JPH0795203B2

JPH0795203B2 - 記録装置の濃度コントロール方式

Info

Publication number: JPH0795203B2
Application number: JP1268812A
Authority: JP
Inventors: 敏夫内田; 俊一郎宍倉; 徹吉田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPH03130786A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は１パス２カラー（1P2C）方式における濃度カン
トロール方式に関する。

〔従来の技術〕

複写機やファクシミリ等の記録装置は高画質、多機能
化、高信頼性等進歩がめざましく、各方面に普及され、
近年、特にカラー画像を出力する機能を有するものが普
及している。このような性能の記録装置を実現するため
に、機械の環境変化や感材および現像剤の特性変化等が
あっても、長時間にわたってコピー質の低下を防止する
ことができるようにするためにゼログラフィーの各部の
状態をセンサーで検出し、この情報に基づき現像バイア
ス、トナーディスペンス等を制御し、常に最良のコピー
条件を維持するように濃度コントロールを行っている。

トナーディスペンスコントロールについて言えば、従
来、原稿のAC（エリアカバレッジ）を検出してトナーデ
イスペンス時間を決定するAC-DC方式、現像機内におい
て現像性を検出してトナーデイスペンス時間を決定する
ADC方式、現像剤透磁率変化からトナー濃度を検出するA
TC方式等が採用されている。

また、感光体ドラムの画像トナー濃度を検出し、その検
出結果に基づいて現像バイアス電圧を制御し、過剰なト
ナーの付着を防いで高画質を達成するようにしている。

〔発明が解決すべき課題〕

このような従来のトナーディスペンスコントロールにお
いて、例えばAC-DC方式では、低コスト化が図れ、機構
が簡単であるというメリットがある反面、原稿サイズに
より精度が変わってしまい、応答性が悪いという欠点が
ある。また従来のADC方式は、現像機内で現像性を検出
するため他のサブシステムの影響を受けにくく、常時デ
ータサンプリングを行うことが可能であるが、各現像機
について現像性を検出する必要が生じ、経時変化があ
り、温度上昇の影響を受け易いという欠点がある。さら
にATC方式ではADC方式と同様の利点があるが、現像特性
変化を吸収できず、また現像剤が流動性がなければなら
ないという問題がある。

また、従来の現像バイアス制御だけを行うADCでは必ず
しも十分な画質が得られないと共に、読取りサンサーに
異常があったような場合、十分な対応ができなかった。

さらに、従来の方式では1P2C方式における濃度コントロ
ールに対応することができなかった。

本発明は上記課題を解決するためのものである。

本発明の目的は、高画質の２色画像が得られる1P2C方式
における濃度コントロール方式を提供することである。

本発明の他の目的は、操作性がよく、信頼性の高い1P2C
方式における濃度コントロール方式を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、低コスト、高生産性の1P2C方式に
おける濃度コントロール方式を提供することである。

〔課題を解決するための手段および作用〕

第１図に示すように、本発明は感光体上に形成された光
学濃度基準面における現像部、非現像部の光学濃度検出
手段２と、検出された光学濃度に基づき第１現像手段、
第２現像手段を制御して濃度コントロールを行う濃度コ
ントロール手段１とを有することを特徴としている。

本発明は、感光体ドラム上にカラー画像用の反転静電潜
像を形成してカラートナーによる第１現像を行った後、
ブラック画像用正転静電潜像を形成してブラックトナー
による第２現像をし、コロナ放電により両トナー現像部
の電位、電荷極性を揃えた後転写を行うことにより、感
光体ドラム１回転で２色画像の複写を可能にする1P2C方
式であって、出力濃度に対する基準面の現像部と非現像
部の光学濃度比の直線性が比較的保たれているハーフト
ーンにおける前記比に基づいて画像濃度のコントロール
をするものである。

先ず、現像機から感光体へのトナー移行量を決める現像
バイアスについては、第１現像後、第２現像が行われる
ため、第１現像においてトナーが厚くのりすぎると第２
現像時に磁気ブラシにより像乱しが起こる可能性があ
り、一方第２現像においてはこのような像乱しは起こら
ないので、本発明では現像バイアスコントロールは第１
現像装置に対してのみ行う。この場合、基準面の現像部
と比現像部の光学濃度比が所定範囲内にあるとき、及び
高濃度になり易いパワーON時には光学濃度比に基づいて
コントロールを行い、光学濃度比が所定範囲外、すなわ
ち濃度が高すぎるか低すぎる場合は固定バイアスにして
そこそこの画質が得られるようにする。

また、出力濃度は現像機のトナー濃度に依存するので、
光学濃度比が所定範囲内のときは、比が規定値より大き
いか小さいかに応じて各現像機について、トナーディス
ペンス基準時間を多めまたは少な目に設定してトナーモ
ータON時間を算出し、現像機モータONの間だけトナーモ
ータをONにする。そして、光学濃度比が所定範囲外とな
ったときはトナーディスペンス基準時間を中位の値に固
定してオープンループコントロールとし、そこそこの画
質が得られるようにする。また、パワーON時には前回の
コントロールでトナー濃度はかけ離れた値にはなってい
ないと考えられるのでトナーディスペンス基準時間を中
位の値に固定する。

濃度検出インターバルは光学濃度比が所定範囲内であっ
て規定値より大きいか小さいかに応じて濃度が高い場合
は各現像機の濃度検出インターバルを長くし、濃度が低
い場合はトナー補給をしており現像コンディションが変
わり易いため短くする。また光学濃度比が所定範囲外の
ときは濃度検出インターバルを長くしてクリーナーの負
担を軽減し、パワーON時は濃度が最も変化し易いので最
も頻繁に濃度検出を行って早期に適正な濃度が得られる
ようにする。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

本実施例ではカラー複写機を記録装置の一例として説明
するが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリ
ンタやファクシミリ、その他の画像記録装置にも適用で
きることは勿論である。

（Ｉ）装置の概要（I-1）装置構成第２図、第３図は本発明が適用される複写機の全体構成
の一例を示す図である。

本発明が適用される複写機はベースマシーン100に対し
ていくつかの付加装置が装備可能になっている。基本構
成になるベースマシーン100は原稿面からの情報光を読
み取るIIT（Image Input Terminal）120と、IITからの
信号により出力光が変調されるレーザ光源121、レーザ
光を第１光路と第２光路とに分けるとともにレーザ光を
走査するためのポリゴンミラーを含む反射・走査ミラー
系122、第１光路に設けられた反射ミラー123、第２光路
に設けられた反射ミラー124、静電潜像が形成される感
光体ドラム125、カラー用の第１現像機126、ブラック用
の第２現像機127、定着装置128等が備えられている。

本発明においては1P2C方式を採用しており、そのため
に、レーザ光源121からの出力光をカラー画像情報光で
変調し、ポリゴンミラーを含む反射・走査ミラー系12
2、反射ミラー123を介して感光体上に反転静電潜像を形
成して第１現像機126でカラー現像した後、同様にレー
ザ光をブラック画像用情報光で変調し、ポリゴンミラー
を含む反射・走査ミラー系122、反射ミラー124を介して
感光体ドラム125上に正転静電潜像を形成して第２現像
機127で現像し、ドラム上に２色のトナー像を形成し、
１回の転写で２カラーのコピーを実現している。また、
ベースマシーン100には上段トレイ102、中断トレイ10
3、下段トレイ104が取り付けられ、各給紙トレイの全て
前面に引き出せるようにして、操作性の向上、複写機の
配置スペースの節約を図ると共に、ベースマシーン100
に対して出っ張りのないすっきりしたデザインの複写機
を実現している。

また、給紙トレイ内の用紙を搬送するための用紙搬送系
にはインバータ105および中間トレイ109を配置し、さら
にその下側には大容量トレイ108を備えている。また、
ベースマシーン100上にはトップトレイ106、コントロー
ルパネル101を備え、さらにコピー済み用紙が排出され
る標準トレイ110を備えている。

次に、ベースマシーン100の付加装置について述べる
と、ESS（Electronic Sub System）112、ユーザインタ
フェースとしてのCRT113、キーボード114、フロッピー
ディスクドライブ115を据え付け可能であり、CRT画面を
見ながら、キーボード114を通して入力したデータをフ
ロッピーディスクに一時貯え、必要に応じてフロッピデ
ィスクからのデータをESS112で読み出してIITに信号を
渡し、1P2C方式によりプリントアウトできるようにした
プリンタ機能を備えている。また、手差しトレイ107が
取り付け可能であり、さらに大容量スタッカ111が取り
付けられて大量コピーにも対応できるようにしている。

また、DADF（デュープレックスオートドキュメントフィ
ーダー：自動両面原稿送り装置）が取り付け可能であ
り、ソーターは10/20ビンが取り付けでき、さらに電子R
DH（リサイクルドキュメントハンドラー：原稿を元のフ
ィード状態に戻し原稿送りを自動的に繰り返す装置）、
さらにコピーされた１組１組をステープルで止めるフィ
ニッシャー等が取り付け可能である。

（I-2）システムの特徴（Ａ）高画質の提供写真をきれいにコピーしたい、コピーからコピーをきれ
いにとりたい、連続コピー時に画質が落ちないようにし
たい、淡い色もそれなりに再現したい等々のユーザの要
請に答えられるように、本装置においては写真原稿再現
性、文字写真混在原稿の再現性、ジェネレーションコピ
ー質、画質維持性、単色再現性を製品開発目標としたも
のであり、それを達成するためにIITにおいてイメージ
クォリティ補償、イメージ操作等を行い、さらにIOT（I
mage Ouput Terminal）において色調再現制御、濃度コ
ントロールを行っている。

（Ｂ）アクティブドキュメントの作成網かけや一部をカラーコピーして文章の一部にメリハリ
を簡単につけたい、位置ずれをなくしたい、操作手順を
分かりやすくして欲しい、カラーでOHPコピーを表現し
たい、汚れたコピーを美しくしたい、ページを付けたい
等のユーザの要請に応えられるように、太文字機能、プ
ラス１カラー、網かけ、色変換、合成精度、エリア指
定、コントロールパネル操作、カラーOHP再現、削除機
能、アノテーション等の諸機能が備えられている。

（Ｃ）コンパクト化給紙トレイは全て前面に取り出せるようにして、横方向
への出っ張りをなくし、オフィススペースを有効に活か
せるコンパクトマシーンを実現し、また騒音の発生を極
力押さえるようにしている。

（Ｄ）システムアップ化本装置は単に複写機として機能するだけでなく、パソコ
ン、ワープロ、ワークステーションとも結合し、随時デ
ータをプリントアウトするプリンタとしての機能も持
ち、さらにファックスとも結合して画像の送受信ができ
るファックス機能も有している。なお、いろいろな画質
情報を出力する場合、感光体の移動速度変動があると網
点の画素形状、画素間隔等が変化し、縞模様を発生させ
る原因となるので、本装置ではモーションクオリティー
を特に厳しく設定して画質の向上を図っている。

（Ｅ）操作性の向上フューザーの改良でウォームアップタイムを短くし、ま
た原稿のセットがし易く、かつ原稿をセットする方向の
ミスが少なくなるようにしている。また、複数トレイの
設置により、用紙変換が必要でなく、カセットを取り出
さずに用紙補給が可能であり、また自動画質調整により
濃度調整なしにコピーできると共に、新聞原稿のバック
をとばしてコピーできる等の機能を備えて操作性を改善
している。

（I-3）システム構成第４図は本装置のシステム構成を示す図である。

本装置においては、複写機全体をコントロールするシス
テムコントローラー150（CPU:68000,1001Kバイト）と原
稿画像読取りIITコントローラー（8Kバイト）、オペレ
ータのキー入力操作等を行うユーザーインタフェース15
3（CPU:HD64180）、Xero周りのコントロールを行うIOT
コントローラー152（30〜40Kバイト）からなり、ユーザ
ーインタフェース153を通して設定されるユーザーから
のジョブモードに応じてシステムコントローラがIITコ
ントローラ151、IOTコントローラ152に指令を出し、全
体のタイミングをはかりながらIITコントローラで画像
読取りを行うと共に、画質補償、イメージ操作等を行
い、その結果によりIOTコントローラ152でレーザ光を変
調して感光体ドラム上にカラーおよびブラックの静電潜
像を形成して1P2C方式におけるディジタルカラー画像複
写を行うようにしている。

（I-4）ハード構成第５図はディジタル複写機のハード構成を示すブロック
図である。

IIT120はセンサインタフェース120a、イメージクオリテ
ィ補償部120b、イメージ操作部120cからなっている。ラ
インセンサ200で読み込まれた画像信号は増幅された
後、A/D変換されてディジタル信号に変換される。ジグ
ザグ補償回路203は、千鳥状に配列された複数のセンサ
からなるラインセンサの副操作方向における読み取りタ
イミングのずれを補償する。こうして得られたRGB信号
は、RGBスペイシャル補償回路204で主操作方向における
光源の光量変動による信号強度のばらつきが補償され、
さらに、シェーディング補償回路205でセンサ感度のば
らつきの補正が行われる。色分離回路206、エリア認識
回路207ではR,G,B信号より色分離、エリア認識を行って
画像濃度を示す濃度信号、カラーかブラックかを示すカ
ラーフラグ、及び像領域を示すエリア信号を出力する。
そして、ゴーストキャンセラ208でゴーストを消去し、
さらにディジタルフィルタ209でぼかし等の補正をし、V
BC210、DC211、フラグ・イメージデータ補償回路212を
介してフラグ及びイメージデータ補正を行って像濃度信
号、カラーフラグ信号がイメージ操作部120cに渡され
る。イメージ操作部120cでは縮拡等処理部213で像の傾
斜、縮小拡大等が行われて画像濃度信号、カラーフラグ
が出力される。この出力信号は、一方ではエッジ強調・
シャドウ形成回路215、網かけ回路216、２値多値変換回
路217によりエッジ強調、影形成、網かけ等の処理を行
って、単にディレイ回路214を経てきた信号とインバー
タ回路218で加え合わされ、濃度信号とカラーフラグが
出力される。同時にVVARID信号、VCLK信号等がIOTに対
して出力される。IOTではカラーフラグに応じてTRC（To
ne Reproduction Control:色調補正制御）回路219a、21
9bを選択し、カラーかブラックかに応じた色調補正を行
い、スクリーンジェネレータ220a、220bで階調トナー信
号をオン／オフの２値化トナー信号に変換する。このと
きESS112により出力画像を適宜変えることが可能であ
る。さらに、ギャップメモリ221でカラー信号のデータ
を記憶しておき、第１のビーム露光と第２のビーム露光
のタイミングのずれを補正して像乱れがないようにす
る。そして、ROS（ラスターアウトプットスキャナー）
コントローラ222によりカラー画像またはブラック画像
信号によりレーザ光を変調してそれぞれ感光体ドラムを
照射し、静電潜像を形成する。

（II）濃度コントロール（II-1）ADCセンサの構成第６図（ａ）はADC（Automatic Density Control）セン
サを示す図である。

ADCセンサ250は発光素子250a、受光素子250bからなり、
発光素子からの光をトナー像に照射し、その反射光を受
光素子250bで検出して電気信号に変換して増幅するよう
になっている。

ADCセンサとしては正反射光を読み取る反射型センサ、
拡散光を良き取る拡散型センサの両者があるが、本IOT
用トナーに対しては550〜900nmの波長光を用いた反射型
センサでは感度は黒＞青＞緑＞茶＞赤の順であり、拡散
型センサでは赤＞茶＞緑＞青＞黒の順であり、拡散型セ
ンサでは青と黒にほとんど感度を有しないという特徴が
ある。本発明では１つのセンサで全色の濃度を検知する
ようにするために、拡散型センサでは対応できないので
反射型センサを採用している。そして反射光で一番取り
にくいのは赤であり、そのため補色である青色の光を発
光源として使って赤の感度を上げることが考えられる
が、一般に青色LEDはパワーが少なくセンサに使用する
ことができない。そこで、赤色光か赤外光LEDの採用が
考えられるが、パワーとしては長波長光が取りやすいの
で、本発明では900nmの赤外光をセンサ用として採用し
ている。

赤外光ホトセンサの場合、トナーの載っているクリーン
面における反射光量VCLとトナー像における反射光量VIM
の比はトナー像濃度に対して第６図（ｂ）に示すような
特性を有しており、トナー像変化をセンサ出力で見るこ
とができる。

第７図はADCセンサの取り付け位置を示す図である。

第７図（ａ）に示すように、感光体ドラム125に対向し
てその軸方向に複数のストリップフィンガ258が設けら
れており、ドラムに用紙が巻き付かないようにしてい
る。本装置ではこのストリップフィンガの隙間にADCセ
ンサ250を設けている。ストリップフィンガ258は定位置
にあるとどうしても感光体を傷つけたりして白筋、ある
いは黒筋が現像されるようになってしまうため、図の矢
印で示すように、図示しない駆動機構により、ゆっくり
と左右に往復動するように構成されている。そこで、本
発明においては、第７図（ｂ）にその断面を示すよう
に、ストリップフィンガ258の面がADCセンサ250のガラ
ス表面をこするように配置し、ADCセンサの面が汚れて
もストリップフィンガーで清浄してその汚れを除去する
ようにしている。

（II-2）濃度コントロール方式コントラスト電位と濃度（SAD:Solid Area Density）と
の関係は第８図に示すように特性を有し、Ａゾーン（例
えば28.5℃、湿度85％）、Ｂゾーン（例えば22℃、湿度
55％）、Ｃゾーン（例えば10℃、湿度30％）のように、
主として湿度により大幅に変化する。また、濃度に対す
るADCセンサ出力比（Vpatch/Vclean）は第９図に示すよ
うな特性を示す。ここでVpatchは濃度を検出するために
形成された感光体上の領域（基準パッチ）からの反射光
を受光したとのセンサ出力電圧、Vcleanは感光体ドラム
のクリーン面からの反射光を受光したときのセンサ出力
電圧である。センサ汚れ等が増えるるとカーブはＤ→Ｅ
→Ｆのように変化し、高濃度における感度が極端に低下
する。ところで、濃度コントロールは目的とす高濃度に
おける値を検出すればよいが、第９図に示すように、濃
度の高い所ではADCセンサの出力が飽和して感度が極め
て低下し、検出値がばらついてコントロールに使用でき
ない。そこで、濃度と検出値との直線性が比較的保たれ
るハーフトーン、例えば濃度0.7程度のところをある濃
度の範囲に押さえた方が精度のよいコントロールができ
ることになる。そのために、ハーフトーンにおけるVpat
ch/Vcleanが所定範囲に入るように制御して目的とする
これより高い濃度における変化が所定範囲におさまるよ
うにする。

ADCパッチの形成は、第10図に示すように、ジョブ終了
時にイメージ部240から、例えば20mm離れた位置に第１
の露光ビームにより20×25mmのカラー画像用パッチ241
を形成し、さらにパッチ241から20mm副操作方向に離れ
た位置に同じ大きさの黒用パッチ242を第２の露光ビー
ムにより形成する。

第11図は本発明のADCコントロール方式における概略構
成を示す図である。

ADCセンサ230により感光体上に形成した基準パッチ、及
び感光体クリーン面に対して第６図（ａ）で示したよう
に発光素子230aから光を照射し、その反射光を受光素子
230bで検出して電気信号に変換し、各パッチからの検出
信号を所定回数、例えば６回サンプリングし、サンプリ
ングデータのうち最大値と最小値を除いた４つのデータ
の平均からVpatch、Vcleanを求め、シーケンスコントロ
ーラ225の電圧比算出部225aにおいて、Vpatch/Vcleanを
求める。なお、LEDは点灯してから光量が安定するまで
５秒程度かかるので、光量が安定してからサンプリング
するようにする。さらに、必要な場合には発光素子230a
をOFFし、このとき流れる受光素子230bの暗電流を求
め、次式によりそれぞれカラー、ブラックに対して電圧
比を算出することにより、一層高感度化することができ
る。

このPcolorの値に基づいてバイアスコントロール部225b
により第１現像機のバイアスコントロールを行う。第１
現像機についてのみバイアスコントロールを行うのは、
1P2C方式においては、第１現像機においてトナーが厚く
のりすぎると、第２現像機においてもう１度像面をマグ
ロールのブラシで擦ったときに像を乱してしまうからで
あり、第２現像機においてはさらにマグロールのブラシ
でこすることがないためである。

またディスペンスコントロール部225cによりPcolor、Pb
lackの値に基づいてそれぞれ第１現像機126、第２現像
機127のディスペンスモータON時間をコントロールして
現像機におけるトナー濃度（TC）を制御する。また、AD
Cインターバルコントロール部225dにより、Pcolor、Pbl
ackの値に基づいてADC駆動回路231を制御してADCをどの
くらいの頻度で行うかを制御し、必要以上にADCパッチ
を作成し、パッチにのったトナーを掻き落とすクリーナ
の負担が増えるのを防止する。

なお、パワーON時直後には濃度が高くなり易いので像乱
しを回避するために第１現像機に対してバイアスコント
ロールを行い、ディスペンスコントロールは、前回まで
のコントロールにより、通常そんなに掛け離れた値にな
っていないのでフィードバックコントロールはしていな
い。ただし、濃度変動が起き易いので頻繁にADCコント
ロールを行うようにADCインターバルを最短にしてい
る。

次に、第12図によりPcolor、Pblackの値に応じたバイア
スコントロール、ディスペンスコントロール、ADCイン
ターバルコントロールについてさらに詳細に説明する。

第12図（ａ）はカラーの場合、第12図（ｂ）はブラック
の場合のコントロールを示し、TH_C-3（THb_-3）≦Pcolor
（Pblack）＜TH_C-1（THb_-1）の場合がフィードバックコ
ントロール、Pcolor（Pblack）＜TH_C-3（THb_-3）、Pcol
or＞TH_C-1（THb_-1）の場合がオープンループコントロー
ルである。TH_C-n、THb_-nはNVMで可変なスレッショール
ド値である。但し、ブラックの場合は像乱しが生じない
ので固定バイアスBb_-1（−400V）としてバイアスコント
ロールは行っていない。Pcolor、（Pblack）＜THc_-3（T
Hb_-3）、Pcolor（Pblack）＞TH_C-1（THb_-1）の場合は濃
度が極端に濃いか、薄い場合であり、センサ汚れ、現像
機不良等何らかの原因が生じた可能性があり、フィード
バックコントロールでは正常な出力濃度への復帰は困難
であるので、固定バイアス、１頁当たりのディスペンス
時間を中位の値T_DC-1にすることにより、そこそこの画
質の複写をとれるようにし、一方ADCインターバルは最
短にしてチエックだけは頻繁に行い、Pcolor（Pblack）
の監視を行い、TH_C-3（THb_-3）≦Pcolor（Pblack）＜TH
_C-1（THb_-1）になればフィードバックコントロールに復
帰する。

カラーの場合におけるバイアスコントロールはBc＝Ａ×
Pcolor＋Ｂ（Ａ＝−1.7,B＝−250）に基づいて行ってい
る。これは、Pcolorが大きいということは濃度が薄いこ
とであり、濃度の薄さに比例してバイアス値を大きくし
て感光体へのトナー移行量を増やし、パッチ濃度が一定
になるようにする。Pcolor＜TH_C-3、Pcolor＞TH_C-1の場
合、及びブラックの場合の固定バイアス値B_C-2、Bb_-1と
して−400Vとしているのは、バイアスの絶対値を下げす
ぎると現像濃度がとれないとともに、キャリアが現像さ
れていまう可能性があり、逆に上げすぎるとバックグラ
ウンドが現像されていわゆるかぶり現象が発生するため
である。カラーの場合においては、パワーON直後、前述
したように濃度が高くなり易いので像乱しを回避するた
めに第１現像機に対してバイアスコントロールを行って
いる。

ディスペンスの制御はTH_C-2（THb_-2）≦Pcolor（Pblac
k）＜TH_C-1（THb_-1）の場合は１頁当たりの基準時間をT
_DC-2（T_Db_-2）、TH_C-3（THb_-3）＜Pcolor（Pblack）＜T
H_C-2（THb_-2）の場合はT_DC-3（T_Db_-3）（ただしT
_DC-2（T_Db_-2）＞T_DC-3（T_Db_-3））として濃度が薄い場
合と濃い場合の２段階に分けて基準時間を設定し、応答
性を上げるようにしている。パワーON直後は前回までの
コントロールにより、通常そんなに掛け離れた値になっ
ていないので中位の値T_DC-1にしてそこそこの画質が得
られるようにする。

次にディスペンス時間の算出について説明すると、ADC
によりフィードバックされた１頁当たりの基準ディスペ
ンス時間、すなわちフィードバックコントロール時はT
_DC-2（T_Db_-2）またはT_DC-3（T_Db_-3）、オープンループ
コントロール時はT_DC-1（T_Db_-1）と、プリントしている
用紙サイズにより１頁当たりのディスペンス時間をカラ
ーとブラックについてそれぞれ以下のように計算する。

T_DC＝T_DC＋α×T_DC-n、 T_Db＝T_Db＋α×T_Db_-n、である。ここにT_DC-n、T_Db_-nはともに、それぞれT_DC-1
（T_Db_-1）はノーマルな場合で、1.5秒、T_DC-2（T_Db_-2）
は長い場合で3.0秒、T_DC-3（T_Db_-3）は短い場合で0.5秒
である。αは用紙サイズA3の場合が１、B4が0.67、A4が
0.5、葉書が0.125というように決めて１頁複写する毎に
ディスペンス時間を加算してトナー消費量が多い場合は
ディスペンス時間を長くする。こうして算出したディス
ペンスON時間だけ、現像機ONのタイミングでディスペン
スモータを回し、現像機モータONの間だけトナーカセッ
トから現像機へトナー供給を行う。このときの残余のデ
ィスペンスモータON時間は、 T_DC＝T_DC−（カラーディスペンスモータON時間） T_Db＝T_Db−（ブラックディスペンスモータON時間）となり、この値をベースに次のディスペンスモータON時
間が算出されることになる。なお、現像機モータがONに
なっている時間だけディスペンスモータを回しているの
は、現像機が止まっているときにトナーをディスペンス
していまうと、トナーが現像機内のある所に極端に溜ま
ってしまい、これが現像されるとき、濃度が急変した
り、クラウドとなって機内を汚してしまう可能性がある
ためであり、現像機モータが回ってさえいれば、ディス
ペンスしてもトナーはキャリアと一緒にコンデンスされ
なが供給されていくので、濃度が急変したりクラウドを
生ずるようなことはないためである。このようなこと
は、トナー消費量が多い場合、例えば２秒で１頁のプリ
ントが終わってしまうのに、算出ディスペンス時間は５
秒間となる可能性があり、計算通りにディスペンスする
と、現像機モータはプリント終了後一秒位で止まってし
まうのに対してひき続きディスペンスし続けることにな
るような場合に生ずる。

なお、本発明においては、バックアップとしてICDC（Im
age Counting Density Control）を備えている。これは
本発明はディジタル複写機であるので、画像データは
「１」，「０」のデータとして表されており、「１」の
点を数えることによりトナー消費量を判断することがで
き、これを基にトナーコントロールを行うことができ
る。本発明においては25ラインあたり１ラインサンプリ
ングし、そこのデータをカウントすることにより、全面
におけるトナー消費量を予測するようにしている。この
場合、例えば濃度グレード１〜６までの６階調設け、そ
れぞれについて全部積算すれば完全にトナー消費量を予
測することができるが、本発明ではその方式ではカウン
タを多く必要とするので、カウンタの数を減らすため
に、例えばグレード５以上の数のみをカウントするとい
うようにする。そして、ADCだけではフルディスペンス
か何もやらないかの２通りしかないが、ICDCを用いるこ
とにより基準ドット数をカウントすると、コピー毎にど
の程度のトナー消費量があったか予測することができ、
基準ディスペンスタイムを可変にすることができる。こ
の場合、ある濃度以上のドットの数を積算し、基準ドッ
ト数に達した時にADCで決定した時間だげディスペンス
モータを回すようにするか、ADCにより基準ドット数を
変えるようにしてもよい。

ADCサンプリングインターバルについて説明すると、前
回ADCパッチ作成後のプリント枚数を各色毎に積算し、
この値がPV−ｎを越えた後のジョブエンドまたはデュー
プレックス一色目現像終了時にADCパッチを作成する。P
color（Pblack）＜TH_C-3（THb_-3）、TH_C-1（THb_-1）≦P
color（Pblack）のオープンループ時はPV−１（30P/V
（Print Volume））程度として比較的インターバルを長
くとり、頻繁にADCパッチを作成してクリーナーの負担
を軽減するようにしている。TH_C-2（THb_-2）≦Pcolor
（Pblack）＜TH_C-1（THb_-1）、THb_-3（THb_-3）≦Pcolor
（Pblack）＜TH_C-2（THb_-2）のフィードバックコントロ
ール時は、濃度の薄いときはPV−２（10P/V）として速
く濃度を上げるようにし、濃度が濃い場合はトナーを減
らす制御はできないのでPV−１（30P/V）としてADCイン
ターバルを長くしてトナー供給量を減らすようにする。
また、パワーON時には濃度が高くなり易いので5P/Vと最
も頻繁に見にいくようにして早期に適正な濃度が得られ
るようにする。なお、これらTH_C-n、B_C-n、T_DC-n、PV−
ｎの値はNVMに記憶され、ダイアグモードで変更できる
ようにしている。

（II-3）現像機の構成第13図は本発明において使用する装着型トナーカートリ
ッジを示す図である。

カートリッジ280にはカップリングギア281が設けられて
おり、カートリッジをマシーンに装着すると、ギア281
がディスペンスモータ300で駆動される伝動系と結合
し、内部に設けられたアジテータ282が駆動されるよう
になっており、カートリッジがトナーボックスを兼用し
ている。アジテータ282で撹拌および供給されたトナー
は、連通口283を通してオーガ284に供給され、さらに連
通口285を通して現像機本体に供給されるようになって
いる。このようにカートリッジをマシーンに装着し、ト
ナーボックス兼用で使用できるので、操作性を向上させ
ることができる。

第14図は現像装置の構成を示す図である。

本発明においてはドラム一回転で２色の画像を複写する
ことができるような1P2C方式を採用しているため、第１
現像機126（カラー現像機）、第２現像機127（黒現像
機）が設けられているのが特徴である。1P2C方式は現
像、転写、定着して用紙を一旦ためておき、再度現像、
転写、定着することによりカラーと黒とを出すようにす
る2P2C方式では、複写に時間がかかるため開発されたも
のである。

感光体125はレーザにより潜像形成をしているので、800
nmあたりに感度がないと潜像形成にパワーのみくってし
まうため、赤外に感度がある感光体を使用している。感
光体への書込みは２本のレーザ光源からのレーザ光を振
ら分け、ポリゴンミラーで走査して、第１レーザビーム
271、第２レーザビーム272として感光体に照射すること
により行う。

第１現像装置126はアジテータ126a、ディスペンスオー
ガ126bを有し、これらアジテータ、オーガによりディス
ペンスされたトナーを３本のオーガ126cでキャリアビー
ズとトナーとをかき混ぜ、トリマ126eで調節しながらマ
グロール126dより感光体面にトナーを供給している。ま
た、第２現像装置127はオーガ127a、２つのパドル127b
よりマグロール127dに対してトナーを供給し、トリマ12
7cで供給量を調節しながらブラックトナーを感光体に供
給している。なお、第１現像装置では反転現像、第２現
像装置では正転現像しており、第２現像装置では（＋）
トナー、（−）キャリアを使用し、現状では（−）キャ
リアの良質のものがないため、キャッチアップローラ12
7eを設けてキャリアで現像されるのを防止している。

プリトランスファーコロトロン252はコロナ放電により
反転現像および正転現像された（−）トナー及び（＋）
トナーの電荷の極性を変換して揃えて電位を等しくし、
トナーの用紙への転写を容易にする作用をしている。バ
ッフル板は用紙ジャムが発生した時に用紙を取れるよう
に図の右端側が下側へ下がれるようになっている。トラ
ンスファーコロトロン256はトナーを用紙側へ移行させ
るよう、デタックコロトロン257は感光体から用紙を剥
がす作用をする。ストリップフィンガ258はデタックコ
ロトロン257で剥がされなかった紙が感光体に巻きつか
ないように、用紙を剥がす働きをしている。このストリ
ップフィンガ258の所に第７図（ａ）に示すようにADCセ
ンサ230が設けられている。ブラシ259は感光体上のトナ
ーをクリーニングするもので、掻き落とされたトナーは
トナー回収装置260により回収される。また、感光体上
に残留しているチャージは除電ランプ261の照射により
イレーズされるようなっている。

次に第15図を参照して1P2C方式におけるトナー現像を概
略説明する。

スコロトロン251により感光体125が、例えば−700Vに一
様に帯電される（工程）。次に第１のレーザビーム27
1により第１の露光が行われ、露光された部分の電位
は、例えば−100Vになる（工程）。こうして形成され
た静電潜像は第１の現像機のバイアス電位を−450V程度
に設定することにより、負電荷が帯電し反転現像され
る。次に、第２のレーザビーム272で既に現像された部
分も含めて第２の露光を行うと、露光されない部分が−
700Vの電位として残るので、これを第２の現像機で現像
することにより（＋）トナーにより正転現像される（工
程，）。こうして感光体上には（−）トナーと
（＋）トナーがのったことになり、このままでは用紙へ
の転写ができないので、プリトランスファ252により一
様に（＋）コロナ放電をすることにより第１のトナー像
および第２のトナー像の電位、電荷極性を揃える（工程
）。そしてレジゲートソレノイド253を所定のタイミ
ングで動作させてレジゲート254を開き、静電潜像と用
紙とをバッフル板（転写ブレード）255の所で一致さ
せ、トランスファーコロトロン256でトナー像を用紙に
移行させ、さらにデタックコロトロン257で用紙を剥が
し、図示しない定着部へ供給する（工程）。

〔II-4〕ソフトウエア構成第16図はソフトウエア構成を示す図である。

本発明の濃度コントロールはADCモジュールで行ってお
り、その構成は図示のようになっている。時間管理処理
部350でADC処理のタイミングコントロールを行ってお
り、各部に動作タイミングの通知を行っている。パッチ
作成処理部352ではイメージから所定距離離れた位置で
第１露光ビーム271、第２露光ビーム272をON/OFF制御し
てカラー用及びブラック用の基準パッチを作成する。AD
Cセンサ230で読み取った信号を、時間処理部350から通
知されたタイミングでADCセンササンプリング処理部356
で６回サンプリングして平均値を求めるとともに、パッ
チ部とクリーン面における電圧の比を算出する。求めら
れた電圧比、上限値下限値テーブル359を参照してオー
プンループORフィードバック判断処理部351はオープン
ループかフィードバックの判断を行い、ADCインターバ
ル変更処理部353、バイアス演算処理部354、ディスペン
スON時間演算処理部356へそれぞれ指示を与える。ADCイ
ンターバル変更処理部353は求めた電圧比に応じ、また
パワーON時直後か否かに応じたインターバルでADCセン
サの駆動を行う。バイアス演算処理部354は電圧比に応
じてバイアス値を演算し、その結果に応じてバイアス変
更処理部358は第１現像機126のバイアスコントロールを
行い、第２現像機に対しては固定バイアスを出力する。
ディスペンスモータON時間変更処理部356は電圧比に応
じた基準ディスペンス時間と用紙サイズとに応じてディ
スペンスモータON時間を計算し、この結果を元にディス
ペンスモータON処理部359が現像機モータONの間だけそ
れぞれ第１ディスペンスモータ300a、第２ディスペンス
モータ300bを駆動してトナー濃度のコントロールを行っ
ている。

〔II-5〕タイミングチャート第17図はADCコントロールにおけるタイミングチャート
を示す図で、横軸に時間、縦軸にXero周りの各角度位置
における処理を示している。なお、プロセススピードは
160.045mm、ドラム径84mmである。

第17図（ａ）はパワーON時におけるタイミングチャート
である。パワーON後、所定時間経過してメインモータが
ONし、チャージコロトロン（CC）の位置で感光体の一様
帯電が行われる。第１露光位置で第１露光ビームによる
照射が行われ、カラー用基準パッチが形成される。形成
された基準パッチに対して第１現像機位置においてカラ
ーの現像が行われる。さらに、第２露光ビーム位置にお
いて黒用パッチを除いて全面照射して黒用基準パッチを
形成し、第２現像機でパッチの現像が行われる。キャッ
チアップロールは第２現像機OFF後に停止する。カラー
用基準パッチおよび黒用基準パッチがADCセンサ位置に
到達すると、カラー用基準パッチ、黒用基準パッチにつ
いてそれぞれ６回のサンプリングが行われ、さらに像形
成がなされていないクリーン面において、同様に６回の
サンプリングが行われる。カラー用基準パッチ、黒用基
準パッチで得られらデータの最大値と最小値を捨て、残
りの４個の平均を求め、Vpatch/Vcleanを算出し、算出
結果に応じてバイアスコントロール、ディスペンスコン
トロール、ADCインターバルのコントロールが行われ
る。サンプリング終了後メインモータがOFFする。な
お、LEDはクリーン面サンプリング直後OFFしている。

第17図（ｂ）はジョブエンド時におけるタイミングチャ
ートである。CCにより帯電されている部分（イメージよ
り後の位置）に対して、第１露光位置でカラー用パッチ
を形成し、第１現像機をONした状態で反転現像し、さら
に第２露光位置で黒用パッチを形成して第２現像機ONの
状態で正転現像する。ADCセンサでパワーON時と同様に
カラーパッチ、黒パッチ、クリーン面のサンプリングを
行い、その後メインモータをOFFする。

〔II-6〕処理フロー第18図は1P2C方式におけるADCメインフローを示す図で
ある。

1P2C方式においても、カラー現像機を装着せずにモノク
ロコピーも可能であるので、カラー現像機が入っていな
い場合は第１のROS（ラスターアウトプットスキャナ
ー）をOFFし、マシーンパワーON直後か否かによりADCパ
ッチ作成のインターバルが異なるので、これにより処理
が異なり、マシーンパワーON直後でない場合、所定枚数
毎のプリントアウト時、あるいは所定枚数を越えたとき
の１ジョブエンド時にADCコントロールを行うので、前
回のADCパッチ作成後カラーまたは黒のコピーがなされ
ていない場合はADCコントロールはせずに処理は終了す
ることになり、所定枚数終了時、あるいは所定枚数を越
えるジョブエンド時にはADC処理を行う（ステップ1001
〜1004）。

ADCの処理はパワーON直後か否かにかかわらず、まずADC
センサに電圧を印加し、第１露光、第２露光によりそれ
ぞれカラーおよび黒の基準パッチを作成し、ADCセンサ
の発光素子の発光が安定した状態でカラーと黒及びクリ
ーン面のサンプリングを行う。さらに発光素子の発光を
止めて、受光素子の暗電流をサンプリングし、これらの
値を基に、およびを計算する（ステップ1005〜1010、ステップ1014〜101
9）。これらの計算値を基に、ステップ1011〜1013にお
いては、第１現像機のバイアスコントロールを行ってト
ナーが厚くのりすぎないようにして像乱れを防止すると
共に、各現像機に対してディスペンスフィードバックを
行ってトナー供給のコントロールを行い、さらにADCイ
ンターバルのフィードバックを行う。また、ステップ10
20〜1022において、同様に第１現像機に対してバイアス
フィードバックを行うと共に、パワーON直後であるので
NVMに記憶されているデータを読み出して第１、第２現
像機に対してディスペンス所期値入力を行い、さらにAD
Cインターバルの所期値入力を行う。

第19図はパワーON時、ドラム上に基準ADCバッチを形成
して現像し、このパッチのADC出力値をサンプリングす
る処理フローを示す図である。

まず基準ソリッドパッチを作成し、２色モードか否かを
振り分け、単色モードの場合は黒、カラーに応じた処理
を実行する（ステップ1200〜1204）。２色モードの場合
にはカラー、黒の基準パッチを形成し、次にADCセンサ
出力サンプリグをそれぞれ行って、その出力値（Vblack
Vcolor）をそれぞれ記憶する（ステップ1205〜120
7）。同様に黒単色の場合は黒用の基準パッチの形成、A
DCセンササンプリング出力値を記憶を行い、また、カラ
ー単色の場合には同様の処理を行う（ステップ1208〜12
13）。次に、クリーン面のサンプリングを行ってその値
を記憶し、さらにADCセンサの発光素子をOFFして暗電流
を計測してその値を記憶する（ステップ1214〜1216）。

なお、各サンプリングにおいては10msec毎に６回行い、
最大値と最小値を削除し、残りの４個の平均値をそれぞ
れ出力値とする。それぞれ求めた値により各色について
パッチ面の出力電圧比を算出し（ステップ1217〜121
9）、２色モードにおいては、第１現像機およひ第２現
像機に対するフィートバックを行う。バイアスコントロ
ールは第１現像機のみであり、濃度コントロールおよび
ディスペンスタイムコントロール、ADCインターバルは
第１現像機、第２現像機について行う（ステップ1220,1
221）。また、黒単色モードにおいては、第２現像機に
対するディスペンスタイム、ディスペンスコントロー
ル、インターバルコントロールを行い、カラー単色モー
ドの場合にはバイアスコントロール、およびディスペン
スコントロール、ADCインターバルコントロールを行う
（ステップ1222,1223）。

第20図は第19図で説明したPcolor、Pblackに応じてバイ
アスコントロール、ディスペンスコントロール、ADCイ
ンターバルコントロールを行う処理フローを示す図であ
る。

第20図（ａ）はカラーの場合の処理フローを示し、第12
図（ａ）において説明したように、TH_C-1≦Pcolor、TH
_C-2≦Pcolor＜TH_C-1、TH_C-3≦Pcolor＜TH_C-2、Pcolor＜
TH_C-3に応じてそれぞれバイアス設定、ディスペンスコ
ントロール、ADCインターバルのコントロールを行って
いる。

第20図（ｂ）はブラックの場合のフローを示し、第12図
（ｂ）において説明したように固定バイアスであるの
で、pblack＜TH_C-3、THb_-1≦Pblackのオープンループ
時、THb_-2≦Pblack＜THb_-1、THb_-3≦Pblack＜THb_-2に応
じてディスペンスコントロール、ADCインターバルのコ
ントロールを行っている。

第21図はADCイニシャルセッティングの動作フローを示
す図である。

ADCイニシャルセッティングはマシーン出荷時、およびX
eroモジュール交換時、製造者やシステムエンジニアが
行うもので、クリーン面は目標コピー濃度時のADCパッ
チ出力電圧値をマシーンに記憶させるようにする。これ
はマシーン毎にコントロールポイントを設定する場合、
目標濃度に設定するのに非常に時間がかかるため、予め
これをマシーンのNVMに記憶させておくことによりセッ
ティング操作を簡略化しようというためのものである。
まずADCセンサに電圧の印加し、次に指定ダイアグで第
１現像機（カラー）あるいは黒を単色モードで選択する
（ステップ1501,1502）。そして基準パッチを作成し、V
_PATCHをそれぞれカラー、黒についてサンプリングし、
さらにVclean、暗電流Vdarkをそれぞれサンプリングす
る（ステップ1504〜1506）。そして、パッチ相対電圧を
計算し、結果をTH_R2としてNVMにメモリする。この値を
基にカラー、ブラックともに適宜定数を掛けて他の基準
値を設定する。なお、予めドラムの平滑な面を剥がして
粗面を形成するとこの部分がトナーに近い特性を示すの
で、感光体モジュールにEPROMを設置し、平滑面と粗面
における反射光検出値V_PATCH、Vcleanを記憶させておく
ようにすれば初期値の設定を簡略化することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、1P2C方式においてカラー
とブラック毎に別々のコントロールを行い、質のよい２
色画像を得るとともに、信頼性の向上、低コスト化、操
作性の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の濃度コントロール方式を説明するため
の図、第２図、第３図は本発明が適用される複写機の概
略構成を示す図、第４図は本発明のシステム構成を示す
図、第５図はハード構成を示すブロック図、第６図はAD
Cセンサの構成を示す図、第７図はADCセンサの取り付け
位置を示す図、第８図はコントラスト電位と濃度との関
係を示す図、第９図は濃度に対するVpatch/Vcleanの関
係を示す図、第10図はADCパッチの形成を説明するため
の図、第11図は本発明のADCコントロール方式の構成を
示す図、第12図濃度コントロールの方法を説明するため
の図、第13図は本発明において使用する装着型トナーカ
ートリッジを示す図、第14図は現像装置の構成を示す
図、第15図は1P2C方式におけるトナー現像を説明するた
めの図、第16図はソフトウエア構成を示す図、第17図は
ADCコントロールにおけるタイミングチャートを示す
図、第18図は1P2C方式におけるADCメインフローを示す
図、第19図は２色モードと単色モードにおける処理フロ
ーを示す図、第20図はカラー濃度コントトールにおける
処理フローを示す図、第21図はブラック濃度コントロー
ルにおける処理フローを示す図である。１……濃度コントロール手段、２……検出手段、３……
現像手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に形成された光学濃度基準面にお
ける現像部、非現像部の光学濃度検出手段と、検出され
た光学濃度に基づき反転現像を行う第１現像手段、正転
手段を行う第２現像手段を制御して濃度コントロールを
行う現像バイアスコントロール部、トナー供給コントロ
ール部、濃度検出インターバルコントロール部を有する
濃度コントロール手段とを有し、濃度コントロールは所
定量記録終了時、または所定量を越えるジョブ選択時は
ジョブエンド時に行うことを特徴とする記録装置の濃度
コントロール方式。
【請求項２】現像バイアスコントロール部は、パワーON
時および光学濃度基準面の現像部、非現像部における光
学濃度比が所定範囲内であるときは、光学濃度比に応じ
て第１現像手段の現像バイアスを制御し、前記光学濃度
比が所定範囲外のときは第１現像手段、第２現像手段を
固定バイアスにすることを特徴とする請求項１記載の濃
度コントロール方式。
【請求項３】現像バイアスコントロール部は、第２現像
手段を固定バイアスにすることを特徴とする請求項１記
載の濃度コントロール方式。
【請求項４】トナー供給コントロール部は、１枚記録毎
に用紙サイズにより補正したトナー供給基準時間を加算
してトナー供給時間を算出することを特徴とする請求項
１記載の濃度コントロール方式。
【請求項５】トナー供給コントロール部は、所定濃度以
上の画素数によりトナー消費量を求め、トナー供給時間
を算出することを特徴とする請求項１記載の濃度コント
ロール方式。
【請求項６】トナー供給は、算出したトナー供給時間に
基づき現像機稼働時のみ行う請求項４または５記載の記
憶装置の濃度コントロール方式。
【請求項７】算出したトナー供給時間から実際にトナー
供給した時間を差し引いた時間に、１枚記録毎にトナー
供給基準時間を加算して次のトナー供給時間を算出する
ことを特徴とする請求項４記載の濃度コントロール方
式。
【請求項８】トナー供給コントロール部は、光学濃度基
準面の現像部、非現像部における光学濃度比が所定範囲
内のときは、光学濃度比が規定値より大きいか小さいか
に応じて第１現像手段、第２現像手段のトナー供給基準
時間を異ならせ、パワーON時および前記光学濃度比が所
定範囲外であるときは第１現像手段、第２現像手段のト
ナー供給基準時間を固定にすることを特徴とする請求項
４記載の濃度コントロール方式。
【請求項９】濃度検出インターバルコントロール部は、
光学濃度基準面の現像部、非現像部における光学濃度比
が所定範囲内のときは、光学濃度比が規定値より大きい
か小さいかに応じて第１現像手段、第２現像手段の濃度
検出インターバルを異ならせ、前記光学濃度比が所定範
囲外であるときは第１現像手段、第２現像手段の濃度検
出インターバルを固定にすることを特徴とする請求項１
記載の記録装置の濃度コントロール方式。
【請求項１０】濃度検出インターバルコントロール部
は、パワーON時には第１現像手段、第２現像手段の濃度
検出インターバルを最短にすることを特徴とする請求項
１記載の濃度コントロール方式。
【請求項１１】光学濃度基準面の現像部、非現像部にお
ける光学濃度比が所定範囲外でオープンコントロール時
においても、濃度検出を行い、現像部、非現像部におけ
る光学濃度比が所定範囲内か否か監視することを特徴と
する請求項１記載の濃度コントロール方式。
【請求項１２】感光体に粗面を形成し、該粗面を光学濃
度基準面における現像部として使用することを特徴とす
る請求項１記載の濃度コントロール方式。