JP3098138B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3098138B2 JP05166911A JP16691193A JP3098138B2 JP 3098138 B2 JP3098138 B2 JP 3098138B2 JP 05166911 A JP05166911 A JP 05166911A JP 16691193 A JP16691193 A JP 16691193A JP 3098138 B2 JP3098138 B2 JP 3098138B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、最大濃度制御手段及
調制御手段を備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子写真方式の画像形成装置
は、使用する環境の変化、プリント枚数等の諸条件によ
って、画像濃度が大きく変動する。そこで、従来から各
色のトナーで最大濃度(Dmax )の濃度検知用トナー像
(以下パッチと称する)を感光ドラムまたは転写ドラム
上等にそれぞれ試験的に作成し、それらの濃度を光学セ
ンサ等で検知し、この検知結果を現像バイアス等の画像
形成条件にフィードバックして各トナーのDmax を所定
の値にする、最大濃度制御(Dmax 制御)が行われてい
る。
【0003】また、高画質の画像を得るためには、各ト
ナーのDmax が常に所定の値になることに加え、さらに
正確な階調再現ができなければならない。そのため、各
トナーごとに低濃度から高濃度までの複数の中間調パッ
チを感光ドラムまたは転写トラム上等にそれぞれ試験的
に作成し、それらの濃度を光学センサ等で検知して、そ
の結果から画像信号と得られる画像濃度とが直線関係に
なるような補正(いわゆるγ補正)を行う中間調制御が
行われている。
【0004】そして、上記Dmax 制御や中間調制御を行
う際には、濃度検知用パッチ作成のためにトナーが消費
されるので、画像濃度があまり変動しない時にこのよう
な制御を行うと、トナーが無駄に消費されてしまう。そ
こで、例えば特開平4−36776号公報には画像形成
装置内の湿度がある設定値を越えて変化したり、感光ド
ラムの使用時間がある設定時間を越えた時に限りDmax
制御を行うことで、トナーの消費を抑えている装置につ
いての記載がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、高画質の画
像を得るためにはDmax 制御と中間調制御の両方を行う
必要がある。これらのうち、中間調制御によって一度γ
補正を行えば、Dmax 制御によって各トナーに対して所
定のDmax が得られている場合には、極端に環境や感光
体の感光特性等の諸条件が変化しない限り一日の範囲程
度であれば安定した階調特性が得られると考えられる。
したがって、Dmax 制御と中間調制御とは同じ頻度で行
う必要はない。
【0006】以上のような状況鑑み、本発明では、必
要最小限のDmax制御及び階調制御を行なうことでトナー
等の消費を最小限に抑えつつ、常に安定した画像濃度と
階調特性を持つ画像を得、さらに本体寿命を延ばすこと
を目的とする。
【0007】以上のような状況を鑑み、本発明では、必
要最小限のDmax 制御及び中間調制御を行うことでトナ
ー等の消費を最小限に抑えつつ、常に安定した画像濃度
と階調特性を持つ画像を得、さらに本体寿命を延ばすこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、濃度検知用トナーパターンを形成する形成手段
と、前記トナーパターンの濃度を読み取る読み取り手段
と、前記読み取り手段によって読み取られた前記トナー
パターンの濃度に基づいて画像形成条件を制御する制御
手段と、を有し、前記制御手段は、最大濃度制御用の前
記トナーパターンの濃度に基づいて前記画像形成条件の
最大濃度を設定する最大濃度制御手段と、階調制御用の
前記トナーパターンの濃度に基づいて前記画像形成条件
の階調を設定する階調制御手段と、を備える画像形成装
置において、前記最大濃度制御手段及び前記階調制御手
段による設定後、第1の所定時間が経過したとき前記最
大濃度制御手段及び前記階調制御手段による再設定を行
い、前記最大濃度制御手段による設定後、第2の所定時
間が経過したとき前記階調制御手段による再設定を行な
うことなく前記最大濃度制御手段による再設定を行い、
前記第1の所定時間は前記第2の所定時間よりも大きい
ことを特徴とする。
【0009】
【実施例】
<第1実施例>以下、添付図面に基づいて本発明の第1
の実施例を詳細に説明する。図1は、本発明を適用した
カラー画像形成装置の縦断面図であり、図1において、
装置A全体の内には感光ドラム1、ローラ帯電器2、更
に感光ドラムの左側には、複数個の現像器4a,4b,
4c,4dを回転可能の支持体3で担持している。
【0010】右側には、転写紙(不図示)を保持し且つ
感光ドラム1上の像を転写紙(不図示)上に転移させる
機能を有する転写ドラム5が配置されている。以上の構
成によって、感光ドラム1は、不図示の駆動手段によっ
て図示矢印方向に駆動される。
【0011】次に、装置本体内の上方には、露光装置を
構成するレーザーダイオード11、高速モーター12に
よって回転駆動される多面鏡13、レンズ14、及び折
り返しミラー15が配置される。
【0012】レーザードライバ16にイエロー(以下、
Yと略す)の画像模様に従った信号が入力されると、レ
ーザードライバ16はレーザーダイオード11を発光さ
せる。そして、この光は光路17を通ってYに対応した
光情報が感光ドラム1に照射され、潜像が形成される。
更に感光ドラム1が矢印方向に進むと、この潜像は現像
装置4aでYトナーによって可視化される。
【0013】感光ドラム1の画像と同期して転写紙カセ
ット18内からピックアップローラー19によって転写
紙(不図示)が供給されると、まず転写紙先端はグリッ
パー20によって保持され、続いて吸着ローラー21と
転写紙を支持して搬送する転写ドラム5との間に電圧印
加を行うことで転写紙は転写ドラム5上に静電吸着さ
れ、感光ドラム1上のトナー像は、その後、転写紙(不
図示)上に転写される。
【0014】以上と同様の工程をマゼンタ(以下、Mと
略す)、シアン(以下、Cと略す)、ブラック(以下、
Bkと略す)と行うことによって転写紙上には複数色の
トナーによるフルカラー画像が形成される。この転写紙
は、分離爪8によって転写ドラム5から剥され、更に定
着装置9によって表面のトナー像は溶融固着されカラー
画像が得られる。
【0015】一方、感光ドラム1上に残留したトナーは
ファーブラシ、ブレード手段等のクリーニング装置6に
よって清掃される。また、転写ドラム5上のトナーもフ
ァーブラシ、ウエブ等の転写ドラムクリーニング装置2
3によって清掃され、その後転写ドラム5上の残留電荷
は除電ローラー22によって除電される。
【0016】10は濃度センサで、図2のように、LE
Dなどの発光素子101、フォトダイオード、CdSな
どの受光素子102、及びホルダー103からなり、転
写ドラム5上に形成されたトナー像Tの濃度を測定す
る。
【0017】さらに、7は温湿度センサでこれによって
画像形成装置内の絶対温度を測定している。
【0018】次に、Dmax 制御について説明する。一般
に、Dmax は湿度の変化に伴ってトナーの帯電能力が変
化することにより変動する。そこで、本実施例ではあら
かじめ、絶対湿度に応じた数種類の現像バイアスの初期
値を各トナーに対して持ち、温湿度センサ7によって測
定された画像形成装置内の絶対湿度に基づいて、その時
に最適な現像バイアスVdefault を選択している。
【0019】現像バイアスの初期値を設定した後、パタ
ーン発生回路24によりDmax 制御用の画像信号を発生
し、この信号に従って感光ドラム1上にパッチの潜像を
作成する。そして、この潜像は先の現像バイアスV
default-BKで現像され、感光ドラム上にはBKトナーの
濃度測定用パッチが作成される。さらにこのパッチは転
写ドラム上に転写され、濃度センサ10でその濃度DBK
が測定される。次に、この時の濃度DBKと目標とする濃
度DBK-dとの差△DBKを求め、△D−△Vテーブルから
この△DBKに対応した△Vを求める。この△D−△Vテ
ーブルとは、ある現像バイアスVで現像したときのパッ
チの濃度がDの時、現像バイアスをVから△Vだけ変化
させると、濃度はDから△Dだけ変化することを示した
テーブルで図3のようなものである。また、この△D−
△Vテーブルは絶対湿度に応じて数種類用意されてお
り、温湿度センサ7の測定結果に従って、それに適した
テーブルを選んでいる。このようにして、△D−△Vテ
ーブルから選ばれた△Vを最初の現像バイアスV
default-BKに加えた値Vdefault-BK+△Vを、以後現像
バイアスとしてBKトナーの現像に用いる。以上の工程
を他のY、M、Cトナーに対しても行い各トナーに対し
て所定のDmax が得られるような現像バイアスを設定す
る。
【0020】次に中間調制御について説明する。まず、
パターン発生回路24により濃度検知パッチ用の画像信
号を発生し、この信号に従って感光ドラム上に濃度検知
パッチを作成する。本実施例では、画像信号は8ビット
あるので00H〜FFH(Hは16進表示を意味する)
の256レベルの画像信号を発生可能である。しかし、
実際の中間調制御においては00H、10H、…等とい
った10レベル程度の画像信号を発生してパッチの潜像
を形成する。その後この潜像はBKトナーで現像され、
さらに転写ドラム5上に転写され濃度センサ10でそれ
らの濃度の測定を行う。
【0021】図4は濃度を指定する画像信号と、それに
基づいて実際に転写ドラム上に作成されたパッチの濃度
との関係を示すものである。図を見て分かるように画像
信号と実際の濃度とは直線関係になっていない。そこ
で、図5のような直線関係が得られるように、入力され
てくる画像信号とレーザー出力信号の対応を調整するた
めのLUTを作成するいわゆるγ補正を行う。
【0022】以上のような中間調制御を他のY、M、C
トナーに対しても行い、入力された画像信号と得られる
画像濃度が直線関係になるようなLUTを各色作成す
る。
【0023】以下、Dmax 制御と中間調制御を行うタイ
ミングについて説明する。本実施例では、Dmax 制御と
中間調制御の両方を行う場合をモード1、Dmax 制御の
みを行う場合をモード2とし、これらのうちのどちらか
を所定の条件に応じて実行している。そして、モード1
とモード2のうちどちらを実行するかを判断するため
に、階調特性が変動すると考えられるような長い間隔の
時間(例えば24時間)の経過をカウントするためのカ
ウンタt1 、Dmax が変動すると考えられるような、階
調特性が変動するよりは短い間隔の時間(例えば3時
間)の経過をカウントするためのカウンタt2 、さらに
印字枚数をカウントするためのカウンタpおよび画像形
成装置内の絶対湿度の値を格納しておく絶対湿度カンタ
hを導入している。ただし、t1 はモード1が実行され
てからの経過時間を、t2 はモード2が実行されてから
の経過時間をカウントしている。これらのカウンタは画
像形成装置本体の電源が遮断されていても、一定時間内
(例えば24時間以内)ならば本体内蔵のバッテリーに
よって、メモリバックアップされるようになっている。
【0024】以下、図6のフローチャートを用いて装置
の電源投入時の動作について説明する。装置の電源が投
入されると、まず各カウンタの値を保持しているメモリ
の内容がバッテリー切れ等によって破壊されていないか
チェックを行う(S1)。そして、破壊されていない場
合には、カウンタt1 の値が所定の時間T1 (例えば2
4時間等)を経過していないかを判定し(S2)、経過
していた場合にはモード1を実行する(S3)。一方、
1 の値が所定の時間を経過していないと判定した場合
には、次にタイマt2 の値が所定時間T2 (例えば3時
間等)を経過していないかを判定する(S4)。そし
て、経過していた場合にはモード2を実行する(S
5)。t2 の値がT2 を経過していなかった場合には、
次に温湿度センサ7で測定されたその時点の画像形成装
置内の絶対湿度と、あらかじめ保持されていた湿度カウ
ンタhとの差△hの絶対値|△h|が所定の変化量Hを
越えて変化していないかを判定する(S6)。そして、
所定の変化量Hを超えて変化していた場合には、モード
2を実行する(S7)。モード1、モード2実行後及び
|△h|がHを超えて変化していなかった時には、画像
濃度制御を行う必要はないとみなしプリント信号の入力
を待つスタンバイモードに移る(S9)。また、バッテ
リー切れによりメモリ内容が破壊されていた場合には、
最後に画像濃度制御が行われてから十分な時間が経過し
ていると判断し、無条件にモード1を実行し(S8)、
スタンバイモードに移る(S9)。
【0025】モード1によってDmax 制御と中間調制御
を行った場合には、カウンタt1 、t2 、pはそれぞれ
0にリセットされ、カウンタhには温湿度センサ7で測
定されたその時点の絶対湿度が新たにセットされる。モ
ード2によってDmax 制御を行った場合には、カウンタ
2 、pがそれぞれ0にリセットされ、カウンタhには
温湿度センサ7で測定されたその時点の絶対湿度が新た
にセットされる。
【0026】従来はモード1またはモード2のような画
像濃度制御が、装置本体の電源が投入されると無条件に
行われていたが、この制御が行われた後、装置の移動や
何らかの理由で電源がわずかな間遮断された場合には電
源投入後再びこの制御が行われてしまいトナーが無駄に
消費されてしまう。そこで、上述のように電源投入時に
各カウンタのチェックを行って画像濃度制御を行うタイ
ミングを制御することによりトナーの無駄な消費を抑え
ている。
【0027】次にスタンバイモードにおける動作を図7
のフローチャートを用いて説明する。スタンバイモード
に移るとまず、プリント信号が入力されていないかを判
定し(S10)、プリント信号が入力されていた場合に
はプリント動作を実行する(S11)。その後印字枚数
カウンタpが所定の印字枚数Pを超えていないかを判定
し(S12)、超えていた場合にはモード2が実行され
る(S13)。プリント信号が入力されていない場合及
びpがPを超えていない場合には、電源投入時と同様な
カウンタt1 、t2 及びhの各値のチェック及び画像制
御動作が行われ(S14〜S19)、プリント信号入力
判定に戻る(S20)。スタンバイモード時はプリント
信号の入力がない場合には、カウンタt1 、t2 及びh
の各値のチェックは、一定の周期(例えば毎秒)で行わ
れている。
【0028】ところで、モード2を実行した場合には、
タイマt1 はリセットされない。そのためモード2実行
直後、タイマt1 がT1 を超えてモード1が実行される
場合が起こり得る。そこで、モード2を実行する際には
タイマt1 が、 T1 −t1 <T2 /2 となっていないかチェックし、なっていた場合にはモー
ド1を実行し、なっていない場合にはモード2を実行す
ることにより短い時間間隔の間に二つのモードが実行さ
れることを防ぐようにしている。
【0029】以上画像濃度制御は、ユーザーが手を触れ
ることなくすべて自動で行われるが、ユーザーのマニュ
アル操作により、モード1及びモード2を任意に実行可
能である。
【0030】また、本実施例ではDmax 制御及び中間調
制御において現像バイアスとLUTを制御する場合を述
べたが、これらに限らず従来知られた露光量、転写バイ
アス、感光ドラムの帯電電位、定着温度等の各種条件を
制御してもよいのはもちろんである。
【0031】<第2実施例>図8は本発明の第2の実施
例である。図1と同様な構成、作用をするものは同じ番
号を付し説明は略す。本発明の特徴は、感光ドラム1周
囲に帯電器2、クリーナー6等を一体に有するプロセス
カートリッジ25と、現像器4a〜4dをそれぞれ着脱
可能な現像カートリッジにしたことにある。このプロセ
スカートリッジ25を用いることにより、感光ドラムの
交換、廃トナーの処理等のメンテナンスを、ユーザーが
プロセスカートリッジ25を交換することで簡単に行う
ことができるようになる。さらに、現像カートリッジ4
a〜4dを用いることにより、ユーザーがトナー補給を
する際に画像形成装置内やユーザー自身を汚すことな
く、カートリッジの交換だけで簡単にトナー補給を行う
ことができる。このように、プロセスカートリッジ25
及び現像カートリッジ4a〜4dを採用することで、メ
ンテナンス性を著しく向上させることができる。
【0032】本実施例のように、プロセスカートリッジ
25および現像カートリッジ4a〜4dを採用した場
合、これらを交換した際には画像のDmax 特性や階調特
性が大きく変動する。
【0033】そのため、本実施例では実施例1に示した
通常の画像濃度制御に加えて、プロセスカートリッジ2
5または、現像カートリッジ4a〜4dのうちの少なく
とも1つが交換された場合にはモード1を無条件で実行
することにより常に安定した画像が得られるようにして
いる。
【0034】上記各実施例で述べた濃度検知を行う転写
ドラム5は、その表面がポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカ
ーボネイト、ポリウレタン等の樹脂により被覆、もしく
はシートであり、このような転写ドラムの表面にパッチ
を作成し、それをブラシやブレード等の摺擦作用による
クリーニング手段を適用した場合、Dmax 制御や中間調
制御によるパッチ形成及びそのクリーニング工程が頻繁
に行われると、この樹脂層自身の表面が物理的な作用で
細かい凹凸状の傷がついたり、トナー融着を引き起こし
たりする恐れがある。したがって、上述のように必要最
小限のDmax 制御及び中間調制御を行うように制御する
ことは、転写ドラム上で濃度検知を行う際に特に有効で
ある。
【0035】なお、本発明にかかる画像形成装置は上記
実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種
々に変更可能である。例えば、濃度検知の方法は光学的
なもの以外でもよく、濃度検知を行う場所も転写ドラム
以外にも感光ドラム上や、記録紙上でもかまわない。そ
して、Dmax 制御や中間調制御の方法も上記実施例以外
の任意のものでかまわない。
【0036】また、本発明は電子写真方式に限ることな
く、インクジェット方式、熱転写方式にも適用すること
が可能であり、さらに本発明は単色の画像形成装置にも
適用可能である。
【0037】以上説明したように、本発明によれば、
大濃度制御手段によって所定の最大濃度が得られている
場合には, 階調制御手段による階調はそれほど変化しな
いことから、階調制御手段による再設定を行なう時間間
隔が最大濃度制御手段による再設定を行なう時間間隔よ
りも長くしたことにより、トナー消費を最小限に抑えつ
つ、安定した階調特性と濃度を持つ画像を得ることがで
き、さら画像形成装置の本体の寿命を延ばすことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の画像形成装置の概略構成
を示す図。
【図2】本発明の第1実施例のセンサ部の構成を示す縦
断面図。
【図3】本発明の第1実施例の△D−△Vテーブルを示
す図。
【図4】本発明の第1実施例の中間調制御を行う前の階
調特性を示す図。
【図5】本発明の第1実施例の中間調制御後の階調特性
を示す図。
【図6】本発明の第1実施例の画像形成装置の電源投入
時の画像濃度制御を行うタイミングを表すフローチャー
トを示す図。
【図7】本発明の第1実施例の画像形成装置のスタンバ
イモード時の画像濃度制御を行うタイミングを表すフロ
ーチャートを示す図。
【図8】本発明の第2実施例の画像形成装置の概略構成
を示す図。
【符号の説明】
1…感光ドラム 5…転写ドラム 7…温湿度センサ 10…濃度センサ 22…クリーニング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合俊彦 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 青木隆男 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4−152757(JP,A) 特開 平6−178112(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 378 H04N 1/407

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 濃度検知用トナーパターンを形成する形
    成手段と、前記トナーパターンの濃度を読み取る読み取
    り手段と、前記読み取り手段によって読み取られた前記
    トナーパターンの濃度に基づいて画像形成条件を制御す
    る制御手段と、を有し、前記制御手段は、最大濃度制御
    用の前記トナーパターンの濃度に基づいて前記画像形成
    条件の最大濃度を設定する最大濃度制御手段と、階調制
    御用の前記トナーパターンの濃度に基づいて前記画像形
    成条件の階調を設定する階調制御手段と、を備える画像
    形成装置において、 前記最大濃度制御手段及び前記階調制御手段による設定
    後、第1の所定時間が経過したとき前記最大濃度制御手
    段及び前記階調制御手段による再設定を行い、前記最大
    濃度制御手段による設定後、第2の所定時間が経過した
    とき前記階調制御手段による再設定を行なうことなく前
    記最大濃度制御手段による再設定を行い、前記第1の所
    定時間は前記第2の所定時間よりも大きい ことを特徴と
    する画像形成装置。
  2. 【請求項2】 転写材を保持する転写材保持体を有し、
    この転写材保持体に前記トナーパターンが形成されるこ
    とを特徴とする請求項1の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記装置の電源が遮断されている間、前
    記最大濃度制御手段及び前記階調制御手段による設定後
    の経過時間データ、及び前記最大濃度制御手段による設
    定後の経過時間のデータは、バックアップされているこ
    とを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記装置の電源が投入されるとき前記第
    1又は第2の所定時間経過したかどうかが判定されるこ
    とを特徴とする請求項3の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記最大濃度制御手段及び前記階調制御
    手段による設定後の経過時間と前記最大濃度制御手段に
    よる設定後の経過時間とにかかわらず、前記装置の所定
    の環境変化が生じたとき、前記最大濃度制御手段による
    再設定を行なうことを特徴とする請求項1乃至4のいず
    れかの画像形成装置。
  6. 【請求項6】 印字枚数をカウントするカウント手段を
    有し、このカウント手段が所定値をカウントするとき、
    前記最大濃度制御手段による再設定を行なうことを特徴
    とする請求項1 乃至5のいずれかの画像形成装置。
  7. 【請求項7】 前記装置は、カラー画像を形成すること
    を特徴とする請求項1 乃至6のいずれかの画像形成装
    置。
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