JPH08265570A

JPH08265570A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08265570A
Application number: JP7068166A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sekiguchi; 敦史関口; Kimio Nishizawa; 公夫西沢; Kazuo Yasuda; 和夫安田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は画像形成装置に関し、中間調画像の
濃度制御を正確に行なうことができる画像形成装置を提
供することを目的としている。【構成】像担持体上にトナーを付着させて画像形成を
行なう画像形成装置において、前記像担持体上に画像濃
度検出用パターンを形成するパターン形成手段と、前記
像担持体上に付着したトナーによる画像濃度を検出する
画像濃度検出手段と、前記画像濃度検出手段で検出した
濃度に応じて画像濃度制御を行なう制御部と、該制御部
内に設けられ、前記パターン形成手段で作成した複数段
階の階調パターンの画像濃度検出手段の出力と、画像濃
度との関係を記憶する階調テーブルを具備して構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は画像形成装置の構成概念図であ
る。図において、１は像担持体である感光体ドラムで、
ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので、電位的に接
地されており、時計方向（図の矢印方向）にメインモー
タ（図示せず）により駆動回転される。２は帯電器で、
感光体ドラム１の周面に対し、電位ＶH の一様な帯電
を、電位ＶG に保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤ
によるコロナ放電によって与える。この帯電器２による
帯電に先立って、前プリントまでの感光体の履歴をなく
すために、発光ダイオード等を用いた露光器（例えばＰ
ＣＬ）３による露光を行って感光体周面の除電をしてお
く。

【０００３】感光体１への一様帯電の後、レーザ光学系
４により画像信号に基づいた像露光が行われる。レーザ
光学系４は、図示しないレーザダイオードを発光光源と
し、回転するポリゴンミラー，ｆθレンズ等を経て反射
ミラー５により光路を曲げられ走査を行なうもので、感
光体ドラム１の回転（副走査）によって静電潜像が形成
される。ここでは、文字部に対して露光を行ない、文字
部の方が低電位ＶL となるような反転潜像を形成する。

【０００４】感光体ドラム１の周縁にはトナーとキャリ
アとからなる２成分現像剤をそれぞれ内蔵した現像器１
０が設けられていて、現像はマグネットを内蔵し現像剤
を保持して回転する現像スリーブ（図示せず）によって
行われる。現像剤は、金属酸化物をコアとしてその周囲
に絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリマー
を主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤，シリカ，
酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、現像剤
は層形成手段によって現像スリーブ上に数百μｍ程度の
ある一定の層厚（現像剤）に規制されて現像域へと搬送
される。

【０００５】現像域における現像スリーブと感光体ドラ
ム１との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい０．２ｍｍ
〜１．０ｍｍとして、この間に電圧値ＶACのＡＣバイア
スと、電圧値ＶDCのＤＣバイアスが重畳して印加され
る。１１は交流バイアス電圧値ＶACを与える交流電圧源
１１、１２は直流バイアス電圧値を与える直流電圧源で
ある。ＶDCとＶH ，トナーの帯電は同極性であるため、
ＶACによってキャリアから離脱する契機を与えられたト
ナーは、ＶDCより電位の高いＶH の部分には付着せず、
ＶDCより電位の低いＶL 部分に付着し、顕像化（反転現
像）が行われる。

【０００６】一方、給紙カセット６より搬出された記録
紙Ｐは、一旦停止し、転写のタイミングの整った時点
で、転写域へと給紙される。転写域においては、転写部
７により感光体ドラム１表面上に形成されたトナー像が
転写される。次いで、記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態と
された分離ブラシ（図示せず）によって除電され、感光
体ドラム１の周面により分離して定着部８に搬送され、
熱ローラと定着ローラ（図示せず）の加熱，加圧によっ
てトナーを溶着した後、排紙ローラを介して装置外部に
排出される。

【０００７】一方、記録紙Ｐを分離した感光体ドラム１
は、クリーニングブレード９の圧接により残留トナーを
除去，清掃し、再び露光器３による除電と帯電器２によ
る帯電を受けて、次の画像形成のプロセスに入る。な
お、前記クリーニングブレード９は感光体面のクリーニ
ング後直ちに移動して感光体ドラム１の周面より待避す
る。

【０００８】以上、現像器１０が１個のモノクロ画像形
成の場合について説明したが、現像器１０を複数設け
て、カラー画像形成を行なうこともできる。その場合に
は、現像器１０を、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），
Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４個設けて、４種類の
トナー像を感光体ドラム１上に形成し、記録紙Ｐ上に転
写することによりカラー画像形成を行なうことができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した画像形成装置
においては、感光体ドラム１の画像濃度を制御するため
の基準パッチを設けて、この基準パッチを検知センサで
読み取り、読み取り出力に応じてトナー供給量若しくは
レーザパワーを制御するプロセスコントロールが行われ
るのが一般的である。検知センサにより基準パッチの出
力を読み取り、画像形成条件（例えば現像スリーブ回転
数やレーザパワー）を制御するというプロセスコントロ
ールシステムは、その動作精度もさることながら、画像
濃度が電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・定
着）の変動因子の影響を受けて変化するため、最適制御
を行なうことは一般に困難である。その理由は、前記し
たように、電子写真プロセスの変動や、使用環境，プリ
ント数等により資材，機械が時々刻々と変化するからで
ある。このプロセスの変動の影響は特に中間調画像の場
合に大きくなる。

【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、中間調画像の画像濃度制御を正確に行な
うことができる画像形成装置を提供することを目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
本発明は、像担持体上にトナーを付着させて画像形成を
行なう画像形成装置において、前記像担持体上に画像濃
度検出用パターンを形成するパターン形成手段と、前記
像担持体上に付着したトナーによる画像濃度を検出する
画像濃度検出手段と、前記画像濃度検出手段で検出した
濃度に応じて画像濃度制御を行なう制御部と、該制御部
内に設けられ、前記パターン形成手段で作成した複数段
階の階調パターンの画像濃度検出手段の出力と、画像濃
度との関係を記憶する階調テーブルを具備することを特
徴としている。

【００１２】この場合において、前記制御部は、画像濃
度を制御するにあたり、画像濃度検出手段の出力をもと
に前記階調テーブルを参照し、所望の濃度を得るための
ＰＷＭのデューティ比率を決定することが、希望の画像
濃度を得る上で好ましい。

【００１３】更に、前記制御部は、ベタパターン画像の
トナー付着量を所定の処理により制御した後、画像濃度
制御を行なうことが、中間調画像の濃度制御をより正確
に行なう上で好ましい。

【００１４】

【作用】前記パターン形成手段で作成した複数段階の階
調パターンの画像濃度検出手段の出力と、画像濃度との
関係を記憶する階調テーブルを制御部内に設けた。この
結果、画像濃度検出手段の出力から直ちに希望の画像濃
度を与えるためのレーザ光学系の駆動ＰＷＭのデューテ
ィ比率を決定することができ、中間調画像の濃度制御を
正確に行なうことができるこの場合において、前記制御部は、画像濃度を制御する
にあたり、画像濃度検出手段の出力をもとに前記階調テ
ーブルを参照し、所望の画像濃度を得るためのＰＷＭの
デューティ比率を決定することにより、希望の画像濃度
を得ることができる。

【００１５】更に、前記制御部は、ベタパターン画像の
トナー付着量を所定の処理により制御した後、画像濃度
制御を行なうことが、中間調画像の濃度制御をより正確
に行なうことができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。図７と同一のものは、同一の符号を付して示す。図
において、１３は現像器１０内に設けられた現像スリー
ブ、１５は像担持体としての感光体ドラム１上に形成さ
れたトナー像の量を検出する検知センサである。該検知
センサとしては、例えば発光素子としてのＬＥＤと、受
光素子としてのフォトトランジスタの対が用いられる。

【００１７】図２は検知センサ１５の配置例を示す図で
ある。図に示すように、検知センサ１５は、発光素子と
しての発光ダイオード（ＬＥＤ）１５ａと、受光素子と
してのフォトトランジスタ１５ｂより構成される。図で
は、ＬＥＤ１５ａの発光は垂線（破線で示す）に対して
４０゜の角度で感光体ドラム表面１ａに入射され、反射
された光信号は垂線に対して４０゜の方向に配置された
フォトトランジスタ１５ｂで受光される。

【００１８】図３は検知センサ１５の回路構成例を示す
図である。発光側では、ＬＥＤ１５ａの一端は電圧ＶLE
D に接続され、他端は１ｋΩの抵抗Ｒ１を介して接地さ
れている。受光側では、フォトトランジスタ１５ｂのコ
レクタには５Ｖの電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタは３
６ｋΩの抵抗Ｒ２と６８ｋΩの抵抗Ｒ３の直列回路に接
続されている。抵抗直列回路の他端は接地されている。
そして、出力Ｖｏｕｔは、抵抗Ｒ２とＲ３の接続点から
取り出される。

【００１９】このように構成された回路において、ＬＥ
Ｄ１５ａからの発光光は、感光体ドラム表面１ａに入射
される。そして、この感光体ドラム表面１ａからは画像
濃度に応じた反射光が反射され、この反射光がフォトト
ランジスタのベース部に照射されると、フォトトランジ
スタ１５ｂはオンになる。反射光が大きいほど、受光側
の出力Ｖｏｕｔは大きくなる。これにより、感光体ドラ
ム表面１ａの画像濃度を検出することができる。

【００２０】２０は、検知センサ１５で検出した濃度に
応じて全体の動作（画像形成条件）の制御を行なう制御
部である。制御部２０において、２１はパターン形成手
段で作成した複数段階の階調パターン（パッチ）の検知
センサ１５の出力と、画像濃度との関係を記憶する階調
テーブル、２２は装置のプリント枚数累積値，感光体ド
ラム１の回転数，現像器１０の使用回数等が記憶される
メモリである。その他の部分は、図７と同一である。図
１に示す装置の好ましい動作条件は、感光体ドラム表面
の帯電電位が−７５０Ｖ、直流バイアス電位ＶDC＝−６
５０Ｖ、交流バイアス電位ＶAC＝１．８ｋＶｐｐ、周波
数８．０ｋＨｚ、現像剤搬送量が２０〜３０ｍｇ、画像
書き込み電位が−４０〜−５０Ｖ、ＰＷＭのデューティ
が１００％，７５％，５０％，２５％，１２，５％、像
担持体ラインスピード１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリー
ブラインスピードが２５０ｍｍ／ｓｅｃ程度である。こ
のように構成された装置の動作を説明すれば、以下のと
おりである。

【００２１】（１）基準パッチの作成先ず、感光体ドラム１に中間調画像濃度の基準となるパ
ターン（基準パッチという）を複数段階形成する。この
基準パッチの形成方法としては、感光体ドラム１の周方
向に形成する方法と、感光体ドラムの軸方向に形成する
方法がある。

【００２２】基準パッチの形成は、中間調濃度を与える
パッチの場合、作成するパターンは、中間調濃度・線幅
の変化を捉えることができるパターンである必要があ
る。このため、使用環境，使い込みにより変化を受けや
すい感光体の中間電位領域により形成されるパターンを
選択する必要がある。中間電位領域を実現する手段とし
ては、例えばディザパターンが用いられる。

【００２３】図４はディザマトリクスの階調表現方法の
説明図である。図は、Ｂａｙｅｒ型のディザマトリクス
である４×４画素の場合を示している。４×４マトリク
スの場合、画素数は１６であり、１６通りの階調を表現
することができる。図では、１６個の画素のうちの４個
にトナーを付着させた場合を示している。例えば、
（１，１）の画素にトナーを付着される場合、図に示す
ようにレーザ光学系４の駆動パルスをＰＷＭで与えるも
のとすると、デューティ１００％（ベタに相当）から０
％まで多段階の与え方が考えられる。デューティを高く
すると、その画素の濃度は高くなり、デューティ比率を
小さくすると、その画素の濃度は低くなる。図のＰ１〜
Ｐ４はＰＷＭのデューティ比率が順次小さくなる様子を
示す。このように、画素毎に濃度を可変することができ
る。

【００２４】図４に示すようなパッチを１６階調分だけ
感光体ドラム１に形成する。なお、１６階調のパッチを
形成する前に、ベタパッチ画像のトナー付着量を予め所
定の処理により制御しておくことが好ましい。このベタ
パッチ画像のトナー付着量の制御方法としては、例えば
以下に示すような技術が用いられる。

【００２５】（ベタパッチ画像のトナー付着量の調整）
感光体ドラム１面に形成されたベタパッチ画像を検知セ
ンサ１５で検出し、検出されたパッチ画像の出力に基づ
いて適正な画像の形成条件が得られるように、感光体ド
ラム１に対する現像スリーブ１３の周速比を可変設定す
ることができる画像形成装置において、画像を形成する
前に、設定された所定周速比で感光体ドラム１上にパッ
チ画像を形成し、パッチ画像のトナー量を検知センサ１
５で検出し、該検知センサ１５により検出されたパッチ
画像の出力に基づいて、感光体ドラム１上におけるパッ
チ画像のトナー付着量を、トナー付着量算出手段（ここ
では制御部２０内のＣＰＵ）で算出し、トナー付着量推
定手段（ここでは制御部２０内のＣＰＵ）により、前記
パッチ画像のトナー付着量を基準として、現像スリーブ
１３表面のバイアス電圧、感光体ドラム１上の表面電位
に基づいて、周速比に応じて感光体ドラム１にトナーが
付着する量を推定し、推定された周速比とトナー付着量
との関係に基づいて、所望のトナー付着量となるように
周速比を設定する。これにより、画像形成時の環境変化
に対応して周速比を可変設定することが可能となり、適
正な画像の形成条件が得られる。即ち、中間調画像の濃
度制御をより正確に行なうことができる。

【００２６】温度，湿度等の変化等、画像形成時の環境
が変化すると、パッチ画像のトナー付着量はその時の動
作環境に応じた値となり、このパッチ画像のトナー付着
量を基準として現像スリーブの周速比に応じたトナー付
着量が推定されるので、画像形成時の環境変化に対応し
て周速比を可変設定することが可能となり、適正な画像
の形成条件が得られる。

【００２７】このように、ベタパッチのトナー付着量を
予め正確に制御しておくことにより、作成される基準パ
ッチの濃度センサ出力と濃度計で測定した濃度が正確な
ものとなり、本発明をより正確に行なうことができる。

【００２８】（２）階調テーブルの作成前記の１６階調パッチのそれぞれに対して、検知センサ
１５による検出動作を、レーザ光学系４のＰＷＭのデュ
ーティ比率１００％，７５％，５０％，２５％，１２．
５％と順次行ない、検知センサ出力（パッチ検知出力）
と画像濃度との関係、及びディザ階調と画像濃度との関
係を求める。

【００２９】図５はディザパターン（Ｂａｙｅｒ）と画
像濃度との関係を示す図である。横軸はディザパターン
（１６階調）、縦軸は濃度計で読み取った画像濃度値で
ある。●がデューティ１００％の場合を、○がデューテ
ィ７５％の場合を、□がデューティ５０％の場合を、△
がデューティ２５％の場合を、×がデューティ１２．５
％の場合をそれぞれ示す。図中に示すｍ／ａは単位エリ
ア当たりのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ² ）を示す。具体
的には１６階調目のトナー付着量である。

【００３０】Ｂａｙｅｒタイプの場合、特有のカーブを
描くものの、ＰＷＭのデューティ比率を変えることで、
表現できる画像濃度の範囲を変えることができ、制御方
式にＰＷＭを用いることで、中間調濃度を制御できるこ
とが分かった。

【００３１】図６はディザパッチ（基準パッチ）出力
（検知センサ１５の出力）と画像濃度の関係を示す図で
ある。横軸はディザパッチ出力（Ｖ）、縦軸は濃度計で
測定した濃度である。この特性も、パッチ検知システム
固有のカーブを描いていると考えれる。そして、パッチ
検知出力（検知センサ１５の出力）と画像濃度は対応が
とれていることが分かった。

【００３２】そこで、制御部２０内の階調テーブル２１
に図６の特性を記憶させておく。（３）画像濃度制御制御部２０は、階調テーブル２１に記憶されている、そ
れぞれのＰＷＭに対するパッチ検知出力と画像濃度との
関係から適正なＰＷＭのデューティ比率を割り出す。こ
こで、どの画像濃度に設計するかによって、用いるＰＷ
Ｍのデューティ比率を変えるようにする。これにより、
希望の画像濃度を得ることができる。

【００３３】制御部２０は、ＰＷＭを変えたディザ階調
濃度を濃度センサ１５で検出し、階調テーブル２１を参
照し、所望の画像濃度階調になるように、ＰＷＭのデュ
ーティ比率を決定し、レーザ光学系４を駆動する。これ
により、所望の中間調濃度の画像を得ることができる。
例えば、濃度センサ１５の出力が、２Ｖであったものと
し、希望の画像濃度０．８を得るためには、デューティ
比率２５％でレーザ光学系４を駆動すればよい（図６参
照）。

【００３４】上述の実施例では、１６階調全ての基準パ
ッチを作成して、画像濃度を制御する場合を例にとっ
た。しかしながら、実用上はディザ画像の一部を用いた
ものでも中間調画像濃度制御を行なうことができるの
で、基準パッチの数を減らした階調テーブル２１を作成
し、画像濃度制御を行なうようにしてもよい。これによ
り、濃度制御に要する時間を短縮することができ、また
トナー量の消費を抑えることができる。

【００３５】上述の実施例では現像器１０が１個のモノ
クロ画像形成の場合について説明したが、現像器１０を
複数設けて、カラー画像形成を行なうこともできる。そ
の場合には、現像器１０を、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼ
ンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４個設けて、
４種類のトナー像を感光体ドラム１上に形成し、記録紙
Ｐ上に転写することによりカラー画像形成を行なうこと
ができる。

【００３６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれぱ、前記パターン形成手段で作成した複数段階の階
調パターンのトナー量検出手段の出力と、画像濃度との
関係を記憶する階調テーブルを制御部内に設け、トナー
量検出手段の出力から直ちに希望の画像濃度を与えるた
めのレーザ光学系の駆動ＰＷＭのデューティ比率を決定
することができ、中間調画像の濃度制御を正確に行なう
ことができるこの場合において、前記制御部は、トナー濃度を制御す
るにあたり、トナー量検出手段の出力をもとに前記階調
テーブルを参照し、所望の濃度を得るためのＰＷＭのデ
ューティ比率を決定することにより、希望の画像濃度を
得ることができる。

【００３７】更に、前記制御部は、ベタパターン画像の
トナー付着量を所定の処理により制御した後、画像濃度
制御を行なうことが、中間調画像の濃度制御をより正確
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】検知センサの配置例を示す図である。

【図３】検知センサの回路構成例を示す図である。

【図４】ディザマトリクスの階調表現方法の説明図であ
る。

【図５】ディザパターンと画像濃度の関係を示す図であ
る。

【図６】ディザパッチ出力と画像濃度の関係を示す図で
ある。

【図７】画像形成装置の構成概念図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電器３露光器４レーザ光学系５ミラー６給紙カセット７転写部８定着部９クリーニングブレード１０現像器１１交流電圧源１２直流電圧源１３現像スリーブ１５検知センサ２０制御部２１階調テーブル２２メモリ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/04 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ａ 15/08 １１５ＭＨ０４Ｎ 1/405 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｂ 1/403 １０３Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上にトナーを付着させて画像形
成を行なう画像形成装置において、前記像担持体上に画像濃度検出用パターンを形成するパ
ターン形成手段と、前記像担持体上に付着したトナーによる画像濃度を検出
する画像濃度検出手段と、前記画像濃度検出手段で検出した濃度に応じて画像濃度
制御を行なう制御部と、該制御部内に設けられ、前記パターン形成手段で作成し
た複数段階の階調パターンの画像濃度検出手段の出力
と、画像濃度との関係を記憶する階調テーブルを具備す
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記制御部は、画像濃度を制御するにあ
たり、画像濃度検出手段の出力をもとに前記階調テーブ
ルを参照し、所望の濃度を得るためのレーザ光学系のＰ
ＷＭのデューティ比率を決定することを特徴とする請求
項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記制御部は、ベタパターン画像のトナ
ー付着量を所定の処理により制御した後、画像濃度制御
を行なうことを特徴とする請求項２記載の画像形成装
置。