JP4631325B2 - 画像濃度調整装置、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置及びこれに好適に用いられる画像濃度調整装置に関し、より詳しくは二成分現像方式の現像装置を用いた画像形成装置において、低トナー濃度時の露光量制御技術に関するものである。

特開２００２−１６２８０１号公報 特開２００３−１４０４１１号公報

近年、この種の電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置では、装置の小型化や低コスト化が進んでいる。上記プリンターや複写機等の画像形成装置において、装置の小型化や低コスト化を達成するための技術としては、例えば、特開２００２−１６２８０１号公報に開示されたものが既に提案されている。この特開２００２−１６２８０１号公報に係る画像形成装置では、複数の静電潜像担持体と、これら複数の静電潜像担持体に対応して設けられ、各静電潜像担持体を帯電する複数の帯電手段と、前記複数の静電潜像担持体に対応して設けられ、各静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する複数の現像手段とを備えた画像形成装置において、前記各現像手段によって現像される画像の濃度に起因するパラメータを検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて画像形成条件を制御する制御手段とを設け、前記複数の現像手段または複数の帯電手段に電圧を供給する電源回路の少なくとも一部を共通としたものである。

上記特開２００２−１６２８０１号公報に係る画像形成装置では、複数の現像手段または複数の帯電手段に電圧を供給する電源回路の少なくとも一部を共通とすることにより、確かに装置の小型化及び低コスト化に寄与することができるものの、静電潜像担持体としての感光体ドラムの帯電電位と現像バイアス電圧の電位差であるクリーニング・フィールドを所定の範囲内に収める必要があるが、電源回路の共通化によって感光体ドラムの帯電電位が各色で同一の値となると、現像バイアス電圧もある範囲内でしか制御することができないという制限を生じる。

そのため、諸々の事由によって各色の現像装置内のトナー濃度にバラツキが生じると、各色の現像装置のトナー濃度に応じた適切な現像バイアス電圧を、上述した理由によって出力することができず、結果として、各色の現像装置における現像濃度がトナー濃度に応じて変動してしまい、カラーバランスが崩れてしまうという問題点を有していた。

そこで、かかる問題点を解決し、カラーバランスを一定に保ち得る技術としては、例えば、特開２００３−１４０４１１号公報に開示されているものが既に提案されている。

この特開２００３−１４０４１１号公報に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する電圧印加手段と、帯電された静電潜像担持体に画像露光を施し、画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段による露光条件を制御する露光制御手段と、少なくともキャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いて静電潜像を現像し顕像化する現像手段と、前記現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段と、前記現像手段に印加する現像バイアスを制御する現像バイアス制御手段と、静電潜像担持体上の現像像の濃度を検出する濃度検出手段と、を備えた画像形成装置において、所定の表面電位に帯電された静電潜像担持体の表面に、第１のサンプル画像と第２のサンプル画像を形成し、前記第１のサンプル画像の濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記露光手段による露光量を決定するとともに、前記第２のサンプル画像の濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記現像バイアスの印加条件を決定する制御手段を備えるように構成したものである。

しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２００３−１４０４１１号公報に係る画像形成装置の場合には、静電潜像担持体上に第１のサンプル画像と第２のサンプル画像を形成し、前記第１のサンプル画像の濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記露光手段による露光量を決定するとともに、前記第２のサンプル画像の濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記現像バイアスの印加条件を決定する制御手段を備えるように構成したものであるため、静電潜像担持体上に第１のサンプル画像と第２のサンプル画像を形成する必要があり、露光手段による露光量及び現像バイアスを制御するのに要する画像調整時間が長くなり、その分だけ画像形成動作が可能な時間が制限されるという問題点を有していた。

また、上記特開２００３−１４０４１１号公報に係る画像形成装置の場合には、静電潜像担持体上に第１のサンプル画像と第２のサンプル画像を形成する必要があるため、これら第１のサンプル画像と第２のサンプル画像を形成するためにトナーが無駄に消費されるという問題点をも有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置の小型化及び低コスト化を達成しつつ、画像調整時間を大幅に短縮することが可能であり、トナーの無駄な消費を防止することができるとともに、カラーバランスが崩れるのを抑制することができ、画質の向上が可能な画像形成装置及びこれに好適に用いられる画像濃度調整装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、露光手段によって画像露光を施すことにより、潜像担持体上に画像濃度を検出するためのパッチ画像に対応した潜像を形成するとともに、当該パッチ画像の潜像を二成分現像手段に所定の現像バイアスを印加して現像することによりパッチ画像とし、前記パッチ画像の濃度を濃度検出手段により検出して、当該濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記現像手段に印加する現像バイアスと前記露光手段による露光量を制御することにより、画像濃度を調整する画像濃度調整装置において、
前記潜像担持体上に現像バイアス及び露光量の制御に共通の一つのパッチ画像を形成し、
当該パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されている特定高濃度との差に基づいて、前記露光手段による露光量を変化させた場合でもほとんど変化しない濃度に設定された特定高濃度が目標特定高濃度と一致するように、現像手段に印加する現像バイアスを当該現像バイアスの制御に伴うハーフトーン画像の濃度変化を考慮して制御するとともに、
前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されているハーフトーン画像の濃度との差に基づいて、ハーフトーン画像の濃度が目標ハーフトーン濃度と一致するように、露光手段による露光量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像濃度調整装置である。

また、請求項２に記載された発明は、潜像担持体と、前記潜像担持体に画像露光を施して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、少なくともキャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を被検知媒体上で検出する濃度検出手段と、を備えた画像形成装置において、
前記潜像担持体上に現像バイアス及び露光量の制御に共通の一つのパッチ画像を形成し、
当該パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されている特定高濃度との差に基づいて、前記露光手段による露光量を変化させた場合でもほとんど変化しない濃度に設定された特定高濃度が目標特定高濃度と一致するように、現像手段に印加する現像バイアスを当該現像バイアスの制御に伴うハーフトーン画像の濃度変化を考慮して制御するとともに、
前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されているハーフトーン画像の濃度との差に基づいて、ハーフトーン画像の濃度が目標ハーフトーン濃度と一致するように、露光手段による露光量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、装置の小型化及び低コスト化を達成しつつ、画像調整時間を大幅に短縮することが可能であり、トナーの無駄な消費を防止することができるとともに、カラーバランスが崩れるのを抑制することができ、画質の向上が可能な画像形成装置及びこれに好適に用いられる画像濃度調整装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示すものであり、図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

このフルカラープリンター01は、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（潜像担持体）11, 12, 13, 14を有する画像形成ユニット1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電手段）21, 22, 23, 24と、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34を照射して静電潜像を書き込む図２に示すレーザ光学ユニット（露光手段）03と、現像装置 （現像手段）41, 42, 43, 44と、上記４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの２つの感光体ドラム11, 12に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）51及び他の２つの感光体ドラム13, 14に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）52と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール（転写部材）60とで、その主要部が構成されている。

感光体ドラム11, 12, 13, 14は、図３に示すように、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて互いに平行に配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。

各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図２に示すレーザ光学ユニット03に入力される。このレーザ光学ユニット03では、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光31, 32, 33, 34が画像情報に応じて変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射されて静電潜像が書き込まれる。

上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが実行される。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、例えば、95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図３に示すように、接触型帯電手段としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約-800ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-300Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電手段としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。

その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、露光手段としてのレーザ光学ユニット03によってイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像情報に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、レーザ光学ユニット03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は-60 Ｖ以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。

この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、二成分現像方式であれば、他の現像方式を採用してもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。

現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる二成分現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44は、図２に示すトナーカートリッジ04Y,04M,04C,04K からトナー又は現像剤が補給されると、この補給されたトナー等は、図３に示すように、オーガー404 で充分にキャリアと攪拌されて摩擦帯電される。現像ロール401 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール（不図示）が固定した状態で配置されている。この現像ロール401 に現像剤を搬送するパドル403 によって、当該現像ロール401 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50ｇ／ｍ2 であり、また、このとき現像ロール401 上に存在するトナーの帯電量は、概ね-20 〜-35 μＣ／g 程度である。

上記現像装置41, 42, 43, 44で使用されるトナーとしては、次式で規定される形状係数ＭＬＳ２が１００〜１４０、例えば、ＭＬＳ２＝１３０程度のもので、平均粒径が３μｍ〜１０μｍの所謂" 球形トナー" が好適に用いられる。
ＭＬＳ２＝｛（トナー粒子の絶対最大長）×２）｝
／｛（トナー粒子の投影面積）×π×１／４×１００｝

上記現像ロール401 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール401 にAC＋DCの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、現像バイアス電圧はＡＣが4 ｋＨｚ、1.5 ｋＶppで、ＤＣが-230Ｖ程度である。

次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52上に、静電的に一次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマジェンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。

上記第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜+500Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜-35 μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380Ｖ程度が望ましい。

この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝10² 〜10³ Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層（Ｒ＝10⁵ 〜10⁹ Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝10⁵ 〜10⁹ Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。

このように第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色像までの最終的なトナー像が形成されることになる。

この二次中間転写ドラム53上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜+1200 Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜-35 μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。

この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。

次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る転写用紙Ｐ上に三次転写される。この転写用紙Ｐは、図２に示すように、給紙カセット05から紙送り工程を経てレジストローラ90を通過し、二次中間転写ドラム53と転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、転写用紙Ｐ上に形成された最終的なトナー像は、定着器70によって熱及び圧力で定着され、フルカラープリンター01の上部に設けられた排出トレイＴ上に排出され、一連の画像形成プロセスが完了する。

最終転写ロール60は、例えば、外径が20ｍｍに形成され、抵抗値は１０⁸ Ω程度に設定される。この最終転写ロール60は、金属シャフトの上にウレタンゴム等からなる被覆層を設け、その上に必要に応じてコーティングを施して構成されている。最終転写ロール60に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜+5000 Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約+6μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜+2000 Ｖ) を得ている。

これら一連の転写工程においては、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電している像中の正規帯電極性トナーの一部が逆極性の（＋）帯電トナーとなることがある。この（＋）帯電トナーは、次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電装置21, 22, 23, 24に付着、堆積する。これら帯電装置21, 22, 23, 24のトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。

そこで、このような帯電装置21, 22, 23, 24に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字持の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を行なうようになっている。

帯電装置21, 22, 23, 24、感光体ドラム11, 12, 13, 14、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 、二次中間転写ドラム53、最終転写ロール60に、最終転写ロール60が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、印字動作中に、帯電装置21, 22, 23, 24に付着、堆積した逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール60まで順々に転写して移動し、最終転写ロール60に接触して設けたブレードなどの最終クリーニング部材801 を含んだクリーニング装置80によって回収する。

この実施の形態では、帯電装置21, 22, 23, 24の表面電位を０Ｖ、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位を-300Ｖ、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位を-800Ｖ、二次中間転写ドラム53の表面電位を-1300 Ｖ、最終転写ロール60の表面電位を-2000 Ｖに設定している。この電位勾配は、各部材の金属部（シャフト、パイプ）に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 又は二次中間転写ドラム53などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の（＋）帯電トナー回収モードによって帯電装置21, 22, 23, 24に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。

なお、必要に応じて、通常の（−）極性に帯電したトナーであって、感光体ドラム11, 12, 13, 14や第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 、及び二次中間転写ドラム53の表面に残留したトナーを、同様の方法にて（印加する電圧の極性のみを反転することによって）除去することができる。

以上が、上記の如く構成されるフルカラープリンタ01における画像形成プロセスであるが、当該フルカラープリンタでは、画像のプリント動作を繰り返すと、現像装置41, 42, 43, 44内のイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが徐々に消費されるため、当該現像装置41, 42, 43, 44によって現像される各色のトナー像の濃度を測定して、適宜トナーを補給する必要がある。また、上記電子写真方式のフルカラープリンタ01では、静電気を利用しているため、環境変動や経時変化によって画像濃度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に対して、プロセスを制御するように構成されている。

その方法の一つとして、現像装置41, 42, 43, 44内の各色のトナー濃度を直接測定するのではなく、感光体や中間転写体、あるいは用紙への転写ロール、転写ベルト等の画像濃度検出媒体の表面に、濃度検出用のパッチ画像を形成し、その濃度を光学濃度センサで検出し、トナーの補給や画像形成条件等を制御する方法がある。

そこで、この実施の形態では、露光手段によって画像露光を施すことにより、潜像担持体上に画像濃度を検出するためのパッチ画像に対応した潜像を形成するとともに、当該パッチ画像の潜像を二成分現像手段に所定の現像バイアスを印加して現像することによりパッチ画像とし、前記パッチ画像の濃度を濃度検出手段により検出して、当該濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記現像手段に印加する現像バイアスと前記露光手段による露光量を制御することにより、画像濃度を調整する画像濃度調整装置において、前記潜像担持体上に一種類のパッチ画像を形成し、当該パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記現像手段に印加する現像バイアスと前記露光手段による露光量を制御する制御手段を備え、前記制御手段によって現像手段に印加する現像バイアスと露光手段による露光量を制御することにより、出力画像の特定高濃度とハーフトーン濃度をそれぞれの目標値に合わせるように構成されている。

また、この実施の形態では、前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果に基づいて、出力画像の特定高濃度が目標濃度と一致するように、制御手段によって現像手段に印加する現像バイアスを制御するように構成されている。

さらに、この実施の形態では、前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果に基づいて、ハーフトーン画像の濃度が目標濃度と一致するように、制御手段によって露光手段による露光量を制御するように構成されている。

又、この実施の形態では、前記出力画像の特定高濃度は、前記露光手段による露光量を変化させた場合でも、前記出力画像の濃度がほとんど変化しない最高濃度に設定されている。

更に、この実施の形態では、前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と、前記出力画像の特定高濃度及びハーフトーン濃度との関係が予め既知であるように構成されている。

すなわち、この実施の形態では、最終転写ロール60や二次中間転写ドラム53等の画像濃度検出媒体上において、その軸方向の同じ位置に、プロセス方向には位置をずらして、画像濃度検出用の一種類のパッチ画像を形成することにより、１つの濃度検出手段で各色の一種類のパッチ画像の光学濃度を検出することができるように構成されている。

感光体ドラム11, 12, 13, 14上でパッチ画像を検出するには、各感光体ドラム11, 12, 13, 14に対して、つまり４つの濃度検出手段が必要となってしまう。第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上であれば、２つの濃度検出手段で良い。二次中間転写ドラム53上あるいは最終転写ロール60上であれば、１つの濃度検出手段で良い。また、パッチ画像に基づいて画像濃度を制御する場合には、下流のプロセスの方が用紙に近い条件となるので好ましい。つまり、二次中間転写ドラム53、更に好ましくは最終転写ロール60を、パッチ画像の濃度を検出する画像濃度検出媒体とするのが良い。

この実施の形態では、図３に示すように、最終転写ロール60上にパッチ画像を転写し、当該最終転写ロール60上に転写されたパッチ画像の濃度を、濃度検出手段としての光学濃度センサ100 で検出するように構成されている。

上記パッチ画像は、非画像領域ここでは画像を形成していないタイミングで、画像形成時と同じ帯電、露光、転写条件で、直流電圧に交流電圧を重畳した所定の現像バイアス電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃin３３％の10×12ｍｍのものを、図４に示すように、最終転写ロール60上に3 ｍｍの間隔で形成するようになっている。ここで、パッチ画像200 の画像濃度がＣin３３％に設定されているのは、当該パッチ画像200 をレーザ光学ユニット03で万線スクリーンを用いて形成する際に、万線スクリーンを２ＯＮ−４ＯＦＦのタイミングで画像露光することにより、容易に形成することができるからである。

ところで、図５は、現像バイアスの直流成分を変化させた場合におけるベタ（最高濃度）画像とハーフトーン画像の濃度変化を示したグラフである。

この図５から明らかなように、現像バイアスの直流成分の電圧を上げていくと、ベタ画像及びハーフトーン画像の濃度が上昇することがわかる。

一方、図６は露光手段としてのレーザ光学ユニット03の露光量（レーザダイオード（ＬＤ）の光量）を変化させた場合におけるベタ（最高濃度）画像とハーフトーン画像の濃度変化を示したグラフである。

この図６から明らかなように、ＬＤの光量を上げると、それに伴ってハーフトーン画像の濃度が上昇するのに対して、ＬＤの光量を上げるても、ベタ画像の濃度がほとんど変化しないことがわかる。その理由は、通常、レーザ光学ユニット03のＬＤの光量は、図７に示すように、当該ＬＤの光量が変化しても、感光体ドラムの表面電位の変化が小さい範囲に設定されており、ハーフトーン画像の場合には、ＬＤの光量の変化に伴って、感光体ドラムの表面電位が変動し、濃度が変化するのに対し、ベタ画像の場合には、１００％画像露光が施されるため、ＬＤの光量が変化しても、感光体ドラムの表面電位の変動が殆ど濃度に影響しないからである。

そこで、本実施の形態では、上記の特性に鑑みて、以下のような手段によって、一種類のパッチ画像で、現像手段における現像バイアスの制御とともに、露光手段としてのレーザ光学ユニット03の露光量の制御を行うように構成されている。

即ち、図８に示すように、あらかじめ目標とするベタ画像の濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤ）と、目標とするハーフトーン画像の濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴ）を設定しておき、パッチ画像を形成して、当該パッチ画像の濃度（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）を光学濃度センサ100 によって測定する。尚、それに先だって、パッチ画像の濃度（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）の読み値に対して、ベタ画像とハーフトーン画像の濃度がどのように変化するかの特性を予め測定しておく。

そして、先ず、パッチ画像の濃度（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）から求められるベタ画像の濃度を、目標画像濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤ）に合わせるために、現像バイアスの直流成分を制御する。この現像バイアスの変更量は、図８に示すように、パッチ画像の濃度（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）と、目標とするベタ画像の濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤ）との差（Ｄｉｆ＿ＳＡＤ）に相当する量である。次に、現像バイアスの直流成分がＤｉｆ＿ＳＡＤに相当する分だけ変更されると、図８に示すように、ハーフトーンの画像濃度も、当該現像バイアスの直流成分の変更量に応じて、Ｄｉｆ＿ＨＴ＿Ｆｉｘだけ変化する。

そのため、次に、上記パッチ画像の濃度（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）の検出結果に基づいて、ハーフトーン画像の濃度を目標とするハーフトーン画像の濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴ）に一致させるには、上述した現像バイアスの直流成分を変更したことに伴うハーフトーン画像の濃度の変化分（Ｄｉｆ＿ＨＴ＿Ｆｉｘ）と、本来のパッチ画像の濃度（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）と目標とするハーフトーン画像の濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴ）の差（Ｄｉｆ＿ＨＴ）を合算した最終的なＤｉｆ＿ＨＴに相当する分だけＬＤ光量を変化させれば、ベタ画像の濃度を目標画像濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤ）に合わせたままの状態で、ハーフトーン画像の濃度を目標とする濃度に合わせることができることになる。その理由は、ＬＤ光量の変化量は、図８に示したように、ベタ画像の濃度変化にほとんど寄与しないので、結果としてベタ画像とハーフトーン画像の双方を所望の濃度に合わせることが可能となるためである。

上記光学濃度センサ100 は、図９に示すように、最終転写ロール60の軸方向の中央部に、当該最終転写ロール60の外周において、半径方向の延長線上に位置するように配置されている。この光学濃度センサ100 は、ホルダ101 内に固定した状態で取り付けられている。また、最終転写ロール60の下部には、ブレード状の最終クリーニング部材801 を備えたクリーニング装置80が配設されている。なお、図６中、802 はトナー回収ボックス、803 は最終転写ロール60の支持フレーム、804 は支持フレーム803 に設けられた除電器、805 はバイアスプレートをそれぞれ示している。

また、上記光学濃度センサ100 は、図１０に示すように、鏡面反射光を検知する鏡面反射型のセンサとなっており、最終転写ロール60表面の検知位置に対して、所定の入射角度φだけ傾斜して配置されたＬＥＤ等からなる発光素子102 と、この発光素子102 から最終転写ロール60表面の検知位置に照射され、当該検知位置から正反射される鏡面反射光を検知するため、最終転写ロール60表面の検知位置に対して、前記所定の入射角度と等しい反射角度だけ傾斜して配置されたフォトトランジスタ等からなる受光素子103 とから構成されている。

なお、上記光学濃度センサ100 としては、図１１に示すように、拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよい。また、鏡面反射型のセンサと拡散反射型のセンサの双方を用いても良い。この場合には、鏡面反射成分と散乱光成分の両方の値に基づいてトナー濃度を検知することにより、トナー濃度の検知精度を一層向上させることが可能となる。

図１はこの実施の形態に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。

図１において、300 は光学濃度センサ100 の検知結果に基づいて、現像装置41, 42, 43, 44の現像バイアス電圧を制御するとともに、レーザ光学ユニット03におけるＬＤ光量を制御する制御手段としてのＭＣＵ、301 はＭＣＵ300 からの出力信号に基づいて、現像装置41, 42, 43, 44に印加する現像バイアスの直流電圧Ｖbiasを発生する現像バイアス発生用の高圧電源、302 はＭＣＵ300 からの出力信号に基づいて、帯電装置21, 22, 23, 24に共通に印加するバイアス電圧を発生する帯電バイアス用の高圧電源をそれぞれ示すものである。なお、上記現像装置41, 42, 43, 44は、現像バイアスの交流電圧が各色共通に設定されている。

以上の構成において、この実施の形態に係る画像濃度調整装置を適用した画像形成装置では、次のようにして、装置の小型化及び低コスト化を達成しつつ、画像調整時間を大幅に短縮することが可能であり、トナーの無駄な消費を防止することができるとともに、カラーバランスが崩れるのを抑制することができ、画質の向上が可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係るフルカラープリンター01では、所定のプリント枚数や所定の時間間隔毎などの所定間隔で、プリントジョブを開始するときに、画像濃度を調整する画像濃度調整モードが実行される。

図１２は上記フルカラープリンター01において実行される画像濃度調整モードのアルゴリズムを示すものであり、当該アルゴリズムに基づいて特定高濃度としてのベタ画像（最高濃度）とハーフトーン画像の濃度が調整される。

まず、上記フルカラープリンター01では、図２及び図３に示すように、画像濃度調整モードにおいて、各画像形成ユニット1, 2, 3, 4でイエロー、マジェンタ、シアン、ブラックの各色のパッチ画像200 が一種類のみ作成される。これらの一種類のパッチ画像200 としては、例えば、図４に示すように、幅１０ｍｍ、長さ１２ｍｍの矩形状に形成された画像が用いられる。また、上記パッチ画像200 は、例えば、その濃度が３３％に設定され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にパッチ画像200 をレーザ光学ユニット03で書き込む際に、レーザー光31, 32, 33, 34を２ライン連続してｏｎ状態にした後、４ライン連続してＯＦＦ状態とする、所謂２ｏｎ４ｏｆｆの画像露光が施される。上記イエロー、マジェンタ、シアン、ブラックの各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像は、通常の画像形成時と同じ所定の現像バイアスが印加された現像装置41, 42, 43, 44によって対応する色のトナーで現像され、トナー像となる。上記各画像形成ユニット1, 2, 3, 4によって形成されたイエロー、マジェンタ、シアン、ブラックの各色のパッチ画像200 は、各色の感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 及び二次中間転写ドラム53を介して、最終転写ロール60上に転写され、当該最終転写ロール60の表面に対向するように配置された光学濃度センサ100 によって検出される（ステップ１０１）。

上記光学濃度センサ100 によって検知されたイエロー、マジェンタ、シアン、ブラックの各色のパッチ画像200 の濃度値は、図１に示すように、ＭＣＵ300 に入力される。このＭＣＵ300 では、図１２に示すように、予め設定されているベタ画像の目標濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤ）と、検知されたパッチ画像の濃度値（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）との差であるＤｉｆ＿ＳＡＤが演算される（ステップ１０２）。このＤｉｆ＿ＳＡＤがプラスである場合には、パッチ画像の濃度値Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤが目標濃度Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤより高いことを意味し、現像バイアスの直流電圧を下げる調整が行われることになる。一方、上記Ｄｉｆ＿ＳＡＤがマイナスである場合には、パッチ画像の濃度値Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤが目標濃度Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤより低いことを意味し、現像バイアスの直流電圧を上げる調整が行われることになる。

次に、上記ＭＣＵ300 では、予め設定されているハーフトーン画像の目標濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴ）と、検知されたパッチ画像の濃度値Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤとの差であるＤｉｆ＿ＨＴが演算される（ステップ１０３）。このＤｉｆ＿ＨＴがプラスである場合には、パッチ画像の濃度値Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤがハーフトーン画像の目標濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴ）より高いことを意味し、レーザ光学ユニット03のＬＤ（レーザーダイオード）光量を下げる調整が行われることになる。一方、上記Ｄｉｆ＿ＨＴがマイナスである場合には、パッチ画像の濃度値Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤが目標濃度Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴより低いことを意味し、レーザ光学ユニット03のＬＤ光量を上げる調整が行われることになる。

その後、ＭＣＵ300 は、上記の如く演算された予め設定されている目標濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＳＡＤ）と、検知されたパッチ画像の濃度値（Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤ）との差であるＤｉｆ＿ＳＡＤに、予め設定されている係数であるＤＢ２ＬＤ Ｃｎｓｔを乗算し、演算結果をＤｉｆ Ｆｉｘとする（ステップ１０４）。ここで、ＤＢ２ＬＤ＿Ｃｎｓｔは、図５に示すように、現像バイアスの直流電圧を調整したことによるハーフトーン濃度の変化の割合を基に算出した定数である。

次に、ＭＣＵ300 は、予め設定されているハーフトーンの目標濃度（Ｔａｒｇｅｔ＿ＨＴ）と検知されたパッチ画像の濃度値Ｐａｔｃｈ＿ＳＡＤとの差であるＤｉｆ＿ＨＴと、予め設定された固定値（Ｄｉｆ＿ＨＴ＿Ｆｉｘ）の差を演算し、当該演算結果をＤｉｆ＿ＨＴとする（ステップ１０５）。

更に、ＭＣＵ300 は、上記の如く求められた新たなＤｉｆ＿ＨＴにあらかじめ設定されている定数（ＬＤ＿Ｃｎｓｔ）を乗算し、当該乗算結果をＬＤ＿Ｆｉｘとする（ステップ１０６）。ここで、ＬＤ＿Ｃｎｓｔは、レーザ光学ユニット03のＬＤ光量によるハーフトーン濃度の変化の割合を基に算出した定数である。

そして、上記ＭＣＵ300 は、求められたＬＤ＿Ｆｉｘをあらかじめ設定されている標準ＬＤ光量（ＬＤ＿ｎｏｍｉ）から減算したＬＤ光量（ＬＤ＿Ｐｏｗｅｒ）を求めるとともに、当該ＬＤ光量（ＬＤ＿Ｐｏｗｅｒ）と等しくなるようにレーザ光学ユニット03のＬＤ光量を調整し、プリント画像を形成する（ステップ１１３、１１７）。

ただし、上述した方法で求めたＬＤ＿Ｆｉｘをそのまま無制限に使用すると、画像濃度は、所望の値になったとしても細線の再現性等に支障を来す場合が考えられるので、本実施の形態では、ＬＤ＿Ｆｉｘの値に上限値Ｍａｘ＿ＬＤ＿Ｆｉｘと下限値Ｍｉｎ＿ＬＤ＿Ｆｉｘを設け、ＬＤ＿Ｆｉｘの値を制限するように構成されている。

即ち、上記ＭＣＵ300 は、上述した方法で求めたＬＤ＿Ｆｉｘが、上限値Ｍａｘ＿ＬＤ＿Ｆｉｘを越えているか否かを判別し（ステップ１０７）、当該ＬＤ＿Ｆｉｘが上限値Ｍａｘ＿ＬＤ＿Ｆｉｘを越えている場合には、ＬＤ＿Ｆｉｘの値を上限値Ｍａｘ＿ＬＤ＿Ｆｉｘに等しく設定する（ステップ１０８）。同様に、上記ＭＣＵ300 は、上述した方法で求めたＬＤ＿Ｆｉｘが、下限値Ｍｉｎ＿ＬＤ＿Ｆｉｘを下回っているか否かを判別し（ステップ１１１）、当該ＬＤ＿Ｆｉｘが下限値Ｍｉｎ＿ＬＤ＿Ｆｉｘを下回っている場合には、ＬＤ＿Ｆｉｘの値を下限値Ｍｉｎ＿ＬＤ＿Ｆｉｘに等しく設定する（ステップ１１２）。

また、ＬＤ＿Ｆｉｘの値が微小の場合には、出力画像に及ぼす効果はほとんどないので、ＬＤ＿Ｆｉｘの絶対値がＬＤ＿Ｎｏ＿Ｆｉｘ未満の場合には、補正を行わない領域とし、ＬＤ＿Ｆｉｘの絶対値がこの範囲内にあるときには、ＬＤ＿Ｆｉｘを「０」とみなしてＬＤ光量の補正を行わないように設定されている（ステップ１０９，１１０）。

次に、ＭＣＵ300 は、先に求めた新たなＤｉｆ＿ＨＴにあらかじめ設定されているＬＤ２ＤＢ＿Ｃｎｓｔを乗算し、当該乗算結果をＬＤ２ＤＢ＿Ｆｉｘとする（ステップ１１４）。

この実施の形態に係るプリンターでは、図６に示すように、ＬＤ光量を変化させても、ベタ画像の濃度はほとんど変化しないが、ＬＤ光量を変化させたときに、ベタ画像の濃度が変化する画像形成装置に適用する場合など、アルゴリズムの汎用性を考慮して、ＬＤ光量を変化させたときのベタ画像の変化量を求めるのがＬＤ２ＤＢ＿Ｆｉｘである。

なお、本実施の形態では、ＬＤ２ＤＢ＿Ｃｎｓｔを「０」に設定し、実施上この制御は行っていない。

その後、ＭＣＵ300 は、Ｄｉｆ＿ＳＡＤとＬＤ２ＤＢ Ｆｉｘの差を、新たなＤｉｆ＿ＳＡＤとする（ステップ１１５）。本実施の形態では、上述したように、ＬＤ２ＤＢ＿Ｆｉｘが「０」であるため、Ｄｉｆ＿ＳＡＤは先に求めたＤｉｆ＿ＳＡＤの値に等しい。

上記ＭＣＵ300 は、求められたＤｉｆ＿ＳＡＤに基づいて現像バイアスの調整を行い、ベタ画像及びハーフトーンの濃度を目標濃度に合わせる画像濃度の制御を行う（ステップ１１６）。

この求められたＤｉｆ＿ＳＡＤに基づいた現像バイアスの調整は、次のように行われる。

上記制御回路 300は、予め、テストパッチが転写されていない状態で、最終転写ロール60の表面を光学濃度センサ100 で検知し、このときの光学濃度センサ100 の出力Ｖcln を記憶しておく。次に、制御回路 300は、図１３に示すように、画像形成時と同じ帯電、露光、現像、転写条件で、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック （Ｋ）の各色につき、像密度33％の10×12ｍｍのテストパッチ200 を、図４に示すように、最終転写ロール60上に3 ｍｍの間隔で形成する（ステップ２０１）。上記テストパッチ200 を形成する条件は、図１４に示すように、上述したごとく、画像形成時と同じ感光体ドラムの帯電電位ＶH 、画像露光に伴う感光体ドラムの表面電位ＶL1、現像バイアス電圧Ｖdc1 に設定されている。

その後、上記最終転写ロール60上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のテストパッチ200 の中を、図１５（ａ）又は図１５ （ｂ）に示すように、光学濃度センサ100 で0.5 ｍｍのピッチで１６点検知して平均値Ｖpatch を求める（ステップ２０１）。なお、ここでは、図１５（ａ）に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ100 を用いている。そして、各色の平均値を最終転写ロール60の素面の値で割った比Ｖpatch ／Ｖcln を、濃度の代用値とする。ここで、最終転写ロール60の素面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール60素面の反射率の変動やＬＥＤ発光量変動を補正するためである。

この結果、制御回路 300は、各色に対してＶpatch ／Ｖcln を所定の目標値と比較し、求めたテストパッチの濃度と目標値との比較結果から、図１６に示すように、各色のトナー像に対応した仮の現像バイアス電圧Ｖdcを算出する（ステップ２０２）。ここで、上記各色のトナー像に対応した仮の現像バイアス電圧Ｖdcを算出する方法としては、例えば、求めたテストパッチの濃度をＹ現とし、テストパッチの濃度の目標値をＹＡとすると、テストパッチの濃度の目標値ＹＡと、求めたテストパッチの濃度Ｙ現の差（ＹＡ−Ｙ現＝Δ濃度）を求め、この差であるΔ濃度に基づいて、図１７に示すような補正式や補正テーブルによって、現在の現像バイアスからの補正値ΔＶdcを求め、仮の現像バイアス電圧である仮Ｖdcを求める方法が用いられる。

次に、上記の如く求められたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の仮現像バイアス電圧Ｖdcから現像バイアス電圧の平均値Ｖave を算出する（ステップ２０３）。

その後、制御回路300 は、図１７に示すように、各色のトナー像に対応した仮の現像バイアス電圧Ｖdcが、現像バイアス電圧の平均値Ｖave から所定の値αを減算した値（Ｖave −α）以上か否かを判別する（ステップ２０４）。そして、仮の現像バイアス電圧Ｖdcが、現像バイアス電圧の平均値Ｖave から所定の値αを減算した値（Ｖave −α）以上である場合には、当該仮の現像バイアス電圧Ｖdcが、現像バイアス電圧の平均値Ｖave に所定の値βを加算した値（Ｖave ＋β）以下であるか否かを判別する（ステップ２０５）。一方、仮の現像バイアス電圧Ｖdcが、現像バイアス電圧の平均値Ｖave から所定の値αを減算した値（Ｖave −α）以上でない場合、つまりＶdc＜（Ｖave −α）である場合には、現像バイアス電圧Ｖdcをその下限値である（Ｖave −α）に設定する（ステップ２０６）。

また、上記仮の現像バイアス電圧Ｖdcが、現像バイアス電圧の平均値Ｖave に所定の値βを加算した値（Ｖave ＋β）以下である場合には、仮現像バイアス電圧Ｖdcをそのまま現像バイアス電圧Ｖdcに設定する（ステップ２０７）。一方、仮の現像バイアス電圧Ｖdcが、現像バイアス電圧の平均値Ｖave に所定の値βを加算した値（Ｖave ＋β）以下でない場合、つまりＶdc＞（Ｖave ＋β）である場合には、現像バイアス電圧Ｖdcをその上限値である（Ｖave ＋β）に設定する（ステップ２０８）。なお、仮の現像バイアス電圧は、上下限値を持たず、仮の現像バイアス電圧から最終の現像バイアスを決める際に上下限の規制が入るようになっている。

なお、上記現像バイアス電圧Ｖdcの４色間ばらつきの上下限値であるα及びβは、例えば、それぞれ２０Ｖ程度に設定される。

このように、上記現像バイアス電圧Ｖdcの設定値に４色間ばらつきの上下限値を設けているのは、現像バイアス電圧Ｖdcの値を変更する際に、当該現像バイアス電圧Ｖdcの値が他色Ｖdcに比べてあまりに低く設定しすぎると、クリーニング電界が大きくなりすぎて、トナーと逆極性に帯電したキャリアが感光体ドラムの表面に付着する所謂ＢＣＯに起因した色点や斑点などの画質欠陥が発生し、当該現像バイアス電圧Ｖdcの値が他色Ｖdcに比べてあまりに高く設定しすぎると、クリーニング電界が小さくなりすぎて、かぶりが発生するので、これを防止するためである。

画像形成装置の特性に応じて、前記現像バイアス電圧の平均値Ｖave にも上限値、下限値を設けても良い。つまり、帯電装置の良好に帯電できる帯電電圧の上限Ｖh に相当する平均値Ｖave を上限値としたり、安定して均一な画像濃度が得られる現像バイアス電圧を平均値Ｖave の下限値とするのを有効である。具体的には、４色ばらつき上下限値とは別に平均値Ｖave として上限２８０Ｖ、下限１５０Ｖに設定して、その範囲内で本実施の形態に基づく規則に従い、各色の現像バイアス電圧Ｖdcを設定する。

上記の如くして、各色の現像バイアス電圧の値を制御することにより、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のうち、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）が薄く、ブラック（Ｋ）が濃い場合には、図１８に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各現像バイアス電圧Ｖdcを、上記のようにして求められる各現像バイアス電圧Ｖdc2 に変更するとともに、ブラック （Ｋ）の現像バイアス電圧Ｖdcを、現像バイアス電圧Ｖdc2 に変更することにより、各色の画像とも良好な濃度の画像を得ることができ、フルカラー画像も発色性の良い画像を得ることができる。

なお、上記実施の形態では、４色の現像バイアス電圧の平均値Ｖave をもとに、現像バイアス電圧の上下限値を定めたが、これに限らず、特性色（例えば、黒色）に重み付けをして定めても良い。

その後、画像濃度制御回路 300は、現像バイアス電圧の平均値Ｖave に、クリーニングフィールド電圧Ｖcln を加算した値（Ｖave ＋Ｖcln ）に、各帯電装置21, 22, 23, 24によって帯電された感光体ドラム11,12, 13, 14 の表面電位がなるように、共通の帯電電圧Ｖｈを設定する（ステップ２０９）。この際、共通の帯電電圧Ｖｈは、必ずしも変更しなくとも良い。

なお、上記の如く現像バイアス電圧Ｖdcを制御した場合でも、同時に、現像バイアス電圧の平均値Ｖave に、クリーニングフィールド電圧Ｖcln を加算した値（Ｖave ＋Ｖcln ）に、各帯電装置21, 22, 23, 24による感光体ドラム11,12, 13, 14 の表面電位Ｖｈを制御することにより、クリーニングフィールド電圧Ｖcln を各色とも一定範囲内に維持することができ、所望の画像濃度を得ることができるのは勿論のこと、かぶりやＢＣＯに起因する色点や斑点などの画質欠陥が発生するのを確実に防止することができる。

そして、画像濃度制御回路 300は、上記の如く設定された各色の現像バイアス電圧Ｖdc、及び帯電電圧Ｖｈに変更するように、電位制御回路 301に信号を送り、当該電位制御回路 301によって各現像装置用高圧電源303 及び共通の帯電装置用高圧電源 302を介して、現像装置41,42, 43,44及び帯電装置21,22, 23,24に各色の現像バイアス電圧Ｖdc、及び帯電電圧Ｖｈを出力する（ステップ２１０）。

このように、上記実施の形態の場合には、各帯電装置21,22, 23,24に電圧を供給する帯電装置用高圧電源 302を共通化することができるので、電源の小型化、低コスト化が実現できる。

また、上記実施の形態の場合には、装置の小型化及び低コスト化を達成しつつ、画像濃度調整のために、一種類のパッチ200 のみを形成し、当該一種類のパッチ200 の光学濃度を検出すれば良いので、画像調整時間を大幅に短縮することが可能であり、トナーの無駄な消費を防止することができる。

さらに、上記実施の形態の場合には、現像バイアスとともに、露光量によってハーフトーン画像の濃度を調整するため、トナー濃度の調整に伴って各現像装置の現像濃度のバランスが崩れるのを抑制することができ、画質の向上が可能となっている。

又、上記実施の形態の場合には、帯電装置の電源が共通の場合、現像時のクリーニングフィールドをどの色も所定範囲内に収めつつ、現像コントラストを色毎に可変できるため、現像バイアスのみを個別に変更するだけで構成が簡素化され、低コストを達成しつつＢＣＯやかぶりのない安定した画像濃度の高画質画像が得られる。

更に、上記実施の形態の場合には、黒文字画像を優先させた画像や、カラートナーとは異なる粒径、現像性でも独立して調整可能で、ＹＭＣを共通にすることで、小型化、低コスト化を達成できる。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの要部を示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示す構成図である。 図４は転写ロールを示す斜視図である。 図５は現像バイアスと画像濃度との関係を示すグラフである。 図６はＬＤ光量と画像濃度との関係を示すグラフである。 図７はＬＤ光量と表面電位との関係を示すグラフである。 図８はパッチ濃度と画像濃度との関係を示すグラフである。 図９は光学濃度センサ等の配置を示す構成図である。 図１０は光学濃度センサを示す構成図である。 図１１は光学濃度センサを示す構成図である。 図１２は画像濃度の制御動作を示すフローチャートである。 図１３は画像濃度の制御動作を示すフローチャートである。 図１４は感光体ドラムの表面電位を示す模式図である。 図１５は光学濃度センサの動作状態を示す構成図である。 図１６は現像バイアスの制御を示す説明図である。 図１７は現像バイアスの制御を示すグラフである。 図１８は現像バイアスの制御を示すグラフである。

符号の説明

０３：レーザ光学ユニット、１１，１２，１３，１４：感光体ドラム、２１，２２，２３，２４：帯電装置、４１，４２，４３，４４：現像装置、１００：光学濃度センサ、２００：パッチ画像、３００：ＭＣＵ（制御手段）、３０１：現像装置用高圧電源、３０２：帯電装置用高圧電源。

Claims (2)

1. 露光手段によって画像露光を施すことにより、潜像担持体上に画像濃度を検出するためのパッチ画像に対応した潜像を形成するとともに、当該パッチ画像の潜像を二成分現像手段に所定の現像バイアスを印加して現像することによりパッチ画像とし、前記パッチ画像の濃度を濃度検出手段により検出して、当該濃度検出手段の検出結果に基づいて、前記現像手段に印加する現像バイアスと前記露光手段による露光量を制御することにより、画像濃度を調整する画像濃度調整装置において、
   前記潜像担持体上に現像バイアス及び露光量の制御に共通の一つのパッチ画像を形成し、
   当該パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されている特定高濃度との差に基づいて、前記露光手段による露光量を変化させた場合でもほとんど変化しない濃度に設定された特定高濃度が目標特定高濃度と一致するように、現像手段に印加する現像バイアスを当該現像バイアスの制御に伴うハーフトーン画像の濃度変化を考慮して制御するとともに、
   前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されているハーフトーン画像の濃度との差に基づいて、ハーフトーン画像の濃度が目標ハーフトーン濃度と一致するように、露光手段による露光量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像濃度調整装置。
2. 潜像担持体と、前記潜像担持体に画像露光を施して画像情報に応じた静電潜像を形成する露光手段と、少なくともキャリアとトナーからなる二成分現像剤を用いて静電潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体上に形成されたパッチ画像の濃度を被検知媒体上で検出する濃度検出手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記潜像担持体上に現像バイアス及び露光量の制御に共通の一つのパッチ画像を形成し、
   当該パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されている特定高濃度との差に基づいて、前記露光手段による露光量を変化させた場合でもほとんど変化しない濃度に設定された特定高濃度が目標特定高濃度と一致するように、現像手段に印加する現像バイアスを当該現像バイアスの制御に伴うハーフトーン画像の濃度変化を考慮して制御するとともに、
   前記パッチ画像の前記濃度検出手段による検出結果と予め設定されているハーフトーン画像の濃度との差に基づいて、ハーフトーン画像の濃度が目標ハーフトーン濃度と一致するように、露光手段による露光量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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