JP3066917B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体にサンプル画像
を形成し、その濃度を測定し、測定した濃度に基づいて
画像形成条件を制御する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フルカラー複写機において出力さ
れる画像濃度を安定化するために、特定パターンを像担
持体上に形成し、そのパターンの光学濃度を読みとり、
トナー補給量や画像形成条件にフィードバックさせる制
御について、いくつかの提案がなされている。

【０００３】このような画像安定化制御を実際運用しよ
うとした場合ユーザーの手動起動、あるいは自動的に起
動させるそれぞれの方法がある。使用者の側から考慮す
ると自動起動が好ましいと考えられる。

【０００４】しかし自動起動を行う場合、運用するマシ
ンのどの段階で起動させるかは使用者の便宜を測る上で
重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源オ
フ−オン時にフィードバック制御を起動させると、電源
オフ−オンで復帰する簡単なエラー時にまでもフィード
バック制御が起動してしまい、機械の復帰に時間がかか
り、ユーザーのコピー動作をいちじるしく妨げる可能性
がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、電子写真方式の画像形成装置において、記
録媒体にサンプル画像を形成し、その画像濃度を測定
し、測定した濃度に基づいて画像形成条件を決定する画
像安定化制御を行う制御手段と、電源投入により負荷へ
の通電を行い、像形成を実行可能な第1の所定温度まで
負荷を加熱する加熱手段と、上記加熱手段により加熱さ
れる負荷の温度を検出する検出手段と、を有し、上記制
御手段は、電源投入時上記検出手段により検出した負荷
の温度が上記第１の所定温度よりも低温の像形成を禁止
する第2の所定温度よりも低いとき、上記画像安定化制
御を実行し、上記第2の所定温度以上のとき、上記画像
安定化制御の実行を阻止するものであり、上記第2の所
定温度は、上記負荷が上記第2の所定温度から上記第1の
所定温度へ加熱されるのに要する時間が上記画像安定化
制御を実行するのに要する時間と等しくなるような温度
に設定されるものである。又、本発明は、電子写真方式
の画像形成装置において、記録媒体にサンプル画像を形
成し、その画像濃度を測定し、測定した濃度に基づいて
画像形成条件を決定する画像安定化制御を行う制御手段
と、電源投入により負荷への通電を行い、像形成を実行
可能な第1の所定温度まで負荷を加熱する加熱手段と、
上記加熱手段により加熱される負荷の温度を検出する検
出手段と、を有し、上記制御手段は、電源投入時上記検
出手段により検出した負荷の温度が上記第１の所定温度
よりも低温の像形成を禁止する第2の所定温度よりも低
いとき、上記画像安定化制御を実行し、上記第2の所定
温度以上のとき、上記画像安定化制御の実行を阻止する
ものであり、上記第2の所定温度は、上記第2の所定温度
から上記第1の所定温度へ加熱されるのに要する時間が
上記画像安定化制御を実行するのに要する時間と等しく
なるような温度よりも低く設定されるものである。又、
本発明は、電子写真方式の画像形成装置において、記録
媒体にサンプル画像を形成し、その画像濃度を測定し、
測定した濃度に基づいて画像形成条件を決定する画像安
定化制御を行う制御手段と、電源投入により負荷への通
電を行い、像形成可能な第1の所定温度まで負荷を加熱
する加熱手段と、上記加熱手段により加熱される負荷の
温度を検出する検出手段と、上記像形成装置が所定時間
放置された後に上記負荷の温度をより低い予熱温度に調
整する予熱手段と、を有し、上記制御手段は、電源投入
時上記検出手段により検出した負荷の温度が上記第１の
所定温度よりも低温の像形成を禁止する第2の所定温度
よりも低いとき、上記画像安定化制御を実行し、上記第
2の所定温度以上のとき、上記画像安定化制御の実行を
阻止するものであり、上記第2の所定温度は、上記第2の
所定温度から上記第1の所定温度へ加熱されるのに要す
る時間が上記画像安定化制御を実行するのに要する時間
と等しくなるような温度よりも低く且つ、上記予熱手段
により温度調整される最低予熱温度以上に設定されるも
のである。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成により、ユーザの像形成動作
の開始を妨げることなく、スムースに像形成の実行を可
能とするものである。

【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、画像信号はレーザドライバおよびレーザ光源
及びポリゴンミラーからなるレーザユニット３ａを介し
てレーザ光に変換され、そのレーザー光はミラー３ｂに
より反射され、感光体ドラム１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１は、図
中に示す矢印の方向に回転する。すると、回転現像器４
により各色ごとの現像がなされる。

【００１０】一方、転写紙は転写ドラム５に巻きつけら
れて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、１１ａ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、１
１ｂは感光体ドラム１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】５０は定着ローラの温度を検出する検出
部、５１は定着ローラを加熱するヒータ、５２はヒータ
５１の駆動回路である。

【００１４】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。

【００１５】画像の輝度信号がＣＣＤ２１で得られ、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。

【００１６】得られた輝度信号は個々のＣＣＤ素子の感
度バラツキが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により輝度信
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２
７に送られる。そして、レーザ走査により感光体ドラム
１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。

【００１７】上記の画像形成装置は感光体ドラム１上に
出力するテストパターンジェネレータを内蔵している。

【００１８】特定パターンを像担持体上に形成し、適正
なタイミングでＬＥＤ１１ａセンサ１１ｂ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。

【００１９】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。

【００２０】本実施例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、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（９６０ｎ
ｍ）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。

【００２１】一方、ブラックトナーはカーボン含有の２
成分ブラックトナーを用いており図７に示す通り近赤外
光（９６０ｎｍ）の反射率は１０％程度である。又、平
均粒径及び形状等は色トナーに準ずる形で用いた。

【００２２】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１はＯＰＣドラム
である。

【００２３】適性現像剤トナー濃度における感光ドラム
１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１１ｂ出力
の関係を図８に示す。トナーが感光体ドラム１に付着し
ていない状態におけるセンサ１１ｂの出力を２．５Ｖに
設定した。図８から分るように、イエロー、マゼンタ、
シアンの色トナーは像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、感光ドラム単体より反射
光量が大きくなり、センサ出力が大きくなる。一方ブラ
ックのトナーは濃度信号レベルが大きくなるに従い、感
光ドラム単体より反射光量が小さくなりセンサ出力が小
さくなる。

【００２４】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。

【００２５】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
べてみた。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、出力濃度が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。

【００２６】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。

【００２７】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、８００ｎｍ
から２０００ｎｍの範囲に入っていることが好ましい。

【００２８】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１１ｂ出力の
関係を示す。

【００２９】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。

【００３０】この特性を本プリンターの標準特性として
設定した。

【００３１】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。

【００３２】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。電
子写真方式においっては、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。

【００３３】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う。

【００３４】センサ１１ｂ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う。

【００３５】本発明においては、シアン、マゼンタ、イ
エロー、ブラックについて１つのセンサであらかじめ適
性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。

【００３６】上記の制御をコピー動作及びプリントアウ
ト動作前に行うことが望ましいが、毎回行うことは時間
がかかることからきわめて困難である。よって本実施例
では、この制御を定着器の定着ローラの温度に依存させ
る。図１２は定着器の予熱モードを示すグラフである。
電源投入から、Ａ時間で設定温度ａ度に達する。その後
しばらく放置されると予熱モードに入り、設定温度ｂ度
（第一予熱モード）になる。この設定温度ｂ度は、即座
にコピー可能な温度である。更にＢ−Ａ時間の放置でｃ
度（第二予熱モード）になる。この設定温度ｃ度は少な
い時間待つだけでコピー可能な状態に復帰する温度であ
る。更にＣ−Ｂ時間放置されるとｄ度（第三予熱モー
ド）になりコピー可能な温度に復帰するまでしばらくの
時間を要する。このａ，ｂ，ｃ，ｄ及びＡ，Ｂ，Ｃは正
の数であり定着装置に適していればよい。

【００３７】このｃ度以下の状態はａ度〜ｂ度の状態に
比べマシンの休止時間が長く、初期に行った制御条件が
十分に反映しない可能性があり、再度フィードバック動
作を行うことがより好ましい状況となる。

【００３８】又、ｃの温度は上記予熱モードだけでな
く、紙詰り誤動作などのマシンの短期復帰が可能な温度
の下限として用い、ｃ度以上では初期の制御条件が適応
可能として再フィードバック動作は行わない。このｃ度
からの復帰時間とフィードバック制御に必要な時間が等
しくなるような温度ｃ度に設定し、定着ローラ温度ｃ度
以下になったときフィードバック制御を行うことにより
ユーザーのコピー動作を妨げることなくフィードバック
制御を行うことができ、良好なコピー画像を得ることが
できる。このｃの温度は実験によると９０℃が最適であ
った。

【００３９】即ち、電源オン時定着器の温度を測定し、
９０℃以下であればヒータ５１の加熱と並行して上記の
フィードバック制御を行い、９０℃以上であればフィー
ドバック制御を実行しないように構成する。

【００４０】［実施例２］上記の実施例の様に、第２予
熱モードのｃ度以下でフィードバック制御動作を行って
しまうと各部品の耐久性が落ち、寿命が短かくなってし
まう。そこで本実施例では第３予熱モードとしてｃ′度
を設定する（ｃ＞ｃ′である）。

【００４１】図１３は定着器の予熱モードを示すグラフ
である。電源投入から、Ａ時間で設定温度ａ度に達す
る。その後しばらく放置されると予熱モードに入り設定
温度ｂ度（第一予熱モード）になる。この設定温度ｂ度
は、即座にコピー可能な温度である。更にＢ−Ａ時間の
放置でｃ度（第二予熱モード）になる。

【００４２】更にＣ−Ｂ時間の放置でｃ′度（第三予熱
モード）になり更にＤ−Ｃ時間の放置でｄ度（第四予熱
モード）になる。このａ，ｂ，ｃ，ｃ′，ｄ及びＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは正の数であり定着装置に適していればよ
い。

【００４３】フィードバック制御動作起動を行う温度を
定着ローラ温度ｃ′度以下に設定することにより、フィ
ードバック制御の動作回数が半減し各部品の寿命を実施
例１より延ばすことができ、なおかつフィードバック制
御による効果も同様に得ることができる。

【００４４】尚、ｃ＞ｃ′なので、ｃ′度からの復帰時
間はフィードバック制御に必要な時間よりも長くなり、
ｃ′度は７０〜９０度にあることが望ましい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば画像安
定化制御動作の起動タイミングを加熱制御される負荷の
温度に依存させることにより、ユーザの像形成動作を妨
げることなく円滑に像形成動作を行えるようになり、良
好な画像を得ることができる。

【００４６】また、装置の休止時間を負荷の温度によっ
て知ることができ、画像安定化制御動作を実行すべきか
否かの判断が適正に行え、像形成可能になるまでの時間
をできるだけ短くし、常に安定した画像を得ることがで
きる。更に、画像安定化制御を実行するか否かの基準と
なる温度を像形成可能な温度までの復帰時間が画像安定
化制御を実行するのに要する時間と等しくなるような温
度或いはその温度よりも低い温度に設定することによ
り、像形成可能になるまでの時間が必要以上に長くなる
ことを防止することができる。

【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】第１の実施例における定着ローラ温度の予熱
モードを示す図。

【図１３】第２の実施例における定着ローラ温度の予熱
モードを示す図。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ４ 現像器 ５ 転写ドラム １１ 画像濃度センサ ２５ ルックアップテーブル（ＬＵＴ） ３３ ＣＰＵ ａ〜ｄ 定着ローラ設定温度 Ａ〜Ｄ 予熱モード設定時間

フロントページの続き (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 (72)発明者 雨宮 幸司 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 笹沼 信篤 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１−253767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−219068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−124363（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−119371（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−8552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89772（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199070（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/00 303 G03G 15/20 - 15/20 302 G03G 15/36 G03G 21/00 370 - 540 G03G 21/02 - 21/04 G03G 21/14 G03G 21/20 B41J 2/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真方式の画像形成装置において、 記録媒体にサンプル画像を形成し、その画像濃度を測定
   し、測定した濃度に基づいて画像形成条件を決定する画
   像安定化制御を行う制御手段と、 電源投入により負荷への通電を行い、像形成を実行可能
   な第1の所定温度まで負荷を加熱する加熱手段と、 上記加熱手段により加熱される負荷の温度を検出する検
   出手段と、 を有し、上記制御手段は、電源投入時上記検出手段によ
   り検出した負荷の温度が上記第１の所定温度よりも低温
   の像形成を禁止する第2の所定温度よりも低いとき、上
   記画像安定化制御を実行し、上記第2の所定温度以上の
   とき、上記画像安定化制御の実行を阻止するものであ
   り、上記第2の所定温度は、上記負荷が上記第2の所定温
   度から上記第1の所定温度へ加熱されるのに要する時間
   が上記画像安定化制御を実行するのに要する時間と等し
   くなるような温度に設定されることを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】電子写真方式の画像形成装置において、 記録媒体にサンプル画像を形成し、その画像濃度を測定
   し、測定した濃度に基づいて画像形成条件を決定する画
   像安定化制御を行う制御手段と、 電源投入により負荷への通電を行い、像形成を実行可能
   な第1の所定温度まで負荷を加熱する加熱手段と、 上記加熱手段により加熱される負荷の温度を検出する検
   出手段と、 を有し、上記制御手段は、電源投入時上記検出手段によ
   り検出した負荷の温度が上記第１の所定温度よりも低温
   の像形成を禁止する第2の所定温度よりも低いとき、上
   記画像安定化制御を実行し、上記第2の所定温度以上の
   とき、上記画像安定化制御の実行を阻止するものであ
   り、上記第2の所定温度は、上記第2の所定温度から上記
   第1の所定温度へ加熱されるのに要する時間が上記画像
   安定化制御を実行するのに要する時間と等しくなるよう
   な温度よりも低く設定されることを特徴とする画像形成
   装置。
3. 【請求項３】電子写真方式の画像形成装置において、 記録媒体にサンプル画像を形成し、その画像濃度を測定
   し、測定した濃度に基づいて画像形成条件を決定する画
   像安定化制御を行う制御手段と、 電源投入により負荷への通電を行い、像形成可能な第1
   の所定温度まで負荷を加熱する加熱手段と、 上記加熱手段により加熱される負荷の温度を検出する検
   出手段と、上記像形成装置が 所定時間放置された後に上記負荷の温
   度をより低い予熱温度に調整する予熱手段と、 を有し、上記制御手段は、電源投入時上記検出手段によ
   り検出した負荷の温度が上記第１の所定温度よりも低温
   の像形成を禁止する第2の所定温度よりも低いとき、上
   記画像安定化制御を実行し、上記第2の所定温度以上の
   とき、上記画像安定化制御の実行を阻止するものであ
   り、上記第2の所定温度は、上記第2の所定温度から上記
   第1の所定温度へ加熱されるのに要する時間が上記画像
   安定化制御を実行するのに要する時間と等しくなるよう
   な温度よりも低く且つ、上記予熱手段により温度調整さ
   れる最低予熱温度以上に設定されることを特徴とする画
   像形成装置。