JP2003195583A

JP2003195583A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003195583A
Application number: JP2001400295A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Zaima; 暢彦財間
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】同時に形成可能な２つの異なる画像処理パッ
チ画像を用いて各々の制御を最適に行うことによって、
より高精度に画像安定化制御を行うことができ、画像安
定化を図ることができる画像形成装置を提供すること。【構成】感光ドラム（像担持体）４と、該感光ドラム
４上に画像を形成する画像形成手段と、前記感光ドラム
４上の画像の画像情報を検出する光学検出手段と、画像
形成条件を調整する調整手段とを有する画像形成装置に
おいて、前記光学検出手段として特性の異なる複数の光
学濃度センサ（散乱光型光学濃度センサ４０ａと正反射
型光学濃度センサ４０ｂ）を同一スラスト方向に配置
し、同時に異なる画像処理の画像パターンを検出して画
像形成条件を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、レ
ーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタ等の画像形成装
置の画像濃度安定化の方法として、次のような手法が知
られている。

【０００３】先ず、画像処理特性を調整する方法（画像
制御方法）として、画像形成装置を起動してそのウォー
ムアップ動作の終了後や出力動作中に、特定パターン
（パッチ画像）を感光ドラム等の像担持体上に形成し、
その形成されたパターンの濃度を読み取り、その読み取
った濃度値に基づいてγ補正回路等の画像形成条件を決
定する回路の動作を変更することにより、形成される画
像の品質を安定させる方法がある。

【０００４】更に、画像形成装置が長期に亘って使用さ
れた場合、像担持体上のパターンを読み取った濃度と実
際にプリントアウトされた画像の濃度が一致しなくなる
ケースが生じてくる。そのため、記録材上に特定パター
ンを形成し、その濃度値によって画像形成条件を補正す
る方法も知られている。

【０００５】又、現像装置内のトナー濃度を調整する方
法として、現像剤からの反射光量を検知して制御する方
式（現像剤反射ＡＴＲ）によりトナー補給を行うが、そ
の際、像担持体上の特定パターン（パッチ画像）の濃度
差の出力信号からパッチ画像濃度を初期濃度に戻すのに
必要なトナー過不足量を演算し、そのトナー補給量を現
像剤反射ＡＴＲに設定した目標値に加減算して補正し、
現像剤反射ＡＴＲ方式によるトナー補給制御を補正され
たトナー補給量により行うことにより画像濃度を安定化
させる方法も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、通常画像形成動作中に画像処理特性の補正と
現像装置内のトナー濃度制御の補正の両方でパッチ画像
を読み込む必要がある。そして、画像処理補正をより精
度良く行うためには、パッチ形成の頻度を上げる必要が
あり、又、トナー濃度制御においても、制御系に適した
パッチ形成頻度があるため、どちらも最適な頻度になる
よう設定すると、タイミングが重なってしまう。

【０００７】しかし、各制御で必要とするパッチ形成条
件が異なるため、同一スラスト方向に同時にパッチを形
成することができず、どちらかのタイミング又は頻度を
変更するために制御の精度が低下していた。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、同時に形成可能な２つの異な
る画像処理パッチ画像を用いて各々の制御を最適に行う
ことによって、より高精度に画像安定化制御を行うこと
ができ、画像安定化を図ることができる画像形成装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体と、該像担持体上
に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画
像の画像情報を検出する光学検出手段と、画像形成条件
を調整する調整手段とを有する画像形成装置において、
前記光学検出手段として特性の異なる複数の光学濃度セ
ンサを同一スラスト方向に配置し、同時に異なる画像処
理の画像パターンを検出して画像形成条件を制御するこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記特性の異なる複数の光学濃度センサと
して、散乱型光学濃度センサと正反射型光学濃度センサ
を用いることを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記特性の異なる複数の光学濃度セ
ンサを用いて得た画像情報を、各々異なる画像形成条件
の制御に用いることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何
れかに記載の発明において、前記異なる画像形成条件の
制御として、現像器内のトナー濃度制御及びγＬＵＴ補
正を用いることを特徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何
れかに記載の発明において、前記散乱型光学濃度センサ
で前記現像器内のトナー濃度を制御し、前記正反射型光
学濃度センサでγＬＵＴ補正を行うことを特徴とする。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の発明において、前記画像形成手段で形成さ
れる画像信号を、前記補正情報に応じて変換した画像信
号としたことを特徴とする。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の発明において、前記像担持体は表面に感光
層を有することを特徴とする。

【００１６】請求項８記載の発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の発明において、前記像担持体を、感光体上
からトナー像が転写される転写体で構成したことを特徴
とする。

【００１７】請求項９記載の発明は、請求項１〜５の何
れかに記載の発明において、前記転写体を中間転写体で
構成したことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１９】＜実施の形態１＞図１に本発明に係る画像
形成装置の基本構成を示す。

【００２０】以下、図１に基づいてフルカラーの画像形
成方法について説明する。

【００２１】原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿１０
１は、光源１０３によって照射され、原稿画像は光学系
１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。ＣＣ
Ｄセンサ１０５は３列に配列されたレッド、グリーン、
ブルーのＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎
にレッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。
これらの読み取り光学系ユニットは、図示矢印方向に走
査することによって原稿１０１の画像をライン毎の電気
信号データ列に変換する。

【００２２】ＣＣＤセンサ１０５によって得られた画像
信号は、リーダ画像処理部１０８にて画像処理された
後、プリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部１０９で画
像処理される。

【００２３】次に、画像処理部１０８について説明す
る。

【００２４】図２はリーダ部Ａの画像処理部１０８にお
ける画像信号の流れを示すブロック図である。同図に示
すように、ＣＣＤセンサ１０５より出力される画像信号
は、アナログ信号処理部２０１に入力され、そこでゲイ
ン調整、オフセット調整された後、Ａ／Ｄコンバータ２
０２で各色信号毎に８ｂｉｔのデジタル画像信号Ｒ１，
Ｇ１，Ｂ１に変換される。その後、デジタル画像信号Ｒ
１，Ｇ１，Ｂ１はシェーディング補正部２０３に入力さ
れ、色毎に基準白色板の読み取り信号を用いた公知のシ
ェーディング補正が施される。

【００２５】クロック発生部２１１は、１画素単位のク
ロックを発生する。又、主走査アドレスカウンタ２１２
では、クロック発生部２１１からのクロックを計数し、
１ラインの画素アドレス出力を生成する。そして、デコ
ーダ２１３は、主走査アドレスカウンタ２１２からの主
走査アドレスをデコードし、シフトパルスやリセットパ
ルス等のライン単位のＣＣＤ駆動信号やＣＣＤセンサ１
０５からの１ライン読み取り信号中の有効領域を表すＶ
Ｅ信号とライン同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。

【００２６】ＣＣＤセンサ１０５の各ラインセンサは、
相互に所定の距離を隔てて配置されているため、図２に
示すラインディレイ回路２０４において、副走査方向の
空間的ずれを補正する。具体的には、Ｂ信号に対して副
走査方向で、Ｒ，Ｇの各信号を副走査方向にライン遅延
させてＢ信号に合わせる。

【００２７】入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサ
のＲ，Ｇ，Ｂのフィルタの分光特性で決まる読み取り色
空間をＮＴＳＣの標準色空間に変換する部分であり、次
式のようなマトリックス演算を行う。

【００２８】光量／濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６
は、ルックアップテーブルＲＯＭにより構成され、Ｒ
４，Ｇ４，Ｂ４の輝度信号がＣ０，Ｍ０，Ｙ０の濃度信
号に変換される。ライン遅延メモリ２０７は、不図示の
黒文字判定部であり、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４信号から生成さ
れるＵＣＲ、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮ等の判定信号までの
ライン遅延分だけＣ０，Ｍ０，Ｙ０の画像信号を遅延さ
せる。

【００２９】マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、入力
されたＹ１，Ｍ１，Ｃ１の３原色信号により黒信号（Ｂ
ｋ）を抽出し、更に、プリンタ部Ｂでの記録色材の色濁
りを補正する演算を施し、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｂｋ２の
信号を各読み取り動作の度に順次、所定のビット幅（８
ｂｉｔ）で出力する。

【００３０】γ補正回路２０９は、リーダ部Ａにおい
て、プリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく濃
度補正を行う。又、空間フィルタ処理部（出力フィル
タ）２１０は、エッジ強調又はスムージング処理を行
う。

【００３１】このように処理されたＭ４，Ｃ４，Ｙ４，
Ｂｋ４の面順次の画像信号は、プリンタ制御部１０９に
送られ、プリンタ部ＢでＰＷＭによる濃度記録が行われ
る。

【００３２】尚、２１４はリーダ部Ａ内の制御を行うＣ
ＰＵ、２１５はＲＡＭ、２１６はＲＯＭである。又、２
１７は操作部であり、これは表示器２１８を有する。

【００３３】次に、プリンタ部Ｂについて説明する。

【００３４】図１において、感光ドラム４は、１次帯電
器８により一様に帯電される。画像データは、プリンタ
画像処理部１０９に含まれるレーザードライバ及びレー
ザー光源１１０を介してレーザー光に変換され、そのレ
ーザー光はポリゴンミラー１及びミラー２により反射さ
れ、一様に帯電された感光ドラム４上に照射され、感光
ドラム４上に潜像が形成される。

【００３５】レーザー光の走査により潜像が形成された
感光ドラム４は、図示矢印方向に回転する。すると、現
像器３により各色ごとの現像が順次なされる。

【００３６】本実施の形態では、現像方式として２成分
系を用いており、感光ドラム４の周りには、各色の現像
器３が上流よりブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、シ
アン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の順で配置され、画像信号
に応じた現像器３がその感光ドラム４上に形成された潜
像領域を現像するタイミングで現像動作を行う。

【００３７】一方、転写紙６は転写ドラム５に巻き付け
られてＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの順番に１回ずつ回転し、計４
回回転して各色のトナー画像が転写紙６上に多重に転写
される。

【００３８】転写紙６へのトナー画像の転写が終了する
と、転写紙６を転写ドラム５から分離し、定着ローラ対
７によってトナー画像を転写紙６上に定着することによ
ってフルカラー画像プリントが完成する。

【００３９】又、感光ドラム４の現像器３の上流側に
は、表面電位センサ１２と感光ドラム４上の転写残トナ
ーをクリーニングするためのクリーナー９が配置されて
いる。

【００４０】更に、図３に示すように、感光ドラム４上
に形成された後述のトナーパッチパターンの反射光量を
検出するためのＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂとフォトダイ
オード１１ａ，１１ｂを用いた光学濃度センサを同一ス
ラスト方向に２つ設けている。１つは現像器３内のトナ
ー濃度制御に用いる散乱型光学濃度センサ４０ａであ
り、もう１つはγＬＵＴ補正に用いる正反射型光学濃度
センサ４０ｂである。

【００４１】散乱型光学濃度センサ４０ａは、トナー及
び像担持体からの散乱光の光量の増減によってパッチ濃
度を検出するタイプのセンサであり、本実施の形態にお
いては、投射光に対する反射率が色トナー・感光ドラム
４・黒トナーの順に高いため、感光ドラム４上の色トナ
ー量が増加すればセンサ出力が上り、黒トナー量が増加
すればセンサ出力が下がることによって濃度を検知す
る。散乱光の増減で濃度を判断するセンサであれば、セ
ンサ受光部に正反射光が入ってくる構成であっても散乱
型光学濃度光センサとする。

【００４２】正反射型光学濃度センサ４０ｂは、像担持
体からの正反射光の光量の増減によってパッチ濃度を検
出するタイプのセンサであり、本実施の形態において
は、鏡面状の感光ドラム４に投射光を散乱させるトナー
が載ることによって、後述のようにセンサ出力が低下
し、パッチ濃度を検出する。正反射光の増減で濃度を判
断するセンサであれば、センサ受光部に散乱光が入って
くる構成であっても正反射型光学濃度センサとする。

【００４３】ここで、制御のレスポンスが速いγＬＵＴ
補正に用いる正反射型光学濃度センサ４０ｂを現像剤送
り方向の上流側に配置したことが本実施の形態の特徴で
ある。又、レスポンスの速い制御とは、制御を起動して
から出力画像に効果が現れるまでの時間が短い制御であ
り、本実施の形態において、γＬＵＴ補正はγＬＵＴを
変更した時点で次の出力画像からγＬＵＴ補正の影響が
出ることに対し、トナーと濃度制御は現像器３内にトナ
ーを補給してから実際に現像スリーブ５４上のトナー濃
度が増加するまでに撹拌・搬送経路を経るために時間が
掛かり、制御後次の出力画像に効果は現れない。

【００４４】前記現像器３の一例を図４に示す。

【００４５】図４に示すように、現像器３は感光ドラム
４に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延
在する隔壁５１によって第１室（現像室）５２と第２室
（撹拌室）５３とに区画されている。第１室５２には矢
印方向に回転する非磁性の現像スリーブ５４が配置され
ており、この現像スリーブ５４内にマグネット５５が固
定配置されている。

【００４６】現像器３の上部には、図５に示すように、
補給用トナー６３を収容したトナー補給槽６０が取り付
けられ、このトナー補給槽６０内の下部にはトナー搬送
スクリュー６２が設置されている。ギヤ列７１を介して
接続されたモータ７０によってトナー搬送スクリュー６
２を回転駆動することにより、補給槽６０内のトナー６
３が搬送されて現像器３内に供給される。搬送スクリュ
ー６２によるトナーの供給は、ＣＰＵ２８によりモータ
駆動回路６９を介してモータ７０の回転を制御すること
により制御される。ＣＰＵ２８に接続されたＲＡＭ６８
には、モータ駆動回路６９に供給する制御データ等が記
憶されている。

【００４７】第１室５２及び第２室５３には、現像剤撹
拌スクリュー５８，５９がそれぞれ配置されている。現
像剤撹拌スクリュー５８は、第１室５２中の現像剤を撹
拌搬送し、現像剤撹拌スクリュー５９は、図５に示すト
ナー補給槽６０から搬送スクリュー６２の回転によって
供給されたトナー６３と、既に現像器３内にある現像剤
とを撹拌搬送し、現像剤のトナー濃度を均一化する。隔
壁５１には、図４における手前側と奥側の端部において
第１室５２と第２室５３とを相互に連通させる現像剤通
路（図示せず）が形成されており、前記現像剤撹拌スク
リュー５８，５９の搬送力により、現像によってトナー
が消費されてトナー濃度の低下した第１室５２内の現像
剤が一方の通路から第２室５３内へ移動し、第２室５３
内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１
室５２内へ移動するよう構成されている。

【００４８】現像器３内の２成分現像剤は、マグネット
５５の磁力により現像スリーブ５４上に担持され、次い
でブレード５６により層厚を規制され、現像スリーブ５
４の回転に伴って感光ドラム４と対向した現像領域に搬
送される。そして、現像領域において現像剤が感光ドラ
ム４上の潜像の現像に供される。現像効率（即ち、潜像
へのトナーの付与率）を向上させるために、現像スリー
ブ５４には電源５７から直流電圧を交流電圧に重畳した
現像バイアス電圧が印加される。

【００４９】ところで、静電潜像の現像により現像器３
内の現像剤のトナー濃度が低下するため、トナー濃度制
御によりトナー補給槽６０からトナー６３を現像器３に
補給する補給制御を行って現像器３内の現像剤のトナー
濃度を一定に制御し、若しくは画像濃度を一定に制御す
ることが行われる。

【００５０】本発明に係る画像形成装置は、濃度制御装
置として、感光ドラム４上に参照用にパッチ画像を作像
し、その画像濃度を感光ドラム４に対向設置した発光部
としてＬＥＤ光源１０ａ及び受光部としてフォトダイオ
ード１１ａを有する散乱型光学濃度センサ４０ａにより
検知して制御する方式（パッチ検ＡＴＲ）と、現像器３
内に設置した発光部７７ａ及び受光部７７ｂを有する濃
度センサ７７により現像器３内の現像剤のトナー濃度を
検知して制御する方式（現像剤反射ＡＴＲ）を備えてい
る。

【００５１】而して、本発明では、第１の濃度制御装置
であるパッチ検ＡＴＲによるトナー補給制御の出力信号
を、第２の濃度制御装置である現像剤反射ＡＴＲによる
トナー補給制御を補正するために使用する。

【００５２】図６は本発明に係る画像形成装置の構成を
示すブロック図である。

【００５３】図６に示すように、プリンタ制御部１０９
は、ＣＰＵ２８及びＲＯＭ３０とＲＡＭ３２、テストパ
ターン記憶部３１、濃度換算回路４２及びＬＵＴ２５よ
り構成され、リーダ部Ａ及びプリンタエンジン部１００
と通信できるようになっている。

【００５４】プリンタエンジン部１００においては、感
光ドラム４の周りに配置されているＬＥＤ光源１０ａ，
１０ｂとフォトダイオード１１ａ，１１ｂから成る２つ
の光学読み取り装置として散乱光型光学濃度センサ４０
ａと正反射型光学濃度センサ４０ｂ、１次帯電器８、レ
ーザー１１０、表面電位センサ１２、現像器３を制御し
ている。

【００５５】又、画像形成装置には、機内の空気中の水
分量を測定する環境センサ２１３が備えられている。表
面電位センサ１２は、現像器３より上流側に設けられて
おり、１次帯電器８のグリッド電位、現像器３の現像バ
イアスは後述のようにＣＰＵ２８により制御される。

【００５６】図７は階調画像を得る画像信号処理回路の
構成を示すブロック図である。

【００５７】画像の輝度信号がＣＣＤ１０５で得られ、
リーダ画像処理部１０８において面順次の画像信号に変
換される。この画像信号は、初期設定時のプリンタのγ
特性が入力された画像信号によって表される原画像の濃
度と出力画像の濃度が一致するように、ＬＵＴ２５（γ
ＬＵＴ）にて濃度特性が変換される。

【００５８】図８に階調が再現される様子を４限チャー
トにて示す。

【００５９】第Ｉ象限は原稿濃度を濃度信号に変換する
リーダ部Ａの読み取り特性を示し、第II象限は濃度信号
をレーザー出力信号に変換するためのＬＵＴ２５の変換
特性を示し、第III 象限はレーザー出力信号から出力濃
度に変換するプリンタ部Ｂの記録特性を示し、第IV象限
は原稿濃度から出力濃度の関係を示す当該画像形成装置
のトータルの階調再現特性を示している。尚、階調数は
８ｂｉｔのデジタル信号で処理しているため、２５６階
調である。

【００６０】本画像形成装置では、第IV象限の階調特性
をリニアにするために、第III 象限のプリンタ特性がリ
ニアでない分を第IV象限のＬＵＴ２５によって補正して
いる。ＬＵＴ２５は後に述べる演算結果により生成され
る。

【００６１】ＬＵＴ２５にて濃度変換された後、パルス
巾変調（ＰＷＭ）回路２６により信号がドット巾に対応
した信号に変換され、レーザーのＯＮ／ＯＦＦを制御す
るレーザードライバ２７に送られる。

【００６２】本実施の形態では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの全
色共にパルス巾変調処理による階調再現方法を用いた。
レーザー１１０の走査により感光ドラム４上にはドット
面積の変化により、所定の階調特性を有する潜像が形成
され、現像、転写、定着という一連の過程を経て階調画
像が再生される。

【００６３】本実施の形態においては、２つの独立な制
御系において使用する各パッチ画像を同一スラスト方向
に同時に形成して読み取ることを特徴とする。以下に同
時に形成可能なパッチ画像を用いてそれぞれ精度の高い
制御を行う制御系について説明する。

【００６４】（第１の制御系：γＬＵＴ補正）リーダ部
Ａとプリンタ部Ｂの双方を含む系の画像再現特性の安定
化に関するγＬＵＴ補正制御について説明する。

【００６５】先ず、リーダ部Ａを用いたプリンタ部Ｂの
キャリブレーションについて図９のフローチャートを用
いて説明する。尚、図９に示すこのフローチャートは、
リーダ部Ａを制御するＣＰＵ２１４とプリンタ部Ｂを制
御するＣＰＵ２８により実行される。

【００６６】操作部２１７上に設けられた自動階調補正
というモード設定ボタンを押すことによって本制御がス
タートする。

【００６７】Ｓ５１において、表示器２１８上にテスト
プリント１のプリントスタートボタン８１が現れ（図１
０（ａ））、それを押すことによってで図１１に示すテ
ストプリント１の画像がプリンタ部Ｂによりプリントア
ウトされる。

【００６８】この制御で使用するプリント用紙は、後の
読み取り作業時に縦置きと横置きの間違いによるエラー
を避けるために、一般に呼ばれているラージサイズ紙を
用いている。即ち、Ｂ４、Ａ３、１１×１７、ＬＧＲを
用いるように設定されている。

【００６９】パターン６２はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の
最大濃度パッチで、濃度信号値で２５５レベルを用い
る。

【００７０】Ｓ５２では、このテストプリント１の画像
を原稿台ガラス１０２上に図１２に示すように載せて、
図１３（ａ）に示される読み取りスタートボタン９１を
押して読み取りを開始する。得られたＲＧＢ値より光学
濃度の換算するためには、下式（２）を用いる。市販の
濃度計と同じ値にするために、補正係数（ｋ）で調整し
ている。又、別にＬＵＴを用いてＲＧＢの輝度情報から
Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの濃度情報に変換しても良い。

【００７１】Ｍ＝−ｋｍ＊ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）Ｃ＝−ｋｃ＊ｌｏｇ１０（Ｒ／２５５） …（２）Ｙ＝−ｋｙ＊ｌｏｇ１０（Ｂ／２５５）Ｂｋ＝−ｋｂｋ＊ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）次に、得られた濃度情報から最大濃度を補正する方法に
ついて説明する。

【００７２】図１４に相対ドラム表面電位と上述の演算
により得られた画像濃度の関係を示す。

【００７３】その時点で用いたコントラスト電位、即
ち、現像バイアス電位と１次帯電された後、レーザー光
を用いて最大レベルを打ったときの感光ドラムの表面電
位との差がＡという設定で得られた最大濃度ＤＡであっ
た場合、最大濃度の濃度域では、相対ドラム表面電位に
対して画像濃度が実線Ｌに示すように、リニアに対応す
ることが殆どである。但し、２成分現像系では、現像器
内のトナー濃度が変動して下がってしまった場合、破線
Ｎのように、最大濃度の濃度域で非線形特性になってし
まう場合もある。従って、ここでは、最終的な最大濃度
の目標値を１．６としているが、０．１のマージンを見
込んで１．７を最大濃度を合わせる制御の目標値に設定
して制御量を決定する。

【００７４】ここでのコントラスト電位Ｂは、次式
（３）を用いて求める。

【００７５】Ｂ＝（Ａ＋Ｋａ）×１．７／ＤＡ …（３）ここで、Ｋａは補正係数であり、現像方式の種類によっ
て値を最適化するのが好ましい。実際には、電子写真方
式でのコントラスト電位Ａの設定は、環境に応じて変え
ないと画像濃度が合わず、先に説明した機内の水分量を
モニターする環境センサ３３の出力によって図１５に示
すように設定を変えている。

【００７６】次に、コントラスト電位からグリッド電位
と現像バイアス電位を求める方法について簡単に説明す
る。

【００７７】図１６にグリッド電位と感光ドラムの表面
電位との関係を示す。

【００７８】グリッド電位を−２００Ｖにセットして、
レーザー光のレベルを最低にして走査したときの表面電
位ＶＬを表面電位センサ１２で測定する。同様にグリッ
ド電位を−４００ＶにしたときのＶＬとＶＨを測定す
る。−２００Ｖのデータと−４００Ｖのデータを補間、
外挿することによって、グリッド電位と表面電位との関
係を求めることができる。この電位データを求めるため
の制御を電位測定制御と呼ぶ。

【００７９】ＶＬから画像上にカブリトナーが付着しな
いように設定されたＶｂｇ（ここでは、１００Ｖに設
定）の差を設けて現像バイアスＶDCを設定する。コント
ラスト電位Ｖcontは、現像バイアスＶDCとＶＨの差分電
圧であり、このＶcontが大きい程、最大濃度を大きく取
れるのは上述した通りである。

【００８０】計算で求めたコントラスト電位Ｂにするた
めには、図１６に示す関係より、何ボルトのグリッド電
位が必要か、そして何ボルトの現像バイアス電位が必要
かは計算で求めることができる。

【００８１】このコントラスト電位が得られるように、
グリッド電位及び現像バイアス電位をＣＰＵ２８がセッ
トする。求めたコントラスト電位が異常なときには制御
範囲ぎりぎりの値にリミッターを掛けて修正制御し（Ｓ
５５）、制御は継続させる。

【００８２】以上のように、Ｓ５３で求めたコントラス
ト電位となるように、ＣＰＵ２８によりグリッド電位と
現像バイアス電位の設定を行う。

【００８３】図１７に濃度変換特性図を示す。

【００８４】本実施の形態での最大濃度を最終目標値よ
り高めに設定する最大濃度制御により第III 象限のプリ
ンタ特性図は実線Ｊのようになる。仮に、このような制
御を行わないときには、破線Ｈのような１．６に達しな
いプリンタ特性になる可能性もある。破線Ｈの特性の場
合ＬＵＴ２５をどのように設定しても、ＬＵＴ２５は最
大濃度を上げる能力は持ち合わせていないため、濃度Ｄ
Ｈと１．６の間の濃度は再現不可能となる。

【００８５】実線Ｊのように最大濃度を僅かに超える設
定になっていれば、確実に第IV象限のトータル階調特性
で濃度再現域は保証することができる。

【００８６】次に、図１８（ａ）に示すように操作パネ
ル上にテストプリント２の画像のプリントスタートボタ
ン１５０が現れ、それを押すことによって図１９に示す
テストプリント２の画像がプリントアウトされる（Ｓ５
６）。プリント中は図１８（ｂ）に示すような表示とな
る。

【００８７】テストプリント２は、図１９に示すよう
に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色、４列１６行の全部で６４
階調分のグラデーションのパッチ群により成り立ち、こ
こで、６４階調分は全部で２５６階調あるうちの濃度の
低い領域を重点的にレーザー出力レベルを割り当ててあ
り、高濃度領域は、レーザー出力レベルを間引いてあ
る。このようにすることにより、特にハイライト部にお
ける階調特性を良好に調整することができる。

【００８８】図１９において、７１は解像度２００ｌｐ
ｉ（lines ／inch）のパッチ、７２は４００ｌｐｉ（li
nes ／inch）のパッチである。各解像度の画像を形成す
るためには、パルス幅変調回路２６において、処理の対
象となっている画像データとの比較に用いられる三角波
の周期を複数用意することによって実現することができ
る。

【００８９】尚、本画像形成装置は、階調画像は２００
ｌｐｉの解像度で、文字等の線画像は４００ｌｐｉの解
像度で作成している。この２種類の解像度で同一の階調
レベルのパターンを出力しているが、解像度の違いによ
って階調特性が大きく異なる場合には、解像度に応じて
先の階調レベルを設定するのがより好ましい。又、テス
トプリント２は、ＬＵＴ２５を作用させないでパターン
ジェネレータ２９から発生させる。

【００９０】図２０はテストプリント２の出力を原稿台
ガラス１０２上に置いたときに上方から見た模式図であ
り、左上の楔型マークＴが原稿台の原稿突き当て用のマ
ークであり、Ｂｋのパターンが突き当てマークＴ側に来
るようにして、尚且つ、表裏を間違えないように操作パ
ネル上でメッセージを表示した（図１８（ｃ））。

【００９１】１パッチ（図１９の７３）当たりの読むポ
イントは、図２１に示すように、パッチの内部を読み取
りポイント（ｘ）を１６ポイント取り、得られた信号を
平均する。

【００９２】各パッチ毎に１６ポイントの値が平均され
たＲＧＢ信号を先に示した光学濃度への変換方法によっ
て濃度値に直し、それを出力濃度として横軸にレーザー
出力レベルをプロットしたのが図２２である。

【００９３】更に、右の縦軸のように、紙のベース濃度
（本例では、０．０８）を０レベルに、この画像形成装
置の最大濃度として設定している１．６０を２５５レベ
ルに正規化している。

【００９４】得られたデータがＣ点のように特異的に濃
度が高かったり、Ｄ点のように低かったりした場合に
は、原稿台ガラス１０２上に汚れがあったり、テストパ
ターン上に不良があったりすることがあるため、データ
列に連続性が保存されるように傾きにリミッターを掛け
て補正を行う。

【００９５】ＬＵＴ２５の内容は、前述したように、図
２２の濃度レベルを入力レベル（図８の濃度信号軸）
に、レーザー出力レベルを出力レベル（図８のレーザー
出力信号軸）に座標を入れ換えるだけで簡単に作成する
ことができる。パッチに対応しない濃度レベルについて
は、補間演算により値を求める。このとき、入力レベル
０レベルに対して出力レベルは０レベルになるように制
限条件を設けている。そして、Ｓ５８で上述のように作
成した変換内容をＬＵＴ２５に設定する。

【００９６】以上で読取装置を用いたコントラスト電位
制御とγ変換テーブルの作成が完了する。上述の処理中
には、図１８（ｄ）のような表示がなされ、完了すると
図１８（ｅ）のように表示される。

【００９７】この制御により、画像形成装置は、濃度信
号に対してリニアな特性になるように構成され、結果と
して機械毎の濃度階調特性ばらつきを抑え込めるように
なり、標準状態の設定ができるようになった。

【００９８】又、この制御を一般ユーザに解放すること
により、画像形成装置の階調特性が悪くなったと判断し
た時点で必要に応じて制御を掛けることによってリーダ
／プリンタの双方を含む系の階調特性の補正を容易に実
行することができるようになる。

【００９９】次に、このリーダ／プリンタの双方を含む
系の階調特性の制御を行った後のプリンタ部Ｂ単独の画
像再現特性の安定化に関する制御について説明する。

【０１００】本制御は、感光ドラム４上のパッチパター
ン濃度を検出し、前述のＬＵＴ２５を補正することによ
り画像安定化を達成するものである。尚、パッチパター
ンは階調画像に用いる２００ｌｐｉを用いる。

【０１０１】図２３は感光ドラム４に相対するＬＥＤ光
源１０ｂとフォトダイオード１１ｂから成る正反射型光
学濃度センサ４０ｂからの信号を処理する処理回路を示
す。本制御で使用した正反射型光学濃度センサ４０ｂ
は、本実施の形態で感光ドラム対向の同一スラスト方向
位置に配置した２つの光学濃度センサのうちの正反射型
光学濃度センサ４０ｂであり、感光ドラム４からの正反
射光のみを検出するよう構成されている。本制御はγＬ
ＵＴを補正するため、パッチ形成後の次の画像形成時に
は明確に効果が現れる。そのため、現像剤送り方向上流
側の、次の画像の状態を反映し易い現像剤を用いてパッ
チを形成することによって、制御の精度を上げることが
できる。

【０１０２】一方、後述するパッチ検ＡＴＲはトナー補
給へのフィードバックであるため、効果は時間差を置い
て徐々に現れるため、スラスト位置の影響は比較的少な
い。これより本制御においては、現像剤送り方向上流側
にγＬＵＴ補正に用いる正反射型光学濃度センサ４０ｂ
を配置した。

【０１０３】正反射型光学濃度センサ４０ｂに入射され
た感光ドラム４からの近赤外光は、正反射型光学濃度セ
ンサ４０ｂによって電気信号に変換され、電気信号はＡ
／Ｄ変換回路４１により０〜５Ｖの出力電圧を０〜２５
５レベルのデジタル信号に変換され、濃度換算回路４２
により濃度に変換される。

【０１０４】尚、本実施の形態で使用したトナーは、イ
エロー、マゼンタ、シアンの色トナーであり、これらは
スチレン系共重合樹脂をバインダーとし、各色の色剤を
分散させて構成されている。

【０１０５】又、感光ドラム４はＯＰＣドラムであり、
近赤外光の反射率（９６０ｎｍ）は約４０％であり、反
射率が同程度であれば、アモルファスシリコン系ドラム
等で構成しても良い。尚、像担持体としては、感光ドラ
ムの他、表面に感光層を有するベルト状の感光ベルトを
用いても良い。

【０１０６】感光ドラム４上の濃度を各色の面積階調に
より段階的に変えていったときの正反射型光学濃度セン
サ４０ｂの出力と出力画像濃度との関係を図２４に示
す。

【０１０７】トナーが感光ドラム４に付着していない状
態における正反射型光学濃度センサ４０ｂの出力を５Ｖ
（即ち、２５５レベル）に設定した。

【０１０８】図２４から分かるように、各トナーによる
面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従っ
て感光ドラム４単体より正反射型光学濃度センサ４０ｂ
の出力が小さくなる。これらの特性から、各色専用のセ
ンサ出力信号から濃度信号に変換するテーブル４２ａを
持つことにより、各色とも精度良く濃度信号を読み取る
ことができる。

【０１０９】本制御系はリーダ／プリンタを含む制御系
により達成された色再現性の安定維持が目的であるた
め、リーダ／プリンタを含む制御系による制御の終了直
後の状態を目標値として設定する。目標値設定のフロー
を図２５に示す。リーダ／プリンタ双方を含む系の制御
が終了した時点で、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色毎のパッチ
パターンを感光ドラム４上に形成して正反射型光学濃度
センサ４０ｂで検知する。

【０１１０】ここで、パッチのレーザー出力は、各色と
も濃度信号（図８の濃度信号軸）で１２８レベルを用い
る。この際、ＬＵＴ２５の内容とコントラスト電位の設
定は、リーダ／プリンタを含む制御系で得たものを用い
る。

【０１１１】感光ドラム４上にパッチを形成するシーケ
ンスは図２６に示すように行った。

【０１１２】本実施の形態では大口径の感光ドラム４を
使用しているため、正確に、そして効率良く短時間で濃
度データを得るため、感光ドラム４の偏心を考慮して、
該感光ドラム４の１８０°相対する位置に同一色のパッ
チを形成して測定し、複数のサンプリングを行って平均
を求める。

【０１１３】そのパッチを挟むように異なる色のパッチ
を形成することによって、１周で２色分のデータを得
た。このようにして、２周で４色分のデータが得られ、
図２４に示す濃度変換テーブル４２ａを用いて濃度値を
得る。このときの濃度値Ｄ１２８を本制御の目標値と
し、バックアップしておく。目標値はリーダ／プリンタ
を含む制御系による制御が行われる毎に更新される。

【０１１４】本制御は、通常画像形成中に非画像領域に
形成したパッチ濃度を検出し、リーダ／プリンタ双方を
含む系の制御で得たＬＵＴ２５（γＬＵＴ）を随時補正
していく制御である。本実施の形態においては、転写ド
ラム５における転写シートの繋ぎ目部分に対応する感光
ドラム４上の位置が非画像領域となるため、その部分に
パッチを形成した。通常画像形成中に感光ドラム４上の
非画像領域上にパッチを形成するシーケンスは、Ａ４用
紙を連続でフルカラー出力する場合、図２７に示すよう
に行った。

【０１１５】パッチのレーザー出力は目標値設定時と同
様であることが重要であり、各色とも濃度信号（図８の
濃度信号軸）で１２８レベルを用いる。この際、ＬＵＴ
２５の内容とコントラスト電位の設定は、その時点での
通常画像形成時と同様とする。即ち、リーダ／プリンタ
双方を含む系の制御で得たものを、前回までのプリンタ
部Ｂ単独の階調制御により補正したものを用いる。

【０１１６】濃度信号１２８は、１．６を２５５に正規
化した濃度スケールでパッチ出力濃度がＤ１２８になる
ように制御されているが、プリンタの画像特性は不安定
であり、常に変化を起こす可能性を有するため、測定し
た結果がＤ１２８になる訳ではなく、ΔＤだけずれてい
る場合がある。このΔＤに基づき、本制御ではリーダ／
プリンタを含む制御系で作成したＬＵＴ２５（γＬＵ
Ｔ）を補正する。

【０１１７】図２８に本実施例の場合の濃度信号１２８
において出力濃度がΔＤｘずれた場合の一般的な濃度信
号０〜２５５までにおける出力濃度の変化に対応するγ
ＬＵＴ補正テーブルを示す。これを予め持っておき、制
御時にはγＬＵＴ補正テーブルの濃度信号１２８での値
がΔＤになるようγ補正テーブルを規格化し、これを打
ち消すように形成したＬＵＴをＬＵＴ２５に足すことに
よってＬＵＴ２５を補正する。ＬＵＴ２５を書き換える
タイミングは各色毎に異なり、書き換え準備ができた段
階で、その色のレーザー書き込みが行われていない間の
ＴＯＰ信号により行う。

【０１１８】本実施の形態においては、本制御は、通常
画像形成中に非画像領域が現像可能である場合は全て起
動する。即ち、Ａ４サイズをフルカラーで連続出力した
場合は２枚出力する度に各色１度、１枚間欠の場合は各
色１枚毎に本階調制御によるγＬＵＴ補正が行われる。

【０１１９】リーダ／プリンタを含む制御系は人の作業
が伴うため、頻繁に行うことは想定しにくい。そこで、
画像形成装置の設置作業にサービスマンがリーダ／プリ
ンタ双方を含む系の制御を実行し、画像に問題が生じな
ければ、プリンタ部Ｂ単独の制御で、短期間内は特性を
自動的に維持し、長期間で徐々に変化したものに対して
は、リーダ／プリンタ双方を含む系の制御でキャリブレ
ーションを行うという役割分担ができ、結果として画像
形成装置の寿命まで階調特性を維持することができるよ
うになる。

【０１２０】（第２の制御系：トナー濃度制御)先ず、
パッチ検ＡＴＲを所定のタイミングで作動させ、感光ド
ラム４上に濃度検知用の参照画像としてパッチ画像を形
成する。パッチ形成シーケンスは、前記プリンタ単独の
階調制御時と同じであり、通常画像形成中の非画像領域
形成する。起動頻度は、前回のパッチ形成時から紙サイ
ズに関係なく２５枚出力後の非画像領域現像可能タイミ
ングとした。

【０１２１】第１の制御系において非画像領域が現像可
能なときは全てパッチ画像を形成しているため、必ずパ
ッチ形成タイミングが重なり、パッチ検ＡＴＲ時は常に
２つ同時に打つ。同時形成を可能とするため、コントラ
スト設定は第１の制御系と同様とし、画像処理を変える
ことによってパツチ検ＡＴＲに最適なパッチ画像とす
る。パッチ画像はＬＵＴ２５（γＬＵＴ）は通さず、専
用の環境ＬＵＴを通して形成する。尚、解像度は４００
ｌｐｉとする。本実施の形態では、ＬＵＴ２５と解像度
を変更したが、パッチ画像の画像処理は各装置において
最適化するのが良く、例えば、解像度は２００ｌｐｉま
までＬＵＴ２５のみ変更しても良い。

【０１２２】即ち、図６に示すように、予め定められた
濃度に対応する信号レベルを有するパッチ画像信号を発
生するパターンジェネレータ２９を設け、このパターン
ジェネレータ２９からのパッチ画像信号をパルス幅変調
回路に供給し、上記の予め定められた濃度に対応するパ
ルス幅を有するレーザー駆動パルスを発生させる。この
レーザー駆動パルスを半導体レーザー１１０に供給し、
このレーザー１１０をそのパルス幅に対応する時間だけ
発光させ、感光ドラム４を走査する。これによって、上
記の予め定められた濃度に対応するパッチ静電潜像を感
光ドラム４上に形成し、このパッチ静電潜像を現像器３
により現像する。

【０１２３】次いで、このようにして得られたパッチ画
像（トナー像）に、パッチ検ＡＴＲ用の散乱型光学濃度
センサ４０ａのＬＥＤ光源１０ａから光を照射し、その
反射光を光電変換素子としてのフォトダイオード１１ａ
で受光し、パッチ画像の実際のパッチ濃度を検知する。
この検知したパッチ濃度は、現像器３内の現像剤の実際
の濃度に対応する。散乱型光学濃度センサ４０ａの出力
はトナーからの散乱光を検出しているため、正反射型光
学濃度センサ４０ｂとは逆に感光ドラム４上のトナー量
が増えると出力が上がる。但し、黒トナーにおいては照
射光を吸収してしまうため、感光ドラム４からの散乱光
をセンサ出力として検知することとなり、トナー量が増
えると出力は低下する。

【０１２４】前記ＬＥＤ光源１１ａからの実際のパッチ
濃度を検知した出力信号は、比較器の一方の入力に供給
される。この比較器の他方の入力には、パッチ画像の規
定濃度（初期濃度）に対応する基準信号が入力されてい
る。比較器はパッチ画像の実際の濃度と初期濃度とを比
較してその濃度差を求め、濃度差の出力信号をＣＰＵ２
８に供給する。この濃度差の出力信号は、現像剤反射Ａ
ＴＲによる現像器３内の現像剤へのトナー補給制御に使
用する。

【０１２５】イエロー、マゼンタ、シアンの色現像剤
は、色味の変化を反射光量で検知できるため、現像器３
内に設置した濃度センサ７７による現像剤反射ＡＴＲを
用いて或る一定レベルのトナー濃度に保つことは可能で
ある。しかし、環境の湿度変化等に伴ってトナーの摩擦
帯電量変化があった場合、そのトナー帯電量変化による
画像濃度変動には追従できない。

【０１２６】そこで、色現像剤について現像剤反射ＡＴ
Ｒによるトナー補給制御を行うが、その際、ＣＰＵ２８
において前記パッチ画像（イエロー、マゼンタ、シア
ン）の濃度差の出力信号から、パッチ画像濃度を初期濃
度に戻すのに必要な色現像剤のトナー過不足量（トナー
補給量）を演算し、そのトナー補給量をトナー補正量と
して、それに相当する信号レベルに変換して各現像器３
にフィードバックする。そして、トナー補正量の信号を
現像剤反射ＡＴＲに設定した目標濃度に対するトナー補
給量の信号レベルに加減算して補正し、現像剤反射ＡＴ
Ｒ方式によるトナー補給制御を補正されたトナー補給量
により行う。

【０１２７】ブラック現像剤に対しては現像剤反射ＡＴ
Ｒの適用が不可能であるため、本発明では、パッチ画像
（ブラック）の濃度差の出力信号から、パッチ画像濃度
を初期濃度に戻すのに必要なブラック現像剤のトナー過
不足量（トナー補給量）を演算し、トナー補給を行う。
そのため、ブラックのパッチ検ＡＴＲの頻度は、通常画
像形成中に非画像領域が現像可能となる毎に第１の制御
系のパッチと交互に形成する。

【０１２８】本発明では、イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの２成分現像剤のトナー補給制御を行うに
際して、それぞれのパッチ検ＡＴＲによるトナー補給制
御におけるトナー補給量を求め、イエロー、マゼンタ、
シアンの色現像剤については、そのトナー補給量を補正
トナー量として、現像剤反射ＡＴＲによるトナー補給制
御の補正を行い、ブラック現像剤についてはそのトナー
補給量を用いて補給を行うことによって、環境変動によ
るトナーの現像性の変化やトナー消費系のトナー消費量
等に変動に対処して現像剤のトナー濃度もトナー像に適
正な画像濃度が得られる濃度に制御することができ、各
色のトナー像の画像濃度を適正に制御した高品質なカラ
ー画像を形成することができる。

【０１２９】以上、２つの独立な制御系において、同一
スラスト方向に同時に形成可能な２つの異なる画像処理
パッチ画像を用い、各々の制御を最適に行うことによっ
て、より精度良く画像安定化制御を行うことができ、こ
れによって画像安定化を図ることができる。

【０１３０】尚、本実施の形態では、前述のようにパッ
チ形成シーケンスを２つの独立な制御系で同一にしたた
め、同一スラスト方向に２つのセンサを配置したが、正
確に同一でなくても良く、例えばスラスト方向の同一ス
テー上にスラスト方向に２つのセンサを並設した場合の
センサの形状による受発光部幅程度の位置ずれであれ
ば、パッチ画像のドラム周方向の長さを延ばす等の方法
で同一パッチ形成シーケンスを用いて本実施の形態と同
様の制御を行うことができ、同様の効果が得られる。
又、パッチ形成シーケンスをそれぞれ独立に持っても良
い。

【０１３１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。

【０１３２】本実施の形態は、前記実施の形態１でのプ
リンタ単独の制御系において、パッチの濃度信号を低濃
度域にした場合の形態である。尚、実施の形態１と同一
な部分は省略し、異なる部分のみ説明する。

【０１３３】本発明の目的は色味の安定化にあり、一般
に低濃度ほど濃度変動による色差が大きくなると言われ
ることから、制御に用いるパッチ濃度を低濃度域に設定
し、低濃度域における制御精度を上げることによって、
色味変動を更に抑える画像制御を行ったものが本実施の
形態である。

【０１３４】本実施の形態で用いた複写機における濃度
差と色差の関係を図２９に示す。

【０１３５】図２９と図２４に示したセンサ感度及び図
２８から読み取れる変動に対する感度から、本実施の形
態におけるパッチのレーザー出力は、目標値設定時及び
通常画像形成時共に同様に各色とも濃度信号（図８の濃
度信号軸）で６４レベル（濃度にして０．４付近）を用
いた。

【０１３６】低濃度パッチを濃度センサで検出する場
合、下地となる感光ドラム表面の状態の影響を強く受け
るため、本実施の形態においては、パッチ形成前に、パ
ッチを形成する位置の感光ドラム表面上を濃度センサで
測定しておき、それに基づいてパッチ計測時のセンサ出
力に補正を掛けている。

【０１３７】目標値設定のシーケンスは実施の形態１に
加えて下地の測定があるため、感光ドラムの周回数が１
周増えるだけである。通常画像形成中に感光ドラム４上
の非画像領域上にパッチを形成するシーケンスは実施の
形態１と同様であるが、各ＪＯＢ開始時の前回転時に下
地を測定する。

【０１３８】而して、本実施の形態では、パッチを形成
した濃度レベル付近では十分な安定化が達成されるた
め、低濃度域での変動が抑えられ、より色味変動を抑え
る制御を行うことができた。

【０１３９】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３について説明する。

【０１４０】本実施の形態は、前記実施の形態１での第
１の制御系において、最大濃度の調整をパルス幅変調
（ＰＷＭ）により感光ドラム４上に潜像形成するレーザ
ーの最大パルス幅を変更することによって行った場合の
形態である。尚、以下、実施の形態１と同一部分につい
ての説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【０１４１】先ず、パルス幅変調回路について説明す
る。

【０１４２】図３０はＰＷＭ回路２６の構成例を示すブ
ロック図、図３１はＰＷＭ回路２６における主要な信号
波形を示す図である。

【０１４３】画像クロックＣＬＫに同期して入力される
ディジタル画像信号は、Ｄ／Ａ変換器２６１によりアナ
ログ画像信号ＶＤに変換される。コンパレータ２６４
は、アナログ画像信号ＶＤ及び三角波発生部２６２によ
り画像クロックＣＬＫに同期して生成される２００ｄｐ
ｉに対応する三角波Ｔri２００を比較する。又、コンパ
レータ２６４は、アナログ画像信号ＶＤ及び三角波発生
部２６３に画像クロックＣＬＫに同期しして生成される
４００ｄｐｉに対する三角波Ｔri４００を比較する。コ
ンパレータ２６４の出力ＰＷＭ２００又はＰＷＭ４００
は、線数切替信号により制御されるスイッチ２６６を介
してアンプ２６７へ入力され、増幅されてレーザドライ
バ２７へ送られる。

【０１４４】通常、図３２に示すように、ＰＷＭにより
得られるパルス信号は、ディジタル画像信号の０に対応
するパルス幅Ｐ００から、ディジタル画像信号のＦＦｈ
に対応するパルス幅Ｐｆｆまでの２５６段階を持つ。本
実施の形態でのＰＷＭ回路２６は、Ａ／Ｄ変換器２６１
の利得を調整することにより、ディジタル画像信号のＦ
Ｆｈに対応するパルス幅Ｐｆｆを可変することができ
る。つまり、図３３に示すように、Ｐｆｆに対するパル
ス幅をＰｆｆ（５０％）〜Ｐｆｆ（１００％）の範囲で
可変することができる。

【０１４５】図３４は最大パルス幅Ｐｆｆをパラメータ
としてコントラスト電位Ｖcontと最大濃度との関係を示
した図である。図３４に示すように、Ｐｆｆを制御する
ことによって、コントラスト電位Ｖcontが同じでも最大
濃度を可変することができる。

【０１４６】次に、最大濃度調整途方法を含め、実施の
形態１におけるリーダ／プリンタ双方を含む制御をＰｆ
ｆ変更を用いて行った場合について説明する。

【０１４７】図３５は本実施の形態におけるリーダ／プ
リンタ双方を含む制御手順の一例を示すフローチャート
であり、画像出力の異常を認めたオペレータにより操作
パネル２１７を介して介しが指示された場合に実行され
るものである。

【０１４８】制御部１０９は、パターンジェネレータ２
９に諧調パターンを生成させるとともに、ＰＷＭ回路２
６のＤ／Ａ変換器２６１の利得を制御し、図３６に示す
ようなテストパターンを出力させる（ステップＳ１）。
図３６に示すテストパターンは、色成分毎にＰｆｆ（５
０％）〜Ｐｆｆ（１００％）の濃度を持つ。このテスト
パターンを持つプリントアウトがオペレータによりリー
ダの原稿台ガラス１０２上に載置され、読み取りが開始
されると、テストパターンが読み込まれる（ステップＳ
２）。一般に、ＣＣＤを使用した光学系は、シェーディ
ング補正を行うことにより測定の再現性が良いことが知
られている。得られたテストパターンの輝度情報は、図
３７に示す変換特性のテーブルを用いて濃度情報に変換
される（ステップＳ３）。そして、濃度情報の座標情報
に基づいてＰｆｆと濃度との関係が求められる。

【０１４９】このようにして得られるマゼンタのＰｆｆ
と濃度との関係を図３８に示すが、このデータに基づい
て各色成分の最大濃度の基準値１．７になるＰｆｆが探
索される。例えば、マゼンタがＰｆｆ（７０％）で、シ
アンがＰｆｆ（６０％）で、イエローがＰｆｆ（５０
％）で、ブラックがＰｆｆ（８０％）で濃度１．７が得
られることが分かり、この値がＲＡＭ２１６ｃ等の不揮
発性部に保存され、以降の画像形成に利用される（ステ
ップＳ４）。尚、基準値１．７が得られるＰｆｆが１０
％刻みの測定点の中間にある場合は、その間を補間する
ことによってＰｆｆが求められる。

【０１５０】このようにして求めた各色成分のＰｆｆに
基づいて画像を形成することによって、諧調数を減らす
ことなく、コントラスト電位を変えることなく、最大濃
度を最適な状態に制御することができる。

【０１５１】次に、制御部１０９は、パターンジェネレ
ータ２９に図３９に示すような諧調パターンを生成させ
るとともに、設定したＰｆｆに基づいてＰＷＭ回路２６
のＤ／Ａ変換器２６１の利得を制御し、諧調画像パター
ンを出力する（ステップＳ５）。図３９に示す諧調パタ
ーンは、色成分毎に信号値を０〜ＦＦｈまで変化させた
濃度パターンを持つ。この諧調パターンを持つプリント
アウトがオペレータによりリーダの原稿台ガラス１０２
上に載置され、読み取りが開始されると、諧調パターン
が読み込まれる（ステップＳ６）。得られた諧調パター
ンの輝度情報は、図３７に示す変換特性のテーブルを用
いて濃度情報に変換される（ステップＳ７）。そして、
濃度情報の座標情報に基づいてＬＵＴ２５の変換カーブ
を作成する（ステップＳ８）。

【０１５２】このように、各色成分のＰｆｆが設定され
た後、設定されたＰｆｆに基づいてＬＵＴ２５の変換カ
ーブを作成することによって、Ｐｆｆの変化による出力
画像の諧調特性の変化を防いで、より良好な諧調特性を
有する出力画像を得ることができる。

【０１５３】この場合、プリンタ単独の諧調制御におい
て使用するパッチ画像を形成する場合は、この制御で設
定されたＰｆｆを用いることが最適であるが、第２の制
御系であるパッチ検ＡＴＲ時のパッチは初期との比較を
行うため、Ｐｆｆ変化で濃度が変化しては制御が成り立
たない。そのため、パッチ検ＡＴＲ時のパッチはＰｆｆ
を７０％固定で形成する。スラスト方向でＰｆｆを変化
させることは構造上不可能であるため、プリンタ単独の
諧調制御においてＰｆｆ可変とすると、２つのパッチを
同時に形成することは不可能となる。本実施の形態で
は、マゼンタ、シアン、イエローにおいてはプリンタ単
独の諧調制御においてＰｆｆを可変とし、パッチ検ＡＴ
Ｒ時はプリンタ単独の諧調制御のパッチ形成を行わない
こととした。

【０１５４】しかし、ブラックにおいてはパッチ検ＡＴ
Ｒを常に行っているため、プリンタ単独の諧調制御にお
いてもＰｆｆを７０％固定とし、パッチ検ＡＴＲ時のパ
ッチと同時に形成する。プリンタ単独の諧調制御は、実
施の形態２において述べたように、予め決めた濃度域に
おける濃度変化を検知することによって、その濃度域で
最も精度が上がるようにしているが、Ｐｆｆを固定する
ことによって、制御ポイントの実際の濃度が規定できな
くなるため、狙いの精度が得られないことがある。但
し、制御構成自体は変わらないため、諧調全域における
精度低下は小さく、特に色味変化に寄与しないブラック
の制御としては十分である。

【０１５５】以上、Ｐｆｆを可変にする系において、ブ
ラックの制御として、同一スラスト方向に同時に形成可
能な２つの異なる画像処理パッチ画像を用いて各々の制
御を最適に行うことによって、より精度良く画像安定化
制御を行うことができ、これによって画像安定化を図る
ことができる。

【０１５６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、像担持体と、該像担持体上に画像を形成する画
像形成手段と、前記像担持体上の画像の画像情報を検出
する光学検出手段と、画像形成条件を調整する調整手段
とを有する画像形成装置において、前記光学検出手段と
して特性の異なる複数の光学濃度センサを同一スラスト
方向に配置し、同時に異なる画像処理の画像パターンを
検出して画像形成条件を制御するようにしたため、より
高精度に画像安定化制御を行うことによって画像安定化
を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構
成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置のリ
ーダ画像処理部の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置にお
ける光学濃度検知センサ配置図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の現
像器の断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置のト
ナー補給装置の構成図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の制
御系の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置のリ
ーダ部とプリンタ部の構成を示すブロック図である。

【図８】階調再現特性を示す４限チャート図である。

【図９】リーダ／プリンタ双方を含む系の制御のフロー
チャートである。

【図１０】表示器の表示内容を示す図である。

【図１１】テストプリントの例を示す図である。

【図１２】原稿台でのテストプリント１の置き方を示す
図である。

【図１３】表示器の表示内容を示す図である。

【図１４】相対ドラム表面電位と画像濃度の関係を示す
図。

【図１５】絶対水分量とコントラスト電位の関係を示す
図である。

【図１６】グリッド電位と表面電位の関係を示す図であ
る。

【図１７】濃度変換特性を示す図である。

【図１８】表示器の表示内容を示す図である。

【図１９】テストプリント２の例を示す図である。

【図２０】原稿台でのテストプリント２の置き方を示す
図である。

【図２１】パッチパターンの読み取りポイントを示す図
である。

【図２２】テストプリント２の読み取り例を示す図であ
る。

【図２３】フォトセンサから濃度変換までのフロー図で
ある。

【図２４】フォトセンサ出力と画像濃度の関係を示す図
である。

【図２５】目標値設定のフローチャートである。

【図２６】プリンタ単独の階調制御による検知例を示す
図である。

【図２７】非画像領域にパッチを形成するシーケンス図
である。

【図２８】γＬＵＴ補正テーブルを示す図である。

【図２９】濃度差と色差の関係を示す図である。

【図３０】ＰＷＭ回路の構成例を示すブロック図であ
る。

【図３１】ＰＷＭ回路における主要な信号波形を示す図
である。

【図３２】画像信号のレベルとパルス幅との関係を示す
図である。

【図３３】画像信号のレベルとパルス幅との関係を示す
図である。

【図３４】最大パルス幅Ｐｆｆをパラメータとしてコン
トラスト電位Ｖcontと最大濃度との関係を示す図であ
る。

【図３５】本発明の実施の形態３における最大濃度調整
手順一例を示すフローチャートである。

【図３６】最大パルス幅Ｐｆｆを調整するための諧調パ
ターンの一例を示す図である。

【図３７】輝度−濃度変換特性の一例を示す図である。

【図３８】マゼンタの最大パルス幅Ｐｆｆと濃度との関
係を示す図である。

【図３９】パターンジェネレータにより生成される諧調
パターンの一例を示す図である。

【符号の説明】

３現像器４感光ドラム（像担持体）５転写ドラム（中間転写体）６転写紙（記録材）７定着ローラ８１次帯電器１０ａ，１０ｂＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂフォトダイオード１２表面電位センサ２５ γＬＵＴ２９パターンジェネレータ３３環境センサ４０ａ散乱光型光学濃度センサ（光学検出手
段）４０ｂ正反射型光学濃度センサ（光学検出手
段）１００プリンタエンジン部１０５ＣＣＤセンサ１０８リーダ画像処理部１０９プリンタ制御部１１０半導体レーザー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA09 DA10 DE02 DE09 DE10 EA06 EA18 EB04 EC03 2H077 AD06 DA05 DA31 DA47 DA63 DA80 DB02 EA03 GA13 2H200 GA23 GA34 GA44 GA45 GA47 GA50 GB12 GB25 GB41 HA12 HA28 HB03 HB26 JA02 JA30 JB02 JB40 JB50 JC03 JC10 JC20 LA11 LA12 LA13 PB17 PB39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体上に画像を形成
する画像形成手段と、前記像担持体上の画像の画像情報
を検出する光学検出手段と、画像形成条件を調整する調
整手段とを有する画像形成装置において、前記光学検出手段として特性の異なる複数の光学濃度セ
ンサをスラスト方向に並設し、同時に異なる画像処理の
画像パターンを検出して画像形成条件を制御することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記特性の異なる複数の光学濃度センサ
として、散乱型光学濃度センサと正反射型光学濃度セン
サを用い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】前記特性の異なる複数の光学濃度センサ
を用いて得た画像情報を、各々異なる画像形成条件の制
御に用いることを特徴とする請求項１又は２記載の画像
形成装置。
【請求項４】前記異なる画像形成条件の制御として、
現像器内のトナー濃度制御及びγＬＵＴ補正を用いるこ
とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成
装置。
【請求項５】前記散乱型光学濃度センサで前記現像器
内のトナー濃度を制御し、前記正反射型光学濃度センサ
でγＬＵＴ補正を行うことを特徴とする請求項２〜４の
何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記画像形成手段で形成される画像信号
を、前記補正情報に応じて変換した画像信号としたこと
を特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装
置。
【請求項７】前記像担持体は表面に感光層を有するこ
とを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成
装置。
【請求項８】前記像担持体を、感光体上からトナー像
が転写される転写体で構成したことを特徴とする請求項
１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】前記転写体を中間転写体で構成したこと
を特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装
置。