JP2005265956A - 画像形成装置、外部管理装置、画質管理方法、コンピュータプログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 画質が劣化した場合に画質が劣化した個所を特定し、画質の管理が容易に行えるようにする。
【解決手段】
状態量及び制御パラメータを検知し（Ｓ１０１，１０２）、像担持体上に画質検知用パターンを形成し（Ｓ１０３）そのパターンの反射光量から画質特性を演算し（Ｓ１０４，１０５）、演算結果から画質の劣化を判定する（Ｓ１０６）。劣化していなければ状態量、制御パラメータ、画像特性の演算結果から状態履歴を作成する（Ｓ１０７）。そして、画質劣化が発生し、その劣化が制御パラメータの変更では回復できないと判定されたとき（Ｓ１０８）、状態量、制御パラメータ、画像特性の演算結果と状態履歴情報とから異常部の発生個所を特定する（ステップＳ１１０）。
【選択図】 図２４

Description

本発明は、トナーを用いて記録媒体上に可視画像を形成する画像形成装置、その画像形成装置と通信可能に接続された外部管理装置、前記画像形成装置あるいは前記外部管理装置から前記画像形成装置によって形成された画像の画質管理を行う画質管理方法、この画質管理をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラム及びこのコンピュータプログラムを記録した記録媒体に関する。

この種の技術として例えば特許文献１ないし３に開示された発明が公知である。この内、特許文献１には、診断対象端末である複数の画像記録装置の画質を中央管理装置を介して中央診断装置にて個別診断するようにした画像記録装置の画質診断システムにおいて、各画像記録装置には、画質コントロールの主要なパラメータが記憶される記憶手段を設けると共に、この記憶手段内に格納されている画質コントロールの主要なパラメータが画質診断時にて中央管理装置側に転送される端末側データ転送手段を設け、この端末側データ転送手段には画質コントロールの主要なパラメータに異常が発生したと認められる場合若しくは異常が発生する可能性があると判断される場合に故障個所が予知せしめられる故障予知手段を具備させ、一方、中央診断装置には、画質コントロールの主要なパラメータが画質状態に応じて正常であるか否か、また、異常の場合、どのようなトラブルが想定されるかについて予めパターン化されてなる画質診断用パターンテーブルを設けると共に、端末側データ転送手段から転送された画質コントロールの主要なパラメータが画質診断用パターンテーブルのどのパターンに合致するか否かを判断し、画質状態が決定される画質状態決定手段を設け、少なくとも故障予知手段による故障予知が行われた条件下では端末側データ転送手段から画質コントロールの主要なパラメータを中央管理装置側に転送するようにしたことを特徴とする発明が開示されている。

また、特許文献２には、不具合の発生情報を記憶するようにした画像形成装置において、不具合を検出する検出手段と、検出された不具合の内容に応じて当該画像形成装置を動作禁止状態とする第１の制御手段と、検出された不具合の内容に応じて当該画像形成装置の動作設定を標準とは異なる動作設定として動作可能状態を維持する第２の制御手段と、前記第２の制御手段によって標準とは異なる動作設定となったときにその状態を不適正状態として検知する検知手段と、日付情報及び時刻情報を発生する計時手段と、前記不適正状態の内容及び発生日時からなる不適正状態データを記憶する不適正状態データ記憶手段と、前記不適正状態データをその発生日時順に表示する不適正状態データ表示手段とを設けたことを特徴とする発明が開示されている。

さらに、特許文献３には、像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画質を検知する画質検知装置において、前記画像パターンおよび前記パターン画像が形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段と、を備え、前期スポット光の走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定した発明が開示されている。
特開２００１−２２２３２号公報 特許第２７８０３４８号公報 特開２００４−５３９４４号公報

従来、電子写真装置において、環境変動や経時変動による画質劣化を制御するための診断システムが行われている。例えば特許文献１記載の発明では、予め実機で画質コントロールの主要なパラメータが画質に与える影響を調べておき、パターン化しておく。それをテーブルにまとめ中央管理装置に画質診断用パターンテーブルとして記憶しておく。個々の画像記録装置で画質コントロールの主要なパラメータを検知し、故障予知手段で故障予知が行われたという条件のもとで、画像記録装置から中央管理装置にデータが送信される。中央管理装置では、送信された画質コントロールの主要なパラメータが画質診断用パターンテーブルのどのパターンに合致するか判断し、画質を決定する。さらに、中央管理装置が画像記録装置の画質コントロールの主要なパラメータを書き換えることによって画質制御を行っている。

しかしこの公知技術では、検知しているのは画質コントロールの主要なパラメータであり、画質そのものではない。また、予め実機でパラメータが画質に与える影響を調べているが、実際に画像記録装置が設置される環境や使われ方は多種多様である。よって、そのすべてのパターンを網羅するパターンテーブルを作成するのは不可能であり、主要なパラメータから記憶されているパターンテーブルを用いて決定された画質は、実際の画像記録装置の画質とは異なってしまう。よって正確な画質の管理ができない。

特許文献２記載の発明においても、センサによって電子写真プロセスに伴う物性値を測定し、その出力に基づいてプロセス制御を行っている。また測定した状態が不適正状態と判断した場合は、外部の管理装置へその状態を送信している。しかし、この例においても、検知しているのは電子写真プロセスに伴う物性値であり、画質そのものではない。よって、画質に基づいた画像形成装置の管理は正確に行うことができない。

また、特許文献３記載の発明は、画質を検知する方法を例示しているが、検知した画質に基づいて画像の劣化を招来した個所を特定し、画質の回復まで制御することまでは配慮されていない。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、画質が劣化した場合に画質が劣化した個所を特定し、画質の管理が容易に行えるようにすることにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、画質検知用パターンを像担持体上に形成するパターン形成手段と、前記パターン形成手段によって前記像担持体上に形成されたパターンからの反射光量を微小領域において検知する検知手段とを備え、当該検知手段の検知出力に基づいて画質を評価する手段を備えた画像形成装置において、機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量を検知する状態量検知手段と、前記検知手段の検知結果から粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づいて現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを設定し、設定された制御パラメータに基づいて画像形成を行わせる制御手段と、前記状態量検知手段によって検知された状態量、前記演算手段によって演算された画像特性の演算結果、及び前記制御手段によって設定された制御パラメータから状態履歴を作成する状態履歴作成手段とを備えていることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段によって、前記検知された状態量、前記演算された演算結果及び前記設定された制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する特定手段をさらに備えていることを特徴とする。

第３の手段は、画質検知用パターンを像担持体上に形成するパターン形成手段と、前記パターン形成手段によって前記像担持体上に形成されたパターンからの反射光量を微小領域において検知する検知手段とを備え、当該検知手段の検知出力に基づいて画質を評価する手段を備えた画像形成装置において、機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量を検知する状態量検知手段と、前記検知手段の検知結果から粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果に基づいて現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを設定し、設定された制御パラメータに基づいて画像形成を行わせる制御手段と、前記状態量検知手段によって検知された状態量、前記演算手段によって演算された画像特性の演算結果、及び前記制御手段によって設定された制御パラメータを記憶する記憶手段とを備えていることを特徴とする。

第４の手段は、第３の手段において、前記記憶手段に記憶された情報を外部管理装置に送信する通信手段を有することを特徴とする。

第５の手段は、第１または第３の手段において、前記検知手段が画像を定着する直前の画像形成工程の最終段に設けられていることを特徴とする。

第６の手段は、外部管理装置が、少なくとも１つの画像形成装置から送信されてくる機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量、前記画像形成装置の演算手段によって演算された粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性の演算結果、及び現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記画像形成装置の状態履歴を作成する状態履歴作成手段とを備えていることを特徴とする。

第７の手段は、第６の手段において、画質劣化の回復制御が不可能な場合に、前記検知された状態量、前記演算された演算結果及び前記設定された制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する特定手段をさらに備えていることを特徴とする。

第８の手段は、画像形成装置の像担持体に形成された画質検知用パターンから画質の状態を判定し、その判定結果に基づいて画質を管理する画質管理方法において、前記画質検知用パターンの検知結果に基づいて粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する工程と、前記演算の演算結果から画質の劣化状態を判定する工程と、前記判定で画質が劣化していない場合には状態量履歴を作成する工程とを備えていることを特徴とする。

第９の手段は、第８の手段において、前記劣化状態を判定する工程で画質が劣化していると判定された場合には、画質が現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータの変更により回復可能か否かを判定する工程と、前記回復可能か否かを判定する工程で回復可能と判定された場合には、前記制御パラメータを変更して再度画質検知用パターンを形成し、再度、画質の劣化状態を判定する工程とをさらに備えていること特徴とする。

第１０の手段は、第８または第９の手段において、前記判定で画質が劣化している場合には、画質が前記制御パラメータの変更により回復可能か否かを判定する工程と、前記回復可能か否かを判定する工程で回復不能であると判定された場合には、回復不能な個所を特定する工程とをさらに備えていることを特徴とする。

第１１の手段は、第１０の手段において、前記回復不能な個所を特定する工程で特定された前記個所と回復不能な旨を画像形成装置に表示する工程とをさらに備えていることを特徴とする。

第１２の手段は、少なくとも１つの画像形成装置から通信手段を介して相互に情報の授受が可能な外部管理装置によって前記画像形成装置の画質の管理を行う画質管理方法において、前記画像形成装置から送信されてくる機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量、粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性の演算結果、及び現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを記憶する工程と、前記記憶する工程で記憶された情報に基づいて前記画像形成装置の状態履歴を作成する工程とを備えていることを特徴とする。

第１３の手段は、第１２の手段において、画質が前記制御パラメータの変更により回復することができない旨の情報を前記画像形成装置から受信したときに、前記状態量、前記演算結果及び前記制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する工程をさらに備えていることを特徴とする。

第１４の手段は、画像形成装置にロードされ、画像形成される画像の画質の制御を行うためのコンピュータプログラムにおいて、機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量を検知する第１の手順と、現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを検知する第２の手順と、検知用パターンを形成する第３の手順と、前記第３の手順で形成された前記検知用パターンからの反射光量を検知する第４の手順と、前記第４の手順で検知された反射光量から粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する第５の手順と、第５の手順で演算された画像特性に基づいて画質の劣化を判定する第６の手順と、前記状態量、前記制御パラメータ及び前記画質特性の演算結果から状態履歴を作成する第７の手順とを備えていることを特徴とする。

第１５の手段は、第１４の手段において、前記第７の手順は、前記第６の手順で画質劣化が生じていないと判定されたとき実行されることを特徴とする。

第１６の手段は、第１４の手段において、前記第６の手順で、画像劣化が生じていると判定されたとき、前記画像劣化が制御パラメータの変更により制御可能か否かを判定する第８の手順を備えていることを特徴とする。

第１７の手段は、第１４ないし第１６の手段において、前記第８の手順で、画像劣化が制御パラメータの変更により制御不能であると判定されたとき、前記第７の手順で作成された状態履歴と、制御不能であると判定されたときの状態量、制御パラメータ及び画質特性の演算結果とから回復不能な画像劣化を生じている個所を特定する第９の手順をさらに備えていることを特徴とする。

第１８の手段は、外部管理装置にロードされ、当該外部管理装置から画像形成装置で形成される画像の画質に関する制御を行うためのコンピュータプログラムにおいて、前記画像形成装置から送信されてくる機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量、粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性の演算結果、及び現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを記憶する第１の手順と、前記第１の手順で記憶された情報に基づいて前記画像形成装置の状態履歴を作成する第２の手順とを備えていることを特徴とする。

第１９の手段は、第１８の手段は、画質が前記制御パラメータの変更により回復することができない旨の情報を前記画像形成装置から受信したときに、前記状態量、前記演算結果及び前記制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する第３の手順をさらに備えていることを特徴とする。

第２０の手段は、第１４ないし第１９の手段に係るコンピュータプログラムが、コンピュータによって読み取られ、実行可能に記録媒体に記録されていることを特徴とする。

本発明によれば、画質が劣化した場合に画質が劣化した個所を特定することが可能となり、これにより画質の管理を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において
、同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

１．画質検出の概略
まず、最初に画質検出の概略について図１ないし図１１を参照して説明する。

１．１ 全体構成
図１は画質検出の対象となる画像形成装置全体の概略構成を示す図、図２は図１の画像
形成装置に使用される潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現
像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。

図１において、タンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰの略中央に画像形成部１が配置
され、この画像形成部１のすぐ下方には給紙部２が配置され、給紙部２には各段に給紙ト
レイ２１が設けられている。また、画像形成部１の上方には、原稿を読み取るスキャナ部
３が配設されている。画像形成部１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部、
所謂排紙トレイ４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。

画像形成部１では、図２に示すように無端状のベルトからなる中間転写ベルト５の上方
に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像ユ
ニット６が並置されている。各々の作像ユニット６では、各色毎に設けられたドラム状の
感光体（感光体ドラム）６１の外周に沿って、帯電チャージャ６２、露光部６５、現像ユ
ニット６３、クリーニングユニット６４、イレーサ（ＱＬ）６７などが配置されている。

帯電チャージャ６２は、感光体６１の表面に帯電処理を行い、露光部６５では、画像情報
を感光体６１表面にレーザ光で照射する書込ユニット７からのレーザ光が照射される。現
像ユニット６３は、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー現像して
可視化し、クリーニングユニット６４は転写後に感光体６１の表面に残留したトナーを除
去回収する。

作像プロセスとしては、中間転写ベルト５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベル
ト５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、イエロー（
Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に一次転写装置（
ローラ）６６によって転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像
し、中間転写ベルト５上に転写しする。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのト
ナーを現像し、中間転写ベルト５に転写し、最後に、ブラック（Ｋ）のトナーを現像し、
中間転写ベルト５上に転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。

そして、中間転写ベルト５上に転写された４色のトナー像は、給紙部２から給紙されてき
た記録紙２０に二次転写装置（ローラ）５１で転写され、定着ユニット８によって定着さ
れた後、排紙ローラによって排紙トレイ４に排紙され、あるいは両面ユニット９に搬送さ
れる。両面印刷時は、搬送経路は分岐部９１で分岐され、両面ユニット９を経由して、記
録紙２０は反転される。そして、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、表面
への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのト
ナー像が転写された後、中間転写ベルト５の表面に残留したトナーはクリーニングユニッ
ト５２によって除去回収される。なお、符号９２は両面ユニット９からの際給紙反転経路
である。また、図２では、各部の符号の後に色を表すＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋを付けて各色の作像
部を区別している。

給紙部２は、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、最上位の記録紙
２０がピックアップローラ２５によってピックアップされ、給紙ローラ２６の回転により
、縦搬送路２７を介してレジストローラ２３側へと搬送される。レジストローラ２３は記
録紙２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト５上のトナー像と記録紙２０の先端との位置
関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙２０を送り出す。

スキャナ部３では、コンタクトガラス上に載置される原稿の読み取り走査を行うために
、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１および第２の走行体が往復移動する。この走行
体により走査された画像情報は、レンズによって後方に設置されているＣＣＤの結像面に
集光され、ＣＣＤによって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、
デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、書込ユニット
７内のレーザダイオードＬＤの発光により感光体６１の表面に光書き込みが行われ、静電
潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体
６１に至る。また、スキャナ部３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送
する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）３６が取り付けられている。

なお、本実施例に係るカラー画像形成装置ＭＦＰは、前述のように光走査して原稿を読
み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の
他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や
、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機
能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像も同様の画像形成プロセスに
よって記録紙２０上に画像が形成され、すべて１つの排紙トレイ４に排紙され、収納され
る。画質劣化を検出して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を自動的に
行うことができるために、現像剤や感光体などを即座に交換する必要がなく、現像剤や感
光体などの寿命を極限まで長くすることができる。

なお、図１では、本発明に係る画像形成装置の一例として４連タンデム型中間転写方式
のフルカラー機が図示されているが、これは画像形成装置の代表例として描いているだけ
であり、後述のように４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式などのフル
カラー機でも良いし、直接転写方式のモノクロ機に、あるいは他の方式の画像形成装置に
おいても本発明は適用できる。

１．２ 画質
図３及び図４は６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図１及び図２の画像形成装置ＭＦＰによって記録紙２０上に形成された網点画像（１つの網点の大きさは「２ピクセル×２ピクセル」）の拡大写真（記載上の都合により便宜上、写真撮影時に２値化処理を施している）であり、図３は初期の画像ＰＴ１を、図４はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す。図３に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像ＰＴ１が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、ざらつき感のあるハーフトーン画像ＰＴ２となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。

すなわち粒状度の高い（粒状性の悪い）画像はざらつき感の大きな画像を示し、粒状度
の低い（粒状性の良い）画像はざらつき感の少ない均一な画像を示す。しかし、濃度ムラ
の全てが視覚に訴えるざらつき感となる訳ではなく、プリント画像の画質に関しては人間
が目視した時にざらつき感を感じなければ良い。濃度ムラに関する平均的な被験者による
視覚の空間周波数特性を図５に示す。このように、人間の視覚により濃度ムラを感じる空
間周波数は、前述のように約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。

１．３ 画質検出装置
図６は画像の微細な濃度ムラを測定する画質検出装置の概略構成を示す図である。同図
において、画質検出装置１００は、光反射型センサ（フォトリフレクタ）１１０と、この
光反射型センサ１１０からの電気信号を増幅する増幅回路１２０と、この増幅回路１２０
によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路１３
０と、この演算回路１３０からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成
する信号生成手段としての信号生成回路１４０とからなる。前記光反射型センサ１１０は
、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード−発光素子）１０１と、ＬＥＤ１０１からの出射
光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ１０２と、像担持体１５０上の画像
パターン１５１からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子（受光素子）１
０３と、光電変換素子１０３の結像面に前記画像パターン１５１からの反射光を結像させ
る結像レンズ１０４とからなる。光反射型センサ１１０は、図７の走査方向の距離（ビー
ム径）と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光Ｓ
Ｐとした光反射型センサを用いる。

光反射型センサ１１０は、ＬＥＤ１０１からなる光源からの照射ビームを集光レンズ１
０２によって集光し、像担持体１５０上に形成された画像パターン１５１面における円形
ビーム径がおおよそ４００［μｍ］になるようにしている。ここから反射する光はフォト
ダイオードなどの光電変換素子１０３によって検出され、画像パターン１５１内のトナー
粒子１５２の付着ムラは光電変換素子１０３へ入射する光量変動として捕らえることがで
きる。

トナー付着量に応じた光量変動を捕らえる方法としては、トナー粒子と像担持体表面に
おける正反射特性もしくは乱反射特性の違いによって検出する方法や、トナー粒子と像担
持体表面の反射分光特性の違いによって検出する方法などがあり、これらを組み合わせる
ことでより感度の高い検出を行うこともできる。正反射特性もしくは乱反射特性の違いを
利用する場合には、一般にトナー像は乱反射特性が強いことから、像担持体１５０表面は
光沢度が高く正反射特性の強い材質とするのが好ましい。また、反射分光特性の違いによ
って検出する場合には、トナー粒子１５２の反射分光特性と像担持体１５０表面の反射分
光特性とが大きく異なる光源波長を用いることが好ましい。図６の測定装置は、８７０［
ｎｍ］の発光波長を有するＬＥＤ１０１を用い、トナー粒子１５２と像担持体１５０表面
との乱反射特性の違いを利用した検出方法を実施する例である。ビーム径に関しては図５
に示したような人間の視覚の空間周波数特性において最も感度の高い約１［ｃｙｃｌｅ／
ｍｍ］の濃度ムラが検出できるように、少なくともスポット光ＳＰの走査方向に関するビ
ーム径（図７のｄ１）は１［ｍｍ］以下とする必要がある。このビーム径ｄ１は、図５に
おける空間周波数が最大となる値１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数である１［ｍｍ］から導
かれ、ここでは、ビーム径（ｄ１）は、およそ４００［μｍ］としている。前記ビーム径
ｄ１は、ビーム照射面における前記スポット光ＳＰの単位面積当たりのパワーが最大値の
１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離でここでは定義している。

前述の図２は図６の光反射型センサ（画質センサ）１０を現像工程直後の中間転写ベル
ト５に対向させて設置した画像形成装置ＭＦＰの作像プロセスの構成の一例を示す図である。スポット光ＳＰによる感光体６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋ上の画像の走査は感光体６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋの回転駆動によってなされ、図３または図４に示したような画像ＰＴ１，ＰＴ２を用紙搬送方向（図においては長手方向）に走査したときの反射光の出力を検出する。この反射光の前記増幅回路２０からの光量（電圧）変動の状態を図８に示す。このときのスポット光ＳＰの走査条件は、走査速度が２００［ｍｍ／ｓ］、走査距離が約１１［ｍｍ］、データのサンプリング周期が７５［μｓ］、すなわち、画像上でのサンプリング間隔は約１５［μｍ］ピッチであり、平均処理工程などを含まない１回の走査のみである。なお、図８の光量平均値を求めることによってパターンに付着するトナー粒子１５２の平均付着量を算出することもできる。

１．４ 視覚ノイズ（画質）
１．４．１ ノイズ量の算出
図８に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ム
ラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路１３０によって空間周波数特性を
算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の公知の手
法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図９に示
す。なお、図９の６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に見られるピークは図３および図４のドットパ
ターンの繰り返し周波数によるものである。

図５から分かるように視覚特性は１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数をもつ濃度
ムラに非常に敏感であることから、例えば図９における１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近のノ
イズ量を比較することにより、図４に示したパターン（画像ＰＴ２）の図３のパターン（
画像ＰＴ１）に対する画質低下度を知ることができる。このように画質の低下が検出され
た場合には、適切な画像形成条件の制御を促すよう図６の測定装置における信号生成回路
４０により信号の生成を行う。この信号を受けて、図６に示した画像形成装置ＭＦＰの制
御回路ＣＯＮによって画像形成条件を自動的に制御し、可能な限り正常な画質に復元でき
るような自動制御を行う。

自動制御のみでは画質の復元が不可能と判断された場合には、制御回路ＣＯＮは、図示
しない表示装置に現像剤や感光体等のパーツの交換を指示し、前記パーツの交換を促す。

これらの手続きにより現像剤や感光体などの寿命を最大限に延ばすことができる。また、
最低限必要なパターンの大きさが、約１［ｍｍ］×約１０［ｍｍ］程度であるため、パタ
ーン画像形成によって消費されてしまうトナー量も最小レベルに抑えることができる。

なお、図２の例では中間転写ベルト５表面の画質を検出するようにスポット光ＳＰが照
射されているが、感光体６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋ表面や記録媒体２０に形成され
た画像に対してスポット光ＳＰを照射するように構成することもできる。

１．４．２ 視覚ノイズ量の算出
図９の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路１３０によって前記空間周波数特性に
対して図５に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図１
０は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路１３０の視覚ノイズ
量の出力状態を示している。この重み付けは図９の特性に対して図５の特性を乗算するこ
とによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することがで
きるため、狙いとする画質の検出が容易に行える。また、６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に
出現していた画像パターン構造による信号分を除去することも可能となるので、注目して
いる画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を
除去することができると、誤検出の発生をほとんどなくすことができる。

１．４．３ 視覚ノイズの総量
図１０に示した視覚ノイズ量を演算回路１３０を用いて０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜
４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１１に示すように視覚
ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域におい
て総合的な画質変化を知ることができる。

なお、後述の画質評価パターンは５０％程度のハーフトーン画像を使用するのが良い。

これは粒状性が目立ちやすいからである。まず、図６に示したような単眼センサの場合に
は画像パターン上、副走査方向の濃度変動連続データ、ラインセンサの場合には主副両走
査方向の濃度変動連続データを収集する。モノクロセンサの場合にはある特定波長（色）
のみの連続データ、カラーセンサの場合には複数波長（色）の連続データが収集される。

この収集された連続データを前述のようにしてフーリエ変換して濃度変動のパワースペク
トラムを得る。このパワースペクトラムの平方根（変動の振幅）に視覚の空間周波数特性
（ＶＴＦ）を乗算し、前述のように周波数領域において視覚特性に基づいた濃度変動の重
み付けを行う。この重み付けされた濃度変動量を積分することによって、粒状度を求める
。これは濃度基準の粒状度の求め方であるが、最近は人間の視覚とのリニアリティーが良
い明度の粒状度も採用されている。よって明度の粒状度を求める場合には、最初に濃度デ
ータを明度データに変換しておく必要がある。またカラー粒状度を求める場合には、明度
情報に色度情報も加えて粒状度を算出する。以上が濃度変動データからの、粒状性情報の
求め方である。このようにして求められた粒状性情報に基づいてフィードバック制御をか
けることにより、粒状性の安定した画像を連続出力することができる。

濃度ムラに基づいて画質を検出するためのパターンは前述の図３に示すようなパターン
以外に例えば最小単位が６００ｄｐｉのドットを２ピクセル×２ピクセルで１つの単位と
し、スポット光ＳＰの走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１を例えばおよそ１
７０［μｍ］（空間周波数ｆ１はおよそ５．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）とすると、前述の
ように４００［μｍ］程度のビーム径を有するスポット光ＳＰによって走査を行った場合
には、図９のように６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数にスペクトルが現れる。こ
の画像パターンそのものに起因するスペクトルが画質検出信号検出領域と重複してしまう
のを避けるためには、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１は２５０［μｍ］
よりも小さく、好ましくは２００［μｍ］よりも小さくする必要がある。そこで、ここで
はｚ１＝１７０［μｍ］としている。

いずれにしても、後述の図３４のフローチャートに示すように画質の検出を行うために
前記像担持体上に画像パターンを形成する手順と、前記画像パターンに対してスポット光
を照射する手順と、前記画像パターンを前記スポット光により走査して前記画像パターン
から反射する光量を検出する手順と、前記検出された光量に基づいて画質を検出する手順
とを備えたコンピュータプログラムにより画質検出機能を実現することも可能であり、こ
のようなコンピュータプログラムはコンピュータによって読み取り可能に記録された記録
媒体から、あるいはネットワークを介してサーバなどからダウンロードされて使用される
。

なお、この制御は画質検出装置１００の信号生成回路１４０からの出力信号に基づいて
画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮのＣＰＵが実行する。ＣＰＵは、図示しないＲＯＭ
あるいはダウンロードされたプログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとし
て使用しながら各処理を実行する。プログラムデータは図示しないネットワークを介して
サーバから、あるいは図示しない記録媒体駆動装置を介して例えばＣＤ−ＲＯＭやＳＤカ
ードなどの記録媒体から図示しないハードディスクなどの記憶装置にダウンロードされ、
あるいはバージョンアップが行われる。

２．第１実施例
２．１ 画像形成部
図１２ないし図１４は、本実施例に係る画像形成装置ＭＦＰの要部を示す図である。図１２は直接転写方式のモノクロの画像形成装置、図１３は図１及び図１２でも触れた４連タンデム型中間転写方式のフルカラーの画像形成装置、図１４は４連タンデム型直接転写方式のフルカラーの画像形成装置の画像形成部をそれぞれ示す。

図１２に示すモノクロの画像形成部は、感光体（ドラム）６１の外周面に沿って帯電ユ
ニット６２、露光部６５、現像ユニット６３、一次転写ローラ５３、感光体クリーニング
ユニット６４及びクエンチングランプ６７が配置され、一次転写ローラ５３と感光体６１
とのニップには記録紙搬送ベルト６９が通されている。この記録紙搬送ベルト６９の用紙
搬送方向上流側にはレジストローラ２３が、下流側には定着ローラ８ａと加圧ローラ８ｂ
とからなる定着ユニット８が設けられている。露光は帯電ユニット６２と現像ユニット６
３との間に設けられた露光部６５において図示しない露光ユニットから出射されたレーザ
ビームによって行われる。なお、この図１２に示す実施例では、画質検知センサ１００ａは用紙搬送方向最下流側の記録紙搬送用ベルト６９の端部の当該記録紙搬送ベルトに対向する位置に設けられている。この位置は画像形成工程の定着前の最後段にあたる。この位置は記録紙上の画像と近い状態の画像を検知する位置である。なお、前記位置に限らず記録紙に転写する直前の位置でも、記録用紙の代わりに記録紙搬送部材に転写した直後の位置でも、感光体６１から被転写体側に転写する直前の位置でもよい。しかし、これらの場合には、２次転写が原因となる画質の劣化を検知することはできない。以下の例でも同様である。また、符号６８は機内の雰囲気温度と湿度を検知する温湿度センサである。

図１３は図２に対応する画像形成部を示すもので、図１及び図２に対して記録紙搬送ベルト６９を図示した点と、画質センサ１００ａの配設位置が異なるだけなので、重複する説明は省略する。なお、画質センサ１００ａは図１２の場合と同様に画像形成工程の定着前の最後段にあたる記録紙搬送用ベルト６９の端部に対向させて設けられている。

図１４は図１３の例に対して中間転写ベルト５に代えて記録紙搬送ベルト６９を配置し
、この記録紙搬送ベルト６９とＹＣＭＫの各感光体（ドラム）６１との間に用紙を通過さ
せて、用紙表面にＹＣＭＫの順に画像を転写して各色を順次重畳してフルカラーの画像を
形成するように構成したものである。この実施例においては画質センサ１００ａは図１２の場合と同様に画像形成工程の定着前の最後段にあたる記録紙搬送用ベルト６９の端部に対向させて設けられている。その他、特に説明しない各部は前述の各実施例と同等に構成されている。

図１５はこれらの実施例に使用される画質検出装置のセンサ部の一例を示すもので、図
６の画質検出装置が光ファイバを用いない直接投受光式であるのに対してセンサ光学系に
光ファイバを用いた例である。

この図にはフィードバック制御系を描いていないが、演算回路１３０からの出力を画像形成装置ＭＦＰ本体の制御回路ＣＯＮのＣＰＵが受け取って、フィードバック制御をかけることになる。

このような画像形成動作を行う画像形成装置ＭＦＰにおいて、画質を検出する場合は、
感光体６１上に画質検出用パターン２００を形成し、そのパターン２００からの反射光量
を微小領域において検出し、その検出結果から画像の特性を演算する演算回路１３０を備
え、画質を検出する。さらに前記演算回路１３０の演算結果に基づいてフィードバック制
御を行うようにしてもよい。図１５にはフィードバック制御系を描いていないが、図６に
示したように演算回路１３０からの出力を画像形成装置ＭＦＰ本体の制御回路ＣＯＮが受け取って、フィードバック制御をかけることになる。

発光素子１３０にはＬＤやＬＥＤ等が用いられ、これらからの光がコリメートレンズ１
０２を通して光ファイバ１０５に入光する。光は光ファイバ１０５の先端から射出された
後、レンズ１０６によって光束の径が所望の大きさに絞られ、検出対象である像担持体（
感光体）１５０及びその表面上のトナー像からなる検出パターン１５１に照射される。像
担自体（感光体）１５０や検出パターン１５１から反射されてきた光は今度は受光側の光
ファイバ１０７に入光し、レンズ１０４を介して受光素子１０３に照射される。受光素子
１０３の近傍には増幅回路１２０が設置されており、受光素子１０３で発生する微弱電流
若しくは微弱電圧を、ある程度の大きさの出力電圧に増幅する。更にこの増幅回路１２０
からの増幅信号が演算回路１３０に入力され、典型的には粒状度等の画質情報として算出
される。画質情報として粒状度を計算するならば、この演算回路１３０においては、前述
のようにフーリエ変換による信号のノイズスペクトラムの算出、人間の視覚の空間周波数
特性ＶＴＦによるノイズスペクトラムデータの重み付け、有効周波数帯域のデータ積分、
等の処理を行うことになる。

図１５に示した検出部１１１と演算回路１３０を備えた画質検出センサ１００ａが、図
１２ないし図１４の画像定着直前の画像を検出する構成となっており、記録紙２０上に転写された画像と近い状態の画像を検出している。

２．２ 反射光と画質検出装置（センサ）との関係
図１６は正反射光を検出する画質検出センサの検出時の状態を示す、図１７は乱反射光
を検出する画質検出センサの検出時の状態を示す図である。いずれも光ファイバを利用し
た形態で描かれており、図１６においては投光ファイバ１０５に対して受光ファイバ１０
７を正反射の位置に設置している様子を、図７においては検出面に対して傾けて投光ファ
イバ１０５と受光ファイバ１０７とが同軸に形成された同軸ファイバを設置することによ
り乱反射光を受光している様子を示している。効率良い検出を達成するためには、投受光
共になるべく検出面に対して垂直に立てるのが良いという実験データが得られているので
、図１６に示した正反射光を検出する場合には投受光ファイバ１０５，１０７とも垂直上
方から、図１７に示した乱反射光を検出する場合には同軸ファイバの傾きをなるべく浅く
して垂直上方に近い角度で乱反射光を受光するようにすると、効率の良い検出が行われる
。また、これらの図においては光ファイバ１０５，１０７を利用して描いているが、直接
投受光タイプのセンサでも何ら問題はない。

正反射光で検出すべきか、または乱反射光で検出すべきかは、像担持体（感光体）１５
０の色や表面光学特性やトナー色の組み合わせで決定される。像担持体１５０の色やトナ
ー色については、投光波長に対して感度があるかないかということであり、像担持体１５
０の表面光学特性については、光沢面（光を正反射的に反射する）か拡散面（光を乱反射
的に反射させる）かということである。また、像担持体１５０上のトナー像１５２は光を
乱反射的に散乱させる性質を持っている。分かり易くするために、以下では光源波長を６
５０ｎｍとする。この波長に対して感度を有する色はＹ、Ｍ、Ｒ、Ｗ（白）、感度のない
色はＣ、Ｇ、Ｂ、Ｋである。像担自体１５０は黒っぽいものが多く、この波長に対しては
あまり感度がないものが多い。よってトナー色に関しては感度のある色をＭ、感度のない
色をＫとして、像担持体１５０の表面光学特性（光沢面または拡散面）との組み合わせを
考える。

図１８は像担持体１５０の色を感度のない黒として、表面光学特性（光沢面または拡散
面）とトナー色（ＭまたはＫ）の４つの組み合わせについて、それぞれの反射の状態を概
念的に描いた図である。図１８の（ａ）〜（ｄ）の各条件において、画像パターン（トナ
ー像）１５１の表面と像担持体（感光体）１５０表面からの正反射光、乱反射光の大きさ
が図示されている。

まず、画像パターン１５１表面からの反射に注目すると、（ａ）、（ｂ）はＭトナー、
（ｃ）、（ｄ）はＫトナーである。トナー像は拡散面を形成するので、理想的にはどの角
度にも均等に反射光を発生する。実験的には、投光方向に最も強い反射光を返し、角度が
大きくなるにしたがって反射光量が減るという傾向が出ている。しかし、これはトナー粒
子自体の表面性にも影響され、絶対値としては普遍的なことではないので、ここでは理想
的な拡散面と考えて図を描いている。６５０ｎｍの赤色投光に対して、Ｍトナーは感度よ
く反射し、Ｋトナーは殆ど反射しない。よって（ａ）、（ｂ）のＭトナーからの反射光は
、正反射、乱反射共にある程度の大きさを持っているが、（ｃ）、（ｄ）のＫトナーから
の反射光は、反射方向に関わらず微弱である。

次に像担持体１５０表面からの反射を考える。拡散面における反射の状態は、同じく拡
散面であるトナー像１５２と同様に考えて良いが、光沢面からの反射は、正反射光に限っ
て言えば感度のない色からでも生じる。表面性だけで光が反射されてくるのである。つま
り、光源に対して正反射の位置に目を置けば、光の当たっているところが何色かに見える
ということではなく、そこに光源が写って見えるということになる。これが（ａ）、（ｃ
）の図において、感光体表面（黒、光沢面）から正反射光が生じているという意味である
。この正反射光の強さはもちろん光沢度にもよるので、ここで絶対値は論じられない。こ
のような検討に基づいて（ａ）〜（ｄ）の反射光強度を描いているのであるが、図中、ト
ナー像１５２からの反射光と、像担持体１５０表面からの反射光に差のあるものは測定可
能で、差のないものは測定不可能である。どちらの反射光に差があるかを読み取った結果
を図１９に示す。図１９は光沢面及び拡散面と正反射及び乱反射の関係を示している。

２．３ 粒状性の演算、制御
粒状性の演算・制御であるが、粒状性は図６あるいは図１５に示した演算回路１３０で
計算されるが、ここでは図２０を用いてさらに詳細に説明する。粒状性は画像の濃度に影
響されることがわかっている。よって測定する画像パターンが一階調であると、濃度の影
響を受け、正確な粒状性の検出が行えない。この実施例では粒状性を測定するための画像
パターンとして数種類から十数種類の階調パッチを使用し、そのうちのある画像濃度の範
囲に入ってくる階調パッチを検出に用いる。このように常に同じ濃度範囲のパターンを検
出することにより、画像全体の濃度が変動したとしても検出する粒状性から濃度変動の影
響を排除することができる。

画像濃度は各階調パッチ２００ａ〜２００ｉからのセンサ出力を用いる。どのようなパ
ターンで各階調パッチを作り出すのがいいのかは明白な指標がないが、パターン形状の不
均一性が粒状性を左右すると言われているので、同じ形状のパターンが繰り返し形成され
ているパッチであれば、パターン形状はそれほど重要ではないと思われる。この階調パタ
ーン２００をセンサで検出することにより、各パッチ２００ａ〜２００ｉに対して図２０
中左端２００ａの時間に対するセンサ出力生データが取れる。この各パッチ２００ａのセ
ンサ出力を画像濃度に変換し、予め定められたある濃度範囲に入ってくるパッチの生デー
タだけを使用する。

次に使用する各データをＦＦＴ変換することによって周波数領域に変換したのが中央の
グラフで、この縦軸の値ＳＳ（ｆ）が各パッチ２００ａ〜２００ｉの空間周波数特性を表
している。更に、人間の視覚の空間周波数特性であるＶＴＦをこのＳＳ（ｆ）に乗算し、
これを積分した値に明度補正を加える。最後に数種のパッチの値を平均することにより粒
状性としている。この粒状性は下記の式によって示される。

粒状性＝ｈ（Ｄ）∫ＳＳ（ｆ）×ＶＴＦ（ｆ）ｄｆ
このようにして算出される粒状性が変動した場合、粒状性を制御できる制御因子を変化させることによって、粒状性を良い状態に保つことができる。制御因子としては現像バイアス、帯電グリッドバイアス、ＬＤパワー、現像スリーブ線速、等が考えられる。これらの制御因子によって粒状性を良好に保つことにより、画像視認者に画像のざらつきを感じさせない画像を形成し続けることができる。

２．４ 鮮鋭性の演算、制御
鮮鋭性は画像の空間周波数特性（ＭＴＦ）を算出することにより評価している。ＭＴＦ
の算出方法は色々あるのでここでは特に説明しないが、実際的には図２１に示すような周
波数パターン２１０を微小領域濃度検出可能なセンサ、例えば前記図６あるいは図１５に
示した画質検出センサ１００ａで検出して解析・演算するのが現実的である。鮮鋭性が劣
化してくると周波数パターン２１０のエッジがぼやけて、解像できなくなってくる。これ
を防ぐために、鮮鋭性を制御できる制御因子で制御するのである。これらの因子は粒状性
と同様、現像バイアス、帯電グリッドバイアス、ＬＤパワー、現像スリーブ線速等が考え
られる。

２．５ 階調性の演算、制御
階調性は数種類（若しくは十数種類）の階調パターンを出力して、これを画像濃度セン
サで検出して評価している。これは市場に出ている機種で以前から行われていることであ
り、濃度センサを利用して実施されている。よって、技術としては目新しくないが、粒状
性・鮮鋭性を検出できる微小領域濃度センサ（ここでは、画質検出センサ１００ａ）で階
調性制御も兼ねられるというところが利点であり、濃度センサを置き換えることができる
。また、濃度センサは光束を絞っていないためにある程度（２０ｍｍ角程度）の大きさの
階調パターンが必要だったが、微小領域濃度センサは光束を１ｍｍ以下程度に絞っている
ので、階調パターンの主走査方向の長さは従来のＰセンサ用パターンよりもかなり小さく
できることになる。また、副走査方向の長さに関しても、微小領域濃度センサ（ここでは
、画質検出センサ１００ａ）は粒状性・鮮鋭性などの微小濃度ムラを検出するために、高
応答速度でデータを収集しているため、従来の濃度センサパターンよりもかなり短くでき
ることになる。なお、階調性の制御因子はＬＤパワーである。

２．６ 画質の制御因子
粒状性、鮮鋭性といった画質の制御因子としては、現像バイアス、帯電グリッドバイア
ス、ＬＤパワー、現像スリーブ線速であり、これらはすべて現像条件である。さらに現像
バイアス、帯電グリッドバイアス、ＬＤパワーは現像ポテンシャル（電位的な現像能力）
の調整であり、現像スリーブ線速は現像チャンス（物理的な現像能力）の調整ということ
になる。どちらもトナー付着量を変化させる能力があるが、現像バイアスを上げると静電
潜像に対して山盛り状にトナーを載せる効果、現像スリーブ線速を上げると静電潜像に対
して電位井戸形状に忠実にトナーを擦り切って載せる効果がある。

現像ポテンシャルが不足している場合は現像バイアス、帯電グリッドバイアス、ＬＤパ
ワーの調整、現像チャンスが不足している場合は現像スリーブ線速の調整で画質（粒状性
、鮮鋭性）を改善することができる。これらの現像条件のうち、現像バイアスと現像スリ
ーブ線速を組み合わせて制御した場合の粒状性変動の様子を図２２に示す。同図において
、横軸はトナー付着量で縦軸は粒状性である。図中右上がりの１点鎖線が等スリーブ線速
線Ｍで、右下がりの点線が等現像バイアス線Ｎである。つまり現像スリーブ線速を変化さ
せていくと、その時固定されている現像バイアス値に従って等スリーブ線速線Ｍ上を粒状
性とトナー付着量が動いていく。現像バイアスを変化させた場合はその逆である。よって
この２者を組み合わせて制御した場合には、例えば図２２中の“標準画質”の点から、経
時劣化によって“劣化画質”の点まで画質が劣化した場合に、矢印Ｓ１，Ｓ２のような制
御で画質を復元できる。また、トナー付着量が別の制御アルゴリズムで制御されている場
合も考えられるが、その場合はトナー付着量を変動させないように矢印Ｔ１，Ｔ２のよう
に制御して、画質のみを標準画像の値に復元する（画質Ａの点）ことも可能である。

この例では現像バイアスと現像スリーブ線速を組み合わせて制御しているが、現像バイ
アスと帯電グリッドバイアスとＬＤパワーは現像ポテンシャルを変化させる因子であり、
他の組み合わせ（帯電グリッドバイアスと現像スリーブ線速、またはＬＤパワーと現像ス
リーブ線速）やこれら４つの因子をすべて組み合わせて制御しても、同じ効果が得られる
。このように、制御因子を組み合わせることによって画質制御の幅を広げることができる
。上記の検知・制御は、画像形成装置ＭＦＰ内で定期的に行われる。タイミングとしては、電源投入時、ある出力枚数毎、ある時間経過毎、ユーザやサービスマンが強制的に行う等、いろいろ考えられるが、ここでは特に限定しない。

２．７ 濃度検出
次に濃度を検出する場合を考える。濃度は、像担持体（感光体）１５０上のパターンの
濃度を光学的に検出しているが、検出するパターンが異なるだけで、画質を検出する場合
の反射光量検出手段と同じ検出手段（ここでは、画質検出センサ１００ａ）によって検出
することができる。濃度を検出する場合は、像担持体（感光体）１５０上に濃度検出用パ
ターンを形成し、そのパターンからの反射光量を微小領域において検出し、得られたセン
サ出力の平均値から求めてきている。像担持体（感光体）１５０上のパターンの濃度を正
反射光（図１６）で検出すべきか、または乱反射光（図１７）で検出すべきかは、像担持
体（感光体）１５０の色や表面光学特性やトナー色の組み合わせで決定される。これも画
質検出の場合と同様であり、図１８や図１９での説明が濃度検出の場合にもあてはまる。濃度検出用パターンとしては階調パターンが用いられる。

２．８ 環境変動（温湿度）検出
像担持体（感光体）１５０上の濃度や画質は、環境変動（温湿度）の影響を大きく受け
る。よって図１２ないし図１４に示すように画像形成装置ＭＦＴ内に温湿度センサ６８を
設置し、温度と湿度を検出している。この温湿度センサ６８の設置位置については、図１
２〜１４に示した位置以外にもいろいろ考えられ、設置位置を限定するものではなく、画
像形成装置ＭＦＴ内の画質形成領域の温度や湿度を検出できる位置ならどこでもよい。し
かし、定着ユニット８の近傍では、定着ローラ８ａの温度の影響を受け、画像形成装置Ｍ
ＦＴ内の温度や湿度を正確に検出できないので、定着ユニット８の近傍は避ける必要があ
る。

温度が上がるにつれて像担持体（感光体）１５０上の濃度（トナー付着量）も大きくなり、湿度が上がるにつれて像担持体（感光体）１５０上の濃度（トナー付着量）も大きくなっる。また、低温から温度を上げていくと画質がよくなっていき、１５〜２０℃付近で最小値を取り、さらに温度を上げていくと画質はまた悪くなる。画質も湿度依存性を有し、温度の場合と同じような変化する。このように画質も環境変動（温湿度）に大きく影響される。このことは、剤劣化判定を行う場合には、環境変動（温湿度）の影響も考慮するべきであることを示している。

２．８ 経時劣化
２．８．１ 像担持体
濃度や画質の検出に影響を与えるのもとして、像担持体（感光体）１５０の経時変化も
考えられる。像担持体（感光体）１５０の表面は、紙紛や残トナーによる汚れや、帯電・
転写時による放電やクリーニング部での摩耗などによってキズや削れが発生し、経時で表
面劣化が起こる。このような汚れやキズや削れなどによって表面が劣化した像担持体（感
光体）１５０上で濃度や画質を検出する場合、パターンや像担持体（感光体）１５０上か
らの反射光量が汚れやキズ・削れの影響を受け、正確な濃度や画質の検出が行えない。実
際には現像剤は劣化していないのにもかかわらず、濃度や画質が異常値を示し、剤劣化と
判定され、無駄な現像剤交換が行われる可能性は十分考えられる。よって、濃度や画質を
検出する前に、像担持体（感光体）１５０の表面状態の検出を行っている。

実際には、感光体６１上にトナー像を形成しない状態で感光体６１表面からの反射光量
を微小領域で検出している。検出手段は、濃度の場合と同様、画質を検出する反射光量検
出手段（画質検出センサ１００ａ）と同じ検出手段で検出できる。感光体６１の表面が劣
化していない場合、反射光量は一定値を示すが、感光体６１の表面に汚れやキズや削れが
ある場合、反射光量が異常値を示し、劣化が検出できる。感光体６１の表面劣化を検出し
た場合は、画像形成装置ＭＦＴの表示部に該当部材の交換のメッセージを表示させたり、
外部管理装置に表面劣化の情報を送信する。

２．８．２ その他の経時劣化（フィルミング、膜厚、画像部と非画像部の電位、除
電後の残存電荷）
さらに濃度や画質の検出に影響を与える経時変化として、フィルミング、膜厚、画像部
と非画像部の電位、除電後の残存電荷が考えられる。そこで、これらの経時変化を検出す
る場合には、例えばクエンチングランプ６７の感光体回転方向下流側に第１の電位センサを、さらにその下流側にフィルミング検出センサを、露光部６５の下流側に第２の電位センサを設け、また、膜厚検出測定器を帯電ユニット（帯電ローラ）に接続する。

このように構成すると、フィルミングの検出は感光体６１の表面に光を照射し、その反
射光量を検出することによって行うことができる。正反射光で検出するべきか、拡散反射
光で検出するべきかは、画質検出や濃度検出の場合と同様に、図１８や図１９を参照して
説明したようにして決定される。フィルミングが発生していない部分からの反射光量と比
べ、フィルミングが発生している部分からの反射光量は異常値を示すので、反射光量を検
出することによってフィルミングの検出ができる。

感光体６１の膜厚の検出は、帯電時に感光体６１の表面に流れ込む電流値を膜厚測定器
によって測定することによって行う
感光体６１上の画像部と非画像部の電位は、露光後の感光体６１の表面の電位を第２の
電位センサで検出することによって行う。除電後の残存電荷は、クエンチングランプ６７で除電を行った後の感光体６１の表面の電位を第１の電位センサで検出することによって行う。感光体６１の経時変化異常を検出した場合は、画像形成装置ＭＦＰの表示部に該当部材の交換のメッセージを表示させ、あるいは外部管理装置に異常の情報を送信する。

２．９ 剤劣化
図２５は現像剤の劣化と粒状度との関係を示す特性図である。劣化状態のうち「初期」
は新しい現像剤のことであり、劣化はまったくない状態である。「劣化小」は多少劣化し
ているが許容範囲の劣化状態である。「劣化大」はかなり劣化が進んでおり、劣化剤と判
定できる程度の状態である。図２５から現像剤の劣化が進むにつれて粒状度の値が大きく
なっており、画質が劣化していることが分かる。

図２６は現像剤の劣化と感光体のトナーの付着量（濃度）の関係の一例を示す特性図で
ある。現像剤が劣化した場合の濃度の変化であるが、この図２６から現像剤の劣化が進む
につれてトナーの付着量が低下していることが分かる。よって、感光体６１上のパターン
の濃度から現像剤の劣化の程度を判定することができる。

また、現像剤が劣化してくると、帯電の弱いトナー（弱帯電トナー）や逆極性に帯電し
たトナー（逆帯電トナー）が発生してくる。この弱帯電トナーや逆帯電トナーは感光体６１上の非画像部に付着しやすく、地汚れやチリの原因となり、画質劣化につながる。よって、非画像部の弱帯電トナーや逆帯電トナーを検出することによって、画質劣化や剤劣化が分かる。弱帯電トナーや逆帯電トナーの検出は、感光体６１上の非画像部の濃度を検出することによって行う。

２．１０ 剤劣化の判定
画質劣化は、算出した粒状性、階調性、鮮鋭性の各指標と、それぞれの閾値とを比較す
ることにより行う。それぞれの閾値に関しては、あらかじめ実験などで求め、画像形成装
置ＭＦＰ内のＲＡＭに記憶しておく。同様に剤劣化についても、得られた濃度と閾値との
比較、非画像部の濃度の値に基づいて判定する。濃度については温湿度によって濃度が影
響を受けるので、温湿度の検出結果を用いて閾値のキャリブレーションを行う。

２．１０．１ 制御回路
画質や剤の劣化は画像形成装置ＭＦＰ内の制御回路ＣＯＮによって行われる。この制御
構成を図２３に示す。図２３は本実施例に係るデジタル複合機の制御装置の概略を示すブ
ロック図である。同図において、ＡＤＦ３６、書き込みユニット７、作像ユニット６、定
着ユニット８、給紙部２、スキャナ部３の制御を制御回路ＣＯＮが司り、また、操作表示
部１ａ、画像処理部１ｂ、画像メモリ１ｃ、不揮発メモリ１ｄ、画質検出センサ１００ａ
、各種センサ１００ｂがそれぞれ制御回路ＣＯＮに接続されている。制御回路ＣＯＮは、
操作表示部１ａからの指示入力によりユーザが所望する制御を実行し、スキャナ部３で読
み取った画像データを一旦画像メモリ１ｃに格納した上で、所定のあるいはユーザが所望
する画像処理を画像処理部１ｂで行って書き込みユニット７に出力し、作像ユニット６で
作像し、給紙部２から給紙された記録紙２０に転写し、定着部８で定着した後、排紙し、
あるいは両面ユニット９側に搬出する。これらの制御プログラムは不揮発メモリ１ｄに格
納され、制御回路ＣＯＮはこの制御プログラムに従って所定の制御を実行する。

２．１０．２ 制御手順
図２４は検知した状態量に基づいて状態履歴を作成し、これらから異常部を特定する本発明の第１の実施形態における制御手順を示すフローチャートである。

この異常部を特定する処理では、状態量と状態履歴情報が重要な要素となる。状態量とは、制御パラメータ以外の画質に影響を及ぼすパラメータであり、画像形成装置ＭＦＰ内の温度、湿度、現像器内のトナー濃度、トナー付着量、感光体上の画像部・非画像部電位、転写バイアス、などである。これらのパラメータは、画質の検知・制御が行われたときの画質形成装置の状態を表すパラメータである。状態履歴情報とは、このような状態量の変化、画像特性の演算結果、パラメータの変化などの経時的な変化を記録した情報である。この状態履歴情報を作成するという発想が本発明の最も重要な思想であり、状態履歴情報を作成したことからこの履歴情報を使用して異常部位（回復できない画質劣化が発生した部位）を特定することができるようになった。

そこで、この処理では、まず、状態量、ここでは、画像形成装置ＭＦＰ内の温度、湿度、現像器内のトナー濃度、トナー付着量、感光体上の画像部・非画像部電位、転写バイアスを検知する（ステップＳ１０１）。その後、画像形成を行うための制御パラメータ、例えば現像バイアス、帯電グリッドバイアス、ＬＤ電流、現像スリーブ線速を検知する（ステップＳ１０２）。次いで、像担持体上に画質検知用パターンが形成される（ステップＳ１０３）、ここでいう像担持体は、１次的には感光体６１であり、実際に検知されるのは画質検知センサ１００ａに対向する位置に移動する前記感光体６１から転写された中間転写ベルト５上となり、２次的な画像パターンである。その２次的なパターンに検知光が投光され、前述のようにして前記画質検知用パターンからの反射光を検知する（ステップＳ１０４）。そして、その反射光から粒状性や鮮鋭性や階調性といった画質特性が前述のようにして演算され（ステップＳ１０５）、その演算結果から画質が劣化しているかどうかの判定が行われる（ステップＳ１０６）。この判定は、あらかじめ定められた閾値との比較によって行われる。画質劣化の原因には前述のように剤劣化、環境変化、経時劣化などの要素があるが、いずれかの原因にかかわらず、このステップで画像劣化が判定される。

ステップＳ１０６で画質が劣化していないと判定された場合、ステップＳ１０１で検知した状態量、ステップＳ１０２で検知した制御パラメータ、ステップＳ１０５で演算した画像特性を画質検知が行われた日時とともに記憶する。この記憶された状態量、制御パラメータ及び画像特性は画質検知が行われるたびに記憶することから履歴情報として記憶される（ステップＳ１０７）。すなわち、画質の検知・制御が行われた日時、そのときの演算結果、制御パラメータの値、そのときの状態量が状態履歴として作成され、記憶される。この状態履歴は画質の検知、制御が行われるたびに更新される。

一方ステップＳ１０６で画質が劣化していると判定された場合、次にその劣化が制御パラメータの変更によって制御可能かどうかの判定が行われる（ステップＳ１０８）。この判定もあらかじめ定められた画質特性の閾値との比較によって行われる。ステップＳ１０８で制御可能であると判定された場合、制御パラメータ（現像バイアス、帯電グリッドバイアス、ＬＤ電流、現像スリーブ線速）の変更を変更し（ステップＳ１０９）ステップＳ１０２の処理に戻る。制御パラメータの変更は、実際には、予めそれぞれの制御パラメータの値の組み合わせで、演算結果とトナー付着量がどのように変化するかを測定しておき、それをテーブルとして画像形成装置ＭＦＰ内の不揮発メモリ１ｄに記憶しておく。ステップＳ１０９では、画質の検知が行われたときの演算結果と付着量に基づいて、不揮発メモリ１ｄに記憶されたテーブルの制御パラメータの値が選択され、制御パラメータの値が変更される。

ステップＳ１０２では、変更された制御パラメータを検知し、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。ステップＳ１０６で再度画質劣化と判定された場合は、画質劣化していないと判定されるまでステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４，１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１０９のループの処理が繰り返される。そして、画質劣化していないと判定された場合、前述のようにして状態履歴の作成が行われる（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０６で画質劣化と判定され、さらにステップＳ１０８で制御パラメータの変更によっても制御不可能であると判定された場合は、ステップＳ１１０で異常部を特定する。異常部の特定は、ステップＳ１０７で作成した状態履歴の情報に基づいて行っている。ここでは、現像剤と転写バイアスと感光体の異常を特定する場合の例をあげて説明する。

１）現像剤の場合
現像剤は経時で劣化していくことはよく知られており、前述のように現像剤が劣化すると、画質や現像剤の帯電特性に影響を与える。前述の図２５から分かるように初期剤と比較して劣化度が大きくなるにしたがって粒状度も大きくなり、画質が悪くなっている。また、感光体６１の帯電バイアス、ＬＤパワー、現像バイアスはすべて一定としているため、画像部電位と現像バイアスの差である現像ポテンシャルも初期剤と劣化剤の両方において一定である。そこで、前述の図２６を見ると、初期剤と比較して劣化度が大きくなるにしたがって付着量が小さくなっている。このことは、現像ポテンシャルが一定であるため、帯電量が増加していることを示している。画像形成装置ＭＦＰ内では、感光体６１上の付着量は一定に制御されている。よって、現像剤の劣化によって帯電量が増加すると、現像ポテンシャルを大きくすることによって、付着量は一定になる。

図２７に粒状度と現像ポテンシャルの経時変動を示す。横軸は画像形成装置ＭＦＰの出力画像枚数である。粒状度は経時によって右上がりに変動しており、現像ポテンシャルも同様に右上がりに変動している。このことは、付着量一定の制御が行われているため、現像剤の帯電量は増加していることを示している。よって、この場合の画質劣化は現像剤の劣化が原因であると特定できる。実際には、状態履歴の中の画像部電位と現像バイアスから現像ポテンシャルの値を求めてきており、また付着量の値から一定に制御されているかもチェックしている。このように、状態履歴の画像部電位と現像バイアスと付着量から、現像剤の劣化を特定することができる。

２）転写バイアスの場合
転写バイアスは湿度等によって決定される適正値に制御されているべきであるが、制御不良等で変動した場合画質に影響を与える。図２８に粒状度と転写バイアスの経時変動を示す。横軸は画像形成装置ＭＦＰの出力画像である。図２８において、２個所で転写バイアスの制御不良による大きな変動が見られる。それにともなって粒状度も急激に増加していることがわかる。この結果から転写バイアスの変動が画質に大きく影響を与えることがわかる。よって制御不可能まで画質が劣化してしまった場合、状態履歴の転写バイアスと湿度から、転写部の異常を特定することができる。

３）感光体の場合
感光体６１は、膜厚減少やフィルミング、光疲労等で経時で劣化する。感光体６１が劣化すると、帯電特性にも影響を与える。同じ帯電バイアスをかけた場合でも、劣化によって帯電される電位が減少する。図２９に、経時での非画像部での電位の変動を示す。横軸は画像形成装置ＭＦＰの出力画像枚数である。初期では非画像部電位は一定であるが、出力画像が増加するにつれて非画像部電位の値が減少していることがわかる。経時で感光体の帯電電位が低下すると、それ以後の露光・現像・転写における画質にも影響を与える。よって、制御不可能まで画質が劣化してしまった場合、状態履歴の帯電バイアスと非画像部電位から、感光体６１の異常を特定することができる。

このようにしてステップＳ１１０で異常部が特定されると、ステップＳ１１１で回復不能な画質劣化が生じていること、及びステップＳ１１０で特定された画質劣化の発生個所を画像形成装置ＭＦＰの表示部に表示する。そして、サービスマンコールを行う。もし、ネットワークあるいは公衆回線を介してサービスセンタと接続され、あるいは連絡可能であれば、サービスマンに自動的に前記内容を連絡する。サービスマンは、画質劣化が生じた個所が分かっているので、それに対応した交換部品を持ってユーザのところに訪問すれば、メンテナンスが迅速に行われることになる。なお、ステップＳ１１０で異常部が特定できない場合には、画質劣化であることを表示部に表示し、さらにサービスマンに画質劣化（画質異常）が生じたことを連絡する。

上記の方法とは別に、状態履歴を用いて異常が発生する兆候を検知し、異常を事前に防ぐことができる。画像形成装置ＭＦＰ内の経時劣化による画質異常は、突発的に起こるものではなく、徐々に進行していくものである。よって、状態履歴から経時劣化による画質異常の兆候を知ることができる。画質の検知・制御において、制御前の画質演算結果が制御可能かどうかの判定の閾値に近づいてきたり、制御が行われた後の画質演算結果が画質劣化かどうかの判定の閾値に近づいてきたりする場合、それは画質異常の兆候であると判断できる。その場合は、状態履歴から画質異常の兆候に影響を与えている部分を特定する。特定できた場合は異常の兆候と特定部分の情報をサービスマンに連絡し、特定できなかった場合は異常の兆候のみの情報をサービスマンに連絡する。こうすることにより画像形成装置ＭＦＰのダウンタイムがなく、異常を事前に防ぐことができる。なお、この制御はステップＳ１０８における制御可能か否かを判定する閾値を変更することにより、あるい上記判定を行うための閾値を別途設けて判定することにより容易に行える。

また、画質の検知及び制御を行うタイミングとしては、電源投入時、ある出力枚数毎、ある時間経過毎、ユーザやサービスマンが強制的に行う等、いろいろ考えられるが、ここでは特に限定しない。

３．第２実施例
この第２実施例は、第１実施例における制御方法を変更したもので、第１実施例では、状態履歴の作成は各画像形成装置ＭＦＰ内で行っていたが、本実施例では、各画像形成装置ＭＦＰに送信手段を設置し、外部管理装置に画質演算結果や制御パラメータやそのときの状態量を送信し、送られた情報をもとに外部管理装置が各画像形成装置ＭＦＰの状態履歴を作成するようにしたものである。この実施例の処理手順を図３０のフローチャートに示す。

ステップＳ１０１からステップＳ１０６までは前述の第１の実施形態と同様に処理される。そして、ステップＳ１０６で画質が劣化していないと判定された場合、ステップＳ１０１で検知した状態量、ステップＳ１０２で検知した制御パラメータ、ステップＳ１０５で演算した画像特性を画質検知が行われた日時とともに一時的に記憶する（ステップＳ１２１）。そして、外部管理装置ＳＶに対して記憶した情報を送信する（ステップＳ１２２）。外部管理装置ＳＶは、送信されてきた情報を受信し、一時的に記憶する（ステップＳ１２４）。その後、外部管理装置ＳＶは記憶した情報に基づいて第１実施例のステップＳ１０７で作成した状態履歴と同様の状態履歴を作成する（ステップＳ１２５）。作成された状態履歴は外部管理装置ＳＶの記憶装置に記憶され、各画像形成装置ＭＦＰから情報が送信されてくるたびに、各画像形成装置ＭＦＰの状態履歴を更新していく。

ステップＳ１０６で画像劣化していると判定された場合、第１実施例のステップＳ１０８と同様にして制御パラメータを変更することにより画質劣化の程度が制御可能かどうかを判定し、制御可能であれば、ステップＳ１０９で制御パラメータを変更してステップＳ１０２の処理に戻り、以降の処理を繰り返す。ステップＳ１０８，Ｓ１０９、ステップＳ１０２−Ｓ１０７の処理は第１実施例と同様である。

ステップＳ１０８で制御不能であると判定された場合には、画質劣化であることを表示部に表示する。そして、そのときすでに検知されている状態量（ステップＳ１０１）、制御パラメータ（ステップＳ１０２）、画像特性の演算結果を及びどの画像形成装置であるかを特定するための情報を外部管理装置ＳＶに送信する（ステップＳ１２３）。

外部管理装置ＳＶでは、送信されてきた状態量、制御パラメータ、画像特性の演算結果及びステップＳ１２５で作成した状態履歴とから前述のステップＳ１１０と同様にして異常部を特定し（ステップＳ１２６）、異常部が特定されると、特定された異常個所と画質劣化の情報をサービスマンに連絡し、異常部が特定できない場合は、画質劣化（画質異常）の情報のみをサービスマンに連絡する。

なお、この第２実施例においても第１実施例と同様にして画質異常の兆候を判断し、各画像形成装置の状態履歴から画質異常の兆候に影響を与えている部分の特定を行う。特定できた場合は異常の兆候と特定部分の情報をサービスマンに連絡し、特定できなかった場合は異常の兆候のみの情報をサービスマンに連絡する。このようにすることによって各画像形成装置のダウンタイムがなく、異常を事前に防ぐことができるのである。

このように外部管理装置ＳＶに状態履歴作成及び異常部特定の機能を持たせておくと、画像形成装置自体には、前記各機能を備えておく必要がないので、その分、画像形成装置のコストを下げることができる。

なお、画質の検知・制御タイミングは、第１実施例と同様に電源投入時、ある出力枚数毎、ある時間経過毎、ユーザやサービスマンが強制的に行う等、いろいろ考えられるが、ここでは特に限定しない。外部管理装置ＳＶからの指令により画質の検知・制御を行うように構成することもできる。

その他、特に説明しない各部は前記第１実施例と同等に構成され、同等に機能する。

４．第３実施例
第１実施例では、感光体６１、中間転写ベルト５、記録紙搬送用ベルト６９などの像担持体上の検知用パターンを直接検知しているが、検知用パターンが表面に転写される専用転写ローラを像担持体とセンサの間に設置し、その専用転写ローラ上の検知用パターンをセンサで検知するようにしてもよい。この例を図３１に示す。なお、前記位置に代えて前述のように記録紙に転写する直前の位置でも、記録用紙の代わりに記録紙搬送部材に転写した直後の位置でも、感光体６１から被転写体側に転写する直前の位置でもよい。

図３１は第３実施例に係るセンサユニット１００ｃの概略構成を示す図である。同図において、センサユニット１００ｃは、センサヘッド１０８、センサアンプ１２０ａ及び演算部１３０ａからなる検出部と、専用転写ローラ１０９ａと、クリーニング部１０９ｂとを備え、１つのユニットを構成している。センサヘッド１０８は図１５における発光素子１０１、受光素子１０３、レンズ１０２，１０４，１０６及びファイバ１０５，１０７から１つのユニットとして構成され、レンズ１０６が専用転写ローラ１０９ａ表面に対向している。センサアンプ１２０ａは図１５における増幅回路１２０に対応し、受光素子１０３で光電変換された出力を増幅し、演算部１３０ａに渡す。演算部１３０ａは図１５における演算回路１３０に対応し、増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う。

専用転写ローラ１０９ａは感光体５１、中間転写ベルト５、あるいは記録紙搬送ベルト６９上に形成され、あるいは転写されたパターンがさらに転写されるもので、センサヘッド１０８はこの専用転写ローラ１０９ａ上に転写されたパターンを光学的に走査して前述の画質及び濃度の検出を行う。クリーニング部１０９ｂは例えばクリーニングブレードにより前記専用転写ローラ１０９ａ上のトナー像のクリーニングを行う。

専用転写ローラ１０９ａの材質としては、導電性、非導電性、弾性ローラなどいろいろ考えられる。センサ部の構成は光ファイバ１０５，１０７を用いない直接投受光タイプのものでも構わないし、専用転写ローラ１０９ｂの清掃方式は図のようなブレードクリーニング方式でなくても良く、例えばファーブラシのクリーニング方式でも良いし、クリーニング部材を設置せずに、測定後に逆転写バイアス印加によって像担持体側に逆転写させるクリーニング方式でも構わない。いずれにしてもセンサヘッド１０８と専用転写ローラ１０９ａをこのように同一基準で位置決めする（つまりお互いに固定する）ことにより、専用転写ローラ１０９ａの表面に対するセンサヘッド１０８の位置決め精度を向上させることができる。さらに、これにより専用転写ローラ１０９ａ面での投光スポット径の安定化、受光素子１０３への安定的な反射光の入射等が実現し、検出・算出される画質データ精度の向上につながる。また、このセンサユニット１００ｃの場合、演算部１３０ａで演算された画質データ（デジタルデータ）が出力されるので、画像形成装置ＭＦＰ本体側から見たら取り扱いやすいというメリットがある。しかし、センサとしてはコスト高になる。

そこで、もう一つの構成として、専用転写ローラ１０９ａと検出手段を一つのユニットとして、演算部１０３ａを本体側に設置するという構成がある。この構成の場合、演算部１３０ａがセンサ外に必要となるため、画像形成装置ＭＦＰの制御基板側でセンサアナログデータを受信し、制御基板上で演算処理を行うことになる。センサ自体に演算部１０３ａを設置しないため、センサ１０３ａの小型化、コストダウンには有利である。しかし、その反面、アナログ信号を画像形成装置ＭＦＰの制御基板側までもってくる必要があり、その間に信号に新たなノイズが発生してしまう虞がある。したがって、どのような構成を選択するかは、これらのメリットとデメリットを勘案して決定される。

前述の図３１のように構成されたセンサユニット１００ｃを第１ないし第３実施例と同じ位置に設置する。各設置位置ともに記録紙に転写する直前の画像、若しくは記録紙に転写された画像を更に転写することに相当する（実際は記録紙ではなく記録紙搬送ベルト６９上に転写された画像を更に転写する）構成となっており、転写条件を最適に設定することにより記録紙上の画像を検出しているのと同様の状況を作り出している。また、専用転写ローラ１０９ａを感光体５１、中間転写ベルト５、記録紙搬送ベルト６９とは接離可能な構成にし、検出以外の時には、専用転写ローラ１０９ａと検出対象となる感光体５１、中間転写ベルト５あるいは記録紙搬送ベルト６９とを離しておく。こうすることによって、専用転写ローラ１０９ａの経時によるキズや汚れを軽減することができ、また、通常の画像出力状態において画像を乱すことがない。

正反射光で検出するべきか、乱反射光で検出するべきかは、専用転写ローラ１０９ａの色、表面光学特性、トナーの色のそれぞれの組み合わせで決定される。専用転写ローラ１０９ａ上での検出の場合、専用転写ローラ１０９ａについては、その表面光学特性や色を任意に選んでくることができる。よって、色としては感度のあるＷ（白）と感度の無いＫ（黒）、表面光学特性としては光沢面と拡散面を任意に選べる。加えてトナー色としてＭ（マセンタ）とＫ（ブラック）があるので、条件としては８通りが考えられる。第１実施例の図１９の場合と同様に考えると、図３２のような結果が得られる。

画質や濃度の検出は、検出する場所が専用転写ローラ１０９ａ上に代わるだけで、検出方法等は第１実施例と同様である。

濃度や画質に影響を与えるものとして、画質形成装置ＭＦＰ内の環境変動（温湿度）や感光体５１のフィルミング、膜厚、画像部と非画像部の電位、除電後の残存電荷のほかに、専用転写ローラ１０９ａの表面の経時劣化も考えられる。専用転写ローラ１０９ａの表面は、残トナーによる汚れや、転写時による放電やクリーニング部での偏摩耗などによってキズや削れが発生し、経時で表面劣化が起こる。このような汚れやキズや削れなどによって表面が劣化した転写ローラ１０９ａ上で濃度や画質を検出する場合、パターンや専用転写ローラ１０９ａ上からの反射光量が汚れやキズ・削れの影響を受け、正確な濃度や画質の検出を行うことができない。そのため、実際には現像剤は劣化していないのにもかかわらず、濃度や画質が異常値を示し、剤劣化と判定され、無駄な現像剤交換が行われる可能性は十分考えられる。よって、濃度や画質を検出する前に、専用転写ローラ１０９ａの表面状態の検出を行う。実際には、専用転写ローラ１０９ａ上にトナー像を形成しない状態で専用転写ローラ１０９ａ表面からの反射光量を微小領域で検出する。検出手段は、濃度の場合と同様、画質を検出するセンサヘッド１０８、センサアンプ１２０ａ及び演算部１３０ａを使用する。

専用転写ローラ１０９ａの表面が劣化していない場合、反射光量は一定値を示すが、専用転写ローラ１０９ａの表面に汚れやキズや削れがある場合、反射光量が異常値を示し、劣化が検出できる。専用転写ローラ１０９ａの表面劣化を検出した場合は、画像形成装置ＭＦＰの操作表示部１ａに専用転写ローラ１０９ａの交換のメッセージを表示させたり、外部管理装置に表面劣化の情報を送信する。この専用転写ローラ１０９ａの表面のキズや汚れの検出は、感光体６１のフィルミング、膜厚、画像部と非画像部の電位、除電後の残存電荷の検出と同じ時に行えばよい。

その他、特に説明しない各部は前記第１実施例と同等に構成され、同等に機能する。

以上のように前述の第１ないし第３実施例によれば以下のような効果を奏する。
（１）状態履歴を作成することができるので、実際に作成されるパターンの画質に基づいて画像形成装置を管理することが可能となる。

（２）制御パラメータや検知・制御時の画像形成装置の状態量に基づいて状態履歴を作成するので、画質異常が発生した場合に、その画質異常に関連する異常個所の特定を行うことが容易に行える。

（３）状態履歴の作成を外部管理装置で行うことによって、各画像形成装置内に大規模な記録手段や制御手段を設ける必要がなくなる。これにより画像形成装置のコストダウンを図ることができる。

（４）外部管理装置が複数の画像形成装置の状態履歴を管理することができるので、システムとして効率よく各画像形成装置の画質を管理することが可能となる。

（５）感光体上のトナー像を直接記録用紙に転写する方式の画像形成装置の場合は、現像後かつ転写前の位置において検知用パターンを検知することによって、実際の記録用紙上の画像と近い画像を検知することが可能である。その検知結果に基づいて状態履歴を作成すれば、実際の記録用紙上の画像と近い画像の画質を管理することができる。

（６）トナー画像を記録用紙に転写する直前の位置において検知用パターンを検知することによって、実際の記録用紙上の画像と近い画像を検知することが可能である。その検知結果に基づいて状態履歴を作成しているので、実際の記録用紙上の画像と近い画像の画質を管理することができる。

（７）記録用紙の代わりに記録紙搬送部材に転写した直後の位置において検知用パターンを検知することによって、実際の記録用紙上の画像と同等な画像を検知することが可能である。その検知結果に基づいて状態履歴を作成すれば、実際の記録用紙上の画像と近い画像の画質を管理することができる。

（８）パターン検知用の専用転写ローラを設置し、その専用転写ローラ上のパターンを検知することによって、機種による感光体や中間転写体の表面光学特性差の影響や、感光体や中間転写体の経時劣化によるキズや汚れ等の影響を受けないパターン検知が可能である。またローラの表面光学特性を検知手段の光学系に合わせることにより、より高精度な検知を行うことができる。また専用転写ローラ上での検知結果から状態履歴を作成しているので、より高精度な画質の管理を行うことが可能となる。

（９）専用転写ローラの設置場所をトナー画像を記録用紙に転写する直前、またはトナー画像が（記録用紙の代わりに）記録紙搬送部材に転写した直後とすることにより、実際の記録用紙上の画像と同等な画像を専用転写ローラ上に転写できる。よって検知手段が検知する画像は、記録紙上の画像と略同一な画像とすることができる。その検知結果に基づいて状態履歴を作成しているので、実際の記録用紙上の画像と近い画像の画質を管理することができる。

（１０）粒状性、鮮鋭性、階調性は画質を決定する重要な要因である。その粒状性、鮮鋭性、階調性の検知・制御の結果に基づいて状態履歴を作成しているので、高精度な画質の管理を行うことができる。

（１１）現像バイアスや帯電グリッドバイアスやＬＤパワーは現像ポテンシャルを決定づけている。経時劣化により現像ポテンシャルが変動した場合、若しくは必要とされる現像ポテンシャル値が変化した場合、現像バイアスや帯電グリッドバイアスやＬＤパワーを制御することにより所望の現像ポテンシャルとすることができ、粒状性や鮮鋭性や階調性を改善することができる。

（１２）経時劣化により現像剤汲み上げ量が変化して、現像ニップ部へ供給される現像剤量が変化した場合、現像スリーブ線速を調整することによって現像剤汲み上げ量を調整し、粒状性・鮮鋭性を改善することができる。

（１３）画像形成装置内の温度及び湿度はそれぞれ画質に大きく影響を及ぼす。その温度を検知し、状態履歴で管理することによって、画質異常が起こったときの温度の影響を把握することができる。

（１４）トナー濃度が大きく変動すると、それにともないトナーの帯電量も変動する。帯電量が変動すると現像バイアスや転写バイアスの適正値が合わなくなり、画質に大きく影響を及ぼす。そのトナー濃度を検知し、状態履歴で管理することによって、画質異常が起こったときのトナー濃度の影響を把握することができる。

（１５）現像剤劣化等でトナーの帯電量が変動すると、それにともない像担持体上のトナー付着量が変動する。トナー付着量変動は画質に大きく影響を与える。そのトナー付着量を検知し、状態履歴で管理することによって、画質異常が起こったときのトナー付着量の影響を把握することができる。

（１６）感光体の表面のキズや汚れ、フィルミングや、感光体の膜厚の変化、感光体の光学特性の変化等の感光体の経時劣化で、感光体の帯電特性は変動する。その帯電特性変動は感光体の画像部・非画像部電位で検知することができる。その感光体の画像部・非画像部電位を検知し、状態履歴で管理することによって、画質異常が起こったときの感光体の経時劣化の影響を把握することが可能となる。

（１７）転写バイアスが変動は、転写時の放電等により、画質に大きく影響を与える。その転写バイアスを検知し、状態履歴で管理することによって、画質異常が起こったときの転写バイアスの影響を把握することができる。

本発明の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラーの画像形成装置全体を示す図である。 図１における感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。 ６００ｄｐｉの書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像の初期の画像を示す図である。 ６００ｄｐｉの書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像のある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像を示す図である。 濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を示す図である。 本発明の実施形態における画像の微細な濃度ムラを測定する画質検出装置の概略構成及び画像形成装置の制御回路を示す図である。 走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図である。 図６反射光の増幅回路からの光量（電圧）変動を示す図である。 図８の測定結果から高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により算出された空間周波数特性を示す図である。 視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図である。 算出された視覚ノイズの総量を示す図である。 第１実施例における直接転写方式のモノクロの画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。 第１実施例における４連タンデム型中間転写方式のフルカラーの画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。 第１実施例における４連タンデム型直接転写方式のフルカラーの画像形成装置の画像形成部を示す概略構成図である。 第１実施例で使用される画質検出装置のセンサ部の一例を示す概略構成図である。 正反射光を検出する画質検出センサの検出時の状態を示す図である。 乱反射光を検出する画質検出センサの検出時の状態を示す図である。 像担持体の色を感度のない黒として表面光学特性とトナー色の４つの組み合わせについてそれぞれの反射の状態を概念的に描いた図である。 図１８に示した組み合わせにおける光沢面及び拡散面と正反射及び乱反射の関係を示す図である。 粒状性を検知し、演算する際の演算式、パターン、特性を示す図である。 鮮鋭性の演算と制御に用いられる周波数パターンを示す図である。 現像バイアスと現像スリーブ線速を組み合わせて制御した場合の粒状性変動の状態を示す図である。 画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 第１実施例における制御手順を示すフローチャートである。 現像剤の劣化の画質への影響を説明するための図である。 現像剤の劣化の付着量への影響を説明するための図である。 粒状度と現像ポテンシャルの経時変動の除隊を示す図である。 粒状度と転写バイアスの経時変動の状態を示す図である。 被画像部電位の経時変動の状態を示す図である。 第２実施例における制御手順を示すフローチャートである。 第３実施例に係る専用転写ローラ上に転写された検出用パターンをセンサヘッドで検出するセンサユニットの概略構成図である。 専用転写ローラ上に転写された検出用パターンの図１８に示した組み合わせと同様の場合における光沢面及び拡散面と正反射及び乱反射の関係を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成部
１ａ 操作表示部
１ｅ 外部Ｉ／Ｆ
５ 中間転写ベルト
５１ ２次転写ローラ
５３ １次転写ローラ
６１ 感光体
６２ 帯電部
６３ 現像ユニット
６９ 記録紙搬送ベルト
１００ａ センサ
１００ｃ センサユニット
１０１ 発光素子
１０２，１０４，１０６ レンズ
１０３ 受光素子
１０８ センサヘッド
１０９ａ 専用転写ローラ
１３０ 演算回路
１３０ａ 演算部
１５０ 像担持体
ＣＯＮ 制御回路

Claims (20)

1. 画質検知用パターンを像担持体上に形成するパターン形成手段と、前記パターン形成手段によって前記像担持体上に形成されたパターンからの反射光量を微小領域において検知する検知手段とを備え、当該検知手段の検知出力に基づいて画質を評価する手段を備えた画像形成装置において、
   機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量を検知する状態量検知手段と、
   前記検知手段の検知結果から粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する演算手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づいて現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを設定し、設定された制御パラメータに基づいて画像形成を行わせる制御手段と、
   前記状態量検知手段によって検知された状態量、前記演算手段によって演算された画像特性の演算結果、及び前記制御手段によって設定された制御パラメータから状態履歴を作成する状態履歴作成手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知された状態量、前記演算された演算結果及び前記設定された制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する特定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 画質検知用パターンを像担持体上に形成するパターン形成手段と、前記パターン形成手段によって前記像担持体上に形成されたパターンからの反射光量を微小領域において検知する検知手段とを備え、当該検知手段の検知出力に基づいて画質を評価する手段を備えた画像形成装置において、
   機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量を検知する状態量検知手段と、
   前記検知手段の検知結果から粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する演算手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づいて現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを設定し、設定された制御パラメータに基づいて画像形成を行わせる制御手段と、
   前記状態量検知手段によって検知された状態量、前記演算手段によって演算された画像特性の演算結果、及び前記制御手段によって設定された制御パラメータを記憶する記憶手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記記憶手段に記憶された情報を外部管理装置に送信する通信手段を有することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段が画像を定着する直前の画像形成工程の最終段に設けられていることを特徴とする請求項１または３記載の画像形成装置。
6. 少なくとも１つの画像形成装置から送信されてくる機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量、前記画像形成装置の演算手段によって演算された粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性の演算結果、及び現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報に基づいて前記画像形成装置の状態履歴を作成する状態履歴作成手段と、
   を備えていることを特徴とする外部管理装置。
7. 画質劣化の回復制御が不可能な場合に、前記検知された状態量、前記演算された演算結果及び前記設定された制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する特定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項６記載の外部管理装置。
8. 画像形成装置の像担持体に形成された画質検知用パターンから画質の状態を判定し、その判定結果に基づいて画質を管理する画質管理方法において、
   前記画質検知用パターンの検知結果に基づいて粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する工程と、
   前記演算の演算結果から画質の劣化状態を判定する工程と、
   前記判定で画質が劣化していない場合には状態量履歴を作成する工程と、
   を備えていることを特徴とする画質管理方法。
9. 前記劣化状態を判定する工程で画質が劣化していると判定された場合には、画質が現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータの変更により回復可能か否かを判定する工程と、
   前記回復可能か否かを判定する工程で回復可能と判定された場合には、前記制御パラメータを変更して再度画質検知用パターンを形成し、再度、画質の劣化状態を判定する工程と、
   をさらに備えていること特徴とする請求項８記載の画質管理方法。
10. 前記判定で画質が劣化している場合には、画質が前記制御パラメータの変更により回復可能か否かを判定する工程と、
    前記回復可能か否かを判定する工程で回復不能であると判定された場合には、回復不能な個所を特定する工程と、
    をさらに備えていることを特徴とする請求項８または請求項９記載の画質管理方法。
11. 前記回復不能な個所を特定する工程で特定された前記個所と回復不能な旨を画像形成装置に表示する工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項１０記載の画質管理方法。
12. 少なくとも１つの画像形成装置から通信手段を介して相互に情報の授受が可能な外部管理装置によって前記画像形成装置の画質の管理を行う画質管理方法において、
    前記画像形成装置から送信されてくる機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量、粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性の演算結果、及び現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを記憶する工程と、
    前記記憶する工程で記憶された情報に基づいて前記画像形成装置の状態履歴を作成する工程と、
    を備えていることを特徴とする画質管理方法。
13. 画質が前記制御パラメータの変更により回復することができない旨の情報を前記画像形成装置から受信したときに、前記状態量、前記演算結果及び前記制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１２記載の画質管理方法。
14. 画像形成装置にロードされ、画像形成される画像の画質の制御を行うためのコンピュータプログラムにおいて、
    機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量を検知する第１の手順と、
    現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを検知する第２の手順と、
    検知用パターンを形成する第３の手順と、
    前記第３の手順で形成された前記検知用パターンからの反射光量を検知する第４の手順と、
    前記第４の手順で検知された反射光量から粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性を演算する第５の手順と、
    第５の手順で演算された画像特性に基づいて画質の劣化を判定する第６の手順と、
    前記状態量、前記制御パラメータ及び前記画質特性の演算結果から状態履歴を作成する第７の手順と、
    を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
15. 前記第７の手順は、前記第６の手順で画質劣化が生じていないと判定されたとき実行されることを特徴とする請求項１４記載のコンピュータプログラム。
16. 前記第６の手順で、画像劣化が生じていると判定されたとき、前記画像劣化が制御パラメータの変更により制御可能か否かを判定する第８の手順を備えていることを特徴とする請求項１４記載のコンピュータプログラム。
17. 前記第８の手順で、画像劣化が制御パラメータの変更により制御不能であると判定されたとき、前記第７の手順で作成された状態履歴と、制御不能であると判定されたときの状態量、制御パラメータ及び画質特性の演算結果とから回復不能な画像劣化を生じている個所を特定する第９の手順をさらに備えていることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載のコンピュータプログラム。
18. 外部管理装置にロードされ、当該外部管理装置から画像形成装置で形成される画像の画質に関する制御を行うためのコンピュータプログラムにおいて、
    前記画像形成装置から送信されてくる機内温度、機内湿度、現像器内のトナー濃度、像担持体上のトナー付着量、感光体上の画像部・非画像部の電位、及び転写バイアスの少なくとも１つを含む状態量、粒状性、鮮鋭性及び階調性の少なくとも１つを含む画像特性の演算結果、及び現像バイアス、帯電グリットバイアス、ＬＤパワー及び現像スリーブ線速の少なくとも１つを含む制御パラメータを記憶する第１の手順と、
    前記第１の手順で記憶された情報に基づいて前記画像形成装置の状態履歴を作成する第２の手順と、
    を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
19. 画質が前記制御パラメータの変更により回復することができない旨の情報を前記画像形成装置から受信したときに、前記状態量、前記演算結果及び前記制御パラメータと、前記作成された状態履歴とから画質異常が生じた個所を特定する第３の手順をさらに備えていることを特徴とする請求項１８記載のコンピュータプログラム。
20. 請求項１４ないし１９のいずれか１項に記載のコンピュータプログラムが、コンピュータによって読み取られ、実行可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。

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