JPH06230641A - 画質補償装置 - Google Patents

画質補償装置

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JPH06230641A
JPH06230641A JP5013245A JP1324593A JPH06230641A JP H06230641 A JPH06230641 A JP H06230641A JP 5013245 A JP5013245 A JP 5013245A JP 1324593 A JP1324593 A JP 1324593A JP H06230641 A JPH06230641 A JP H06230641A
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Shigeo Kusumoto
茂生 楠本
Satoru Morooka
了 諸岡
Yasuaki Urakubo
甚明 浦久保
Shigeji Maehara
繁治 前原
Jun Morimoto
潤 森本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】所定の条件で形成した潜像/トナー像の濃度を
センサで検出し、この検出値をコピーランプ光量等にフ
ィードバックさせるとき、例えば、センサ出力値と濃度
との関係がフィードバック制御し易い直線的な関係とな
るようすることによって的確な画質補正が行えるように
する。 【構成】例えばセンサ出力値と濃度との関係がフィード
バック制御し易い直線的な関係となるようにするには、
光学式センサの出力値を対数変換する対数変換部を備
え、該回路により対数変換して得られたトナー濃度値に
基づいてプロセス制御値を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は複写機,レーザプリン
タ等の画像形成装置において、安定した濃度,品質の画
像を得るための画像補償装置に関し、特には、感光体上
に所定の条件で形成した潜像の表面電位/トナー像の濃
度をセンサで検出し、その検出値に基づいて感光体帯電
電位等のプロセス制御値を補正する装置(フィードバッ
ク制御装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】複写機,レーザプリンタ等においては、
安定した品質(特には濃度)の画像を得るため、定期的
に画質補償処理を行っている。この画質補償処理は感光
体上に所定の条件で潜像/トナー像を形成し、この潜像
/トナー像の表面電位/濃度がほぼ一定値になるよう
に、感光体帯電電位、コピーランプ光量、現像バイアス
等のプロセス制御値を補正するものである。潜像の表面
電位を検出する場合には感光体に対向配置された表面電
位センサが用いられ、トナー像の濃度を検出する場合に
は感光体に対向配置された反射型の光学式センサが用い
られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の画質補償装置に
は次のような問題があった。
【0004】 感光体上に形成したトナー像の濃度の
検出は光学式センサで行われる。ところで、ヒトの眼が
感じる画像の濃度は対数的であり、一般に濃度の尺度と
してよく用いられているIDは反射率の対数関数である
(図9参照)。ところが光学式センサとして一般に用い
られるオプトデバイス(フォトダイオード,フォトトラ
ンジスタ等の受光素子)は入射光量(基準トナーの反射
率)に比例した値を出力するものであり、濃度とセンサ
出力の関係は図10に示すごとく急激な変化を伴い、正
比例しない(直線でない)出力となってしまう。濃度
(ID濃度)とセンサ出力との関係は次式で表される。
【0005】Id=log 1/T T=1/10Idout =αT=α・1/10Id (Id:ID濃度、T:反射率、Vout :G:セン
サ出力) このように濃度とセンサ出力との関係が直線的でないた
め、図10において高濃度側では濃度の変化に対するセ
ンサ出力が小さく、微小なセンサ出力誤差でも濃度変動
が大きくなり、正確に濃度を測定するのが難しくなる。
またセンサ出力誤差が全く無い場合を仮定しても、セン
サ出力をCPU等のアナログボートに入力する場合に
は、アナログポートの分解能(精度)により、1ステッ
プ分のセンサ出力差でも大きな濃度差となってしまい、
精度の良い濃度測定が難しい。さらにセンサ出力を単純
に線形増幅した場合では、低濃度側は出力電圧がCPU
のアナログポート用アナログ基準電圧より大きくなっ
て、アナログポートが飽和したり、高濃度,低濃度で別
々のゲイン調整を行ったり、別個の回路が必要になった
りするといった不具合があった。
【0006】 表面電位センサの出力値/光学センサ
の出力値に基づいて感光体帯電電位、コピーランプ光量
等のプロセス制御値を補正する場合(フィードバック制
御する場合)、例えばセンサに故障が生じて通常ではあ
り得ない異常な値が出力された場合でも、CPUはこの
値に対するフィードバック制御を行うため、画像品質が
低下してしまうばかりか、コピーランプ等においては破
損が生じてしまう問題もあった。
【0007】 感光体上の潜像の表面電位またはトナ
ー像の濃度を検出するとき、通常はCPUから発する一
定の時間間隔で数点の読み込みを行い、その値を平均す
る等の演算処理を行って出力値を得ている。ところでト
ナー濃度の検出値は通常リップルを有しており、例えば
光学式センサでトナー濃度を読み込んだ場合、図6に示
すようなリップルがあり、この状態でt1,t2,t3
・・・のタイミングで読み込みを行っている。上記リッ
プルは、感光体の回転ムラ、現像時の刷毛すじ、帯電時
のチャージムラ等の複合によって生じるもので、このム
ラが大きい場合にはたとえサンプリングポイントを数点
設定して、その平均を取ったとしても読み取り誤差が大
きくなってしまう問題があった。
【0008】この発明は上記〜の問題点に鑑み、
センサ出力値と濃度との関係がフィードバック制御し易
い直線的な関係となるようする、フィードバック制御
を行うとき、異常制御が行われるのを防止する、セン
サ出力のリップルの影響を受けずにフィードバック制御
する、ことのできる画質補償装置を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
感光体上に所定の条件で形成したトナー像の濃度を光学
式センサで検出し、その検出値に基づいて感光体帯電電
位等のプロセス制御値の補正を行う画質補償装置におい
て、前記光学式センサの出力値を対数変換する手段と、
該回路により対数変換して得られたトナー濃度値に基づ
いてプロセス制御値を設定する手段と、を備えたことを
特徴とする。
【0010】請求項2に係る発明は、感光体上に所定の
条件で形成した基準像の潜像の表面電位、または、前記
基準像の潜像にトナーを付着させたトナー像の濃度を検
出し、その検出値に基づいて感光体帯電電位等のプロセ
ス制御値の補正を行う画質補償装置において、画像形成
枚数に対して前記プロセス制御値が変化すると予想され
る値を予め予想曲線とし、該予想曲線に対して上方側お
よび下方側に所定量づつ許容範囲として求めた値を上限
曲線および下限曲線とし、この上限曲線および下限曲線
を記憶する手段と、求められたプロセス制御値が、その
ときの画像形成枚数において前記上限曲線または下限曲
線を超えたとき、前記上限曲線または下限曲線の値をプ
ロセス制御値として設定する手段を備えたことを特徴と
する。
【0011】請求項3に係る発明は、感光体上に所定の
条件で形成したトナー像の濃度を光学式センサで検出
し、その検出値に基づいて感光体帯電電位等のプロセス
制御値の補正を行う画質補償装置において、前記光学式
センサの出力値が予め設定されたリップルの範囲を超え
たとき、その旨の警告を行う手段を備えたことを特徴と
する。
【0012】
【作用】請求項1に係る発明においては、光学式センサ
によって検出された値(トナー濃度に対応するセンサ出
力値)が対数変換され、その値(トナー濃度値)に基づ
いて感光体帯電電位,コピーランプ光量等のプロセス制
御値が設定される。一般に、指数関数的な変化は対数変
換することにより直線的な変化に置き換えられる。した
がって、指数関数的な変化をする光学式センサの出力値
を対数変換するたとにより、図1に示すように、濃度と
センサ出力値との関係が直線的になり、後のプロセス制
御処理が容易になる。
【0013】請求項2に係る発明においては、画像形成
枚数の増加に対応してプロセス制御値の変化状態が予め
予想されて予想曲線が設定され、その予想曲線に基づい
て下限値,上限値が画像形成枚数ごとに設定され(上限
曲線,下限曲線)、その下限値,上限値を超えた場合で
も変化量はその上限値,下限値にとどめられる。例えば
ある画像形成枚数のとき、演算で求められたプロセス制
御値がその画像形成枚数での上限値(上限曲線)を上回
った値となった場合、演算で求められた値はキャンセル
されて前記上限値がプロセス制御値として設定される。
【0014】請求項3に係る発明においては、感光体,
帯電装置の劣化、感光体の回転ムラ等により感光体上に
形成される潜像の表面電位/トナー像の濃度に極端に大
きなムラが生じた場合、センサ出力値に大きなリップル
が生じ、その場合には警告が発せられる。すなわち、大
きなリップルによりセンサ出力値の誤差が大きくなるよ
うなときに警告が発せられるから、誤差の大きな状態で
プロセス制御値の補正がされるのが防止される。
【0015】
【実施例】図7はこの発明の実施例に係る複写機の概略
構成図である。なおこの実施例の複写機では画像補償モ
ード時に基準トナー像を形成し、そのトナー像の濃度を
光学センサ6により検出している。なお、潜像を形成し
てその潜像の表面電位を検出する複写機の場合には、光
照射によって得られた潜像が現像器4cに対向する前
に、該潜像の表面電位を検出すべく表面電位センサ7
が、現像器4cの前に設けられている。
【0016】複写機本体の上面には透明な硬質ガラスか
らなる原稿台1、および、循環式自動原稿送り装置2が
備えられている。循環式自動原稿送り装置2は、シート
状の原稿の束から原稿を一枚づつ繰り出して順送りする
装置である。複写機本体内の、原稿台1,循環式自動原
稿送り装置2の下方には、光学系3が備えられている。
光学系3は、ハロゲンタングステンランプ等からなるコ
ピーランプ3a、ミラー3b〜3e、レンズ3fを備え
ている。コピーランプ3a,ミラー3b、およびミラー
3c,3dは、原稿台1および循環式自動原稿送り装置
2の下方をこれらに沿って移動可能であり、原稿台1上
の原稿、または循環式自動原稿送り装置2によって送ら
れる原稿を走査する。コピーランプ3aが原稿を露光す
ると、その原稿の反射光がミラー3b、3c・・・を介
して感光体へと導かれる。複写機本体内にはドラム状に
構成された感光体4が備えられている。感光体4の周囲
には、帯電器4a、ブランクランプ4b、現像器4c、
転写器4d等が配置されている。帯電器4aは電圧が印
加されることにより感光体4の表面を均一に帯電させ
る。この状態の感光体に対して前記原稿の反射光やブラ
ンクランプ4bの光が照射され、光が当たった部分の感
光体表面電荷がキャンセルされて感光体4表面に潜像が
形成される。現像器4bはこの潜像を現像して(トナー
を付着させて)トナー像を形成する。転写器4dは画像
形成時に、前記トナー像を給紙部5から給紙されてきた
用紙に転写する。しかし画像補償モード時には用紙への
トナー像転写は行われない。
【0017】転写器4dの下流側にはトナー像の濃度を
検知するためのトナー濃度センサ6が備えられている。
トナー濃度センサ6は反射型の光学センサからなり、感
光体4に対して光を照射する発光素子と、感光体4から
の反射光を受光する受光素子とを有している。感光体4
上にトナーが載っているとき、発光素子の光はトナーに
よって吸収されるから受光素子への受光量が減少する。
画像補償モード時には、感光体4上に形成された基準ト
ナー像の濃度がトナー濃度センサ6によって検出され、
その検出値に基づいてコピーランプ3aの光量、帯電器
4aの印加電圧(感光体帯電電位)、現像器4cの現像
バイアス等が補正される。
【0018】図8は同複写機の要部ブロック図である。
【0019】複写機全体の制御CPU11によってなさ
れている。CPU11はROM12に記憶されたプログ
ラム(画像補償制御のプログラム等)に従って画像補償
制御等の各制御を行う。RAM13はバッテリバックア
ップされたメモリであり、画像補償モードで設定された
コピーランプ3aの点灯電圧、帯電器4aの印加電圧等
が記憶される。なお、コピーランプ3aはCPU11に
おいて設定された設定値により、コピーランプ点灯回路
14により所定電圧(または所定デューティ比)で点灯
される。また帯電器4aも同様に、CPU11において
設定された値により帯電ユニット15により所定電位が
印加される。トナー濃度センサ6はLED等からなる発
光素子6aと、フォトトランジスタ,フォトダイオード
等からなり感光体4上のトナー像の反射光を検出する受
光素子6bとを有している。表示部16は、複写機本体
の上面の操作部内に設けられており、複写時の処理内容
の表示,トラブル発生時の警告表示等がされる。
【0020】ここでまず、画像補償モード時の処理を簡
単に説明する。
【0021】画像補償モード時には、まず感光体4が帯
電器4aにより均一帯電され、その後コピーランプ3
a,ブランクランプ4b,等により該感光体4の表面が
露光されて潜像が形成される。なお該モード時、コピー
ランプ3aの光は原稿台1の側方に設けられた図示しな
い基準白色板により反射されて感光体4へ導かれる。こ
のとき、帯電器4a,コピーランプ3aへの供給電力等
を適宜設定することにより、基準となる潜像を形成させ
る。この潜像が現像器4cにより現像されて、感光体4
上に基準となるトナー像が形成される。このとき、現像
器4cの現像バイアスを適宜設定することにより基準と
なるトナー像を形成させる。すなわちこのときのプロセ
ス制御部は、形成するトナー像(以下基準トナー像とい
う)の濃度が、予め決められている所定の濃度になるべ
く帯電電位,コピーランプ光量等を設定する。この基準
トナー像の濃度がトナー濃度センサ6により検出される
が、帯電器4aのワイヤの劣化、感光体4の感度の劣
化、コピーランプの劣化等が原因で、形成される基準ト
ナー像の濃度は、使用に伴い次第に変化してゆく。そこ
で、検出値に基づいてコピーランプ3aの光量(印加電
圧等),帯電器4aの印加電圧,現像器4cの現像バイ
アス等を補正することによって、トナー像の濃度が使用
初期と変わらない値となるように制御する。これが画像
補償モードである。この画像補償モード時において以下
のような制御が行われる。
【0022】以下、各請求項ごとの実施例の説明をす
る。まず請求項1の実施例を説明する。
【0023】次式より、トナー濃度(ID)と、トナー
濃度センサの検出値(VOUT )を対数変換した値との関
係は図1に示すように比例関係となる。
【0024】VOUT =α・T =α/10ID ∴ logVOUT = logα/10ID = logα−ID logα=constantであるから、 logα=βとすると、 logVOUT =−ID+β したがって、トナー濃度センサ6の検出値を対数変換し
てCPU11に入力すると、その入力値は実際のトナー
濃度に比例した値となっており、後の処理(帯電電位等
の設定)を容易に行うことができる。図2は対数変換回
路の一例を示す図である。図2(A)に示すNPNトラ
ンジスタは、ベース電流が小さい領域ではコレクタ電流
c とベース−エミッタ間電圧VBEの間に、指数関数に
近い関係があることが知られている。そのことを利用し
たのが図2(B)の対数増幅器であり、図において、 Ic =i E0 =−VBE ≒−K・log (Ei /R) (K:比例定数) となり、出力電圧E0 は入力電圧Ei を対数変換した値
となる。なお他の対数変換回路としては、対数ダイオー
ドを用いたもの、専用ICを用いるもの等がある。
【0025】図3は図2に示した対数増幅器を用いてト
ナー濃度センサの検出値を対数変換する具体的な回路構
成例を示す図であり、この図を参照して基準トナー像の
濃度を検出する処理を説明する。上記したようにコピー
ランプ電圧,帯電電位等を調整して感光体4上に基準ト
ナー像Aを形成する。感光体4が回転して基準トナー像
Aがトナー濃度センサ6に対向する位置まで移動する
と、CPU11からトナー濃度センサ6の発光素子6a
に対して駆動信号LEDが出力され、その出力はDRI
VER1にて反転され、発光素子6aが点灯する。この
駆動信号LEDはPWM信号によるパルス発光やPWM
信号を積分して発光する方法でも良い。発光素子6aの
光は感光体4上に形成された基準トナー像Aにて、基準
トナー像Aの濃度に対応して減衰され、受光素子6bに
入光する。ここでは受光素子6bとしてフォトトランジ
スタを使用した。受光素子6bでは入射光量に応じた出
力電流Ic が発生し、プルダウン抵抗RC両端に出力電
圧VOUT が生じる。このVOU T と基準トナー像の濃度と
の関係は、図10に示す通り、比例関係ではない。V
OUT は、対数変換部であるAMP1に入力され、図2で
の説明のごとく対数変換され、次に反転増幅部であるA
MP2に入力される。AMP2反転増幅された電圧値が
CPU11のアナログポートに入力される。このときの
入力電圧は図1に示すように、感光体上の基準トナー像
の濃度と比例関係にある。なお反転増幅部の可変抵抗V
ol1はAMP2のゲイン調整用(増幅調整用)であ
り、CPUのアナログボートが飽和しない程度で、セン
サ出力のダイナミックレンジが大きくなる様調整され
る。また回路中、RC,R1,R2,Vol1は、トナ
ー濃度センサ6の出力,トラジスタQ1,基準トナー像
の濃度等を考慮して選択する必要がある。
【0026】上記のように、基準トナー像の濃度と比例
関係にある値(電圧値)がCPU11に入力されるか
ら、CPU11は正確なトナー濃度を認識することがで
き、したがって、トナー濃度に応じて帯電電位,コピー
ランプ光量等のプロセス制御を行う場合にも正確な制御
を行えるとともに、入力データを変換する必要がなくそ
のままトナー濃度に対応する値として用いることができ
るので処理が容易になる。
【0027】次に請求項2に示す発明の実施例を説明す
る。
【0028】複写処理により感光体,コピーランプ,帯
電器ワイヤ等が劣化してゆくとき、何らかの特別な要因
がなければ、コピーランプ電圧,帯電電位,現像バイア
ス等はほぼ所定の曲線上で変化させてゆけば品質の良い
画像を得ることができる。例えば図4に示すように、コ
ピーランプ電圧はコピー枚数の増加に伴って徐々に上げ
てゆくことにより品質の良い画像を形成することができ
る。この予想曲線は実験的に求めることができる。そし
てこの予想曲線を中心に、図示するように上限曲線およ
び下限曲線を設定し、この上限曲線と下限曲線との間を
許容範囲内とする。そこでもし、求められたコピーラン
プ電圧(演算結果)がこの上限曲線または下限曲線を超
えていた場合(図5参照)、この演算結果を無視して、
上限曲線の値または下限曲線の値をコピーランプ電圧と
して設定する。なおこの実施例では、横軸を通算のコピ
ー枚数としているが、横軸を前回の設定値でのコピー枚
数+前回から今回までのコピー枚数」としてもよい。す
なわち、前回の設定値から予想される今回の設定値と、
その今回の設定値に対する上限値,下限値とを設定し
て、制御してもよい。なお、この実施例ではコピーラン
プ電圧を例に示したが、感光体帯電電位,現像バイアス
等も同様に制御することができる。このように、上限
値,下限値を設定して制御することにより、例えば、セ
ンサ故障等の場合でも、引き続き画像形成処理を実行す
ることができる。
【0029】請求項3に示す発明の実施例を説明する。
【0030】図6に示すように基準トナー像の濃度はt
1,t2・・・のタイミングで検出されてゆく。基準ト
ナー像は感光体の刷毛スジ、チャージムラ等により濃度
ムラが生じることがあり、また、感光体4の回転ムラに
よりトナー濃度センサ6の検出値にムラが生じることが
ある。このため図6に示すようにトナー濃度センサの出
力値にリップルが生じる。このリップルのある状態で、
t1,t2・・・のタイミングで数点のサンプリングを
行った場合、検出の最大値(図中t3タイミング)と最
小値(図中t6タイミング)との値が図6に示すように
大きく開いてしまうことがあり、これらの値を入れて平
均を取り、トナー濃度として扱った場合には大きな誤差
が生じることがある。そこでこの実施例では、検出値の
うち最大値(図中t3タイミング)から最小値(図中t
6タイミング)を差し引いた値をリップル値として求
め、その値が規定値ΔVを超えている場合にはエラーと
して表示部16にエラー表示を行う。なお規定値ΔVは
使用するセンサの種類等に応じて適宜設定されるが、例
えば0.5V程度が設定される。図6に示す実施例の場
合、最大値が1.4V、最小値が0.8Vであり、その
差は0.6Vであるので、上記規定値(0.5V)を超
えていることになり、表示部16にエラー表示がされ
る。このエラー表示は安定した基準トナー像を形成する
ことが出来ないの意味であり、このエラー表示がされた
ときには感光体,帯電器等のチェックをすることによ
り、安定した基準トナー像、ひいては安定したコピー画
像を形成することができる。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば次のような効果を奏す
る。
【0032】 請求項1に係る発明によれば、濃度と
センサ出力値との関係が直線的になり、後のプロセス制
御処理が容易になる。
【0033】 請求項2に係る発明によれば、例えば
センサが故障したり、所定の条件でトナー像を形成する
プロセス部が誤動作した場合等に、演算で求められたプ
ロセス制御値が通常では考えられない値になってしまっ
た場合には、その演算結果がコピー枚数での上限値,下
限値を超えることになるので、その演算結果はキャンセ
ルされて上記上限値または下限値がプロセス制御値とし
て設定され、センサ故障やプロセス部の誤動作による大
幅な設定間違いを防止できる。
【0034】 請求項3に係る発明によれば、大きな
リップルによりセンサ出力値の誤差が大きくなるような
ときに警告が発せられるから、誤差の大きな状態でプロ
セス制御値の補正が行われるのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明に係る図であり、トナー濃度と
トナー濃度センサ出力値の対数変換値との関係例を示す
【図2】一般的な対数増幅器の構成を示す図
【図3】対数増幅器を加えたトナー濃度検知回路の構成
例を示す図
【図4】請求項2の発明の実施例に係る図であり、コピ
ー枚数と予想されるコピーランプ電圧との関係例を示す
【図5】コピーランプ電圧の設定例を示す図
【図6】請求項3の発明の実施例に係る図であり、トナ
ー濃度センサの出力値のリップル状態を示す図
【図7】この発明の実施例に係る複写機の正面概略図
【図8】同複写機の制御部の要部ブロック図
【図9】トナーの濃度と、トナーの光反射率との関係例
を示す図
【図10】トナーの濃度とトナー濃度センサ(光学セン
サ)の出力値との関係例を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前原 繁治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 森本 潤 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】感光体上に所定の条件で形成したトナー像
    の濃度を光学式センサで検出し、その検出値に基づいて
    感光体帯電電位等のプロセス制御値の補正を行う画質補
    償装置において、 前記光学式センサの出力値を対数変換する手段と、該回
    路により対数変換して得られたトナー濃度値に基づいて
    プロセス制御値を設定する手段と、を備えたことを特徴
    とする画質補償装置。
  2. 【請求項2】感光体上に所定の条件で形成した基準像の
    潜像の表面電位、または、前記基準像の潜像にトナーを
    付着させたトナー像の濃度を検出し、その検出値に基づ
    いて感光体帯電電位等のプロセス制御値の補正を行う画
    質補償装置において、 画像形成枚数に対して前記プロセス制御値が変化すると
    予想される値を予め予想曲線とし、該予想曲線に対して
    上方側および下方側に所定量づつ許容範囲として求めた
    値を上限曲線および下限曲線とし、この上限曲線および
    下限曲線を記憶する手段と、 求められたプロセス制御値が、そのときの画像形成枚数
    において前記上限曲線または下限曲線を超えたとき、前
    記上限曲線または下限曲線の値をプロセス制御値として
    設定する手段を備えたことを特徴とする画質補償装置。
  3. 【請求項3】感光体上に所定の条件で形成したトナー像
    の濃度を光学式センサで検出し、その検出値に基づいて
    感光体帯電電位等のプロセス制御値の補正を行う画質補
    償装置において、 前記光学式センサの出力値が予め設定されたリップルの
    範囲を超えたとき、その旨の警告を行う手段を備えたこ
    とを特徴とする画質補償装置。
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