JPH09127770A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像変動要因に対応して適正に且つ精度良く記
録画像のトナー付着量の調整を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する。 【解決手段】記録紙に記録画像を形成する以前に、制御
部８が、感光体ドラム１上に形成されたパッチ画像とそ
の周辺の双方の反射光量に応じた検知センサ９の出力電
圧を取得し、該出力電圧の比に基づいて所望のトナー付
着量となるように現像器３の周速比及び感光体ドラム１
への露光量を制御することにより、記録画像は濃度変動
要因に対応して制御され、適正且つ精度良く記録画像の
調整を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法または
静電記録法を用いる複写機、プリンタ等の画像形成装
置、特に、像担持体へのトナーの付着量を制御して色や
付着量の安定性を向上させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル方式、反転現像の画像形
成装置が実用化されており、例えばカラー電子写真複写
機並びにパーソナルコンピュータやファクシミリ等の出
力部を構成するカラー記録装置が知られている。このよ
うな画像形成装置においては、連続運転時であっても再
現性の良好な記録画像を得るために、調整作業を行なう
必要があるが、この調整作業は複雑でしかも煩雑である
という問題点を有していた。この問題点を解消するため
に、現在ではパッチ検知方式による画像濃度コントロー
ル技術が採用されている。

【０００３】特開昭６３−１１３５６８号公報には、こ
のパッチ検知方式の技術が開示されている。即ち、記録
媒体上に画像記録する前に、イエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）等の各色毎の
階調濃度パターンを感光体ドラム上に形成し、検知セン
サによって該パターン濃度を測定することで補正量を求
めて、画像記録するときに画像補正して濃度調整処理を
行なうようにしている。

【０００４】しかし、上記技術では、各色毎の濃度パタ
ーンの測定データの種類や数量が膨大となり、調整処理
に関わる制御が複雑化したり用意する補正データも増大
し設計コストが膨大になり過ぎるという問題点があるた
め、パッチ画像の検知濃度データ値の変動に合わせてト
ナー付着量を制御するように、メモリから補正用の制御
係数を読み出して現像スリーブの回転数を速度可変にフ
ィードバック制御する技術も開発されている（特願平６
−１８９２１１号公報）。

【０００５】すなわち、図５に示した検知センサの出力
電圧とトナー付着量との関係を示す図のようにパッチ画
像のトナー付着量を少なくし過ぎると斜線部分のように
パッチ画像の検知信号値がトナー付着量の若干の増減で
大きく変動してしまい、一方、パッチ画像のトナー付着
量を多くし過ぎるとトナー付着量が増減しても検知信号
値が変わらなくなるため、検知センサの特性上、かかる
不安定領域を除いた安定領域内に検知信号の値が入るよ
うに、現像スリーブの回転数を画像記録モード時の１／
３に減じ、感光ドラムへのカラーパッチ画像のトナー付
着量を１／３に落として形成したパッチ画像を検知する
ことで、基準のトナー付着量からのズレ量を正確に認識
し、現像スリーブ回転数と感光ドラムのトナー付着量と
の関係に基づいて記録媒体への画像形成時のトナー付着
量を予測し、この現像スリーブ回転数を制御するように
している。

【０００６】こうした、安定領域でカラーパッチ画像を
形成する技術を踏まえ、さらに、周速比（感光ドラムの
周速に対する現像スリーブの周速の比）に対するトナー
付着量の飽和特性や感光ドラムの経時変化によるトナー
付着量の変化を考慮して推定演算を行なって、トナー付
着量の正確な予測を行なう技術も開発されている（特願
平６−２８０７１９号公報）。

【０００７】また、特開平５−３０２８９２号公報のよ
うに、感光ドラム上に最大濃度を有する補正用パッチを
形成して、トナーの付着している部分とトナーの付着し
ていない反射光量から濃度センサの感度を求め、最適な
濃度調整を行なう技術も開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
のパッチ検知方式による画像濃度コントロール技術もパ
ッチ画像を基準付着量に設定して実際の記録画像の濃度
調整を可能とするものであるが、例えば、温度・湿度等
の周囲環境や使用するトナー特性が異なったり、経時変
化等によって感光体ドラムの特性が異なったりして、場
所によって該周面上のトナー付着特性にバラツキが発生
してしまうと、パッチ画像自体の濃度が大きく変わって
しまうことになる。

【０００９】一方、一定の周速比のもとで形成されたパ
ッチ画像には一定のトナー付着量（基準値）があるとの
認識にもとに、画像形成装置は記録画像の濃度調整を行
なっているため、これら種々の濃度変動要因によってパ
ッチ画像の濃度が変化して上記安定領域を外れた場合
に、正常なパッチ画像の検知ができなくなり記録画像の
正確な濃度補正ができなくなるという問題を生じる。

【００１０】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、画像変動要因に対応して適正に且つ精度
良く記録画像のトナー付着量の調整を行なうことができ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、上記従来の問
題点を解決するものであって、請求項１記載の発明は、
像担持体周面上の反射光量を光学的に検知する検知手段
が該像担持体に形成されたパッチ画像の反射光量を検知
し、この反射光量に応じたパッチ画像付着量に基づいて
記録媒体に形成される記録画像を調整する画像形成装置
において、前記記録画像を形成する以前に、前記像担持
体に対する現像剤搬送担持体の周速比を設定して該記録
画像の形成領域にパッチ画像を形成するパッチ画像形成
手段と、前記検知手段が検知した反射光量のうち前記パ
ッチ画像領域及び該パッチ画像領域を除く画像形成領域
の双方の反射光量に応じた検出結果を取得する検出結果
取得手段と、前記検出結果取得手段が取得した検出結果
の比に基づいて、記録画像を形成する際に所望のトナー
付着量となるように前記周速比及び前記像担持体への露
光量を制御する画像形成パラメータ制御手段と、を含ん
で構成される。

【００１２】これによれば、記録媒体に記録画像を形成
する以前に、前記検出結果取得手段が、パッチ画像形成
手段によって形成されたパッチ画像とパッチ画像領域を
除く画像形成領域双方の反射光量に応じた検出結果を取
得し、画像形成パラメータ制御手段が、該検出結果の比
に基づいて所望のトナー付着量となるように前記周速比
及び前記像担持体への露光量を制御するために、記録画
像は画像変動要因に対応して制御され、適正且つ精度良
く記録画像の調整を行なうことができる。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、前記パッチ
画像形成手段は、像担持体周面上の回転方向に複数のパ
ッチ画像を形成し、前記画像形成パラメータ制御手段
は、前記検出結果取得手段が取得した所定のパッチ画像
の検出結果の比に基づいてパッチ画像付着量を基準付着
量に近づける方向に周速比を可変制御し、該制御された
周速比と、該周速比での制御時に該検出結果取得手段に
より取得された検出結果とに基づいて画像記録時に周速
比を制御し、該周速比での制御時に該検出結果取得手段
が取得した他のパッチ画像の検出結果の比に基づいて画
像記録時に露光量を可変制御する構成としたものであ
る。

【００１４】これによれば、パッチ画像形成手段は、前
記画像形成パラメータ制御手段が可変制御した周速比で
パッチ画像を形成するので、画像変動要因があっても常
にパッチ画像付着量が適正範囲に収束するように調整し
てから画像記録時に周速比を設定するので適正なパッチ
画像付着量が得られ、さらに、可変制御された周速比で
異なる場所に形成された他のパッチ画像を基に画像記録
時に露光量を可変設定するので、像担持体上のトナー付
着特性のバラツキを補正して記録画像のトナー付着量の
調整を一層精度良く行なうことができる。

【００１５】また、請求項３の発明は、前記基準付着量
は、前記検知手段の前記パッチ画像領域における検知出
力信号が変動傾向を生じる点を上限とし、飽和傾向を生
じる点を下限とする領域内の値となるように設定する構
成としたものである。これによれば、前記検知手段が不
安定検知領域で検知することがなくなり、正確に記録画
像のトナー付着量の調整を行なうことが可能となる。

【００１６】また、請求項４の発明は、周速比の設定に
関する履歴情報を記憶する記憶手段と、前記画像形成パ
ラメータ制御手段が制御した周速比の設定に関する情報
を履歴情報として前記記憶手段に記憶させる入力手段
と、を有し、前記パッチ画像形成手段は前記記憶手段に
記憶された履歴情報に基づいて周速比を設定して前記像
担持体上にパッチ画像を形成する構成としたものであ
る。

【００１７】これによれば、前記入力手段が周速比の設
定に関する情報を履歴情報として記憶手段に記憶させる
と、パッチ画像形成手段が該記憶手段に記憶された履歴
情報に基づいて周速比を設定して前記像担持体上にパッ
チ画像を形成するために、画像変動の傾向に応じた周速
比を設定することが可能となり基準のパッチ画像を効率
的に形成できる。

【００１８】また、請求項５の発明は、前記検知手段が
検出結果を取得するパッチ画像領域を除く画像形成領域
は、パッチ画像近傍のパッチ画像周辺領域とするように
設定する構成としたものである。これによれば、像担持
体の場所によってトナー付着特性の違いが生じても、パ
ッチ画像領域と該パッチ画像領域を除く画像形成領域は
略同一条件下で検知されて正規化するために高精度の検
知を行なうことができる。

【００１９】また、請求項６の発明は、前記画像形成パ
ラメータ制御手段が行なう露光量の制御は、レーザパワ
ーの制御とするような構成としたものに適用できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を説明
する。図１は本実施形態におけるデジタルカラー画像形
成装置の機能ブロック図であり、図２は同装置の概略制
御ブロック図である。これらの図を参考にしながら通常
の画像記録モードについてその動作説明を行なう。

【００２１】矢印の方向に回転する像担持体としての感
光体ドラム１に対向して、帯電器２、現像器３、転写ロ
ーラ４、除電ブラシ５、検知センサ９及びクリーニング
部６が配設されている。尚、本実施形態においては、感
光ドラムを例にして説明するものであるが、絶縁体、ト
ナー支持体、電荷保持体等の像担持体にも適用可能であ
る。

【００２２】帯電器２によって帯電した感光体ドラム１
上に露光部22から画像に応じたレーザ光が照射される
と、現像器３によって感光体ドラム１表面の照射された
部分にトナーが付着して静電潜像が顕像化される。現像
器３は一次色であるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ毎に４つの現像剤
搬送担持体としての現像スリーブ3a,3b,3c,3d と現像ス
リーブ駆動モータ（図示せず）を有しており、特定の色
の画像を形成する際には、直流（ＤＣ）バイアスがかけ
られた現像スリーブ3a,3b,3c,3d の中から特定の現像ス
リーブに交流（ＡＣ）バイアスを重畳することで、現像
スリーブ駆動モータ（図示せず）によって回転する現像
スリーブ上のトナー粒子が飛翔して感光体ドラム１に付
着し特定色の画像が形成される。二次色についても現像
スリーブ3a,3b,3c,3d の組み合わせによって所望の色を
形成することができる。ここでは、画像部分の露光を行
なう反転現像方式について述べているが、露光形態を変
更することで非画像部分の露光を行なう正規現像方式に
ついても適用可能である。

【００２３】現像器３によって感光体ドラム１上に形成
されたトナー像が、転写ローラ４の転写位置にくると、
タイミングを制御された記録媒体としての記録紙（図示
せず）も前記転写位置に搬送され、記録紙の裏面よりト
ナーとは逆極性の転写バイアスが印加され、静電的引力
の作用で感光体ドラム１上のトナー像が記録紙の表面に
転写され、除電ブラシ５が不要電位の除電を行なう。

【００２４】カラー画像の形成を行なう場合には、まず
Ｙ色について帯電・露光・現像工程を行ない、Ｍ・Ｃ・
Ｂｋ色についても順次帯電から現像までの一連の工程を
繰り返し、終了した時点で最後に転写工程を行ない、分
離爪もしくは曲率分離等の公知の分離手段によって記録
紙を感光体ドラム１から分離し、図示しない定着器によ
って熱定着して装置から排出する。そして、クリーニン
グ部６が感光体ドラム１の残留トナーをクリーニングす
ることで次なる記録に備える。

【００２５】次に、カラーのパッチ画像（以後、単にパ
ッチ画像と称する）を用いた画像調整モードについて説
明する。最初に、パッチ画像形成手段31は所定のベタ画
像が得られるようなパッチ画像を形成する。具体的に
は、パッチ用画像データ及び周速比データは各色毎に予
め記憶手段としてのメモリ７に記憶されており、実際、
記録紙に記録画像を形成する以前に行なわれる画像調整
モード時に、制御部８がメモリ７からこれらのデータを
色毎に順次読み出し、露光部22に対してパッチ用画像デ
ータに基づく露光信号を出力するとともに、現像器３に
対しては周速比データに基づいて設定されている感光ド
ラム１に対する現像スリーブ3a,3b,3c,3d の周速を決定
し、回転数制御信号を出力することにより、すでに帯電
した感光体ドラム１に露光が行なわれ、現像器３によっ
てパッチ画像が形成される。ここで、メモリ７はＲＯＭ
等の不揮発性メモリが使用されている。また、露光部22
は半導体レーザを光源にしてポリゴンミラー、シリンド
リカルレンズやｆθレンズ等の光学系を介してレーザス
ポットを感光体ドラムの長手方向に主走査するもので、
制御部８によって該半導体レーザをパルス幅変調（ＰＷ
Ｍ変調）して感光体ドラム１への照射光量を制御できる
構成となっているが、パッチ画像の形成時にはこのよう
な露光量の制御は行なわれない。

【００２６】一般に、感光体ドラム１に形成される画像
濃度は感光体ドラム１に対する現像器３内の現像スリー
ブ3a,3b,3c,3d の周速の比（以後、単に周速比と称す
る）で調整することができるため、本実施形態において
は、トナー付着量が0.1 〜0.3mg/cm² となるような周速
比の初期値0.7 にすべく該現像スリーブ3a,3b,3c,3d の
周速を当初70mm/secに設定し、以後、パッチ画像のトナ
ー付着量の検知結果に応じて該周速を可変制御する。詳
細については後述する。

【００２７】尚、パッチ画像の形成条件は次の通りであ
る。 (1) 感光体ドラム１の帯電電位（Ｖ_H ）：− 750Ｖ (2) 現像スリーブのＤＣバイアス電圧（Ｖ_DC）：− 650
Ｖ (3) 現像スリーブのＡＣバイアス電圧（Ｖ_AC）：1.7kＶ
_P-P 、８ｋＨz (4) 現像剤搬送量（Ｄ_WS）：20〜30mg/cm² (5) 画像書き込み電位（Ｖ_L ）：−40〜−50Ｖ (6) 感光体ドラム１のラインスピード（周速）：100mm/
sec (7) 現像スリーブのテストパッチ形成時のラインスピー
ド（周速）：当初70mm/secとし、パッチ検知の制御結果
に応じて可変とする (8) 使用現像剤：２成分現像剤（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂk の４
色) (9) 帯電量変化量：±３μＣ／ｇ（湿度20〜80％） また、本実施形態においては、メモリ７には前記0.7 の
ような周速比データが記憶されているが、これは現像ス
リーブ3a,3b,3c,3d の周速比の設定に関するデータであ
ればよいため、例えば前記70mm/secのような周速データ
であっても所望のトナー付着量を得られるものである。

【００２８】次に、検出結果取得手段32はパッチ画像形
成手段31によって形成されたパッチ画像領域の反射光量
と該パッチ画像周辺の感光ドラム１の反射光量に応じた
電圧値を求める。具体的には、除電ブラシ５とクリーニ
ング部６との間に設けられた検知手段としての検知セン
サ９は図３にその概略構成を示したように、感光体ドラ
ム１の仮想垂線（点線）に対し各々40°の角度をもって
設置された一対の発光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトト
ランジスタ（ＰｈＴｒ）で構成され、発光ダイオード
（ＬＥＤ）からの照射光が感光ドラム１の周面に照射さ
れると、フォトトランジスタ（ＰｈＴｒ）がトナー付着
量に応じた反射光を受光するようになっている。尚、本
実施形態では、検知センサ９の各素子と感光体ドラム１
との距離を６mmに設定している。

【００２９】図４には前記ＬＥＤとＰｈＴｒの検知回路
10を示すものである。ＬＥＤには印加電圧Ｖ_LED 及び抵
抗11に基づいた電流が流れて、一定光量の光を発する。
一方、ＰｈＴｒは受光光量に比例した電流値が得られ、
抵抗12と抵抗13との比で決まる可変電圧がＯＰアンプ16
に入力すると、抵抗14と抵抗15で決定される増幅率で増
幅され反射光量に応じた検知出力信号としての出力電圧
を得るものである。

【００３０】従って、出力電圧とトナー付着量との関係
を示す図５でもわかるように、感光体ドラム１上にトナ
ー付着がないときにはＰｈＴｒの受光光量は最大である
から、検知回路10の出力電圧も最大８Ｖになり、トナー
が感光体１を覆いつくすまではトナー付着量が増加する
に従い出力電圧も低下する。しかし、トナーの付着量が
少ない領域はトナー付着量の若干の増減でＰｈＴｒの受
光光量にバラツキが生じるため、出力電圧は安定領域の
上限を示し、これ以降、変動傾向（斜線部分）が大きく
なる。逆に、トナーが感光体１を覆ってからはトナー付
着量が増加してもＰｈＴｒの受光光量は変わらないので
出力電圧は下限を示し飽和状態となる。こうした変動領
域や飽和領域はＰｈＴｒの不安定検出領域であり、トナ
ー付着量に対する安定した出力電圧が得られない。

【００３１】実験の結果、出力電圧の上限におけるトナ
ー付着量は0.1mg/cm² 、下限におけるトナー付着量は0.
4mg/cm² であることが測定され、トナー付着量が0.1 〜
0.3mg/cm² となる範囲が検知センサ９の出力電圧がトナ
ー付着量に対応した値になる安定検知領域となる。この
ように、パッチ画像領域における出力電圧が変動傾向を
生じる点を上限とし、飽和傾向を生じる点を下限とする
領域内の値となるように周速比を設定することにより、
該出力電圧が不安定検知領域で検知されることがないた
め、正確に記録画像の画像調整を行なうことが可能とな
る。本実施形態では、上記範囲の中間値であるトナー付
着量0.2mg/cm² を基準付着量に設定することで、トナー
付着量の増減に対してマージンをとれるので好ましく、
この付着量0.2mg/cm² を得るために周速比を0.7 、換言
すれば、現像スリーブ3a,3b,3c,3d の周速を70mm/secに
設定している。なお、周速比0.7 は初期値であって、次
回以降、設定される周速比は履歴情報となる。

【００３２】一般には、記録画像のトナー付着量が目標
値より多過ぎたり逆に少な過ぎても色の安定性を確保す
ることはできず、そのために基準のトナー付着量を規定
して基準値からズレを生じないようにトナー付着量制御
を行なっている。従って、パッチ画像の基準のトナー付
着量も実際の記録画像の理想の付着量にすべきである
が、不安定検知領域に基準トナー付着量を設定すること
は検知センサ９の検知特性から正確な調整処理ができな
いため、本実施形態においては、安定検知領域の中心と
なる付着量0.2mg/cm² をパッチ画像の基準付着量を示す
トナー付着量として規定している。そして、パッチ画像
の検知出力に応じて、周速比に対するトナー付着量の関
係から記録画像のベタ付着量を予測し、適正ベタ付着量
にすべく画像調整を行なうものである。

【００３３】このように、パッチ画像の付着量が安定領
域内に形成されるように周速比データがメモリ７に設定
されることで、パッチ画像の測定結果が低付着量ゆえに
変動したり、高付着量ゆえに実測値と異なることがな
く、安定したパッチ画像を得られるため、記録画像の正
確な調整処理を行なうことができる。制御部８では検知
回路10の出力電圧を入力すると、出力電圧のうちパッチ
画像周辺領域の出力電圧Ｖ₁ 及びパッチ画像領域の出力
電圧Ｖ₂ を取得している。

【００３４】次に、画像形成パラメータ制御手段33は、
上記両出力電圧の比を（１）式のごとく、 検知出力＝Ｖ₂ ／Ｖ₁ ・・・・・・（１） 但し、Ｖ₁ ：パッチ画像周辺領域の出力電圧値 Ｖ₂ ：パッチ画像領域の出力電圧値 演算して検知出力を求め、この検知出力よりトナー付着
量を推定し、その付着量が基準付着量としてのトナー付
着量0.2mg/cm² より大幅に増減していた場合に、トナー
付着量と周速比の関係から適切な周速比を求め、パッチ
画像付着量を基準付着量に近づける方向に周速比を可変
制御する。

【００３５】図６に示した制御部８による装置全体の制
御動作を説明する制御フローチャートを参考にしながら
以下詳述する。ステップ（図中では「Ｓ」と記してあ
り、以下同様とする）１から、画像調整モードが実行さ
れ、まず、ベースライン補正が行なわれる。これは、感
光体ドラム１を長期間使用すると感光体ドラム１表面の
粗さが変化したり、検知素子の表面の汚れ状態や素子そ
のものの特性が変化するため、検知センサ９の出力電圧
も大きく変動するようになり、パッチ画像のトナー付着
量を正確に測定できなくなってしまう。従って、感光体
ドラム１のトナー付着特性のバラツキを一定レベル以下
にすることを目的として、パッチ画像形成前に行なう補
正である。

【００３６】ベースライン補正としては、検知センサ９
で感光体ドラム１のトナー付着の無い領域、所謂ベース
ラインを全周に渡って検知することでその特性を認識
し、現像スリーブ3a,3b,3c,3d の周速比を適宜可変制御
することで、トナー付着量を一定に維持させることが容
易に考えられるが、厳密なタイミング制御は困難であり
現実的ではない。

【００３７】そこで、感光体ドラム１を空回しして周面
上の任意の領域について検知センサ９の出力電圧の振幅
を、±５％の範囲内になるようにＶ_LED を可変してＬＥ
Ｄの光量調整することでベースライン補正を簡略的に行
なっている。ここで、出力電圧の振幅の許容範囲を±５
％としたのは、以下の理由がある。すなわち、経時変化
等で除々に生じてくる感光体ドラム１の表面形状変化に
よる検知バラツキを抑制するために、検知センサ９の出
力電圧の変動を小さくすれば、見かけ上のベースライン
の出力電圧の変動を収束させることはできるものの、一
方で、周速比に応じたトナー付着量の違いを厳密に検知
するという本来の機能を満足できなくなるとういう相反
する問題がある。従って、変動を数％範囲内、好ましく
は±５％範囲内で許容するようにして検知センサ９の検
知精度を確保してベースライン補正の簡略化を実現しつ
つ、後述する正規化処理でトナー付着量を正確に測定す
るものである。

【００３８】ステップ２では、メモリ７からパッチ用画
像データを読み出すとともに、メモリ21に記憶されてい
る履歴情報の有無を検索し、履歴情報が無いならばメモ
リ７から初期値としての周速比データ0.7 を読み出し、
ステップ３ではこれらデータに基づいて露光部22、現像
スリーブ3a,3b,3c,3d が協働して、検知センサ９の出力
電圧が安定検知領域に入るように、感光体ドラム１上に
複数のパッチ画像を形成する。なお、周速比データの履
歴情報については後述する。

【００３９】ステップ４では感光体ドラム１を空回しす
るとともに、検知回路10を作動して検知センサ９により
前記複数のパッチ画像全てについて、パッチ画像周辺領
域の出力電圧Ｖ₁ 及びパッチ画像領域の出力電圧Ｖ₂ を
測定して、制御部８が前記（１）式に基づいた演算を行
なって検知出力を求める。尚、（１）式は計算式或い
は、想定される出力電圧Ｖ₁ ，Ｖ₂ に対する検知出力の
テーブルとしてメモリ７に予め記憶されているものであ
り、必要に応じて読み出される。

【００４０】ここで、検知出力について図７を用いて説
明する。図７（ａ）において、３つのパッチ画像を形成
する場合を例示して説明を行なう。最初に、感光ドラム
１を矢線方向に空回して、光量調整区間でベースライン
の出力電圧Ｖ₁'を測定してステップ１のベースライン補
正を行なうことで、該区間でのベースラインの出力電圧
の変動が±５％範囲内に光量調整され、次に、ステップ
２で述べた３つのパッチ画像が順次感光体ドラム１上に
形成される。そして、２回転目になると、３つの出力電
圧取得区間において、パッチ画像周辺領域の出力電圧Ｖ
_1a、Ｖ_1b、Ｖ_1cとパッチ画像領域の出力電圧Ｖ_2a、
Ｖ_2b、Ｖ_2cを取得してそれぞれの検知出力（Ｖ_2a／
Ｖ_1a）、（Ｖ_2b／Ｖ_1b）、（Ｖ_2c／Ｖ_1c）が求められ
る。

【００４１】従来、パッチ画像のトナー付着量はベース
ラインを基準にして評価しており、ベースラインの出力
電圧の測定位置とパッチ画像領域の出力電圧の測定位置
とは考慮されず、例えば、光量調整区間でベースライン
の出力電圧Ｖ₁'を基準に検知出力（Ｖ₂ ／Ｖ₁'）を求め
るようなこともしていた。しかしながら、上述のごとく
感光ドラム１にはトナー付着特性の違いが生じるので、
こうした場合には場所によってベースラインの出力電圧
Ｖ₁'とＶ₁ とは必ずしも一致せず、変動が大きい場合に
は正確な検知出力を得られないことになる。

【００４２】そこで、パッチ画像領域の出力電圧Ｖ₂ を
パッチ画像の近傍にあるパッチ画像周辺領域の出力電圧
Ｖ₁ で正規化する、換言すれば検知出力（Ｖ₂ ／Ｖ₁ ）
を求めれば、パッチ画像を検知した時の出力電圧が感光
体ドラム１の表面の粗さの影響を受けて変動していて
も、パッチ画像周辺のベースラインの出力電圧も略同一
条件下（例えば、同じ程度の汚れの影響を受ける）で変
動するため、正規化によってベースラインの出力電圧の
変動の影響を受けにくくなる。

【００４３】下表は、印加電圧Ｖ_LED を変化させた時の
各特性を測定したものであるが、パッチ画像周辺領域の
出力電圧Ｖ₁ の変動に対して検知出力の変動は極めて少
ないことがわかる。このことは実際のトナー付着量が0.
19のまま変わらないことを考慮すれば、検知出力からト
ナー付着量を精度よく求められることを意味している。

【００４４】 Ｖ_LED M/A Ｖ₁ Ｖ₂ （Ｖ₂ ／Ｖ₁ ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ 0.19 0.2460 0.06153 0.250 ６ 0.19 0.3965 0.1015 0.256 ８ 0.19 0.6104 0.1589 0.260 但し、Ｖ_LED ：検知センサ９への印加電圧（図４参照） M/A ：トナー付着量 Ｖ₁ ：パッチ画像周辺領域のベースライン出力電圧値 Ｖ₂ ：パッチ画像領域の出力電圧値 図７（ｂ）は、出力電圧取得区間の出力電圧を示したも
のであるが、上述光量調整区間の出力電圧Ｖ₁'の変動を
±５％範囲に収束させれば出力電圧Ｖ₁'とＶ₁は近似し
てくるためにパッチ画像周辺領域の出力電圧が変動（Ｖ
_1a、Ｖ_1b、Ｖ_1c）しても、記録画像への影響は小さくで
きる。

【００４５】従って、本実施形態においては、出力電圧
の変動を±５％範囲に収束させた段階でベースライン補
正を終了させても正確なパッチ画像の出力電圧を得られ
るため、ベースライン補正が簡略化され、出力電圧
Ｖ_1a、Ｖ_1b、Ｖ_1cとＶ_2a、Ｖ_2b、Ｖ_2cを取得してパッチ
画像の検知出力を得るまでの時間短縮が可能となる。ス
テップ５では、得られた３つの検知出力のうち任意のパ
ッチ画像領域（図７（ａ）ではパッチ画像領域ａ）につ
いてトナー付着量を求める。

【００４６】図８は検知出力とトナー付着量の関係を示
すもので、検知出力の最大値１から最小値０に対するＹ
・Ｍ・Ｃ・Ｂk の各４色のトナー付着量が求められる。
そして、該トナー付着量が検知センサ９の安定検知領域
である0.1 〜0.3mg/cm² 範囲にあるかどうかを判断し、
不安定検知領域であればパッチ画像を再度形成すべくス
テップ６へ進み、安定検知領域内であれば画像記録モー
ドを実行すべくステップ８へ進む。

【００４７】なお、検知出力に対するトナー付着量デー
タはテーブルとして予めメモリ７に記憶されており、制
御部８がメモリ７から検知出力に対応するトナー付着量
データとして読み出す。また、図５においては説明を簡
単にするために、トナー付着量の最大値を0.4 として述
べたが、具体的には本図で示すとおり、色の違いによっ
て最大値は異なるものである。

【００４８】ステップ６では、パッチ画像領域ａのトナ
ー付着量が不安定検知領域であるので正常なパッチ画像
の検知ができなかったと考えられ、パッチ画像の周速比
データを再設定する。すなわち、トナー付着量が基準付
着量範囲としての0.1 〜0.3mg/cm² から外れている場合
には、図９で示したトナー付着量と周速比の関係図をも
とに周速比0.7 に対するトナー付着量と、周速比０に対
するトナー付着量、換言すれば原点とを結ぶ新たな比例
関係を作成し、この比例関係からそれぞれのパッチ画像
が0.1 〜0.3mg/cm² の収まり、且つ基準付着量としての
トナー付着量0.2mg/cm² を得るに近い周速比を求める。

【００４９】ここで、新たな比例関係を作成したのは図
９でも明らかなように画像パッチが形成されるような低
周速比の領域では、トナー付着量と周速比は略比例関係
を有している点に着目したからであり、パッチ画像形成
のための周速比の推定では実際上有効である。これによ
り複雑な演算式や精度の高いテーブルを用いずとも簡略
化した制御で周速比を再設定でき高速化を実現できる。

【００５０】ステップ７では、入力手段としての制御部
８が、再設定された周速比を周速比データの履歴情報と
してメモリ21に書込み、ステップ２へ戻ると、メモリ21
から読み出された該履歴情報（更新された周速比デー
タ）に基づいて、再度３つのパッチ画像を形成して、検
知出力（Ｖ_2a／Ｖ_1a）、（Ｖ_2b／Ｖ_1b）、（Ｖ_2c／
Ｖ_1c）から同様にそのトナー付着量を検知する。ステッ
プ５においては、トナー付着量が不安定検知領域にあれ
ば再設定された周速比に対するトナー付着量と原点を結
ぶ比例関係を再度新たに作成し、そこからトナー付着量
0.2mg/cm² を得るに近い周速比を求めて履歴情報に追加
する。

【００５１】そして、ステップ２へ戻った時に制御部８
はメモリ21から履歴情報の中から最新の周速比データを
読み出すというようにパッチ画像のトナー付着量が安定
検知領域に入るまで周速比の再設定を行なう。このよう
に、周速比データを履歴情報にして周速比を設定し感光
ドラム１上にパッチ画像を形成すれば、画像形成条件が
変化する傾向に対応した最新の周速比を設定することが
可能となるため、基準付着量のパッチ画像を効率的に形
成できる。

【００５２】従って、パッチ画像領域の出力電圧Ｖ₂ と
パッチ画像周辺領域の出力電圧Ｖ₁との比（検知出力）
に基づいてパッチ画像付着量を基準付着量に近づける方
向にパッチ画像の周速比を可変制御するために、画像形
成条件の変化があっても常にパッチ画像付着量が適正範
囲に収束するように調整され、その結果、パッチ画像付
着量を基準とした記録画像の画像調整を適正に行なうこ
とができる。

【００５３】本実施形態においては、周速比データを履
歴情報にする際に、次表のようなテーブルに示すよう
に、トナー付着量の大きな変動要因である周辺環境に対
応させて記憶している。 温度Ｘ 湿度Ｙ 周速比データＺ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− １番目 Ｘ₁ Ｙ₁ Ｚ₁ ２番目 Ｘ₂ Ｙ₂ Ｚ₂ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ｎ番目 Ｘ_n Ｙ_n Ｚ_n 従って、ステップ２でメモリ21から履歴情報としての周
速比データを読み出す時に、装置内に付設の温湿度セン
サから温湿度情報を入力して履歴情報の中から該温湿度
を検索して合致したものがあれば、最新の周速比データ
Ｚ_n より優先して周辺環境に合致した周速比データを読
み出すような、有効性を判断するようにすれば、例え
ば、急に、装置を異なった環境下に移動した場合であっ
ても、より周辺環境に適応した周速比を設定でき、一層
効率的に記録画像の濃度調整を行なうことが可能とな
る。

【００５４】なお、メモリ21の記憶容量が満杯になった
時は、同一ないしは類似の周辺環境のデータを消去し、
次に、最古のデータから消去するような優先度を規定す
ることで限られた記憶容量の中でデータの有効性を維持
できる。また、メモリ21は随時データが書き換えられる
ので、ＮＯＶＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性で書換
え可能なメモリが選ばれる。

【００５５】一方、ステップ８では、パッチ画像のトナ
ー付着量が安定検知領域内であるので正常なパッチ画像
の検知ができたと考えられ、トナー付着量と周速比との
関係を推定した図９に基づいて画像記録時のトナー付着
量を得るための周速比を推定する。尚、こうしたトナー
付着量と周速比との関係はプログラム化された級数を用
いた演算式でもテーブルでも良く予めメモリ７に記憶さ
れている。

【００５６】このようにパッチ検知時のトナー付着量の
実測値（基準トナー付着量0.2mg/cm ² にズレ量を加味し
た分）に基づいて実際の記録画像形成時に、適正ベタ付
着量にすべく周速比を可変制御する。ステップ９では、
さらなる記録画像の調整が行なわれる。すなわち、ベー
スライン補正によってベースラインの出力電圧が±５％
範囲（図７（ｂ）の近似範囲）内に調整された結果、出
力電圧の変動による記録画像への影響は小さくできてい
るが、厳密には各パッチ画像周辺領域の出力電圧は異な
っており（Ｖ_1a≠Ｖ_1b≠Ｖ_1c）、推定された周速比のも
とでは感光体ドラム１の各領域毎に微小な濃度のバラツ
キが残っていることとなる。よって、パッチ画像領域
ｂ，ｃについて得られたトナー付着量がパッチ画像領域
ａのトナー付着量と等しければ推定された周速比に基づ
いた記録画像の形成で制御は終了するが、基準付着量範
囲としての0.1 〜0.3mg/cm² に入っているものの、各パ
ッチ画像領域のトナー付着量が等しくない場合（Ｖ_1a≠
Ｖ_1b≠Ｖ_1c）には、画像記録時に露光部22の露光量をタ
イミング制御することで、上述微小な濃度バラツキさえ
も補正するよう濃度調整を行なう。これは本願発明の最
も特徴的な制御である。

【００５７】具体的には、パッチ画像領域ａに対しては
そのトナー付着量を基に周速比を制御して濃度調整を行
なえるようにし、その上でパッチ画像領域ｂ，ｃのトナ
ー付着量にバラツキがある場合、換言すれば基準付着量
範囲としての0.1 〜0.3mg/cm ² の範囲にあるもののパッ
チ画像領域ａに対するトナー付着量からズレ量を有して
いる場合には、ステップ10において、メモリ23には記録
画像データを画像濃度が得られるように露光部22を露光
量制御する変換データが予め記憶されており、このズレ
量に応じて変換データを修正し、ステップ11で、修正さ
れた変換データに基づいて、パッチ画像領域ｂ，ｃ部位
に合わせるようタイミングをとりながら露光部22の半導
体レーザを強度変調してレーザパワーを制御し、感光体
ドラム１への露光量を調整する。

【００５８】メモリ23に記憶される変換データとしては
画像パッチが感光体ドラム１に形成される位置情報に対
応したテーブルとして記憶され、初期値としては画像記
録時に適正なベタ濃度が得られるような変換データとな
っている。そして、これらの変換データは随時データが
書き換えられるので、ＮＶＲＡＭ，ＥＰＲＯＭ等の不揮
発性で書換え可能なメモリが選ばれ、また、上述メモリ
21と一緒にして記憶領域で切り分けるようにしても良
い。

【００５９】このように、記録画像濃度は種々の濃度変
動要因に対しても周速比制御と露光量制御によって適正
且つ精度良く濃度調整されることになる。特に、パッチ
画像付着量が許容範囲に収束するように常に調整される
ので濃度変動要因に対しても適正なパッチ画像が得ら
れ、さらに、このような適正な複数のパッチ画像を基に
画像記録時に露光量を可変設定するために、感光体ドラ
ム１上のトナー付着特性のバラツキを補正して記録画像
の濃度調整を一層精度良く行なうことができる。

【００６０】なお、本実施形態においては形成する画像
パッチを３つとしたが、多く形成するほど露光量制御に
よって、きめ細かい濃度調整が可能となる。また、露光
光源として、半導体レーザを使用しているが、この他に
も蛍光管（ＦＬ）やエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）
等のアレイ状光源を用いることもできる。そして、ステ
ップ12では制御された露光量と周速比に基づいた記録画
像の形成が行なわれる。

【００６１】上述、画像調整モードは記録媒体への画像
記録毎に実行されず、通常、画像を記録する際には画像
記録モードのステップ12から実行される。該画像調整モ
ードは制御部８の制御下のもと、メイン電源を投入した
時、待機状態から起動した時等、装置内の温湿度が大き
く変動するような場合や、200 枚の画像記録を行なった
後等、感光体ドラム１の経時変化が生じるようなタイミ
ングで実行されるので、使用者が記録時に不要に待たさ
れることのないように配慮されている。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、画像形成パラメータ制御手段が、該検出結
果の比に基づいて所望のトナー付着量となるように周速
比及び像担持体への露光量を制御するために、記録画像
は画像変動要因に対応して制御され、適正且つ精度良く
記録画像の調整を行なうことができる。

【００６３】また、請求項２記載の発明によれば、パッ
チ画像形成手段は、前記画像形成パラメータ制御手段が
可変制御した周速比でパッチ画像を形成するので、常に
適性なパッチ画像付着量が得られ、さらに、可変制御さ
れた周速比で異なる場所に形成された他のパッチ画像を
基に画像記録時に露光量を可変設定するので、像担持体
上のトナー付着特性のバラツキを補正して記録画像のト
ナー付着量の調整を一層精度良く行なうことができる。

【００６４】また、請求項３記載の発明によれば、これ
によれば、基準付着量を、所定領域内で設定することに
より、検知手段が不安定検知領域で検知することがなく
なり、正確に記録画像のトナー付着量の調整を行なうこ
とが可能となる。また、請求項４記載の発明のように、
周速比の設定に関する情報を履歴情報として記憶手段に
記憶させ、該履歴情報に基づいてパッチ画像を形成する
ことで、画像変動の傾向に応じた周速比を設定すること
が可能となり基準のパッチ画像を効率的に形成できる。

【００６５】また、請求項５記載の発明によれば、これ
によれば、像担持体の場所によってトナー付着特性の違
いが生じても、パッチ画像領域と該パッチ画像領域を除
く画像形成領域は略同一条件下で検知されて正規化する
ために高精度の検知を行なうことができる。また、請求
項６記載の発明によれば、画像形成パラメータ制御手段
が行なう露光量の制御は、レーザパワーの制御とするよ
うな構成としたものにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるデジタルカラー画像形成装
置の機能ブロック図

【図２】本実施形態における同装置の概略制御ブロック
図

【図３】本実施形態における検知センサの概略構成図

【図４】本実施形態におけるＬＥＤとＰｈＴｒの検知回
路図

【図５】本実施形態における出力電圧とトナー付着量と
の関係を示す図

【図６】本実施形態における装置全体の制御動作を説明
する制御フローチャート

【図７】本実施形態における検知出力を説明する図

【図８】本実施形態における検知出力とトナー付着量の
関係を示す図

【図９】本実施形態におけるトナー付着量と周速比の関
係図

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ３ 現像器 ７，21，23 メモリ ８ 制御部 ９ 検知センサ 10 検知回路 22 露光部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体周面上の反射光量を光学的に検知
   する検知手段が該像担持体に形成されたパッチ画像の反
   射光量を検知し、この反射光量に応じたパッチ画像付着
   量に基づいて記録媒体に形成される記録画像を調整する
   画像形成装置において、 前記記録画像を形成する以前に、前記像担持体に対する
   現像剤搬送担持体の周速比を設定して該記録画像の形成
   領域にパッチ画像を形成するパッチ画像形成手段と、 前記検知手段が検知した反射光量のうち前記パッチ画像
   領域及び該パッチ画像領域を除く画像形成領域の双方の
   反射光量に応じた検出結果を取得する検出結果取得手段
   と、 前記検出結果取得手段が取得した検出結果の比に基づい
   て、記録画像を形成する際に所望のトナー付着量となる
   ように前記周速比及び前記像担持体への露光量を制御す
   る画像形成パラメータ制御手段と、 を具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記パッチ画像形成手段は、像担持体周面
   上の回転方向に複数のパッチ画像を形成し、 前記画像形成パラメータ制御手段は、前記検出結果取得
   手段が取得した所定のパッチ画像の検出結果の比に基づ
   いてパッチ画像付着量を基準付着量に近づける方向に周
   速比を可変制御し、該制御された周速比と、該周速比で
   の制御時に該検出結果取得手段により取得された検出結
   果とに基づいて画像記録時に周速比を制御し、該周速比
   での制御時に該検出結果取得手段が取得した他のパッチ
   画像の検出結果の比に基づいて画像記録時に露光量を可
   変制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】前記基準付着量は、前記検知手段の前記パ
   ッチ画像領域における検知出力信号が変動傾向を生じる
   点を上限とし、飽和傾向を生じる点を下限とする領域内
   の値となるように設定することを特徴とする請求項１〜
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】周速比の設定に関する履歴情報を記憶する
   記憶手段と、 前記画像形成パラメータ制御手段が制御した周速比の設
   定に関する情報を履歴情報として前記記憶手段に記憶さ
   せる入力手段と、 を有し、前記パッチ画像形成手段は前記記憶手段に記憶
   された履歴情報に基づいて周速比を設定して前記像担持
   体上にパッチ画像を形成することを特徴とする請求項１
   〜請求項３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記検知手段が検出結果を取得するパッチ
   画像領域を除く画像形成領域は、パッチ画像近傍のパッ
   チ画像周辺領域であることを特徴とする請求項１〜請求
   項４に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】前記画像形成パラメータ制御手段が行なう
   露光量の制御は、レーザパワーの制御であることを特徴
   とする請求項１〜請求項５に記載の画像形成装置。