JP2994713B2

JP2994713B2 - 画像補正装置

Info

Publication number: JP2994713B2
Application number: JP2231669A
Authority: JP
Inventors: 恭孝前田; 勝浩永山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH04110866A; US5200783A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、黒色トナーによる単一色の画像を形成でき
るフルカラーの画像形成装置において、それらの画像濃
度補正を行う画像補正装置に関する。

＜従来の技術＞従来のカラー複写機、特に原稿の色をそのままに再現
することが可能なフルカラー複写機においては、原稿を
３回走査し、まず１回目の走査で原稿の反射光をブルー
のフィルタを通して感光体上に形成された潜像にブルー
と補色関係にあるイエローのトナーを付着させる。そし
て２回目の走査ではグリーンのフィルタを通して形成さ
れた潜像にマゼンダのトナーを付着させる。更に３回目
の走査ではレッドのフィルタを通して形成された潜像に
シアンのトナーを付着させる。上記３色のトナーは感光
体に隣接して設けられた転写中間体上で重ね合わされ、
それが用紙に転写されてフルカラー画像となるように構
成されていた。

近年このようなフルカラー複写機においてもカラー複
写だけでなく、機内に黒色トナーの現像槽を備え該黒色
トナーによる単一色複写も行なえるものが一般的になっ
て来ている。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、従来の黒色トナーによる単一色複写の
可能なフルカラー複写機においては、カラー複写時の画
像のトナー濃度補正は、転写中間体上で行っていた。と
ころが上記転写中間体は、電気的にトナーを重ね合わせ
る必要性から、中間体ベルトを形成するフィルム中にカ
ーボンを分散させたものが使用されており、その表面色
は黒色に近いものであった。このため、黒色トナーによ
る単一色複写時には、黒色の転写中間体上に黒色のトナ
ーが付着することになり、該中間体上のトナー濃度を検
出することが困難であった。

このため、従来のものにおいては途中でトナー濃度補
正を行なわなくて済むように、現像剤のライフ時の画像
が安定したものとなるよう初期のトナー濃度を高く設定
していた。しかしながら、このようにすることによって
初期の画像の画質が悪いものとなっていた。つまり、黒
色トナーにて検出用のトナー像を形成し、これを転写体
に転写しても、検出困難となり、そのトナー濃度制御を
行えないため、上述したように常に決まった濃度設定を
行っていた。

本発明は、カラートナーによる画像とは別に黒色トナ
ーによる単一色の画像を形成するようにしたものにおい
ても、同時に濃度検出を行い、これに基づいた画像濃度
の補正を行うことができる装置を提供することを目的と
する。

＜課題を解決するための手段＞上述した目的を達成するための本発明の画像補正装置
は、感光体上に形成された検出用トナー像を転写体に転
写した後、この転写体上のトナー像に光を照射した時に
反射される反射光量に基づく濃度を検出し、この検出濃
度に応じて上記感光体上に形成されるトナーによる画像
濃度の補正を行うようにした画像補正装置において、上記転写体上に検出用の黒トナー像を転写する前に、
該黒トナー像を転写体に転写する領域に黒と異なる色調
のカラートナー層を形成し、その上部に上記検出用の黒
トナー像を転写し、転写した黒トナー像の反射光量に基
づく濃度を検出するようにしたことを特徴とする。

＜作用＞以上のように構成された本発明の画像補正装置によれ
ば、転写体からの光が反射されない場合、検出用の黒ト
ナー像の濃度検出を行うために、該黒トナー像を転写体
に転写する前に、カラートナー層を形成し、その上部に
上記検出用の黒トナー像を転写している。そのため、黒
トナー像においても濃度検出が精度よく行え、これによ
る濃度補正も簡単、かつ正確に行うことができる。

＜実施例＞以下本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第３図は本発明に係る複写機の構成を示す断面図であ
る。

図において複写機本体１のほぼ中央部にはベルト状の
感光体２が２個のローラに張架されて設けられている。
感光体２の周囲には帯電チャージャ21、ブランクランプ
22、現像装置23a〜23d、転写体24、クリーニング装置2
5、除電ランプ26が以上の順に配設されている。帯電チ
ャージャ21はコロナ放電を発生することにより感光体２
表面を均一帯電させるもので、チャージャ線への印加電
圧を変えることにより感光体２の帯電電位が調節され
る。ブランクランプ22は感光体２に沿って羅列されるLE
Dを有し、帯電チャージャ21により均一帯電された感光
体２表面を部分的に露光することによって感光体２表面
の部分的な電荷のキャンセルを行う。現像装置23a〜23c
にはそれぞれイエロー，マゼンタ，シアンのトナーが装
填され、プロセス条件を設定するテキストモード時には
そのうち何れか一つが用いられる。クリーニング装置25
は感光体２上に残留するトナーを除去するもの、除電ラ
ンプ26は感光体２上に残留する帯電電位を除去するもの
である。

転写体24は３個のローラ間に張架された誘電体シート
で、感光体２の周速度と同速度で回転される。転写体24
には感光体２が当接されてその当接位置に1st転写チャ
ージャ24aが配設され、感光体２上のトナーが転写体24
に転写される。転写体24の周囲には2nd転写チャージャ2
4c、剥離チャージャ24d、クリーニング装置24eが以上の
順に配設されている。1st転写チャージャ24aは感光体２
上のトナーを転写体24に転写し、2nd転写チャージャ24c
は転写体24上のトナーを用紙に転写し、剥離チャージャ
24dはその用紙を剥離する。またクリーニング装置24eは
転写体24上に残留するトナーを除去する。

1st転写チャージャ24aの下流部にトナーセンサ（濃度
検出器）24bが転写体24に対向配置されている。トナー
センサ24bは反射型の光センサからなり、転写体24上の
トナー濃度を電圧で検出する。なお第５図はこのトナー
センサ24bの特性図である。トナーセンサ24bは後述する
テストモード時に、転写体24上に形成される特定濃度域
のトナー濃度を検出する。第９図はトナーセンサ24bに
よる特定濃度域の濃度の検出方法を表した図である。図
中実線は特定濃度域7a,7bおよび転写体24の濃度を表し
ており、図に示すように特定濃度域7a,7bの濃度はフラ
ットではなくばらつきを持っている。特に電界のエッジ
効果により、像先端部では多くのトナーが付着されて濃
度が高くなり、像後端部ではトナーが付着されにくく濃
度が低くなる。トナーセンサ24bは、特定濃度域7a（7
b）の像先端部と像後端部とを除く中間部において、ｎ
回のトナー濃度検出を行う。このｎ回のトナー濃度検出
結果は後述するCPUにおいて平均値が求められ、トナー
濃度とされる。

特定濃度域は均一帯電された感光体２が現像装置23a
〜23cの何れかによりトナー付着されることによって形
成されるもので、感光体２の帯電電位（帯電チャージャ
21の電圧）が、感光体２が１回転する間に３段階程度に
切り換えられることにより、１回のプロセスで３種類の
特定濃度域が形成される。この３種類の濃度域は、ブラ
ンクランプ22により区切られておりこの特定濃度域のト
ナー濃度は感光体２の帯電電位によって左右される。つ
まり第５図に実線で示したようにトナー付着量が増加す
れば反射が多くなってセンサー出力が増加する。これは
イエロー，マゼンダ，シアンのカラートナーによる複写
の場合である。

黒色トナーによる単一色複写を行なう場合には、まず
均一帯電された感光体２を例えばイエロートナーが装填
された現像装置23aによって現像し、イエロートナーを
感光体２上に付着させる。この時の電位は第８図のＢ領
域を用いるのが望ましい。これは環境等の変化によって
イエロートナーの濃度が変化しないようにするためであ
る。

次に、上記感光体２上のイエロートナー像を1st転写
チャージャ24aのチャージによって転写中間体24上に転
写する。転写したトナー像はブランクランプ22によって
区切られた４つ（7a,7b,7c,7d）の同濃度の黒色トナー
像の濃度を検出可能にするためのトナー濃度検出領域と
なる特定濃度域である。

次に他色の場合と同様に帯電電位を３段階程度に変化
させた感光体２を黒色トナーの装填された現像装置23d
で現像して３種類の黒色特定濃度域を形成する。そして
その３種類の黒色特定濃度域を転写中間体上のイエロー
トナー像の上に転写する。この時黒色トナーは7a〜7cに
転写して重ね合せるだけで7d域には転写しない。第１図
（ａ）に作像した特定濃度域の断面図を示す。

以上のようにして形成された黒の特定濃度域は第５図
破線に示す様に、黒色トナーの付着量が増加すれば、転
写体24には黒と色調の異なる光を反射する領域、つまり
下層にイエロートナーが形成されており、よって転写さ
れた黒色トナーの量に応じて反射光量が変化するため、
センサー出力が低下する。これはカラートナーの場合の
それとは逆になる。このようにして黒色トナー濃度を検
出して、その検出結果に基づいてトナー濃度が高い場合
は低くするように、また逆にトナー濃度が低い場合は高
くするように補正するものである。

第８図は感光体帯電電位と形成される特定濃度域のト
ナー濃度との関係を表した図である。図から分かるよう
に、感光体帯電電位がＢ領域にあるときにはトナー濃度
がほぼ飽和状態となっているため感光体帯電電位が変わ
ってもトナー濃度には差がほとんど表れないが、感光体
帯電電位がＡ領域にあるときには感光体帯電電位に合わ
せてトナー濃度が変化する。そのため、センサーで読み
とるトナー層の感光体帯電電位は、Ａ領域で選択すれば
感光体帯電電位の変化に応じて正確にトナー濃度を検出
できる。但し黒色トナーの下に形成するイエロートナー
層などは、Ｂ領域の方が良い。なお、このＡ領域の範囲
は420〜580V程度であり、テストモード時にはこの範囲
内で３種類程度の感光体の帯電電位（帯電チャージャの
電圧）がプロセス条件として設定され、特定濃度域が形
成される。このように帯電チャージャの電圧を設定して
も、感光体の疲労、現像装置のトナー量等が原因で特定
濃度域に付着されるトナー濃度が変わり、そのトナー濃
度がトナーセンサ24bにより検出される。この実施例で
は感光体の帯電電位をテストモード時のプロセス条件と
しており、テストモードで特定濃度域のトナー濃度を検
出することにより感光体の帯電電位を像形成モード時の
プロセス条件として設定することができる。しかし、複
写機により良好な画像を形成する場合には、感光体の帯
電電位を設定するだけでは不十分である。そこで設定さ
れた感光体の帯電電位に合わせて光学系の光源ランプの
露光量も設定する。それにより原稿の中間調を良好に再
現できるようになる。なお、第８図では環境の温度・湿
度が変わったときの感光体帯電電位とトナー濃度との関
係も表しており、環境変化により感光体の帯電電位が一
定であっても特定濃度域のトナー濃度（形成画像のトナ
ー濃度）が変わってしまうことが分かる。そのため、特
定濃度域のトナー濃度を検出し、そのトナー濃度に応じ
て感光体の帯電電位等のプロセス条件を設定すれば環境
変化に関わりなく良好な画像を形成できる。

第６図（Ａ）は感光体の帯電電位を変化させたときの
原稿濃度と複写画像濃度との関係（ガンマ特性）を表し
た図、同図（Ｂ）は光源ランプの露光量を変化させたと
きの原稿濃度と複写画像濃度との関係（ガンマ特性）を
表した図である。

同図（Ａ）において、帯電チャージャの電圧を上げる
と感光体の帯電電位が全体的に高くなる。そのため、露
光量が低いままであると残留電位レベル（露光部の電
位）が高くなって低濃度領域の濃度も高くなり硬調の画
像となってしまう。同図（Ｂ）において、原稿露光量を
上げると原稿の低濃度域における電荷のキャンセル量は
ほとんどかわらず、そのため露光量を上げれば低濃度域
の画像濃度が淡くなって画像が硬調なものになってしま
うのが防止される。

第７図はこれらのことから求められる感光体の帯電電
位補正量と露光量補正量との関係を表した図であり、帯
電電位補正量と露光量補正量とはほぼ比例関係にある。
感光体，現像剤等の使用初期時には、帯電電位補正およ
び露光量補正を行う必要がないので補正量は０であり、
それが基準値となる。

複写機本体１の上部には原稿台61および光源，ミラ
ー，レンズ，色分解フィルタを含む光学系６が設けら
れ、像形成モードの複写プロセス時に原稿台61上の原稿
を走査して、その反射光を感光体２上の露光点Ｐに導
く。また複写機本体１の右側部には用紙カセットを含む
給紙部３が設けられ、用紙を2nd転写チャージャ24c位置
へ給紙する。この用紙には2nd転写チャージャ2cにより
トナーが転写され、定着装置４により定着されたのち排
紙トレイ５に排紙される。なお、定着装置４はヒートロ
ーラを有し、その表面温度が図示しない温度センサによ
り検出され、その検出に応じてヒータの制御が行われ
る。ヒートローラの表面温度は使用時には数百十度に制
御されるが、未使用状態で長時間放置されると感光温度
程度にまで低下する。

第４図は同複写機の制御部のブロック図である。全体
の制御はCPU40によってなされ、その処理プログラムは
予めROM41に記憶されている。CPU40にはI/O45を介して
定着装置４の温度が入力され、またI/O47を介してトナ
ーセンサ24bの検出結果が入力される。トナーセンサ24b
は前述したように、特定濃度域7a（7b）毎にｎ回の検出
を行い、その結果をCPU40に入力する。CPU40ではそのｎ
回の検出値の平均を演算してその値をトナー濃度とし、
それをもとに帯電チャージャ21の帯電電位（感光体の帯
電電位）や光源61の露光量を設定してそれぞれの制御部
48,49に設定値を出力する。上記CPU40内にはトナー濃度
検出手段によって検出されたトナー濃度とトナー濃度の
基準値とを比較して画像のトナー濃度を判定するトナー
濃度比較判定手段40aと、上記比較判定手段による比較
判定結果に基づいて画像のトナー濃度を補正するトナー
濃度補正手段40bとが備えられている。またRAM42内には
トナー濃度の基準値を予め記憶しておくトナー濃度記憶
手段42aが備えられている。

第７図に示した帯電の電位補正量と露光量補正量との
関係はRAM42に記憶されており、トナーセンサ24bの検出
結果に応じてＭ帯電電位および露光量が補正される。ま
たRAM42には転写体24に付着される標準トナー濃度S0も
記憶されている。標準トナー濃度S0は感光体および現像
剤の使用初期時に、像形成モード時のプロセス条件とし
て感光体の帯電電位（VD）を500Vに設定し、常温・常湿
下で特定濃度域を形成したとき、トナーセンサ24dによ
り検出されるトナー濃度である。黒色トナーの場合の標
準トナー濃度S0は、第１図（ａ）に示す様に黒色トナー
の付着していない7dのセンサー値と黒色トナーの付着し
ている特定濃度域の差とする。

第２図はROMに記憶されている同複写機の処理手順を
表したフローチャートである。

まず、複写機本体の電源が投入されるとn1にてメモリ
の初期化や予備動作処理等を行うとともに定着装置４の
ウォームアップ（温度上昇）を開始する。定着装置４の
温度Ｔが70℃以上であれば、未使用状態で長時間放置さ
れたとしてn3に進んで感光体の帯電電位（帯電チャージ
ャの電圧）等を設定するテストモードに進む。

まずn3にてテストモードのプロセス条件として感光体
の帯電電位VD1〜VD3が設定される。感光体の帯電電位は
例えば、VD1＝500V、VD2＝520V、VD3＝480Vの３種類の
条件が設定される。なお、このときトナーの付着し易さ
はVD1を中間値として、VD2,VD3にそれぞれVD1上下にな
るようにそれぞれの値が設定される。n4にてその３種類
のプロセス条件により感光体の帯電，ブランクランプ22
による露光が行われて特定濃度域が形成され、それぞれ
のプロセス条件VD1〜VD3下でのトナー濃度S1〜S3を検出
する。トナー濃度S1〜S3は前述したように特定濃度域の
それぞれについて数箇所づつの検出が行われて、それに
よって求める平均値であり、トナー付着のばらつきや電
界のエッヂ効果の影響を受けることなく正確な値を得る
ことができる。

トナー濃度S1〜S3はRAM42に記憶されている標準トナ
ー濃度S0と比較され（n5,n6,n7）、標準トナー濃度S0と
近似するトナー濃度（S1〜S3の何れか）が得られたプロ
セス条件（帯電電位）が像形成モード時のプロセス条件
として設定される（n8〜n10）。しかし、得られたトナ
ー濃度S1〜S3が標準トナー濃度S0から大きくずれている
場合には、n3で設定したプロセス条件よりもトナーが多
く付着されるプロセス条件VD1′〜VD3′（n13）、また
はトナーが少なく付着されるプロセス条件VD1″〜VD3″
（n14）が設定される。なおこの場合にもn3で設定した
ときと同様に、VD1′またはVD1″を中間値としてVD2′
またはVD2″が上限値、VD3′またはVD3″が下限値とし
て設定される。例えば、VD1′＝560V、VD2′＝580V、VD
3′＝540に設定され、VD1″＝440V、VD2″＝460V、VD
3″＝420Vに設定される。この３種類のプロセス条件に
したがって再びトナー濃度検出のプロセスが行われ（n
4）、検出されるトナー濃度S1〜S3が標準トナー濃度S0
に近似していれば、そのプロセス条件（感光体の帯電電
位）が像形成モード時のプロセス条件として設定され
る。なお、テストモード時には第８図Ａ領域で示したよ
うに飽和濃度よりもやや低い濃度の特定濃度域を形成す
るために感光体の表面電位がやや低めに設定されてお
り、実際に像形成モードの帯電電位を設定する場合には
テストモードで設定した帯電電位よりも高く設定され
る。これはフルカラートナーの補正であるが同様に黒色
トナーの補正も行う事ができる。まずn16にて補正が黒
かカラーかを判断し、黒の場合は、トナー付着量が多い
とセンサー出力が小さくなるため、S₁＞S₀の時n6へ行
き、S₁＜S₀の時n7へ進む形となる。その他はカラーの場
合と同じである。n15にてこの帯電値に基づいて第７図
に示した関係から、光学系の光源ランプの露光量が設定
される。なお、２度のプロセス条件設定を行っても標準
トナー濃度S0に近似したトナー濃度が得られなかった場
合には帯電値不良等の何等かのエラーがあるとしてエラ
ー処理を行う。

以上のようにしてテストモードにおいて、像形成モー
ド時のプロセス条件の設定が行われれば、n16に戻り、
センサ，キーの読み込みを行い、何等かの入力が行われ
れば（n17）以下にその入力に対応する処理を行うが、
何の入力も行われない未使用状態で定着装置の温度が70
度以下になれば（n2）、n3に進んで上述したプロセス条
件の設定を行う。このように、定着装置の温度が70度以
上になったときを目安にテストモードでプロセス条件の
設定を行うようにしておけば、環境湿度の変化等にも十
分に対応してプロセス条件が設定でき、常に良好な画像
を得ることができる。なお、入力がプリントスイッチで
あれば（n18）、n19にて設定されたプロセス条件で複写
処理が行われる。

＜発明の効果＞以上説明したように本発明の画像補正装置によれば、
転写体にカラートナーによるカラートナー層を形成し、
その上に検出用の黒トナー像を形成するため、黒トナー
像の濃度を精度よく検出でき、これによる簡単、かつ正
確な画像濃度補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】第１図は特定濃度域の断面図であって、（ａ）は黒色ト
ナーの場合、（ｂ）はカラートナーの場合のものであ
る。第２図はこの発明のプロセス条件設定方法を表すフ
ローチャート、第３図は同複写機の正面構成図、第４図
は同複写機の制御部のブロック図、第５図は同複写機に
適用されているトナーセンサ（濃度検出器）の特性を表
した図、第６図（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ感光体の帯電電
位を変えたときのガンマ特性の移り変わり，露光量を変
えたときのガンマ特性の移り変わりを表した図、第７図
は感光体の帯電電位の補正量と露光量の補正量との関係
を表した図、第８図は感光体帯電電位の変化と形成され
る特定濃度域のトナー濃度との関係を表した図、第９図
はトナーセンサによる特定濃度域の検出方法を表した
図、第10図は他の実施例を示す複写機の正面構成図であ
る。 2:感光体,7a,7b,7c:特定濃度域,24:中間転写体,24b:ト
ナーセンサ,40a:トナー濃度比較判定手段,40b:トナー濃
度補正手段,42a:トナー濃度記憶手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−57868（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−117041（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−59354（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−106672（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に形成された検出用のトナー像を
転写体に転写した後、この転写体上のトナー像に光を照
射した時に反射される反射光量に基づく濃度を検出し、
この検出濃度に応じて上記感光体上に形成されるトナー
による画像濃度の補正を行うようにした画像補正装置に
おいて、上記転写体上に検出用の黒トナー像を転写する前に、該
黒トナー像を転写体に転写する領域に黒と異なる色調の
カラートナー層を形成し、その上部に上記検出用の黒ト
ナー像を転写し、転写した黒トナー像の反射光量に基づ
く濃度を検出するようにしたことを特徴とする画像補正
装置。