JPH04270356A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関し、
さらに詳しくは、フルカラ−複写機におけるトナ−濃度
を一定化させるための制御構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、電子写真式複写機等の画
像形成装置にあっては、感光体上に形成される静電潜像
を現像するのに用いられる現像剤中のトナ−濃度を一定
に保つことが階調再現性にとって重要とされている。こ
のため、感光体上に濃度検知用の顕像パタ−ンを画像部
と同様な処理により形成し、この顕像パタ−ンを光学セ
ンサにより検知することで、トナ−の補給量あるいは、
トナ−の帯電量を制御することが行なわれている。

【０００３】しかしながら、上述した現像剤は、例えば
、キャリアにトナ−を付着させた２成分現像剤を用いる
場合の現像システムの一般的性質を考えると、図４に示
すような関係が得られる。すなわち、図４において、感
光体表面電位と現像電極電位所謂、現像バイアス電位と
の差で表される現像ポテンシャル（Ｖｐ）の増加に伴い
、現像量ｍが直線的に増加する線形領域と、線形領域の
直線からずれてある限界現像量ｍＬＩＭへ漸近的に近付
く飽和領域とからなる。ここに、線形領域の勾配ｄｍ／
ｄＶｐは一般に現像γと称される。この現像γと限界現
像量ｍＬＩＭとは、図５に示すように、トナー濃度の増
加とともに増加するというトナー濃度依存特性を持つ。 このような２成分現像システムでは、限界現像量ｍＬＩ
Ｍを、そのシステムの現像ポテンシャルの最大値での現
像量ｍＭＡＸより十分に大きくなるように設計すること
が、階調の再現性を保証するために必要な条件となる。 即ち、階調性再現のためには線形領域で使用することが
必要であり、トナー濃度の下限を何らかの手段、方法に
より制限する必要がある。

【０００４】一方、トナー濃度がある値ＴＣ（地）より
高くなると、図６に示すように地汚れ（地肌部にトナー
が付着する現象や）トナー飛散（現像剤中からトナーが
遊離して現像器外に飛散する現象）が顕著となる。これ
は、２成分現像剤の場合、キャリアとトナーとの表面が
互いに接触することにより相互帯電するために、キャリ
アの有効な帯電領域に対してトナーが過剰に存在する場
合にはトナーを十分に帯電させることができない。この
結果、帯電量の不足したトナーがキャリアから遊離して
飛散したり、現像電界に依存しないために地肌部に付着
することになる。よって、トナー濃度の上限も何らかの
手段、方法により制限する必要がある。

【０００５】ところで、このような２成分現像剤の現像
特性や地汚れは、使用環境や使用枚数、放置環境、放置
時間等に応じて刻々と変化する。これは、例えば温・湿
度によりトナー及びキャリアの表面へのの水分子の吸着
量が変化したり、使用時間によってキャリア表面への異
物の付着量が変化したり、トナー（及びキャリア）電荷
の充・放電量が変化するためと考えられる。そこで、現
像特性の特徴的な点を決めるトナー濃度が、使用環境や
経時によってどのように変化するかを測定したところ、
図７および図８に示すような特性が得られたものである
。 図７は環境変動、例えば湿度変動のみに対する特性を示
し（経時の変動は伴わず、図８中に■で示す使用枚数に
固定）、図８は経時変動、例えば使用枚数を増加させた
場合のみに対する特性を示す（環境の変動は伴わず、図
７中に■で示す湿度環境に固定）。従って、現実には、
これらの２つの変動要素が一緒に加わるものであり、さ
らには使用モード（例えば、原稿の面積率、１枚の原稿
から何枚の連続コピーを取るか、１回の操作で何枚のコ
ピーをとるか、今回のコピーに際して前回コピー時から
の休止時間はどの位か、など）による変動も加わること
になる。なお、図５、図７及び図８中、各曲線は以下の
ものを表す。 ＴＣ（ｍＭＩＮ）：現像システムの最大ポテンシャルで
の現像量ｍＭＩＮがシステムに求められている現像量の
最少値を下回らないトナー濃度。 ＴＣ（γ）：現像γが目標値となるトナー濃度。 ＴＣ（γ上）：システムに求められている現像γの上限
値であり、これ以上のトナー濃度となると文字の太りや
解像度不足となる。 ＴＣ（γ下）：システムに求められている現像γの下限
値であり、これ以下になると画像濃度の低下が許容範囲
を越えてしまう。もっとも、これは現像特性の直線部分
を用いて推定したものであり、実際には、前述したよう
な飽和現象を伴うため、画像濃度は一層低下するものと
なる。

【０００６】何れにしても、このような２成分現像シス
テムでは、トナー濃度が現像特性に大きく関与するため
、現像剤中のトナー濃度を適正に維持する必要があり、
従来から多種多様の方式が提案されているが、それらは
大別すると、次の２通りに分けられる。

【０００７】Ａ．トナー濃度又はその代用特性を検知し
、トナー濃度を一定にする方式。 Ｂ．現像剤の現像能力又はその代用特性を検知し、現像
能力が一定となるようにトナー濃度を制御する方式。 Ａの方式のものとしては、例えば現像剤の嵩密度の変化
を検知するもの（特開昭４７ー５４８７号公報）、現像
剤の嵩密度の変化を、透磁率→リアクタンス変化として
検知するもの（特開昭４７ー５１３８号公報）、現像剤
の体積変化を検知するもの（特開昭５９ー１９４５９号
公報）、現像剤の体積変化をトルク変化により検知する
もの（特開昭４７ー６５８９号公報）、現像剤に色調変
化を検知するもの（特開昭４８ー６９５２７号公報）、
現像剤の電気抵抗変化を検知するもの（特開昭４４８ー
３８１５７号公報）、現像されたトナーのカウンタチャ
ージ（キャリアにある）による誘電電圧を検知するよう
にしたもの（特開昭４８ー５７６３８号公報、特開昭４
８ー４２７３９号公報）等がある。Ｂの方式としては、
例えば特開昭４８ー２９４４８号公報に示されるように
、光導電体に左右されない電荷パターンを作成しこれを
現像した後のトナー像の濃度を光学的に検知するように
したものがある。

【０００８】ところが、前述したような２成分現像シス
テムの特性によると、このようなＡの方式又はＢの方式
によるトナー濃度の制御では、不十分であり、次のよう
な欠点がある。

【０００９】先ず、図７や図８に示したように使用環境
や使用枚数等の経時によって、目標とする現像特性を得
るためのトナー濃度は変化する。よって、Ａの方式のよ
うに、基本的にトナー濃度を常に一定値に制御するもの
では、そのトナー濃度では環境、使用枚数等によって現
像特性が変化してしまうことになる。よって、中間調の
再現性を重視するカラー印字装置には不向きな制御方式
と言える。このような欠点を補うため、環境条件をも検
知して光像の露光量を変えるようにしたもの（特開昭６
３ー１７７１５３号公報）や、複数の電位パターンで現
像されたトナー像の濃度を光学的に検知し、この検知信
号を予め種々の環境で測定されているデータ中から適正
な露光電位を選択設定するようにしたもの（特開昭６３
ー２９６０６１号公報）等が提案されている。

【００１０】しかし、このような方法によっては、経時
（使用枚数）での現像剤の帯電特性の変化に対応できな
いものである。もちろん、経時変動と環境変動との双方
を組合せたデータで網羅するようにすれば対応不可能で
はないが、これでは膨大なデータをとる必要があり、現
実的でない。また、実際には使用モードによる変動も加
わるので、上記の対策方式によって検知して最適化する
ことは現実には不可能である。これらは、現像特性の最
適化という観点のみから考察した場合であるが、適正ト
ナー濃度と言う観点から考察してもＡの方式の場合、不
都合がある。即ち、図７や図８に示したように地汚れや
トナー飛散が急激に増加する限界となるトナー濃度ＴＣ
（地）も、環境や使用枚数によって変化する。従って、
Ａ方式のようにトナー濃度が常に一定の場合、環境の変
動や経時によって地汚れやトナー飛散が発生しやすいも
のとなる。この結果、トナー濃度を適正に調整すれば、
まだ十分に使用できる現像剤状態にあっても現像剤交換
時と判断されてしまうことが多々ある。

【００１１】一方、Ｂの現像能力を一定に制御する方式
の場合、現像剤の環境変動や経時変動が全てトナー濃度
にフィードバックされるためにトナー濃度の変動幅が大
きくなる。この結果、高湿時や経時条件中では現像剤の
現像能力が高くなるので、この現像能力が標準的な値に
なるようにトナー濃度を下げた場合、トナー濃度が低く
なりすぎてしまい、最大現像量、即ち飽和画像濃度が低
くなってしまう。よって、この場合も画像濃度や階調再
現性が不十分となってしまう。

【００１２】そこで、本発明者は、先にこのような問題
を解決するために、作像に関する帯電電位、現像バイア
スおよび露光量の少なくとも一つを調整して感光体上で
のトナ−濃度を一定にするための方法を提案したので、
これについて以下に説明する。先ず、提案方法が適用さ
れる電子写真方式のデジタルカラー画像形成装置（カラ
ー複写機）の概略構成を図９により説明する。先ず、大
別すると、原稿読取り用のスキャナ部１と、このスキャ
ナ部１よりデジタル信号として出力される画像信号を電
気的に処理する画像処理部２と、画像処理部２により処
理された各色毎の画像記録情報に基づいて画像を転写紙
上に形成するプリンタ部３とよりなる。スキャナ部１は
原稿載置台４上の原稿を露光走査するランプ、例えば蛍
光灯５を有する。蛍光灯５により露光照明された原稿か
らの反射光は、ミラー６，７，８により反射され結像レ
ンズ９に入射する。その後、この結像レンズ９によりダ
イクロイックプリズム１０に結像され、例えばレッドＲ
，グリーンＧ，ブルーＢの３種類の波長光に分光される
。分光された各波長毎の光は、個別の受光器、例えばＣ
ＣＤ１１Ｒ，　１１Ｇ，　１１Ｂに各々入射される。こ
れらのＣＣＤ１１Ｒ，　１１Ｇ，１１Ｂは入射した光を
デジタル信号に変換して出力し、その出力は画像処理部
２において必要な処理が施され、各色の記録色情報、例
えばブラックＢＫ，イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ
の各色の記録形成用の信号に変換される。図９中には、
各色ＢＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃの４色を形成する例で示すが、３
色だけでカラー画像を形成することもできる。この場合
には、図中の記録装置を１組減らせば良い。

【００１３】画像処理部２からの信号は、プリンタ部３
に入力され、各々の色のレーザ光出射装置１２ＢＫ，　
１２ｃ，　１２Ｍ，　１２Ｙに送られる。プリンタ部３
には図示例では４組の記録装置１３ＢＫ，　１３ｃ，１
３Ｍ，　１３Ｙが併設されている。各記録装置１３は各
々同じ構成部材よりなっており、説明を簡略化させるた
め、ここでは例えばシアンＣ用の記録装置について説明
し、他の色については省略する。なお、各色用について
は、同一部分には同一符号を付し、添字ＢＫ，Ｍ，Ｙに
より各色用を区別するものとする。

【００１４】記録装置１３ｃはレーザ光出射装置１２ｃ
の他に例えばドラム状の感光体１４ｃを有する。感光体
１４ｃの周囲には、周知のように、帯電チャージャ１５
ｃ、レーザ光出射装置１２ｃによる露光位置、現像装置
１６ｃ、転写チャージャ１７ｃ等が順に設けられている
。帯電チャージャ１５ｃにより一様に帯電された感光体
１４ｃ上には、レーザ光出射装置１２ｃによる露光によ
り、シアン光像の潜像が形成され、現像装置１６ｃによ
る現像で顕像が形成される。給紙コロ１８により給紙部
１９、例えば２つの給紙カセットの何れかから給紙され
る転写紙は、レジストローラ２０により先端を揃えられ
、タイミングを合わせて転写ベルト２１に送られる。 転写ベルト２１により搬送される転写紙は、各々顕像が
形成された感光体１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙに
順次送られ、転写チャージャ１７の作用により顕像が転
写される。顕像が転写された転写紙は定着ローラ２２に
よる定着を受けた後、排紙ローラ２３により排紙される
。このような動作に際して、転写紙は転写ベルト２１に
静電吸着され、ベルトに従い精度良く搬送される。

【００１５】また、各感光体１４ＢＫ，１４Ｃ，１４Ｍ
，１４Ｙに対しては、後述するトナー像パターンの付着
トナー量を光学的に検知する光学センサとして反射型フ
ォトセンサ（以下Ｐセンサという）２４ＢＫ，２４Ｃ，
２４Ｍ，２４Ｙが設けられている。

【００１６】このような構成において、提案方法では、
Ｐセンサ２４（各感光体１４ＢＫ〜１４Ｙにおいて同様
の動作が行われるため、以下、符号２４のように添字を
省略して説明する）による検知対象となるトナー像パタ
ーンも、通常の画像形成時と同じく、帯電チャージャ１
５、レーザ光出射装置１２及び現像装置１６をセンサパ
ターン形成手段として形成するが、提案方法では、２種
類の異なる画像濃度のトナー像パターンを作像させるも
のである。具体的には、レーザ光出射装置１２による露
光光量を２段階に可変切換えして異なる電位の静電潜像
パターン（異種の静電潜像パターン）を形成し、感光体
１４に近接又は接触させた現像スリーブ２５の電位、即
ち現像バイアスは同一として、２種類の異なる画像濃度
のトナー像パターンを像するようにしている。もっとも
、これとは逆に、レーザ光出射装置１２による露光光量
は同一として同一電位の静電潜像パターン（同種の静電
潜像パターン）を形成し、現像スリーブ２５の現像バイ
アスを２段階に可変切換えして、２種類の異なる画像濃
度のトナー像パターンを作像するようにしても良い。

【００１７】さらには、２段階に異なる電位の静電潜像
パターンを各々異なる現像バイアスで現像して、２種類
の異なる画像濃度のトナー像パターンを作像するように
しても良い。また、トナー像パターンはベタ像に限らず
、任意の階調を想定した網点状又は線状のパターン像で
あっても良い。ここに、このような２つの静電潜像パタ
ーンの表面電位と現像バイアスとの差による現像ポテン
シャルを各々ＰＬ，ＰＨ（ただし、ＰＬ＜ＰＨであり、
階調０〜７の内、ＰＬ側は階調３が割当てられ、ＰＨ側
は階調７が割当てられているものとする）とする。 また、静電潜像のダイナミックレンジ（静電潜像が作る
感光体表面電位の最大値と最少値との差）Ｉが、ある大
きさの時に最適の現像特性が図１０中に示す特性Ｇ（１
ａ）であったとする。この時の現像ポテンシャルＰＬな
るパターンの現像量はｍ（Ｌ１）であり、現像ポテンシ
ャルＰＨなるパターンの現像量はｍ（Ｈ１ａ）である。 この環境のままで（即ち、同じ時期に）、トナー濃度が
上がれば現像特性は図１１中において特性Ｇ（２ａ）の
ように少し起きた状態になり、現像ポテンシャルＰＬ，
ＰＨ対応の現像量も各々ｍ（Ｌ２），（Ｈ２ａ）となる
。逆に、トナー濃度が下がれば現像特性は図１１中にお
いて特性Ｇ（３ａ）のように少し倒れた状態になり、現
像ポテンシャルＰＬ，ＰＨ対応の現像量も各々ｍ（Ｌ３
），（Ｈ３ａ）となる。

【００１８】従って、図１０に示す現像ポテンシャル−
現像量対応の現像特性によれば、２つの現像ポテンシャ
ルＰＬ，ＰＨに対応するパターンについて何れか一方の
現像量をＰセンサ２４で検知し、現像特性が目標とする
現像特性Ｇ（１ａ）に近付くようにトナー濃度を制御す
ることができる。すなわち、通常のＰセンサ方式による
場合と同様である。提案方法では、低い方の現像ポテン
シャルＰＬのパターン像にて、この制御を行うものとす
る。

【００１９】以上の説明は、同一環境・同一時点を前提
としたものであり、次に環境変動が加わる場合を考察す
る。例えば、現像ポテンシャルＰＬ対応のパターンの現
像量をＰセンサ２４により検知して、これが一定となる
ように制御しながら、環境を高湿にした場合を考える。 図７に示したように、高湿環境になると現像γを適正に
維持させるためのトナー濃度が低下するため、図５に示
したように飽和現像量が低下する。従って、現像特性は
図５中に示す特性Ｇ（１ｂ）のように屈曲が大きくなる
状態に倒れ、現像ポテンシャルＰＨの現像量ｍ（Ｈ１ｂ
）は常温の場合の現像量ｍ（Ｈ１ａ）より少なくなる。 そこで、この変化分を検出することにより、静電潜像の
ダイナミックレンジＩを調整することができる。このダ
イナミックレンジＩの調整につき、判り易くするため、
ここでは光像の最大光量と現像ポテンシャルＰＨとが同
じである場合を想定する（実際には、同じにする必要は
ない）。図１１に示すように、現像特性がＧ（１ａ）か
らＧ（１ｂ）に変化すると、階調再現性が劣化するとと
もに、最大付着量（＝ｍ（１ｂ））が低下する。そこで
、現像ポテンシャルＰＬ，ＰＨの比率を一定に保ちなが
ら、静電潜像のダイナミックレンジを小さくする。ここ
に、図１１においてトナー濃度はｍ（Ｌ１）が常に一定
となるように制御されているので、対応する現像ポテン
シャルＰＬ→ＰＬ’が小さくなるに従いトナー濃度が上
昇し、現像特性のカーブもＧ（１ｂ）の状態から立って
くる。このような調整を、現像ポテンシャルＰＨ→ＰＨ
’対応のパターンについてのＰセンサ２４による検知動
作により、現像量ｍ（Ｈｌｂ）が目標値ｍ（Ｈｌａ）に
等しくなるまで、即ち現像特性Ｇ（１ｂ’）の状態にな
るまで続けることにより、画像信号に対する現像量を常
に一定に保つことができる。従って、図９に示したよう
なカラー複写機の場合においては、重視される中間調の
再現が良好に行われることになる。つまり、提案方法は
、図１１において目標とする現像特性Ｇ（１ａ）から高
湿環境により破線で示す現像特性Ｇ（１ｂ）のように変
動した場合、同図中の現像特性Ｇ（１ｂ’）となるよう
に制御することを特徴とする。なお、低湿時には、逆の
動きとなる。また、経時変動の場合も高湿環境への変動
時と同様となる。

【００２０】また、本提案方法では露光手段１２の露光
光量を可変させてダイナミックレンジを変化させている
が、帯電チャージャ１５による帯電電位を可変させてダ
イナミックレンジを変化させ、又は、露光光量と帯電電
位との双方を可変させてダイナミックレンジを変化させ
るようにしてもよい。

【００２１】ちなみに、図１２に本提案方法と従来のＡ
，Ｂ方式とによるトナー濃度の推移を模式的に示す。

【００２２】図１２は図８と同様に使用枚数による経時
変動に伴う特性を示すものであるが、図８の常湿環境時
と異なり、図７中に■で示す高湿環境での推移特性を示
す。まず、トナー濃度一定制御方式（Ａの方式）の場合
、トナー濃度ＴＣ（γ）上に一致するトナー濃度となっ
た時点Ｔ１で現像剤を交換しないと良好なる画質が得ら
れなくなり、現像剤が無駄となる（もっとも、カラーで
なく白黒の印字装置にあっては、トナー濃度ＴＣ（地）
に一致するトナー濃度となる時点Ｔ２まで使用し得るよ
うにしたものもある）。また、現像剤能力一定制御方式
（Ｂの方式）の場合、破線で示すように、トナー濃度Ｔ
Ｃ（γ）がトナー濃度ＴＣ（ｍＭＩＮ）になる時点Ｔ３
の時点で現像剤の寿命と判断し、現像剤を交換しなけれ
ばならないものである。

【００２３】しかるに、トナー濃度ＴＣ（γ）が初期値
以下となることなく一定に制御する本提案方法によれば
（時点Ｔ４から静電潜像のダイナミックレンジを小さく
している場合を示す）、トナー濃度ＴＣ（地が目標のト
ナー濃度）ＴＣ（γ）に一致する時点Ｔ５まで使用可能
となる。 即ち、従来方式に比して良好なる画質を長期に渡って維
持でき、現像剤寿命が伸びるものとなる。

【００２４】続いて、第２の提案方法を図１３乃至図１
５により説明する。

【００２５】前記実施例で示した部分と同一部分は同一
符号を用い、説明も省略する。本提案方法は、前記方法
を改良したもので、トナー像パターンにおいて、ベタ像
とライン像とではＰセンサ２４による応答特性が異なる
ことを利用して、現像特性の変化を正確に把握するよう
にしたものである。

【００２６】まず、本提案方法の背景を説明する。前記
方法において、最大現像量として感光体表面上を１層以
上のトナーが覆うように制御する必要がある場合には、
現像特性の正確な把握が困難である。これは、Ｐセンサ
２４の検知特性を考えた場合、図１４に示すように、ト
ナーが感光体上に１層付着するあたり（０．５ｍｇ／ｃ
ｍ２）から飽和しそれ以上は殆ど感度を持たないことに
よる、即ち、Ｐセンサ２４は感光体表面による正反射が
トナー付着により遮られることにより減少する光の量（
割合）を検知しているため、感光体表面が１層のトナー
により覆われるところまでが検知可能範囲だからである
。

【００２７】また、トナーがＰセンサ２４の検出光を十
分に吸収できない場合も問題である。カラートナー使用
時が該当し、Ｐセンサ２４の検知可能範囲である９００
数＋ｎｍの検出光の吸収率が３０％以下である。即ち、
カラートナーの場合、カラートナーによる乱反射光がト
ナーの付着量とともに増加するため、図１４中に示すよ
うにトナー付着量が増加すると検知光量（反射光量）も
増加する領域（やや右上がりの領域）を持つからである
。さらに、感光体がＰセンサ２４の検出光を半分以上拡
散又は吸収する層（例えば、レーザプリンタ用の感光体
にあっては感光層表面と基体との間でレーザ光が多重反
射して干渉縞ができるのを防止するため、乱反射層を設
けたものがある）を持つ場合も問題である。このような
場合、感光体の正反射光量がトナーの乱反射光量と比較
して相対的に少なくなり、図１４中に「乱反射層あり」
で示すように、Ｓ／Ｎ比が低下して誤検知の可能性が高
くなってしまうからである。これらの要因により、現像
特性の変化を正確に把握できないことがある。このよう
な課題に対し、本提案方法では、少なくとも２種類のト
ナー像パターンについて、一つはベタ像を含み、一つは
ベタ像以外、具体的にはライン像を含むようにしたもの
である。ここでは、トナー像パターンとして、中間濃度
のベタ像パターン（Ｐセンサ出力ＶＳＰ）と、中間濃度
のライン像パターン（Ｐセンサ出力ＶＬ）、と最高濃度
のライン像パターン（Ｐセンサ出力ＶＬＨ）との３種類
とする。また、トナー補給の制御は、ある定数ＶＳＰ０
に対してベタ像パターンについての測定値ＶＳＰが、Ｖ
ＳＰ＞ＶＳＰ０の場合にトナー補給を行ない、ＶＳＰ＜
ＶＳＰ０の場合にはトナー補給を停止させるものとする
。

【００２８】また本提案方法における作像条件の制御は
、表１に示すような帯電電位Ｖ０、現像バイアス電圧Ｖ
Ｂ、トナー像パターン部電位ＶＰ及びトナー制御定数Ｖ
ＳＰ０を一組としたコラムからなるメモリ上の表と、各
コラムのメモリ上の位置を示すポインタＰとともに、Ｖ
Ｄ０：ＶＬＬ−ＶＬＨの目標値、 Ｐ１：ポインタの下限、 Ｐ２：ポインタの上限、 Ｐ０：Ｐ１＜Ｐ０＜Ｐ２なるある定数、Ｄｉ　（＝０，
１，２）　　：サブポインタの増減量（Ｄ０≦Ｄ１≦Ｄ
２）、 ＶＤＮ：ポインタの不変領域を決める定数、ＶＤＡ：測
定値ＶＬＬ，ＶＬＨの差の移動平均より表２に従って制
御するものである。

【００２９】すなわち、前回のコピ−動作で決定された
ポインタＰと表２のＰ０，Ｐ１，Ｐ２との関係を判定し
、この判定結果とＤＩＦの移動平均値とにより、表２に
従ってサブポインタの増減量Ｄｉを決定する。このサブ
ポインタの増減によって、今回のコピ−動作におけるポ
インタが決定される。

【００３０】次に、この決定したポインタから表１に従
って、帯電電位Ｖ０、現像バイアス電圧ＶＢパタ−ン電
位の目標値ＶＬが決定し、これを基にしてダイナミック
レンジが可変制御される。

【００３１】ここに、トナー補給の制御は、コピー毎に
毎回行うが、作像条件の制御は、一連のコピー動作が終
了し、次にコピーボタンが押された時に行う。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】図１３は、黒トナーの場合についての提案
方法によるＰセンサ２４の応答特性を、現像量　−Ｐセ
ンサ出力、露光エネルギ−　−Ｐセンサ出力、露光エネ
ルギー　−感光体表面電位、現像量　−　感光体表面電
位の各関係により示すものである。この特性図において
、まず、ベタ像パターンについて検討する。ベタ像パタ
ーンの現像量を決めるのは、現像剤の現像能力（＝トナ
ーの帯電量Ｑ／Ｍ）と、現像ポテンシャル（＝パターン
部電位と現像バイアスとの差）のみであり、現像ポテン
シャルさせ一定に保てば、現像剤の現像能力を容易に把
握できる長所を持つ。即ち、中間濃度のベタ像パターン
についてのＰセンサ出力がＶＳＰ≒Ｖｓｐ”となる。し
かし、トナー付着量の高いところではＰセンサの感度が
なくなったり（黒トナーの場合であり、図１３中に示す
ＶＳＰ≒ＶＳＰ’なる状態）、図１３に対応してカラー
トナーの場合のＰセンサ応答特性を示す図１５のように
逆の感度（トナー付着量が増すほどセンサ出力が大きく
なる）を持ったりしてしまう短所がある。

【００３５】次に、ライン像パターンを検討する。ライ
ン像パターンにあっては、トナー付着量が高くなっても
、ＶＬＨ≠ＶＬＨ’となりＰセンサ２４の感度が維持さ
れる長所を持つ。反面、現像ポテンシャル以外に、地肌
ポテンシャル（＝地肌部電位と現像バイアスとの差）や
、ライン像パターンの潜像の質（アナログの場合はピン
ト、フレア、レーザ書込みのデジタルの場合にはレーザ
スポットの広がりやオン／オフの立上り／立下がり時の
リンギング、液晶シャッタ方式の場合には遮光量や開閉
速度、光束の絞り具合やフレア光等により影響される）
により、現像量が変化し（ＶＬＬ≠ＶＬＬ”や、ＶＬＨ
≠ＶＬＨ”となって現れる）、センサ出力の絶対値の信
頼性が低い短所を持つ。しかるに、提案方法ではこれら
のベタ／ライン像の２種類のセンサ応答特性の長所を各
々利用して表２に示したように、現像特性の変化を正確
に把握し、トナー濃度とダイナミックレンジとの可変制
御に供するものである。即ち、トナー付着量の大きい露
光エネルギーの相対値「７」においては最高濃度のライ
ン像パターンの検出出力ＶＬＨにより環境変動を検知す
る一方、露光エネルギーの相対値「３」においては中間
濃度のベタ像パターン及び中間濃度のライン像パターン
によりトナー濃度を検知するものである（以下、この方
法をＤＩＦ制御という）。この方法については、本出願
人の出願に係る特願平１−２３８１０７号の明細書に詳
細が開示されている。

【００３６】また、前述したフォトセンサによる濃度検
知レベルに応じて作像のための帯電電位、露光量、現像
バイアスについてのダイナミックレンジを補正する場合
に、感光体上でのフォトセンサ出力が一定になるように
、現像バイアスを可変制御するしたものもある（例えば
、本出願人の出願に係る特願平２−１１３０９３号）。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＤ
ＩＦ制御にあっては、０〜７階調の露光量に関して制御
する場合、センサからのデ−タの信頼性を得るため、多
数のデ−タを平均化して判断しているために、デ−タ取
りに時間を費やされることになり、環境が急激に変化し
たような場合に即応してダイナミックレンジの調整を行
うことが難しい場合がある。

【００３８】すなわち、例えば、高温高湿の部屋から空
調による低温低湿の部屋に複写機を移動させたような場
合には、スリ−ブにトナ−が付着しやすくなり、このこ
とが、現像バイアスの効果を妨げることになるので、現
像バイアスを変化させてセンサ側での読み取り値を一定
にするように制御されることになる。つまり、現像バイ
アスにシフト分（ＶＢ＝ＶＢの現段階での目標値＋ＶＢ
Ｓ）が生じ、トナ−の付着を弱める傾向に設定されるた
めにトナ−濃度が上昇してしまうことになるが、この変
動に対して、センサからのデ−タの入力を完了するまで
補正することが行われないことで、トナ−濃度の調整が
遅れることになる。

【００３９】また、上述したＤＩＦ制御の場合、図１６
に示すトナ−濃度（ＴＣ）とＶＤ０（ＶＬＬ−ＶＬＨの
目標値）との関係において、頂部を境として、左側と右
側とにＶＤ０の目標値が同じになるために、頂部をはさ
んで目標値に対する制御が異なり、補正方向が現実とま
ったく違うことでトナ−濃度暴走が生じる虞れがある。

【００４０】また、上述した各ダイナミックレンジ制御
においては、ダイナミックレンジを選択する場合あるい
は現像バイアスを切り換える場合、予め設定されている
数段の階調全てにおいて制御の対象を設定しているため
に、例えば、感光体上のトナ−濃度が目標濃度から大き
く離れているような場合、選択段が変化することで目標
濃度が得られるまでの時間が長くなったり、あるいは現
像バイアスのシフト量が大きくなることで急激な濃度変
化を来してしまうことがある。さらに、上述したダイナ
ミックレンジの制御を行なうにあたっては、ダイナミッ
クレンジの選択に必要な濃度の検出を、感光体上での露
光量が一定されていることを条件として行なうようにな
っているが、実際には光学系の汚損等によって適正な露
光量が得られない状態で顕像パタ−ンが形成されてしま
うことがあり、この状態の顕像パタ−ンを用いて濃度検
出を行なった場合には、ダイナミックレンジの設定に誤
差が生じてしまい、感光体上での適正なトナ−濃度の設
定が行なえなくなる。

【００４１】そこで、本発明の目的は、上述した濃度制
御に関する問題に鑑み、環境変動が急激な場合に対して
即応でき、長期間に渡って安定した画質を求めることの
できる画像形成装置を得ることにある。

【００４２】また本発明の目的は、上述した従来の画像
形成装置における問題に鑑み、感光体上での露光量が適
正であるかを判断して濃度補正に対する検出条件を一定
化させたうえで、極端な濃度補正が必要になるときには
、その状態を検知した時に得られるデ−タを目標値に置
き換えて補正制御を行うことで現実の濃度を目標濃度に
補正する際の弊害をなくすことができる画像形成装置を
得ることにある。

【００４３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、潜像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜
像の少なくともトナ−を含む現像剤により現像して静電
潜像担持体上に顕像を形成する画像形成装置であって、
上記潜像担持体上に所定の顕像パタ−ンを形成してこの
パタ−ンを光学センサに読み取らせ、該光学センサの反
射光検出信号に基づいて現像バイアス、帯電電位または
露光量の少なくとも１つを変化させて潜像担持体の表面
電位の最大値と最小値との差であるダイナミックレンジ
を可変制御する画像形成装置において、画像形成に影響
を与える環境変動によって変化する上記潜像担持体上で
のトナ−付着量に関する情報を出力する手段と、上記情
報値と、第１の環境と第２の環境とに区分けする基準値
とを比較する手段と、上記比較手段からの出力に応じて
上記第１の環境に最適なダイナミックレンジ可変制御手
段の使用と上記第２の環境に最適なダイナミックレンジ
可変制御手段と使用とを切り換える手段とを備えている
ことを特徴としている。

【００４４】また本発明は、情報値が現像バイアスのシ
フト量であるＶＢＳであり、第１のダイナミックレンジ
可変制御手段はＶＢＳ制御であり、そして第２のダイナ
ミックレンジ可変制御手段は、ＤＩＦ制御であることを
特徴としている。

【００４５】さらに本発明は、ＶＢＳが所定値以下の場
合にはＶＢＳ制御とし、所定値以上の場合にはＤＩＦ制
御とするようになっていることを特徴としている。

【００４６】そして本発明は、ＶＢＳ制御は顕像パタ−
ンの少なくとも２種類のものに基づく光学センサからの
検知信号により現像剤中へのトナ−補給量と潜像担持体
上への静電潜像形成のためのダイナミックレンジとを組
み合わせて制御する場合、潜像担持体上へのトナ−付着
量が一定になるように現像バイアスをシフトし、そのシ
フト量に応じて上記静電潜像形成のためのダイナミック
レンジを可変制御することを特徴としている。

【００４７】さらにまた本発明は、ＤＩＦ制御は、予め
設定された表面電位により潜像担持体の表面を一様帯電
し、その潜像担持体を露光することで静電潜像を形成し
、この静電潜像をトナ−を用いて現像することで顕像パ
タ−ンを形成し、少なくとも２種類の顕像パタ−ンに対
する潜像担持体上でのトナ−濃度を検知して個々の顕像
パタ−ンにおけるトナ−の付着量をそれぞれ検出し、２
つのトナ−画像パタ−ンの濃度差が所定の値になるよう
にトナ−補給量と静電潜像を作るための潜像担持体の表
面電位の最大値と最小値との差である静電潜像のダイナ
ミックレンジを可変制御するようになっている。

【００４８】さらに本発明は、上述したＤＩＦ制御に関
し、潜像担持体の表面電位と予め設定された濃度調整に
より形成された顕像からの濃度検出電位との差が目標値
に対する所定範囲内にあるかを判別することで露光量が
適正であるかを判断し、適正と判断した場合には、トナ
−補給制御用パタ−ンの光学センサの検知信号と基準と
なる所定出力との差が所定値以下である場合に、上記顕
像パタ−ンの少なくとも２種類のものに基づく検知信号
により、作像に関する帯電電位、現像バイアスおよび露
光量の内の少なくとも一つを制御するようにしたことを
特徴としている。

【００４９】また本発明は、ＤＩＦ検出値は、２パタ−
ンの濃度を複数回検出し、その検出値の移動平均として
あることを特徴としている。

【００５０】そして本発明は、前述したＶＢＳに応じて
ポインタを決定するための手段と、決定したポインタに
応じて帯電電位、現像バイアスおよび露光量を決定する
溜めの手段を有し、両手段に応じてダイナミックレンジ
を可変制御するようにしたことを特徴としている。

【００５１】さらにまた本発明は、ＤＩＦ値に応じてポ
インタを決定するための手段と、決定したポインタに応
じて帯電電位、現像バイアスおよび露光量を決定するた
めの手段を有し、両手段に応じてダイナミックレンジを
可変制御するようにしたことを特徴としている。

【００５２】そして本発明は、潜像担持体に静電潜像を
形成し、この静電潜像を少なくともトナ−を含む現像剤
により現像して潜像担持体上に顕像を形成する画像形成
装置であって、上記潜像担持体上に所定の顕像パタ−ン
を形成してこのパタ−ンを光学センサに読み取らせ、該
光学センサからの反射光検出信号に基づいて現像バイア
ス、帯電電位または露光量のうち少なくとも１つを変化
させるようにした画像形成装置において、上記光学セン
サを入力側に接続され、出力側には上記現像バイアス、
帯電電位、露光量を設定するための駆動部および上記現
像剤中のトナ−の補給量を調整するための駆動部がそれ
ぞれ接続してある制御部を備え、上記制御部は、上記顕
像パタ−ンの少なくとも２種類のものに基づく上記光学
センサからの検知信号により、現像剤中へのトナ−補給
量と上記潜像坦持体上への静電潜像形成のためのダイナ
ミックレンジとを組み合わせて制御する場合、感光体上
のトナ−付着量が一定になるように現像バイアスをシフ
トし、そのシフト量に応じて上記静電潜像形成のための
ダイナミックレンジを可変制御することを特徴としてい
る。

【００５３】また本発明は、潜像担持体に静電潜像を形
成し、この静電潜像を少なくともトナ−を含む現像剤に
より現像して潜像担持体上に顕像を形成する画像形成装
置であって、上記潜像担持体上に所定の顕像パタ−ンを
形成してこのパタ−ンを光学センサに読み取らせ、該光
学センサからの反射光検出信号に基づいて現像バイアス
、帯電電位または露光量のうち少なくとも１つを変化さ
せるようにした画像形成装置において、上記光学センサ
を入力側に接続され、出力側には上記現像バイアス、帯
電電位、露光量を設定するための駆動部および上記現像
剤中のトナ−の補給量を調整するための駆動部がそれぞ
れ接続してある制御部を備え、上記制御部は、感光体の
表面電位と予め設定された濃度調整により形成された画
像からの濃度検出電位との差が目標値に対する所定範囲
内にあるかを判別することで露光量が適正であるかを判
断し、適正と判断した場合には、トナ−補給制御用パタ
−ンの光学センサの検知信号と基準となる所定出力との
差が所定値以下である場合には、上記顕像パタ−ンの少
なくとも２種類のものに基づく検知信号により、作像に
関する帯電電位、現像バイアスおよび露光量のうちの少
なくとも一つを制御し、上記所定値以上の場合には、目
標濃度に見合うように、上記作像に関する帯電電位、現
像バイアスおよび露光量のうちの少なくとも一つを制御
することを特徴としている。

【００５４】

【作用】本発明によれば、現像バイアスのシフト量が所
定値以上の場合には、２個の顕像パタ−ンからのセンサ
出力の差により選択されるダイナミックレンジを用いた
ＤＩＦ制御によって、また、現像バイアスのシフト量が
所定値以下の場合には、そのシフト量に応じて設定され
ているダイナミックレンジによるＶＢＳ制御によって帯
電電位、現像バイアスおよび露光量の少なくとも一つを
可変制御する。

【００５５】また、本発明によれば、作像条件である、
トナ−濃度、現像バイアスおよび感光体上の帯電電位を
一定にした上で顕像パタ−ンからの濃度検出出力に応じ
て現段階で設定されている作像のための現像バイアス、
帯電量および露光量に関するダイナミックレンジが適正
であるかを判断することができる。

【００５６】さらに本発明によれば、感光体上に形成さ
れた異なる種類の顕像パタ−ンの濃度を検出し、それら
濃度の差が所定値以上にあるときには、顕像パタ−ンの
濃度が目標濃度になるように作像に関するダイナミック
レンジを制御することで、現実の濃度を目標濃度に補正
するのをやめる。

【００５７】そして本発明によれば、感光体上に形成さ
れる顕像パタ−ンの濃度を検出する場合の露光量の適正
判断を行い、適正な場合に限って顕像パタ−ンの濃度を
検出し、その検知出力と基準としている所定出力との差
が所定値以上にあるときは、異なる２種類の顕像パタ−
ンの濃度を検出し、それら濃度の差に応じて作像に関す
るダイナミックレンジ制御の動きを緩慢にする。

【００５８】

【実施例】以下、図１乃至図３において本発明実施例の
詳細を説明する。

【００５９】図１は本発明実施例による画像形成装置に
用いられる制御部を示すブロック図である。図１におい
て、制御部１００は、本体１００Ａを演算制御処理を行
うマイクロコンピュ−タにより構成してあり、この本体
１００Ａには、演算制御処理のための基礎プログラムお
よびこれら処理のための基礎デ−タを蓄積しているＲＯ
Ｍ１００Ｂおよび各種デ−タを取り込むためのＲＡＭ１
００Ｃが接続してある。

【００６０】そして、この本体部１００ＡＣには、Ｉ／
Ｏインタ−フェ−ス１００Ｄを介して外部機器が接続し
てあり、Ｉ／Ｏインタ−フェ−ス１００Ｄの入力側には
、各現像装置（図５参照）に付設された発光素子および
受光素子との組合せからなるフォトセンサ１０１（図９
に示した各センサ２４ＢＫ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙに
相当）が接続してあり、このフォトセンサ１０１は、感
光体上に形成された顕像パタ−ンのトナ−付着量を検出
するようになっている。また、Ｉ／Ｏインタ−フェ−ス
１００Ｄの出力側には、現像バイアス制御ユニット１０
２、帯電制御ユニット１０３、トナ−補給部のクラッチ
駆動部１０４、トナ−補給部のバイアス電位制御ユニッ
ト１０５および露光ランプ制御ユニット１０６がそれぞ
れ接続してある。上述した外部機器において、Ｉ／Ｏイ
ンタ−フェ−ス１００Ｄの出力側に接続されている現像
バイアスユニット１０２は現像スリ−ブ上でのトナ−に
対するバイアス電位を設定するための駆動部であり、帯
電制御ユニット１０３は感光体の地肌部に対する帯電電
位を設定するための駆動部である。

【００６１】一方、トナ−補給部のクラッチ駆動部１０
４は前述した感光体の顕像パタ−ンの濃度（ベタ像パタ
−ンの濃度ＶＳＰ）がある定数（ＶＳＰ０）に対しＶＳ
Ｐ＞ＶＳＰ０の場合に補給パドルを回転させるためのク
ラッチを駆動するためのものであり、また、トナ−補給
部のバイアス電位制御ユニット１０５は補給ロ−ラへの
バイアス印加を行う際の電位設定部であり、さらに、露
光ランプ制御ユニット１０６は、露光ランプの光量を調
整するためのものである。

【００６２】上述した制御部本体１００Ａにおいては、
本実施例の場合、現像バイアスを可変にして感光体の帯
電電位に対し、実効現像バイアスを一定に保つ場合の補
正を行うようになっている。すなわち、上述した実効現
像バイアスを一定に保つための制御は作像動作の後ある
いは前に行われるようになっており、具体的には、次の
通りである。

【００６３】つまり、図２において感光体ドラムの地肌
電位Ｖ０に対して通常作像時の大小関係（図中、実線で
示すＶＢはマイナス電位Ｖ０より大きい）と逆転する方
向で微小な、例えば、作像ポテンシャルの１／５程度か
それ以下の電位差ΔＶ０Ｂを持たせた現像バイアスＶＢ
を現像スリ−ブに与えた状態で感光体ドラム上にトナ−
を付着させる。そして、このトナ−像の濃度を読み取る
フォトセンサの出力ＶＫ（微小ポテンシャル時の検出電
位）が一定になるように現像バイアスＶＢを図中、矢印
Ｓ１、Ｓ２で示す方向にシフトさせる。本実施例におい
ては、このシフト量（ＶＢＳ）を実効現像バイアスと出
力現像バイアスとのずれとして考え、これを作像時での
現像バイアスに上乗せするようにしてある。

【００６４】つまり、現像バイアスＶＢ（目標値）と実
効現像バイアスとのシフト分をキャンセルするための値
ＶＢＳとの和として考え、感光体ドラムの地肌電位Ｖ０
を基準として実効バイアスのシフト分を求めると、ＶＢ
＝ＶＢ（目標値）＋ＶＢＳ・・・・・・・・・（１）Ｖ
Ｂ（目標値）＝Ｖ０＋ＶＢＫ・・・・・・・・・（２）
ＶＢ＝Ｖ０＋ＶＢＫ＋ＶＢＳ・・・・・・・・・・（３
）但し、Ｖ０：感光体ドラムの地肌電位 ＶＢＫ：ＶＫ作像ポテンシャル（例えば、２４Ｖ）この
ときのフォトセンサの出力ＶＫとして、このフォトセン
サ出力ＶＫがその目標値ＶＫ０となるようにＶＢをシフ
トすると、実効現像バイアスのずれ分、換言すれば、最
適なシフト量が判る。なお、この実施例の場合、ＶＫの
８個分の移動平均を取ってＶＫ０と比較し、ＶＫとＶＫ
０との差が、０．１Ｖ（黒現像の場合には０．２Ｖ）以
下のときには、制御しないようにして帯電ムラ等の影響
を受けにくくしてある。

【００６５】 ｜ＶＫ−ＶＫ０｜＜０．１Ｖ・・・・・・・・・・・（
４）すなわち、トナ−濃度ＴＣの制御パタ−ン部目標電
位をＶＴＣ、バイアスシフト量目標電位をＶＫ０とし、
フォトセンサのｎ回目の検出電位を、 ＴＣ制御パタ−ン部検出電位：ＶＳＰ（ｎ）バイアスシ
フト量検出電位　　：ＶＫ（ｎ）とすると、通常のトナ
−濃度制御状態の場合には、ほとんど全てのｎに対して
次式が成立する。

【００６６】 ｜ＶＳＰ−ＶＴＣ｜＜０．２Ｖ・・・・・・・・・・（
５）（黒現像の場合は０．４Ｖ）この場合、バイアスシ
フト量検出電位ＶＫ（ｎ）の移動平均をシフト量ＶＫと
して、例えば、次式により計算する。

【００６７】

【数１】

【００６８】一方、トナ−濃度制御状態が異常の場合に
は、（４）式が成立せず、あるｎまたは全てのｎについ
て、 ｜ＶＳＰ（ｎ）−ＶＴＣ｜＞　０．２Ｖ・・・・・・・
・（７）（黒現像の場合は０．４Ｖ）となる。この場合
には、不等式（７）が成立するｎについてＶＫ（ｎ）の
代わりにＶＫの目標値であるＶＫ０を代入する。

【００６９】 ＶＫ（ｎ）＝ＶＫ０・・・・・・・・・・・・・（８）
そして、このＶＫ（ｎ）でシフト量ＶＫの移動平均を（
６）式より計算する。

【００７０】また、この実施例においては、ＶＫ作像ポ
テンシャルＶＢＫを順方向（通常のトナ−を現像する方
向）に電界がかかるようにして逆帯電トナ−の影響を少
なくするとともに、（順方向の電界に対しては、逆帯電
トナ−は現像されない）、通常の若干の無帯電トナ−の
付着量よりも多いレベルに前記ＶＢＫを設定して、感光
体ドラムの地汚れによる影響を除去し、現像バイアスを
上げてもとれない（逆帯電トナ−が原因する）地汚れの
場合にバイアスシフト量が際限なく大きくなって所謂、
トナ−濃度暴走状態となるのを防止すると共に、フォト
センサの検知誤差を抑える。

【００７１】さらに、トナ−補給不良や補給すべきトナ
−がなくなってしまった状態であるトナ−エンドの検知
不良によりトナ−濃度が設定値からずれた場合（第２図
において、ＶＳＰがＶＴＣからずれた状態）、現像能力
が低下するためＶＫも小さく検知されるが、ＶＫの補正
（バイアスＶＢのシフト）を小さくして、あるいは、ず
れが大きい場合には、補正しないようにする。すなわち
、トナ−濃度制御が正常な状態から異常な状態に移行す
る過程ではその異常の程度に合わせて徐々にＶＫ補正量
を変化させ、例えば、トナ−エンド検知不良の場合のよ
うに、完全にトナ−濃度がずれたときには補正量はゼロ
になるが、単に、リップルが大きい場合（現像剤が疲労
した状態で、かつ高温高湿条件下で使用したときに顕著
になる現象）は補正は機能するがその程度が小さくなる
。このような制御においては、感光体ドラムの地肌電位
Ｖ０に対して像形成中の大小関係と逆転する方向で微小
電位差を有する現像バイアスＶＢにより感光体ドラム上
にトナ−を供給して現像し、このトナ−像に対するフォ
トセンサの出力ＶＫが一定となるように現像バイアスＶ
Ｂがシフトされることで、現像バイアスＶＢが感光体ド
ラムの地肌電位Ｖ０に対して一定に保たれ、実効現像バ
イアスのズレが防止されて画像品質を向上させることに
なる。この制御に関しては、本出願人の出願に係る特願
平１−１１３０９３号の明細書に詳細が開示されている
。

【００７２】ところで、環境変動、特に低温低湿に変化
するような状態が発生すると、トナ−の帯電量が低下す
ることでキャリアのトナ−保持力が低下してトナ−が現
像スリ−ブ上に堆積する現象が生じる、そして、堆積し
たトナ−の電荷が実行現像バイアスにずれを生じさせる
ことになる。そこで、前述した値ＶＢＳを検知すること
でこの実行バイアスのずれを検知することができる。従
って、この実行現像バイアスのずれは、前述したように
、環境変動によって発生するものであるから、換言すれ
ば、実行バイアスを検出することで、間接的に環境変動
を検出することができるようになる。

【００７３】また、上述板ＤＩＦ制御は、低温低湿、つ
まり、トナ−濃度が高くなるとその制御が不安定となる
。これは、ＤＩＦ制御が感光体上のトナ−付着量をフォ
トセンサにより検知するものであり、高濃度になると感
光体上の感光体上のトナ−付着量に応じた検出出力が得
にくくなる。つまり、高濃度部では、例えば、ベタ像パ
タ−ンに対しての場合に比べてフォトセンサの感度に信
頼性がおけなくなる。そこで、ＶＢＳ制御は、低温低湿
環境下での変動を防止するための制御であるので、低温
低湿環境下、つまり、高濃度部に対する制御として用い
ることができることになる。

【００７４】一方、上述した制御部本体１００Ａにあっ
ては、上述したバイアスシフト量検知電位ＶＫの補正量
であるＶＢＳが所定値を基準として、この基準値以上の
場合と基準値以下の場合とでダイナミックレンジの可変
制御の方法を切り換えるようになっている。ここでは、
現像バイアス（ＶＢ）、帯電電位（Ｖ０）、露光量（Ｖ
Ｌ）の設定を前述した第１表のポインタによる設定を用
いている。

【００７５】すなわち、制御部におけるＲＯＭ１００Ｂ
には、ＶＢＳが−１００Ｖを基準として第１表に示した
２３番目のポインタを境にしてこの基準値以上の場合に
は、表３に示すＤＩＦ制御により作像用ダイナミックレ
ンジを補正し、また、上記基準値以下の場合には、表４
に示すＶＢＳ制御により現像バイアスを補正するように
なっている。

【００７６】

【表３】

【００７７】

【表４】

【００７８】本実施例は以上のような構成であるから、
その動作は、図３に示す制御部に関するフロ−チャ−ト
に基づき実行される。

【００７９】すなわち、図３（Ａ）は複写機の全体動作
のためのシ−ケンス制御を示すフロ−チャ−トであり、
電源スイッチがオンしているかを判別し、電源が入って
いる場合には、複写開始スイッチ、所謂、プリントスタ
−トスイッチがオンされたかを判別し、後述するポイン
タ制御１、２に基づく感光体ドラムの地肌電位設定が実
行される。

【００８０】上述したポインタ制御１は、図３（Ｂ）に
示すように、現像バイアスのシフト量（ＶＢＳ）が所定
値以下であるかどうかを判別し、所定値以下の場合には
、その状態のフラグがセットされているかを判別した上
でＶＢＳ制御に移行する。また、上述したフラグがセッ
トされていない場合には、ポインタを２３番目に固定し
、そして第４表に示したサブポインタを６４に固定する
。

【００８１】また、ポインタ制御２は、図３（Ｂ−１）
に示すように、図３（Ｂ）に指名した場合と同様にポイ
ンタ判定が行なわれ、ポインタ値による現像バイアスの
シフト量、帯電電位および露光量の目標値が設定される
。 る。

【００８２】一方、上述した図３（Ｂ）の場合、つまり
、上述したようにポインタおよびサブポインタを固定し
た場合には、図３（Ｂ−２）に示すように、現段階での
ポインタ設定が適正であるかをトナ−の温度および湿度
による付着量の状態に応じて判別するようになっている
。

【００８３】すなわち、図３（Ｂ−２）において、トナ
−濃度を現段階のままにした状態で、かつ、例えば、現
像バイアス（ＶＢＳ）を５００Ｖにそして感光体上の帯
電電位（Ｖ０）を６００Ｖにそれぞれ固定して、顕像パ
タ−ンを形成し、このパタ−ンからの濃度検出出力によ
り、ポインタの修正の要否を判別し、必要な場合には、
下表に示すように、予め設定されている検出出力に応じ
たポインタに修正が行われる。

【００８４】表に示したポインタは上述した作像条件下
のものであり、この条件を変えた場合には、それに応じ
て変更されることもあるものである。

【００８５】

【表５】

【００８６】上述したポインタの判別および修正は、図
７に示したように、低温低湿時には感光体上へのトナ−
の付着量が少なくなり、そして、高温高湿時には逆に付
着量が多くなるので、これを矯正するために行われる。

【００８７】また、ＶＢＳ制御は図３（Ｃ）に示すよう
に、ポインタ−ＶＢＳ表からΔＳＰを選択し、このサブ
ポインタが「１２８」以上であるかを判別することでポ
インタの更新並びにサブポインタの更新を行い、サブポ
インタがゼロ以下であるかを判別した上でゼロ以下の場
合には１段低いポインタに更新すると共にサブポインタ
もこれに応じたものに更新する。

【００８８】ところで、このＶＢＳ制御において、例え
ば、最初の複写（ファ−ストコピ−）を実行する場合に
、現像バイアスのシフトが行われる場合には、通常、こ
のシフト量の限界量である例えば、８Ｖの範囲を無視し
て、例えば２０Ｖ程度の範囲でシフト量を設定する。こ
れにより、所定のトナ−濃度に達するまでの時間を早め
るようになっている。

【００８９】一方、現像バイアスのシフト量（ＶＢＳ）
が所定値以下でない場合には、この状態のフラグがセッ
トされているかを判別し、フラグがセットされている場
合にはＤＩＦ制御が実行され、また、フラグがセットさ
れていないときには上述したＶＢＳ制御の場合と同様に
、ポインタおよびサブポインタを固定する。

【００９０】そして、上述したＤＩＦ制御は、図３（Ｄ
）に示すように、前述したＶＬＬ−ＶＬＨにより求めら
れるＤＩＦ検出値とＤＩＦ設定値との差を求め、この差
（α）が例えば、黒現像の場合は０．２４Ｖ、カラ−現
像の場合は０．１２Ｖ以下であるかを判別し、以下であ
る場合には、検出値と設定値との大小関係を判別してサ
ブポインタを繰下げ更新若しくは繰上げ更新のいずれか
を選択し、また、上述した差が所定値にない場合にも検
出値と設定値との大小関係を判別した上でサブポインタ
の繰下げあるいは繰上げ更新をし、更新されたサブポイ
ンタが「１２８」以下若しくは以上であるかによりポイ
ンタおよびサブポインタの補正を次表に示す「ポインタ
−ＶＢＳ」の関係に基づいて行う。

【００９１】

【表６】

【００９２】上述したＤＩＦ制御におけるＤＩＦ検出は
図３（Ｅ）に示すように、上述したＶＬＬ−ＶＬＨを更
新し、初期値も更新した上で、各階調全てについての検
出が完了したかを判別して、完了した場合には顕像パタ
−ンからの検出値と目標値との差を求め、この差と所定
値との関係を判別する。この判別において、所定値以下
であるときには、ＤＩＦ検知を実行したとしてそのデ−
タを入力し、デ−タの総和を算出してＤＩＦ制御の際の
ポインタ設定に供する。

【００９３】上述したＶＢＳ制御あるいはＤＩＦ制御に
より、現像バイアスのシフト量あるいは帯電電位の補正
量が設定されると、図３（Ｂ）において、ポインタテ−
ブルによる標準現像バイアス、標準帯電電位および標準
露光量が選択され、それぞれの値を実効値に補正する。 そして、このようなポインタによる現像バイアス、帯電
電位および露光量がそれぞれ選択されると、これに関係
するチャ−ジャあるいは現像スリ−ブの駆動部がオンさ
れ感光体の駆動も開始されて感光体への画像形成が実行
され、感光体上に形成された顕像パタ−ンの濃度がフォ
トセンサにより検出され、前述した現像バイアスの補正
制御、所謂、ＶＫ制御が実行される。なお、この制御に
関しては、先に説明したので、そのフロ−チャ−トのみ
を図３（Ｆ）に示すことで詳細な説明を省く。

【００９４】また、トナ−の補給制御は、図３（Ｇ）に
示すように、フォトセンサの作動時期、所謂、感光体の
地肌部に対向した時点であるかを判別した上で、感光体
の地肌電位（ＶＳＧ）を検出するとともに、地肌部にお
いて通常の作像処理と同様にして形成された顕像パタ−
ンの濃度（ＶＳＰ）を検出してそのデ−タを入力し、地
肌電位の平均値に対する現段階での地肌電位の大小関係
を判別し、この結果に応じて地肌電位の初期値を更新し
、更新された地肌電位と顕像パタ−ンの濃度検出電位と
の比と所定値との大小関係を判別し、この比が所定値以
上である場合、換言すれば、顕像パタ−ンの濃度が低い
場合には、トナ−の補給を開始するための処理が実行さ
れる。

【００９５】これらの一連の動作は、図３（Ａ）に示す
ように、複写が繰り返される間、継続して実行される。

【００９６】また、本実施例にあっては、感光体上での
露光量が適正であるかを判断し、適正と判断されたとき
に上述した顕像パタ−ンの濃度検出によるダイナミック
レンジの制御を介したトナ−濃度の制御を行うようにな
っている。つまり、上述した判断は、感光体の表面電位
、換言すれば、地肌電位（Ｖ０）と、感光体上へ所定の
露光エネルギ−、例えば、図２に示す中間濃度の階調を
得られる露光エネルギ−の相対値である「３」値により
形成される画像の濃度からの検出電位（ＶＬ）との差が
目標値に対して所定範囲（±２０Ｖ）にあるかを判別し
、この範囲内にある場合に限って、後述する濃度制御の
処理が実行されるようになっている。

【００９７】本実施例は以上のような構成であるから、
その動作は、図３（Ｈ）に示す制御部に関するフロ−チ
ャ−トに基づき実行される。

【００９８】すなわち、図３（Ａ）に示した複写機の全
体動作のためのシ−ケンス制御において、電源スイッチ
のオン判別が行なわれ、複写開始スイッチ、所謂、プリ
ントスタ−トスイッチがオンされたかを判別して後述す
るポインタ制御に基づく作像用ダイナミックレンジの選
択が実行される。

【００９９】すなわち、ポインタ制御は、図３（Ｈ）に
おいて、まず、顕像パタ−ン濃度出力（ＶＳＰ）とトナ
−濃度制御用顕像パタ−ンの目標濃度出力（ＶＴＣ）と
の差が例えば、０．２Ｖを基準としてそれ以上かどうか
を判別し、これ以上である場合には、ダイナミックレン
ジあるいは現像バイアスのシフト量の変動が大きいとし
て、顕像パタ−ン濃度出力（ＶＳＰ）を目標濃度に相当
する値に置き換え、前述したＤＩＦ制御あるいはＶＢＳ
制御に移行する。

【０１００】そして、上述した顕像パタ−ン濃度出力に
ついての判別が終了すると、現像バイアスのシフト量の
補正が所定値以上あるいは以下であるかを判別し、前述
したＶＢＳ制御あるいはＤＩＦ制御によるトナ−濃度を
補正するための処理が実行される。

【０１０１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、感光体上
に形成される顕像パタ−ンの少なくとも２種類のものに
基づく上記光学センサからの検知信号により、現像剤中
へのトナ−補給量を上記潜像担持体上への静電潜像形成
のためのダイナミックレンジとを組み合わせて制御する
場合、感光体上のトナ−付着量が一定になるように現像
バイアスをシフトし、そのシフト量が基準値と比較して
大きいか小さいかで上記顕像パタ−ン間での検知信号に
より得られる電位差に応じてダイナミックレンジを可変
制御するのと、上記現像バイアスのシフト量に応じてダ
イナミックレンジを可変制御するのと切り換えて制御す
るので、これにより、環境の変化が急激な場合にも即応
して現像にかかるダイナミックレンジ設定を補正するこ
とができる。また、上述した現像バイアスのシフト量を
チェックすることで、このシフトの方向を判別すること
ができ、これにより、フォトセンサの出力を一定とした
場合のトナ−濃度の暴走を防止することができる。

【０１０２】また、本発明によれば、現段階での作像に
関するダイナミックレンジの設定が環境条件に適合して
いるかを判別および修正することでさらに濃度制御を適
正なものとすることができる。

【０１０３】さらに本発明によれば、感光体上に現像ス
リ−ブ停止中に生じた地肌汚れにより地肌検知電圧が変
化した場合、現像スリ−ブが動作しているときに得られ
た地肌検知電圧を基準として作像のためのダイナミック
レンジ制御およびトナ−補給制御を設定するようにした
ので、このダイナミックレンジの設定の際に上記変化し
た地肌検知電圧と顕像パタ−ンからの濃度検知電圧とで
判断されるトナ−濃度の補正時に生じる虞れのあるトナ
−の過剰補給によるトナ−濃度の暴走を未然に防止する
ことができる。

【０１０４】そして本発明によれば、感光体上に画像と
は別に形成されるトナ−濃度制御用の顕像パタ−ンの濃
度を検出するにあたって、この濃度検出のための条件の
一つである適正露光量の基で得られるかを判別したうえ
で、適正露光量にある場合にかぎり、顕像パタ−ンの濃
度を検出し、この値が目標濃度に相当していない場合、
つまり、感光体上のトナ−濃度が目標濃度に対して異常
に異なるような場合には、その検出値に応じたトナ−濃
度の制御を行わないようにしたので、作像時でのダイナ
ミックレンジの変動幅が大きくなることで目標濃度に補
正するまでの時間がかかることやそのレンジが次の補正
に影響して適正なトナ−濃度の補正制御が行えなくなる
ようなことを未然の防止することができる。

【０１０５】また、上述したように、濃度検出に必要な
条件を適正化することで、トナ−濃度制御に対するダイ
ナミックレンジの制御に要するパラメ−タの値の正確性
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による画像形成装置の制御部を説
明するためのブロック図である。

【図２】図１に示した制御部により実行されるＶＫ制御
を説明するための線図である。

【図３】図１に示した制御部により実行される動作を説
明するためのフロ−チャ−トである。

【図４】現像量と現像ポテンシャルとの関係を説明する
ための線図である。

【図５】現像特性のトナ−濃度依存性を説明するための
線図である。

【図６】地汚れ等のトナ−濃度依存性を説明するための
線図である。

【図７】環境変動によるトナ−濃度依存性を説明するた
めの線図である。

【図８】経時変動によるトナ−濃度依存性を説明するた
めの線図である。

【図９】現像特性制御に関する従来方法を適用される複
写機の構造を説明するための概略構成図である。

【図１０】２種の顕像パタ−ン部の現像量と現像ポテン
シャルによる現像特性を説明するための線図である。

【図１１】静電潜像のダイナミックレンジ調整による現
像特性の変化の様子を説明するための線図である。

【図１２】ダイナミックレンジ制御に対する従来方式と
提案されている方式とのトナ−濃度推移に関し対比した
結果を説明するための線図である。

【図１３】フォトセンサ応答特性を説明するための線図
である。

【図１４】フォトセンサのトナ−付着量による特性変化
を説明するための線図である。

【図１４】カラ−トナ−の場合のフォトセンサの応答特
性を説明するための線図である。

【図１５】２種の顕像パタ−ン部の現像量の検出電位と
現像濃度との関係を説明するための線図である。

【図１６】２種の顕像パタ−ン部の現像量の検出電位と
現像濃度との関係を説明するための線図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　　　スキャナ部２　　　　　　
　　　　　　画像処理部３　　　　　　　　　　　　プ
リンタ部１００　　　　　　　　制御部 １００Ａ　　　　　　制御部本体 １０１　　　　　　　　フォトセンサ １０２　　　　　　　　現像バイアス制御ユニット１０
３　　　　　　　　帯電制御ユニット１０４　　　　　
　　　トナ−補給部のクラッチ駆動部１０５　　　　　
　　　トナ−補給部のバイアス電位制御ユニット

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体に静電潜像を形成し、この静電
   潜像の少なくともトナ−を含む現像剤により現像して静
   電潜像担持体上に顕像を形成する画像形成装置であって
   、上記潜像担持体上に所定の顕像パタ−ンを形成してこ
   のパタ−ンを光学センサに読み取らせ、該光学センサの
   反射光検出信号に基づいて現像バイアス、帯電電位また
   は露光量の少なくとも１つを変化させて潜像担持体の表
   面電位の最大値と最小値との差であるダイナミックレン
   ジを可変制御する画像形成装置において、画像形成に影
   響を与える環境変動によって変化する上記潜像担持体上
   でのトナ−付着量に関する情報を出力する手段と、上記
   情報値と、第１の環境と第２の環境とに区分けする基準
   値とを比較する手段と、上記比較手段からの出力に応じ
   て上記第１の環境に最適なダイナミックレンジ可変制御
   手段の使用と上記第２の環境に最適なダイナミックレン
   ジ可変制御手段と使用とを切り換える手段とを備えてい
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、情
   報値は現像バイアスのシフト量であるＶＢＳであり、第
   １のダイナミックレンジ可変制御手段はＶＢＳ制御であ
   り、そして第２のダイナミックレンジ可変制御手段は、
   ＤＩＦ制御である画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の画像形成装置において、Ｖ
   ＢＳが所定値以下の場合にはＶＢＳ制御とし、所定値以
   上の場合にはＤＩＦ制御とするようになっている画像形
   成装置。
4. 【請求項４】請求項２または３記載の画像形成装置にお
   いて、ＶＢＳ制御は顕像パタ−ンに基づく光学センサか
   らの検知信号により現像剤中へのトナ−補給量と潜像担
   持体上への静電潜像形成のためのダイナミックレンジと
   を組み合わせて制御する場合、潜像担持体上へのトナ−
   付着量が一定になるように現像バイアスをシフトし、そ
   のシフト量に応じて上記静電潜像形成のためのダイナミ
   ックレンジを可変制御する画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項２または３記載の画像形成装置にお
   いて、ＤＩＦ制御は、予め設定された表面電位により潜
   像担持体の表面を一様帯電し、その潜像担持体を露光す
   ることで静電潜像を形成し、この静電潜像をトナ−を用
   いて現像することで顕像パタ−ンを形成し、少なくとも
   ２種類の顕像パタ−ンに対する潜像担持体上でのトナ−
   濃度を検知して個々の顕像パタ−ンにおけるトナ−の付
   着量をそれぞれ検出し、２つのトナ−画像パタ−ンの濃
   度差が所定の値になるようにトナ−補給量と静電潜像を
   作るための潜像担持体の表面電位の最大値と最小値との
   差である静電潜像のダイナミックレンジを可変制御する
   ようになっている画像形成装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の画像形成装置において、Ｄ
   ＩＦ制御は、潜像担持体の表面電位と予め設定された濃
   度調整により形成された顕像からの濃度検出電位との差
   が目標値に対する所定範囲内にあるかを判別することで
   露光量が適正であるかを判断し、適正と判断した場合に
   は、トナ−補給制御用パタ−ンの光学センサの検知信号
   と基準となる所定出力との差が所定値以下である場合に
   、上記顕像パタ−ンの少なくとも２種類のものに基づく
   検知信号により、作像に関する帯電電位、現像バイアス
   および露光量の内の少なくとも一つを制御するようにし
   た画像形成装置。
7. 【請求項７】請求項５または６記載の画像形成装置にお
   いて、ＤＩＦ検出値は、２パタ−ンの濃度を複数回検出
   し、その検出値の移動平均としてある画像形成装置。
8. 【請求項８】請求項４記載の画像形成装置において、Ｖ
   ＢＳに応じてポインタを決定するための手段と、決定し
   たポインタに応じて帯電電位、現像バイアスおよび露光
   量を決定する溜めの手段を有し、両手段に応じてダイナ
   ミックレンジを可変制御するようにした画像形成装置。
9. 【請求項９】請求項５記載の画像形成装置において、Ｄ
   ＩＦ値に応じてポインタを決定するための手段と、決定
   したポインタに応じて帯電電位、現像バイアスおよび露
   光量を決定するための手段を有し、両手段に応じてダイ
   ナミックレンジを可変制御するようにした画像形成装置
   。
10. 【請求項１０】潜像担持体に静電潜像を形成し、この静
    電潜像を少なくともトナ−を含む現像剤により現像して
    潜像担持体上に顕像を形成する画像形成装置であって、
    上記潜像担持体上に所定の顕像パタ−ンを形成してこの
    パタ−ンを光学センサに読み取らせ、該光学センサから
    の反射光検出信号に基づいて現像バイアス、帯電電位ま
    たは露光量のうち少なくとも１つを変化させるようにし
    た画像形成装置において、上記光学センサを入力側に接
    続され、出力側には上記現像バイアス、帯電電位、露光
    量を設定するための駆動部および上記現像剤中のトナ−
    の補給量を調整するための駆動部がそれぞれ接続してあ
    る制御部を備え、上記制御部は、上記顕像パタ−ンに基
    づく上記光学センサからの検知信号により、現像剤中へ
    のトナ−補給量と上記潜像坦持体上への静電潜像形成の
    ためのダイナミックレンジとを組み合わせて制御する場
    合、感光体上のトナ−付着量が一定になるように現像バ
    イアスをシフトし、そのシフト量に応じて上記静電潜像
    形成のためのダイナミックレンジを可変制御することを
    特徴とする画像形成装置。
11. 【請求項１１】潜像担持体に静電潜像を形成し、この静
    電潜像を少なくともトナ−を含む現像剤により現像して
    潜像担持体上に顕像を形成する画像形成装置であって、
    上記潜像担持体上に所定の顕像パタ−ンを形成してこの
    パタ−ンを光学センサに読み取らせ、該光学センサから
    の反射光検出信号に基づいて現像バイアス、帯電電位ま
    たは露光量のうち少なくとも１つを変化させるようにし
    た画像形成装置において、上記光学センサを入力側に接
    続され、出力側には上記現像バイアス、帯電電位、露光
    量を設定するための駆動部および上記現像剤中のトナ−
    の補給量を調整するための駆動部がそれぞれ接続してあ
    る制御部を備え、上記制御部は、感光体の表面電位と予
    め設定された濃度調整により形成された画像からの濃度
    検出電位との差が目標値に対する所定範囲内にあるかを
    判別することで露光量が適正であるかを判断し、適正と
    判断した場合には、トナ−補給制御用パタ−ンの光学セ
    ンサの検知信号と基準となる所定出力との差が所定値以
    下である場合には、上記顕像パタ−ンの少なくとも２種
    類のものに基づく検知信号により、作像に関する帯電電
    位、現像バイアスおよび露光量のうちの少なくとも一つ
    を制御し、上記所定値以上の場合には、目標濃度に見合
    うように、上記作像に関する帯電電位、現像バイアスお
    よび露光量のうちの少なくとも一つを制御することを特
    徴とする画像形成装置。