成装置。
前記現像手段に補給する現像剤を収容する収容手段であって画像形成装置本体に着脱可能な収容手段を更に有し、前記現像剤交換とは、前記収容手段の交換であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記像担持体はアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
検知用の現像剤像の濃度が中間調濃度となるように形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
検知用の現像剤像の濃度が反射濃度計による測定値で０．５〜１．２のレベルとなるように形成することを特徴とする請求項１１の画像形成装置。