JP2719138B2 - カラー画像形成装置の作像条件制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、カラー画像形成装置の作像条件制御方法に
係り、特に、互いに異なる色のトナーにより、各色に対
応するように形成された各潜像を所定の作像条件下でそ
れぞれ現像し、得られた各色ごとのトナー像を重ね合わ
あせてカラー画像を形成するようにしたカラー画像形成
装置の作像条件制御方法に関する。 （従来技術） 一般に、電子写真カラー複写機などのカラー画像形成
装置においては、感光体ドラムなどの潜像担持体に近接
して、互いに異なる色のトナーを用いる複数の各色現像
装置が配置されているとともに、上記潜像担持体上には
各色に対応するように潜像がそれぞれ形成され、これら
各色ごとの潜像は、上記各色現像装置により所定の作像
条件下でそれぞれ現像されて各色ごとのトナー像が得ら
れるようになっている。そして、これらの各色トナー像
は重ね合わされて最終的なカラー画像が形成されること
となる。 このようなカラー画像形成装置においても、画像安定
化のために各種作像条件が制御されている。その具体的
な制御方法としては、例えば潜像担持体の表面電位を
検知する表面電位計を搭載し、必要に応じて潜像担持体
の表面電位を一定化するもの、潜像担持体表面または
現像装置内の現像能力検出部にトナーを付着させ、この
付着トナー層に発光ダイオードなどから発せられる赤外
光を照射し、その反射光を検知することにより現像能力
を補正し、トナー濃度をコントロールするもの等が採用
されている。 しかしながら、各色トナーにおける最適画像濃度は相
互に異なっているため、重ね合せにより得られた最終画
像のカラーバランスがとり難いという問題がある。第４
図には、カラーバランスのとれた状態でのオリジナル原
稿濃度（横軸）に対する各色トナー（シアンＣ、マゼン
タＭ、イエローＹ）ごとの最適トナー濃度（縦軸）が表
わされており、本図から、上記３つのカラートナーによ
る使用条件がかなり異なっていることがわかる。またト
ナー濃度変動や環境変動により、トナー帯電量（Q/M）
が変化されることが多く、そのような場合に現像能力が
変動されるとともに、潜像担持体の表面電位も潜像担持
体の疲労現象により経時的に変化されていく。第５図の
第１象限は、カラー画像形成装置における原稿の画像濃
度ODと、感光体からなる潜像担持体上の画像（現像後の
トナー像）の濃度CDとの関係を示す。第５図の第２象限
は、同潜像担持体の表面電位SV［Ｖ］と、潜像担持体上
の画像（現像後のトナー像）の濃度CDとの関係、つま
り、現像装置の現像能力特性を示す。第５図の第４象限
は、同潜像担持体の表面電位SV［Ｖ］と、原稿の画像濃
度ODとの関係を示す。第４図はカラーバランスのとれた
状態での原稿画像濃度ODと潜像担持体上の画像濃度CDと
の関係を示すが、一般には第５図に示すように潜像担持
体上の画像濃度CDは、潜像担持体の表面電位SVの変動、
現像装置の現像能力特性（潜像担持体の表面電位SV
［Ｖ］と現像後画像の濃度CDとの関係）の変動により低
濃度部から高濃度部まで大きく変動する。その結果、カ
ラーバランスが変動し、カラー画像の色調が変動するこ
とになる。そこで、従来は、そのカラー画像の色調変動
に対して、高濃度部では透磁率センサを用いてトナー濃
度を制御（調整）し、中濃度部では光電センサを用いて
露光ランプの光量を調整し、地肌部では光電センサを用
いて現像バイアス電圧を調整することにより、カラーバ
ランスを調整している。このようなことから、上述した
一般の作像条件制御方法のように潜像側の作像条件制御
と現像側の作像条件制御とを単独に行なったのでは、各
色ごとに最適な作像条件を設定することは困難であり、
良好なカラーバランスが得られない場合が多い。さら
に、潜像担持体の表面電位を一定化するように露光条件
や帯電条件等を制御するのみでは、トナー過多等による
現像能力の変動に対処することができず、異常画像に暴
走して地肌汚れが発生してしまうことがある。 （目的） そこで本発明は、潜像担持体の地肌濃度を検知して作
像条件を補正することにより潜像担持体の疲労等による
経時的変化をキャンセルでき、潜像担持体上に中濃度部
を形成してその濃度を検知して他の作像条件を補正する
ことによりカラーバランスを良好にすることができ、現
像剤の特性の変動を加味してトナー濃度を制御すること
ができ、高価な電位センサを用いずに実現できるように
したカラー画像形成装置の作像条件制御方法を提供する
ことを目的とする。 （構成） 上記目的を達成するため、本発明は、潜像担持体上に
各色に対応するように形成された各潜像を、互いに異な
る色のトナーを用いる複数の現像装置により、所定の作
像条件下でそれぞれ現像して各色毎のトナー像を得、こ
れら各色トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する
ようにしたカラー画像形成装置の作像条件制御方法にお
いて、上記潜像担持体上に中濃度に現像されるべき中濃
度パターン潜像を各色毎に形成し、この中濃度パターン
潜像を現像して得られた中濃度画像部におけるトナー付
着量及び地肌部のトナー付着量を各色毎に検知し、前記
中濃度画像部におけるトナー付着量と前記地肌部におけ
るトナー付着量との比率を求め、その比率値と比率基準
値との比較結果に基づいて第１の作像条件を制御し、前
記地肌部のトナー付着量と地肌基準値との比較結果に基
づいて第２の作像条件を制御し、さらに、前記各色現像
装置内のトナー濃度を検知し、このトナー濃度検知値と
トナー濃度基準値との比較結果に基づいてトナー濃度を
制御するとともに、前記トナー濃度基準値を前記中濃度
画像部におけるトナー付着量に基づいて補正する。 このように、潜像担持体の地肌濃度を検知して作像条
件を補正することにより潜像担持体の疲労等による経時
的変化をキャンセルでき、潜像担持体上に中濃度部を形
成してその濃度を検知して他の作像条件を補正すること
によりカラーバランスを良好にすることができ、現像剤
の特性の変動を加味してトナー濃度を制御することがで
き、高価な電位センサを用いずに実現できる。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 まず、本発明が適用されるカラー画像複写機の一例を
説明すると、第２図に示されるように、複写機本体１の
ほぼ中央部に配置された潜像担持体としての感光体ドラ
ム２の周囲には、該感光体ドラム２の表面を初期帯電せ
しめる帯電チャージャー３、一様帯電された感光体ドラ
ム２の表面上に原稿の光像を露光して静電潜像を形成す
る露光光学系４、静電潜像に各色トナーを供給して現像
し、各色ごとにトナー像を得るブラック現像装置５およ
びイエローY,マゼンタM,シアンＣの３つのカラー現像装
置6,7,8、記録紙を巻回保持し、各色ごとのトナー像を
記録紙上に順次転写させ移し取る転写ドラム９、転写後
の感光体ドラム２の表面に残留するトナーを除去するク
リーニング装置11、転写後の感光体ドラム２の表面に残
留する電荷を除去するイレーサー12等が順次配列されて
いる。また、上記転写ドラム９には、転写が完了した記
録紙を転写ドラム９から剥離せしめる分離チャージャー
13および分離爪14が付設されている。転写ドラム９から
剥離された記録紙を搬送する搬送ベルト15の端部には、
トナー像を加熱および加圧して定着させる定着装置16が
配置されているとともに、この定着装置16の出口部に
は、排紙トレイ17が取り付けられている。さらに上記露
光光学系４には、複写機本体１の上部に設置された原稿
載置台としてのコンタクトガラス18、このコンタクトガ
ラス18上の原稿に走査光を照射する露光ランプ19、原稿
からの反射光を感光体ドラム２の表面に結像せしめる反
射ミラー21および結像レンズ22、光像を補色関係にある
色により色分解せしめる色分解フィルター23等が設けら
れている。 つぎに、上記本発明を実施するために上記カラー画像
複写機に付設された制御系を説明する。第１図に示され
るように、前記感光体ドラム２の転写後の領域には、発
光ダイオード等の発光素子とフォトセンサー等の受光素
子とからなる光電センサー24が近接配置されており、こ
の光電センサー24によって感光体ドラム２上に形成され
る濃度検知パターン潜像のトナー像におけるトナー付着
量および地肌部におけるトナー付着量が各色ごとにそれ
ぞれ検知されるようになっている。 この光電センサー24からの検知出力信号は、光電セン
サー制御部25に印加されている。光電センサー制御部25
は、上記濃度検知パターントナー像におけるトナー付着
量と地肌部におけるトナー付着量との比率を求め、その
比率値を基準値と比較して画像濃度の変動を検知しそれ
に対応した第１の作像条件としての露光ランプ電圧値を
求める機能と、地肌部におけるトナー付着量を基準値と
比較して地肌電位の変動を検知しそれに対応する第２の
作像条件としての現像バイアス電圧値を求める機能とを
備えている。この光電センサー制御部25において算出さ
れた露光ランプ電圧値信号および現像バイアス電圧値信
号は、それぞれ前記露光ランプ19の駆動電源電圧を制御
する露光制御部回路26および現像装置６〜８に現像バイ
アス電圧を印加する現像バイアス制御回路27にそれぞれ
印加されている。また、上記光電センサー制御部25にお
いて検知された画像濃度の変動を表わす信号は、後述す
る透磁率センサー制御部29に印加されている。 さらに前記各色現像装置６〜８には、該現像装置６〜
８内に存在される現像剤の透磁率変化に基づいてトナー
濃度を検知する透磁率センサー28が設けられている。こ
の透磁率センサー28からの検知出力信号は、透磁率セン
サー制御部29に印加されている。上記透磁率センサー制
御部29は、検知されたトナー濃度値を基準値と比較し、
トナー濃度が一定値を下回ってトナー不足状態になった
場合に、その不足分に対応した大きさのトナー補給信号
をトナー補給回路31に印加する機能を備えている。また
この透磁率センサー制御部29においては、上記トナー濃
度基準値が、前記光電センサー制御部25で検知された画
像濃度変動に基づいて補正されている。すなわち、画像
が淡い状態でトナー帯電量が大きいときには、第３図に
示されるように、透磁率センサー28の出力値（縦軸）に
対するトナー濃度基準値が下げられてトナー濃度（横
軸）が上昇される。反対に、画像が濃い状態でトナー帯
電量が小さいときには、透磁率センサー28の出力値（縦
軸）に対するトナー濃度基準値が上げられてトナー濃度
（横軸）が下降されるようになっている。このトナー濃
度基準値の補正範囲は、光電センサーの暴走等による異
常画像が発生しないように一定の幅を設けることが望ま
しい。 このような制御装置を用いた本発明の一実施例におけ
る作像条件制御方法を説明する。 まず、コピー動作開始直前等の適当なタイミングで、
感光体ドラム２上に中濃度に現像されるべき電位を有す
る濃度検知パターン潜像（中濃度パターン潜像）が各色
ごとに形成され、この濃度検知パターン潜像は、各色現
像装置６〜８によりそれぞれ現像される。現像により得
られた各色ごとの濃度検知パターンのトナー像は、上記
のようにハーフトーンすなわち中濃度を有するように調
整されている。このパターントナー像による中濃度画像
部および地肌部における各トナー付着量は、前記光電セ
ンサー24によって検知され、その検知出力信号は、光電
センサー制御部25に印加される。光電センサー制御部25
では、中濃度画像部におけるトナー付着量と地肌部にお
けるトナー付着量との比率が求められ、さらにその比率
値が基準値（比率基準値）と比較されて画像濃度の変動
が検知され、それに対応した大きさの露光ランプ電圧値
が得られる。この露光ランプ電圧値を表わす信号は、露
光ランプ19の駆動電源電圧を制御する露光制御回路26に
印加され、露光ランプ19に印加される電圧の補正が行な
われる。そしてこれにより、中濃度画像部の濃度が適正
化されることとなる。この中濃度画像部に濃度変動が生
じると、大きな色変化が同時に発生するが、上記のよう
に制御応答性の高い露光系の制御を行なうことによって
濃度補正を迅速に実行することができ、色変動を最小限
に抑えることができる。 また、光電センサー制御部25に印加される地肌部のト
ナー付着量も基準値（地肌基準値）と比較されて地肌電
位の変動が検知される。このような地肌電位の変動は、
感光体ドラム２の疲労等による経時的変化によって生じ
る。そして、この地肌電位変動に対応して求められた現
像バイアス電圧値を表わす信号は、現像バイアス制御回
路27に印加され、各色現像装置６〜８の現像バイアス電
圧に対する補正が行なわれる。そしてこれにより、地肌
部の濃度が適正化され地肌汚れが解消されることとな
る。この地肌部の汚れがある場合にも、大きな色変化が
発生するが、上記のように制御応答性の高い現像バイア
スの制御を行なうこととすれば、地肌汚れを迅速に解消
することができ、色変動を最小限に抑えることができ
る。 なお上記実施例では、露光条件および現像バイアス条
件を制御対象としているが、帯電条件を同様に制御対象
することも可能である。 つぎに、各色現像装置６〜８に付設された透磁率セン
サー28により検知される各色ごとのトナー濃度検知信号
は、透磁率センサー制御部29に印加され、ここでトナー
濃度基準値と比較される。そして、検知されたトナー濃
度が一定値が下回ってトナー不足になった場合には、そ
の不足分に対応した大きさのトナー補給信号がトナー補
給回路31に印加されてトナー補給が行なわれる。この場
合、上記トナー濃度基準値は、前記濃度検知パターンの
トナー像におけるトナー付着量の検知結果すなわちトナ
ー帯電量の変動に対応して補正される。具体的には、画
像が淡い状態でトナー帯電量が大きいときには、トナー
濃度基準値が下げられてトナー濃度が上昇され、反対
に、画像が濃い状態でトナー帯電量が小さいときには、
トナー濃度基準値が上げられてトナー濃度が下降される
ようになっている。 トナーおよび現像剤の特性、特にトナー帯電量は、環
境や経時で±20〜30％程度変動される。このような現像
剤の特性変動により、画像は、カラーバランスがとれて
いても全体的に濃くなったり淡くなったりする。しかし
上記のようにトナー濃度基準値を補正することによっ
て、各色現像装置６〜８内のトナー濃度は、トナー帯電
量が常時一定に保たれるように制御される。その結果、
高濃度画像部の濃度が適正化されるとともに、画像全体
の濃淡バランスが良好に維持されることとなる。上記高
濃度画像部は、上記中低濃度画像部と異なり、ある色が
少し淡くなっても２次色および３次色によって大きな色
変動が生じないで済む。このため、上記のように比較的
制御応答性の低いトナー濃度制御によっても良好なカラ
ーバランスを保つことができる。なお本実施例のよう
に、透磁率センサー28を用いれば、現像剤汚れによる影
響を低減することができる。 このような作像条件制御は、上記のように各色ごと、
すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの各色画像を形成
する工程中において、それぞれ適当なタイミングで実行
される。これにより良好なカラーバランスを有するカラ
ー画像が得られる。ブラック画像の形成においては、単
独の作像条件制御が実行されるが、上記カラー画像制御
と同様な制御方法を採用することにより、高濃度部から
低濃度部まで安定した画像形成を行なうことができる。 （効果） 以上述べたように、本発明では、潜像担持体上に各色
に対応するように形成された各潜像を、互いに異なる色
のトナーを用いる複数の現像装置により、、所定の作像
条件下でそれぞれ現像して各色毎のトナー像を得、これ
ら各色トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するよ
うにしたカラー画像形成装置の作像条件制御方法におい
て、上記潜像担持体上に中濃度に現像されるべき中濃度
パターン潜像を各色毎に形成し、この中濃度パターン潜
像を現像して得られた中濃度画像部におけるトナー付着
量及び地肌部のトナー付着量を各色毎に検知し、前記中
濃度画像部におけるトナー付着量と前記地肌部における
トナー付着量との比率を求め、その比率値と比率基準値
との比較結果に基づいて第１の作像条件を制御し、前記
地肌部のトナー付着量と地肌基準値との比較結果に基づ
いて第２の作像条件を制御し、さらに、前記各色現像装
置内のトナー濃度を検知し、このトナー濃度検知値とト
ナー濃度基準値との比較結果に基づいてトナー濃度を制
御するとともに、前記トナー濃度基準値を前記中濃度画
像部におけるトナー付着量に基づいて補正するので、潜
像担持体の地肌濃度を検知して作像条件を補正すること
により、潜像担持体の疲労等による経時的変化をキャン
セルでき、潜像担持体上に中濃度部を形成してその濃度
を検知して他の作像条件を補正することによりカラーバ
ランスを良好にすることができ、現像剤の特性の変動を
加味してトナー濃度を制御することができ、高価な電位
センサを用いずに実現できる。 中濃度部については、この部分に濃度変動が生じる
と、上述のように大きな色変化が発生する。そこで、中
濃度部の濃度を検知することで、カラーバランスの変動
を検知することができる。しかしながら、中濃度部の濃
度を検知し、この値に応じて第１の作像条件を制御した
だけでは、潜像担持体の経時的変化の影響も含んだ第１
の作像条件制御となるため、カラーバランスのみの正確
な補正を行うことができない。そこで、潜像担持体の経
時的変化を検知できる地肌部の濃度と中濃度部の濃度と
の比率を求めることで、中濃度部の濃度検知結果から潜
像担持体の経時的変化の影響をキャンセルでき、純粋に
カラーバランスの変動を検知して補正することができ
る。 潜像担持体の経時的変化については、潜像担持体の地
肌濃度部分では、白画像に対応するため、本来現像され
ないはずであるが、潜像担持体の疲労がある場合はその
疲労に応じてトナーが付着してしまうため、潜像担持体
の地肌部濃度を検知することで、潜像担持体の疲労を検
知することができる。 さらに、トナー濃度の制御に関しては、トナー濃度基
準値を中濃度画像部におけるトナー付着量に基づいて補
正し、この補正したトナー濃度基準値に基づいてトナー
濃度を制御することにより、現像剤の特性の変化を加味
したトナー濃度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施するための制御系を表わしたブロ
ック線図、第２図はカラー画像形成装置の一例としての
カラー電子写真複写機を表わした縦断面説明図、第３図
はトナー濃度基準値の変動状態を表わした線図、第４図
は各色トナーの最適濃度を表わした線図、第５図は画像
濃度変動を４元チャートで表わした線図である。 ２……感光体ドラム、４……露光光学系、５……ブラッ
ク現像装置、6,7,8……カラー現像装置、９……転写ド
ラム、19……露光ランプ、24……光電センサー、25……
光電センサー制御部、26……露光制御回路、27……現像
バイアス制御回路、28……透磁率センサー、29……透磁
率センサー制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭57−207264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−13667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−254961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−163066（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．潜像担持体上に各色に対応するように形成された各
   潜像を、互いに異なる色のトナーを用いる複数の現像装
   置により、所定の作像条件下でそれぞれ現像して各色毎
   のトナー像を得、これら各色トナー像を重ね合わせてカ
   ラー画像を形成するようにしたカラー画像形成装置の作
   像条件制御方法において、上記潜像担持体上に中濃度に
   現像されるべき中濃度パターン潜像を各色毎に形成し、
   この中濃度パターン潜像を現像して得られた中濃度画像
   部におけるトナー付着量及び地肌部のトナー付着量を各
   色毎に検知し、前記中濃度画像部におけるトナー付着量
   と前記地肌部におけるトナー付着量との比率を求め、そ
   の比率値と比率基準値との比較結果に基づいて第１の作
   像条件を制御し、前記地肌部のトナー付着量と地肌基準
   値との比較結果に基づいて第２の作像条件を制御し、さ
   らに、前記各色現像装置内のトナー濃度を検知し、この
   トナー濃度検知値とトナー濃度基準値との比較結果に基
   づいてトナー濃度を制御するとともに、前記トナー濃度
   基準値を前記中濃度画像部におけるトナー付着量に基づ
   いて補正することを特徴とするカラー画像形成装置の作
   像条件制御方法。