JP3536564B2

JP3536564B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP3536564B2
Application number: JP00019297A
Authority: JP
Inventors: 義彦酒井; 宏之堀田; 聖吾蒔田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 2004-06-14
Anticipated expiration: 2017-01-06
Also published as: JPH10193689A; US5963756A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像形成装
置に関し、特に、電子写真方式のカラー画像形成装置に
あってグレーバランスの優れた高画質の画像を安定に形
成することのできるカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーの画像情報をデジタル的に処理し
て複写用等の画像出力を得るに際して、カラー原稿をＲ
ＧＢ（レッド・グリーン・ブルー）に分解して読み取
り、これをＬ^*ａ^*ｂ^*系（Ｌ^*は明度、ａ^*ｂ^*は色
相と彩度）の色空間に変換する処理が行われる。一般
に、人の色差に対する感度は極めて高いことが知られて
いる。

【０００３】ところで、D.H.Alman, R.S.Berns, G.D.Sy
nder and W.A.Larsen の「PerfomanceTesting of Color
-Difference Metrics Using a Color Telerance Datase
t 」, COLOR research and application, vol.14, Num
ber3, June 1989 に記載されているように、比較すべき
画像の色差ΔＥが、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系において、ΔＥ
＝５程度であれば、観測者や状況によらず識別可能であ
り、画像の色差が認識できなくなるためには、ΔＥ＝３
程度でなければならない。このような事実から、画像再
現性の目標レベルを人間の色差認識限界以下にすると、
カラー画像形成装置に対する要求値は色差ΔＥ＝３以下
の非常に高い値になる。

【０００４】しかし、周知のように、従来の電子写真方
式では各プロセスが不安定であり、高い色差値を満たす
ことは不可能であった。これは、電子写真方式が静電現
象を利用しており、温度や湿度等の使用環境条件、感光
体や現像剤の経時的な劣化等によって装置自体の画像出
力状態が変わり、画像再現性が変動することに原因があ
る。そこで、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置
においては、画像濃度を最適に保つため、一般にフィー
ドバック制御が用いられている。

【０００５】フィードバック制御の具体例を説明する
と、濃度パッチにより濃度再現状況や装置内の環境条件
をモニタするため、濃度パッチの濃度と目標濃度との誤
差分を求め、これにフィードバックゲインを乗じること
により、制御用アクチュエータの設定値補正量を算出す
る方法がある。例えば、特開平１−１６９４６７号公報
に示される画像形成装置では、濃度パッチの濃度を測定
して露光条件や現像バイアス条件を制御し、所望の画像
濃度を得ている。濃度パッチとしては、現像工程後の末
定着なトナー像濃度パッチ、或いは用紙等の転写媒体上
に形成された定着工程後の定着画像濃度パッチが用いら
れる。

【０００６】トナー像濃度パッチが用いられる理由は、
用紙上に作成される転写像や定着像に比較して現像像の
方が作成及び消去が簡単であることによるものである
が、トナー像濃度パッチは定着画像濃度との相関が高い
とはいえ、後工程である転写工程における変動に関して
は、その影響を検知することができない。一方、定着画
像濃度パッチが用いられる理由は、画像の形態として最
終的にユーザが手にする画像そのものであり、転写工程
や定着工程における変動要因を含めて画像品質を評価で
きるためである。

【０００７】定着画像濃度をモニタしている画像形成装
置には、例えば、特開昭６２−２９６６６９号公報、特
開昭６３−１８５２７９号公報、特開平５−１９９４０
７号公報等に示されるものがあり、いずれも装置本体に
組み込まれた画像読取部を利用している。

【０００８】しかし、画像読取部を利用した場合、画像
を検知するために、一旦出力された画像を画像読取部に
移して再度読み取りを行う作業をユーザー自身が行わね
ばならず、日常の画質管理としては甚だ煩わしいもので
あった。また、プリンタ等のように画像読取部を備えて
いないカラー画像形成装置の場合、原理的に画像を検知
することができない。

【０００９】そこで、定着工程後にオンラインで出力画
像をモニタすることのできるカラー画像形成装置とし
て、本出願人によって特願平７−３３２３７３号に提案
されたものがある。この出願中のカラー画像出力装置に
用いられたカラー画像モニタ用センサは、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各トナー単色
の夫々に対応したブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッ
ド（Ｒ）の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源にし、出力
画像からの反射光をフォトダイオードによって受光する
構成になっている。

【００１０】一般に、ＬＥＤの発光スペクトルは、ＲＧ
Ｂフィルタ等による分光に比べて帯域が狭く、全色域を
高精度で分光することは困難であるといわれている。し
かし、ＬＥＤを光源にしたセンサの使用条件として、モ
ニタ用出力画像をＹ、Ｍ、Ｃ等のトナー単色のカラーパ
ッチとして形成し、各単色トナーの付着量、即ち、各ト
ナー濃度を検知することに限定することにより、全色域
を分光してフルカラーの各色を識別している従来のカラ
ーセンサに比べてコスト及びサイズの点ではるかに有利
であり、且つ、性能的にも必要にして十分なモニタ用セ
ンサを提供することができる。このように、トナー単色
の濃度を検知して画像形成条件を制御することにより、
各トナー単色画像の画質再現性を良好にすることができ
る。

【００１１】一方、通常のフルカラー画像においては、
各トナー単色のみで形成されることは殆どなく、複数の
トナー色の重ね合わせにより画像形成を行っている。し
かし、この重ね合わせの工程、即ち、転写工程におい
て、温度、湿度等の装置内環境や各トナーの転写順序等
によって転写効率が変動するため、トナー単色の転写効
率と色重ねの転写効率とは一致しない場合がある。この
結果、各トナー単色がどんなに画質再現性に優れていて
も、これだけでは複数のトナー色が重ね合わさったフル
カラー画像では目標とする画質を再現することはできな
い。このため、Ｙ、Ｍ、Ｃの３原色により再現されるニ
ュートラルグレー、即ち、グレーバランスを得ることが
難しいことを確認した。

【００１２】この転写効率の変動に関しては、特開平５
−３３３６５２号公報、特開平６−３０２７１号公報、
特開平６−１７１１５４号公報等に示されたカラー画像
形成装置がある。これらにおいては、現像後、即ち、転
写前のトナー像濃度だけでなく、転写後のトナー像濃度
も検知し、それらの濃度比率から転写効率を算出し、転
写効率の変動による影響を考慮した画質制御を行ってい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、転写前後のト
ナー像濃度を検知するカラー画像形成装置によると、各
色毎に少なくとも２個のトナー像濃度センサが必要であ
る。例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シ
アン）、ＢＫ（黒）の各色毎に画像形成ユニットを備え
たカラー画像形成装置の場合、最大で４色×２個のトナ
ー像濃度センサが必要になり、サイズやコストの面で問
題を生じる。また、通常、トナー像濃度センサの光源に
は赤外光が用いられているため、Ｙ、Ｍ、Ｃの各トナー
色を識別することは不可能である。したがって、複数の
トナーが重なった画像の場合、転写後の単色のトナー像
濃度を識別して検知することは極めて困難であり、精度
の良いグレーバランスを得ることはできない。そこで、
特開平６−１８６８０５号公報には、市販のカラーセン
サを用いて各色のトナー像濃度を検知するカラー画像形
成装置が示されている。しかし、市販のカラーセンサを
用いて各色のトナー像の濃度を検知する場合、光源から
射出される可視光は画像を形成する各色の末定着のトナ
ー層を透過する際に散乱する。このため、反射してセン
サに検知されるスペクトルとしては、感光体ドラム上の
最表面のトナー層で反射されたスペクトルを持つ反射光
で占められることになる。

【００１４】したがって、赤外光を用いず、カラーセン
サのような分光可能な可視光を用いたセンサをもってし
ても末定着トナー像では最表面層以外のトナー色を識別
することは極めて困難であり、精度の良いグレーバラン
スを得ることができない。更に、トナー像濃度センサで
は、最終的にユーザーが手にする出力画像である定着工
程後の画像を検知することは原理的に不可能である。し
たがって、本発明の目的は、複数のトナー色の重ね合わ
せにより形成されたフルカラー画像におけるグレーバラ
ンスの精度を高めることのできるカラー画像形成装置を
提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、コストダウン及びサ
イズの小型化を維持しながらカラートナーの転写効率の
変動を的確に補正することができるカラー画像形成装置
を提供することにある。

【００１６】更に、本発明の他の目的は、色重ねされた
カラーパッチの各色材の濃度を個別に高精度に検知する
ことのできるカラー画像形成装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
実現するため、設定されたカラー画像の形成条件の下で
形成されたカラー画像の色濃度を検知し、その色濃度に
応じて前記形成条件を補正するカラー画像形成装置にお
いて、前記カラー画像を前記形成条件に基づいて形成す
る画像形成手段と、前記カラー画像の前記色濃度を検知
する検知手段と、前記検知手段によって検知された前記
色濃度に応じて前記形成条件を補正する制御手段を備
え、前記画像形成手段は、前記カラー画像を形成する所
定の低反射帯域を含む反射スペクトルを有する複数の色
材の少なくとも１つの色材を単独に使用した第１のサン
プル画像と、前記複数の色材を重ねて使用した第２のサ
ンプル画像を形成し、前記検知手段は、前記第１及び第
２のサンプル画像に、前記所定の低反射帯域よりも狭帯
域の発光スペクトルを有し、前記色材と補色の検知光を
照射する光源と、前記第１及び第２のサンプル画像の前
記色濃度に応じた前記検知光の反射光又は透過光を受光
する受光部を有することを特徴とするカラー画像形成装
置を提供する。

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態のカラ
ー画像形成装置を示す。このカラー画像形成装置は、
Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーデータを処理して得られたＹ、Ｍ、
Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調されたレーザ光を
出射するレーザ光源（不図示）及びこの出射レーザ光を
偏向する回転多面鏡（不図示）等を有した露光ユニット
１Ａ〜１Ｄと、帯電器４Ａ〜４Ｄによって帯電され、露
光ユニット１Ａ〜１Ｄからレーザ光の露光を受けながら
回転することにより表面に静電潜像が形成される感光体
ドラム２Ａ〜２Ｄと、この感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表
層部に形成された静電潜像をＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各色の
トナーで現像する現像機３Ａ〜３Ｄと、転写媒体（普通
紙、プラスチック薄板等であり、以下、「転写シート」
という）を搬送して感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの各々に順
次対面させる転写ベルト４と、従動ロール５Ａ〜５Ｄで
ガイドしながら転写ベルト４を回転させる駆動ロール５
と、転写シートを所定のタイミングで感光体ドラム２Ａ
の手前から転写ベルト４上へ送り込むレジストロール６
と、転写ベルト４を介挿した状態で感光体ドラム２Ａ〜
２Ｄに対向配置され、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄ上のトナ
ー像を転写シートの表面に転写させる転写器７Ａ〜７Ｄ
と、転写が終了した転写シートの転写像（トナー像）を
定着させる上下一対の定着ロール８と、定着ロール８を
通過した転写シートの所定位置に対面配置された定着画
像濃度センサ９と、定着画像濃度センサ９の設置位置を
通過した転写シートを装置外へ排出する排出ロール１０
と、定着画像濃度センサ９の検知出力を基に露光ユニッ
ト１Ａ〜１Ｄ、現像機３Ａ〜３Ｄ及び帯電器４Ａ〜４Ｄ
を制御する制御部１１と、制御部１１による制御の実行
に必要なプログラムやデータ等が格納されたメモリ１２
と、制御部１１へ各種のデータ、指令等を入力するため
の入力部１３と、制御部１１の制御結果に応じた各種の
表示等を行う出力部１４とを備えて構成されている。

【００２０】図２は制御部１１の詳細構成を示す。制御
部１１は画像制御部１１Ａ，画像出力部１１Ｂ及びＣＰ
Ｕ１１Ｃから成る。画像制御部１１Ａは、定着画像濃度
センサ９の検知出力を基に色変換制御を実行する色変換
制御１５と、定着画像濃度センサ９の検知出力を基に画
像出力部１１Ｂのコントローラ群及び帯電用電源に対し
て画像濃度に関する制御を実行する画像濃度制御部１６
と、定着画像濃度センサ９の検知位置にサンプル画像を
形成するための信号を発生する基準画像信号発生部１７
を備えて構成されている。

【００２１】また、画像出力部１１Ｂは、色変換制御１
５の出力に基づいて入力画像信号Ｓ _iに対する色変換処
理（例えば、色変換マトリクスの変換係数を補正する処
理）を行う色変換処理部１８と、画像濃度制御部１６及
び色変換処理部１８の出力に基づいて露光ユニット１Ａ
〜１Ｄを制御する光量コントローラ１９と、画像濃度制
御部１６及び色変換処理部１８の出力に基づいて現像機
３Ａ〜３Ｄを制御する現像コントローラ２０と、画像濃
度制御部１６及び色変換処理部１８の出力に基づいて帯
電器４Ａ〜４Ｄへの印加電圧を制御するグリッド電源２
１を備えて構成されている。更に、ＣＰＵ１１Ｃは、メ
モリ１２などと不図示のバスを介して接続され、画像形
成のための制御、表示制御及び各種の制御を実行する。

【００２２】図３は定着画像濃度センサ９の概略構成を
示し、転写シート２２上のカラーパッチ２３の表面に向
けて所定波長の光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）
９１（実際には後記するように複数個）と、転写シート
２２上のカラーパッチ２３の表面からの反射光を受光す
るフォトダイオード９２（実際には後記するように複数
個）を備えて構成されている。なお、パッチの表面状態
に応じて、発光ダイオード９１とフォトダイオード９２
の配置を入れ換えた設計にすることができる。

【００２３】図４は各トナー単色の濃度を検知する場合
における定着画像濃度センサ９の発光ダイオード９１と
フォトダイオード９２の配置状態を示す。ここでは、図
３における発光ダイオード９１とフォトダイオード９２
の配置を入れ換えた構成を採用している。転写シート２
２上には、その幅方向に対し、所定間隔に基準パターン
としての四角形の４つのパッチ、即ち、イエローパッチ
２３_Y、マゼンタパッチ２３_M、シアンパッチ２３_C、
黒パッチ２３_BKが配置されている。そして、イエローパ
ッチ２３_Yの上方には青色を発光するＬＥＤ９１_Bが配
置され、マゼンタパッチ２３_Mの上方には緑色を発光す
るＬＥＤ９１_Gが配置され、シアンパッチ２３_Cの上方
には赤色を発光するＬＥＤ９１_R1が配置され、黒パッチ
２３_BKの上方には赤色を発光するＬＥＤ９１_R2が配置さ
れている。更に、ＬＥＤ９１_Yの反射光路上にはフォト
ダイオード９２_Yが配置され、ＬＥＤ９１_Mの反射光路
上にはフォトダイオード９２_Mが配置され、ＬＥＤ９１
_Cの反射光路上にはフォトダイオード９２_Cが配置さ
れ、ＬＥＤ９１_BKの反射光路上にはフォトダイオード９
２_BKが配置されている。

【００２４】図５（ａ），（ｂ），（ｃ）はＬＥＤ９１
_B，９１_G，９１_R1（９１_R2）の発光波長特性、及びＬ
ＥＤ９１_B，９１_G，９１_R1を用いたときのイエローパ
ッチ２３_Y、マゼンタパッチ２３_M、シアンパッチ２３
_Cの各々における反射スペクトルを示す。各色の発光波
長は狭く、青色のＬＥＤ９１_Bと対になるイエローパッ
チ２３_Yの反射スペクトルは発光波長の近傍では吸収率
が大きく、発光波長から離れた領域では反射率が大であ
る。する。これは他のＬＥＤとパッチの組み合わせにお
いても同様である。なお、黒パッチ２３_BKに対しては、
原理的には青色、緑色、赤色或いは白色のいずれの光源
色を用いても良い。本実施の形態においては、受光素子
の感度が高く、かつ比較的安価な赤色発光のＬＥＤを用
いている。

【００２５】このように、ＬＥＤ９１の発光色を各パッ
チに対して各トナー単色の補色、すなわちイエロー、マ
ゼンタ、シアンの青色、緑色、赤色とすることにより、
各トナー単色に対する色濃度検知精度を向上させること
ができる。

【００２６】以上の構成において、カラー画像形成装置
の電源がオンにされた後、内蔵のヒータによって定着ロ
ール８が所定の温度に達すると、「コピーができます」
のメッセージが出力部１４の表示器に表示される。この
状態で入力部１３からコピー開始の指令を入力すると、
感光体ドラム２Ａ〜２Ｄが回転を開始する。回転の過程
で感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの各表面は帯電器４Ａ〜４Ｄ
によって一様に帯電される。この帯電面に画像制御部１
１Ａ及び画像出力部１１Ｂの制御のもとに、露光ユニッ
ト１Ａ〜１Ｄにより入力画像信号の画像に対応した静電
潜像が形成される。感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの静電潜像
に対し、現像コントローラ２０により制御される現像機
３Ａ〜３Ｄから対応する色のトナーが付与されてトナー
像が形成される。このトナー像は感光体ドラム２Ａ〜２
Ｄの回転に伴って連続的に形成される。

【００２７】一方、転写ベルト４が感光体ドラム２Ａ〜
２Ｄと連動して回転しており、レジストロール６から転
写シートが所定のタイミングで送り込まれ、転写ベルト
４を搬送部材として感光体ドラム２Ａの下面に送り込ま
れる。感光体ドラム２Ａ上のトナー像は転写器７Ａによ
って順次転写シート上に転写される。同様にして、感光
体ドラム２Ｂ〜２Ｄ上のトナー像が、転写ベルト４によ
って転写シートが到来する毎に既に転写シート上に形成
された転写像に重ね合わせて転写され、カラー画像が形
成される。転写済みの転写シートは定着ロール８に搬入
され、加熱及び加圧を受けて転写像を紙面に定着させら
れる。この後、転写シートは排出ロール１０によって機
外の排出トレイ（不図示）へ排出される。なお、転写後
に感光体ドラム２Ａ〜２Ｄに残留したトナーは、不図示
のクリーナによってドラム面から除去される。

【００２８】次に、入力部１３からカラーの補正指令が
入力されたときの動作について説明する。本発明におい
ては、トナー単色によるカラーパッチと複数のトナーが
重ね合わさったカラーパッチとの２種類がサンプル画像
として形成される。まず、理解を容易にするため、トナ
ー単色によるカラーパッチのみのサンプル画像の読み取
りについて説明する。

【００２９】補正指令が出されると、画像濃度制御部１
６を経由して基準画像信号発生部１７に指示が与えら
れ、基準画像信号発生部１７の基準パターン信号は画像
出力部１１Ｂに印加される。光量コントローラ１９及び
露光ユニット１Ａ〜１Ｄの動作により、基準パターン信
号に基づいたサンプル画像の静電潜像が感光体ドラム２
Ａ〜２Ｄ上に形成される。この後、上記した様にして現
像され、更に転写シート２２にサンプル画像としてのカ
ラーパッチが転写される。この結果、図４に示した様な
イエローパッチ２３_Y、マゼンタパッチ２３_M、シアン
パッチ２３_C、黒パッチ２３_BKが転写シート２２上に形
成される。このカラーパッチが転写済みの記録紙２２
は、定着ロール８によって定着され、その後に定着画像
濃度センサ９の直下を通過する。この通過の過程で、カ
ラーパッチの各々が定着画像濃度センサ９によって図３
及び図４のように読み取られ、その検知結果は画像制御
部１１Ａに入力される。画像濃度制御部１６では、検知
した定着画像濃度とメモリ１２に予め格納されている基
準パターン定着画像の濃度目標値とを比較して各トナー
色の画像形成条件の違いを把握し、その状況に応じて画
像出力部１１Ｂは帯電器４Ａ〜４Ｄの帯電電圧、露光ユ
ニット１Ａ〜１Ｄにおける露光量、現像機３Ａ〜３Ｄの
現像バイアス電圧、現像機３Ａ〜３Ｄにおける現像ロー
ルの回転数、トナー供給係数（現像剤の濃度）、転写器
７Ａ〜７Ｄの駆動条件等の各操作量のうちの１以上の操
作量（本実施の形態の場合、帯電量と露光量）を用いて
光量コントローラ１９、現像コントローラ２０、グリッ
ド電源２１等を制御する。これによって所望の画像品質
を得ることができる。

【００３０】以上のように、定着画像濃度センサ９が定
着ロール８の後段に配置されていることにより、定着後
の画像濃度及び色情報を得ることができるため、ユーザ
ーが手にする最終画像に基づいて画像形成条件を補正す
ることができる。上記したように定着画像濃度センサ９
には、光源としてスペクトル帯域の狭いＬＥＤを使用し
ているため、比較的広いスペクトル帯域を持つＲＧＢフ
ィルタ等に比べると、後述するように、複数のトナーを
重ね合わせたカラーパッチに対しても精度良くＹ，Ｍ，
Ｃの各トナー単色を識別でき、そのトナー量を検知する
ことができる。

【００３１】しかし、上記したように、トナー単色のカ
ラーパッチで所望の画像が得られたとしても、複数のト
ナーを重ね合わせて形成されるフルカラー画像に対して
は転写効率の違いがあるために、必ずしも狙い通りの画
像が得られるわけではない。このように転写効率の違い
が生じる原因は、カラー画像の形成のために多重の転写
を行う場合、最初に転写されるトナー層を除いては転写
されるべき転写シート上には既に転写されたトナー層が
存在しており、これから転写が行われようとする次のト
ナー層に対して何らかの影響（例えば、転写電界の乱れ
やトナー同士の反発力等）を及ぼすためである。

【００３２】そこで、単色のカラーパッチだけでなく、
複数色のトナーの重ね合わせによるカラーパッチ、すな
わち第２のサンプル画像を形成し、このサンプル画像に
対する定着画像濃度を検知するようにしている。この詳
細について次に説明する。図６はＹ，Ｍ，Ｃのトナー単
色のカラーパッチと同時に、トナーの重ね合わせによっ
て形成されたＲ，Ｇ，Ｂのカラーパッチ、及びニュート
ラルグレーパッチの読み取りを同時に行う様子を示す。
この場合、Ｙ，Ｍ，Ｃのカラーパッチ２３ _Y，２３_M，
２３_Cに隣接させて、Ｒ，Ｇ，Ｂパッチ２３０及びＹ，
Ｍ，Ｃの各トナーによるニュートラルグレーパッチ２５
が形成されている。

【００３３】Ｙ，Ｍ，Ｃのカラーパッチ２３_Y，２
３_M，２３_Cは、図４に示したように配列されており、
このカラーパッチ２３_Y，２３_M，２３_Cに隣接させて
Ｒ，Ｇ，Ｂパッチ２３０が形成される。Ｒ，Ｇ，Ｂパッ
チ２３０は、Ｒカラーパッチ２３１_R、Ｂカラーパッチ
２３１_B、Ｇカラーパッチ２３１_G、Ｇカラーパッチ２
３２_G、Ｒカラーパッチ２３２_R及びＢカラーパッチ２
３２_Bの６つのパッチを備えている。

【００３４】Ｒカラーパッチ２３１_Rはカラーパッチ２
３_Yに隣接しており、イエローとマゼンタが重ね合わせ
られたパッチである。Ｂカラーパッチ２３１_Bはマゼン
タとシアンが重ね合わせられてカラーパッチ２３_Mに隣
接しており、Ｇカラーパッチ２３１_Gはシアンとイエロ
ーが重ね合わせられたパッチで、カラーパッチ２３_Cに
隣接している。また、Ｇカラーパッチ２３２_Gはイエロ
ーとシアンを重ね合わせてＲカラーパッチ２３１_Rに隣
接して設けられ、Ｒカラーパッチ２３２_Rはマゼンタと
イエローを重ね合わせてＢカラーパッチ２３１_Bに隣接
して設けられ、また、Ｂカラーパッチ２３２_Bはシアン
とマゼンタを重ね合わせてＧカラーパッチ２３１_Gに隣
接して設けられている。

【００３５】また、カラーパッチ２３_Yの列にはグレー
パッチ２５ａが配設され、同様に、カラーパッチ２３_M
の列にはグレーパッチ２５ｂが配設され、カラーパッチ
２３ _Cの列にはグレーパッチ２５ｃが配設されている。

【００３６】図７の（ａ），（ｂ）は複数のトナー色が
重ね合わさった場合のカラーパッチの濃度検知を説明す
る説明図である。ここでは、シアンとマゼンタが重ね合
わさったブルーのＢカラーパッチ２３１_Bの濃度を検知
する場合について説明する。図１より明らかなように、
マゼンタトナー上にシアントナーが転写される。Ｂカラ
ーパッチ２３１_Bにおけるシアン成分としては、シアン
のみのときに等しくなるような露光及びバイアス電圧で
画像を形成するものとする。現像以降の工程、つまり転
写工程が理想的に行われたとすると、Ｂカラーパッチ２
３１_Bにおけるシアンの反射スペクトル量は、図７の
（ｂ）の特性の点線で示すように、図５の（ｃ）と同様
な傾向を示すはずである。ところが、現実には既に転写
されているマゼンタトナーの影響によって転写効率は低
下しており、後から転写されるシアントナーの付着量は
減少し、実際のシアンの反射スペクトル量は図７の
（ｂ）に示す実線で示すレベルになる。換言すれば、シ
アンの濃度が低いために赤色光の吸収量が減少して反射
量が増加したことを示している。

【００３７】なお、定着画像濃度センサ９による検知は
定着工程の後に行われ、Ｂカラーパッチ２３１_Bのトナ
ーは定着によってシアンとマゼンタが十分に混合された
状態で紙面に付着していることから、可視光である赤色
光（図５の（ｃ）の発光特性）をＬＥＤ９１_R1によって
Ｂカラーパッチ２３１_Bへ照射することにより、その反
射スペクトルからシアン濃度だけを高精度に検知するこ
とができる。

【００３８】定着画像濃度センサ９の出力は画像濃度制
御部１６にフィードバックされ、最適な画像形成条件に
なるように画像出力部１１Ｂが制御される。具体的に
は、画像濃度制御部１６においてカラーパッチ２３の検
知値と目標値が比較され、更に、カラーパッチ２３と
Ｒ，Ｇ，Ｂパッチ２３０が比較されることにより、転写
効率の違いが把握される。この結果に基づいて、制御部
１１は、トナー濃度の差異に応じて画像形成条件を変え
る制御を実行する。これにより、フルカラー画像に対し
ても良好な画質を得ることができる。特に、グレーバラ
ンスに優れたカラー画像を得ることができる。

【００３９】上記したように、転写効率の変動は常に一
定の関係にあるわけではなく、温度、湿度等の環境、感
光体、トナー等の経時変化、現像機中のトナーの濃度等
によって大きく異なってくる。このため、フルカラー画
像に対する画質制御性が良好であるとは言えず、特に、
Ｙ，Ｍ，Ｃの各トナーによる３原色の重ね合わせによっ
て再現されるニュートラルグレイ、すなわちグレーバラ
ンスを得ることは極めて困難である。

【００４０】本発明によれば、サンプル画像として形成
されるトナー単色カラーパッチ及び複数色カラーパッチ
の各色の濃度を読み取り、それらを定着画像濃度目標値
と比較し、また、トナー単色カラーパッチの濃度と複数
色カラーパッチの対応する色の濃度とを比較することに
より、各トナーの転写効率の違いを知ることができるた
め、複数のトナーを重ね合わせて形成されるフルカラー
画像に対しても良好な画質制御を行うことができる。

【００４１】本発明では、帯電器、現像機、転写器、等
の制御に加えて色変換の制御を行っても良い。この場
合、検知された転写効率の変動を色変換制御１５を通し
て色変換処理部１８にフィードバックし、色変換マトリ
クスの変換係数を補正する。これにより、グレーバラン
ス及び全ての色域に対する色再現性に優れたカラー画像
を得ることができる。

【００４２】図８はＹＭＣグレーパッチにおけるＹ，
Ｍ，Ｃ各濃度成分と転写順位の関係を示す。ここに示さ
れる濃度は、各単色パッチ濃度及び１色目であるＹ濃度
で規格化した相対濃度である。図８より明らかなよう
に、後から転写されるトナーの方が相対的に濃度が低く
なっている。また、３番目に転写されるシアンは、ベ
タ、シャドウ、ハイライトの順序で濃度が薄いほど濃度
の低下が顕著になる。

【００４３】図９の（ａ），（ｂ）はニュートラルグレ
ーのカラーパッチ２５を読む場合を示す説明図である。
ニュートラルグレー、即ちＣ，Ｍ，Ｙの各トナーを等量
ずつ重ねたカラーパッチでは、全波長域の光が吸収され
るので、反射光量が低下して点線（図９(b) ）のように
フラットになる。しかし、シアンの濃度が低下すると実
線（図９(b) ）のようになる。これは、既に付着してい
るイエロー（Ｙ）トナー及びマゼンタ（Ｍ）トナーの影
響による転写効率の低下によって、後から転写されるシ
アントナーの付着量が減少するためである。この結果、
カラーパッチ２５は完全にニュートラルグレーにはなら
ず、ややレッド（Ｒ）気味のグレーになる。このグレー
のカラーパッチに赤色光のＬＥＤで光照射を行えば、反
射スペクトルにおけるシアン成分のみを識別してシアン
濃度のみを高精度に検知することができる。こうして得
た定着画像濃度センサ９の出力は、Ｒ，Ｇ，Ｂカラーパ
ッチ２３０と同様に画像濃度制御部１６に取り込まれ、
Ｒ，Ｇ，Ｂカラーパッチに対する処理と同様に扱われ
る。

【表１】

【００４４】以上述べた本発明の実施の形態において、
カラー画像の濃度をベタとして表１に示す結果を得た。
光源として図６に示した青色ＬＥＤ９１_B、緑色ＬＥＤ
９１ _G及び赤色ＬＥＤ９１_R1が使用され、図１に示した
転写順序（Ｙ、Ｍ、Ｃ）でカラーパッチが形成された。
表１において、緑色ＬＥＤ９１_Gによって検知された赤
色パッチ２３２_Rのマゼンタ、およびグレーパッチ２５
ｂのマゼンタが目標値（１００％）に達しておらず、ま
た、赤色ＬＥＤ９１_R1によって検知された緑色パッチ２
３１_Gのシアン、青色パッチ２３２_Bのシアン、および
グレーパッチ２５_Cのシアンが目標値に達していない。
従って、制御パラメータとして露光ユニット１Ｂ、１Ｃ
の露光量を制御値として示した割合（％）だけ増加した
ところ、全てのトナーの濃度を目標値にすることができ
た。同じ結果が、ハイライト、シャドウの濃度について
も得られた。当然、ベタ、シャドウ、ハイライトについ
て、各トナーの相対濃度値に対する制御値は異なってい
るので、それぞれがテーブルとしてメモリにストアされ
ており、対応するテーブルから読み出されて濃度補正が
行われる。

【００４５】ＬＥＤは入力信号に対する発光の応答性に
優れた特性を有していることから、ＬＥＤのパルス点灯
が可能である。このパルス点灯に同期させてフォトダイ
オードによる読み取りを行えば、ノイズ等による出力の
劣化を補正することができるため、更に高精度の定着画
像濃度の検知が可能になる。

【００４６】上記した本発明の実施の形態においては、
サンプル画像を用いて定着画像濃度の検知を行ったが、
サンプル画像を用いず、通常の出力画像を用いて定着画
像濃度の検知を行うこともできる。

【００４７】また、上記実施の形態においては、帯電
量、露光量、現像バイアス、現像ロール回転数、トナー
供給係数の各操作量の内の少なくとも１つを制御するも
のとしたが、これ以外の操作量を用いてもよい。また、
定着画像濃度センサ９による制御対象を画像濃度制御以
外、例えば、ある状態の判断や警告表示等に利用するこ
ともできる。

【００４８】更に、以上の説明では、定着画像濃度セン
サ９からの情報と目標値との差異に応じてフィードバッ
ク制御を行うものとしたが、他の制御方法、例えば、フ
ァジー制御、ニューロ制御、学習推論型制御等の制御方
法を用いてもよい。

【００４９】また、色変換処理部１８による色変換処理
は、色変換マトリクスの変換係数を補正するものとした
が、この他、各色の階調性制御を用いる方法にすること
もできる。

【００５０】更に、上記実施の形態においては、定着画
像濃度センサ９をＬＥＤとフォトダイオードの組み合わ
せにしたが、ＬＥＤに代えて光電管や光電子像倍管を用
いることができ、フォトダイオードにフォトコンダクタ
ーやフォトトランジスタを用いることができる。また、
光路内に集光用の光学系を設けることもできる。更に、
パッチ表面で反射した光を受光して検知するものとした
が、透過光を検知するようにしてもよい。

【００５１】また、カラー画像形成装置の転写方法が静
電転写方式であるとしたが、溶融熱転写方式のカラー画
像形成装置に対しても本発明が適用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のカラー画像
形成装置によると、第１色のトナーの第１のサンプル画
像と、前記第１色と異なった第２色のトナーの上に前記
第１色のトナーを色重ねした複数色の第２のサンプル画
像を形成し、前記第１色のトナーの反射スペクトルの低
反射帯域よりも狭帯域の発光スペクトルを有し、第１色
と補色の検知光によって前記第１のサンプル画像の前記
第１色のトナーの濃度、および前記複数色の第２のサン
プル画像の前記第１色のトナーの濃度を検知し、検知さ
れた色濃度に基づいて前記第１色のトナーの画像形成条
件を制御するので、転写効率の変動を的確に検知してグ
レーバランスの優れたカラー画像を形成することができ
る。また、Ｙ、Ｍ、およびＣのトナーの濃度をそれぞれ
１個の濃度センサで検知するので、サイズの小型化およ
びコストダウンを図ることができる。更に、単色カラー
パッチのトナー濃度を目標値と比較するので、Ｙ、Ｍ、
およびＣのカラートナーの濃度を個別に高い精度で補正
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すカラー画像形成装置
の構成図である。

【図２】図１の制御部の詳細構成を示すブロック図であ
る。

【図３】図１の定着画像濃度センサにおける読み取りを
示す説明図である。

【図４】本発明に係る定着画像濃度センサの発光ダイオ
ードとフォトダイオードの配置状態を示す説明図であ
る。

【図５】本発明に係る定着画像濃度センサにおける発光
ダイオードの発光波長特性、及びＹ、Ｍ、Ｃの各パッチ
における反射スペクトルを示す特性図である。

【図６】Ｙ，Ｍ，Ｃ各トナー単色のカラーパッチ、Ｒ，
Ｇ，Ｂのカラーパッチ、及びニュートラルグレーパッチ
の読み取りを示す説明図である。

【図７】複数のトナー色が重ね合わさった場合のカラー
パッチの濃度検知を説明する説明図である。

【図８】ＹＭＣグレーパッチにおけるＹ，Ｍ，Ｃ各濃度
成分と転写順位の関係を示す特性図である。

【図９】ニュートラルグレーのカラーパッチを読む場合
を示す説明図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｄ露光ユニット２Ａ〜２Ｄ感光体ドラム３Ａ〜３Ｄ現像機４転写ベルト７Ａ〜７Ｄ転写器８定着ロール９定着画像濃度センサ１１制御部１１Ａ画像制御部１１Ｂ画像出力部１１ＣＣＰＵ１２メモリ１３入力部１４出力部１７基準画像信号発生部２３カラーパッチ２３ｂニュートラルグレーパッチ２３_Y イカローパッチ２３_M マゼンタパッチ２３_C シアンパッチ２３_BK 黒パッチ２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃニュートラルグレーの
カラーパッチ９１，９１_M，９１_B，９１_G，９１_M，９１_R1，９１
_R2 ＬＥＤ９２，９２_Y，９２_M，９２_C，９２_BK フォトダイオ
ード２３０Ｒ，Ｇ，Ｂパッチ２３１_R Ｒカラーパッチ２３１_B Ｂカラーパッチ２３１_G Ｇカラーパッチ２３２_G Ｇカラーパッチ２３２_R Ｒカラーパッチ２３２_B Ｂカラーパッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０４Ｎ 1/60 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ (56)参考文献特開平８−321963（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/525 B41J 5/30 G03G 15/01 G03G 15/01 115 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】設定されたカラー画像の形成条件の下で
形成されたカラー画像の色濃度を検知し、その色濃度に
応じて前記形成条件を補正するカラー画像形成装置にお
いて、前記カラー画像を前記形成条件に基づいて形成する画像
形成手段と、前記カラー画像の前記色濃度を検知する検知手段と、前記検知手段によって検知された前記色濃度に応じて前
記形成条件を補正する制御手段を備え、前記画像形成手段は、前記カラー画像を形成する所定の
低反射帯域を含む反射スペクトルを有する複数の色材の
少なくとも１つの色材を単独に使用した第１のサンプル
画像と、前記複数の色材を重ねて使用した第２のサンプ
ル画像を形成し、前記検知手段は、前記第１及び第２のサンプル画像に、
前記所定の低反射帯域よりも狭帯域の発光スペクトルを
有し、前記色材と補色の検知光を照射する光源と、前記
第１及び第２のサンプル画像の前記色濃度に応じた前記
検知光の反射光又は透過光を受光する受光部を有するこ
とを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】前記検知手段は、定着工程の後段に配置
されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成
装置。
【請求項３】前記画像形成手段は、前記複数の色材と
して、シアン、マゼンタ、およびイエローのトナーを用
い、前記光源は、前記イエローの色材を照射する青色ＬＥＤ
と、前記マゼンタの色材を照射する緑色ＬＥＤと、前記
シアンの色材を照射する赤色ＬＥＤを有することを特徴
とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】前記画像形成手段は、前記複数の色材の
一つとして黒のトナーを用い、前記光源は、前記青色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、あるい
は前記赤色ＬＥＤにより前記黒の色材を照射することを
特徴とする請求項３記載のカラー画像形成装置。
【請求項５】前記画像形成手段は、感光体を帯電する
帯電器、帯電後の前記感光体を露光して静電潜像を形成
する露光ユニット、前記複数の色材の１つによって前記
静電潜像に応じたトナー像を形成する現像機、および前
記トナー像を転写媒体上に転写する転写手段を前記複数
の色材毎に備え、前記制御手段は、前記色濃度の差異に
応じて前記帯電器のバイアス電圧、前記露光ユニットの
露光条件、前記現像機のバイアス電圧、前記現像機のト
ナー濃度、および前記転写手段の駆動条件の少なくとも
１つを補正することを特徴とする請求項１記載のカラー
画像形成装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記色濃度の差異に応
じて前記入力画像信号の色変換処理の補正を行うことを
特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記第１及び第２のサ
ンプル画像を形成する基準の画像信号を発生する基準画
像信号発生部、或いは前記第１及び第２のサンプル画像
を形成する基準の画像信号を格納したメモリを備えるこ
とを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項８】前記光源は、前記第１及び第２のサンプ
ル画像を照射する前記検知光をパルス的に出射すること
を特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記第１のサンプル画
像の前記色濃度と目標値の差異に応じて前記形成条件を
補正し、且つ前記第１のサンプル画像と前記第２のサン
プル画像の対応する色の前記色濃度の差異に応じて前記
形成条件を補正することを特徴とする請求項１記載のカ
ラー画像形成装置。
【請求項１０】前記制御手段は、前記第１のサンプル
画像と前記第２のサンプル画像の対応する色の前記色濃
度の差異に応じて前記形成条件を補正することを特徴と
する請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項１１】前記制御手段は、前記第１および第２
のサンプル画像の前記色濃度と目標値の差異に応じて前
記形成条件を補正することを特徴とする請求項１記載の
カラー画像形成装置。