(57)【要約】【課題】現像手段の影響を受け難い条件で電位ムラ計測用のトナー像を出力し、そのトナー像の濃度から像担持体表面の電位ムラを予測し、像担持体表面の電位ムラを補正するようにした画像形成装置の提供。【解決手段】（ｉ）像担持体１表面を帯電する処理、（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、（ｉｉｉ）前記潜像電位を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、補正手段３を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする。【選択図】図１８
2009042432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、光導電性を有する円筒状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して潜像を形成する像露光手段と、前記像担持体表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段と、前記像担持体表面の２次元の電位ムラを補正するための補正手段と、を備え、
（ｉ）前記像担持体表面を帯電する処理、
（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、
（ｉｉｉ）前記潜像電位を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、
の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、前記補正手段を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、
複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、光導電性を有する円筒状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して潜像を形成する像露光手段と、前記像担持体表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段と、を備え、
（ｉ）前記像担持体表面を帯電する処理、
（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、
（ｉｉｉ）前記潜像電位を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、
の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、前記像露光手段を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、
複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、光導電性を有する円筒状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して潜像を形成する像露光手段と、前記像担持体表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段と、前記像担持体表面の２次元の電位ムラを補正するための補正露光手段と、を備え、
（ｉ）前記像担持体表面を帯電する処理、
（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、
（ｉｉｉ）を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、
の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、前記補正露光手段を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、
複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記現像バイアスは、前記潜像電位に近づける方向に変更されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体表面の帯電電位をＶｄａｒｋ、帯電後の前記像担持体表面の露光部電位をＶｌｉｇｈｔ、前記帯電電位Ｖｄａｒｋと前記露光部電位Ｖｌｉｇｈｔの中間電位をＶｈａｌｆ  ＝  （Ｖｄａｒｋ  ＋  Ｖｌｉｇｈｔ）／２としたとき、前記電位レベルの異なる複数の潜像電位は、前記露光部電位Ｖｌｉｇｈｔ側の電位レベルＶ０１（Ｖｌｉｇｈｔ＜Ｖ０１＜Ｖｈａｌｆ）と、前記帯電電位Ｖｄａｒｋ側の電位レベルＶ０２（Ｖｈａｌｆ＜Ｖ０２＜Ｖｄａｒｋ）と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
複数の潜像電位でトナー像を出力するときに、得られるトナー像の濃度が、０．３〜１．０の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像バイアスは、前記潜像電位の±５０Ｖ以内であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記現像バイアスは、ＤＣ成分のみを変更することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記潜像電位の少なくとも一つは、前記帯電電位Ｖｄａｒｋ±５０Ｖ以内であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記潜像電位の少なくとも一つは、前記露光部電位Ｖｌｉｇｈｔ±５０Ｖ以内であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体表面の電位を０Ｖにしてトナー像の出力を行ない、得られたトナー像の濃度を用いて前記現像手段のムラを補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する際に、前記記録材に画像を形成するときに用いる画像の空間周波数よりも高い空間周波数の潜像パターンを用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記トナー像を記録材上に出力し、前記トナー像の濃度を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記トナー像の濃度を前記像担持体表面で検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記像担持体の材料にアモルファスシリコンを用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に関する。詳しくは、像担持体表面を均一に帯電させ、その像担持体表面の帯電面に入力された画像データに応じて潜像を露光し、像担持体表面の電位を変化させることにより、画像形成を行なう画像形成装置に関するものである。特に、像担持体表面の帯電電位、及び像担持体表面に像露光を行った際の露光電位を均一にするための補正を好適に行い得る画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置は、像担持体を帯電器により均一に帯電し、入力された画像データに応じて露光器によりその像担持体の帯電面に潜像を形成し、その潜像を現像器によりトナーによって現像している。現像器は、現像スリーブを有しその現像スリーブに付着したトナーを像担持体に飛翔させ付着させる。このような画像形成装置は、近年、デジタル技術の進歩に伴ない、カラー画像へのシフトや出力画像の高品質化が急速に進んでいる。なかでも、ＤＴＰ（ＤｅｓｋＴｏｐ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ／ＤｅｓｋＴｏｐ  Ｐｒｅｐｒｅｓｓ）の世界では出力物の色味安定性や面内均一性への要望は強い。そのため、画像形成装置においては、各種キャリブレーション技術や、帯電・露光・現像・転写・定着などを含む電子写真プロセスの安定化を実現させるために様々な技術が提案されている。これは、出力画像の面内で、例えば像担持体の膜厚ムラや感度ムラ、帯電器の長手ムラ、現像器の長手ムラや現像スリーブ周期のムラ、その他、転写工程、定着工程でのさまざまムラの要因が重なって発生しているものであり、様々な補正技術が提案されている。なかでも、像担持体起因のムラについては、ムラのパターンが感光体固有のため比較的安定していることや、製造上の理由から膜厚ムラや感度ムラを低減させることが難しいため、多くの補正技術が提案されている。
【０００３】
また、画像形成装置は、近年の電子写真技術の進歩に伴ない、色味安定性や面内均一性への市場の要望は高く、色差としてはΔＥで一桁台、像担持体の電位としては数Ｖのレベルで補正する技術が望まれている。
【０００４】
ここで、像担持体起因のムラについて、像担持体の構成と製法の観点から説明する。
【０００５】
像担持体は、導電性の支持基体を最下層として、その上に電荷発生層と電荷輸送層の２層構造よりなる機能分離タイプのものや、単層型のものが用いられる。また、感光体を構成する材料についても、有機物で構成されている有機感光体（以下、ＯＰＣ／Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）や、無機感光体と呼ばれるセレン（Ｓｅ）やシリコン（Ｓｉ）の感光体を用いることも可能である。
【０００６】
ＯＰＣ感光体の製造方法としては、その原料が溶解された溶液を、基体に順次塗布していくものであり、スプレーで塗布するスプレーコートや、溶液中に浸漬させた基体を引き抜くことにより膜を形成するディッピング法などが使用可能である。このときの膜の膜厚や、膜中の原料密度などの膜質は、膜形成に用いる溶液の粘度やディッピングする際の引き抜き速度で調整される。その際の膜特性が均一でない場合には、帯電した際の感光体面内での電位ムラ、露光した際の露光電位のムラが発生する。また、硬度にムラがある場合には、繰り返し出力した際の削れムラにより、帯電電位や露光電位のムラが発生してしまう。
【０００７】
無機感光体、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体の製造方法としては、特許文献１に記載されているように、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの成膜法を用いることができる。なかでも、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体にａ−Ｓｉ堆積層を形成するプラズマＣＶＤ法が好適なものとして実用化されている。このような成膜方法を用いて感光体膜を生成する場合も、ＯＰＣと同様、膜厚や膜質のムラが発生し、感光体面内での帯電電位ムラや露光電位ムラが発生してしまう。
【０００８】
更に、特許文献２に記載されているように、透光絶縁性のオーバーコート層を積層させて膜の強度を向上させて長寿命化を計った場合、付加された膜の膜厚や膜質のムラにより、感光体面内での帯電電位ムラや露光電位ムラがより大きくなってしまう。
【０００９】
以上の様に、像担持体には面内にムラを持つことが避けられず、様々な補正技術が提案されている。
【００１０】
特許文献３や特許文献４には、露光部電位特性に応じてレーザー点灯時間を補正することにより感光体の軸方向のレーザー露光部電位（露光電位）を均一にする技術が開示されている。これは、露光電位特性に応じたテーブルを使用しＰＷＭ信号を補正することで行なうことができる。
【００１１】
特許文献５には、帯電後に一定光量で露光を行い感光体の移動方向の感度ムラを電位センサで測定し露光量に補正する技術が開示されている。この補正方法は、１画素毎に補正露光量を８ビットのレーザーパワー値としてデジタル−アナログ変換器でアナログ電圧に変換する。このアナログ電圧と基準電圧とを比較した電圧値をトランジスタのベースに入力することにより、レーザーパワー値に対応したレーザー駆動電流値を決定することで同様の効果を得ることができる。
【００１２】
特許文献６には、感光体上の潜像領域を２次元のセグメントに分け、セグメント毎にコピー濃度を補正する技術が記載されている。特許文献７には、感光体上の潜像領域を２次元のセグメントに分け、セグメント毎に露光光量を補正する技術が記載されている。
【００１３】
特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４には、移動可能な複数個の電位センサ及び／又は濃度センサ等による感光体の感度ムラの測定方法が記載されている。
【００１４】
特許文献１５には、感光体全面の感度ムラを補正するレーザーの制御方法が開示されている。
【特許文献１】特公昭６０−３５０５９号公報
【特許文献２】特開昭６０−６７９５１号公報
【特許文献３】特開昭６３−４９７７８号公報
【特許文献４】特開昭６３−４９７７９号公報
【特許文献５】特開２０００−２６７３６３号公報
【特許文献６】特開平０５−１８８７０７号公報
【特許文献７】特開２００２−０６７３８７号公報
【特許文献８】特開平０５−１６５２９５号公報
【特許文献９】特開平０５−２２４４８３号公報
【特許文献１０】特開平０６−００３９１１号公報
【特許文献１１】特開平０６−０１１９３１号公報
【特許文献１２】特開平０６−１３０７６７号公報
【特許文献１３】特開平０６−２６６１９４号公報
【特許文献１４】特開２００４−２５８４８２号公報
【特許文献１５】特開２００４−２２３７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、画像面内の一様性、とりわけ像担持体のムラに関しては、多数の技術が提案されている。しかし前述したように、近年の色味安定への市場要求の高さから、補正技術に求められる精度は高まっており、像担持体の電位レベルで数Ｖの補正技術が望まれている。
【００１６】
従来技術においては、補正手段もさることながら、特に電位ムラ情報の計測手段に大きな課題を抱えている。これは一般的な電位計測をおこなう際、計測面と測定プローブの距離の安定性なども考慮すると、数Ｖ程度の誤差が発生してしまう。特に設置スペースが限られ、メカ的な交差にも限界がある画像形成装置内に設置した計測手段の場合、更に大きな誤差が発生してしまい、数Ｖレベルでの電位ムラ情報の計測は非常に困難である。
【００１７】
また電位ムラの計測手段として、実際に画像を出力した際のトナー濃度から換算する手法についても提案がある。しかしこの場合、像担持体においてトナーが付着しない帯電電位Ｖｄａｒｋ部の電位ムラを計測することができない。またトナーが付着する露光部電位Ｖｌｉｇｈｔ部のトナー濃度は、現像スリーブ上の現像可能なトナー量を超えてしまうと、正確な電位の推定が行えないなどの課題を抱えている。主な理由としては、現像スリーブ上の現像可能なトナー量を超えてしまうと、それ以上電位が下がってもトナーが載らないことと、トナー量に対するトナー濃度の変化の感度が低いことから、正確な電位の推定が行えないことによる。
【００１８】
Ｖｌｉｇｈｔをはじめ高濃度側の階調領域については、現像器側の変動要因を受け易く、像担持体単独でのムラ補正をする際に課題となる。現像器側の変動要因としては、現像スリーブ上のトナーの量であるＭ／Ｓや、トナーの帯電電荷量であるＱ／Ｍ、現像スリーブと像担持体の距離であるＳＤギャップ（Ｓｌｅｅｖｅ−Ｄｒｕｍ  Ｇａｐ）の変動などがある。現像器のムラを同時に計測し補正する手法も考えられるが、現像スリーブや像担持体の偏芯や回転ムラなどの影響で周方向にムラが発生してしまった場合、像担持体側のムラとの関係がその都度変化し、補正することができない。ここで前述の記号は、Ｍ：トナー重量、Ｓ：トナーが現像される面積、Ｑ：トナーの平均電荷量、とする。
【００１９】
また、実際に数Ｖレベルでの補正を行なう際には、複数の電位レベルでの電位ムラ情報をもとに補正する必要があり、帯電電位付近や露光部付近での複数電位レベルでの電位ムラの計測が必要となる。特に帯電電位の電位ムラが発生し易い感光体、例えば暗減衰による帯電電位の電位減衰速度が速いａ−Ｓｉ感光体などを使用する際には、帯電電位Ｖｄａｒｋ付近を含め、複数の電位レベルで電位ムラ情報を計測することが望まれる。これは電位ムラの要因として、暗減衰による帯電電位のムラと、光照射した際の感度ムラの二つが複合的に組み合わさっていることによる。ある特定電位での電位ムラから、Ｖｄａｒｋ〜Ｖｌｉｇｈｔまでの様々な電位レベルでの電位ムラを予測することは難しい。暗減衰が主要因である帯電電位（Ｖｄａｒｋ）付近の電位ムラと、光照射による感度の違いが主要因である露光部電位（Ｖｌｉｇｈｔ）ムラ、より好ましくはＶｄａｒｋとＶｌｉｇｈｔの中間的な電位レベル（Ｖｈａｌｆ）での電位ムラを計測する。そして、得られた結果より暗減衰によるムラと感度の違いによるムラよりなる、複合的な電位ムラの予測をすることが好ましい。ここで、Ｖｈａｌｆとは、Ｖｈａｌｆ  ≒（Ｖｄａｒｋ＋Ｖｌｉｇｈｔ）／２程度の中間的な電位レベルを指す。
【００２０】
また、上記の補正を行なうタイミングについても、補正レベルの要求の高さから、よりリアルタイムで頻繁な補正タイミングが求められている。
【００２１】
そこで、画像形成装置においては、画像形成装置が市場で稼動している状態で、ユーザーが簡便に、より高精度に像担持体表面の電位ムラを計測する手法が求められている。具体的には、像担持体表面の電位ムラをシューディング補正するために、電位ムラを計測する際、画像を出力して電位を推定する手法を用いる場合に、高感度な計測、電位予測を可能とすることが望まれている。
【００２２】
本発明の目的は、現像手段の影響を受け難い条件で電位ムラ計測用のトナー像を出力し、そのトナー像の濃度から像担持体表面の電位ムラを予測し、像担持体表面の電位ムラを補正するようにした画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の目的を達成するための構成は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、光導電性を有する円筒状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して潜像を形成する像露光手段と、前記像担持体表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段と、前記像担持体表面の２次元の電位ムラを補正するための補正手段と、を備え、
（ｉ）前記像担持体表面を帯電する処理、
（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、
（ｉｉｉ）前記潜像電位を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、
の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、前記補正手段を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、
複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の目的を達成するための構成は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、光導電性を有する円筒状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して潜像を形成する像露光手段と、前記像担持体表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段と、を備え、
（ｉ）前記像担持体表面を帯電する処理、
（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、
（ｉｉｉ）前記潜像電位を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、
の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、前記像露光手段を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、
複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の目的を達成するための構成は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、光導電性を有する円筒状の像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を露光して潜像を形成する像露光手段と、前記像担持体表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段と、前記像担持体表面の２次元の電位ムラを補正するための補正露光手段と、を備え、
（ｉ）前記像担持体表面を帯電する処理、
（ｉｉ）帯電後の前記像担持体表面を所定の潜像電位となるように露光する処理、
（ｉｉｉ）を所定の現像バイアスで現像して少なくとも像担持体の１周にわたるトナー像を出力する処理、
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理、
の前記（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、前記補正露光手段を制御して、前記像担持体表面の２次元の電位ムラの補正を行なう画像形成装置において、
複数の前記潜像電位でトナー像を出力する際の前記現像バイアスは、前記潜像電位に応じて変更されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、現像手段の影響を受け難い条件で電位ムラ計測用のトナー像を出力し、そのトナー像の濃度から像担持体表面の電位ムラを予測し、像担持体表面の電位ムラを補正できる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下の説明において、画像形成装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。また長手方向とは像担持体の軸線方向でもある。周方向とは像担持体の外周面（表面）に沿う方向である。長手幅とは長手方向の長さである。
【００２８】
本実施の形態は、感光体としての感光ドラムの電位ムラを、トナーの濃度によって計測し、計測されたムラ情報をもとに補正データを作成し、像担持体への露光量を制御することにより電位ムラを補正するものである。電位ムラの補正の方法として、第１の手段は像露光に用いるレーザーの光量を制御する方法がある。電位ムラの補正の方法として、第２の手段は、像露光とは別に電位ムラ補正用の露光手段を設け、当該補正用の露光手段のレーザー光量を制御する方法がある。
【００２９】
以下、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３０】
［実施例］
（１）画像形成装置全体の構成
図１は本発明に係る画像形成装置を表わす構成模型図である。この画像形成装置は電子写真式の複写機である。Ａは複写機本体、Ｂは複写機本体Ａに搭載されているカラー画像読み取り装置（カラーリーダー）である。
【００３１】
カラー画像読み取り装置Ｂは複写すべきカラー画像原稿を色分解光電読み取りするものである。即ち、原稿台２１上におかれたカラー原稿Ｇに対し、原稿照明用ランプ・短焦点レンズアレイ・ＣＣＤセンサーを組み込んだ読み取りユニット２２がカラー原稿Ｇの画像面を照明しながら走査移動する。これにより、照明走査光の原稿面反射光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射する。ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部においてカラー画像の色分解光電読み取りがなされて光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。得られたアナログ信号は周知の画像処理を行なってデジタル画像信号（画像データ）に変換して複写機本体Ａ側の制御回路部（制御手段）１１に送られる。
【００３２】
複写機本体Ａは、光導電性を有する円筒状の像担持体であるドラム形状の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）１を有する。そして、その感光体ドラム１の外周面（表面）の周りに、帯電手段２と、像露光手段３と、カラー現像装置４と、転写手段５と、定着手段６と、クリーニング手段７などを有する。９は記録材Ｐを積載収納する給送カセットである。１０は搬送ローラ１０ａ，１０ｂと、転写ドラム１０ｃと、搬送ベルト１０ｄなどを有する搬送手段である。制御回路部１１は、感光体ドラム１、帯電手段２、像露光手段３、カラー現像装置４、転写手段５、定着手段７及び搬送手段１０などを駆動制御する。
【００３３】
複写機本体Ａに設けられた操作部（不図示）やパーソナルコンピューターなどの外部装置（不図示）から制御回路部１１に画像出力信号が送られると、感光体ドラム１が矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転する。そしてその感光体ドラム１の外周面（表面）は帯電手段２によってマイナス３００Ｖ〜７００Ｖ、好適には５００Ｖ〜６００Ｖ付近の電位に均一に帯電される。このときの感光体ドラム１は、導電性のドラム形状の支持基体を最下層として、電荷発生層、電荷輸送層のように２層構造よりなる、機能分離タイプのものや、単層型のものが使用できる。
【００３４】
像担持体の表面である感光体ドラム１表面を帯電する帯電手段２としては、ワイヤーと電界制御グリッドよりなるコロナ帯電器を用いたコロナ帯電方式を用いている。その他、感光体ドラム１に接触させた帯電ローラに直流あるいは直流と交流の重畳バイアスを印加して帯電するローラ帯電方式がある。また、磁性ローラに磁性粒子等を担持させ、これを像担持体に接触回動させて、これにバイアスを引加することにより電荷を感光体表面に直接注入することで帯電を行なう注入帯電方式などがある。それぞれの帯電方式で５００Ｖの帯電電位を得るための電位設定の一例を挙げる。コロナ帯電の場合はコロナワイヤへの印加電流１０００μＡ、グリッド電位５００Ｖの設定を用いることができる。ローラ帯電の場合はＤＣバイアス５００Ｖ、ＡＣバイアス１ｋＨｚ／４００Ｖｐｐの設定を用いることができる。注入帯電の場合はＤＣバイアス５００Ｖ、ＡＣバイアス１ｋＨｚ／４００Ｖｐｐの設定を用いることができる。またａ−Ｓｉ感光体など、暗減衰速度の速い感光体を用いる場合には、コロナ帯電のグリッドバイアスや、ローラ帯電のＤＣバイアス、注入帯電のＤＣバイアスを、帯電位置から現像位置にで電位減衰してしまう分かさあげして設定する必要がある。
【００３５】
帯電後の前記像担持体の表面（感光体ドラム１表面）を露光して潜像を形成する像露光手段３としては、回転可能な偏向ミラーを具備した走査光学系を用いている。この像露光手段３は、感光体ドラム１表面に、半導体レーザーを上記の画像データに応じて明滅させる。そして、レーザー照射パターンと同一な電荷パターンを発生させ、発生させた電荷により、前記帯電処理で帯電された帯電電荷を打ち消し、感光体ドラム１表面に所望の静電潜像パターンを形成する。走査光学系には、前記した半導体レーザーを使用したスキャナータイプのものや、ＬＥＤに集光装置であるセルフォックレンズを介して像露光を行なうもの、また、ＥＬ素子やプラズマ発光素子など、その他の光学系も使用することができる。
【００３６】
カラー現像装置４は、感光体ドラム１の回転中心と平行な回転軸４ａにより支持されたロータリ４ｂを有する。ロータリ４ｂには、像担持体表面（感光体ドラム１表面）の潜像にトナーを付着させて潜像を現像する現像手段として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの現像器４Ｙ・４Ｍ・４Ｃ・４Ｂ（以下、４（Ｙ〜Ｂ）と記す）が取り外し可能に装着してある。現像器４（Ｙ〜Ｂ）は、それぞれロータリ４ｂの回転によって所定の待機位置から感光体ドラム１表面と対向する現像位置まで順次移動される。そして現像器４（Ｙ〜Ｂ）は、現像位置において感光体ドラム１表面との間に現像ニップ部を形成する。感光体ドラム１表面に形成された静電潜像パターンは、感光体ドラム１の回転に応じて現像ニップ部まで送られ、その現像ニップ部で現像器４（Ｙ〜Ｂ）から各色のトナーによって現像される。現像器４（Ｙ〜Ｂ）において、現像ニップ部は感光体ドラム１表面から数十μｍ〜数百μｍの距離に設けられた現像スリーブ４Ｙｓ・４Ｍｓ・４Ｃｓ・４Ｂｓ（以下、４（Ｙｓ〜Ｂｓ）と記す）の外周面（表面）と感光体ドラム１表面とに挟まれた領域である。現像ニップ部には、非磁性トナーを静電的に担持した磁性キャリアが、磁石を内蔵する現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）の回転に応じて搬送され、現像過程に供される。現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）には現像バイアス電源（不図示）から数ＫＨｚ／数百〜数ＫＶの高周波電界（現像バイアス）を印加する。これにより、磁性キャリアに担持されたトナー（トナー粒子）が現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）と感光体ドラム１表面間を飛翔往復することで、静電潜像パターンに応じたトナー像が得られる。現像バイアスの一例を挙げると、９ｋＨｚ／８００Ｖｐｐの矩形バイアスを用い、ＶｄａｒｋとＶｄｃの電位差を１２０Ｖ、ＶｄｃとＶｌｉｇｈｔの電位差２５０Ｖとすることで良好な出力画像が得られるものである。
【００３７】
このときの現像方式には、磁性トナーを磁力により搬送し、現像ニップ部で非接触で感光体ドラム１表面に飛翔現像させる磁性１成分の非接触現像方式、あるいは現像ニップ部で感光体ドラム１表面に接触させて現像処理をおこなう磁性接触現像方式も適用できる。また、非磁性トナーを現像ブレード（不図示）により規制して摩擦帯電させ、現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）表面に担時して搬送し現像ニップ部において非接触でトナーを飛翔現像させる非磁性１成分の非接触現像方式も適用できる。或いは、現像ニップ部で感光体ドラム１表面に接触させ現像処理を行なう非磁性１成分の接触現像方式など、その他の現像方式も使用可能である。
【００３８】
一方、給送カセット９から搬送ローラ１０ａ，１０ｂにより１枚ずつ搬送されてくる記録紙（記録材）Ｐは感光体ドラム１と略同じ速度で回転される転写ドラム１０ｃの外周面（表面）に保持される。その記録紙Ｐは、転写ドラム１０ｃの回転によって感光体ドラム１表面と転写ドラム１０ｃ表面間の転写ニップ部に導入され、転写ニップ部で感光体ドラム１と転写ドラム１０ｃとにより挟持搬送されて定着手段６へと送られる。記録紙Ｐが転写ニップ部で挟持搬送される過程において、転写ドラム１０ｃの内部に設けられている転写手段５によって感光ドラム１表面のトナー像を記録紙Ｐに転写する。このときの転写方式には電気的な力、或いは機械的な力を利用した転写方式を使用することができる。電気的な力を利用して転写を行なう方法として、コロナワイヤーによりトナーの帯電極性と逆極性の直流バイアスを印加して転写を行なうコロナ転写方式が挙げられる。この他にも、１０５〜１０１２の電気抵抗値を示す部材を表層に有するローラを当接させ、トナーと逆極性のバイアスを印加するローラ転写方式などが挙げられる。
【００３９】
転写ニップ部を出た記録紙Ｐは、定着手段６から熱と圧力を受けることによってトナー像が記録紙Ｐの面上に加熱定着される。定着方式には、一対の円筒状の定着ロールを当接回転させ、その間に記録紙を通すローラ定着方式や、懸架されたベルトを回転させて定着するベルト定着方式、非接触のランプを用いて定着を行なうフラッシュ定着方式など、様々の方式を使用することができる。
【００４０】
トナー像転写後に感光体ドラム１表面は、クリーニング手段としてのクリーニング器７に設けられているブレード状のクリーニング部材７ａにより感光体ドラム１表面に残っている残トナーなどが除去され、次の画像形成に供される。
【００４１】
（２）感光体ドラム表面の電位ムラ補正の概要
本実施例の画像形成装置は、トナーを感光体ドラム表面に付着させる工程において、次の二つ点を鑑み、トナー濃度から電位ムラを高精度で簡便に計測するものである。即ち、トナー量が感光体ドラム表面の電位に対して非常に高い感度を持ち、そして画像出力はユーザーがボタンひとつで簡便に実施できる点を鑑み、トナー濃度から電位ムラを高精度で簡便に計測するものである。
【００４２】
まず、図２を用いて、トナー濃度から電位ムラを予測する手法について説明する。
【００４３】
図２において、（ａ）は潜像パターンの空間周波数が２００線（２００  ｌｉｎｅ／ｉｎｃｈｉ）の潜像パターンを用いて現像処理した際の、感光体ドラム１表面の電位と出力されるトナー濃度の関係を示したものである。（ｂ）は潜像パターンの空間周波数が１５０線（１５０  ｌｉｎｅ／ｉｎｃｈ）の潜像パターンを用いて現像処理した際の、感光体ドラム１表面の電位と出力されるトナー濃度の関係を示したものである。（ｃ）は潜像パターンの空間周波数が３００線（３００  ｌｉｎｅ／ｉｎｃｈ）の潜像パターンを用いて現像処理した際の、感光体ドラム１表面の電位と出力されるトナー濃度の関係を示したものである。（ｄ）は潜像パターンの空間周波数がアナログ潜像の潜像パターンを用いて現像処理した際の、感光体ドラム１表面の電位と出力されるトナー濃度の関係を示したものである。
【００４４】
ここで、アナログ潜像の潜像パターン（アナログ潜像パターン）とは、レーザースポット径を画像書き込みピッチより充分に大きくして画像描画を行なうことで、アナログ潜像の様な平坦な潜像パターンを形成したものを指す。具体的には、画像の書き込みピッチ２４００ｄｐｉに対して、２４００ｄｐｉのピッチ長さ１０．５８μｍよりも遥かに大きい６０μｍφのスポット径を有するレーザービームで画像書き込みを行ない、アナログ潜像パターンを得た。ここで、レーザースポット径は、レーザービームの光量分布のピーク光量から１／ｅ２の光量のスポット径を指す。このようにして得られた、アナログ潜像パターンであるとき（ｄ）の、感光体ドラムの表面電位（以下、感光体電位と記す）とトナー濃度の関係が、現像の基本特性を示している。現像バイアスの直流成分であるＶｄｃ電位を略中心とし、トナーの付着量であるトナー濃度がＳ字型に変化しており、感光体電位がＶｄｃ付近のとき現像特性の傾き、いわゆる現像ガンマが最も急峻になっていることがわかる。そのときの様子を図３で説明する。それぞれ図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に対応しており、左が潜像のパターンを、右側が現像後のトナー像をイメージしたものである。（ｄ）で示すとおり、アナログの潜像パターンのときは、ある電位を境にトナーの載る載らないがはっきりしている。それに対して（ａ），（ｂ），（ｃ）のデジタルパターンでは、いずれも面積的に階調表現されており、空間周波数に応じ、空間周波数が低周波になるほど、ハイライト〜シャドウ部のトナー量がリニアに変化している様子がわかる。
【００４５】
以上のことから、画像（潜像パターン）の空間周波数を高周波にした方がトナー濃度から感光体電位を予測する際、高感度な予測が可能となることが理解できる。
【００４６】
また実際に画像出力をする際には、画像の空間周波数が高すぎると、適正な階調表現をすることができないため、画像の空間周波数を下げて画像出力をすることが必要となることが理解できる。
【００４７】
本実施例では、現像特性が感光体電位の変化に対しより急峻な変化を持つ、図２の破線四角で囲ったＶｄｃ付近の現像特性を利用することで、より感度の高いトナー載り量から感光体電位の予測を実現するものである。
【００４８】
そのための具体的な手段として、計測したい感光体電位にＶｄｃを近づけて現像処理を行なうことにより、感度の高い感光体電位の予測を可能とするものである。
【００４９】
また、図２（ｄ）に示すとおり、現像の基本特性として、現像Ｖｄｃの±５０Ｖの領域で現像特性のリニアリティが高くなっている。従って、計測したい感光体電位にＶｄｃを近づける際に、感光体電位に対し±５０Ｖの範囲で電位設定することがより好適であることが理解できる。
【００５０】
潜像電位の計測は複数箇所で行なうことが好ましく、その際、帯電電位であるＶｄａｒｋ、露光部電位であるＶｌｉｇｈｔ、ハーフトーン画像を形成するための中間的な露光部電位Ｖｈａｌｆで行なうことが好適である。ここでＶｈａｌｆとはＶｄａｒｋとＶｌｉｇｈｔの中間付近の電位Ｖｈａｌｆ  ≒（Ｖｄａｒｋ＋Ｖｌｉｇｈｔ）／２と定義する。
【００５１】
複数の潜像電位で電位計測することが好ましいことは、前述したとおり「暗減衰による帯電電位の電位減衰速度が速いａ−Ｓｉ感光体などを使用する際には、帯電電位Ｖｄａｒｋ付近を含め、複数の電位レベルで電位ムラ情報を計測することが望まれる。これは電位ムラの要因として、暗減衰による帯電電位のムラと、光照射した際の感度ムラの二つが複合的に組み合わさっていることによる。ある特定電位での電位ムラから、Ｖｄａｒｋ〜Ｖｌｉｇｈｔまでの様々な電位レベルでの電位ムラを予測することは難しい。暗減衰が主要因である帯電電位（Ｖｄａｒｋ）付近の電位ムラと、光照射による感度の違いが主要因である露光部電位（Ｖｌｉｇｈｔ）ムラ、より好ましくはＶｄａｒｋとＶｌｉｇｈｔの中間的な電位レベル（Ｖｈａｌｆ）での電位ムラを計測する。そして、得られた結果より暗減衰によるムラと感度の違いによるムラよりなる、複合的な電位ムラの予測をすることが好ましい。」ためである。従って、複数の潜像電位の計測結果より、暗減衰と露光した際の感度ムラの複合で発生する電位ムラを精度良く予測しようとするものである。
【００５２】
このとき、ＶｄａｒｋやＶｌｉｇｈｔの潜像電位を用い、現像Ｖｄｃを計測する潜像電位近傍に設定して画像出力する場合、現像バイアスの設定が極端に高くなったり低くなったりすることがある。これにより、機内の放電リークや、感光体ドラムへのキャリア付着などが発生する場合がある。その場合には、ＶｄａｒｋやＶｌｉｇｈｔなどの顕著な潜像電位の計測ではなく、複数の潜像電位で画像出力を行なうなどの手段が好適である。その複数の潜像電位として、Ｖｄａｒｋ〜Ｖｈａｌｆまでの間の潜像電位、Ｖｈａｌｆ付近の潜像電位、Ｖｈａｌｔ〜Ｖｌｉｇｈｔまでの間の潜像電位の３点の潜像電位が挙げることができる。
【００５３】
またこのとき、トナー量に対するトナー濃度の関係がリニアである領域で、トナー濃度の計測を行なうことも重要な要素であり、具体的には０．３〜１．０のトナー濃度領域で電位ムラを計測することが好ましい。これは図４に示すとおり、トナーの載り量に対する反射濃度の傾きが、高濃度になると緩やかな変化になるためであり、トナーの載り量に対する反射濃度の傾きが大きい方が、高精度な計測が可能となることによる。トナー濃度の測定には「ＩＳＯ  ５／３  −  Ｓｔａｔｕｓ  Ａ  Ｄｅｎｓｉｔｙ」に準拠した測定法を用いる。本実施例では、前述のＧｒｅｔａｇＭａｃｈｂｅｔｈ社のＳｐｅｃｔｒｏＬｉｎｏを用い、Ｓｔａｔｕｓ−Ａ設定で濃度測定を行なった。面内の二次元分布の測定にはＳｐｅｃｔｒｏＣｈａｒｔを用いて濃度測定を行なった。ＳｐｅｃｔｏｒｏＣｈａｒｔは、濃度測定機であるＳｐｅｃｔｒｏＬｉｎｏとＳｐｅｃｔｒｏＬｉｎｏを移動させながら測定を行なう「二次元ステージ」とを含めたシステム名である。
【００５４】
また本実施例のように、本来ベタ濃度で出力されるＶｌｉｇｈｔ付近の電位ムラを、トナー量としてはハーフトーン領域のトナー量で現像することにより、現像器側の変動による影響を受け難く、良好な電位ムラの計測をすることが可能となる。現像器側の変動要因としては、現像スリーブ上のトナーの量であるＭ／Ｓや、トナーの帯電電荷量であるＱ／Ｍ、現像スリーブと感光体ドラムの距離であるＳＤギャップ（Ｓｌｅｅｖｅ−Ｄｒｕｍ  Ｇａｐ）の変動などがある。
【００５５】
現像器におけるＭ／Ｓが変化した際の現像ガンマ特性を図５に示す。図からわかるように、ハイライト〜ハーフトーン領域の階調に比べ、ハーフトーン〜高濃度領域の階調性に大きな影響が見受けられる。ここで、ハイライト〜ハーフトーン領域は前述の方法で測定されたトナー濃度で０．０〜０．８の領域であり、ハーフトーン〜高濃度領域は前述の方法で測定されたトナー濃度で０．８〜１．６の領域である。この様な傾向はＱ／Ｍが変化したときも同様である。このことから次のようなことがわかる。即ち、感光体ドラムの長手方向や周方向、あるいは画像を繰り返し出力した際に、出力画像の面内に変動要因が発生し易い現像器を用い、感光体ドラムの電位ムラを計測する場合には、ハイライト〜ハーフトーン領域の階調で、電位ムラ計測用画像の出力を行なう。これにより、より高精度な電位ムラの計測が可能となる。
【００５６】
本実施例では、以上の特性に着目し、複数の電位レベルの電位ムラ情報を計測する際、計測したい電位レベルに対して、現像ガンマの傾きが大きくなる領域に現像バイアスを変更させて現像することで、高精度の電位ムラ計測を簡便に行なうものである。
【００５７】
（３）感光体ドラム表面の電位ムラを計測するための構成
感光体ドラム１表面の電位ムラを計測するための構成について詳述する。
【００５８】
制御回路部１１は、オペレータであるユーザーが操作部から電位ムラ計測モードを選択したときの信号に応じ、或いは予め決められた定期的なタイミングで、感光体ドラム１表面の電位ムラを計測するための画像出力動作プログラムを実行する。
【００５９】
即ち、制御回路部１１は、下記の（ｉ）から（ｉｖ）までの処理を電位レベルの異なる複数の潜像電位で行ない、得られた複数のトナー像の濃度の２次元分布に基づいて、感光体ドラム１表面（像担持体表面）の２次元の電位ムラの補正を行なう。その電位ムラの補正は補正手段としての像露光手段３により行なう。そして、複数の潜像電位でトナー像を出力する際の現像バイアスを、潜像電位に応じて変更する。現像バイアスの変更は潜像電位に応じて現像バイアス電源を制御することによって行なうようになっている。
（ｉ）感光体ドラム１表面（像担持体表面）を帯電する処理。
（ｉｉ）帯電後の感光体ドラム１表面（像担持体表面）を所定の潜像電位となるように露光する処理。
（ｉｉｉ）前記潜像電位を所定の現像バイアスで現像して少なくとも感光体ドラム（像担持体）の１周にわたるトナー像を出力する処理。
（ｉｖ）前記トナー像の濃度を検出する処理。
【００６０】
まず、感光体ドラム１表面の電位ムラの計測について説明するために、帯電電位をＶｄａｒｋ、露光部電位をＶｌｉｇｈｔ、現像バイアスのＤＣ成分をＶｄｃ、電位ムラ計測のための電位（潜像電位）をＶｈｔとして説明する。ここで、電位計測に用いる中間的な電位（ベタ白（Ｖｄａｒｋ）でもベタ黒（Ｖｌｉｇｈｔ）でもない中間調領域）の記号にはＶｈｔの表記を用いることとする。
【００６１】
図６を用いて本実施例で使用する言葉の定義を説明する。図６は横軸に入力データ（画像データ）、縦軸に感光体の表面電位をプロットしたものである。
【００６２】
画像データが００ｈ／８ｂｉｔで光照射が行われない場合の感光体ドラム１の表面電位（以下、感光体表面電位と記す）、即ち帯電のみをされたときの感光体表面電位を帯電電位／Ｖｄａｒｋ（Ｖｄ）と定義する。画像データがＦＦｈ／８ｂｉｔで光照射が最大量が行われる場合の感光体表面電位を露光部電位／Ｖｌｉｇｈｔ（Ｖｌ）と定義する。帯電電位と露光部電位の中間的な電位領域を中間調電位／Ｖｈａｌｆｔｌｎｅ（Ｖｈｔ）と定義する。本実施例で感光体表面電位を計測する際の一つの目安となる、帯電電位／Ｖｄａｒｋ（Ｖｄ）と露光部電位／Ｖｌｉｇｈｔ（Ｖｌ）の略中間の中間電位をＶｈａｌｆ〔Ｖｈａｌｆ≒（Ｖｄａｒｋ＋Ｖｌｉｇｈｔ）／２〕と定義する。
【００６３】
電位ムラの計測を行なう際の、ターゲットとなる複数の電位レベル（潜像電位）とそのときの現像バイアスの関係を図７を用いて説明する。
【００６４】
まず、第１（１ｓｔステップ）の電位レベルとして、通常プロセス設定で用いられるハーフトーン領域の電位レベルで静電潜像を形成し、通常プロセス設定の現像バイアスを用いて現像することでハーフトーン画像を得る。
【００６５】
第２（２ｎｄステップ）の電位レベルとして、通常プロセス設定よりもＶｄａｒｋ側の電位レベルで静電潜像を形成し、そのときの現像バイアスのＤＣ成分を、第１の電位レベルを出力した際のＶｄｃとＶｈｔの電位差１と同程度に設定し画像出力を行なう。
【００６６】
続いて第３（３ｒｄステップ）の電位レベルとして、通常プロセス設定よりもＶｌｉｇｈｔ側の電位レベルで静電潜像を形成し、そのときの現像バイアスのＤＣ成分を、第２の電位レベルを出力したときと同様に、電位差１と同程度に設定し画像出力を行なう。このときの現像バイアスのＡＣ成分としては、トナー粒子が飛翔往復し、感光体ドラム１表面に付着するために、通常の画像形成で用いている条件を用いることが好適である。ここで現像バイアスのＤＣ成分をＶｄａｒｋやＶｌｉｇｈｔなど、通常と異なる条件に設定している。そのため、前述したように機内での放電やキャリア粒子の付着など、種々の弊害が起こる場合には、そのＡＣ成分のピーク〜ピークまでの電位を下げて用いることも可能である。
【００６７】
つまり、像担持体表面の帯電電位をＶｄａｒｋ、帯電後の像担持体表面の露光部電位をＶｌｉｇｈｔ、前記帯電電位Ｖｄａｒｋと前記露光部電位Ｖｌｉｇｈｔの中間電位をＶｈａｌｆ  ＝  （Ｖｄａｒｋ  ＋  Ｖｌｉｇｈｔ）／２とする。そのとき、電位レベルの異なる複数の潜像電位は、露光部電位Ｖｌｉｇｈｔ側の電位レベルＶ０１（Ｖｌｉｇｈｔ＜Ｖ０１＜Ｖｈａｌｆ）と、帯電電位Ｖｄａｒｋ側の電位レベルＶ０２（Ｖｈａｌｆ＜Ｖ０２＜Ｖｄａｒｋ）と、を備えるものである。
【００６８】
このような条件で画像出力することにより、図２で示した、最も電位の変動に対する感度の高い条件での画像出力が可能となるばかりでなく、現像器４（Ｙ〜Ｂ）の変動要因を受け難い感光体表面電位の電位ムラ計測が可能となる。
【００６９】
即ち、図２（ｄ）で示すアナログ潜像に対する現像特性である現像の基本特性から考えて、最も電位の変化に対して感度の高い条件、即ち現像のＶｄｃと感光体ドラム１の潜像電位が略一致或いは、±５０Ｖ以内で現像処理を行なう。これにより、感光体ドラム１表面の電位の変化（電位ムラ）対して感度の高い条件で画像出力できることが理解できる。
【００７０】
このときの潜像形成に用いる像露光手段３におけるレーザー発光の信号としては、画像形成装置の最高解像度の駆動ピッチでＰＷＭ制御されたパルス信号で行なう。例えば、１２００ｄｐｉで８ｂｉｔの装置であれば、１２００ｄｐｉの駆動ピッチで７０ｈ〜９０ｈ程度のパルス幅を設定したＰＷＭ信号を画像全面に出力する。駆動信号として複数の解像度を持っている画像形成装置の場合には、図２に示したとおり高い空間周波数で潜像形成する方が、電位の変化に対するトナー濃度の変化の感度が高い。そのため、画像形成装置の持ち得る最高解像度でＰＷＭ駆動させて潜像パターンを形成することが好適である。なお図２に示したとおり、アナログパターンで潜像パターンを形成する方が、電位の変化に対するトナー濃度の変化の感度がより高いので、より好適ではある。しかし、半導体レーザーの駆動電流を変更し、定格電流値より離れた設定で使用することは、レーザー発光の安定性の面から好ましくない。この場合は、定格電流値で連続発光をさせながら、フィルターなどで減光するなどの工夫が好ましい。また、実際の像描画に用いる光源以外の光で潜像形成することは、光学系の露光量ムラがある場合は好ましくない。実際に像描画に用いる光源で潜像パターンを形成することが総合的にみて好適である。
【００７１】
実際の画像出力を行なう際の空間周波数としては、感光体表面電位に対してトナー付着量の変化が大きい図２（ｄ）のようなパターンを用いると、図３（ｄ）に示すように階調が急峻となり良好な画像形成が行なえない。電位ムラを計測するための出力画像は高周波パターンで行なった方が感度の高い計測が可能となる。しかし、実際の画像出力時には空間周波数を適正な設定とし、一般的には、電位ムラ計測時よりも低周波パターンで画像形成することが望ましい。
【００７２】
また、このように現像バイアスを変更した際には、感光体ドラム１表面の非画像領域への現像の影響を考慮する必要がある。図８に示すとおり、感光体ドラム１表面の作像領域４１及び非作像領域４２と、現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）の長手幅４３との関係は、作像領域４１＜現像スリーブ４ｓの長手幅４３の関係を満たすことが一般的である。ここで、作像領域とは実際に画像出力をする際に印字する範囲である。この作像領域４１に符号４４にて示すように順次光照射が行われ感光体電位の低下が起こる。
【００７３】
さらに、感光体ドラム１表面に接触しているその他の部材の長手幅の関係について、図９を用いて説明する。図９は感光体ドラム１と電子写真プロセスに必要となる部材（周辺部材）の長手幅の関係を模式的に示した図である。感光体ドラム１の長手幅５０、帯電幅５１、像描画幅５２、現像幅５３、クリーニング幅５４、用紙幅５５とした場合、現像幅５３＜クリーニング幅５４に設定することが必要である。これはトナーが付着し得る幅よりも広幅にクリーニング部材７ａを配置しないと、感光体ドラム１表面にトナーが残り周辺部材がトナーで汚れてしまうことによる。ここで、帯電幅５１とは帯電手段２としての帯電ローラの長手幅を指す。クリーニング幅５４とはクリーニング部材７ａの長手幅を指す。用紙幅５５とは記録材Ｐの長手幅を指す。また、現像幅５３＜帯電幅５１に設定することが必要である。これは感光体ドラム１表面において帯電処理されていない領域（現像幅５３よりも外側の領域（非帯電領域））にトナーが付着してしまうと、同じく周辺部材がトナーで汚れてしまうことを防ぐためである。ここで、現像幅５３とは現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）の長手幅を指す。また、像描画幅５２＜現像幅５３に設定することが必要である。これも同じく、露光により電位が低下した部位にトナーが付着してしまうと、周辺部材がトナーで汚れてしまうことによる。ここで、像描画幅５２とは作像領域４１（図８）の長手幅を指す。例えば、図７に示した２ｎｄステップの場合、現像バイアスを変更したことにより、通常現像されない、帯電電位Ｖｄａｒｋの領域２にトナーが付着する。このトナーをクリーニング部材７ａにより除去するために、現像幅５３＜クリーニング幅５４に設定する必要がある。このような現像幅５３とクリーニング幅の関係５４は、中間転写ベルト１０ｅ（図２５）を用いた場合や転写ドラム１０ｃ（図１）を用いた場合、中間転写ベルト１０ｅや転写ドラム１０ｃのクリーンニング機構として必要となる。その他の対策としては、感光体ドラム１表面において、作像領域４１端部から外側２に付着したトナーについて、現像後〜転写前にその付着トナー領域と対応する感光体ドラム１表面の端部にのみクリーニング部材を設けることも可能である。
【００７４】
このように各部材の長手幅を設定することにより、感光体ドラム１表面のトナー像を記録材上に出力（転写）することができる。
【００７５】
また、感光体ドラム１表面のトナー像を記録材Ｐに転写することなく、感光体ドラム１表面でトナー像の濃度を検出して電位ムラを計測してもよい。その場合、計測中は転写手段の動作を解除することにより、感光体ドラム１表面において作像領域４１端部から外側２に付着したトナーについて弊害なく電位ムラ計測を行なうことができる。
【００７６】
同様の問題がＶｌｉｇｈｔ側を計測する３ｒｄステップでも発生する。この場合は、図１０の（ａ）に示すとおり、作像領域４１端部から外側７３の領域に、現像する方向と逆方向の電界７１が発生する。この電界７１がある一定値を超えると、磁力によって磁性キャリアを搬送する二成分現像方式を用いた場合、磁性キャリアが現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）から発せられる磁界の拘束力を超えてしまう。すると、磁性キャリアが電気的な力により感光体ドラム方向に引き寄せられ、感光体ドラム１表面にキャリア付着と呼ばれる現象を引き起こす。その際にも、クリーニング部材７ａを現像幅５３＜クリーニング幅５４に設定することで、感光体ドラム１表面に付着したキャリアの除去は可能である。しかし、トナー粒子より硬く大きいキャリア粒子がクリーニング部材７ａなど、感光体ドラム１表面に当接している部材に引っ掛かると、感光体ドラム１表面を傷つけてしまうなどの弊害があり好ましくない。そのため、図１０の（ｂ）に示したように、作像領域４１端部から現像幅５３までの領域７４を露光することにより電位を下げ７２、キャリア付着を防止することがより好適である。そのために像露光手段３の走査幅として、現像手段（現像器）４（Ｙ〜Ｂ）の長手幅と同等かそれ以上の走査幅を持ち、露光操作可能であることが好ましい。
【００７７】
また、このときの出力画像については、感光体ドラム１の回転方向の位置とトナー像を対応付ける必要がある。そこで、感光体ドラム１の側面に設置されたＢｅａｍ  Ｄｅｔｅｃｔセンサー（以下ＢＤセンサー）１２７（図１７）を用い、感光体ドラム１の基準位置を同定する。本実施例では、電位ムラ計測用の画像出力を行なう前に、感光体ドラム１を基準位置に戻し、画像書き出し用の記録紙Ｐの先端が基準位置と重なるように調整した。その他の手法として、画像出力中に基準位置のタイミングで露光パルス幅や露光強度を変化させ、例えばＦＦｈ点灯させたり露光パワーを上げたりすることで、基準位置を同定するなどの手法も用いることができる。
【００７８】
このようにして得られた１ｓｔステップ、２ｎｄステップ、３ｒｄステップの３水準のトナー像の濃度を検出しトナー像の濃度の２次元分布を計測することにより、電位ムラを算出する。測色については、感光体ドラム１表面の２次元面内に均等ピッチで複数点の計測が必要である。そのため、トナー濃度計測手段として、「ＧｒｅｔａｇＭａｃｈｂｅｔｈ社製・ＳｐｅｃｔｒｏＣｈａｒｔ（ＳｐｅｃｔｒｏＬｉｎｏ）」や「Ｘ−Ｒｉｔｅ社製・Ｅｙｅ−Ｏｎｅ  ｉＯ」などの自動測色機（不図示）を用いると良い。本実施例では、トナー濃度計測手段としてＳｐｅｃｔｒｏＣｈａｒｔを用いた。そして、Ａ３サイズの計測用トナー像について、周方向に２６．４ｍｍピッチ、長手方向に３０ｍｍピッチで測色することで、周方向、長手方向にそれぞれ１０点づつ、合計で１００点の測色データを取得した。本実施例では８４ｍｍφの感光体ドラム１を用いているため、２６．４ｍｍピッチの測定により周方向に１０点に測色データを得るものである。
【００７９】
その他の測色手法としては、ハンディタイプの測色機を用いて手動でサンプリングすることも可能である。また、固定された一つの読み取りヘッドを用い、画像サンプルを回転移動させて画像を読み取るドラム式の画像読み取りスキャナーを使用することも可能である。また、画像サンプルを原稿台に置いてライン状に並んだ読み取りヘッドでスキャニングしていくフラットベッドタイプの読み取りスキャナーを使用することも可能である。また、画像形成装置に付属した読み取りスキャナーを用いることも生産性の観点から好適である。これらの各種測色手法は、多くの場合、精度の高さと煩雑さがトレードオフになっており、測定精度と簡便性のバランスを鑑みて、トナー濃度の測定手法を選択することが可能である。
【００８０】
また図４に示すように、透過濃度はトナー載り量に対する傾きが高濃度領域でも比較的リニアなので、普通紙などの透過濃度が低く抑えられている用紙を用い、透過濃度でトナー濃度を求め電位ムラに変換することも可能である。
【００８１】
得られたトナー像の濃度（以下、トナー濃度と記す）のムラ情報から、１次元のＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて、電位ムラ情報に変換する。このとき、現像器４（Ｙ〜Ｂ）のムラ情報も電位ムラ計測用画像のムラに複合されている。現像器４（Ｙ〜Ｂ）のムラの影響を抑えるため、感光体ドラム１を０Ｖに電位減衰させ、帯電特性や感光特性に影響されない条件で現像器４（Ｙ〜Ｂ）のムラ情報を計測する。そして、前記得られた電位ムラ計測用画像のムラを電位ムラ情報へ変換する際の補正として用いることも可能である。これは、帯電処理や露光処理を施した感光体ドラム１表面の電位分布では、感光体ドラム１の持っている膜厚や感度、電位減衰挙動などの各種ムラ要因の影響を受けてしまうため、現像器４（Ｙ〜Ｂ）のムラのみを抽出することが困難なためである。感光体ドラム１を０Ｖとすることで、各種ムラ要因の影響を受け難くすることを目的としている。ここで感光体ドラム１の電位を０Ｖにする手段としては、放置による自然な電位減衰、感光体ドラム１表面に除電部材を当接することによる除電などが考えられる。また、接触式の帯電方式を用いる場合には、帯電部材を０Ｖとして、感光体ドラム１の電位を０Ｖに除電することも好適である。このような手法で現像器４（Ｙ〜Ｂ）の長手方向のムラ情報を抽出することは比較的容易であるが、現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）の回転方向のムラについてはムラ情報を抽出することが困難である。そのため、感光体ドラム１の回転方向の周期と現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）の回転方向の周期の位相をずらして複数枚の記録紙Ｐにトナー像を出力し、得られた出力画像を平均化することで周方向のムラについては考慮しない手法を採用している。また、現像スリーブ４（Ｙｓ〜Ｂｓ）についても回転方向の位置を検出するホームポジションセンサを設け、感光体ドラム１の回転方向の現像ムラについても補正することも可能である。
【００８２】
また図１のように、一つの感光体ドラム１を用いシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのフルカラーの画像形成を行なう画像形成装置を用い、各色で電位ムラ計測用画像の出力を行なう。そして、得られた電位ムラ計測用画像から求めた電位ムラを平均化することで、各色の現像器４（Ｙ〜Ｂ）のムラの影響を低減する手法も使用可能である。
【００８３】
またこのときの、トナー濃度からの電位ムラの推定については、予め作製されたＬＵＴを用いることで実現できる。その他にも、図１１、図１２に示すような、画像形成装置内に配置された電位センサー２２１，２３１で感光体ドラム１表面の長手方向における代表点の電位計測を行なう。そして、トナー濃度により推定された感光体ドラム１表面の電位レベルと比較することで、測定値を修正することも好適である。図１１において、２２１は感光体ドラム１の長手方向の９点に電位センサーを固定配置したものである。図１２において、２３１は感光体ドラム１の長手方向に電位センサを移動可能にしたものである。
【００８４】
また、上記の感光体ドラム１表面の電位の測定値とトナー濃度から得られた電位レベルを補間的に複合させることで、より高精度な電位ムラ計測が可能となる。つまり、感光体ドラム１表面の電位の絶対値に比較的精度を有する電位センサー値と、感光体ドラム１表面内の相対的なレベル差に比較的精度の高いトナー濃度から得られた電位情報とを組み合わせることで、より高精度な電位ムラ計測が可能となる。
【００８５】
このようにして得られた電位ムラテーブルを画像形成装置のレーザー駆動制御部（図１７参照）に入力する。本実施例では、感光体ドラム１の長手方向１０点×周方向１０点の計１００点について、電位ムラ情報を３種類の電位ターゲットに対して入力する。このように、感光体ドラム１表面を２次元マトリクス状に領域分割し、それぞれの分割箇所のムラ情報を各ターゲット電位毎に２次元テーブルを用いて直接記憶することによって電位ムラデータの記憶を行なう。
【００８６】
その他の記憶方法として、画像搬送方向（感光体ドラム１の周方向）と感光体ドラム１の長手方向にそれぞれ１次元のムラの掛け合わせで近似して、感光体ドラム１の長手方向と周方向にそれぞれ１次元のテーブルを用いて記憶する方法も使用可能である。
【００８７】
一般的に円筒状の像担持体では、円筒の長軸方向と周方向ではその製造上の理由から、各々の方向に起因するムラが発生し易く、像担持体表面の全領域で長軸方向と周方向の電位ムラ特性の掛け合わせから電位ムラ情報を予測ができることもある。従って、円筒状の像担持体の電位ムラ特性によっては、長手方向と周方向のそれぞれ１次元の電位ムラテーブルの掛け合わせで近似することで、電位ムラムラ情報を記憶するためのメモリ量を削減しつつ効果的な補正を可能にするものである。
【００８８】
得られた電位ムラ情報から補正テーブルを演算により求める。図１３に示すように、１ｓｔステップ、２ｎｄステップ、３ｒｄステップの３水準の電位で電位ムラデータを取得し、各位置毎に図１４に示すように線形１次近似し、各入力データに対する推定電位直線１０１を得る。入力データに応じた推定電位とターゲット電位直線１０２との差分１０３と、推定電位直線の傾き１０４から、レーザーパワーの補正量を算出する。このときのレーザーパワーの補正量は、各画素ごとに像描画のタイミングで演算により求めることもできる。また、予め演算した結果を、図１５に示すように、各領域、各階調ごとのＬＵＴに記憶させることでも実現することも可能である。
【００８９】
このとき、レーザーパワーの増減で補正を行なえるのは、電位を下げる方向のみである。そのため、予め帯電電位の最小値がターゲット電位になるような帯電制御を行なう必要がある。
【００９０】
本実施例では、レーザーパワーを変更することで電位の補正を行なっているが、パルス幅を変更させて電位の補正を行なう方法を使用可能である。或いは、パルス幅とレーザーパワーを複合させて補正を行なう方法、画像処理の段階で画像の多値データを前記補正量に応じて増減させる方法など、様々な補正方法を使用可能である。
【００９１】
本実施例で用いたレーザーパワーの変更方法について詳述する。
【００９２】
本実施例では、像露光を行なう像露光手段３として、走査光学装置にスキャナータイプの光学系を用いている。図１６に示すとおり、走査光学装置３は、半導体レーザー１１１と、高速回転するポリゴンミラー１１４と、半導体レーザー１１１から放射された光束Ｌを平行光にするコリメータレンズ１１２と、を有する。また、走査光学装置３は、平行光になった光束Ｌをポリゴンミラー１１４面上に集光させるシリンダーレンズ１１３と、ポリゴンミラー１１４により偏向された光束Ｌを、感光体ドラム１表面上に一定速度で照射させるためのｆθレンズ群１１５と、を有する。この走査光学装置３は、半導体レーザー１１１の内部にレーザー光の一部を検出するＰＤセンサー１１９を有する。そしてそのＰＤセンサーの検出信号を用いて半導体レーザー１１１のＡＰＣ制御を行なっている。これにより、レーザー発光による昇温など、外乱によるレーザーパワーの変動を抑えた安定した画像記録が行なえる。
【００９３】
半導体レーザー１１１は、画像読み取り部Ａの読み取りユニット２２やパーソナルコンピューターより出力される時系列のデジタル画像信号の入力を受けて、後述するレーザードライバの発光信号に応じて明滅する。半導体レーザー１１１から放射された光束Ｌは、一定速度で回転するポリゴンミラー１１４上を反射、偏向される。そしてその偏向された光束Ｌは、ｆθレンズ群１１５により、折り返しミラー１１６で反射せられ、感光ドラム１表面１１７にスポット状に結像され、所定の方向１１８に等速度で走査される。このときの走査方向の書き出し位置は、光走査領域の端部に設けられた、ＰＤセンサー１１９の検出信号により常に同じ位置から、画像信号の書き出しを行なうように制御される。
【００９４】
本実施例における半導体レーザー駆動方式としては、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｅ）制御と呼ばれる、発光パルス幅を変化させることで発光光量の制御を行なう方式が使用可能である。その他にもＰＭ（Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｅ）制御と呼ばれるレーザーパワーを変化させることで発光光量の制御を行なう方式が使用可能である。或いは上記のＰＷＭ制御とＰＭ制御を複合的に用いて発光光量の制御を行なう方式など、様々な制御方式が使用可能である。
【００９５】
図１７にレーザ駆動制御部の回路の一例を示す。レーザー１２１とＰＤセンサー１２２から構成されるレーザーチップ１２０を用い、バイアス電流源１２３とパルス電流源１２４の２つの電流源をレーザーチップ１２０に適用することによって、レーザー１２１の発光特性の改善を図っている。また、レーザー１２１の発光を安定化させるために、前述のようにＰＤセンサー１２２からの出力信号を用いてバイアス電流源１２３に帰還をかけ、バイアス電流量の自動制御を行なっている。画像描画に際しては、変調部１２５に入力されたデータを、感光体ドラム１の副走査側の画像の書き出し位置をシーケンスコントローラ１２６で制御し、主走査側の書き出し位置をＢＤセンサー１２７で検出する。そして、上記データをＢＤセンサー１２７の検出信号（ＢＤ信号）を基準として制御することにより、所望のタイミングでレーザー１２１を明滅させることで、画像の書き込みを行なうものである。
【００９６】
なお、上記説明では２次元の電位ムラを補正するための補正手段を像露光手段３により行なっていた。他の方法として、像形成用の露光とは別に、電位ムラ補正用の補正露光手段を設けることも可能である。ＬＥＤなど領域を分割して露光量を制御できる露光手段や、像露光手段と同じく走査光学系を使用することが可能である。補正露光手段の補正位置としては、帯電後〜露光前、露光後〜現像前などに設置可能であり、感光体ドラム１のホームポジション位置を基準とし、所定の補正量を感光体ドラム１表面に露光することで電位ムラの補正を行なうものである。
【００９７】
図１８に本実施例の画像形成装置で用いる感光体ドラム１表面の電位ムラ補正のフローチャートの一例を示す。
【００９８】
帯電電位の補正に際し、光露光により補正する場合、前述したように帯電電位を高くする方向の補正は不可能である。このことから、帯電電位の絶対値の設定については、帯電電位の最低値が目標電位より高いことが必要となる。この点については、Ｓ１からＳ３に示すように、帯電電位ムラを計測する際に（Ｓ１）、最低電位と目標電位を比較する（Ｓ２）。そして、計測された最低電位が目標電位よりも低い場合には（Ｓ２のＮＯ）、その差分に応じて帯電条件を再設定し（Ｓ３）、改めて帯電電位の電位ムラデータを計測する。上記（Ｓ１）から（Ｓ３）を繰り返し、帯電電位の最低値が目標電位よりも高くなった（Ｓ２のＹＥＳ）ところで、電位ムラ計測用画像の出力動作に移り（Ｓ４）、出力された画像を画像形成装置の外部に設けられている自動測色機に入力する。そしてその自動測色機により感光体ドラム１表面のトナー像を測色（Ｓ５）し、得られたトナー濃度（測色データ）から電位ムラをＬＵＴにより変換（Ｓ６）する。そしてその電位ムラ情報を画像形成装置に入力し（Ｓ７）、その電位ムラ情報より感光体ドラム１表面の電位ムラの補正を行なう（Ｓ８）。これにより、実際に記録紙Ｐに画像形成を行なうときに電位ムラのない出力画像を得ることができる。
【００９９】
上記のＳ１からＳ３において、最低電位≧目標電位となるように、予め決められた目標電位となるような電位設定で帯電処理を行ない、それを電位センサで読み取る。そして、測定された複数電位の最低電位が目標電位を下廻っている場合には、再度条件を変えて帯電処理を行ない、最低電位≧目標電位となるまでこれを繰り返す。
このとき、図１１のように感光体ドラム１の長手方向に電位センサー２２１を配置している場合や、図１２のように感光体ドラム１の長手方向に電位センサー２３１を移動可能に配置している場合には、それら複数箇所の電位の中で最低のものを最低電位とする。また電位センサーが感光体ドラム１の長手方向において１ヶ程度で固定されている場合には、予め計測されている電位ムラ分布とその長手位置の電位の関係より、最低電位を類推することも可能である。電位センサーが感光体ドラム１の長手方向において１ヶ程度で固定されており、特定箇所の感光体ドラム１の周方向の電位のみ計測可能な場合、感光体ドラム１の電位ムラを予め画像形成装置の外部で計測する。そしてその感光体ドラム１の電位分布と感光体ドラム１の長手方向の代表点の電位計測結果とを勘案して補正処理を行なうことも好適である。
【０１００】
以下に、本実施例に係る画像形成装置の具体例を説明する。
【０１０１】
［実施例１］
感光体ドラムとして８４ｍｍφのａ−Ｓｉ感光体を用いた。ａ−Ｓｉ感光体は、図１４の１０２に示すような、入力データである積算露光強度に対する感光体表面電位の減衰特性が、リニアなＥＶカーブ（Ｅｎｅｒｇｙ  −  Ｖｏｌｔａｇｅカーブ）特性を示すものである。
この様な特性を示す感光体ドラム表面の電位ムラを図１３に示すように３水準の電位レベルで計測し、感光体ドラム表面を２次元の領域に分割し、それぞれの領域の電位特性に応じてレーザーパワーの変更を行なうことで電位ムラの補正を行なった。その際に、図１８に示すチャートからわかるように、電位ムラ計測用画像の出力を行なう前に、感光体ドラム表面内の帯電電位の最小値（最低電位）が、目標となる帯電電位（目標電位）よりも大となるように帯電条件の最適化を行なう。
【０１０２】
帯電条件が最適化されたのち、電位ムラ計測用のトナー像の出力が行なわれる。図７にこのとき用いた３ステップの電位ムラ計測用画像の出力設定を示す。
【０１０３】
まず第１ステップ（１ｓｔ）として、通常設定である帯電電位（  Ｖｄａｒｋ）−５００Ｖｄ、現像バイアスのＤＣ成分−３５０Ｖｄｃの電位設定を用いた。そして、電位ムラ計測電位（Ｖｈｔ）−３００Ｖｈｔの表面電位になるように均一露光を行ない、画像出力を行なった。〔１ｓｔＳｔｅｐ：−５００Ｖｄ  ／  −３００Ｖｈｔ  ／  −３５０Ｖｄｃ〕
このときの現像方法には２成分現像方式を用い、現像バイアスには８ｋＨｚ／１ｋＶｐｐの高周波のＡＣバイアスをＤＣバイアスに重畳させた。ここで１ｋＶｐｐは、矩形形状のバイアスのＰｅａｋ  ｔｏ  Ｐｅａｋの電位差を示すものである。また、Ｖｈｔの潜像電位を形成する際の露光方法としては、図１６に示す走査光学装置３を用い、１２００ｄｐｉのＰＷＭ駆動する光源波長６８０ｎｍの半導体レーザーを用い、８０ｈのパルス幅でＰＷＭ駆動させることにより均一露光を行なった。電位ムラ計測用画像を出力する際には、感光体ドラムの基準位置を予めスタートポジションに移動させる。そして、Ａ３用紙前端の５０ｍｍ付近の位置から、感光体ドラムの基準位置を像描画のスタート地点として画像形成を始めることにより、感光体ドラム１周分のハーフトーン画像を得る。ここで、感光体ドラム１周分のハーフトーン画像を出力するのは、感光体ドラムの周方向全体における２次元の電位ムラの測定のためには、少なくとも感光体ドラム１周分の画像が必要だからである。
【０１０４】
続いて同様に第２ステップ（２ｎｄ）として、帯電電位（  Ｖｄａｒｋ）−５００Ｖｄ、現像バイアスのＤＣ成分−４５０Ｖｄｃの電位設定を用いた。そして、２０ｈのパルス幅でＰＷＭ駆動させることにより均一露光することで、電位ムラ計測電位（Ｖｈｔ）−４００Ｖｈｔとし、第１ステップと同様に画像出力を行なった。〔２ｎｄＳｔｅｐ：−５００Ｖｄ  ／  −４００Ｖｈｔ  ／  −４５０Ｖｄｃ〕
続いて第３ステップ（３ｒｄ）として、帯電電位（  Ｖｄａｒｋ）−５００Ｖｄ、現像バイアスのＤＣ成分−２００Ｖｄｃの電位設定を用いた。そして、Ｅ０ｈのパルス幅でＰＷＭ駆動させることにより均一露光することで、電位ムラ計測電位（Ｖｈｔ）−１５０Ｖｈｔとし、第１ステップと同様に画像出力を行なった。〔３ｒｄＳｔｅｐ：−５００Ｖｄ  ／  −１５０Ｖｈｔ  ／  −２００Ｖｄｃ〕
得られた３水準のハーフトーン画像を、ＧｒｅｔａｇＭａｃｈｂｅｔｈ社のＳｐｅｃｔｒｏＣｈａｒｔを用い、感光体ドラムの長手方向に１０点、周方向に１０点、計１００点の測色を行なった。得られた測色結果より１次元のＬＵＴを用いて電位値に変換し、画像形成装置に入力する。
【０１０５】
画像形成装置内では、入力された電位ムラをもとに、図１４に示すように各領域で推定電位直線１０２を求める。そして、入力データに応じた推定電位レベルとターゲット電位直線１０２との差分１０３と、推定電位直線の傾き１０４より、補正するレーザーパワー値を求める。本実施例では、図１９に示すように、各画素位置１４１から際近接の４点の電位ムラ測定点１４２、１４３、１４４、１４５を参照し、その４点における補正レーザーパワーを上記の方法により算出する。そして、各４点からの距離１４６、１４７、１４８、１４９の比率を乗じてレーザーパワーの補正値を平均化することで、各画素点でのレーザーパワーの補正値を導き出す。
【０１０６】
得られたレーザーパワーの補正値に応じ、図１７に示すレーザー駆動制御部によりレーザーパワーの補正が行なわれる。
【０１０７】
その結果、濃度ムラから変換された、補正前の感光体ドラム表面の面内ムラ２４Ｖに対し、本実施例による補正処理を行なうことにより、濃度ムラから変換された面内の電位ムラが９Ｖに低減された。これにより、シアン単色の出力画像の面内色差をΔＥ＝１．５７に収めることが可能となった。
【０１０８】
［実施例２］
本実施例の画像形成装置は、電位ムラ計測用画像の出力を行なう際に、ＶｄａｒｋとＶｌｉｇｈｔ電位の計測を行なう点を除いて、実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。本実施例の画像形成装置は、ＶｄａｒｋとＶｌｉｇｈｔ電位の計測を行なうことで、図２０に示す推定電位直線１６１の精度が向上し、より高精度な面内電位ムラの補正を行なえるものである。
【０１０９】
本実施例の画像形成装置における電位設定を図２１に示す。
【０１１０】
まず第１ステップ（１ｓｔ）として、通常設定である帯電電位（  Ｖｄａｒｋ）−５００Ｖｄ、現像バイアスのＤＣ成分−３５０Ｖｄｃの電位設定を用いた。そして、電位ムラ計測電位（Ｖｈｔ）−３００Ｖｈｔの表面電位になるように均一露光を行ない、画像出力を行なう。このときの現像方法は実施例１と同様である。〔１ｓｔＳｔｅｐ：−５００Ｖｄ  ／  −３００Ｖｈｔ  ／  −３５０Ｖｄｃ〕
続いて第２ステップ（２ｎｄ）として、帯電電位（  Ｖｄａｒｋ）−５００Ｖｄ、現像バイアスのＤＣ成分−４５０Ｖｄｃの電位設定を用いた。そして、電位ムラ計測電位（Ｖｈｔ）は、露光を行なわず−５００Ｖｈｔのままとし、画像出力を行なった。〔２ｎｄＳｔｅｐ：−５００Ｖｄ  ／  −５００Ｖｈｔ  ／  −４５０Ｖｄｃ〕
続いて第３ステップ（３ｒｄ）として、帯電電位（  Ｖｄａｒｋ）−５００Ｖｄ、現像バイアスのＤＣ成分−１５０Ｖｄｃの電位設定を用いた。そして、電位ムラ計測電位（Ｖｈｔ）は、全面フル発光させることでＶｌｉｇｈｔ電位である−１００Ｖｈｔの表面電位になるように均一露光を行ない、画像出力を行なった。〔３ｒｄＳｔｅｐ：−５００Ｖｄ  ／  −１００Ｖｈｔ  ／  −１５０Ｖｄｃ〕
その結果、濃度ムラから変換された、補正前の面内ムラ２４Ｖに対し、本実施例による補正処理を行なうことにより、濃度ムラから変換された面内の電位ムラが  ８Ｖに低減された。これにより、シアン単色の出力画像の面内色差をΔＥ＝１．４０に収めることが可能となった。
【０１１１】
［実施例３］
本実施例に示す画像形成装置は、図２２に示すフローチャートのように、電位ムラ計測用画像の出力（Ｓ４）と同時に、現像ムラ補正用画像を同時に出力する（Ｓ４ａ）点を除いて、実施例１の画像形成装置と同じ構成としてある。また本実施例に示す画像形成装置は、画像形成装置の外部で測色〜トナー濃度／電位変換ＬＵＴ処理を行なう際に、現像ムラの補正を加えることで、より高精度な補正処理を行えるものである。
【０１１２】
具体的には、本実施例の画像形成装置は、電位ムラ計測用画像を出力すると同時に、感光体ドラムの電位ムラの影響を受けにくい０Ｖ電位で現像処理を行なうことにより、現像器の濃度ムラを計測する。これは、時間をかけて０Ｖまで電位減衰させた感光体ドラムの電気特性は、帯電電荷を付与した際の帯電能や、帯電してから現像位置まで移動する間に電位減衰する暗減衰特性、光を照射した場合の光感度特性などの影響を受け難いことによる。膜厚や誘電率などの静的な特性については、０Ｖの場合での影響は残るものの、ハイライト〜ハーフトーン領域の画像形成、特にアナログパターンで静電潜像形成をした場合には、その影響は制限される。そのため、感光体ドラムの特性ムラの影響を受け難く、現像器のムラ情報の計測が可能となるものである。
【０１１３】
そのときの電位設定としては、図２３に示すように、感光体ドラムを１分間放置することで０Ｖまで電位減衰させ、現像バイアスのＤＣ成分Ｖｄｃを−５０Ｖに設定し、現像ムラ補正用画像を出力する。得られた画像を画像形成装置の外部の測色〜トナー濃度／電位変換ＬＵＴ行程に移し、トナー濃度から電位値へ変換する際に、現像器のムラの補正を行なうことで、より高精度な電位ムラの算出が可能となる。
【０１１４】
その結果、濃度ムラから変換された、補正前の面内の電位ムラ２４Ｖに対し、本実施例による補正処理を行なうことにより、濃度ムラから変換された面内の電位ムラが６Ｖに低減された。これにより、シアン単色の出力画像の面内色差をΔＥ＝１．０５に収めることが可能となった。
【０１１５】
［実施例４］
本実施例に示す画像形成装置は、感光体ドラムとして８４ｍｍφのＯＰＣ感光体を用いた。ＯＰＣ感光体は、図２４において符号１９２にて示すように、入力データである積算露光強度に対する感光体表面電位の減衰特性が、指数関数的な変化のＥＶカーブ（Ｅｎｅｒｇｙ  −  Ｖｏｌｔａｇｅカーブ）特性を示すものである。このように露光量に対して非線形の電位減衰特性を持つ感光体ドラムを使用した場合には、推定電位を直線近似で求めていては誤差が大きくなってしまう。そこで、本実施例では、図２４に示すように５水準の電位レベルで電位ムラ計測を行ない、多次関数で近似を行なうことにより、非線形な推定電位特性を求め、電位ムラの補正を行なうものである。
【０１１６】
その結果、ＯＰＣのように非線形な電位減衰特性を示す感光体についても、濃度ムラから変換された補正前の面内ムラ２４Ｖに対し、本実施例による補正処理を行なうことにより、濃度ムラから変換された面内の電位ムラが９Ｖに低減された。これにより、シアン単色の出力画像の面内色差をΔＥ＝１．５７に収めることが可能となった。
【０１１７】
［その他］
本実施例の画像形成装置は、図１に示す画像形成装置に限られず図２５に示すようなタンデム式の画像形成装置であってもよい。
【０１１８】
図２５はタンデム式の複写機の一例の構成模型図である。図１の複写機の部材と機能的に同じ部材には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【０１１９】
図２５に示す複写機は、複写機本体Ａ側に作像手段として、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色のトナー画像を形成する第１〜第４の４つの画像形成ステーションＳＹ・ＳＭ・ＳＣ・ＳＫ（以下、Ｓ（Ｙ〜Ｋ）と記す）を有する。各ステーションＳ（Ｙ〜Ｋ）は、像担持体としての感光体ドラム１を有する。各感光体ドラム１の周囲には、帯電手段（帯電器）２と、像露光手段（走査光学装置）３と、現像手段としての現像器４と、転写手段（転写ローラ）５と、クリーニング手段（クリーニング器）７が配設されている。そして、各ステーションＳ（Ｙ〜Ｋ）の感光体ドラム１表面と対向するように搬送手段１０の一部を構成する中間転写ベルト１０ｅが配設してある。転写ベルト１０ｅは、駆動ローラ１０ｆと、従動ローラ１０ｇの二軸に張架されている。この転写ベルト１０ｅを挟んで各感光体ドラム１と対向させて転写ローラ５を配置することによって感光体ドラム１と搬送ベルト７との間に転写ニップ部を形成している。
【０１２０】
各ステーションＳ（Ｙ〜Ｋ）の感光体ドラム１が不図示の制御回路部（制御手段）により駆動制御されることによって矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転される。その感光体ドラム１と同期して搬送ベルト７も回転駆動系によって駆動ローラ８ａにより矢印方向へ該各感光体ドラム１の回転周速度に対応した周速度で回転される。
【０１２１】
まず、１色目のイエローＹのステーションＳＹにおいて、感光体ドラム１の外周面（表面）を帯電ローラ２により所定の電位に均一に帯電する。次に、読み取りユニット２２から得られるカラー原稿Ｇの画像データに応じたレーザービームを感光体ドラム１表面に走査露光する。これによって感光体ドラム１表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。そしてこの潜像が現像器４によりイエロートナーによって現像され、感光体ドラム１表面にイエロートナー像が形成される。同様の画像形成工程がマゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各ステーションＳ（Ｍ〜Ｋ）においても行われる。そして各ステーションＳ（Ｙ〜Ｋ）の感光体ドラム１表面に各色のトナー像が形成される。
【０１２２】
一方、給送カセット９内に積載して収納された記録紙Ｐは搬送ローラ１０ａ，１０ｂにより転写ベルト１０ｅ上に搬送される。この記録紙Ｐは転写ベルト１０ｅの回転によって回転方向上流側の転写ニップ部から回転方向下流側の転写ニップ部まで搬送される。記録紙Ｐにはその搬送過程において各感光体ドラム１のトナー像が転写ニップ部で転写ローラ５により記録材Ｐ上に順番に重ねて転写される。
【０１２３】
各ステーションＳ（Ｙ〜Ｋ）において、記録紙Ｐへのトナー像の転写後に感光体ドラム１表面に残った転写残トナーはクリーニング手段（クリーニング器）７に設けられているクリーニングブレード（不図示）により除去される。これによって感光体ドラム１は繰り返して次の画像形成に供される。
【０１２４】
転写ベルト１０ｅから分離し回転方向下流側の転写ニップ部を出た記録紙Ｐは定着手段６に導入される。その記録紙Ｐは定着手段６から熱と圧力を受けることによってトナー像が記録紙Ｐの面上に加熱定着される。
【０１２５】
上記のタンデム式の画像形成装置に前述の「（３）感光体ドラム表面の電位ムラを計測するための構成」を適用すれば実施例１の画像形成装置と同じ作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】画像形成装置の一例の構成模型図。
【図２】感光体表面電位に対するトナー濃度の関係を説明する図。
【図３】感光体表面電位に対する潜像パターンと現像後のトナー像のパターンの関係を説明する図。
【図４】トナー載り量に対するトナー濃度の関係を説明する図。
【図５】現像器におけるＭ／Ｓが変化したときの現像ガンマ特性を説明する図。
【図６】帯電電位と露光部電位と中間調電位の関係を説明する図。
【図７】電位ムラ計測用画像を出力する際の電位設定を説明する図。
【図８】感光体ドラム表面の作像領域と現像領域の関係を説明する図。
【図９】感光体ドラムと電子写真プロセスに必要となる部材の長手幅の関係を模式的に示した図。
【図１０】電位ムラ計測用画像を出力する際の電位設定を説明する図。
【図１１】電位センサーの一例を説明する図。
【図１２】電位センサーの他の例を説明する図。
【図１３】電位ムラ計測用画像を出力する際の電位設定を説明する図。
【図１４】レーザーパワー補正値の算出法を説明する図。
【図１５】電位ムラ補正ＬＵＴを説明する図。
【図１６】走査光学装置を説明する図。
【図１７】レーザー制御部の回路を説明する図。
【図１８】感光体ドラム１表面の電位ムラ補正の一例のフローチャート。
【図１９】レーザーパワー補正値の算出法を説明する図。
【図２０】レーザーパワー補正値の算出法を説明する図。
【図２１】電位ムラ計測用画像を出力する際の電位設定を説明する図。
【図２２】感光体ドラム１表面の電位ムラ補正の一例のフローチャート。
【図２３】電位ムラ計測用画像を出力する際の電位設定を説明する図。
【図２４】レーザーパワー補正値の算出法を説明する図。
【図２５】画像形成装置の他の例の構成模型図。
【符号の説明】
【０１２７】
１：感光体ドラム、２：帯電手段、３：像露光手段（補正手段）、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：現像手段
【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１７】
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【図２４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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