JP2002221834A

JP2002221834A - 画像形成装置

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Publication number: JP2002221834A
Application number: JP2001016932A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nishida; 聡西田; Toru Komatsu; 小松　　徹; Kazuhiko Uneme; 和彦采女; Yukie Matsudaira; 幸恵松平; Kazutoshi Kobayashi; 一敏小林; Hirotaka Kabashima; 浩貴椛島
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】（１）縦線と横線の画像濃度が等しくなるよ
うに発光素子の露光制御を行う画像形成装置を提供す
る。（２）像担持体に付着する各々のトナー面積を一定にし
たパッチを像担持体に形成する画像形成装置を提供す
る。（３）パッチの濃度変動を低減させた画像形成装置を提
供する。【解決手段】（１）主走査方向の横線パッチと、副走
査方向の縦線パッチの濃度に基づいて発光素子を露光制
御する。（２）複数の一定のドット径から成るパッチを像担持体
に形成する。（３）パッチの階調をトナー帯電情報に応じて変更した
り、パッチを形成する作成間隔をトナー消費情報に応じ
て変更するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは電
子写真方式を適用し、トナーを備えた現像剤によって像
担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナーとキャリアから成る２成分
現像剤を使用する電子写真方式の画像形成装置において
は、像担持体に形成された静電潜像の電位に応じて搬送
した現像剤のトナーを付着させて現像を行い、形成した
画像を用紙に転写して画像形成している。形成した画像
の濃度は像担持体に付着するトナー付着量によって決定
されるので、所定階調の入力画像に対する像担持体に付
着するトナー量を一定に維持する必要がある。

【０００３】そこで、画像形成装置は、所定電位のベタ
パッチを像担持体上に形成し、現像後に光学センサによ
ってベタパッチの濃度を検知し、検知した濃度に応じて
発光素子の露光制御や現像手段の濃度制御を行って、像
担持体に付着するトナー付着量を制御している。

【０００４】図１１は、縦軸を像担持体の表面電位とし
たときのベタパッチの電位の説明図である。

【０００５】図において、それぞれの電位は、像担持体
の露光部の潜像の電位ＶＬ、未露光部の電位ＶＨ（帯電
電位）、像担持体にトナーを搬送する現像スリーブに印
加するバイアス電位ＶＢ、電位ＶＬとバイアス電位ＶＢ
の電位差Ｖｇ１である。

【０００６】所定電位に帯電されたトナーは電位差Ｖｇ
１の大きさに応じて像担持体に付着するが、電位差Ｖｇ
１が全黒化する電位差だと光学センサの濃度検知の誤差
が大きくなる。そこで、露光条件を調整してベタパッチ
の露光部の電位を中間階調の露光電位ＶＨ’として電位
中間階調の電位差Ｖｇ２としたり、あるいは、現像バイ
アス電位ＶＢを調整して中間階調のバイアス電位ＶＢ’
として中間階調の電位差Ｖｇ３として、電位差を低下さ
せて所定の中間階調の濃度のベタパッチを像担持体上に
形成している。

【０００７】上記のベタパッチの濃度を検知して像担持
体に付着するトナー量を適正な値に維持するために現像
手段も濃度制御や発光素子の露光制御を行っている。

【０００８】現像手段の濃度制御は、例えば、現像手段
は現像剤のトナーを撹拌搬送して摩擦によりトナーを所
定電位量に帯電させているが、長時間放置された後、電
源が投入されて動作再開時においては、トナーの帯電量
は自然放電により低下している。帯電量の低下したトナ
ーで現像を行うと、設定されたトナーの帯電量の現像で
は無いため、像担持体１に付着するトナーが過剰になり
非画像領域にもトナーが付着して画質が低下する。

【０００９】このため、装置の電源が投入され動作再開
してからトナーの帯電が充分に飽和する定常状態に至る
までは、検知したパッチの濃度に基づいて像担持体に搬
送するトナー量を、定常状態より低い初期値から次第に
増加させて最終的に基準値に達するように制御してい
る。その後、像担持体に搬送するトナー量が基準値に達
した以降は、検知したパッチの濃度に基づいて画像形成
により消費したトナーに応じてトナーの補給量を制御す
る。

【００１０】現像手段の濃度制御としては、他に、パッ
チの濃度に基づいてトナーに印加する現像バイアス電位
の制御やトナーの撹拌時間の制御等も用いられている。

【００１１】発光素子の露光制御は、一定の発光出力で
所定階調のベタパッチを像担持体上に形成し、検知した
パッチの濃度と予めメモリ等に記憶された濃度データと
を比較し、比較した結果から発光素子の発光出力を変更
して露光制御を行っている。あるいは、入力階調対する
出力階調の変換であるガンマ変換により露光制御を行っ
ても良い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ル化された画像データの階調に基づいて、レーザーやＬ
ＥＤ等の半導体から成る発光素子で露光したドットの集
合体により擬似的に画像の階調を表現するデジタル画像
形成装置においては、発光素子の発光特性により像担持
体に形成されるドットの形状が縦長であったり横長であ
ったりして必ずしも真円ではない。このため、濃度調整
用のパッチに基づいて前述した様に露光制御を行っても
画像パターンによっては横線の濃度と縦線の濃度とが異
なり画像品質が低下することがある。

【００１３】また、像担持体上に形成する濃度調整用の
ベタパッチは、露光電位や現像バイアス電位を変えて中
間階調の濃度になるように像担持体上に形成されるが、
像担持体に付着するトナーは電位に応じて付着量の総量
が決まるだけで、付着したトナー各々の付着面積は一定
では無かった。このため、現像剤の経時劣化や環境条件
等により付着面積に対するトナーの濃度特性が変化する
とパッチの濃度変動が発生し易くなることがあった。

【００１４】また、像担持体に頻繁にパッチを形成する
と現像手段の現像制御は精密に行える反面、制御のため
に使用するトナーが増加する。従来の画像形成装置では
画像形成する用紙の所定枚数毎にパッチを形成してい
た。しかし、像担持体に残存したトナーを回収して繰り
返しトナーを使用するトナーリサイクル方式の画像形成
装置では、用紙サイズが小さいと画像形成で消費するト
ナーに対するパッチの形成で回収されるトナーの割合が
増加し、トナーの帯電量が不安定になり易くなる。

【００１５】トナーの帯電量が変動すると、像担持体に
形成されるパッチの濃度が変動し易くなり、パッチの濃
度変動が起きると露光制御や濃度制御が不安定になり、
画像品質が低下する。また、トナー帯電量の変動は、回
収トナーの割合の増加の他に、画像パターンにより消費
するトナー量の変動や、画像形成装置内の温湿度環境に
よっても不安定になる。

【００１６】本発明は上記の従来技術が有する問題点に
鑑みて成されたものである。まず、本発明の第１の目的
は、縦線と横線の画像濃度が等しくなるように発光素子
の露光制御を行う画像形成装置を提供することにある。

【００１７】次に、本発明の第２の目的は、像担持体に
付着する各々のトナー面積を一定にしたパッチを像担持
体に形成する画像形成装置を提供することにある。

【００１８】次に、本発明の第３の目的は、パッチの濃
度変動を低減させた画像形成装置を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の手段に
より達成される。

【００２０】（１）像担持体の回転方向と直交する方向
である主走査方向に対してｎドットライン毎に黒化した
横線パッチと、前記像担持体の回転方向である副走査方
向に対してｎドットライン毎に黒化した縦線パッチを前
記像担持体に形成し、前記縦線パッチと前記横線パッチ
の濃度に基づいて、画像形成用の発光素子の露光制御を
行うように構成した制御手段を有することを特徴とする
画像形成装置。

【００２１】（２）回転する像担持体に形成された濃度
調整用のパッチの濃度に基づいて前記像担持体に露光を
行う発光素子の露光条件を決定する制御手段を有する画
像形成装置において、前記像担持体の回転方向と直交す
る方向である主走査方向に対してｎドットライン毎に黒
化した横線パッチと、前記像担持体の回転方向である副
走査方向に対してｎドットライン毎に黒化した縦線パッ
チを、前記発光素子の所定の露光条件により複数の階調
で前記像担持体に形成する第１ステップと、前記縦線パ
ッチと横線パッチそれぞれの濃度を検知し、前記縦線パ
ッチの階調に対する濃度特性と前記横線パッチの階調に
対する濃度特性において、所定の濃度範囲に入る階調が
あるか否かを算出する第２ステップと、前記第２ステッ
プの算出で所定の濃度範囲に入る階調がないときは、前
記発光素子の前記所定の露光条件を変えて第２ステップ
を繰り返す第３ステップと、前記第２ステップの算出で
所定の濃度範囲に入る階調があるときは、前記縦線パッ
チと前記横線パッチを形成したときの前記所定の露光条
件を、前記発光素子が前記像担持体を露光する露光条件
に決定する第４ステップと、を備えた前記制御手段を有
することを特徴とする画像形成装置。

【００２２】（３）像担持体に形成された濃度調整用の
パッチの濃度に基づいて前記像担持体に付着するトナー
付着量を制御する制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記パッチは、複数の一定のドット径から成るパッ
チであることを特徴とする画像形成装置。

【００２３】（４）像担持体に形成された濃度調整用の
パッチの濃度に基づいて前記像担持体に付着するトナー
付着量を制御する制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記パッチの階調をトナー帯電情報に応じて変更す
るように構成した前記制御手段を有することを特徴とす
る画像形成装置。

【００２４】（５）像担持体に形成された濃度調整用の
パッチの濃度に基づいて前記像担持体に付着するトナー
付着量の制御を行う制御手段を有する画像形成装置にお
いて、前記パッチを形成する作成間隔をトナー消費情報
に応じて変更するように構成した前記制御手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の画像形成装置の実施の形
態の一例を以下図面に基づいて説明する。

【００２６】図１は、本発明の画像形成装置の要部の構
成を示す模式図である。図において、画像形成装置Ａ
は、上部に開閉可能に支持された自動原稿送り装置Ｄ
Ｆ、スキャナ装置Ｂ、回転する像担持体１の周囲に、帯
電手段２、書き込み手段３、現像手段４、転写手段５、
除電手段６Ａ、分離手段６Ｂ、定着手段７、給紙手段
９、電気回路収納部１０、入力手段Ｈ、濃度検知手段５
０、温湿度検知手段５５等を有している。以下に各手段
の説明を行う。

【００２７】自動原稿送り装置ＤＦは、画像形成装置Ａ
の上部に設けられた原稿移動型読み取り方式による片面
原稿読み取り機能と両面原稿読み取り機能を有し、載置
された原稿を搬送してスキャナ装置Ｂの原稿読み取り位
置を通過するようにしている。

【００２８】スキャナ装置Ｂは、原稿読み取り位置に搬
送された原稿の画像の光学情報を電気信号に変換する。

【００２９】像担持体１は、例えば、透明アクリル樹脂
の透明部材によって形成される円筒状の基体を内側に設
け、透明の導電層、あるいは有機感光層等の感光層を基
体の外周に形成し、不図示の駆動モータによって矢印で
示す方向に一定の回転速度で回転する。

【００３０】帯電手段２は、像担持体１の周囲に配置さ
れ、例えば、スコロトロン式のワイヤ放電電極によって
コロナ放電を行って静電潜像が形成される前の像担持体
１に所定の電位を与えて帯電させる。

【００３１】書き込み手段３は、半導体のレーザやＬＥ
Ｄ等から成る画像形成用の発光素子３０を有し、画像デ
ータに基づいて発光素子３０を駆動する。発光素子３０
の駆動により発光した光ビームは、像担持体１の回転方
向と直交する方向に回転する不図示の回転多面鏡（ポリ
ゴン）による主走査と、像担持体１の回転による副走査
により、像担持体１上を露光して潜像を形成する。

【００３２】現像手段４は、トナーとキャリアから成る
２成分現像剤を収納し、像担持体１と所定の間隙、例え
ば１００μｍ〜５００μｍの間隔で磁極を備えた回転す
る現像スリーブを備え、現像スリーブは磁力により現像
剤を担持して像担持体１に回転によって搬送する。搬送
された現像剤は、現像スリーブと像担持体１との間に形
成された現像電界によって像担持体１上の静電潜像の電
位に応じてトナーが付着してトナー像として可視化す
る。

【００３３】転写手段５は、像担持体１に対向して設け
られ、像担持体１との間に形成された転写電界によって
像担持体１上に形成されたトナー像を給紙手段９から給
紙された用紙に転写する。

【００３４】除電手段６Ａは、像担持体１に対向して設
けられ、像担持体１との間に形成された分離電界によっ
て転写電界で発生した用紙の電荷を消去する。

【００３５】分離手段６Ｂは、転写手段５によって像担
持体１に密着した用紙を分離する。定着手段７は、加熱
源７２を備えた加熱ローラ７１を備え、トナー像が転写
された用紙を加圧、加熱して用紙上のトナー像を定着す
る。

【００３６】給紙手段９は、トナー画像が形成される用
紙を収納し、画像形成が要求される毎に像担持体１に向
けて用紙を給紙する。ここで、給紙手段９が収納する用
紙は文字や図の複製が有形的に行われる材料で、具体的
には所定の大きさに裁断されたシート状の紙、裁断され
る前のロール状の紙、布等である。

【００３７】入力手段Ｈは、液晶パネル、テンキー、操
作キー等を備え、液晶パネルによりオペレータに対する
メッセージの表示したり、テンキー、操作キーによりオ
ペレータが希望する画像形成する用紙サイズやコピー枚
数、片面、両面印刷の選択等の画像形成の条件が入力さ
れる。オペレータは条件を入力後、操作キーにより画像
形成をスタートさせる。

【００３８】電気回路収納部１０は、画像形成装置Ａの
各部の動作を制御する制御手段１００、光学情報をデジ
タル情報の画像データに変換する画像処理手段１２０等
の各種回路基板や各種データを記憶するメモリ等が収納
されている。

【００３９】濃度検知手段５０は、光学センサにより像
担持体１上に形成されたパッチの反射濃度を検知する。

【００４０】温湿度検知手段５５は、定着手段７の近傍
に設置され、温度及び湿度を検知するセンサである。定
着手段７は、装置の電源が投入されると加熱源７２によ
り加熱ローラ７１を加熱しており、電源がオフされても
加熱による余熱が装置内に残る。このため、温湿度検知
手段５５の検知した温度により装置の休止時間を把握す
ることが可能である。

【００４１】次に、画像形成装置Ａの画像形成プロセス
を説明する。画像形成がスタートすると、自動原稿送り
装置ＤＦによって原稿が搬送され、スキャナ装置Ｂによ
って原稿画像の光学情報が電気信号に変換され、画像処
理手段１２０によってデジタル信号に変換され画像デー
タとなる。ここで、画像データは原稿から読み取った情
報からだけでなく、外部装置から通信回線等によって送
られたデータでも良い。

【００４２】不図示の駆動モータの始動により像担持体
１が矢印で示す方向に回転され、同時に帯電手段２のコ
ロナ放電作用により像担持体１に所定の電位が付与され
る。次いで、書き込み手段３の露光により像担持体１の
表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。形
成された静電潜像は、現像手段４により現像され、像担
持体１上にトナー像が形成される。

【００４３】一方、画像が形成される用紙は給紙手段９
より給紙されて像担持体１へ向けて搬送される。レジス
トローラ８Ａは、像担持体１に形成されたトナー像と同
期して回転を開始して用紙を像担持体１に搬送する。像
担持体１と同期して搬送された用紙上に、像担持体１の
トナー像が重なり、転写手段５により用紙にトナー像が
転写される。トナー像が転写された用紙は、除電手段６
Ａで除電され、分離手段６Ｂにより像担持体１から分離
される。その後、定着手段７に搬送され、定着手段７の
加熱、加圧作用によりトナー像を形成するトナー粉末が
用紙上に溶融定着される。トナー像が定着して画像形成
された用紙は、排紙ローラ８Ｂを介して、画像形成装置
Ａから外部に排出される。

【００４４】表面に第１トナー像が転写された用紙の裏
面に画像形成を行う場合は、搬送路切り換え部材８Ｃを
制御して、用紙を正逆回転可能な一対のスイッチバック
用ローラ８Ｄに向けて搬送する。スイッチバック用ロー
ラ８Ｄは、用紙の後端を挟持した状態で回転を停止し、
その後、逆方向に回転を開始して、用紙を搬送ローラ８
Ｅに向けて搬送する。搬送ローラ８Ｅは、用紙を搬送し
て、回転を開始する前のレジストローラ８Ａに向けて搬
送する。このとき、用紙は、表裏を反転された状態、即
ち、トナー像が転写されていない裏面が像担持体１側に
向けられた状態でレジストローラ８Ａに送り込まれる。

【００４５】像担持体１上には、第２トナー像が形成さ
れており、レジストローラ８Ａは、像担持体１に形成さ
れた第２トナー像と同期させて回転を開始して、用紙を
搬送する。像担持体１と同期されて搬送された用紙の裏
面に第２トナー像が重なり、転写手段５の付勢により用
紙の裏面に第２トナー像が転写される。以降、分離、定
着の処理が行われ、用紙は、排紙ローラ８Ｂを介して外
部に排出される。

【００４６】次に、制御手段１００による主要部の制御
について以下に説明する。図２は、制御手段による主要
部の制御のブロック図である。

【００４７】現像バイアス発生部１０１は、現像スリー
ブ４４に印加する現像バイアスを発生し、現像スリーブ
４４と像担持体１との間に現像電界を作製する。作製さ
れた現像電界によって像担持体１の潜像の電位に応じて
現像スリーブ４４から像担持体１に搬送されたトナーの
付着量が調整される。

【００４８】スリーブ駆動回路１０２は、現像スリーブ
４４を回転させるモータＭ１を駆動する。現像スリーブ
４４の回転速度によって像担持体１に搬送されるトナー
量が調整される。

【００４９】撹拌駆動部１０３は、現像手段４の収納し
た現像剤を撹拌搬送する撹拌スクリュー４１、４２、４
３の回転させるモータＭ２を駆動する。撹拌スクリュー
４１、４２、４３の回転速度によって撹拌搬送されるト
ナーの撹拌時間が替わりトナーの帯電量が調整される。

【００５０】補給駆動部１０４は、現像手段４にトナー
を補給するトナー補給手段４５の搬送スクリュー４６を
回転させるモータＭ３を駆動する。搬送スクリュー４６
の回転速度に応じて現像手段４に補給されるトナー量が
調整される。補給されたトナー量により現像手段３に収
納された現像剤のトナーの比率が変化する。

【００５１】メモリ１１０は、制御手段１００の制御プ
ログラムやパッチの画像データ、ルック・アップ・テー
ブル等の各種データが記憶されている。

【００５２】画像処理手段１２０は、スキャナ装置Ｂか
らの原稿の画像信号をデジタル化して多値の階調を持つ
画像データにして、その後、ドットによる疑似階調にす
るために画像データを２値データに変換する。変換され
た２値の画像データの基づいて、書き込み手段３がドッ
トにより像担持体１に露光を行う。

【００５３】したがって、像担持体１に形成されるトナ
ー像の濃度は、所定面積当たりのドットにより黒化した
黒面積に応じた値となる。また、画像処理手段１２０
は、外部装置から入力された多値の画像データに対して
も２値化を行う。

【００５４】制御手段１００は、各部を制御して像担持
体１に形成したパッチの濃度に基づいて発光素子３０の
露光制御、現像手段４の濃度制御を行って像担持体１に
付着するトナー付着量を適正な値に調整し、画像データ
に基づいて用紙に画像形成を行う。

【００５５】次に、制御手段１００によるパッチの濃度
に基づいて行う露光制御、濃度制御について以下に説明
する。

【００５６】まず、発光素子３０の露光制御について説
明する。前述したように、画像パターンによっては発光
素子３０の発光特性により縦線の濃度と横線の濃度が異
なるときがある。そこで、縦線の濃度と横線の濃度を一
致させるため、発光素子３０の発光特性を考慮した露光
制御を行う必要がある。

【００５７】図３は、発光素子の露光条件を決めるため
に、制御手段１００が像担持体１に形成するパッチで、
（Ａ）は横線パッチ、（Ｂ）は縦線パッチ、（Ｃ）は横
線パッチ（Ａ）を拡大した一部、（Ｄ）は縦線パッチ
（Ｂ）を拡大した一部である。

【００５８】パッチは、一定のドット径によって像担持
体１の回転方向に対して直交する方向である主走査方向
に１ドットおきに黒化する横線パッチ（Ａ）と、像担持
体１の回転方向である副走査方向に１ドットおきに黒化
する縦線パッチ（Ｂ）の２つのパッチである。

【００５９】制御手段１００は、発光素子３０の所定の
露光条件で、例えば、０を白、２５５を黒とする２５６
階調のときに階調１６０以上（０％から１００％の階調
に換算すると約６３％以上）において、複数の階調で横
線パッチと縦線パッチの２つの調整パッチを像担持体１
に露光し、現像後に濃度検知手段５０によってそれぞれ
のパッチの濃度を検知する。像担持体１に形成されるパ
ッチは、１つのドットの面積の変更、あるいは、ドット
の数の変更によって複数の階調が作成される。

【００６０】そして、制御手段１００は、２つのパッチ
の階調に対する濃度特性において、階調１６０以上（０
％から１００％の階調に換算すると約６３％以上）で横
線パッチと縦線パッチの濃度が０．７８から０．８２の
範囲に入る同一階調があるか否かを算出する。

【００６１】算出した結果、同一階調があればパッチを
形成したときの発光素子３０の所定の露光条件を、発光
素子３０が像担持体１を露光する露光条件として決定す
る。算出した結果、階調が無いときは、発光素子３０の
所定の露光条件を変更して再び横線パッチと縦線パッチ
を形成し、２つのパッチの階調に対する濃度特性におい
て、階調１６０以上でパッチの濃度が０．７８から０．
８２の範囲に入る同一階調があるか否かを算出する。そ
して、同一階調があるまで、発光素子３０の露光条件を
変更して横線パッチと縦線パッチを像担持体１に複数回
形成して、発光素子３０の露光条件を決定する。

【００６２】制御手段１００による具体的な発光素子３
０の露光条件の制御を説明する。図４は、横線パッチと
縦線パッチの階調に対する濃度特性のグラフの一例であ
る。

【００６３】制御手段１００は、書き込み手段３を制御
して発光素子３０の露光条件である発光出力を４００マ
イクロワットで複数の階調で横線パッチと縦線パッチを
像担持体１に形成する。図において、複数の濃度は複数
の階調から検知されているが、パッチの複数の階調は１
つのパッチの中に作成しても良いし、複数のパッチによ
り作成しても良い。

【００６４】２つのパッチの濃度から、ａが横線パッチ
の濃度特性、ｂが縦線パッチの濃度特性となる。しか
し、２つの濃度特性ａとｂは階調１６０以上で、濃度
０．７８から０．８２の範囲Ｌに入る同一階調が無い。

【００６５】制御手段１００は、再び書き込み手段３を
制御して発光素子３０の発光出力を４００マイクロワッ
トから３００マイクロワットに変えて横線パッチと縦線
パッチを像担持体１に形成する。形成した２つのパッチ
のた濃度から、ｃが横線パッチの濃度特性、ｄが縦線パ
ッチの濃度特性となる。ここで、２つの濃度特性ｃとｄ
では階調１６０以上の階調１７６で、濃度０．７８から
０．８２の範囲Ｌに入る。その結果、制御手段１００
は、発光素子３０が像担持体１を露光する発光出力を３
００マイクロワットに決定する。

【００６６】すなわち、主走査方向の横線パッチと、副
走査方向の縦線パッチを、発光素子３０の所定の露光条
件により複数の階調で像担持体１に形成する第１ステッ
プと、それぞれの濃度を検知して縦線パッチの階調に対
する濃度特性と、横線パッチの階調に対する濃度特性に
おいて、所定の濃度範囲に入る階調があるか否かを算出
する第２ステップと、第２ステップの算出で所定の濃度
範囲に入る階調がないときは、発光素子３０の所定の露
光条件を変えて第２ステップを繰り返す第３ステップ
と、第２ステップの算出で所定の濃度範囲に入る階調が
あるときは、縦線パッチと横線パッチを形成したときの
所定の露光条件を、発光素子３０の露光条件に決定する
第４ステップと、によって制御手段１００は発光素子３
０の露光制御を行う。

【００６７】また、制御手段１００の発光素子３０の露
光制御は、像担持体１の露光強度の調整であるので、発
光素子３０の発光出力の制御では無く、所定の発光出力
による発光時間の制御でも良い。

【００６８】実施例において横線パッチと縦線パッチ
は、１ドットおきに黒化して形成しているが、横線パッ
チは横線、縦線パッチは縦線が所定の間隔で形成されれ
ば良いので、線の間隔は１ドットおきに限らず、所定の
間隔の１ドット以上のｎドットおきに黒化したパッチで
も良い。さらに、線を形成する一定の径のドットは、１
つのドットでも良いし、複数のドットが集合して形成さ
れるドットでも良い。

【００６９】また、横線パッチと縦線パッチは、像担持
体１の同一周面に形成しても良いし、別々の周面に形成
しても良い。

【００７０】以上のような発光素子３０の露光制御によ
り、縦線と横線の濃度誤差が減少して画像品質が向上す
る。特に、画像形成の解像度が６００ｄｐｉ（１インチ
当たりのドット数、１インチは約２．５４ｍｍである）
以上となる高画質な画像形成装置では、縦線と横線の濃
度誤差の減少効果が顕著である。

【００７１】また、制御手段１００による発光素子３０
の露光制御を頻繁に行うと画像形成装置の画像形成作業
の効率が低下するため、制御を行うタイミングは後述す
る濃度制御を行う前や、画像形成休止後の動作再開時に
おいて温湿度検知手段５５が所定温度以下を検知したと
き、あるいは、動作再開時から所定時間経過後に所定温
度以下を検知したときに行う。

【００７２】次に、制御手段１００による現像手段４の
濃度制御について説明する。制御手段１００は、装置の
電源が投入され動作再開してからトナーの帯電が充分に
飽和する定常状態に至るまでは、検知したパッチの濃度
に基づいてスリーブ駆動回路１０２を制御して、線速比
（現像スリーブ４４の回転速度／像担持体の回転速度）
を初期値から次第に増加させて最終的に基準値に達する
ようして、像担持体１に搬送するトナー量を制御してい
る。その後、線速比が基準値に達すると、制御手段１０
０は、パッチの濃度に基づいて補給駆動部１０４を駆動
してトナー補給手段４５から現像手段４に補給するトナ
ー量を制御する。

【００７３】次に、濃度制御するときに像担持体１に形
成されるパッチについて説明する。前述したように、従
来の中間階調の濃度調整用のパッチは、像担持体１上の
電位を調整して作成していたが、付着面積が一定でない
ためにパッチの濃度が変動する問題があった。そこで、
本発明の画像形成装置においては、中間調の濃度調整用
のパッチを画像データとして予めメモリ１１０に記憶
し、制御手段１００によってパッチ形成時にメモリ１１
０からパッチの画像データを読み出し、画像処理手段１
２０でパッチの画像データを誤差拡散手法により２値化
し、２値化したデータに基づいて像担持体１に露光、現
像してパッチを形成する。そして、濃度検知手段５０に
より検知したパッチの濃度に基づいて濃度制御を行って
いる。

【００７４】ここで、画像処理手段１２０の誤差拡散手
法について説明する。図５は、多値の画像データを２値
化する誤差拡散手法の説明図で、（Ａ）は２値化する画
像データの画素の階調、（Ｂ）は誤差拡散手法により変
換された画素の階調、（Ｃ）は２値化した結果である。

【００７５】例えば、画像データが０を白、２５５を黒
とする２５６階調のとき、２値化する閾値を１２８とし
て、１２８以上でドットを打ち（黒化）、１２８未満で
ドットを打たない（非黒化）とする。

【００７６】図において、階調を持つ画像データの最小
単位を画素とすると、画素ａの階調が２００のときは閾
値１２８より大きいので画素ａはドットを打つ黒化とな
る。しかし、画素ａは階調２００を黒化（＝２５５）に
したため、５５だけ２値化して黒化し過ぎた事になる。
この５５を誤差と呼び、次に２値化する隣の画素ｂの階
調からこの誤差を引いて変換してから２値化する。隣の
画素ｂの階調が１６０なので画素ｂの階調を１６０−５
５＝１０５の階調に変換される。変換された画素ｂの階
調１０５は閾値１２８より小さいので画素ｂはドットを
打たない非黒化となる。画素ｂは階調１０５を非黒化
（＝０）にしたため、１０５でけ非黒化にし過ぎた事に
なり、誤差は１０５となる。この誤差は次の２値化する
画素ｃに加えられ、画素ｃの階調は６４＋１０５＝１６
９となり、閾値１２８より大きいので画素ｃはドットを
打つ黒化となる。

【００７７】この様な操作を画像データの画素に対して
次々に行って２値化する手法が誤差拡散手法である。こ
の誤差拡散手法の操作は画像全体の濃度の誤差を最小に
なるようにするので平均誤差拡散手法とも呼ばれてい
る。

【００７８】また、上記は黒と非黒化の２値化する場合
についての操作だが、階調２５６のときに白＝０、灰色
＝８５、濃い灰色＝１７０、黒＝２５５の４値化する場
合においても同様に誤差を隣の画素や周辺の画素に分散
すれば誤差拡散手法による操作は可能である。

【００７９】誤差分散手法は各画素毎に多くの演算を必
要とするため、ハードウェア化が困難であるが、形成さ
れるトナー像の濃度は解像力、階調性とも良好となる。

【００８０】図６は、誤差拡散手法により２値化された
画像データに基づいて像担持体に形成されたパッチの一
例である。

【００８１】図において、パッチは複数の一定のドット
径から成り、誤差拡散手法によりドットが分散されて像
担持体１上に形成される。このため、像担持体１に付着
する各々のトナーは、一定の付着面積となり、現像剤の
劣化等により付着面積に対するトナー濃度が変動しても
パッチ全体の濃度変動は低減する。

【００８２】また、乳化重合法により作製された重合ト
ナーは、個々のトナー粒子のサイズの均一性が優れてい
るため、重合トナーを使用する画像形成装置では、さら
にパッチの濃度変動が低減される。

【００８３】また、図６は１つの階調の画像データのパ
ッチだが、複数の階調を持つ画像データのパッチでも良
い。

【００８４】次に、上記パッチを像担持体に形成するパ
ッチの作成間隔、パッチの階調について説明する。

【００８５】画像形成装置は、画像形成のトナー消費情
報や画像形成装置内の温湿度度等の環境情報に対するパ
ッチの作成間隔やパッチの階調を設定したルック・アッ
プ・テーブルを予めメモリ１１０に記憶する。そして、
画像形成を開始する時に、制御手段１００は、メモリ１
１０に記憶したルック・アップ・テーブルを読み出し、
ルック・アップ・テーブルとトナー消費情報、ルック・
アップ・テーブルと環境情報に基づいて、パッチを形成
する作成間隔やパッチの階調を設定する。

【００８６】制御手段１００は、設定したパッチの作成
間隔やパッチの階調に従って像担持体１にパッチが形成
する。

【００８７】図７は、画像形成のトナー消費情報に対す
るパッチの作成間隔を設定するためのルック・アップ・
テーブルの一例で、（Ａ）は画像形成する用紙サイズに
おける連続画像形成（コピー）する用紙の枚数に対する
パッチの作成間隔のルック・アップ・テーブル、（Ｂ）
は解像度であるｄｐｉにおける画像形成する画素の数に
対するパッチの作成間隔のルック・アップ・テーブルで
ある。

【００８８】例えば、（Ａ）のルック・アップ・テーブ
ルの設定では、Ａ４サイズの用紙の画像形成の要求があ
ると連続画像形成した用紙５枚毎にパッチを像担持体に
形成して濃度制御が行われる。（Ｂ）のルック・アップ
・テーブルの設定では、解像度３００ｄｐｉの画像形成
の要求があると連続画像形成した画素数が２６１万毎に
パッチを像担持体に形成して濃度制御が行われる。ここ
で、画素数の設定のとき画像形成の途中の画像領域では
パッチ形成を行うことができないので、画素数を超えた
後、転写領域の外側にパッチが形成される。また、画素
数の設定は、ドットにより黒化した総面積がＡ３サイズ
の面積の１０％程度になる間隔で設定されると、消費し
たトナーに対する最も適切な濃度制御となるので望まし
い。

【００８９】トナー消費情報は、画像形成を行うときに
制御手段１００が画像形成によって消費するトナー量を
推定する情報であるので上記情報に限定されるものでは
無く、用紙サイズや連続画像形成する用紙数の用紙情
報、連続画像形成した画素数や黒化した画素面積の画素
情報、画像形成の解像度情報、片面／両面の形成情報等
である。

【００９０】すなわち、トナー消費情報に基づいて設定
されたパッチの作成間隔でパッチを形成して濃度制御を
行うので、現像手段４の画像形成で消費するトナーに対
するパッチの形成で回収されるトナーの割合が安定し、
形成されるパッチの濃度変動が減少する。

【００９１】図８は、トナー帯電情報に対するパッチの
階調を設定するためのルック・アップ・テーブルの一例
で、（Ａ）は連続画像形成する用紙の枚数における現像
手段４のトナー撹拌時間に対するパッチの階調のルック
・アップ・テーブル、（Ｂ）は温湿度による温湿度範囲
の分類、（Ｃ）は（Ｂ）の温湿度範囲に対するパッチの
階調のルック・アップ・テーブル（Ａ）の補正値であ
る。

【００９２】ここで、トナー撹拌時間は画像形成装置が
休止後、電源が投入されてからの現像手段４の撹拌スク
リュー４１、４２、４３の総駆動時間で、撹拌スクリュ
ー４１、４２、４３は画像形成中は駆動するが待機中は
停止する。

【００９３】例えば、（Ａ）のルック・アップ・テーブ
ルの設定では、連続画像形成の用紙枚数が１０毎未満で
トナー撹拌時間が１０分未満であれば、像担持体１の形
成されるパッチの階調は０．９となる。

【００９４】また、温湿度センサ５５の検知から画像形
成装置内の温湿度範囲（Ｂ）をＨ／Ｈ、Ｎ／Ｎ、Ｌ／Ｌ
に分類し、分類に基づいて補正値（Ｃ）を参照して、階
調のルック・アップ・テーブル（Ａ）を補正する。例え
ば、温湿度範囲がＬ／Ｌのとき、設定されたパッチの階
調が０．９では０．９＋０．１＝１．０に階調が補正さ
れる。

【００９５】トナー帯電情報は、画像形成装置が電源が
投入されて動作開始時のトナー帯電量の低下を推定する
情報で、トナー撹拌時間の情報、温湿度等の環境情報等
である。

【００９６】すなわち、トナー帯電情報に基づいて設定
された階調でパッチを形成して濃度制御を行うので、撹
拌不足や環境によりトナーの帯電量が低下していてもパ
ッチの濃度変動が低減する。

【００９７】また、誤差拡散手法によりパッチの階調が
設定されるので、トナー帯電情報または環境情報に基づ
いてパッチのドット数を変更するだけで容易にパッチの
階調を変更することができる。

【００９８】次に、制御手段１００による露光制御、濃
度制御を以下に説明する。図９は、制御手段による露光
制御、濃度制御のフローチャートである。

【００９９】オペレータから画像形成の要求があると
（Ｓ１）、温湿度検知手段５５の装置内の温度を検知に
よって画像形成装置の所定時間以上の画像形成の休止か
否かを判断する（Ｓ２）。装置の休止は、検知した温度
が所定温度以下のときに電源オフ、画像形成動作の休
止、省エネ待機モード等により所定時間以上装置が稼働
していない休止状態と判断する。また、休止状態の判断
は、画像形成の要求時だけでなく、電源投入直後や電源
投入してから所定時間経過後に行っても良い。

【０１００】休止状態で無いと判断されたときは、ルッ
ク・アップ・テーブルを参照してパッチの作成間隔、パ
ッチの階調を設定する（Ｓ６）。

【０１０１】休止状態と判断されたときは、現像スリー
ブ４４の回転速度、現像バイアス、発光素子の発光出力
等を予め定められた初期値に設定する（Ｓ３）。現像ス
リーブの回転速度は、線速比（現像スリーブ４４の回転
速度／像担持体１の回転速度）で規定される。例えば、
線速比０．５程度が設定される。

【０１０２】次に、横線パッチと縦線パッチの２つの調
整パッチを形成し（Ｓ４）、階調６３％以上において横
線パッチと縦線パッチそれぞれの濃度が０．７８から
０．８２の範囲に入る階調を探して、発光素子３０の露
光条件を決定する（Ｓ５）。濃度範囲に入らないとき
は、発光素子３０の露光条件を変えて再び横線パッチと
縦線パッチを形成する。

【０１０３】次に、画像形成の要求時の用紙情報、解像
度情報や、トナー帯電情報、画像形成装置内の環境情報
からパッチの作成間隔やパッチの階調を設定する（Ｓ
６）。

【０１０４】画像形成のスタート前に設定された階調で
パッチを像担持体１に作成し（Ｓ７）、検知したパッチ
の濃度に基づいて濃度制御を行う（Ｓ８）。濃度制御の
フローは後述する。

【０１０５】そして、要求された情報に応じて用紙に画
像形成を行い（Ｓ９）、画像形成した用紙情報や画素情
報等の検知から設定されたパッチの作成間隔になると
（Ｓ１０）、パッチを像担持体１に形成し（Ｓ７）、パ
ッチの濃度を検知して濃度制御を行う（Ｓ８）。

【０１０６】画像形成のＪＯＢが終了すると（Ｓ１
１）、ラストＪＯＢの濃度制御を行い（Ｓ１２）、画像
形成装置は像担持体１、現像スリーブ４４、撹拌スクリ
ュー４１、４２、４３の回転を停止して待機状態に移行
する（Ｓ１３）。

【０１０７】図１０は、図９のフローチャートにおける
現像制御のフローチャートである。濃度検知手段５０に
より像担持体１に形成されたパッチの濃度を検知すると
（Ｓ１００）、検知した濃度の平均化処理を行う（Ｓ１
０１）。平均化処理は検知精度を上げるためのもので、
濃度の検知を複数回行っている。平均化処理された濃度
が所定の値以上であるか判断し（Ｓ１０２）、所定の濃
度以上であれば現像条件の制御の処理は終了する（Ｓ１
２０）。

【０１０８】次に、線速比が基準値に達しているか否か
を判定する（Ｓ１０３）。基準値はメモリ１１０に予め
記憶された画像形成装置が定常状態のときの値である。

【０１０９】検知された濃度が所定の濃度未満のとき、
濃度の値は所定の閾値によってさらに２つのレベルに分
けて上位をラストレベル、下位を制御レベルとしてい
る。

【０１１０】次に、線速比が基準値に達していない場合
で、濃度が制御レベルかラストレベルかを判断し（Ｓ１
０４）、制御レベルのときは線速比を増加させ（Ｓ１０
５）、濃度がラストレベルであってラストＪＯＢのとき
は（Ｓ１０６）は現像手段４にトナー補給手段４５から
トナーを補給する（Ｓ１０７）。

【０１１１】線速比が基準値に達している場合は、濃度
が制御レベルかラストレベルか判断し（Ｓ１１０）、制
御レベルのときは現像手段４にトナー補給手段４５から
トナーを補給し（Ｓ１１１）、ラストレベルであってラ
ストＪＯＢのときは（Ｓ１１２）は現像手段４にトナー
補給手段４５からトナーを補給する（Ｓ１１３）。

【０１１２】

【発明の効果】本発明により、（１）縦線と横線の画像
濃度が等しくなるように発光素子の露光制御を行う画像
形成装置および発光素子の露光制御方法が提供された。

【０１１３】（２）像担持体に付着する各々のトナー面
積を一定にしたパッチを像担持体に形成する画像形成装
置が提供された。

【０１１４】（３）濃度変動の少ないパッチを形成する
画像形成装置が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の要部の構成を示す模式
図である。

【図２】制御手段による主要部の制御のブロック図であ
る。

【図３】発光素子の露光条件を決めるために像担持体１
に形成するパッチである。

【図４】横線パッチと縦線パッチの階調に対する濃度特
性のグラフの一例である。

【図５】多値の画像データを２値化する誤差拡散手法の
説明図である。

【図６】誤差拡散手法により２値化された画像データに
基づいて像担持体に形成されたパッチの一例である。

【図７】画像形成のトナー消費情報に対するパッチの作
成間隔を設定するためのルック・アップ・テーブルの一
例である。

【図８】トナー帯電情報に対するパッチの階調を設定す
るためのルック・アップ・テーブルの一例である。

【図９】制御手段による露光制御、濃度制御のフローチ
ャートである。

【図１０】図９のフローチャートにおける現像制御のフ
ローチャートである。

【図１１】縦軸を像担持体の表面電位としたときのベタ
パッチの電位の説明図である。

【符号の説明】

１像担持体４現像手段７定着手段３０発光素子５０濃度検知手段５５温湿度検知手段６６駆動源１００制御手段１１０メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松平幸恵東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者小林一敏東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内 (72)発明者椛島浩貴東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AB06 2H027 DA10 DA13 DA14 DA32 DA39 DA41 DA46 DB01 DC19 EA02 EA18 EB01 EC03 EC06 2H076 AB05 AB12 AB75 DA07 DA10 DA11 DA17 DA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体の回転方向と直交する方向であ
る主走査方向に対してｎドットライン毎に黒化した横線
パッチと、前記像担持体の回転方向である副走査方向に
対してｎドットライン毎に黒化した縦線パッチを前記像
担持体に形成し、前記縦線パッチと前記横線パッチの濃度に基づいて、画
像形成用の発光素子の露光制御を行うように構成した制
御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記発光素子の露光す
る条件を変えて、前記横線パッチと前記縦線パッチを複
数回、前記像担持体に形成す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３】前記露光制御は、前記発光素子の発光出
力の制御であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記露光制御は、前記発光素子の発光時
間の制御であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の画像形成装置。
【請求項５】画像形成装置内の温度を検知する温度検
知手段を有し、休止後の画像形成再開時において、前記制御手段は前記
温度検知手段が検知した温度が所定値以下のときに、前
記横線パッチと前記縦線パッチを形成して前記発光素子
の前記露光制御を行うことを特徴とする請求項１から請
求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記温度検知手段の検知は、動作再開時
から所定時間経過後に行われることを特徴とする請求項
５に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記発光素子の露光により形成された潜
像を現像する現像手段を有し、前記制御手段は、前記現像手段の濃度の制御を行う前
に、前記横線パッチと前記縦線パッチを形成して前記発
光素子の前記露光条件の制御を行うことを特徴とする請
求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装
置。
【請求項８】前記画像形成装置が画像形成する解像度
は、６００ｄｐｉ以上であることを特徴とする請求項１
から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】回転する像担持体に形成された濃度調整
用のパッチの濃度に基づいて前記像担持体に露光を行う
発光素子の露光条件を決定する制御手段を有する画像形
成装置において、前記像担持体の回転方向と直交する方向である主走査方
向に対してｎドットライン毎に黒化した横線パッチと、
前記像担持体の回転方向である副走査方向に対してｎド
ットライン毎に黒化した縦線パッチを、前記発光素子の
所定の露光条件により複数の階調で前記像担持体に形成
する第１ステップと、前記縦線パッチと横線パッチそれぞれの濃度を検知し、
前記縦線パッチの階調に対する濃度特性と前記横線パッ
チの階調に対する濃度特性において、所定の濃度範囲に
入る階調があるか否かを算出する第２ステップと、前記第２ステップの算出で所定の濃度範囲に入る階調が
ないときは、前記発光素子の前記所定の露光条件を変え
て第２ステップを繰り返す第３ステップと、前記第２ステップの算出で所定の濃度範囲に入る階調が
あるときは、前記縦線パッチと前記横線パッチを形成し
たときの前記所定の露光条件を、前記発光素子が前記像
担持体を露光する露光条件に決定する第４ステップと、
を備えた前記制御手段を有することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項１０】前記第２ステップで算出する前記階調
に対する濃度特性の所定の濃度範囲は、階調が６３％以
上の範囲であって、濃度が０．７８から０．８２の範囲
であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装
置。
【請求項１１】前記所定の露光条件は、前記発光素子
の発光出力であることを特徴とする請求項９または請求
項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記所定の露光条件は、前記発光素子
の一定の発光出力による発光時間であることを特徴とす
る請求項９または請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】像担持体に形成された濃度調整用のパ
ッチの濃度に基づいて前記像担持体に付着するトナー付
着量を制御する制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記パッチは、複数の一定のドット径から成るパッチで
あることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】像担持体に形成された濃度調整用のパ
ッチの濃度に基づいて前記像担持体に付着するトナー付
着量を制御する制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記パッチの階調をトナー帯電情報に応じて変更するよ
うに構成した前記制御手段を有することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項１５】前記パッチの階調は、トナー撹拌時間
の情報に応じて変更されることを特徴とする請求項１４
に記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記パッチの階調は、温度または湿度
の情報に応じて変更されることを特徴とする請求項１４
に記載の画像形成装置。
【請求項１７】前記パッチの階調は、連続画像形成す
る用紙の枚数の情報または連続画像形成する画素数の情
報に応じて変更されることを特徴とする請求項１４に記
載の画像形成装置。
【請求項１８】前記パッチの階調の変更は、ドットの
数により行うことを特徴とする請求項１４から請求項１
７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】前記パッチは、誤差拡散手法により２
値化して作成されたパッチであることを特徴とする請求
項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の画像形成
装置。
【請求項２０】前記トナーは、乳化重合法により作製
された重合トナーであることを特徴とする請求項１３か
ら請求項１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】像担持体に形成された濃度調整用のパ
ッチの濃度に基づいて前記像担持体に付着するトナー付
着量の制御を行う制御手段を有する画像形成装置におい
て、前記パッチを形成する作成間隔をトナー消費情報に応じ
て変更するように構成した前記制御手段を有することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】前記トナー消費情報は用紙サイズや連
続画像形成した用紙数の情報であることを特徴とする請
求項２１に記載の画像形成装置。
【請求項２３】前記トナー消費情報は連続画像形成し
た画素数や黒化した画素面積の画素情報であることを特
徴とする請求項２１に記載の画像形成装置。
【請求項２４】前記トナー消費情報は画像形成の解像
度の情報であることを特徴とする請求項２１に記載の画
像形成装置。