JP2983789B2 - 画質補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は複写機，レーザプリン
タ等の画像形成装置において、安定した濃度，品質の画
像を得るための画像補償装置に関し、特には、感光体上
に所定の条件で形成した潜像の表面電位／トナー像の濃
度をセンサで検出し、その検出値に基づいて感光体帯電
電位等のプロセス制御値を補正する装置（フィードバッ
ク制御装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機，レーザプリンタ等においては、
安定した品質（特には濃度）の画像を得るため、定期的
に画質補償処理を行っている。この画質補償処理は感光
体上に所定の条件で潜像／トナー像を形成し、この潜像
／トナー像の表面電位／濃度がほぼ一定値になるよう
に、感光体帯電電位、コピーランプ光量、現像バイアス
等のプロセス制御値を補正するものである。潜像の表面
電位を検出する場合には感光体に対向配置された表面電
位センサが用いられ、トナー像の濃度を検出する場合に
は感光体に対向配置された反射型の光学式センサが用い
られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の画質補償装置に
は、表面電位センサの出力値／光学センサの出力値に基
づいて感光体帯電電位、コピーランプ光量等のプロセス
制御値を補正する場合（フィードバック制御する場
合）、例えばセンサに故障が生じて通常ではあり得ない
異常な値が出力された場合でも、ＣＰＵはこの値に対す
るフィードバック制御を行うため、画像品質が低下して
しまうばかりか、コピーランプ等においては破損が生じ
てしまう問題があった。

【０００４】

【０００５】

【０００６】

【０００７】

【０００８】この発明は、上記の問題点に鑑み、プロセ
ス制御値のフードバック制御を行うとき、異常制御が行
われるのを防止することのできる画質補償装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
感光体上に所定の条件で形成した基準像の潜像の表面電
位、または、前記基準像の潜像にトナーを付着させたト
ナー像の濃度を検出し、その検出値に基づいて感光体帯
電電位等のプロセス制御値の補正処理を行う画質補償装
置において、 画像形成枚数に対して前記プロセス制御値
が変化すると予想される値に対して各々所定量だけ上方
側の上限値から下方側の下限値までを許容範囲として記
憶する手段を備え、 求められたプロセス制御値がそのと
きの画像形成枚数において前記許容範囲を超えたとき、
求めたプロセス制御値を補正処理に使用しないことを特
徴とする。

【００１０】請求項２に係る発明は、感光体上に所定の
条件で形成した基準像の潜像の表面電位、または、前記
基準像の潜像にトナーを付着させたトナー像の濃度を検
出し、その検出値に基づいて感光体帯電電位等のプロセ
ス制御値の補正を行う画質補償装置において、画像形成
枚数に対して前記プロセス制御値が変化すると予想され
る値を予め予想曲線とし、該予想曲線に対して上方側お
よび下方側に所定量づつ許容範囲として求めた値を上限
曲線および下限曲線とし、この上限曲線および下限曲線
を記憶する手段と、求められたプロセス制御値が、その
ときの画像形成枚数において前記上限曲線または下限曲
線を超えたとき、前記上限曲線または下限曲線の値をプ
ロセス制御値として設定する手段を備えたことを特徴と
する。

【００１１】

【００１２】

【作用】請求項１に係る発明においては、画像形成枚数
の増加に対応するプロセス制御値の変化状態が予め予想
されるとともに、予想した値に対して各々所定量だけ上
方側の上限値から下方側の下限値までが許容範囲として
設定され、基準像の潜像の表面電位、または、基準像の
トナー像の濃度の検出値から求められたプロセス制御値
がそのときの画像形成枚数に対応する許容範囲内にない
場合には、求められたプロセス制御値による補正処理が
行われない。したがって、表面電位または濃度を検出す
るセンサの故障等により異常な値のプロセス制御値が求
められた場合にも、そのプロセス制御値が設定されるこ
とがなく、異常な状態で画像形成プロセスが実行される
ことがない。

【００１３】請求項２に係る発明においては、画像形成
枚数の増加に対応してプロセス制御値の変化状態が予め
予想されて予想曲線が設定され、その予想曲線に基づい
て下限値，上限値が画像形成枚数ごとに設定され（上限
曲線，下限曲線）、その下限値，上限値を超えた場合で
も変化量はその上限値，下限値にとどめられる。例えば
ある画像形成枚数のとき、演算で求められたプロセス制
御値がその画像形成枚数での上限値（上限曲線）を上回
った値となった場合、演算で求められた値はキャンセル
されて前記上限値がプロセス制御値として設定される。

【００１４】

【００１５】

【実施例】図７はこの発明の実施例に係る複写機の概略
構成図である。なおこの実施例の複写機では画像補償モ
ード時に基準トナー像を形成し、そのトナー像の濃度を
光学センサ６により検出している。なお、潜像を形成し
てその潜像の表面電位を検出する複写機の場合には、光
照射によって得られた潜像が現像器４ｃに対向する前
に、該潜像の表面電位を検出すべく表面電位センサ７
が、現像器４ｃの前に設けられている。

【００１６】複写機本体の上面には透明な硬質ガラスか
らなる原稿台１、および、循環式自動原稿送り装置２が
備えられている。循環式自動原稿送り装置２は、シート
状の原稿の束から原稿を一枚づつ繰り出して順送りする
装置である。複写機本体内の、原稿台１，循環式自動原
稿送り装置２の下方には、光学系３が備えられている。
光学系３は、ハロゲンタングステンランプ等からなるコ
ピーランプ３ａ、ミラー３ｂ〜３ｅ、レンズ３ｆを備え
ている。コピーランプ３ａ，ミラー３ｂ、およびミラー
３ｃ，３ｄは、原稿台１および循環式自動原稿送り装置
２の下方をこれらに沿って移動可能であり、原稿台１上
の原稿、または循環式自動原稿送り装置２によって送ら
れる原稿を走査する。コピーランプ３ａが原稿を露光す
ると、その原稿の反射光がミラー３ｂ、３ｃ・・・を介
して感光体へと導かれる。複写機本体内にはドラム状に
構成された感光体４が備えられている。感光体４の周囲
には、帯電器４ａ、ブランクランプ４ｂ、現像器４ｃ、
転写器４ｄ等が配置されている。帯電器４ａは電圧が印
加されることにより感光体４の表面を均一に帯電させ
る。この状態の感光体に対して前記原稿の反射光やブラ
ンクランプ４ｂの光が照射され、光が当たった部分の感
光体表面電荷がキャンセルされて感光体４表面に潜像が
形成される。現像器４ｂはこの潜像を現像して（トナー
を付着させて）トナー像を形成する。転写器４ｄは画像
形成時に、前記トナー像を給紙部５から給紙されてきた
用紙に転写する。しかし画像補償モード時には用紙への
トナー像転写は行われない。

【００１７】転写器４ｄの下流側にはトナー像の濃度を
検知するためのトナー濃度センサ６が備えられている。
トナー濃度センサ６は反射型の光学センサからなり、感
光体４に対して光を照射する発光素子と、感光体４から
の反射光を受光する受光素子とを有している。感光体４
上にトナーが載っているとき、発光素子の光はトナーに
よって吸収されるから受光素子への受光量が減少する。
画像補償モード時には、感光体４上に形成された基準ト
ナー像の濃度がトナー濃度センサ６によって検出され、
その検出値に基づいてコピーランプ３ａの光量、帯電器
４ａの印加電圧（感光体帯電電位）、現像器４ｃの現像
バイアス等が補正される。

【００１８】図８は同複写機の要部ブロック図である。

【００１９】複写機全体の制御ＣＰＵ１１によってなさ
れている。ＣＰＵ１１はＲＯＭ１２に記憶されたプログ
ラム（画像補償制御のプログラム等）に従って画像補償
制御等の各制御を行う。ＲＡＭ１３はバッテリバックア
ップされたメモリであり、画像補償モードで設定された
コピーランプ３ａの点灯電圧、帯電器４ａの印加電圧等
が記憶される。なお、コピーランプ３ａはＣＰＵ１１に
おいて設定された設定値により、コピーランプ点灯回路
１４により所定電圧（または所定デューティ比）で点灯
される。また帯電器４ａも同様に、ＣＰＵ１１において
設定された値により帯電ユニット１５により所定電位が
印加される。トナー濃度センサ６はＬＥＤ等からなる発
光素子６ａと、フォトトランジスタ，フォトダイオード
等からなり感光体４上のトナー像の反射光を検出する受
光素子６ｂとを有している。表示部１６は、複写機本体
の上面の操作部内に設けられており、複写時の処理内容
の表示，トラブル発生時の警告表示等がされる。

【００２０】ここでまず、画像補償モード時の処理を簡
単に説明する。

【００２１】画像補償モード時には、まず感光体４が帯
電器４ａにより均一帯電され、その後コピーランプ３
ａ，ブランクランプ４ｂ，等により該感光体４の表面が
露光されて潜像が形成される。なお該モード時、コピー
ランプ３ａの光は原稿台１の側方に設けられた図示しな
い基準白色板により反射されて感光体４へ導かれる。こ
のとき、帯電器４ａ，コピーランプ３ａへの供給電力等
を適宜設定することにより、基準となる潜像を形成させ
る。この潜像が現像器４ｃにより現像されて、感光体４
上に基準となるトナー像が形成される。このとき、現像
器４ｃの現像バイアスを適宜設定することにより基準と
なるトナー像を形成させる。すなわちこのときのプロセ
ス制御部は、形成するトナー像（以下基準トナー像とい
う）の濃度が、予め決められている所定の濃度になるべ
く帯電電位，コピーランプ光量等を設定する。この基準
トナー像の濃度がトナー濃度センサ６により検出される
が、帯電器４ａのワイヤの劣化、感光体４の感度の劣
化、コピーランプの劣化等が原因で、形成される基準ト
ナー像の濃度は、使用に伴い次第に変化してゆく。そこ
で、検出値に基づいてコピーランプ３ａの光量（印加電
圧等），帯電器４ａの印加電圧，現像器４ｃの現像バイ
アス等を補正することによって、トナー像の濃度が使用
初期と変わらない値となるように制御する。これが画像
補償モードである。この画像補償モード時において以下
のような制御が行われる。

【００２２】

【００２３】次式より、トナー濃度（ＩＤ）と、トナー
濃度センサの検出値（Ｖ_OUT ）を対数変換した値との関
係は図１に示すように比例関係となる。

【００２４】Ｖ_OUT ＝α・Ｔ ＝α／１０^ID ∴ logＶ_OUT ＝ logα／１０^ID ＝ logα−ＩＤ logα＝constantであるから、 logα＝βとすると、 logＶ_OUT ＝−ＩＤ＋β したがって、トナー濃度センサ６の検出値を対数変換し
てＣＰＵ１１に入力すると、その入力値は実際のトナー
濃度に比例した値となっており、後の処理（帯電電位等
の設定）を容易に行うことができる。図２は対数変換回
路の一例を示す図である。図２（Ａ）に示すＮＰＮトラ
ンジスタは、ベース電流が小さい領域ではコレクタ電流
Ｉ_c とベース−エミッタ間電圧Ｖ_BEの間に、指数関数に
近い関係があることが知られている。そのことを利用し
たのが図２（Ｂ）の対数増幅器であり、図において、 Ｉ_c ＝ｉ Ｅ₀ ＝−Ｖ_BE ≒−Ｋ・log （Ｅ_i ／Ｒ） （Ｋ：比例定数） となり、出力電圧Ｅ₀ は入力電圧Ｅ_i を対数変換した値
となる。なお他の対数変換回路としては、対数ダイオー
ドを用いたもの、専用ＩＣを用いるもの等がある。

【００２５】図３は図２に示した対数増幅器を用いてト
ナー濃度センサの検出値を対数変換する具体的な回路構
成例を示す図であり、この図を参照して基準トナー像の
濃度を検出する処理を説明する。上記したようにコピー
ランプ電圧，帯電電位等を調整して感光体４上に基準ト
ナー像Ａを形成する。感光体４が回転して基準トナー像
Ａがトナー濃度センサ６に対向する位置まで移動する
と、ＣＰＵ１１からトナー濃度センサ６の発光素子６ａ
に対して駆動信号ＬＥＤが出力され、その出力はＤＲＩ
ＶＥＲ１にて反転され、発光素子６ａが点灯する。この
駆動信号ＬＥＤはＰＷＭ信号によるパルス発光やＰＷＭ
信号を積分して発光する方法でも良い。発光素子６ａの
光は感光体４上に形成された基準トナー像Ａにて、基準
トナー像Ａの濃度に対応して減衰され、受光素子６ｂに
入光する。ここでは受光素子６ｂとしてフォトトランジ
スタを使用した。受光素子６ｂでは入射光量に応じた出
力電流Ｉ_c が発生し、プルダウン抵抗ＲＣ両端に出力電
圧Ｖ_OUT が生じる。このＶ_{OU T} と基準トナー像の濃度と
の関係は、図１０に示す通り、比例関係ではない。Ｖ
_OUT は、対数変換部であるＡＭＰ１に入力され、図２で
の説明のごとく対数変換され、次に反転増幅部であるＡ
ＭＰ２に入力される。ＡＭＰ２反転増幅された電圧値が
ＣＰＵ１１のアナログポートに入力される。このときの
入力電圧は図１に示すように、感光体上の基準トナー像
の濃度と比例関係にある。なお反転増幅部の可変抵抗Ｖ
ｏｌ１はＡＭＰ２のゲイン調整用（増幅調整用）であ
り、ＣＰＵのアナログボートが飽和しない程度で、セン
サ出力のダイナミックレンジが大きくなる様調整され
る。また回路中、ＲＣ，Ｒ１，Ｒ２，Ｖｏｌ１は、トナ
ー濃度センサ６の出力，トラジスタＱ１，基準トナー像
の濃度等を考慮して選択する必要がある。

【００２６】上記のように、基準トナー像の濃度と比例
関係にある値（電圧値）がＣＰＵ１１に入力されるか
ら、ＣＰＵ１１は正確なトナー濃度を認識することがで
き、したがって、トナー濃度に応じて帯電電位，コピー
ランプ光量等のプロセス制御を行う場合にも正確な制御
を行えるとともに、入力データを変換する必要がなくそ
のままトナー濃度に対応する値として用いることができ
るので処理が容易になる。

【００２７】

【００２８】複写処理により感光体，コピーランプ，帯
電器ワイヤ等が劣化してゆくとき、何らかの特別な要因
がなければ、コピーランプ電圧，帯電電位，現像バイア
ス等はほぼ所定の曲線上で変化させてゆけば品質の良い
画像を得ることができる。例えば図４に示すように、コ
ピーランプ電圧はコピー枚数の増加に伴って徐々に上げ
てゆくことにより品質の良い画像を形成することができ
る。この予想曲線は実験的に求めることができる。そし
てこの予想曲線を中心に、図示するように上限曲線およ
び下限曲線を設定し、この上限曲線と下限曲線との間を
許容範囲内とする。そこでもし、求められたコピーラン
プ電圧（演算結果）がこの上限曲線または下限曲線を超
えていた場合（図５参照）、この演算結果を無視して、
上限曲線の値または下限曲線の値をコピーランプ電圧と
して設定する。なおこの実施例では、横軸を通算のコピ
ー枚数としているが、横軸を前回の設定値でのコピー枚
数＋前回から今回までのコピー枚数」としてもよい。す
なわち、前回の設定値から予想される今回の設定値と、
その今回の設定値に対する上限値，下限値とを設定し
て、制御してもよい。なお、この実施例ではコピーラン
プ電圧を例に示したが、感光体帯電電位，現像バイアス
等も同様に制御することができる。このように、上限
値，下限値を設定して制御することにより、例えば、セ
ンサ故障等の場合でも、引き続き画像形成処理を実行す
ることができる。

【００２９】

【００３０】図６に示すように基準トナー像の濃度はｔ
１，ｔ２・・・のタイミングで検出されてゆく。基準ト
ナー像は感光体の刷毛スジ、チャージムラ等により濃度
ムラが生じることがあり、また、感光体４の回転ムラに
よりトナー濃度センサ６の検出値にムラが生じることが
ある。このため図６に示すようにトナー濃度センサの出
力値にリップルが生じる。このリップルのある状態で、
ｔ１，ｔ２・・・のタイミングで数点のサンプリングを
行った場合、検出の最大値（図中ｔ３タイミング）と最
小値（図中ｔ６タイミング）との値が図６に示すように
大きく開いてしまうことがあり、これらの値を入れて平
均を取り、トナー濃度として扱った場合には大きな誤差
が生じることがある。そこでこの実施例では、検出値の
うち最大値（図中ｔ３タイミング）から最小値（図中ｔ
６タイミング）を差し引いた値をリップル値として求
め、その値が規定値ΔＶを超えている場合にはエラーと
して表示部１６にエラー表示を行う。なお規定値ΔＶは
使用するセンサの種類等に応じて適宜設定されるが、例
えば０．５Ｖ程度が設定される。図６に示す実施例の場
合、最大値が１．４Ｖ、最小値が０．８Ｖであり、その
差は０．６Ｖであるので、上記規定値（０．５Ｖ）を超
えていることになり、表示部１６にエラー表示がされ
る。このエラー表示は安定した基準トナー像を形成する
ことが出来ないの意味であり、このエラー表示がされた
ときには感光体，帯電器等のチェックをすることによ
り、安定した基準トナー像、ひいては安定したコピー画
像を形成することができる。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば次のような効果を奏す
る。

【００３２】 請求項１に係る発明によれば、画像形
成枚数の増加に対応するプロセス制御値の変化状態を予
め予想するとともに、予想した値に対して各々所定量だ
け上方側の上限値から下方側の下限値までを許容範囲と
して設定し、基準像の潜像の表面電位、または、基準像
のトナー像の濃度の検出値から求めたプロセス制御値が
そのときの画像形成枚数に対応する許容範囲内にない場
合には、求めたプロセス制御値による補正処理を行わな
いようにすることにより、表面電位または濃度を検出す
るセンサの故障等によって異常な値のプロセス制御値が
求められた場合に、そのプロセス制御値を設定すること
がなく、異常な状態で画像形成プロセスが実行されるこ
とを防止できる。

【００３３】 請求項２に係る発明によれば、例えば
センサが故障したり、所定の条件でトナー像を形成する
プロセス部が誤動作した場合等に、演算で求められたプ
ロセス制御値が通常では考えられない値になってしまっ
た場合には、その演算結果がコピー枚数での上限値，下
限値を超えることになるので、その演算結果はキャンセ
ルされて上記上限値または下限値がプロセス制御値とし
て設定され、センサ故障やプロセス部の誤動作による大
幅な設定間違いを防止できる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る図であり、トナー濃度とトナー
濃度センサ出力値の対数変換値との関係例を示す図

【図２】一般的な対数増幅器の構成を示す図

【図３】対数増幅器を加えたトナー濃度検知回路の構成
例を示す図

【図４】この発明の実施例に係る図であり、コピー枚数
と予想されるコピーランプ電圧との関係例を示す図

【図５】コピーランプ電圧の設定例を示す図

【図６】トナー濃度センサの出力値のリップル状態を示
す図

【図７】この発明の実施例に係る複写機の正面概略図

【図８】同複写機の制御部の要部ブロック図

【図９】トナーの濃度と、トナーの光反射率との関係例
を示す図

【図１０】トナーの濃度とトナー濃度センサ（光学セン
サ）の出力値との関係例を示す図

フロントページの続き (72)発明者 前原 繁治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 森本 潤 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−306874（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−343573（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−212974（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110865（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257465（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−209755（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−12167（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−215876（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 21/14 G03G 13/02 G03G 15/02 - 15/02 103 G03G 13/04 - 13/056 G03G 15/04 - 15/056 G03G 13/08 G03G 15/08 - 15/08 507

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体上に所定の条件で形成した基準像の
   潜像の表面電位、または、前記基準像の潜像にトナーを
   付着させたトナー像の濃度を検出し、その検出値に基づ
   いて感光体帯電電位等のプロセス制御値の補正処理を行
   う画質補償装置において、 画像形成枚数に対して前記プロセス制御値が変化すると
   予想される値に対して各々所定量だけ上方側の上限値か
   ら下方側の下限値までを許容範囲として記憶する手段を
   備え、 求められたプロセス制御値がそのときの画像形成枚数に
   おいて前記許容範囲を超えたとき、求めたプロセス制御
   値を補正処理に使用しない ことを特徴とする画質補償装
   置。
2. 【請求項２】感光体上に所定の条件で形成した基準像の
   潜像の表面電位、または、前記基準像の潜像にトナーを
   付着させたトナー像の濃度を検出し、その検出値に基づ
   いて感光体帯電電位等のプロセス制御値の補正を行う画
   質補償装置において、 画像形成枚数に対して前記プロセス制御値が変化すると
   予想される値を予め予想曲線とし、該予想曲線に対して
   上方側および下方側に所定量づつ許容範囲として求めた
   値を上限曲線および下限曲線とし、この上限曲線および
   下限曲線を記憶する手段と、 求められたプロセス制御値が、そのときの画像形成枚数
   において前記上限曲線または下限曲線を超えたとき、前
   記上限曲線または下限曲線の値をプロセス制御値として
   設定する手段を備えたことを特徴とする画質補償装置。