JP3058195B2

JP3058195B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3058195B2
Application number: JP3028632A
Authority: JP
Inventors: 幸司雨宮; 信篤笹沼; 隆雄尾形; 達夫竹内; 理絵齋藤; 隆史長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH04267271A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体上にサンプル画
像を形成し、その画像濃度を検出し、階調制御を行う機
能を有する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録媒体に所定の階調を有するサ
ンプル画像を形成しその画像濃度を測定することによ
り、画像形成条件や画像処理条件を変化させて、階調性
のすぐれた画像を得られるように維持する制御方法が考
えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な制御を行う
ことにより、例えば感光体の特性が劣化したり、トナー
補給が精度良く行われなかったとしてもサービスマンに
よるメンテナンスを行わなくても、できる限り階調性の
良い画像が得られる。

【０００４】しかしながら、メンテナンスの必要な時期
がわかりにくくなったり、異常個所の発見を容易にでき
る様にはならない。また、感光体を複数有し、各感光体
に形成されたトナー像を順次転写してカラー画像を形成
する構成の画像形成装置で、メンテナンスの際に１つの
感光体での異常個所を調べたい場合でも全部の感光体に
対する画像安定化制御が実行されるため、作業効率が悪
かったり、トナーの無駄な消費になっていた。

【０００５】

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ異な
る記録媒体に像形成するための像形成色毎に設けられた
複数の像形成ステーションと、各像形成ステーションの
記録媒体に測定用画像を形成し、各像形成ステーション
の記録媒体に形成された測定用画像の濃度を測定し、測
定された測定用画像の濃度に基づいて各像形成ステーシ
ョンの動作条件を決定する画像安定化制御を行う制御手
段を有する画像形成装置において、上記制御手段は、上
記複数の像形成ステーションの内、少なくとも１つの像
形成ステーションに対しては画像安定化制御を行わず、
その他の像形成ステーションに対してのみ画像安定化制
御を行うものである。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成によりサービスマンによるメ
ンテナンスをより行い易くするものである。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例を示す。本実施例
において、例えば原稿スキャナからの画像信号はレーザ
ドライバ２７およびレーザユニット１を介してレーザ光
に変換され、そのレーザ光はレーザユニット１内のポリ
ゴンミラーおよびミラーにより反射され、感光体ドラム
４上に照射される。レーザ光の走査により潜像が形成さ
れた感光体ドラム４は、図中に示す矢印の方向に回転す
る。すると、回転現像器３により各色ごとに現像がなさ
れる。（図１は、イエロートナーによる現像を示してい
る）。

【００１０】一方、転写紙６は転写ドラム５に巻きつけ
れらてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シア
ン）、Ｂｋ（ブラック）の順番に１回ずつ回転し、計４
回回転して転写が終了する。

【００１１】転写が終了すると、転写紙６は転写ドラム
５から離れ、定着ローラ対によって定着され、カラー画
像プリントが完成する。

【００１２】また、８は近赤外光（約９６０ｎｍに主波
長をもつ）を出射する照射手段としてのＬＥＤ、９は感
光体ドラム４からの近赤外光を受光する受光素子であ
り、後に詳述するパッチパターンを読み取るために用い
る。

【００１３】図２は本実施例による階調画像を得る画像
信号処理回路を示す。

【００１４】原稿画像は原稿スキャナのＣＣＤ２１で読
み取られ、その輝度信号はＡ／Ｄ変換回路２２によって
デジタルの輝度信号に変換される。

【００１５】得られた輝度信号は個々のＣＣＤ素子の感
度バラツキをシェーディング回路２３により修正され、
修正された輝度信号はＬＯＧ変換回路２４により濃度信
号に変換される。そして、得られた濃度信号は、初期設
定時のプリンタのγ特性が原画像濃度と出力画像濃度が
一致するように、ＬＵＴ２５にて変換される。ＬＵＴ２
５は後に述べる演算結果により生成されるＬＵＴ補正テ
ーブルにより補正されるようになっている。ＬＵＴ２５
にて変換された後、パルス巾変換回路２６により濃度信
号がドット巾に対応した信号に変換され、レーザドライ
バ２７に送られる。そして、レーザ走査により感光体ド
ラム４上にはドットの面積変化による階調特性を有する
潜像が形成され、現像、転写、定着という過程をへて階
調画像が得られる。

【００１６】また、上記の画像形成装置は感光体ドラム
４上に特定パターンを形成させるためのテストパターン
ジェネレータを内蔵している。

【００１７】特定パターンの現像像を像担持体上に形成
し、その濃度を適正なタイミングでＬＥＤ８、センサ９
で測定する。測定した近赤外光量が基準の近赤外光量と
のずれ量から、トナー補給量を決定することにより、現
像器内のトナー濃度を一定に保つことができる。

【００１８】通常、この目的で、特定パターンを形成す
る場合は、図３の様に、非画像領域に形成するのが好ま
しい。

【００１９】本実施例で使用した色トナーは、イエロ
ー、マゼンタ、シアンの色トナーで、スチレン系共重合
樹脂をバインダーとし、各色の色材を分散させて形成さ
れている。イエロー、マゼンタ、シアントナーの分光特
性はこの順に図４〜図６に示す通り、近赤外光（９６０
ｎｍ）の反射率が８０％以上得られる。また、これら色
トナー画像形成において、色純度、透過性に有利な２成
分現像方式を採用している。さらに使用トナー粒径は体
積平均で８〜１２μｍのものを用い、公知の粉砕法によ
るものである。又、他に懸濁重合法による重合カラート
ナーについても同等の結果が得られることを確認した。

【００２０】一方ブラックトナーはモノクロコピーとし
てランニングコストの低減に実績のある１成分磁性トナ
ーを使用しており、図７に示す通り、近赤外光（９６０
ｎｍ）の反射率は１０％程度である。又、平均粒径及び
形状等に上記２成分トナーに準ずる形で用いた。ブラッ
クは１成分ジャンピング現像方式を採用している。ま
た、感光ドラム４の９６０ｎｍの反射率は約４０％であ
る。なお、感光ドラム４はＯＰＣドラムである。

【００２１】適正現像剤トナー濃度における感光ドラム
４上の濃度を各色のパルス巾変換面積階調により段階的
に変えていった時の、濃度信号レベルとセンサ９出力の
関係を図８に示す。トナーが感光体ドラム４に付着して
いない状態におけるセンサ９の出力を２．５Ｖに設定し
た。図８から分かるように、イエロー、マゼンタ、シア
ンの色トナーは濃度信号レベルが大きくなり面積被覆率
が大きくなるに従い、感光ドラム４単体より反射光量が
大きくなり、センサ９出力が大きくなる。一方、ブラッ
クのトナーは濃度信号レベルが大きくなり面積被覆率が
大きくなるに従い、感光ドラム４単体より反射光量が小
さくなり、センサ９出力が小さくなる。

【００２２】これらの関係を利用すると、反射特性の異
なるトナーでも、センサ出力から複写用紙にトナーを転
写して定着することなしに、出力画像の状態を求めるこ
とができる。

【００２３】また、本発明者は可視光源で色分解フィル
タを介してセンサ出力をモニタし画像濃度との関係も調
べていた。図９にシアントナーにおいて、主波長６００
ｎｍの赤い色分解フィルタを通して測定した時の濃度信
号レベルとセンサ出力の関係を示す。この図からわかる
通り、出力濃度１．０以上ではセンサ出力の変化が少な
くなってしまい、この領域に関する精度が悪い。その理
由は本実施例における階調再現方式が面積階調方式に基
づくものであるからであるが、実際には高濃度領域にお
いて、面積のみならずトナーの厚み方向にも変化してい
ることが観察された。

【００２４】可視光による測定では、感光ドラムがトナ
ーにより１層被覆されてしまうと、信号が飽和してしま
うのに対し、近赤外光では透過率が可視光より良いので
多層になっているトナー層まで入り込み、信号の飽和点
が高い。また、近赤外光源は測定レンジの巾が広くとれ
有利である。

【００２５】尚、使用する近赤外光の波長は、本実施例
では９６０ｎｍを用いたがトナーおよび感光体の分光特
性と、種々の光源および受光素子の特性より、８００ｎ
ｍから２０００ｎｍの範囲に入っていることが好まし
い。

【００２６】図１０にシアンについて現像剤トナー濃度
を変化させた時の濃度信号レベルとセンサ９出力の関係
を示す。

【００２７】シアントナーの現像剤トナー濃度は、カブ
リが生じなく、最大画像濃度が充分でる適正なトナー／
キャリアは６．０％であった。

【００２８】この特性を本プリンターの標準特性として
設定した。

【００２９】一方、現像剤トナー濃度（トナー／キャリ
ア）を４．０％と８．０％に変化させた場合、図１１の
様に変化することがわかった。

【００３０】現像剤濃度が高い場合、硬調な階調とな
り、現像剤濃度が低い場合、軟調な階調特性となる。

【００３１】電子写真方式においては、コントラスト電
位を上げると硬調な画像になり、コントラスト電位を下
げると軟調な画像になることが知られている。

【００３２】従って、シアンについてみると特定パター
ンとして濃度信号レベル１６０レベルのパターン画像を
像担持体上に形成し、そのセンサ９出力が４．０Ｖより
高い場合は、標準より硬調で最大濃度の高い画像が得ら
れるので、標準に補正するために、４．０Ｖからのずれ
量に基づいて、コントラスト電位を下げる量を決定し、
そのコントラスト電位を設定した後に画像形成を行な
う。

【００３３】センサ９出力が４．０Ｖより低い場合は、
逆に、４．０Ｖからのずれ量に基づいてコントラスト電
位を上げる量を決定し、設定した後に画像形成を行な
う。

【００３４】本発明においては、シアン、マゼンタ、イ
エロー、ブラツクについて１つのセンサであらかじめ、
適正画像が得られる濃度信号レベルとセンサ出力の組み
合わせをメモリに格納しておき、上記の制御を全色につ
いて行なうことによって、カラーバランス、最大濃度を
安定化することができた。

【００３５】上記の制御は、コピー動作およびプリント
アウト動作前に行なうことが望ましい。

【００３６】階調制御は大きく２つの制御から成る。（１）画像の最大再生濃度を目標値に合わせる。（２）入力画像レベルに対し、出力画像濃度を互いに線
型の相関をもつ様、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を
設定する。上記（１）、（２）を達成させるため予め定めた画像形
成要素の駆動を行なう。

【００３７】この際、最大濃度を設定するために、不図
示の特定パターン出力装置から画像データＰＧ１を出力
し、感光ドラム上に潜像を形成する。

【００３８】画像形成要素は前述した階調制御手段と同
一であり、一次帯電電流は、Ｉ_P0、一次帯電グリットバ
イアスはＶ_G0、現像バイアスはＶ_D0、（以上図１２
（ａ））の各々の条件で駆動するのである。

【００３９】この結果読取手段９により特定パターンの
濃度を読み取る。この画像濃度をＤ_1Oとする（図１２
（ｂ））。

【００４０】この測定値Ｄ_1Oと目標画像濃度Ｄ_1Rと比較
し、その差分を求め、現像濃度を制御しうる一次帯電電
流、一次帯電グリッドバイアス、現像バイアスに対し各
々、Ｉ_P1＝（Ｄ_1R−Ｄ_1O）×ｋ₁×Ｉ_P0 Ｖ_G1＝（Ｄ_1R−Ｄ_1O）×Ｋ₂×Ｖ_G0 Ｖ_D1＝（Ｄ_1R−Ｄ_1O）×Ｋ₃×Ｖ_G0＋Ｖ₀ の様に定める。ここにｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃は事前に求めた定
数である。また、現像バイアスにおけるＶ₀は、トナー
現像の際のかぶり補償量である。

【００４１】この様にして得られた新たな定数Ｉ_P1、Ｖ
_G1、Ｖ_D1に従って、図１中一次帯電電源２９、一次帯電
グリットバイアス３０、現像バイアス２８を駆動する。
また、ＣＰＵ２３は、演算結果（図１２（ｄ））を書き
換え可能な不揮発メモリに記憶させる。

【００４２】記憶方法としては、図１２ｄの様に新たな
制御量として記憶する方法と、予め定めた標準値（図１
２（ａ））との差分ΔＰｌ、ΔＧｌ、ΔＤｌ（図１２
（ｅ））として記憶する方法もある。

【００４３】次に最大濃度が目標通りに再現可能となる
様な定数と階調再現のためのルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴ）作成のために濃度パターンの異なるデータＰＧ
２、ＰＧ３、ＰＧ４を追加して、画像形成を行なう。Ｐ
Ｇ２、ＰＧ３、ＰＧ４のレベルは、ＬＵＴ作成のために
必要なレベルを用いれば良く、必要ならば更に、別の濃
度パターンのデータを追加しても良い。

【００４４】次に、画像濃度読取部９により読込まれた
画像濃度データはＬＵＴ作成用に演算処理され、必要に
応じて補間スムージング処理を行なって図１中のＬＵＴ
２５に設定される。

【００４５】ところで、図１２（ｄ）、（ｅ）は、機械
の標準状態からのズレを表わしているという点で重要で
ある。

【００４６】例えば階調制御において最大濃度制御を行
う際、測定濃度が目標濃度より薄いために、濃くなる様
制御された場合その原因として以下のことが想定され
る。（１）感光ドラムの帯電能力が減少した。（２）一次帯電器のワイヤー汚れ等で放電効率が低下し
た。（３）現像剤濃度が低下し、現像能力が低下した。

【００４７】この場合、一次帯電電流、一次帯電グリッ
トバイアス、現像バイアスが標準設定値より高い値とし
て、階調制御が行なわれる。この様な背景に基いて、機
械メンテナンスの際に階調制御を行った際に決定したメ
モリに記憶し、各パラメータの値をサービス用に表示す
ることで、機械を標準状態に戻す際、不必要な部分のチ
ェックを必要としなくなる。

【００４８】メンテナンス用に図１中の表示部３５に表
示する表示例を図１３に示す。図１３（ａ）は先の一次
電流、一次グリットバイアス、現像バイアス等に関し、
標準値、実際出力値を示す。この例では標準値に対し、
現像濃度を上げる場合を示している。図１３（ｂ）は標
準値及び標準値からのズレ量による表示を表わしてい
る。

【００４９】また図１４は、別の表示例で標準値よりの
ズレ量を適当なレベル表示にし、要確認の状態を判断出
来る様にした。１例として、標準状態を、一次電流５０
０μＡ、一次グリットバイアス、５００Ｖ、現像バイア
ス５５０Ｖと各々定めた場合、制御量に対する表示レベ
ルを図１４（ｂ）の様に−〜＋までに分け、図１４
（ａ）の様に表示する。また、−と＋の下のアンダ
ーラインは、機械状態が要確認状態であることを示して
いる。

【００５０】また、図１５は、他の表示例を示すもの
で、図１４（ｂ）と同様な標準設定状態で、階調制御が
適当な時間間隔をおいて実施された場合において、その
時々の制御状態をメモリに適当な回数記憶しておき、制
御の履歴が分かる様にしたものである。図１５では、階
調制御５回分の制御状態を表示した例である。例えば、
階調制御を１日１回行う様にすると、５日分の制御状態
の推移が読み取れる。図中一番右の状態が一番最近の制
御状態を示し、一番左は、５回前の制御状態を示す。こ
の例においては、最新の一次グリットバイアスがを示
しており、感光ドラム帯電電位を高くしなければならな
くなっており、現象に対応する部分を処置する必要があ
ることを示している。

【００５１】ここで、機械整備の際に階調制御を動作さ
せた場合の表示例を図１６に示す。図１５の２列目〜５
列目の表示が１列目〜４列目へと移動し最新の階調制御
動作での制御状態が５列目に新たに表示されている。

【００５２】ここでは、一次帯電を一次グリットバイア
スが上限に来ており現像を調べた後、一次帯電系の能力
低下と、感光ドラムの帯電能力を調べれば良いことが分
かる。

【００５３】ところで階調制御の主たる目的は以下の通
りである。（１）現像剤感光ドラム等の耐久による特性変化（２）２成分現像剤等を用いる場合の現像剤濃度制御量
のズレこれらのうち、（１）の補正を行なうのが階調制
御の主たる目的である。その理由としては、画像形成装
置に予め設定されている画像形成要素の駆動条件を定め
た定数は現像剤、感光ドラム共に、新品の状態に合わせ
て設定されている。従って耐久により、現像剤の現像能
力が低下したり、感光体の帯電性能や、露光対除電量の
特性が変化する場合は、予め定めた条件では、目的とす
る画像が得られないことになってしまう。この様な特性
変化は、現状さけられないものであり、これに対処する
方法の１つとして、本発明に係る階調制御がある。

【００５４】以上述べた様に階調制御は耐久により、ゆ
るやかに変化していく特性を補正するのが主たる目的で
あるので、階調制御は画像形成装置が電源投入後、例え
ば定着温度が使用温度の６割程度まで上昇し、一般に言
われる立上がり前回転動作に続いて行なわれる。

【００５５】また電源投入後とは別に、メンテナンスを
行う人が、通常シーケンスとは独立に階調制御動作を行
ない前述の表示画面を参照しながら、機械の状態を知
り、メンテナンス作業が出来る。これは装置内部に設け
られたサービスモードスイッチ５１を押し、操作部５０
のキーを使用して階調制御を行うモードを選択すれば良
い。

【００５６】また、前述した図１３〜図１６等の表示
も、サービススイッチ５１を押し、操作部５０のキーを
使用して表示モードを選択する。

【００５７】図１７は感光ドラム、帯電器、現像器等の
ユニットからなる像形成ステーションを色毎、例えばイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックについて別々に設
けたカラー画像形成装置である。

【００５８】この様な装置においては、階調制御動作は
個々の感光ドラム毎で行なわれる。カラー画像形成装置
としては本体電源投入後、例えば定着温度が所定の温度
に上昇した後の立ち上がり前回転等に続いて階調制御が
行なわれる。

【００５９】一方機械装置のメンテナンス等で階調制御
を機械性能確認のため動作させる際は、調べたい感光ド
ラムのみで階調制御動作を行なえば良く、他の感光ドラ
ムを動かすことによる感光ドラムの耐久を進める不都合
を防止できる。

【００６０】

【００６１】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、複数
の像形成ステーションを有する画像形成装置では、所望
の像形成ステーションのみ、画像安定化制御を実行でき
るので、メンテナンスを効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す図。

【図２】ＣＣＤからの電気信号を処理する処理回路を示
すブロック図。

【図３】特定パターンパッチを形成する場所の一例を示
す図。

【図４】イエロートナー分光特性の一例を示す図。

【図５】マゼンタトナー分光特性の一例を示す図。

【図６】シアントナー分光特性の一例を示す図。

【図７】ブラック（１成分磁性）トナー分光特性の一例
を示す図。

【図８】近赤外光を使用した場合の濃度信号レベル対セ
ンサ出力の一例を示す図。

【図９】可視光を使用した場合の濃度濃度信号レベル対
センサ出力の一例を示す図。

【図１０】シアントナーの現像剤トナー濃度を変化させ
た場合の濃度信号レベル対センサ出力の一例を示す図。

【図１１】シアントナーの現像剤トナー濃度を変化させ
た場合の濃度信号レベル対画像濃度の一例を示す図。

【図１２】本発明に係る定数の推移を示す説明図。

【図１３】本発明に係る表示の１実施例。

【図１４】本発明に係る表示の別の実施例。

【図１５】本発明に係る表示の別の実施例。

【図１６】本発明に係る表示の別の実施例。

【図１７】本発明の別の実施例を示す説明図。

【符号の説明】

４感光ドラム９画像濃度センサ２５ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３３ＣＰＵ３４ＲＡＭメモリ３５表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内達夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者齋藤理絵東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者長谷川隆史東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−27060（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−207264（ＪＰ，Ａ) 特開平１−118864（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−212673（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−192062（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 15/01 S G03G 15/01 111

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ異なる記録媒体に像形成するた
めの像形成色毎に設けられた複数の像形成ステーション
と、各像形成ステーションの記録媒体に測定用画像を形成
し、各像形成ステーションの記録媒体に形成された測定
用画像の濃度を測定し、測定された測定用画像の濃度に
基づいて各像形成ステーションの動作条件を決定する画
像安定化制御を行う制御手段を有する画像形成装置にお
いて、上記制御手段は、上記複数の像形成ステーションの内、
少なくとも１つの像形成ステーションに対しては画像安
定化制御を行わず、その他の像形成ステーションに対し
てのみ画像安定化制御を行うことを特徴とする画像形成
装置。