JPH06230643A

JPH06230643A - 画像濃度制御装置

Info

Publication number: JPH06230643A
Application number: JP5321067A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kinoshita; 健木下; Takanobu Yamada; 孝信山田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1994-08-19
Also published as: US5499079A

Abstract

(57)【要約】【目的】レ−ザビ−ム径の差異、正確には、レ−ザビ
−ム径の差異に起因して生ずる電位分布の差異による変
動を補償して、良好な階調表現を実現する。【構成】感光体表面をレ−ザビ−ムで露光して電位分
布を有する電荷潜像を形成する手段、該電位分布を検出
して記憶する手段、前記レ−ザビ−ムによる前記感光体
の基準の光減衰曲線ＬＤＣを参照して前記電位分布のピ
−ク電位に対応するピ−ク光量を求める手段、前記光減
衰曲線ＬＤＣを参照して前記ピ−ク光量の半値の光量に
対応する半値電位を求める手段、前記電位分布を参照し
て前記半値電位間の距離をビ−ム径とする手段、を有す
るビ−ム径検出装置。及び、該ビ−ム径検出装置により
検出されたビ−ム径に対応する階調補正デ−タのテ−ブ
ル群を選択し、ＡＩＤＣ時には、該選択したテ−ブル群
から、階調補正テ−ブルを選択する画像濃度制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザ−ビ−ム露光に
よる感光体上の電位分布を検出する装置と、その結果を
用いてＡＩＤＣを実行する画像濃度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平3-271779号公報に於いて、本出願
人は、レ−ザダイオ−ドの交換によりレ−ザビ−ムのビ
−ム径が変更された場合に、変更後のビ−ム径に応じて
レ−ザの最大強度を変更したり、又は、変更後のビ−ム
径に応じてγテ−ブル（階調補正デ−タのテ−ブル）を
変更したりして、階調特性の変動を補償するようにした
画像形成方式を開示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】レ−ザ光量を多段階に
変化させて階調表現を行う光強度変調方式では、副走査
方向ｙに、図１のような露光量分布を生ずる。なお、図
１に於いて、ｘは主走査方向、ｉは露光量である。

【０００４】いま、正規化された副走査方向の光量分布
をρ_a、平均光量をｉとすると、露光量分布ρ（ｉ，
ｘ，ｙ）は、

【数１】ρ（ｉ，ｘ，ｙ）＝ｉρ_a（ｙ）で与えられる。この計算結果を図２に示す。

【０００５】また、上記光量分布ｉρ_a（ｙ）での露光
によって感光体上に形成される電荷潜像の電位（減衰電
位）分布Ｖ（ｉ，ｙ）は、

【数２】Ｖ（ｉ，ｙ）＝Ｆ（ｉρ_a（ｙ））＝（ＶO −ＶR ）ｅｘｐ（−ｉρ_a（ｙ）／ｋ）＋ＶR で与えられる。この計算結果を図３に示す。ここに、Ｖ
O は帯電電位、ＶR は残留電位、ｋは感度定数である。

【０００６】光強度変調方式の階調表現では、副走査方
向ｙに上記の如き露光量分布を有しており、図４〜図７
に示す問題がある。図４は、平均光量ｉの値が低い場合
（画像濃度が低い場合）に於いて、レ−ザビ−ムのビ−
ム径が太い場合（図中左側）と細い場合（図中右側）の
各電荷潜像の電位分布と、該各電荷潜像を現像電位ＶB
で現像することにより感光体上に付着されるトナ−の量
との対応を示す図である。なお、トナ−付着量は、現像
電位ＶB と減衰電位（電荷潜像の電位）との差に比例す
る。図４より、平均光量ｉの低い領域では、ビ−ム径の
細い方が電位の谷が深いため、トナ−が付着し易いこと
がわかる。換言すれば、より低い平均光量ｉで、トナ−
の付着が始まることがわかる。

【０００７】図５は、平均光量ｉの値が高い場合（画像
濃度が高い場合）に於いて、レ−ザビ−ムのビ−ム径が
太い場合（図中左側）と細い場合（図中右側）の各電荷
潜像の電位分布と、該各電荷潜像を現像電位ＶB で現像
することにより感光体上に付着されるトナ−の量との対
応を示す図である。図５より、平均光量ｉの高い領域で
は、ビ−ム径の太い方が電位の谷が現れ難いためトナ−
が均一に付着し易く、一方、ビ−ム径の細い場合には電
位の谷が現れ易いため、トナ−の付着量が全体として少
なくなることがわかる。

【０００８】図４、図５等の特性を、図６に示す。図６
では、最大光量を或る所定値に設定された２５６段階の
光量レベルを横軸にとり、また、トナ−濃度（トナ−の
付着量）を縦軸にとって、ビ−ム径Ｗ1/2 を４５μｍ〜
７５μｍまで５μｍ間隔で７段階に変えた場合の各特性
が示されている。図６より、ビ−ム径Ｗ1/2 が異なる
と、同一光量（同一平均光量ｉ）に対するトナ−濃度の
異なる領域のあることがわかる。即ち、光量が低い領域
では、前記図４のように、ビ−ム径Ｗ1/2 の細い方が比
較的低光量でもトナ−の付着が生ずるため、トナ−濃度
が高くなる。これに対して、光量が高い領域では、前記
図５のように、ビ−ム径Ｗ1/2 の太い方がトナ−が全体
に一様に付着するため、トナ−濃度が高くなる。なお、
光量レベルが７２付近の中間の領域では、トナ−濃度
は、ビ−ム径Ｗ1/2 にかかわらず、略同じである。

【０００９】図７には、後述のＡＩＤＣによりトナ−付
着量の最大値を一定に制御した場合の、２５６段階の光
量レベルに対するトナ−濃度の特性が、図６同様に、ビ
−ム径Ｗ1/2 毎に示されている。図７より、光量（平均
光量ｉ）の高い領域では、ビ−ム径Ｗ1/2 の差異による
トナ−濃度の差異はＡＩＤＣによって補償されるが、光
量の低い領域では、上記の差異が、より顕著になってい
ることがわかる。

【００１０】このように、特に光強度変調方式では、ビ
−ム径Ｗ1/2 により階調特性が影響されるため、前記特
開平3-271779号公報のように階調特性の変動を補償する
技術が与えられているのであるが、図４及び図５での議
論より明らかなように、階調特性は、ビ−ム径Ｗ1/2 の
差異のみによって変動するのではなく、正確には、ビ−
ム径Ｗ1/2 の差異によって電荷潜像の電位分布に差異が
生ずるため、これによって変動している。

【００１１】したがって、ビ−ム径Ｗ1/2 が同じである
にもかかわらず、電荷潜像の電位分布に差異が生ずる場
合には、前記特開平3-271779号公報の方式では、対応で
きない。図２１は、同図（ａ）の光量分布のレ−ザビ−
ムで感光体を露光したときに形成されるべき理想的な電
荷潜像の電位分布（（ｂ）の破線）と、現実に形成され
る電荷潜像の電位分布（（ｂ）の実線）の一例とを示
し、両者には明らかに差異がある。このような電位分布
の差異は、感光体の表面状態の差による露光光拡散や基
材の表面処理の差による電荷拡散の差などに起因して生
ずるものであるが、これらは、感光体の製造上のバラツ
キ、環境条件、感光体の劣化程度などによって個々に異
なるものである。したがって、前記ビ−ム径の差異によ
る階調補正のみでは、充分に対応できない。図１９は、
同一ビ−ム径により形成された電位分布を示したもので
あり、上記の如く感光体の表面状態の差などによる拡散
が多い場合は、（ａ）のように分布の山と谷の電位差
（ΔＶｓ）が小さくなり、拡散が少ない場合は、（ｂ）
のように電位差（ΔＶｓ）が大きくなる。したがって、
前記ビ−ム径の差による階調変動と同様に、図２０のよ
うな電位分布の山と谷の電位差（ΔＶｓ）による階調変
動が生じる。つまり、最大濃度を一定にした場合、電位
差（ΔＶｓ）が大きい場合は低濃度部が早めに立ち上が
り、電位差（ΔＶｓ）が小さい場合は立ち上がりが遅れ
るものである。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑みたものであり、
ビ−ム径や、感光体での光，電荷拡散の差異により生ず
る電位分布の差異による階調変動を補償して、良好な階
調表現を実現することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のビ−ム径検出装
置は、一様に帯電された感光体の表面をレ−ザビ−ムで
露光走査して電位分布を有する電荷潜像を形成する手段
と、前記電荷潜像の電位分布を検出する手段と、前記電
位分布を記憶する手段と、前記電位分布の電位差ギャッ
プ（ｍａｘ−ｍｉｎ電位差）を算出する手段を有する装
置である。

【００１４】本発明の画像濃度制御装置は、所定のグリ
ッド電位に制御した帯電チャ−ジャにより一様の電位に
帯電させた感光体の表面に、所定の光量のレ−ザビ−ム
で基準の電荷潜像を形成し、これを、所定の現像電位に
制御した現像器でトナ−現像して、この基準のトナ−像
の濃度を検出し、本番の画像形成時に於いて、前記基準
のトナ−像の濃度に応じて前記グリッド電位と前記現像
電位とを制御することにより、画像の濃度を最適に制御
する画像濃度制御装置に於いて；電位分布検出手段と、
階調補正デ−タを複数の電位分布に各々対応して且つ前
記基準のトナ−像の濃度に各々対応して記憶している記
憶手段と、前記電位分布検出手段により検出された電位
分布（電位差（ギャップ））に対応する階調補正デ−タ
群を選択する第１選択手段と、前記第１選択手段により
選択された前記デ−タ群から前記基準のトナ−像の濃度
に対応するデ−タを選択する第２選択手段と、を有する
装置である。

【００１５】

【作用】電位分布検出装置では、レ−ザ−ビ−ムにより
感光体上に形成された電荷潜像の電位分布が検出されて
記憶される。次に、記憶された電位分布より、ｍａｘ値
（谷）とｍｉｎ値（山）の電位差：ΔＶｓを算出する。

【００１６】画像濃度制御装置では、電位分布検出装置
により検出された電位差：ΔＶｓに対応する階調補正デ
−タ群が、第１選択手段により選択される。次に、ＡＩ
ＤＣによる基準のトナ−像の濃度が検出され、該濃度に
対応する階調補正デ−タが、上記第１選択手段によって
選択された上記デ−タ群の中から、第２選択手段によっ
て選択される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を、〔１〕デジタルカラ−複写機の機構〔２〕複写機の制御回路及び画像信号処理〔３〕潜像電位分布の検出及び画像濃度制御の順に説明する。

【００１８】〔１〕デジタルカラ−複写機の機構まず、図２２、図８に即して、実施例のデジタルカラ−
複写機の概要を説明する。次に、図９、図１０に即し
て、この複写機の感光体41の近傍に設けられている微小
電位センサ44を説明する。

【００１９】[1-1] 複写機の概要この複写機は、画像読取部（イメ−ジリ−ダ部）10と、
画像記録部（プリンタ部）50とから成る。画像読取部10
では、原稿画像が読み取られて電気信号が生成され、該
電気信号に基づいてレ−ザダイオ−ド駆動用の画像デ−
タが生成される。

【００２０】まず、原稿台ガラス15上に画像面を下向き
に載置される原稿が、パルスモ−タ11の駆動力で移動さ
れるスキャナ13によって露光走査される。これにより、
画像反射光は、スキャナ13に搭載されたイメ−ジセンサ
（ＣＣＤ）14で、原稿画像の濃度に対応する電気信号に
光電変換される。次に、この電気信号は、画像信号処理
部20に入力されて所定の処理を施され、レ−ザダイオ−
ド駆動用の画像デ−タとされる。この画像信号処理につ
いては後述する。次に、この画像デ−タは、プリントヘ
ッド制御部31へ送られる。

【００２１】画像記録部50では、レ−ザ光L によって感
光体ドラム41の表面に書き込まれる静電潜像が、対応す
る色のトナ−（シアンＣ、マゼンタＭ、イエロ−Ｙ、ブ
ラックＢｋ）で各々現像され、これが、転写ドラム51に
巻付けられている用紙上に順次重ねて転写された後、定
着装置62により熱圧着されて定着される。

【００２２】まず、前記画像デ−タの取り込まれたプリ
ントヘッド制御部31により制御されるレ−ザ装置32か
ら、前記画像デ−タで変調されるレ−ザ光L が出力され
る。このレ−ザ光L は、定速回転されている感光体ドラ
ム41の表面に入射され、その表面を軸方向に走査（主走
査）する。こうして、感光体ドラム41の表面には、前記
画像デ−タに対応する静電潜像が形成される。なお、感
光体ドラム41は、レ−ザ光L の入射位置の上流側で、帯
電チャ−ジャ43により一様に帯電されている。この帯電
電位ＶO は、帯電チャ−ジャ43のグリッド電位ＶG によ
って制御されるものであるが、詳細については後述す
る。

【００２３】感光体ドラム41に形成された静電潜像は、
次に、現像器ユニット45に設けられている４つの現像器
（シアントナ−用の現像器45C 、マゼンタトナ−用の現
像器45M 、イエロ−トナ−用の現像器45Y 、ブラックト
ナ−用の現像器45K ）の何れかにより現像されて可視化
される。現像器の選択は、プリンタ制御部201(図２４参
照）から指令される。また、選択された現像器（現像器
45r;図８）を現像位置に設定するための現像器ユニット
45の上下方向の移動は、複写機制御部231(図２４参照）
により制御される現像ユニットモ−タ71の駆動力で行わ
れる。なお、現像位置の上流側には微小電位センサ44が
設けられており、また、下流側にはＡＩＤＣセンサ210
が設けられている。これらについては後述する。

【００２４】現像されて可視化されたトナ−像は、次
に、転写ドラム51に巻付けられている用紙上に、転写チ
ャ−ジャ57の吸引力で転写される。ここに、用紙は、用
紙トレイ52〜54の何れか、又は、中間トレイ64から引き
出されて、搬送ロ−ラ群によってタイミングロ−ラ対55
まで搬送された後、所定のタイミングで転写ドラム51に
巻付けられている。なお、56は用紙吸着用の吸着チャ−
ジャ、58,59 は用紙分離用の除電チャ−ジャ、60は用紙
分離用の分離爪である。また、感光体ドラム41及び転写
ドラム51は、ドラム駆動モ−タ72により同期して駆動さ
れる。

【００２５】こうして最大４色（フルカラ−時）のトナ
−像を転写された用紙は、次に、転写ドラム51から剥が
されて、搬送ベルト61により定着装置62へ搬送され、該
定着装置62で熱圧着による画像定着処理を施された後、
機外の排紙トレイ63へ排出され、又は、中間トレイ64へ
収納される。なお、中間トレイ64への収納前に反転装置
65によりスイッチバックされた場合は、次回の画像は裏
面側に形成される。また、搬送ロ−ラ群、搬送ベルト61
等は、メインモ−タ73により駆動される。

【００２６】[1-2] 微小電位センサ44 前述のように、現像位置（選択された現像器45r の位
置；図８参照）の上流側且つ露光位置の下流側には、感
光体ドラム41の表面の微小領域の電位を検出するための
微小電位センサ44が設けられている。この微小電位セン
サ44は、静電気学会誌１０．４（１９８６）２１７−２
２４及び１２．３（１９８８）２１０−２１５に記載さ
れているように、径の小さな測定電極と、その周囲を覆
う径の小さな絶縁層と、その周囲に設けられたガ−ド電
極とから構成されている。

【００２７】この微小電位センサ44は、図９の等価回路
に示すように、電位Ｖs に帯電されている試料（感光体
ドラム41）の表面に測定電極を近接させ、静電容量Ｃa
の静電誘導により誘起される電荷を測定用コンデンサＣ
i で電圧に変換して、入力インピ−ダンスの大きな増幅
器で増幅するものである。

【００２８】図９に於いて、充放電用抵抗Ｒi が十分大
きければ、電位Ｖp は、

【数３】Ｃi Ｖp ＝Ｃa （Ｖp −Ｖs ）より、

【数４】Ｖp ＝（Ｃa ／（Ｃa −Ｃi ））Ｖs として求められる。

【００２９】〔２〕複写機の制御回路及び画像信号処理次に、図２３〜図２６に即して、上記複写機の制御回路
と画像信号処理について説明する。図２３は画像読取部
10を、図２４は画像記録部50を、図２５は画像信号の処
理過程を、図２６は画像記録部50の要部を、各々示す。

【００３０】画像読取部10は、図２３のイメ−ジリ−ダ
制御部101 によって制御される。即ち、イメ−ジリ−ダ
制御部101 は、ドライブＩ／Ｏ103 を介して前記スキャ
ナ13に搭載された露光ランプ12の点灯／消灯を制御する
とともに、ドライブＩ／Ｏ103 とパラレルＩ／Ｏ104 を
介して前記パルスモ−タ11駆動用のスキャンモ−タドラ
イバ105 を制御する。また、イメ−ジリ−ダ制御部101
には、前記スキャナ13を所定位置で検出する位置検出ス
イッチ102 からの検出信号がドライブＩ／Ｏ103 を介し
て入力される。

【００３１】また、イメ−ジリ−ダ制御部101 は、画像
制御部106 に接続されている。この画像制御部106 は、
前記スキャナ13に搭載された前記ＣＣＤ14と、前記画像
信号処理部20とに接続されて、図２５の如く前記画像信
号処理部20での画像信号の処理過程を制御している。即
ち、ＣＣＤ14から出力される画像信号は、まず、Ａ／Ｄ
21にてＲＧＢの多値画像デ−タに変換される。次に、シ
ェ−ディング補正回路22にてシェ−ディング補正された
後、ｌｏｇ変換回路23にて画像の濃度デ−タに変換され
る。次に、アンダ−カラ−リム−ブ・黒加刷回路24にて
余分な黒の発色を除去されるとともに真の黒デ−タをＲ
ＧＢデ−タから生成される。次に、マスキング処理回路
25にて順次Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋにマスキング処理された
後、濃度補正回路26にて所定の係数を乗ずる補正処理を
施される。その後、空間周波数補正回路27での補正処理
を施されて、図２４のプリンタ制御部201 へ送られる。

【００３２】画像記録部50は、図２４のプリンタ制御部
201 により制御される。このプリンタ制御部201 のＣＰ
Ｕでは、制御ＲＯＭ202 内に格納されているプログラム
にしたがって、図２７〜図３１の各処理（後述）が実行
される。このためプリンタ制御部201 には、微小電位セ
ンサ44、ＡＩＤＣセンサ210 等のセンサからの検出信
号、操作パネル221 からのキ−操作信号が入力される。
また、デ−タＲＯＭ203 には、階調補正デ−タのγテ−
ブル、後述の各表等が格納されており、後述の各処理に
於いて参照若しくは選択される。

【００３３】また、プリンタ制御部201 からは、パラレ
ルＩ／Ｏ241 とドライブＩ／Ｏ242を介して、帯電チャ
−ジャ43のグリッド電位ＶG を発生するためのＶG 発生
ユニット243 に対する制御信号が出力されるとともに、
現像位置に設定された現像器45r の現像電位ＶB を発生
するためのＶB 発生ユニット244 に対する制御信号が出
力される。また、パラレルＩ／Ｏ262 とドライブＩ／Ｏ
261 を介して、前記レ−ザ装置32内の半導体レ−ザ264
を駆動するための半導体レ−ザドライバ263 に対する制
御信号が出力される。なお、階調表現は、半導体レ−ザ
264 の発光強度の変調によって行われる。また、表示パ
ネル232 に対する制御信号が出力されるとともに、複写
制御部231 との間で複写動作制御用の通信が行われる。

【００３４】図２６は、プリンタ制御部201 に於ける画
像デ−タ処理を示す。前記画像信号処理部20からの８ビ
ットの画像デ−タは、まず、インタ−フェ−ス251 を介
して、ファ−ストイン・ファ−ストアウト（ＦＩＦＯ）
メモリ252 に入力される。ＦＩＦＯメモリ252 は、主走
査方向の所定の行数分の画像の階調デ−タを記憶できる
ラインバッファメモリであり、画像読取部10と画像記録
部50との動作クロック周波数の相違を吸収するために設
けられている。

【００３５】ＦＩＦＯメモリ252 からの画像デ−タは、
γ補正部253 に入力される。γ補正部253 では、ビ−ム
径算出処理（図３０）とＡＩＤＣ動作処理（図３１・何
れも後述）とにより選択されたγ補正デ−タが取り込ま
れ、このγ補正デ−タを参照して入力デ−タに対するγ
補正が行われて、Ｄ／Ａ254 へ送られる。

【００３６】Ｄ／Ａ254 から出力されるアナログ電圧信
号は、次に、ＣＰＵからのゲイン設定値に対応してゲイ
ン切換信号発生回路256 から送信される切換信号により
切り換えられるスイッチSW1 〜SW8(パワ−P1〜P8に対
応) で設定されるゲインで増幅されて、ドライブＩ／Ｏ
261 を介して半導体レ−ザドライバ263 へ送られる。こ
れにより半導体レ−ザ264 が、対応する強度で発光され
る。また、上記半導体レ−ザドライバ263 には、クロッ
ク切換回路257 によって切り換えられるクロック１、又
は、クロック２が、パラレルＩ／Ｏ262 を介して入力さ
れる。

【００３７】〔３〕潜像電位分布の検出及び画像濃度制
御次に、図２７〜図３１に即して、プリンタ制御部201 で
の処理を説明する。図２７はプリンタ制御部201 での処
理のメインル−チン、図２８は図２７のＶG 補正処理、
図２９は図２７の光量補正処理、図３０は図２７のビ−
ム径算出処理、図３１は図２７のＡＩＤＣ動作処理を示
す。

【００３８】[3-1] メインル−チンプリンタ制御部201 のＣＰＵでは、例えば、電源のオン
によって処理がスタ−トされ、まず、初期設定処理(S1
1) が行われる。また、初期設定処理が完了すると、操
作パネル上のプリントスイッチのオンが待機される。ま
た、プリントスイッチがオンされると(S13;YES) 、下記
の処理が実行される。

【００３９】ＶG 補正処理(S15);感光体41の帯電電位
は、帯電チャ−ジャ43のグリッド電位ＶG を制御するこ
とにより、電位ＶG に対応する所望の電位ＶO に設定さ
れる筈である。しかし、感光体41の感度の変化や帯電チ
ャ−ジャ43の汚れ等に起因して、グリッド電位を電位Ｖ
G に制御したとしても、図１２のように、感光体41の帯
電電位が、電位ＶG に対応する電位ＶO にならないで、
電位ＶO'（≠ＶO ）になってしまう場合がある。この場
合、電位ＶO'に帯電された感光体41の表面を、ＡＩＤＣ
の基準の光量のレ−ザビ−ムで露光したとしても、減衰
電位（電荷潜像の電位）は、上記基準の光量と上記電位
ＶO とに対応する所望の電位ＶI にならないで、電位Ｖ
I'（≠ＶI ）になってしまう。しかるに、感光体41への
トナ−の付着量は、現像電位ＶB と減衰電位との差に比
例するものであるから、この場合のトナ−の付着量は、現像電位ＶB −減衰電位ＶI' に比例することとなって、所望の値との誤差が生ずる。
このため、ステップS15 に於いて、帯電電位を所望の電
位ＶO に設定できるように、グリッド電位ＶG が補正さ
れる。

【００４０】光量補正処理(S17);上記基準の電位ＶO に
帯電させた感光体41の表面を、ＡＩＤＣの基準の光量で
露光すると、減衰電位（電荷潜像の電位）は、上記電位
ＶO と上記基準の光量とに対応する所望の電位ＶI にな
る筈である。しかし、環境条件（温度，湿度）、或い
は、感光体41の耐久（磨耗）等による感光体の感度の変
化に起因して、上記の条件で露光したとしても、図１３
のように、減衰電位が所望の電位ＶI にならないで、電
位ＶI'' （≠ＶI ）になってしまう場合がある。この場
合のトナ−の付着量は、現像電位ＶB −減衰電位ＶI'' に比例することとなって、所望の値との誤差が生ずる。
このため、ステップS17 に於いて、所望の電位ＶI に減
衰させ得るように、レ−ザビ−ムの光量が補正される。
なお、図１４は、ＶG 及び光量の両者の補正が必要な場
合を示す。

【００４１】電位分布検出処理(S19) 図６に示すように、光量の低い領域（画像濃度の低い領
域）ではビ−ム径の細い方がトナ−濃度が高くなり、光
量の高い領域（画像濃度の高い領域）ではビ−ム径の太
い方がトナ−が高くなる。ところが、感光体の表面状態
の差による露光光拡散や基材の表面処理の差による電荷
拡散の差などに起因して、同じビ−ム径でも電位分布に
差異が生じ、階調再現にビ−ム径のみで補正した場合に
は誤差が生じる。このため、上記の誤差を補償できるよ
うに、ステップS19 に於いてレ−ザ−ビ−ムによる電位
分布（電位差）が算出されて対応するγテ−ブル群が選
択される。

【００４２】ＡＩＤＣ動作処理(S21);このステップで
は、補正後のグリッド電位ＶG で基準の電位ＶO に一様
に帯電された感光体の表面に、補正後の光量のレ−ザビ
−ムにより、基準の減衰電位ＶI の電荷潜像が形成され
る。次に、この電荷潜像が、基準の現像電位ＶB に制御
した現像器45r でトナ−現像されて基準のトナ−像が形
成され、この基準のトナ−像の濃度が、ＡＩＤＣ210 セ
ンサで検出される。次に、上記ＡＩＤＣ210 センサの検
出値に基づき、帯電チャ−ジャ43のグリッド電位ＶG
と、現像器45r の現像電位ＶB と、γテ−ブルとが選択
される。

【００４３】コピ−処理(S23);複写制御部231 との間で
デ−タを送受しつつ、コピ−動作に必要な処理が実行さ
れる。コピ−動作時に於いて、帯電チャ−ジャ43のグリ
ッド電位ＶG 、現像器45r の現像電位ＶB 、γテ−ブル
としては、ＡＩＤＣ動作処理(S21) で選択されたデ−タ
が採用される。

【００４４】[3-2] ＶG 補正処理;S15 まず、感光体ドラム41等の駆動用のドラム駆動モ−タ7
2、搬送ロ−ラ群等駆動用のメインモ−タ73がオンされ
る(S101)。また、メイン・転写前イレ−サがオンされる
(S103)。

【００４５】次に、グリッド電位ＶG のデ−タとして、
検出用の或る所定値が設定される(S105)。また、帯電チ
ャ−ジャ43がオンされるとともに、そのグリッド電位Ｖ
G が上記検出用の所定値のデ−タで定まる値に制御され
る(S107)。次に、ＶO 検出許可タイマＴ1 がスタ−トさ
れる(S109)。このタイマＴ1 の値は、帯電チャ−ジャ43
がオンされた後、感光体ドラム41の帯電電位が安定する
のに十分な時間に設定されている。

【００４６】ＶO 検出許可タイマＴ1 が終了すると(S11
3;YES)、該タイマＴ1 がリセットされる(S115)。また、
微小電位センサ44により、該センサ44の対向位置の感光
体ドラム41の帯電電位が検出される(S117)。検出は50回
行われ、50個の検出デ−タが揃うと(S119;YES)、その平
均値が、帯電電位ＶO として代入される(S121)。

【００４７】次に、表１に示すＶG 補正テ−ブルを参照
して、上記の検出電位ＶO に基づいて、ＶG の補正量Δ
ＶG が演算される。

【表１】例えば、微小電位センサ44の出力の50回の平均値が3.85
[V] 〜(3.95[V]) であれば、該微小電位センサ44の対向
位置の検出電位ＶO は、770[V]〜(790[V])である。ま
た、この検出電位770[V]〜(790[V])に対応して、グリッ
ド電位ＶG の補正量ΔＶG は、＋20[V] となる。

【００４８】この表１は、図１５のＶG −ＶO 特性に基
づいて作成されている。即ち、本実施例のＶG の設定範
囲に於いて、ＶG −ＶO 特性の傾きは略同じである。こ
のため、例えば、設定グリッド電位ＶG(＝S105の設定電
位ＶG)に対応する検出電位ＶO(＝S121の検出電位（＝破
線上の値))と、所望の帯電電位ＶO(＝S105の設定電位Ｖ
G に対応する実線上の値）が、図示の如く異なる場合
は、上記所望の帯電電位ＶO の値の破線上のポイントを
求め、該ポイントに対応するグリッド電位を、補正後の
グリッド電位ＶG とする。即ち、ΔＶG の補正を行う。
これにより、感光体ドラム41を所望の電位ＶO に帯電さ
せ得る。なお、表１に示される現像位置表面電位が、セ
ンサ位置表面電位ＶO よりも低下している理由は、上記
微小電位センサ44の位置から現像器45r の位置まで感光
体ドラム41が回転する間に、電位が減衰するためであ
る。

【００４９】こうして演算されたΔＶG が、デ−タ1 に
セットされ(S125)、このデ−タ1 の値が従前のＶG に加
えられて、新たなＶG デ−タとして設定される(S127)。
これにより、図１７の（ａ）→（ｂ）の破線の如く、光
減衰曲線ＬＤＣが、所望の特性（実線）に近づく。

【００５０】[3-3] 光量補正処理;S17 まず、或る所定光量の光量デ−タが、検出用の光量デ−
タとして設定される(S201)。この光量としては、図１１
に示すように、0.05[mW/cm²]間隔で用意された0.70〜2.
25[mW/cm²]の中の何れかの光量を最大光量として選択
し、且つ、その選択した最大光量を、0 〜255 の合計25
6 段階に区分して設定されるレベル中の最大のレベル
（レベル255)に合致させた場合に於ける、略中間領域の
レベルの光量が選択されて、設定される。ここでは、例
えば、最大光量を1.15[mW/cm²]とした場合に於けるレベ
ル64の光量が設定されるものとする。

【００５１】次に、レ−ザダイオ−ド264 が、上記の設
定された所定光量、即ち、最大光量を1.15[mW/cm²]とし
た場合のレベル64の光量で、オンされる(S203)。

【００５２】次に、Ｖi 検出許可タイマＴ2 がスタ−ト
される(S205)。このタイマＴ2 の値は、前記ＶG 補正処
理による補正後のＶG での帯電電位ＶO を、ステップS2
03でオンされたレ−ザの露光により減衰された感光体ド
ラム41上の部分が、微小電位センサ44の位置まで達する
時間に設定されている。

【００５３】次に、Ｖi 検出許可タイマＴ2 が終了する
と(S209;YES)、該タイマＴ2 がリセットされる(S211)。
また、微小電位センサ44により、該センサ44の対向位置
の感光体ドラム41の電位が検出される(S213)。即ち、ス
テップS203での露光により形成された電荷潜像の電位
（減衰電位）が検出される(S213)。上記減衰電位の検出
は50回行われ、50個の検出デ−タが揃うと(S215;YES)、
その平均値が演算されて、減衰電位Ｖi として代入され
る(S217)。

【００５４】次に、表２に示す光量補正テ−ブルを参照
して、上記の減衰電位Ｖi に対応する最大光量（ＭＡＸ
光量）が演算されて光量デ−タＬＤとされる(S219)。例
えば、微小電位センサ44の出力の50回の平均値が2.025
[V]〜(2.10[V]) であれば、該微小電位センサ44の対向
位置の検出電位（減衰電位）Ｖi は、405[V]〜(420[V])
である。また、この検出電位（減衰電位）Ｖi ＝405[V]
〜(420[V])に対応する最大光量は、1.05[mW/cm²]とな
る。

【表２】

【００５５】なお、表２に示される現像位置表面電位
が、センサ位置表面電位Ｖi よりも低下している理由
は、上記微小電位センサ44の位置から現像器45r の位置
まで感光体ドラム41が回転する間に、電位が減衰するた
めである。また、表２は、微小電位センサ44による検出
電位（減衰電位）Ｖi と、設定された最大光量との間
に、図１６に示す関係があるため、この特性に基づいて
作成されている。

【００５６】上記の如く演算された光量デ−タＬＤは、
次に、ステップS221に於いてセットされる。このように
して、図１７の（ｂ）→（ｃ）の破線の如く、光減衰曲
線ＬＤＣが、所望の特性（実線）と略同じになる。

【００５７】[3-4] 電位分布算出処理;S19 まず、前記補正後の光量デ−タＬＤの中間領域のレベル
の光量、ここでは、レベル64の光量がセットされる。即
ち、中間レベルに於いて光減衰曲線ＬＤＣの傾きが最も
大きくなるため、中間レベルの光量がセットされるので
ある。なお、各最大光量には、表３の如くコ−ドが付与
されている。

【表３】

【００５８】次に、レ−ザ発光タイミングが切り換えら
れる(S203)。例えば、副走査方向で１ドットおきに発光
されるように、発光タイミングが切り換えられる。これ
により、図１８の（ａ）のように電位の谷が形成され
る。なお、例えば、４ドット毎に１回発光させて図１８
の（ｂ）のように電位の谷を形成させてもよい。

【００５９】次に、電位分布検出許可タイマＴ3 がスタ
−トされる(S305)。このタイマＴ3の値は、前記ＶG 補
正処理による補正後のＶG による帯電電位ＶO を、前記
ステップS301の光量で前記ステップS303の如くオン・オ
フされるレ−ザの露光によって減衰された感光体ドラム
41上の部分が、微小電位センサ44の位置まで達する時間
に設定されている。

【００６０】次に、電位分布検出許可タイマＴ3 が終了
すると(S309;YES)、該タイマＴ3 がリセットされる(S31
1)。また、微小電位センサ44により、該センサ44の対向
位置の感光体ドラム41の電位分布が検出され(S313)、検
出が終了すると(S315)、その検出結果が記憶される(S31
7)。

【００６１】次に、上記の如く検出された電位分布のｍ
ａｘ（谷）とｍｉｎ（山）の値を算出し、その差ΔＶｓ
を求める(S319)。

【００６２】次に、電位差ΔＶｓ−階調補正テ−ブル群
の対応を示す表４より、上記電位差ΔＶｓに対応する階
調補正テ−ブル群の番号（ＧＭ１〜ＧＭ７の何れかの番
号）が選択され、これが、階調補正テ−ブル群ＧＭとさ
れる(S321)。なお、表４は、上記電位差：ΔＶｓを変化
させた時の階調変動から算出したものである。

【表４】また、このように選択された階調補正テ−ブル群ＧＭ
が、γテ−ブルのセレクトデ−タとしてセットされる(S
323)。

【００６３】[3-5] ＡＩＤＣ動作処理;S21 まず、感光体ドラム41の地肌の濃度（トナ−の付着され
ていない濃度）が、ＡＩＤＣセンサ210 によって検出さ
れる(S401)。次に、最大のグリッド電位ＶG で帯電さ
れ、且つ、最大の光量で露光され、さらに、シアントナ
−により最大の現像電位ＶB で現像されたトナ−像（シ
アンのベタ像）の濃度が、ＡＩＤＣセンサ210 によって
検出される(S403)。この濃度レベルは、ＡＩＤＣセンサ
210 の出力が飽和するレベルである。上記ステップS40
1、S403での検出値の差に基づき、センサ感度が求めら
れ、その補正が行われる。

【００６４】次に、シアンのハ−フト−ンの濃度が検出
される(S405)。即ち、前記ＶG 補正処理による補正後の
ＶG によって感光体ドラム41の表面が帯電され、該帯電
された表面が、前記光量補正処理による補正後の最大光
量の中間レベル（例えば、センサ感度が最良となるレベ
ル80程度）にセットされたレ−ザビ−ムによって露光さ
れる。次に、上記露光により形成された電荷潜像が、所
定の現像電位ＶB に設定された現像器によりトナ−現像
されて、そのトナ−像の濃度（トナ−付着量）が、ＡＩ
ＤＣセンサ210 によって検出される。ここで、トナ−付
着量（トナ−濃度）は、ＡＩＤＣセンサ210 によって検
出される正反射光と散乱反射光との差に基づいて演算さ
れる。また、マゼンタ、イエロ−、ブラックの各ハ−フ
ト−ンの濃度についても、上記と同様に検出される(S40
7,S409,S411)。

【００６５】こうして、各色のハ−フト−ンの濃度が検
出されると、次に、ＡＩＤＣテ−ブルが選択される(S41
3)。即ち、上記各色の各トナ−付着量に応じたレベルＬ
ＢＡに対応する（ＶG,ＶB,γ）のデ−タが、表５より選
択される。ここで、γ（階調補正テ−ブル）は、電位分
布算出処理で選択されたテ−ブル群ＧＭから選択され
る。また、表５に於いて、ＶG とＶB は負であるが、絶
対値で示されている。

【表５】

【００６６】また、このように選択されたデ−タに基づ
いて、コピ−処理（図２７・S23)が実行される。上記
で、グリッド電位ＶG(帯電電位ＶO)と現像電位ＶB との
差を或る範囲内に維持しつつ、ステップS405〜S411での
検出濃度に応じて、帯電電位ＶO と現像電位ＶB とを制
御する理由は、グリッド電位ＶG(帯電電位ＶO)と現像電
位ＶB との差が上記或る範囲を外れると、キャリア付
着、又は、トナ−かぶりを生ずるためである。また、前
述のように、反転現像系のトナ−付着量は、現像電位差
（現像電位ＶB と減衰電位Ｖi の差）に比例するため、
上記のように制御することで、トナ−濃度を制御できる
のである。

【００６７】上記実施例では、画像安定化のための各制
御を、各コピ−動作に先立って毎回実行しているが、必
ずしも毎回実行しなくてもよい。例えば、コピ−枚数や
時間をカウントしておき、所定枚数毎に実行したり、所
定時間毎に実行するようにしてもよい。また、環境（温
度，湿度）変動をモニタして、変動値が所定値を越えた
時に実行するようにしてもよい。また、上記実施例で
は、帯電電位ＶO をグリッド電位ＶG で制御している
が、他の方式でもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上、本発明の電位分布検出装置では、
レ−ザ−ビ−ム露光による電位分布を検出し、電位分布
のｍａｘ値（谷）とｍｉｎ値（山）の電位差：ΔＶｓを
求めるものである。また、本発明の画像濃度制御装置で
は、上記電位分布検出装置により検出された電位差：Δ
Ｖｓに対応するγ補正テ−ブル（階調補正デ−タのテ−
ブル）群を選択して、これに基づいて画像濃度を制御し
ている。

【００６９】このため、出力されるレ−ザビ−ム径が同
じ場合に於いて、感光体の製造上のバラツキ，環境条件
（温度・湿度），感光体の劣化等、個々の感光体毎に異
なる原因で生ずる表面状態の差による光拡散の差や、基
材の表面処理の差による電荷拡散の差などに起因して生
ずる電荷潜像の電位分布の差異に対応でき、従って、該
電位分布の差異に起因して生ずる階調特性の変動を補償
できる。即ち、より良好な階調表現を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光強度変調方式の光量分布図である。

【図２】光強度変調方式の副走査方向の光量分布図であ
る。

【図３】光強度変調方式の副走査方向の電位分布図であ
る。

【図４】レ−ザビ−ム径の太い場合と細い場合の電荷潜
像の電位分布と感光体上のトナ−付着量を、画像濃度の
低い場合について示す説明図である。

【図５】レ−ザビ−ム径の太い場合と細い場合の電荷潜
像の電位分布と感光体上のトナ−付着量を、画像濃度の
高い場合について示す説明図である。

【図６】光量と画像濃度の関係をレ−ザビ−ム径を変え
て示す特性図である。

【図７】ＡＩＤＣにより最大トナ−付着量を一定に制御
した場合に於ける光量と画像濃度の関係をレ−ザビ−ム
径を変えて示す特性図である。

【図８】実施例装置の部材の配置を示す模式図である。

【図９】微小電位センサの等価回路図である。

【図１０】微小電位センサの外観を示す図である。

【図１１】各最大光量について２５６段階の光量レベル
を示す説明図である。

【図１２】グリッド電位が同じでも帯電電位が異なる場
合があり、その場合には同一露光量に対する減衰電位も
異なることを示す説明図である。

【図１３】帯電電位及び露光量が同じでも感光体の感度
の差異により減衰電位が異なる場合のあることを示す説
明図である。

【図１４】図１２と図１３の要因が両者とも発生した場
合には、同一露光量に対する減衰電位が一層異なること
を示す説明図である。

【図１５】グリッド電位と帯電電位の関係を示す特性図
である。

【図１６】表面電位と最大光量との関係を示す特性図で
ある。

【図１７】グリッド電位の補正と光量の補正により、光
減衰曲線を所望の特性に近づける様子を示す特性図であ
る。

【図１８】レ−ザビ−ム走査後の副走査方向の電位分布
図である。

【図１９】同一のビ−ム径のレ−ザビ−ムで露光しても
電位分布や電位差が異なる様子を示す説明図である。

【図２０】光量と画像濃度の関係を電位差を変えて示す
特性図である。

【図２１】レ−ザ光量と減衰電位の関係を示す説明図で
ある。

【図２２】実施例の複写機の機構を示す模式図である。

【図２３】上記複写機の画像読取部の制御回路を示すブ
ロック図である。

【図２４】上記複写機の画像記録部の制御回路を示すブ
ロック図である。

【図２５】上記複写機の画像読取部の画像信号処理を示
すブロック図である。

【図２６】上記複写機の画像記録部の画像信号処理を示
すブロック図である。

【図２７】上記複写機のＣＰＵでの処理を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図２８】図２７のＶG 補正処理を示すフロ−チャ−ト
である。

【図２９】図２７の光量補正処理を示すフロ−チャ−ト
である。

【図３０】図２７の電位分布算出処理を示すフロ−チャ
−トである。

【図３１】図２７のＡＩＤＣ動作処理を示すフロ−チャ
−トである。

【符号の説明】

１０画像読取部１３スキャナ１４ＣＣＤ２０画像信号処理部３２レ−ザ装置４１感光体ドラム４３帯電チャ−ジャ４４微小電位センサ４５ｒ現像位置の現像器５０画像記録部５１転写ドラム５７転写チャ−ジャ１０１イメ−ジリ−ダ制御部２０１プリンタ制御部２０３デ−タＲＯＭ２１０ＡＩＤＣセンサ２４３ＶＧ発生ユニット２４４ＶＢ発生ユニット２５３ γ補正部２６３半導体レ−ザドライバ２６４半導体レ−ザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のグリッド電位に制御した帯電チャ
−ジャにより一様の電位に帯電させた感光体の表面に、
所定の光量のレ−ザビ−ムで基準の電荷潜像を形成し、
これを、所定の現像電位に制御した現像器でトナ−現像
して、この基準のトナ−像の濃度を検出し、本番の画像
形成時に於いて、前記基準のトナ−像の濃度に応じて前
記グリッド電位と前記現像電位とを制御することによ
り、画像の濃度を最適に制御する画像濃度制御装置に於
いて、一様に帯電された感光体の表面をレ−ザビ−ムで露光走
査して、電位分布を有する電荷潜像を形成する手段と、前記電荷潜像の電位分布を検出する手段と、その検出結
果に応じて電位状態を算出する手段と、各々の電位分布（状態）に対応し、且つ、前記基準のト
ナ−像の濃度に各々対応する階調補正デ−タ（群）を記
憶している記憶手段と、前記電位分布検出手段により検出された電位分布に対応
する階調補正デ−タ（群）を選択する第１選択手段と、前記第１選択手段により選択された前記デ−タ（群）か
ら前記基準のトナ−像の濃度に対応するデ−タを選択す
る第２選択手段と、を有する画像濃度制御装置。