JPH08289108A

JPH08289108A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08289108A
Application number: JP7085358A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Uchiyama; 明彦内山; Tatsuya Kobayashi; 達也小林; Takaaki Tsuruya; 鶴谷　　貴明; Masuaki Saito; 益朗斎藤; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Hiroshi Sasame; 裕志笹目; Yoichiro Maehashi; 洋一郎前橋; Naoki Enomoto; 直樹榎本; Haruo Fujii; 春夫藤井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-11-01
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: US5666588A; JP3581424B2

Abstract

(57)【要約】【目的】無駄なトナーを消費せず、常に正確な画像濃
度制御を行なって安定した濃度の画像を得る。【構成】パッチＰ1〜Ｐ4に対する濃度Ｄ1〜Ｄ4が得ら
れると、Ｄ1〜Ｄ4の中から制御目標ＤTargetが含まれて
いる区間を探し、パッチ濃度Ｄ1〜Ｄ4の中に制御目標Ｄ
Targetが含まれいない場合、Ｄ1〜Ｄ4の内の２点を用い
て直線補間により外挿する。これによって、Ｖ−Ｄ特性
の変動によりＤ1〜Ｄ4の範囲内にＤTargetが含まれなく
ても制御エラーとせず、常にＤmax制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像濃度制御を行なう
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式をとる画像形成装
置では、装置を使用する環境の変化、プリント枚数等の
諸条件によって画像濃度が大きく変動する。そこで、従
来よりトナーにて最大濃度(Ｄmax)の濃度検知用トナー
像（以下、これをパッチと称する）を感光ドラム上等に
試験的に作成し、その濃度を光学センサ等で検知して、
検知結果を現像バイアス等の画像形成条件にフィードバ
ックすることでＤmaxを所定の値にする最大濃度制御(Ｄ
max制御)を行なっており、これにより、安定した濃度の
画像を得ている。

【０００３】ここで、Ｄmax制御について説明する。

【０００４】まず、Ｄmax制御が開始されると、画像形
成装置を構成する画像濃度制御回路が、パターン発生回
路から濃度検知用パッチを表わす画像信号を発生させ、
この信号に従って、感光ドラム上に回転方向に沿ってＰ
1〜Ｐ4の四つのパッチの潜像を形成する。次に、これら
の潜像は、現像器によって現像されるが、このとき、最
初のパッチＰ1はＶ1，Ｐ2はＶ2，Ｐ3はＶ3，Ｐ4はＶ4の
ように、現像バイアス(ＶDC)を高圧制御回路によって各
パッチごとに切り替え、各パッチを異なる現像バイアス
で現像する。そして、感光ドラム上に作成されたＰ1〜
Ｐ4の各パッチは、濃度センサによってその濃度Ｄ1〜Ｄ
4を測定される。

【０００５】濃度検知用パッチの潜像を異なる現像バイ
アスＶDCで現像していった場合、現像バイアス(ＶDC)と
パッチの濃度（Ｏ．Ｄ．）との関係（Ｖ−Ｄ特性）は、
常温常湿では、図９に示すようになる。図９から明らか
なように、Ｖ−Ｄ特性は、特性の変化の少ない部分Ａ，
Ｃと、特性が大きく変化している部分Ｂとからなってい
る。このＶ−Ｄ特性は、また、画像形成装置が設置され
ている環境によっても変動し、例えば、図１０に示すよ
うになる。図１０では、符号ａにて示される特性が図９
と同じものであり、特性ｂは、高温高湿環境下のもの、
そして、特性ｃは、低温低湿環境下のときのものであ
る。

【０００６】図９に示すように、Ｖ−Ｄ特性において、
Ａ，Ｃ部は濃度の変化が不安定であり、Ｂでは、濃度が
安定して増加している。従って、図１０に示すように、
Ｄmax制御では、制御目標ＤTargetをＢの部分に設定
し、各パッチの濃度Ｄ1〜Ｄ4は、Ｄ1＜Ｄ2＜Ｄ3＜Ｄ4と
なり、かつ、Ｄ1〜Ｄ4のほぼ中間にＤTargetが入るよう
な現像バイアスＶ1〜Ｖ4を設定している。Ｖ1〜Ｖ4の値
には、Ｖ−Ｄ特性が多少変動してＤ1〜Ｄ4の値が変動し
ても、ＤTargetがＤ1〜Ｄ4の範囲に収まるような値を選
んでおり、また、Ｖ1〜Ｖ4は、後で行なう計算を簡単に
するために、同一の間隔（図中のｗで示され、５０Ｖ程
度）を開けている。

【０００７】上述のように、Ｖ−Ｄ特性は環境によって
大きく変動するため、Ｖ1〜Ｖ4の値を固定しているとＤ
TargetがＤ1〜Ｄ4の範囲外に出てしまう（図１０のｂ，
ｃ参照）。そこで、現像バイアスＶ1〜Ｖ4も高温高湿下
では、図１１に示すように、また、低温低湿下では、図
１２に示すように、それぞれの環境によって変えること
で、ＤTargetがＤ1〜Ｄ4のほぼ中間にくるようにしてい
る。

【０００８】上記の現像バイアスＶ1〜Ｖ4は、Ｄmax制
御が開始されると、画像形成装置内に設けられた温湿度
センサから算出される装置内の絶対水分量より、その時
点のＤmax制御に適したものが選択されるようになって
いる。そして、濃度センサで測定された各パッチの濃度
Ｄ1〜Ｄ4と、そのパッチを作成したときの現像バイアス
Ｖ1〜Ｖ4のデータを用いて、画像濃度制御回路において
制御目標の濃度ＤTargetを得るための最適な現像バイア
スＶTargetを算出する。

【０００９】この最適な現像バイアスを算出する方法
は、まず、Ｄ1〜Ｄ4の中でＤTargetが含まれている区
間、すなわち、Ｄi≦Ｄ≦Ｄi+1となっている区間を探
す。そして、このような区間が見つかった場合には、直
線補間を使ってＤTargetを得るための現像バイアスＶTa
rgetを算出する。従って、例えば、図１３に示すよう
に、Ｄ2とＤ3との間に制御目標とする濃度ＤTargetがあ
る場合、下記の式、ＶTarget＝｛（Ｖ3−Ｖ2）／（Ｄ3−Ｄ2）｝(ＤTarget−Ｄ2)＋Ｖ2 …（１）によって最適な現像バイアスＶTargetを算出する。

【００１０】そして、この現像バイアスＶTargetがメモ
リに保持され、次回のＤmax制御が行なわれるまでは、
この値を用いて画像形成を行なう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の画像形成装置において、現像バイアスＶTargetを
算出するためには、濃度ＤTargetが必ずＤ1〜Ｄ4の範囲
に入っていなければならず、それが範囲外の場合はエラ
ーとして、デフォルトとしてあらかじめ設定してある現
像バイアスを選ぶ等の処理をしなければならない。

【００１２】ここで、デフォルトの現像バイアスとは、
Ｖ1とＶ4の中間の値、または、ＤTarget＜Ｄ1ならばＶ
1、Ｄ4＜ＤTargetならばＶ4といった値である。

【００１３】この場合、最低限の画像が保証されるだけ
で、安定した濃度の画像を得ることはできない。従っ
て、正確な画像濃度制御を行なうためには、上述のよう
に、画像形成装置が置かれている環境によって現像バイ
アスＶ1〜Ｖ4の値を変える等して、適切な現像バイアス
の設定を行なうことが必要である。しかしながら、適切
な現像バイアスの設定を行なっていても、トナーの耐久
劣化や温湿度センサが追随できないような急激な環境変
化、感光ドラムの劣化等によって、ＤTargetがＤ1〜Ｄ4
の範囲外になってしまうという問題がある。

【００１４】そこで、このような事態を極力抑えるに
は、Ｖ1〜Ｖ4の各現像バイアスの間隔ｗを広げるか、パ
ッチの数を５つ以上に増やして、Ｄmax制御で制御でき
る現像バイアスの範囲を広げる方法が考えられるが、現
像バイアスの間隔を広げる方法では、直線補間をすると
きの誤差が大きくなり、また、パッチの数を増やす方法
では、消費されるトナーの量が多くなるといった問題が
ある。

【００１５】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、無駄なトナーを消費せ
ず、常に正確な画像濃度制御を行なって安定した濃度の
画像を得ることができる画像形成装置を提供することで
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上記の目的を達成するため、本発明は、像担持
体上に可視表示する画像形成装置において、前記像担持
体上にあらかじめ決めた異なるプロセス条件にて複数の
濃度パターン画像を形成する手段と、前記形成された濃
度パターン画像の濃度を読み取る手段と、前記読み取ら
れた濃度に対して第１の補間を施す手段と、前記補間し
た濃度に目標濃度が含まれているか否かを判定する手段
と、前記補間した濃度に目標濃度が含まれていない場
合、前記読み取られた濃度の内、該目標濃度に最近接の
２つの濃度を抽出する手段と、前記抽出された最近接の
２つの濃度と該２つの濃度に対応する前記プロセス条件
とを用いて第２の補間を実行する手段と、前記第２の補
間に基づいて、所定の画像濃度制御を行なうためのプロ
セス条件を決定する決定手段とを備える。

【００１７】以上の構成において、正確な画像濃度制御
を行なって安定した濃度の画像を得るよう機能する。

【００１８】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。＜第１実施例＞図１は、本発明の実施例に係る画像形成
装置の縦断面構成を示す図である。同図において、感光
ドラム１は、アルミシリンダーの外周面に有機感光体
（ＯＰＣ）、または、Ａ−Ｓｉ，ＣｄＳ，Ｓｅ等からな
る光導電体を塗布して構成され、不図示の駆動手段によ
って、図中の矢印方向に駆動されて、ローラー帯電器２
により所定電位に均一に帯電される。

【００１９】画像形成装置本体内の上方には、露光装置
を構成するレーザーダイオード７、高速モーター８によ
って回転駆動される多面鏡９、レンズ１０、及び、折り
返しミラー１１が配置される。

【００２０】そこで、レーザードライバ１２に画像信号
が入力されると、レーザードライバ１２はレーザーダイ
オード７を発光させる。そして、この光は、光路１３を
通って、画像信号に対応した光情報が感光ドラム１を照
射するので、感光ドラム１上に潜像が形成される。

【００２１】さらに、感光ドラム１が矢印方向に進む
と、感光ドラム１と現像装置４内の現像スリーブ４ａと
の間には、バイアス電源１４より、周波数：８００〜３
５００Ｈｚ、振幅：４００〜３０００Ｖ、波形の積分平
均値ＶDC：−５０〜−５５０Ｖからなる、直流電圧と交
流電圧とを重畳した現像バイアスが印加されることで、
潜像が現像されてトナー可視像となる。このようにして
現像されたトナー可視像は、所定のバイアスが印加され
た転写ローラー３により転写紙Ｐ上に転写される。そし
て、トナー像が転写された転写紙Ｐは、不図示の搬送手
段により搬送され、トナー像は定着装置５によって溶融
固着されて永久像となる。

【００２２】なお、感光ドラム１上に残留したトナー
は、例えば、ファーブラシ、ブレード手段等にて構成さ
れるクリーニング装置６によって清掃される。

【００２３】以下、本実施例に係る画像形成装置におけ
るＤmax制御について説明する。

【００２４】図２は、本実施例に係るＤmax制御の内、
パッチの濃度測定以降の処理を示すフローチャートであ
る。すなわち、パッチＰ1〜Ｐ4に対する濃度Ｄ1〜Ｄ4が
得られると、まず、これらＤ1〜Ｄ4の中から制御目標Ｄ
Targetが含まれている区間を探す（図２のステップＳ
１）。そして、このような区間が見つかった場合、上述
と同様な直線補間での内挿により、現像バイアスＶTarg
etを算出する（ステップＳ２）。

【００２５】一方、Ｄ1〜Ｄ4の区間に制御目標ＤTarget
が含まれず（ステップＳ１での判定がＮＯ）、例えば、
図４に示すように、ＤTarget＜Ｄ1の場合（ステップＳ
３での判定がＹＥＳ）には、Ｄ１，Ｄ2の２点を用いて
直線補間により外挿することによって、現像バイアスＶ
Targetを算出する（ステップＳ４）。すなわち、ＶTarget＝｛（Ｖ2−Ｖ1）／（Ｄ2−Ｄ1）｝(ＤTarget−Ｄ1)＋Ｖ1 …（２）によって現像バイアスＶTargetを算出する。

【００２６】また、Ｄ1〜Ｄ4の区間に制御目標ＤTarget
が含まれず、図３に示すように、Ｄ4＜ＤTargetの場合
には、Ｄ3，Ｄ4の２点を用いて直線補間により外挿する
ことによって、現像バイアスＶTargetを算出する（ステ
ップＳ５）。すなわち、ＶTarget＝｛（Ｖ4−Ｖ3）／（Ｄ4−Ｄ3）｝(ＤTarget−Ｄ3)＋Ｖ3 …（３）によって現像バイアスＶTargetを算出する。

【００２７】そして、上記のようにして算出された現像
バイアスＶTargetは、メモリ２０に保持され(ステップ
Ｓ６)、次回のＤmax制御が行なわれるまでは、この値を
用いて画像形成を行なう。

【００２８】以上説明したように、本実施例によれば、
パッチ濃度Ｄ1〜Ｄ4の中に制御目標ＤTargetが含まれい
ない場合、Ｄ1〜Ｄ4の内の２点を用いて直線補間により
外挿することによって、Ｖ−Ｄ特性の変動によりＤ1〜
Ｄ4の範囲内にＤTargetが含まれなくてもエラーになる
ことなく、常にＤmax制御を行なうことができ、安定し
た濃度の画像を得ることができる。＜第２実施例＞以下、本発明に係る第２の実施例につい
て説明する。ただし、以下の実施例に係る画像形成装置
は、図１に示す、上記第１実施例に係る画像形成装置と
同様な構成をとるので、ここでは、その図示及び説明を
省略する。

【００２９】上述のように、Ｄmax制御は、図９に示す
特性Ｂの部分を用いて行なっている。しかし、外挿を行
なう場合は、図５，図６に示すように、何らかの原因で
Ｖ−Ｄ特性が、温湿度センサ１８から判断されるＶ−Ｄ
特性よりも極端に変動してしまい、制御目標濃度ＤTarg
etとパッチの濃度Ｄ1〜Ｄ4とが、それぞれ傾きの異なる
領域にまたがった場合、計算による最適な現像バイアス
ＶTargetと実際に最適な現像バイアスＶTargetとが大き
く異なり、不正確な制御となってしまう。

【００３０】そこで、ＤTarget＜Ｄ1の場合には、外挿
して求めたＶTargetとＶ1との差の絶対値ＬT1と、Ｖ1と
Ｖ2との差の絶対値Ｌ12との比ＬT1／Ｌ12が所定の値ｋ
以上、または、Ｄ4＜ＤTargetの場合には、外挿して求
めたＶTargetとＶ4との差の絶対値ＬT4と、Ｖ3とＶ4と
の差の絶対値Ｌ34との比ＬT4／Ｌ34が所定の値ｋ以上で
あった場合には、ＤTargetとＤ1〜Ｄ4とがそれぞれ傾き
の異なる領域にまたがっていると判断する。そして、こ
の場合を制御エラーとして、デフォルトとしてあらかじ
め用意してある現像バイアスを以後の画像形成に用い
る。

【００３１】一方、ＬT1／Ｌ12、または、ＬT4／Ｌ34が
所定の値ｋ未満であった場合には、外挿して求めた現像
バイアスＶTargetをＤmax制御の結果として、以後の画
像形成に用いる。なお、このｋの値は、１.５〜２.５程
度が好ましいが、Ｖ−Ｄ特性や制御に要求する精度によ
っては、その値を変更しても構わない。

【００３２】以上説明したように、本実施例によれば、
Ｖ−Ｄ特性が多少変動した場合には外挿して現像バイア
スを求めることにより、安定した画像を得ることがで
き、また、Ｖ−Ｄ特性が極端に変動した場合には、画像
形成にデフォルトの現像バイアスを用いるので、さらに
画像が悪化するといった事態を防ぐことができる。＜第３実施例＞以下、本発明に係る第３の実施例につい
て説明する。ただし、以下の実施例に係る画像形成装置
も、図１に示す、上記第１実施例に係る画像形成装置と
同様な構成をとるので、ここでは、その図示及び説明を
省略する。

【００３３】上記の第２実施例では、Ｖ−Ｄ特性が極端
に変動して、図５，６に示すように、制御目標濃度ＤTa
rgetとパッチの濃度Ｄ1〜Ｄ4がそれぞれ傾きの異なる領
域にまたがった場合、制御エラーとしている。本実施例
では、ＬT1／Ｌ12、または、ＬT4／Ｌ34が所定の値ｋ以
上である場合には、パッチＤ1〜Ｄ4の作成に使った現像
バイアスＶ1〜Ｖ4の値を変えて、再びＤmax制御を行な
うことを特徴とする。

【００３４】具体的には、ＤTarget＜Ｄ1、かつ、ＬT1
／Ｌ12≧ｋということは、図７に示すような状況になっ
ていると予想されるので、パッチ作成の現像バイアス
を、図７に示すように、Ｖ1'，Ｖ2'，Ｖ3'，Ｖ４'に変
更する。

【００３５】一方、Ｄ4＜ＤTarget、かつ、ＬT4／Ｌ34
≧ｋの場合は、図８に示すような状況になっていると予
想されるので、パッチ作成の現像バイアスＶ1〜Ｖ4を、
図８に示すように変更する。なお、図７におけるＶ1と
Ｖ4'との間隔、または、図８におけるＶ4とＶ1'との間
隔ｘは、ｗ以上離すのが好ましい。

【００３６】以上説明したように、本実施例によれば、
Ｄmax制御時にＶ−Ｄ特性が大きく変動していた場合に
は、現像バイアスの変更をしてから、再び、Ｄmax制御
を行なってＶTargetを求め、この制御によっても制御エ
ラーとなる場合は、もはやこの制御では補正できない程
度にＶ−Ｄ特性が大きく変動していると判断して、現像
バイアスにはデフォルト値を用いて画像形成を行なうこ
とにより、常に安定した画像を得ることができる。

【００３７】なお、本発明にかかる画像形成装置は、上
記の各実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨
の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、補
間方法としては、直線補間以外にも、多項式等を用いた
補間でもよく、また、Ｄmax制御によって制御されるの
は、現像バイアス以外にも帯電電位や露光量等でもよ
い。また、本発明は、多色画像形成装置にも適用可能な
のは勿論である。

【００３８】さらに、多重転写方式の多色画像形成装置
においては、転写体上にパッチを形成してＤmax制御を
行なうようにしてもよい。

【００３９】本発明は、複数の機器から構成されるシス
テムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用して
も良い。また、本発明は、システムあるいは装置にプロ
グラムを供給することによって達成される場合にも適用
できることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
補間した濃度に目標濃度が含まれていない場合、抽出し
た、目標濃度に最近接の２つの濃度に対応するプロセス
条件を用いて行なった補間に基づいて、所定の画像濃度
制御を行なうためのプロセス条件を決定することで、最
小限のトナー消費で、常に安定した濃度の画像を得るこ
とができる。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の断面構成
を示す図である。

【図２】第１実施例におけるパッチの濃度測定以降の処
理を示すフローチャートである。

【図３】第１実施例において制御目標濃度が画像濃度制
御で得られるパッチの濃度の範囲の外にあった場合の補
間方法を示す図である。

【図４】第１実施例において制御目標濃度が画像濃度制
御で得られるパッチの濃度の範囲の外にあった場合の補
間方法を示す図である。

【図５】Ｖ−Ｄ特性が極端に変動した場合、外挿で求め
られる現像バイアスと実際の最適な現像バイアスが異な
ることを示す図である。

【図６】Ｖ−Ｄ特性が極端に変動した場合、外挿で求め
られる現像バイアスと実際の最適な現像バイアスが異な
ることを示す図である。

【図７】第３実施例に係る画像濃度制御に用いる現像バ
イアスを示す図である。

【図８】第３実施例に係る画像濃度制御に用いる現像バ
イアスを示す図である。

【図９】現像バイアスとパッチ濃度との関係であるＶ−
Ｄ特性を示す図である。

【図１０】各環境下でのＶ−Ｄ特性と、画像濃度制御に
用いる現像バイアスの決定方法を示す図である。

【図１１】高温高湿環境下での画像濃度制御に用いる現
像バイアスの決定方法を示す図である。

【図１２】低温低湿環境下での画像濃度制御に用いる現
像バイアスの決定方法を示す図である。

【図１３】内挿による補間方法を示す図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２ローラー帯電器３転写ローラー４現像装置６クリーニング装置７レーザーダイオード８高速モーター９多面鏡１０レンズ１１折り返しミラー１２レーザードライバ１３光路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斎藤益朗東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小林哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者笹目裕志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者前橋洋一郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者榎本直樹東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者藤井春夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に画像を形成する画像形成装
置において、前記像担持体上にあらかじめ決めた異なるプロセス条件
にて複数の濃度パターン画像を形成する手段と、前記形成された濃度パターン画像の濃度を読み取る手段
と、前記読み取られた濃度に対して第１の補間を施す手段
と、前記補間した濃度に目標濃度が含まれているか否かを判
定する手段と、前記補間した濃度に目標濃度が含まれていない場合、前
記読み取られた濃度の内、該目標濃度に最近接の２つの
濃度を抽出する手段と、前記抽出された最近接の２つの濃度と該２つの濃度に対
応する前記プロセス条件とを用いて第２の補間を実行す
る手段と、前記第２の補間に基づいて、所定の画像濃度制御を行な
うためのプロセス条件を決定する決定手段とを備えるこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】さらに、前記決定手段にて決定されたプ
ロセス条件の、所定条件からの変動の度合いを算出する
手段を備え、前記変動の度合いが所定量以上の場合、あらかじめ用意
したプロセス条件によって前記画像濃度制御を行なうこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】さらに、前記決定手段にて決定されたプ
ロセス条件の所定条件からの変動の度合いを算出する手
段と、前記変動の度合いが所定量以上の場合、前記あらかじめ
決めた異なるプロセス条件を変更する手段とを備え、前記変更したプロセス条件によって前記画像濃度制御を
再度行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記プロセス条件は、前記像担持体に対
する現像バイアスであることを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記第２の補間は、直線補間による外挿
であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項６】前記所定の条件は、前記決定されたプロ
セス条件と制御目標濃度に最も近い濃度の画像を得たプ
ロセス条件との差の絶対値と、前記第２の補間に用いた
２つのプロセス条件の差の絶対値と比が１.５〜２.５と
なる条件であることを特徴とする請求項２あるいは請求
項３に記載の画像形成装置。