JPH10161365A - 画像濃度の補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の使用開始時と稼動中とでの画
像濃度が変動することに対して機能を害うことなく自動
的な階調性の補正を行う。 【解決手段】 電源投入直後又は省エネモードクリア直
後に、階調性の補正を行うかどうかを判定し、階調性の
補正が必要であると判定された場合はウォームアップ中
に１回目の階調性の補正を行い、この１回目の階調性の
補正を行ったのちは画像形成と共に２回目の階調性の補
正を行う。階調性の補正を行う場合は、露光を行わない
で中間調の階調性補正用のパッチ画像を作成し、濃度の
補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置の階
調性の補正を行う、画像濃度の補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式によって原稿画像のコピー
を得る複写装置では、基本的には次のようなプロセスに
よってコピー画像が得られる。回転する電子写真感光体
に対してコロナ帯電を行い、一様な帯電電位となった感
光体に対して走査光学系により原稿画像の像露光を行
う。像露光を受けた感光体部分は電位が下がって感光体
上には原稿画像に対応した静電潜像が形成される。この
静電潜像は例えばトナーとキャリアとを混合・撹拌した
現像剤を保持した現像器の現像スリーブ部分を通過する
際現像が行われる。即ち、トナーは摩擦帯電によって正
規現像の場合は感光体とは逆極性に帯電していて、現像
スリーブには感光体と同極性の現像バイアスを印加する
ことにより、感光体上の電位の下がった原稿白地の潜像
部分には帯電したトナーは付着しないで、電位の下がら
ない原稿文字又は画像の潜像部分にはトナーが付着して
トナー像が形成される。トナー像は転写紙上に転写さ
れ、加熱定着された転写紙は装置外に排出される。

【０００３】このような複写装置にあっては、感光体の
特性にあわせて、コロナ帯電器による帯電電圧や、像露
光手段での原稿を照射する照明ランプの光量や、現像器
での現像スリーブに印加するバイアス電圧等について、
最適となる条件に設定し、濃い原稿或いは淡い原稿に対
しても、常に安定して読みやすい適当な濃度をもったコ
ピー画像が得られることが必要である。

【０００４】一般に、画像形成装置は加熱定着方式が用
いられており、熱源である定着装置や露光ランプを備え
ている。このため、画像形成装置の電源が入れられ画像
形成を行っていると、前記熱源等により画像形成装置内
の温度が上昇し、ある温度（例えば５０℃）において安
定推移することとなる。これに伴い現像器内の現像剤の
温度も上昇し、ある温度で安定推移することとなる。こ
のように画像形成装置では、環境の温度変化以外にも、
現像剤の温度変化を発生してしまう。現像剤中のトナー
はキャリアと摩擦帯電せしめることで帯電されるが、温
度が上昇したり湿度が低下するとトナーに保持されてい
る水分が開放され、トナーが保持できる電荷が高くな
る。一方、温度が低下したり湿度が上昇するとトナーは
吸湿し水分が保持されることとなり、トナーが保持する
電荷が低くなる。画像形成装置は常時使用されている訳
ではなく、節電のために使用しない時や夜間使用されな
い時があり、電源が落とされる。このように画像形成装
置が使用されると、使用している時には画像形成装置内
の温度は上昇し、使用されていない時には画像形成装置
内の温度は低下する。以上のような事情により画像形成
装置内の現像剤の温度が変化するため、現像剤において
はその特性であるトナーの帯電量（電荷の総和）が変化
するという問題を有する。

【０００５】即ち、画像形成装置内の現像剤の温度は使
用中には高くなり、未使用状態になると温度が低くな
る。これに伴い現像剤中のトナーは、使用開始時には温
度が低く吸湿しているために電荷がリークして帯電量が
低くなり、使用に伴って温度上昇により水分が開放され
ると高い帯電量を示すこととなる。前記のようにトナー
が吸湿していてトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）がリークする
と、感光体ドラム面上の電位、光量が同じであってもコ
ピーの画像濃度は放置前の使用時に較べて濃くなるとい
う問題を有している。図８は高湿条件下に放置された
後、コピーを開始したとき、原稿のオリジナル濃度（Ｏ
Ｄ）が０．２，０．４，Ｄｍａｘの３濃度についてのコ
ピー上での濃度推移を示したもので、コピー開始時には
ＯＤが０．２，０．４については特に高く、全体として
のコピー濃度（ＣＤ）は使用状態でのコピー濃度と較べ
て極めて高くなっている。

【０００６】対策として、ある時間以上放置された場合
にはＱ／Ｍのリーク量を推定して露光光量を上げたり、
現像バイアスを画像が淡くなる方向に補正を行ってい
た。この方法では推定が含まれるため、放置時間や、現
像器の撹拌によるチャージアップ、現像剤の劣化等のパ
ラメータを把握し、補正を加えなければならない等、煩
雑で複雑な制御が必要であった。

【０００７】また放置状態にあったことを検知して、コ
ピー前にプレ回転を行い現像剤を再撹拌し、トナーのＱ
／Ｍのリーク分を撹拌によって再度チャージアップする
方法も取られていた。この方法は、ユーザーが許容でき
る時間内に元のＱ／Ｍ状態に戻さなければならないた
め、この条件を満たすような現像剤の開発や現像器の撹
拌性能と現像剤へのストレス等、現像設計を大きく見直
さなければならないという問題を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】画像形成装置の使用開
始時においては、装置内は常温であり使用する現像剤は
吸湿した状態になっている。

【０００９】画像形成装置の使用により、定着器等の熱
源により画像形成装置内の温度が上昇し、現像剤に保持
されていた水分が放出されることとなる。このように現
像剤は稼動初期においては吸湿していた水分の影響を受
け、摩擦帯電特性が低い状態にあるが、画像形成装置内
の温度の上昇に伴い、現像剤の温度も上昇し乾燥してく
るため、摩擦帯電特性が高くなってくる。画像形成装置
内の温度はある程度上昇した段階で安定し、現像剤の摩
擦帯電特性も安定になってくる。画像形成装置はこの安
定した現像剤の摩擦帯電特性にあわせて設定されてい
る。

【００１０】従って、稼動初期においては現像剤の帯電
特性が低い状態にあり、中間調画像の濃度は高くなって
階調性が悪化してしまう。このため稼動初期においては
階調性を補正する必要がある。

【００１１】しかし、画像形成装置の使用開始時に階調
性の補正を必ず行うことには問題がある。例えば画像形
成装置の先の稼動が終了してから短時間しか経過しない
で再び使用を開始したような場合には、機内の温度は高
い状態のままで現像剤は吸湿せず高いＱ／Ｍを示すため
階調性の補正を行っても、実際上は補正を必要としない
という結果になる。また階調性補正を実行するには若干
時間を必要とするところから、毎回使用開始時に必ず階
調性の補正を行うことは画像形成の開始を遅くさせるこ
とになる。

【００１２】本発明は、画像形成の開始を遅くさせるこ
となく、階調性の補正を必要とするときのみに、階調性
の補正を行うようにした画像濃度の補正方法を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電源投入直
後、又は省エネルギーモードクリア直後に階調性の補正
を行うかどうか判定し、階調性の補正を行う場合にはウ
ォームアップ中に階調性の補正を行うことを特徴とする
画像濃度の補正方法により達成される。

【００１４】なお本発明において、第１回目の階調性の
補正を行った後の第２回目以降の階調性の補正は、感光
体上の画像形成領域より前の領域に階調補正用のパッチ
画像を形成して協調性の補正を行うことが好ましい実施
態様である。

【００１５】そしてここで行う階調性の補正は、感光体
表面を通常の画像形成時より低い帯電電位に帯電せし
め、未露光の潜像を感光体表面に形成し、該潜像を現像
剤にて現像することで階調性補正用のパッチ画像を感光
体上に形成し、該階調補正用のパッチ画像に基づいて行
う階調性の補正が好ましい実施態様である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の画像濃度の補正方法の説
明に先だって、本発明が適用される電子写真複写装置に
ついて、その構成と作動を図１の構成図によって説明を
行う。

【００１７】図１において、装置上面の透明な原稿載置
台１上に置かれた原稿Ｄは原稿押さえカバー２によって
押さえられ、図示しないコピー釦を押釦すると、走査光
学系を構成する照明ランプ３ａと第１ミラーとから成る
第１ミラーユニット３と、Ｖ字状に位置した第２ミラー
と第３ミラーから成る第２ミラーユニット４とは、照明
ランプ３ａが点灯し、第１ミラーユニット３の速度Ｖに
よる読み取り動作と、第２ミラーユニット４の同方向へ
の速度Ｖ／２の移動動作によって、照明ランプ３ａによ
って照射された原稿Ｄ画像の反射光は点線で示すように
結像レンズ５を通過し、反射ミラー６ａ，６ｂ，６ｃを
介して像担持体である感光体ドラム１０上に結像する。
周面に有機光導電性化合物（ＯＰＣ）感光層を塗布した
小径（本実施例ではφ６０ｍｍ）の感光体ドラム１０
は、周速Ｖ（本実施例では２７０ｍｍ／ｓｅｃ）をもっ
て時計方向に回動し、スコロトロン帯電器１１によって
一様に帯電（本実施例では−７８０Ｖ）した感光体ドラ
ム１０は像露光によって原稿Ｄと等倍の潜像が形成され
る。なおスコロトロン帯電器１１と現像装置１３の間に
は感光体の電位消去用の部分露光手段（ＣＥＬ）１２が
設けられていて、感光体ドラム１０上の原稿の潜像部分
の枠外を照射し、電位を失わせて潜像の枠外にはトナー
が付着するのを防止している。

【００１８】感光体ドラム１０上の潜像（本実施例では
マイナス帯電）は現像装置１３を通過する際、現像剤中
のトナー（本実施例ではプラスに帯電）が潜像中の文字
等の電位の落ちていない箇所に付着し、現像される。こ
の際、現像スリーブ１３１に印加されるマイナスのバイ
アス電圧は、絶対値が低い程濃く現像が行われ、絶対値
が高い程淡く現像が行われる。そして、必要により転写
前の除電ランプによって感光体ドラム１０の電荷が除電
された後、トナー像は給紙カセット１４から搬送ローラ
１５によって搬送されて来た転写紙上に転写器１６によ
って転写される。転写後のトナー像を保持した転写紙
は、分離手段１７によって感光体ドラム１０から分離さ
れた後、搬送ベルト１８によって定着器１９へ送られ、
定着ローラ１９ａと圧着ローラ１９ｂとによって押圧、
加熱されてトナー像は転写紙上に定着される。そして、
定着後の転写紙は排紙ローラ２０によって装置外部の排
紙トレイ上に排出される。

【００１９】一方、転写紙が分離した感光体ドラム１０
は除電極２１によって残留電荷が除去された後、クリー
ニング装置２２にいたり、感光体ドラム１０に当接した
ゴム材から成るクリーニングブレード２２ａによって残
留トナーが除去される。残留トナーが除去された感光体
ドラム１０周面は、転写前露光手段２３によって露光さ
れ、次の複写に備えることとなる。

【００２０】以上説明した複写装置を用いて、本発明の
画像濃度の補正方法について説明する。

【００２１】図２は階調補正用の回路図で、図３は本発
明によるフローチャートを示している。

【００２２】本発明においては、電源がＯＮとなった時
点又は省エネモードが解除（例えば操作釦の押釦によ
る）した時点でウォームアップを開始し、制御部ＣＰＵ
は階調性の補正が必要であるか否かのチェックを行う
（Ｆ０１Ａ）。階調性の補正が必要であるか否かをチェ
ックする方法としては、休止時間が長いと定着器の温度
が下がることから、例えば定着器１９の定着ローラ温度
が所定温度（５０℃）以下であるか否かのチェックを行
う方法を用いることができる。

【００２３】定着器１９では、画像形成時には定着ロー
ラ１９ａの内部に設けたヒータによって２００℃近くの
温度に管理され、回転する定着ローラ１９ａと圧着ロー
ラ１９ｂとの間でトナー画像を保持した記録紙の定着が
なされる。また定着器１９は熱効率を良くするため、記
録紙の搬入部と搬出部を除いてシールされ、比較的良好
な保温性が保たれている。定着器１９内の温度は電源Ｏ
ＦＦ時の温度から極めて緩やかに下降するので、画像形
成装置の休止時間の推定は、定着器１９内の定着ローラ
温度を検知する温度センサによってこれを行うことがで
きる。例えば温度センサＳＨ１による定着ローラ１９ａ
部分の検知温度が所定温度例えば５０℃を越えるときは
前の稼動後の休止時間は余り長くないため、階調性の補
正は行わないで現行の階調標準値をセットし（Ｆ０２
Ａ）、現行の階調標準値に基づいた画像形成を行う（Ｆ
０３Ａ）。また検知温度が５０℃以下であるときは前の
稼動後の休止時間は相当長かったことから、階調性の補
正が必要であると判断する。なお階調性の補正が必要で
あるか否かの検知手段としては、定着器温度のほか画像
形成装置の機内温度を枠内温度センサＳＨ２により検知
してこれを行うことができる。稼動中は定着器、露光ラ
ンプ、その他の発熱体によって機内温度が上昇するから
である。

【００２４】階調性の補正が必要と判断されると次の階
調性の補正（１回目）を行う。

【００２５】ここで行う階調性の補正は、光量の影響を
受けない未露光によりパッチ潜像を形成し、現像剤で現
像することで中間調（光学濃度０．４）の現像パッチ画
像を感光体ドラム１０上に形成し、この現像パッチ画像
の濃度を測定し、この濃度が予め定められた濃度より高
いと判断した場合には階調性の補正モード（γモード）
に入り、階調性の補正を行うようにしたものである。

【００２６】従来の階調性の補正方法としては、中間調
のパッチ原稿を露光することで中間調のパッチ画像を作
成していた。しかしながら、露光ランプの強度は不安定
で変動を有しているため、露光により中間調のパッチ画
像を作成すると、バラツキのため本来の特性からのズレ
を発生してしまう。特に、中間調の濃度は、露光強度の
変動に対して画像の濃度の変動が大きい領域となってい
る。これに反して、ここで用いる階調性の補正方法は、
露光ランプに頼ることなくパッチ画像を形成するため、
電源ＯＮ直後に行う階調性の補正法として特に優れた補
正方法である。

【００２７】先ず階調補正用のパッチ画像（γパッチ）
の作成法について図４の説明図を用いて説明する。感光
体ドラム１０上でγパッチ部分に対して、スコロトロン
帯電器１１によって画像形成部分の帯電電位−７８０Ｖ
より絶対値で低い−４００Ｖの帯電電位になるように、
グリッド電圧を低下させることによって帯電を行う（図
４（ａ）参照）。

【００２８】感光体ドラム１０上のγパッチ部分の周縁
部には、ＣＥＬ１２による照射を行って電位を失わせる
（図４（ｂ）参照）。

【００２９】露光ランプは点灯しないで、γパッチ部分
に対しては露光を行わない（図４（ｃ）参照）。

【００３０】現像装置１３の現像スリーブ１３１に対し
ては、画像形成部分に対して−１７０Ｖの現像バイアス
を印加するのに対して、γパッチ部分に対しては−２８
０Ｖの現像バイアスを印加してγパッチ部分についての
現像パッチを形成する（図４（ｄ）参照）。画像形成部
分での現像電界は６１０Ｖであるのに対して、γパッチ
部分での現像電界は１２０Ｖであって、トナーのＱ／Ｍ
が正常な帯電量にあれば、画像形成部分については最大
濃度はＣＤ１．３で、γパッチ部分については、ＣＤ
０．４の濃度のパッチ画像が作成される。

【００３１】パッチ画像の形成（Ｆ１）においては、本
実施例では感光体ドラム１０を２回転し、その間に２回
のパッチ画像を形成し、感光体の特性が安定し、安定し
た画像データが得られる２回目に形成されたパッチ画像
の濃度（ＣＤ）を、感光体ドラム１０の周縁部に設けた
発光素子と受光素子とからなる濃度センサＳＤによって
検知する（Ｆ２）。

【００３２】濃度センサＳＤの出力はＬｓｂをもって表
示及び処理を行っている。Ｌｓｂは濃度センサＳＤの出
力０〜５Ｖの間を６ビット、６３分割してＬｓｂ０〜６
３をもって表示する。濃度センサＳＤによって受光する
コピー濃度ＣＤと出力（Ｌｓｂ）との関係を示したもの
が図５であって、例えば測定するコピー濃度ＣＤ０．４
に対しての出力はＬｓｂ１５となっている。濃度センサ
ＳＤによって階調補正用のパッチ画像から４０点の濃度
検出値がＬｓｂ単位をもって読み取られる（Ｆ２）。読
み取られたパッチ画像の４０点の濃度検出データからヒ
ストグラムの作成を行い（Ｆ３）、３点以上の高さをも
った最も低いＬｓｂ値のビンをもって読み込み値ｘを決
定する（Ｆ４）。

【００３３】階調補正用のパッチ画像の濃度ＣＤ０．４
に相当するＬｓｂ１５をもってコピー中の階調性補正の
閾値とし、閾値（Ｌｓｂ１５）と読み込み値ｘとの比較
を行う（Ｆ５）。読み込み値ｘがＬｓｂ１５より大きい
ときは、トナーの帯電量の低下はなく階調補正用のパッ
チ画像の濃度はＣＤ０．４より淡い状態にあるので、間
欠的に補正を繰り返すモード（γモード）に入らず階調
性の補正は行わない。即ち図３のフローチャートでは階
調標準値がセットされ（Ｆ０２Ａ）、この階調標準値に
基づく通常の画像形成モード（Ｆ０３Ａ）で行われる。
読み込み値ｘがＬｓｂ１５より小さいとき、即ち階調性
補正用のパッチ画像の濃度はＣＤ０．４より濃い状態に
あるので、階調性の補正を行う。階調性の補正はグリッ
ド電圧、現像バイアス、露光強度のうち少なくとも１つ
を変更することによって行う。図３のフローでは、グリ
ッド電圧の変更によって階調性の補正を行う例を示して
いる。

【００３４】読み込み値ｘがＬｓｂ１５より小さいと
き、１５−ｘの演算を行い（Ｆ６Ｂ）、１５−ｘが１〜
３のときには変更量−３（Ｌｓｂ），４〜６のときには
変更量−６（Ｌｓｂ），７以上のときには変更量−９
（Ｌｓｂ）としてグリッド電圧の変更を行う。図６はＬ
ｓｂとグリッド電位との関係を示すグラフである。制御
部ではグリッド電位７８０Ｖに対応するＬｓｂ５１を基
準とし、変更量が例えば−３（Ｌｓｂ）のときはＬｓｂ
４８に変更することによってグリッド電位は下がる（画
像は淡くなる）ような階調性の補正が行われる（Ｆ６
Ａ）。

【００３５】算出された階調性の補正値αをセットし
（Ｆ０４）、ウォームアップ完了後に、間欠的に階調性
の補正を行うモードにて原稿載置台１上に置かれた原稿
Ｄの画像形成を行う。

【００３６】画像形成に先立ってコピーカウントにより
階調性の補正を行うかどうか判定する。本実施例では５
コピー毎に階調性の補正を行うようにしている。

【００３７】２回目以降のγ−モードでの階調性の補正
における画像形成とパッチ画像を形成する作成法につい
て説明する。感光体ドラム１０上のγパッチ部分に対し
ては、スコロトロン帯電器１１によって、−４００Ｖの
電位になるよう、また画像形成部分に対しては階調補正
値αを加えて−（７８０Ｖ−α）の電位になるよう帯電
を行う（図７（ａ）参照）。

【００３８】感光体ドラム１０上のγパッチ部分の周縁
部および画像形成部分の枠外には、ＣＥＬ１２による照
射を行って電位を失わせる（図７（ｂ）参照）。

【００３９】画像形成部分に対しては原稿画像の像露光
が行われ、γパッチ部分に対しては露光を行わない（図
７（ｃ）参照）。

【００４０】しかしながら、露光ランプ強度を安定化す
るために露光ランプを画像形成領域よりも手前で点灯
し、γパッチ部分に対応する位置に画像濃度測定用の黒
色パッチＰＤ像を露光しても良い。この場合において
は、黒色パッチ像部分はＯＤが１．７のものであり実質
上露光されない。このようにγパッチ画像と通常の画像
形成を連続的に行うことで画像形成を効率化できる。

【００４１】現像装置１３の現像スリーブ１３１に対し
ては、画像形成部分に対して−１７０Ｖの現像バイアス
を印加するのに対して、γパッチ部分に対しては−２８
０Ｖの現像バイアスを印加してγパッチ部分についての
現像パッチを形成する（図７（ｄ）参照）。階調性の補
正（１回目）によって適切な階調性の補正値が求められ
ていれば、画像形成部分については最大濃度はＣＤ１．
３で、γパッチ部分についてはＣＤ０．４の濃度のパッ
チ画像が作成される。

【００４２】本実施例では５コピー毎に、２枚目、７枚
目、１２枚目・・・に階調性の補正が行われる。なお本
実施例では、１枚目、６枚目、１１枚目にはトナー濃度
検出用のパッチを作成しトナー濃度制御を行っている。
２回目以降の階調性の補正においては、画像形成領域よ
り前の領域にパッチ画像を形成し（Ｆ１２）、このよう
にして画像形成と共に形成されたパッチ画像は濃度セン
サＳＤによってコピー濃度（ＣＤ）の測定がなされ、先
の１回目の階調性の補正と同様にして階調性の補正が行
われる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によるときは、休止後の画像形成
装置の再稼動開始に当たって階調性の補正が必要かどう
かの判断がなされ、階調性の補正が必要であると判断さ
れた場合には、ウォームアップ中に第１回目の階調性の
補正を行うようにしたもので、従来認められた稼動初期
における著しいカブリを有する高濃度の画像が改められ
て、機能（処理速度）を全く害うことなく、常に安定し
て同じような濃度の画像が得られることとなった。（請
求項１の発明） 更に請求項２の発明によるときは、機能性を低下させな
いで更に高度の濃度調整がなされることとなった。

【００４４】また請求項３の発明によるときは、露光の
変動による影響を受けないので、精度のよい濃度検知と
これに基づく調整が行われることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用される電子写真複写装置の構成
図。

【図２】本発明の階調補正の回路図。

【図３】本発明のフローチャート。

【図４】本発明のパッチ作成の説明図。

【図５】濃度センサによる濃度と出力の関係を示すグラ
フ。

【図６】Ｌｓｂとグリッド電位との関係を示すグラフ。

【図７】本発明のパッチと画像作成の説明図。

【図８】コピー枚数と画像濃度との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 原稿載置台 ３ 第１ミラーユニット ３ａ 照明ランプ １０ 感光体ドラム １１ スコロトロン帯電器 １２ 部分露光手段（ＣＥＬ） １３ 現像装置 １３１ 現像スリーブ １６ 転写器 １７ 分離手段 １９ 定着器 １９ａ 定着ローラ ＳＤ 濃度センサ ＳＨ１ 温度センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源投入直後、又は省エネルギーモード
   クリア直後に階調性の補正を行うかどうか判定し、階調
   性の補正を行う場合にはウォームアップ中に階調性の補
   正を行うことを特徴とする画像濃度の補正方法。
2. 【請求項２】 第１回目の前記階調性の補正を行った後
   の第２回目以降の階調性の補正は、感光体上の画像形成
   領域より前の領域に階調補正用のパッチ画像を形成して
   階調性の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の
   画像濃度の補正方法。
3. 【請求項３】 前記階調性の補正は、感光体表面を通常
   の画像形成時より低い帯電電位に帯電せしめ、未露光の
   潜像を感光体表面に形成し、該潜像を現像剤にて現像す
   ることで階調性補正用のパッチ画像を感光体上に形成
   し、該階調補正用のパッチ画像に基づき階調性の補正を
   行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像濃度
   の補正方法。