JPH07199562A

JPH07199562A - 濃度制御装置

Info

Publication number: JPH07199562A
Application number: JP5354307A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shiba; 洋柴
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-08-04
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: US5568234A; JP3337801B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画像形成環境の変動に左右されない画像濃度
を設定できる。【構成】ダイオード６０が感光体上または記録媒体を
転写する転写体上の下地及び所定の画像濃度条件に基づ
いて現像された画像を露光する際に、ＣＰＵ１０１がフ
ォトダイオード６２が検出する前記露光手段からの異な
る発光光量に応じた検出信号から前記下地に対する前記
濃度条件に従う画像のコントラスト値を算出し、該算出
されたコントラスト値に基づいて現像バイアス制御部１
０２が現像手段（現像スリーブ）の現像バイアス値を制
御する構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の画像形
成装置における現像剤像の濃度計測および画像濃度を制
御する濃度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の画像濃度制御を必要と
する装置としてカラー画像形成装置がある。この種のカ
ラー画像形成装置には、感光ドラム上に帯電，露光，現
像によって形成された記録像を記録紙上に転写する行程
を複数回繰り返すことによって記録紙上に複数色の重ね
画像を形成しカラー画像を得る方法である。この種の画
像形成装置については、特開昭５０−５０９３５号公報
等に記載されている。

【０００３】以下に添付図面に基づいて従来の技術を説
明する。

【０００４】図１６はこの種のカラー画像形成装置の一
例を示す断面図であり、図示されるのように装置全体の
なかには感光ドラム１、ローラ帯電器３、さらに感光ド
ラム１の右辺には、トナーおよびトナー収納部と現像を
行うための現像手段とを一体的にカートリッジ化し、収
納トナーの消費完了により交換される装置本体より着脱
自在な複数個の現像カートリッジ４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄを回転可能の支持体で担持し、支持体回転軸９を中心
とする同一円筒上に各現像カートリッジ４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄの現像用開口面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを設定
するものである。

【０００５】図１７は、図１６に示した現像カートリッ
ジの詳細構成を説明する断面図である。

【０００６】図において、現像カートリッジ４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄ内には、それぞれイエロートナー４ａ−
１，マゼンタトナー４ｂ−１，シアントナー４ｃ−１，
黒トナー４ｄ−１が収納されており、さらに塗布ローラ
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、トナー規制部材７ａ，７ｂ，
７ｃ，７ｄがあり、現像ローラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
の回転に伴い、トナーの塗布ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，
６ｄ上で現像ローラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ上にトナー
を塗布し、さらにトナー規制部材７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄによって必要なトリボがトナーに与えられる。

【０００７】この規制部材の材質は、トナーが負極性を
帯びる場合には、ナイロン等が良く、正に帯電付与する
場合は、シリコンゴム等が良く、トナーと反対に帯電す
る材料が好ましい。また、現像ローラ８の周速は感光ド
ラム１の周速の１．０〜２．０の範囲で周速を選ぶこと
が好ましい。

【０００８】また、支持体回転軸９に取り付けられた現
像カートリッジ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは図１７に示す
ごとく現像カートリッジ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの現像
用開口面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが常に感光ドラム１面
に対向するように駆動される。駆動方法の一手段は特開
昭５０−９３４３７に詳述されている。

【０００９】なお、この現像カートリッジ４は、トナー
補給やメンテナンス等の煩わしさを解消するものであ
り、特別な知識，技術を有さないユーザでも簡易に交換
可能としたものである。また、現像カートリッジ４に使
用されるトナーはカートリッジ構成の簡易さおよびコス
トが低く小型化が容易である一成分現像剤を用いること
が好ましい。しかしながら、２成分現像剤を用いても差
し仕えない。

【００１０】図１６に戻り、左辺には、転写紙（図示し
ない）を保持し、かつ、感光ドラム１上の像を転写紙
（図示しない）上に転移させる機能を有する転写ローラ
１０が配置されている。

【００１１】以上の構成によって、感光ドラム１は、図
示しないの駆動手段によって１００ｍｍ／ｓｅｃの周速
で図示矢印の方向に駆動される。

【００１２】また、感光ドラム１は、直径４０ｍｍのア
ルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）から成る
光導電体を塗布して構成されるが、前述ＯＰＣは、Ａ−
Ｓｉ，ＣｄＳ，Ｓｅ等であっても良い。

【００１３】次に、装置本体内の上方には、露光装置を
構成するレーザダイオード１１、高速モータ１２によっ
て、回転駆動される多面鏡１３、レンズ１４、および折
り返しミラー１５が配置され、前述帯電ローラ３には、
−７００Ｖの直流電圧に交流周波数７００ＨｚでＶｐ−
ｐ（ピークツウピーク）−１５００Ｖの交流電圧が重畳
され、略−７００Ｖに均一に帯電される。

【００１４】前述したレーザダイオード１１にはマゼン
タの画像情報に従った、信号が入力されると光路１６を
通って感光ドラム１に照射され、感光ドラム１は、レー
ザ光の照射された箇所は略−１００Ｖになる。さらに感
光ドラム１が矢印方向に進むと現像カートリッジ４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄによって可視化される。

【００１５】さらに、転写行程を詳細に記述すると、感
光ドラム１の画像と同期して転写紙カセット１７内から
ピックアップローラ１８によって転写紙が給紙され、転
写ローラ１０に吸着されるよう、この転写ローラ１０
は、直径１５６ｍｍの金属シリンダ１９に厚さ２ｍｍの
弾性層２０を巻き付け、さらにその上層には、厚さ１０
０μｍのＰＶＤＦ２１を巻き付けて構成され、感光ドラ
ム１と略同速で矢印方向に回転する同弾性層は、イノア
ック製の発泡ウレタンを使用した。

【００１６】この転写ローラ１０へ前述の転写紙が供給
されるとグリッパ２２によって、転写紙（図示しない）
が保持され、感光ドラム１上のトナー像は、図示しない
の高圧電源によって感光ドラム１と転写ローラ１０間の
電圧によって、転写紙（図示しない）上に転写される。
同時に転写紙（図示しない）への電荷注入により、転写
ローラ１０へ吸着される。必要に応じて吸着ローラ２３
間に電圧を印加し、あらかじめ吸着してもよい。

【００１７】以上の行程をシアン色，イエロー色，黒色
についても同様な処理を行うことによって転写紙上には
複数色のトナー像が形成することができる。

【００１８】カラー画像が形成された転写紙は、分離帯
電記２および分離爪２４によって転写ローラ１０から剥
がされ、さらに、従来公知の加熱，加圧の定着装置２５
によって溶融固着されカラー画像が得られる。

【００１９】また、感光ドラム１上の転写紙に転写され
ずに残ったトナーは公知のファーブラシ２８や、ブレー
ド手段等のクリーニング装置２６によって清掃される。
また、転写ローラ１０上のトナーも必要に応じてファー
ブラシ２８や転写ローラクリーニング装置２７によって
清掃することが好ましい。

【００２０】ところで、上述した画像形成装置は、使用
される環境、特に湿度の環境変化に対して画像濃度の変
動や、階調性の再現性が不安定になる不都合がある。

【００２１】この不都合の原因の１つに、転写特性の湿
度に対する依存性があり、一定の転写電流を得るために
は、転写バイアスを２０００Ｖ〜４０００Ｖに変化させ
る必要がある。そのために、濃度センサ５０を設け、画
像濃度の変動や、階調性の再現性が不安定にならないよ
うに画像濃度制御を行っており、従来、その方法として
は、感光ドラム上の現像像の濃度を検出し画像濃度制御
を行う第１の方法と、転写ドラム上の転写像の濃度を検
出し画像濃度制御を行う第２の方法とが採用されてい
る。

【００２２】次に、濃度センサ５０の構成について詳細
に説明する。

【００２３】図１８は、図１６に示した濃度センサ５０
を使用する濃度制御回路の構成を説明するブロック図で
ある。

【００２４】図において、５０は濃度センサ、５１はＬ
ＥＤ光源、５２ａは前記ＬＥＤ光源５１の反射光の受光
部であり、５２ｂはＬＥＤ光源５１の光の一部を直接受
光可能な位置に配置された受光部である。ＬＥＤ光源５
１より出力された光線は転写体ドラム上のトナー像に照
射されると共に、受光部５２ｂにその直接光の一部が入
光する。

【００２５】一方、転写体ドラム上のトナー像に照射さ
れた光線はそのトナー像の濃度に比例して反射（吸収）
が生じて受光部５２ａに反射光が到達する。

【００２６】１００はシーケンス制御基板、１０１はＣ
ＰＵ、５３はＣＰＵ１０１からの信号によってＬＥＤ光
源５１を制御する光源光量制御部、５４〜５６はＡ／Ｄ
変換器、５７はモノクロデータ処理手段、５８はカラー
データ処理手段である。

【００２７】以上の構成において、ＬＥＤ光源５１より
受光部５２ｂに到達した光線は信号としてＡ／Ｄ変換器
５４を通してＣＰＵ１０１に送られる。ＬＥＤ光源５１
より受光部５２ａに到達した反射光は転写体ドラム上の
トナー像がモノクロ（Ｋ）である場合、Ａ／Ｄ変換器５
５を通してモノクロデータ処理手段５７に送られ、受光
部５２ｂからの信号と比較することによってＣＰＵ１０
１からＬＥＤ制御信号が光源光量制御部５３に送られＬ
ＥＤ光源５１の光量を調節する。

【００２８】転写体ドラム上のトナー像がカラー（Ｍ、
Ｃ、Ｙ）である場合、黒トナーとカラートナーはＬＥＤ
の発光波長領域である約８００〜１０００ｎｍ域では黒
トナーは光吸収、カラートナーは反射を示す。従って、
モノクロとは別のカラーデータ処理手段５８を通して、
同様に受光部５２ｂからの信号と比較することによって
ＬＥＤ光源５１の光量を調節する。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、光源により照射した光量は、例えば濃度１．
８の濃度検出を行った場合であれば、その検出光量は、
約１／６４となってしまう。

【００３０】すなわち、５Ｖの信号電圧を最大値として
考えると、約７８ｍＶというレベルで通常の回路として
は低レベルであるためノイズの影響を受け易い。

【００３１】また、図１８で示したように濃度センサ部
は、転写体ドラムの表面に近接し、かつ、感光体ドラム
からの現像剤転写の直後が計測ポイントとなるため、ほ
とんどのケースとして考えられるのはシーケンス制御基
板からは遠い所に配置されることとなってしまう。

【００３２】また、単色プリンタ等では、その出力画質
は、保証可能であったが、フルカラープリンタでは、各
々のコンポーネント精度によって濃度（画質）保証を行
っても指示色を正確に設定する必要があった。

【００３３】また、一度設定したパラメータも、環境変
動（例えば、気温，湿度，気圧，センサ汚れ、等）の影
響を強く受けるため、複雑にその都度切り替える必要が
生じるといった欠点があった。

【００３４】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたもので、感光体上または記録媒体を転写する転
写体上の下地及び所定の画像濃度条件に基づいて現像さ
れた画像濃度を、反射検出光量を設定した際の光源光量
をモニタして検出して、下地に対する画像のコントラス
ト値を算出して画像形成条件となる現像バイアスを制御
することにより、画像形成環境の変動に左右されない画
像濃度を設定できる濃度制御装置を提供することを目的
とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る濃度制御装
置は、感光体上または記録媒体を転写する転写体上の下
地及び所定の画像濃度条件に基づいて現像された画像を
露光する露光手段と、この露光手段の発光光量を光電変
換して検出する第１の光量検出手段と、前記露光手段に
より露光された前記下地または前記画像からの反射光量
を光電変換して検出する第２の光量検出手段と、この第
２の光量検出手段から出力される反射光量信号と濃度レ
ベルに対応する参照電位とを比較して前記露光手段の光
量を制御する光量制御手段と、前記露光手段が前記感光
体上または記録媒体を転写する転写体上の下地及び所定
の画像濃度条件に基づいて現像された画像を露光する際
に、前記第１の光量検出手段が検出する前記露光手段か
らの異なる発光光量に応じた検出信号から前記下地に対
する前記濃度条件に従う画像のコントラスト値を算出す
る算出手段と、この算出手段により算出されたコントラ
スト値に基づいて現像手段の現像バイアス値を制御する
制御手段とを有するものである。

【００３６】また、あらかじめ現像濃度レベルに対応す
る予測電圧値データを記憶するデータ記憶手段と、第１
の光量検出手段から光電変換される検出電圧値と記憶さ
れた前記予測電圧値データとを比較して画像濃度の検出
電圧値レベルをコード化するコード設定手段と、このコ
ード設定手段により設定されたコードに基づいて前記参
照電位を可変設定する参照電位設定手段とを有するもの
である。

【００３７】

【作用】本発明において、露光手段が前記感光体上また
は記録媒体を転写する転写体上の下地及び所定の画像濃
度条件に基づいて現像された画像を露光する際に、算出
手段が前記第１の光量検出手段が検出する前記露光手段
からの異なる発光光量に応じた検出信号から前記下地に
対する前記濃度条件に従う画像のコントラスト値を算出
し、該算出されたコントラスト値に基づいて制御手段が
現像手段の現像バイアス値を制御して、光量変化を捉え
て環境変動に左右されない最適な画像濃度を設定するも
のである。

【００３８】また、第１の光量検出手段から光電変換さ
れる検出電圧値と記憶された前記予測電圧値データとを
比較してコード設定手段が画像濃度の検出電圧値レベル
に応じたコードを設定し、該設定されたコードに基づい
て参照電位設定手段が参照電位を可変設定して、反射光
量検出レベルを比較する参照レベルを濃度レベルに左右
されない一定の範囲で参照比較するものである。

【００３９】

【実施例】

〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例を示す濃度制
御装置の構成を示す図である。

【００４０】図１において、６０は光源となるダイオー
ド、６１は反射光測定ダイオード、６２は光源のモニタ
用のピンフォトダイオード、６３は反射光測定用のピン
フォトダイオード６１の電流を、抵抗器６４との組み合
せによって電圧変換する電圧変換回路、６５は抵抗器
で、オペアンプ６６，抵抗器６７，コンデンサ６８等か
ら比較増幅器が構成されている。

【００４１】６９はオペアンプ、７１はトランジスタ、
７０は抵抗器で、上記６９〜７１は比較増幅器の出力を
受けて光源電流を制御する電圧電流変換回路、７３は光
源のモニタ用ダイオード電流を抵抗器７２との組み合せ
によって電圧変換する電圧変換回路、７４は本センサ基
板の出力、７５はＤ／Ａコンバータ、７６は前記光源６
０に一定電圧を供給する定電圧源、７７はデータ設定メ
モリ、７８はコード設定メモリ、７９はＡ／Ｄ変換器で
ある。本実施例の濃度制御装置派、フルカラープリンタ
の各色画像形成工程（感光ドラム帯電，露光，現像，転
写）内に、発光光源と、受光センサと、反射光量測定系
と反射光量測定系より得た信号レベルに応じて、現像バ
イアスおよび転写電圧を可変可能に構成され、転写体に
あらかじめ取り付けてある基準濃度（下地濃度）の計測
値と、トナーで形成された濃度を計測し、そのコントラ
スト値を求め、コントラスト亜退院応じて現像バイアス
を決定することにより、原色トナーの適正な合成が環境
変動に関わらず行えるように、下記の各手段を備えてい
る。

【００４２】この様に構成された濃度制御装置におい
て、露光手段（ダイオード６０）が前記感光体上または
記録媒体を転写する転写体上の下地及び所定の画像濃度
条件に基づいて現像された画像を露光する際に、算出手
段（ＣＰＵ１０１）が前記第１の光量検出手段（フォト
ダイオード６２）が検出する前記露光手段からの異なる
発光光量に応じた検出信号から前記下地に対する前記濃
度条件に従う画像のコントラスト値を算出し、該算出さ
れたコントラスト値に基づいて制御手段（現像バイアス
制御部１０２）が現像手段（現像スリーブ）の現像バイ
アス値を制御して、光量変化を捉えて環境変動に左右さ
れない最適な画像濃度を設定するものである。

【００４３】また、第１の光量検出手段（フォトダイオ
ード６２）から光電変換される検出電圧値と記憶された
前記予測電圧値データ（データ設定メモリ７７に記憶さ
れる）とを比較してコード設定手段（コード設定メモリ
７８に記憶されたコードをＣＰＵ１０１がＤ／Ａコンバ
ータ７５に設定する）が画像濃度の検出電圧値レベルに
応じたコードを設定し、該設定されたコードに基づいて
参照電位設定手段（Ｄ／Ａコンバータ７５）が参照電位
を可変設定して、反射光量検出レベルを比較する参照レ
ベルを濃度レベルに左右されずない一定の範囲で参照比
較するものである。

【００４４】また、本実施例における濃度制御装置は、
電子写真プロセスを用いたカラープリンタの像形成をな
す感光ドラム上または転写ドラム上で発光素子と受光素
子とで構成されたセンサにより、トナー像の濃度とトナ
ー付着させていない下地濃度レベルを検出し、各々のレ
ベル値を除算した値に基づいて像形成条件を制御するた
めに、トナーを付着をさせていない下地濃度能レベルを
計測する第１の像と所定の画像濃度処理を行ったトナー
像の濃度を計測する第２番目以降の像（図３参照）の濃
度を計測する手段（濃度センサ５０）と、あらかじめト
ナー濃度レベルに対応する予測電圧値（詳細は後述す
る）をデータとして記憶する内部メモリ（ＣＰＵ１０１
内に設けられる）と、検出電圧値レベルに応じてリファ
レンス電圧（オペレータアンプ６６に設定される）を設
定するコード設定手段（ＣＰＵ１０１）とを有し、前記
所定の画像濃度処理を行ったトナー像の濃度レベルに応
じてデータ格納手段に記憶された予測電圧値とを対比し
て、検出電圧値レベルをコード設定し、トナー像の濃度
を計測し、第２番目以降の検出電圧値と、下地濃度を計
測する第１番目の検出電圧値とを除算してコントラスト
値を導出し、該導出したコントローララスト値に基づい
て環境変動に左右されない適正な現像バイアスを現像ユ
ニットに設定するものである。

【００４５】なお、設定されたトナー像の濃度（ｄ）に
は、Ｄ±α（−０．０５≦α≦＋０．０５）の許容範囲
があるものとする。

【００４６】図２は、図１に示したにＤ／Ａコンバータ
７５の回路構成の一例を示す回路図である。

【００４７】図において、８０は前記Ｄ／Ａコンバータ
７５から比較増幅器のオペアンプ６６への基準電圧信号
入力端子、８１は前記ＣＰＵ１０１からのコード信号入
力端子である。

【００４８】以上の構成で濃度制御動作について説明す
る。

【００４９】まず、反射光電流はモニター用のピンフォ
トダイオード６１より流れ込み、オペアンプ６３のマイ
ナスピンに入力されると、オペアンプ６３の動作によっ
てその入力電流と抵抗器６４との積に等しい電圧を出力
する。

【００５０】ここで、反射光電流は反射光電圧としてフ
ィードバックアンプとして機能するオペアンプ６６によ
って位相補正および増幅が行われる。この際に、アンプ
の基準電圧側にはシーケンス制御基板より信号を受けた
コード信号に基づいてＤすらＡコンバータ７５によりＤ
／Ａ変換されたアナログ値が入力されており、このアナ
ログ値を基準電圧値として比較増幅した結果を出力して
いる。

【００５１】基準電圧と比較された出力は、６９〜７１
で構成する電圧電流変換回路によって電流変換され光源
電流をドライブする。以上の一連の動作によって、常に
反射光電流はシーケンス制御基板より送られたコード信
号の値になるように回路動作する。

【００５２】光源電流は反射光測定用ピンフォトダイオ
ード６２から流入し、抵抗器７２とオペアンプ７３で構
成する電流電圧変換回路によって電圧レベルとして信号
７４を出力する。

【００５３】次に、シーケンス制御基板１００内の動作
説明をする。

【００５４】上記電圧レベルとして出力された信号７４
は、Ａ／Ｄ変換器７９を通してＣＰＵ１０１に取り込ま
れる。ここで、あらかじめトナー濃度に対応する予測電
圧値をデータとして持つデータ設定メモリと出力信号７
４とを比較することにより、コード設定メモリ７８より
最適なリファレンス電圧値を設定し、これを基準電圧値
としてオペアンプ６６に入力する（詳細は後述する）。

【００５５】すなわち、あらかじめ反射光電圧をシーケ
ンス制御基板１００よりコード指示（デジタル信号）
し、その光源の光量をモニタする構成とすることが可能
であるため、その検出レベルは構成上基準値（コード指
示値）の反射率の逆数倍された出力となるため、Ｓ／Ｎ
比のよい信号としてセンシングすることが可能である。

【００５６】図３は、図１に示した濃度センサ５０によ
る濃度測定処理とＣＰＵ１０１の判定処理との対応を説
明する図であり、（ａ）は感光体または転写ドラムに形
成される潜像（第１の像）とトナー像（第２の像）とが
複数パッチ状に形成される一方、図１に示したＣＰＵ１
０２の内部メモりには、図３の（ｂ）に示すような特
性、濃度−現像バイアス特性がデータとして記憶されて
いる。

【００５７】ＣＰＵ１０１は、あらかじめ記憶されたデ
ータとして、図３の（ｂ）の特性に示す濃度−現像バイ
アス特性があり、濃度計測に使用されるトナー像を形成
する際に、ＣＰＵ１０１は形成したいトナー像の濃度値
（１），（２），（３）をデータとしてもっている。Ｃ
ＰＵ１０１は、濃度−現像バイアス特性に従って像形成
時に用いる現像バイアスデータ（１）’，（２）’，
（３）’を決定して像形成を行う。

【００５８】図４は、図１に示したＣＰＵ１０１が像形
成時に出力するセンサ出力と濃度との対応を示す特性図
であり、縦軸はセンサ出力を示し、横軸は濃度を示す。

【００５９】図４において、横軸側の（１）〜（３）は
ＣＰＵ１０１が像形成時に出力する濃度レベルであり、
縦軸側の（１）〜（３）はセンサの予測値となる。本実
施例でセンサ出力とはこの場合、光源光量／反射光量で
示してある。このときの反射光量の電圧値がトナー濃度
レベルに対応する予測電圧値のデータになります。これ
に対して、横軸側（１）”〜（３）”は像形成されたト
ナー像の実際の濃度レベルであり、これに対応する縦軸
側Ａ〜Ｃは実際にトナー像を計測したときのセンサ出力
であり、この時の光源光量の電圧値が検出電圧値となり
ます。

【００６０】以下、濃度検出電圧値レベルに応じたオペ
レータアンプ６６に対応するコード設定について図４を
参照しながら説明する。

【００６１】図４において、先ず、反射光量の電圧値を
Ｖｒｅｆと設定する。今、Ｖｒｅｆ＝１という曲線に着
目すると、濃度１．５〜１．８の付近では、センサ出力
のダイナミックレンジが幅広くとれるが、濃度０〜１．
０の付近ではセンサ出力が小さくなってしまう。

【００６２】そこで、濃度０〜１．０付近でのセンサ出
力が大きくなるように、Ｖｒｅｆを１〜３２までをシフ
トすることにより、全ての濃度値に対して大きなセンサ
出力を得られるように制御している。Ｖｒｅｆ＝１〜３
２は反射光量の比率を表し、Ｖｒｅｆ＝３２の反射光量
は、Ｖｒｅｆ＝１の反射光量の３２倍の光量であること
を表す。

【００６３】具体的なコード設定としては、ＣＰＵ１０
１で１６進のコード設定のうち、６ビット分を用いて設
定し、Ｄ／Ａコンバータ７５によって反射光量電圧値Ｖ
ｒｅｆとして設定される。

【００６４】本実施例ではコードの設定手段はＣＰＵ１
０１の機能処理によるが、コード情報をアナログ変換し
ている部分が図２において説明したＤ／Ａコンバータ７
５内に存在する。

【００６５】この様に構成された状態で、ＣＰＵ１０１
はあらかじめ図４に示すような、濃度値に対する反射光
量電圧値の予測値をデータとしてもっており、検出信号
７４がＣＰＵ１０１に入力されると、ＣＰＵ１０１が像
形成時に出力する濃度レベルに対してセンサ出力が大き
くなるのは、いずれの特性の時かを判断し、反射光量電
圧値Ｖｒｅｆを決定している。

【００６６】図５〜図８に本発明に係る濃度制御装置の
第１の濃度処理の手順の一例を示７フローチャートであ
り、図５は濃度制御処理，図６は下地計測処理，図７は
パッ値計測処理，図８はバイアス補正値処理に対応す
る。（１）〜（８），（１１）〜（１３），（２１）〜
（２３），（３１），（３２）は各ステップを示す。

【００６７】図５において、濃度処理に入ると、ステッ
プ（１）の判定でカラー処理であれば、カラーの計測パ
ラメータを、黒処理であれば黒の計測パラメータを各々
レジスタに設定する（２），（３）。プリンタは現像バ
イアスをサンプリング用の初期値Ｖｂｓを設定し
（４）、印字シーケンスを開始する。先ず、図９に示す
下地計測処理を開始し、黒トナーで説明すると、回転方
向にまず地肌、すなわち、トナーを付着させない領域が
あり、次にベタ黒を配列（図９の（ａ）参照）してい
る。センサは地肌の計測処理（図９の（ｂ）参照）を行
うことになる。

【００６８】そこで、まず地肌基準電圧として反射率が
高い、すなわちＶｒｅｆｌを設定すると（１１）、上記
説明したフィードバック機能によって光源は反射率の逆
数倍レベルまで高められ出力されるので、下地タイムア
ウトとなるまでその値Ｖｒｂを読み取る（１２），（１
３）。

【００６９】次に、図９に示すパッチ計測処理を開始
し、ベタ黒パッチタイミングになるとセンサは、基準電
圧として反射率が低い、すなわち、値Ｖｒｅｆ２を設定
し（２１）、同様にパッチタイムアウトとなるまで光源
のレベルＶｓｂを読み取る（２２），（２３）。

【００７０】次いで、求めた、値Ｖｒｅｆ１，レベルＶ
ｒｂ，値Ｖｒｅｆ２，レベルＶｓｂと下地濃度、および
ベタ黒検出時の濃度の関係は下記のようになる。

【００７１】いま、下地濃度をＤｕ、ベタ黒処理濃度を
Ｄｔとし、前記光量光源制御方法で検出された信号は、
下地で検出された信号のレベルＶｒｂは、

【００７２】

【数１】Ｖｒｂ＝Ｖｒｅｆ１／１０^-(Du) となり、ベタ黒部のレベルＶｓｂは、

【００７３】

【数２】Ｖｓｂ＝Ｖｒｅｆ２／１０^-(Dt+Du) となる。

【００７４】また、反射率の逆数が基準電圧倍された信
号が各々出力されると、そこで地肌に対するベタ黒処理
部のコントラスト値Ｃを図８に示すように、上記Ｖｒ
ｂ，Ｖｓｂに基づき下記第（１）式より求める（３
１）。

【００７５】

【数３】コントラスト値Ｃ＝１０^(Dt+Du) −１０^(Du) ＝（Ｖｒｂ／Ｖｒｅｆ１）／（Ｖｓｂ／Ｖｒｅｆ２）＝Ｖｒｂ／Ｖｓｂ×Ｖｒｅｆ２／Ｖｒｅｆ１ ……（１）一方、濃度差表示によれば、

【００７６】

【数４】△Ｄ＝ｌｏｇ（Ｖｒｂ／Ｖｓｂ）−ｌｏｇ（Ｖ
ｒｅｆ２／Ｖｒｅｆ１）として関係付けられる。上式を
用いて、コントラスト値Ｃを求める。そして、あらかじ
め記憶したテーブルより該コントラスト値Ｃを入力とし
てバイアス補正値Δｂｓを出力し（３２）、バイアス値
のメモリに格納して処理を終了する。

【００７７】上記コントラスト値と制御パラメータであ
る現像バイアスとの関係を図１０に示した。

【００７８】図１０は本発明に係る濃度制御装置におけ
るコントラスト値と制御パラメータとの関係を示す特性
図であり、横軸は現像バイアスの値、縦軸は濃度、また
はセンサ出力を示し、カーブの中心部に描かれているの
が常温時の現像特性を抽象的なモデルで表している。

【００７９】なお、上記説明ではセンサ汚れについて言
及しなかったので次に、センサ汚れに対する補正につい
て説明する。

【００８０】センサの汚れは反射率と同等な影響を制御
系に与える、すなわち、光源の光量をその透過率程低下
した比率分高めた結果をセンス出力として出力する。従
って、上記式をセンサ汚れをＤｄとして表現すると、下
地で検出された信号Ｖｒｂは、

【００８１】

【数５】Ｖｒｂ＝Ｖｒｅｆ１／１０^-(Du+Dd) ベタ黒部では、

【００８２】

【数６】Ｖｓｂ＝Ｖｒｅｆ２／１０^-(Dt+Du+Dd) コントラスト値Ｃを求めると上記Ｖｒｂ，Ｖｓｂから下
記第（２）式より求める。

【００８３】

【数７】Ｃ＝１０^(Dt+Du+Dd)−１０^(Du+Dd) ＝（Ｖｒｂ／Ｖｒｅｆ１）／（Ｖｓｂ／Ｖｒｅｆ２）＝Ｖｒｂ／Ｖｓｂ×Ｖｒｅｆ２／Ｖｒｅｆ１ ……（２）一方、濃度差表示によれば、

【００８４】

【数８】△Ｄ＝ｌｏｇ（Ｖｒｂ／Ｖｓｂ）−ｌｏｇ（Ｖ
ｒｅｆ２／Ｖｒｅｆ１）となる。

【００８５】このように、上記Ｖｒｂ，Ｖｓｂの指数の
減算の結果、センサ汚れＤｄは相殺され、検出電圧はＶ
ｒｅｆ２／Ｖｒｅｆ１を適切な値とすることにより、セ
ンサ光源の出力をＣＰＵに取り込んだときオーバレンジ
することなく、また小レベルでｓ／ｎ比を低下させるこ
となく、また受光素子の暗電流の影響を最小限に止めて
検出することが可能となる。〔第２実施例〕図１１は本発明の第２実施例を示す濃度
制御装置の構成を説明するブロック図である。

【００８６】図において、８２は環境変動時（高温高
湿，低温低湿）におけるデータ設定メモリである。それ
以外の構成は基本的には第１実施例で述べた装置と同等
の機能なので説明は省略する。

【００８７】なお、図１０において、上側（高濃度側）
のカーブは高温高湿の特性、下側（低濃度側）のカーブ
は低温低湿の特性を各々抽象的なモデルとして示してあ
る。ここで、現像バイアスによって、受ける画像濃度の
影響のカーブのモデルおよび、環境による変動のようす
を図１２に各々抽象的なモデルとして示した。

【００８８】図１２はこの種の濃度制御装置の環境変動
時における現像バイアスと濃度との関係を示す図であ
る。

【００８９】なお、この図において、上記したモデルが
全て抽象的なモデルとしたのは、上記処理シーケンスが
限られた通常の使用領域において、一方向性を有してお
り、可制御系であり説明の繁雑さをなくすために抽象的
なモデルを示した。

【００９０】図１２に示すごとく、環境変動（ＨＨ，Ｌ
Ｌ，ＮＮ）は丁度現像バイアスを変化させたのと等価な
影響を受ける。

【００９１】従って、濃度の補正を現像バイアスによっ
て行うことは可能（可制御）である。

【００９２】図中では、あらかじめ設定した現像バイア
ス初期値Ｖｂｓによって検出されたレベルを、各々、低
温低湿ではＣ（ＬＬ）、常温常湿ではＣ（ＮＮ）、高温
高湿ではＣ（ＨＨ）として表現している。

【００９３】上記第（１）式で求めた地肌とベタ黒との
コントラスト値に対する、理想現像バイアス値（例え
ば、濃度１．６を得る現像バイアス）に相当する現像バ
イアス初期値Ｖｂｓの増量分として、例えば低温低湿で
は△Ｖ（ＬＬ）、常温常湿では△Ｖ（ＮＮ）、高温高湿
では△Ｖ（ＨＨ）を、あらかじめテーブルまたは計算式
としてＣＰＵ内に格納しておき、現像バイアス初期値Ｖ
ｂｓで求めたコントラスト値を入力として、バイアス値
（または、補正増量△Ｖｂｓ）を求めメモリへ格納す
る。

【００９４】通常の印字シーケンスでは上記で求めた補
正増量△Ｖｂｓを用いて現像バイアスを増量補正するこ
とにより、環境変動を受けない常に安定した濃度制御を
可能としたものである。

【００９５】上記説明は、黒濃度の処理で説明したが、
カラーの場合、前節でも触れたように、波長約８００〜
１０００ｎｍ域において、反射の特性を示す。下地で検
出された信号は、

【００９６】

【数９】Ｖｒｂ＝Ｖｒｅｆ１／（１−１０^-(Du) ）となり、ベタ処理パッチでは、

【００９７】

【数１０】Ｖｓｂ＝Ｖｒｅｆ２／（１−１０^-(Dt+Du)）となる。

【００９８】このように、反射率の逆数が基準電圧倍さ
れた信号が各々出力されると、そこで地肌に対するパッ
チ処理部のコントラストを上記Ｖｒｂ，Ｖｓｂより求め
ると、コントラスト値Ｃは下記第（３）式から、

【００９９】

【数１１】Ｃ＝（Ｖｒｂ／Ｖｓｂ）×（Ｖｓｂ−Ｖｒｅ
ｆ２）／（Ｖｒｂ−Ｖｒｅｆ１）……（３）と表せる。

【０１００】従って、図１０とは逆な勾配を示す、図１
３に示す特性となる。

【０１０１】図１３においても動作原理は黒処理と同様
の動作であるが、基準濃度の線が図示される反射率の低
い、すなわち、検出電圧として高いレベルとなる。

【０１０２】従って、コントラスト値Ｃは、図中の地肌
濃度Ｄｕを基準とした相対値で表せる。その他の処理内
容については、黒の処理方式と同様なのでここでは説明
を省く。

【０１０３】なお、図１２を用いて環境のトナー濃度に
与える影響を説明したが、その内、高温高湿環境におい
て、温湿度による高圧の伝導体抵抗の変動、トナーの現
像時における摩擦帯電電圧の変動、その他諸々の影響に
よって、Ｌ，Ｌ環境において転写効率が低下する現象が
確認されている。

【０１０４】また、通常時から常に転写高圧を上昇させ
たらよいのではないかということが考えられるが、その
装置の置かれている環境条件に対して、必要以上の高電
圧を印加した場合、トナー電荷の突き抜け現象により転
写効率が著しく低下するという現象が確認されている。

【０１０５】そこで、転写効率の低下に対する保証方法
として、第２実施例では、図１４に示すように、第１実
施例で述べた、コントラストの値がある固定値以上の場
合に対して、現像バイアスと同時に転写高圧を上昇して
感光ドラムから高効率に転写体にトナーのを引き付ける
よう構成したものである。

【０１０６】図１４は本発明に係る濃度制御装置の第２
の濃度処理の手順の一例を示すフローチャートであり、
（１）〜（９）は各ステップを示し、基本的には図４の
処理と同一であり、ステップ（９）において、現像バイ
アスと同時に転写高圧を上昇して感光ドラムから高効率
に転写体にトナーのを引き付けるように、バイアス値と
転写高圧値をメモリに格納する。

【０１０７】図１５は本発明に係る濃度制御装置におけ
るバイアス値と転写高圧値との関係を説明する特性図で
あり、横軸は現像バイアスを示し、縦軸は濃度、または
センサ出力を示す。

【０１０８】図１５において、例えば常温時得られるコ
ントラスト入力値Ｃ（ＮＮ）までは現像バイアス値のみ
のパラメータ変更で画質保証を行い、Ｃ（ＮＮ）の値以
上の入力があった場合は、現像バイアスと同時に転写電
圧を図に示すようにＶ１〜Ｖ３（ＫＶ）のように現像バ
イアス値または、コントラスト値に関連付けて可変する
ことにより、高精度の濃度制御を可能とした。

【０１０９】上記実施例によれば、地肌の計測によって
得られた検出電圧と、トナーパッチから得られた検出信
号を除算した結果、すなわち、コントラスト値を用い
て、プリンタの像形成形成条件を制御したことおよびセ
ンサの構成を反射検出光量の設定方式による、光源光量
検出方式としたことで、環境変動が生じても、最適なト
ナー濃度の調合がなされ、安定したカラー画像を出力す
ることを可能とする。

【０１１０】また、地肌とのコントラスト値で処理して
いるので、センサ汚れ，光源汚れ等の影響を最小限とす
ることを可能とする。

【０１１１】さらに、センサにフィードバック処理回路
を有し、常に反射光量の強度をシーケンスコントローラ
からの指示値に制御した時の光源光量として検出するた
め、高濃度でもＳ／Ｎ比の良いセンサ信号を得ることを
可能とする。

【０１１２】また、センサにフィードバック処理回路を
有し、常に反射光量の強度をシーケンスコントローラか
らの指示値に制御した時の光源光量として検出するた
め、一巡の発光光源，被測定トナー，受光センサで構成
される制御系を閉ループ、すなわち、利得１で構成して
いるため、発光光源の効率等が経年変化によって低下し
ても、検出精度に影響を与えない。

【０１１３】さらに、センサの系を閉ループ、すなわ
ち、利得「１」で構成しているため、スタンバイ点灯が
不要となり、必要なタイミングにのみ点灯することが可
能となる、すなわち、光源の長寿命化が可能となる。

【０１１４】この様に上記実施例によれば、フルカラー
プリンタの各色像形成行程（感光ドラム帯電，露光，現
像，転写）内に、発光光源と、受光センサによる、反射
光量測定系とその反射光量測定系より得た信号レベルに
応じて、現像バイアスおよび（または）転写電圧を可変
可能な構成とするので、転写体にあらかじめ取り付けて
ある基準濃度の計測値と、トナーで形成された濃度を計
測し、そのコントラスト値を求め、コントラスト値に応
じて現像バイアスを決定することで、原色トナーの適正
な合成が環境変動等に関わらず行える。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光手段が前記感光体上または記録媒体を転写する転写
体上の下地及び所定の画像濃度条件に基づいて現像され
た画像を露光する際に、算出手段が前記第１の光量検出
手段が検出する前記露光手段からの異なる発光光量に応
じた検出信号から前記下地に対する前記濃度条件に従う
画像のコントラスト値を算出し、該算出されたコントラ
スト値に基づいて制御手段が現像手段の現像バイアス値
を制御するので、光量変化を捉えて環境変動に左右され
ない最適な画像濃度を設定することができる。

【０１１６】また、第１の光量検出手段から光電変換さ
れる検出電圧値と記憶された前記予測電圧値データとを
比較してコード設定手段が画像濃度の検出電圧値レベル
に応じたコードを設定し、該設定されたコードに基づい
て参照電位設定手段が参照電位を可変設定するので、反
射光量検出レベルを比較する参照レベルを濃度レベルに
左右されずない一定の範囲で参照比較することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す濃度制御装置の構成
を示す図である。

【図２】図１に示したにＤ／Ａコンバータの回路構成の
一例を示す回路図である。

【図３】本発明に係る濃度制御装置における濃度検出と
その特性との関係を示す図である。

【図４】図１に示したＣＰＵが像形成時に出力するセン
サ出力と濃度との対応を示す特性図である。

【図５】本発明に係る濃度制御装置における第１の濃度
処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図６】本発明に係る濃度制御装置における第１の濃度
処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図７】本発明に係る濃度制御装置における第１の濃度
処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図８】本発明に係る濃度制御装置における第１の濃度
処理の手順の一例を示すフローチャートである。

【図９】本発明に係る濃度制御装置における濃度パッチ
の一例を示す図である。

【図１０】本発明に係る濃度制御装置におけるコントラ
スト値と制御パラメータとの関係を示す図である。

【図１１】本発明の第２実施例を示す濃度制御装置の構
成を説明するブロック図である。

【図１２】この種の濃度制御装置の環境変動時における
現像バイアスと濃度との関係を示す図である。

【図１３】本発明に係る濃度制御装置における他のコン
トラスト値と制御パラメータとの関係を示す特性図であ
る。

【図１４】本発明に係る濃度制御装置の第２の濃度処理
の手順の一例を示すフローチャートである。

【図１５】本発明に係る濃度制御装置におけるバイアス
値と転写高圧値との関係を説明する特性図である。

【図１６】この種のカラー画像形成装置の一例を示す断
面図である。

【図１７】図１６に示した現像カートリッジの詳細構成
を説明する断面図である。

【図１８】図１６に示した濃度センサを使用する濃度制
御回路の構成を説明するブロック図である。

【符号の説明】

６０ダイオード６１フォトダイオード６２フォトダイオード６６オペアンプ７５Ｄ／Ａコンバータ７７データ設定メモリ７８コード設定メモリ７９Ａ／Ｄ変換器１０１ＣＰＵ１０２現像バイアス制御部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上または記録媒体を転写する転写
体上の下地及び所定の画像濃度条件に基づいて現像され
た画像を露光する露光手段と、この露光手段の発光光量
を光電変換して検出する第１の光量検出手段と、前記露
光手段により露光された前記下地または前記画像からの
反射光量を光電変換して検出する第２の光量検出手段
と、この第２の光量検出手段から出力される反射光量信
号と濃度レベルに対応する参照電位とを比較して前記露
光手段の光量を制御する光量制御手段と、前記露光手段
が前記感光体上または記録媒体を転写する転写体上の下
地及び所定の画像濃度条件に基づいて現像された画像を
露光する際に、前記第１の光量検出手段が検出する前記
露光手段からの異なる発光光量に応じた検出信号から前
記下地に対する前記濃度条件に従う画像のコントラスト
値を算出する算出手段と、この算出手段により算出され
たコントラスト値に基づいて現像手段の現像バイアス値
を制御する制御手段とを有することを特徴とする濃度制
御装置。
【請求項２】あらかじめ現像濃度レベルに対応する予
測電圧値データを記憶するデータ記憶手段と、第１の光
量検出手段から光電変換される検出電圧値と記憶された
前記予測電圧値データとを比較して画像濃度の検出電圧
値レベルをコード化するコード設定手段と、このコード
設定手段により設定されたコードに基づいて前記参照電
位を可変設定する参照電位設定手段とを有する請求項１
記載の濃度制御装置。