JPH07191506A - 出力画像濃度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画質に変化を与えることなく、低濃度と高濃
度のテスト画像の出力濃度を制御し、電子写真プロセス
に特性変動が生じても常に一定画質の出力画像を得るこ
とのできる画像濃度制御装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 Ｔ、Ｂ演算器２０２で、誤差検出器２０１か
らの誤差信号に基づいて帯電量Ｔと現像バイアス電圧Ｂ
の設定値を算出する。設定限界検出器２０３で帯電量あ
るいは現像バイアス電圧Ｂの設定値が設定限界を越えて
いることが検出された場合、Ｐ演算器２０４で露光強度
Ｐの設定値を算出する。通常は帯電量Ｔと現像バイアス
電圧Ｂを操作し、必要に応じて露光強度Ｐを操作するの
で、露光強度Ｐの操作を最小限に抑えることで制御後の
画質変化を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスを用
いて複写および印刷を行う複写機、プリンタ等の出力画
像濃度特性を、所望の特性に設定する出力画像濃度制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ化の急速な進歩にともない、高品位
な画質を得る複写機、プリンタ、ファクシミリが強く要
望されている。

【０００３】この様な要求があるなかで、これまで、複
写画像の濃度を測定しあらかじめ設定しておいた基準濃
度信号と比較して、画像濃度制御を行い常に一定の濃度
の画像を実現することが可能となった。

【０００４】例えば、特開平０４−８５６０２号公報に
記載の発明では、高濃度の基準濃度パッチと低濃度の基
準濃度パッチを備えており、まず、これらの基準濃度パ
ッチを、帯電した感光帯上に投影して基準濃度パッチの
潜像を作成し、これを現像手段により可視像にして、そ
の濃度を検出する。そして、あらかじめ設定しておいた
基準濃度信号と比較し、電子写真プロセスの定性モデル
を用いて制御入力の変化方向を決定し、検出された濃度
が基準濃度信号と等しくなるまで、繰り返し制御を行
い、常に一定の濃度の画像を得ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式では、低高
２つの濃度パッチ画像の濃度を目標に合わせるために３
つのパラメータを操作していた。この方式では、目標濃
度を実現する操作パラメータの設定値は必ずしも１つで
はなく、制御の結果として操作パラメータは制御時のプ
ロセスの状態において制御開始時の設定値から、目標値
を実現する設定値のうち操作パラメータの操作量が最も
小さくなる設定値に設定される。

【０００６】一方、パルス幅変調による濃度階調再現方
式を採るレーザプリンタや複写機では、低高２つの濃度
パッチ画像の濃度が同じでも光源であるレーザ等の露光
強度が変わると、細線の幅が変化したり画像部と非画像
部の境界のシャープさが変化するなど、画質に変化が生
じる。

【０００７】従って、パルス幅変調による濃度階調再現
方式を採るレーザプリンタや複写機において従来の制御
方式を適応すると、低高２つの濃度パッチ画像の濃度が
目標どうり得られても、画質は必ずしも一定ではないと
いう問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明ではこの課題を解
決するため、テスト画像の可視像の濃度を検出する濃度
検出手段と、帯電量と現像バイアス電圧と露光強度の３
つの操作パラメータの内、帯電量と現像バイアス電圧の
設定値を演算する第１の操作パラメータ演算手段と、第
１の操作パラメータ演算手段の演算結果が規定範囲を越
えたことを検出する設定値限界検出手段と、露光強度の
設定値を演算する第２の操作パラメータ演算手段とを有
する。

【０００９】あるいは、テスト画像の可視像の濃度を検
出する濃度検出手段と、帯電量と現像バイアス電圧と露
光強度の３つの操作パラメータの内、帯電量と現像バイ
アス電圧の設定値を演算する第１の操作パラメータ演算
手段と、テスト画像の可視像の濃度が通常範囲にあるか
否かを判別する濃度範囲判別手段と、露光強度の設定値
を演算する第２の操作パラメータ演算手段とを有する。

【００１０】あるいは、テスト画像の可視像の濃度を検
出する濃度検出手段と、帯電量と現像バイアス電圧と露
光強度の３つの操作パラメータの内、帯電量と現像バイ
アス電圧の設定値を演算する第１の操作パラメータ演算
手段と、帯電量、露光強度、現像バイアスの設定値、お
よび濃度検出手段の出力から特性パラメータ値を算出す
る特性パラメータ演算手段と、特性パラメータの値が通
常範囲にあるか否かを判別する特性パラメータ範囲判別
手段と、露光強度の設定値を演算する第２の操作パラメ
ータ演算手段とを有する。

【００１１】

【作用】本発明では、第１の操作パラメータ設定手段に
おいて、濃度検出手段により検出したテスト画像の可視
像の濃度に応じて帯電量および現像バイアス電圧の２つ
の操作パラメータの演算を行い、演算結果が設定値限界
検出手段において規定範囲を越えたと判断された場合の
み第２の操作パラメータ演算手段において露光強度につ
いて演算を行うので、主に帯電と現像バイアス電圧を操
作変更し、露光強度の操作変更を必要最低限に抑えるこ
とになり、目標濃度を実現する操作パラメータの設定値
を一義的に求めることができる。

【００１２】あるいは、第１の操作パラメータ設定手段
において、濃度検出手段により検出したテスト画像の可
視像の濃度に応じて帯電量および現像バイアス電圧の２
つの操作パラメータの演算を行い、濃度範囲判別手段に
おいてテスト画像の可視像の濃度が通常範囲にないと判
断された場合にのみ、第２の操作パラメータ演算手段に
おいて露光強度について演算を行うので、主に帯電と現
像バイアス電圧を操作変更し、露光強度の操作変更を必
要最低限に抑えることになり、目標濃度を実現する操作
パラメータの設定値を一義的に求めることができる。。

【００１３】あるいは、第１の操作パラメータ設定手段
において、濃度検出手段により検出したテスト画像の可
視像の濃度に応じて帯電量および現像バイアス電圧の２
つの操作パラメータの演算を行い、特性パラメータ範囲
判別手段において特性パラメータの値が通常範囲にない
と判断された場合のみ第２の操作パラメータ演算手段に
おいて露光強度について演算を行うので、主に帯電と現
像バイアス電圧を操作変更し、露光強度の操作変更を必
要最低限に抑えることになり、目標濃度を実現する操作
パラメータの設定値を一義的に求めることができる。

【００１４】

【実施例】まず、本発明の大まかな流れを図１を用いて
説明する。

【００１５】感光体ドラム１０１が回転方向１０９の方
向に回転し、帯電スコロトロン１０２において感光体ド
ラム１０１の表面を帯電させる。そして、感光体ドラム
１０１の帯電表面は、テスト画像イメージに応じてＬＥ
Ｄアレイ１０３により露光され、光を浴びた部分は表面
電位が落ちテスト画像の静電潜像が形成される。

【００１６】静電潜像は、現像器１０４によって表面電
位の落ちた部分に現像剤１０６が付着させられ可視像と
なり、低濃度テスト画像の可視像１０７、高濃度テスト
画像の可視像１０８が得られる。

【００１７】低濃度テスト画像の可視像１０７、および
高濃度テスト画像の可視像１０８の濃度は濃度センサ１
０５により検出され、制御部２００へ信号が送られる。

【００１８】そして、濃度センサ１０５の出力に応じ
て、帯電スコロトロン１０２での帯電量Ｔと現像器１０
４で静電潜像を可視化する際に印可する現像バイアス電
圧ＢとＬＥＤアレイ１０３での露光強度Ｐの操作量を決
定し、濃度センサ１０５から送られた濃度信号が予め設
定された目標濃度範囲に入るまで、この一連の制御試行
を繰り返す。

【００１９】図１に示した第１の実施例の制御部２００
では、まず濃度センサ１０５からの濃度信号は誤差検出
器２０１に送られ、予め設定した目標濃度との誤差が算
出される。誤差が許容範囲にはいるとその段階で制御は
終了する。

【００２０】誤差が許容範囲にない場合、誤差信号が
Ｔ、Ｂ演算器２０２に送られ低・高濃度の誤差に応じて
帯電量Ｔ・現像バイアス電圧Ｂの変更量が算出される。

【００２１】帯電量Ｔ・現像バイアス電圧Ｂの変更量を
算出するに当たっては、帯電量Ｔ、現像バイアス電圧
Ｂ、露光強度Ｐの様々な設定条件においてテスト画像可
視像に対する濃度センサ１０５の出力を採り、帯電量
Ｔ、現像バイアス電圧Ｂ、露光強度Ｐの設定値と、濃度
センサ１０５の出力との関係を求め、操作量を横軸出力
信号を縦軸とした時の傾きをゲインとし、ゲインと濃度
誤差とを掛け合わせて変更量とすると少ない制御試行回
数で目標濃度を実現することができる。

【００２２】

【数１】

【００２３】帯電量Ｔと現像バイアス電圧Ｂの前回設定
値に変更量が加えられ、新しく算出された帯電量Ｔと現
像バイアス電圧Ｂの設定値は、設定限界検出器２０３と
設定値出力器２０５へ送られる。設定限界検出器２０３
において予め設定しておいた規定範囲を越えていないか
どうかを判別し、判別結果はＰ演算器２０４に送られ
る。

【００２４】Ｐ演算器２０４では、帯電量Ｔと現像バイ
アス電圧Ｂの設定値が規定範囲内にある場合は、露光強
度Ｐは前回の設定値がそのまま出力される。

【００２５】帯電量Ｔが規定範囲の上限を越えた場合は
露光強度Ｐを上昇させ、下限を越えた場合には露光強度
Ｐを降下させるように変更量を与え、現像バイアス電圧
Ｂが規定範囲の上限を越えた場合は露光強度Ｐを上昇さ
せ、下限を越えた場合には露光強度Ｐを降下させるよう
に変更量を与える。

【００２６】露光強度Ｐの変更量の算出に当たっては、
帯電量Ｔあるいは現像バイアス電圧Ｂが規定範囲の限界
値を越えた量に所定の係数を掛けて変更量とすると良好
な制御結果が得られる。

【００２７】

【数２】

【００２８】係数Ｋt、Ｋbは、実験等で求めた様々な設
定値と出力濃度のデータの中から、同じ出力濃度を得る
ことのできる操作パラメータの組み合わせを取り出し、
帯電量Ｔあるいは現像バイアス電圧Ｂと露光強度Ｐの関
係を求め設定する。

【００２９】そして、露光強度Ｐの前回設定値に変更量
を加え、新しく算出された露光強度Ｐの設定値は設定値
出力器２０５へ送られる。

【００３０】設定値出力器２０５では、Ｔ、Ｂ演算器２
０２から出力された帯電量Ｔと現像バイアス電圧の設定
値、およびＰ演算器２０４から出力された露光強度Ｐの
設定値を規定範囲内に切り捨ててそれぞれ出力する。

【００３１】以上の動作のように第１の実施例において
は、通常は帯電量Ｔと現像バイアス電圧Ｂの操作を行
い、帯電量Ｔあるいは現像バイアス電圧Ｂの演算結果が
規定範囲を越えた場合のみ露光強度Ｐを操作することで
露光強度Ｐの操作を最小限にすることができる。

【００３２】図２に示した第２の実施例の制御部３００
では、まず第１の実施例と同様に濃度センサ１０５から
の濃度信号は誤差検出器３０１に送られ、予め設定した
目標濃度との誤差が算出され、誤差が許容範囲にはいる
とその段階で制御は終了する。誤差が許容範囲を越えて
いる場合、誤差信号は濃度範囲判別器３０２とＴ、Ｂ演
算器３０３へ送られる。

【００３３】Ｔ、Ｂ演算器３０３では、濃度誤差に応じ
た帯電量Ｔ、現像バイアス電圧Ｂの変更量を求めて帯電
量Ｔ、現像バイアス電圧Ｂの新しい設定値を算出し、設
定値出力器３０５へ算出結果を送る。帯電量Ｔ、現像バ
イアス電圧Ｂの設定値は、第１の実施例と同様に（数
１）により変更量を得、それぞれ前回の設定値に変更量
を加えて算出する。

【００３４】濃度範囲判別器３０２では、誤差信号が予
め設定しておいた誤差信号の通常範囲にあるか否かを判
別し、判別結果をＰ演算器３０４へ送る。。

【００３５】Ｐ演算器３０４では、濃度範囲判別器３０
２で判断結果が通常範囲である場合は露光強度Ｐの変更
量は算出せず前回の設定値が設定値出力器３０５へ出力
される。通常範囲を越えた場合には、濃度が薄すぎる場
合は露光強度Ｐを増加し、濃度が濃すぎる場合には露光
強度Ｐをさせるよう露光強度Ｐの変更量を算出する。そ
して、前回設定値に変更量を加え新しい露光強度Ｐを得
る。

【００３６】露光強度Ｐの変更量は濃度誤差が通常範囲
を越えた量に所定の値に設定した係数を掛けて求めると
良好な制御結果が得られる。

【００３７】

【数３】

【００３８】係数Ｋl、Ｋhは、実験等において帯電量Ｔ
と現像バイアス電圧Ｂを固定し、露光強度Ｐを変更した
ときの濃度変化をもとに設定する。

【００３９】設定値出力器３０５では、Ｔ、Ｂ演算器３
０３から出力された帯電量Ｔと現像バイアス電圧の設定
値、およびＰ演算器３０４から出力された露光強度Ｐの
設定値を規定範囲内に切り捨ててそれぞれ出力する。

【００４０】以上の動作のように第２の実施例において
は、通常は帯電量Ｔと現像バイアス電圧Ｂの操作を行
い、出力濃度が通常範囲を越えた場合のみ露光強度Ｐを
操作することで露光強度Ｐの操作を最小限にすることが
できる。

【００４１】図３に示した第３の実施例の制御部４００
においては、まず濃度センサ１０５からの濃度信号は誤
差検出器４０１と特性パラメータ演算器へ送られる。

【００４２】誤差検出器４０１では第１、第２の実施例
と同様に濃度誤差の算出と制御終了の判別が行われる。
そして、Ｔ、Ｂ演算器４０４で第１、第２の実施例と同
様に濃度誤差に応じて帯電量Ｔ、現像バイアス電圧Ｂの
変更量を算出し前回の設定値に加えて新しい設定値を算
出する。

【００４３】特性パラメータ演算器４０２では、濃度セ
ンサ１０５からの濃度信号と操作パラメータの設定値か
ら特性パラメータγおよびｓを算出する。特性パラメー
タはプロセスの状態を判別する指標となるもので、プロ
セスに関して仮定した（数４）を用いて算出することが
できる。

【００４４】

【数４】

【００４５】（数４）における定数λ、Ｋl、Ｋhを予め
実験等により与え、濃度信号と操作パラメータの設定値
から特性パラメータｓを算出する。

【００４６】

【数５】

【００４７】特性パラメータｓを算出した後、パラメー
タ範囲判別器４０３において特性パラメータｓの値が通
常範囲か否かを判別し、通常範囲と判別された場合Ｐ演
算器４０５では前回設定の露光強度Ｐが設定される。

【００４８】通常範囲を越えたと判断された場合、特性
パラメータｓが小さすぎる場合は露光強度Ｐを増加さ
せ、大きすぎる場合は露光強度Ｐを減少させるように露
光強度Ｐの変更量を算出し、前回露光強度Ｐの設定値に
加えて新しい設定値を算出する。

【００４９】露光強度Ｐの変更量を算出するに当たって
は、特性パラメータｓが通常範囲の限界値を越えた量に
所定の係数を掛けて変更量とすると良好な制御結果が得
られる。

【００５０】

【数６】

【００５１】係数Ｋs は、実験等により様々な露光強度
Ｐおいて特性パラメータｓを計算し、露光強度Ｐと特性
パラメータの関係から設定すると良い。

【００５２】設定値出力器３０５では、Ｔ、Ｂ演算器４
０４から出力された帯電量Ｔと現像バイアス電圧の設定
値、およびＰ演算器４０５から出力された露光強度Ｐの
設定値を規定範囲内に切り捨ててそれぞれ出力する。

【００５３】以上の動作のように第３の実施例において
は、通常は帯電量Ｔと現像バイアス電圧Ｂの操作を行
い、特性パラメータが通常範囲を越えた場合のみ露光強
度Ｐを操作することで露光強度Ｐの操作を最小限にする
ことができる。

【００５４】

【発明の効果】以上実施例から明らかなように本発明で
は、第１の操作パラメータ演算手段において帯電量およ
び現像バイアスの２つの操作パラメータを演算し、帯電
量および現像バイアスの演算結果が値限界を越えた場
合、あるいはテスト画像の可視像の濃度が通常範囲を越
えた場合、３つの操作パラメータの設定値および濃度検
出手段の出力から算出した特性パラメータの値が通常範
囲を越えた場合のみ露光強度を操作して、露光強度の変
更を必要最小限に抑えることで、目標濃度を実現する操
作パラメータの設定値を一義的に求めることができ、制
御後の画質変化を抑えることが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の画像濃度制御装置の説明
図

【図２】本発明第２の実施例の画像濃度制御装置の説明
図

【図３】本発明第３の実施例の画像濃度制御装置の説明
図

【符号の説明】

１０１ 感光体ドラム １０２ 帯電スコロトロン １０３ ＬＥＤアレイ １０４ 現像器 １０５ 濃度センサ １０６ 現像剤 １０７ 低濃度テスト画像の可視像 １０８ 高濃度テスト画像の可視像 １０９ 回転方向 ２００ 制御部 ２０１ 誤差検出器 ２０２ Ｔ、Ｂ演算器 ２０３ 設定限界検出器 ２０４ Ｐ演算器 ２０５ 設定値出力器 ３００ 制御部 ３０１ 誤差検出器 ３０２ 濃度範囲判別器 ３０３ Ｔ、Ｂ演算器 ３０４ Ｐ演算器 ３０５ 設定値出力器 ４００ 制御部 ４０１ 誤差検出器 ４０２ 特性パラメータ演算器 ４０３ パラメータ範囲判別器 ４０４ Ｔ、Ｂ演算器 ４０５ Ｐ演算器 ４０６ 設定値出力器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手
   段と、帯電した前記感光体にテスト画像イメージに応じ
   て光を照射して潜像を形成する露光手段と、前記感光体
   上にできた前記潜像を現像剤により可視化する現像手段
   と、前記テスト画像の可視像の濃度を検出する濃度検出
   手段と、前記帯電手段により前記感光体に与える帯電量
   と前記現像手段において前記現像剤の付着を操作するた
   めに印可する現像バイアス電圧と前記露光手段の露光強
   度の３つの操作パラメータの内、前記帯電量と前記現像
   バイアス電圧の設定値を演算する第１の操作パラメータ
   演算手段と、前記露光強度の設定値を演算する第２の操
   作パラメータ演算手段と、前記第１の操作パラメータ演
   算手段および第２の操作パラメータ演算手段の演算結果
   に基づき、前記帯電手段、露光手段および現像手段に設
   定値を与える設定値出力手段と、 前記第１の操作パラメータ演算手段の演算結果が規定範
   囲を越えたことを検出する設定値限界検出手段とを有
   し、 前記濃度検出手段により検出した前記テスト画像の可視
   像の濃度に基づき、前記第１の操作パラメータ演算手段
   において前記帯電量および前記現像バイアスの設定値に
   ついて演算を行い、演算結果が前記設定値限界検出手段
   において規定範囲を越えたと判断された場合に前記第２
   の操作パラメータ演算手段において前記露光強度につい
   て演算を行うことを特徴とする出力画像濃度制御装置。
2. 【請求項２】感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手
   段と、帯電した前記感光体にテスト画像イメージに応じ
   て光を照射して潜像を形成する露光手段と、前記感光体
   上にできた前記潜像を現像剤により可視化する現像手段
   と、前記テスト画像の可視像の濃度を検出する濃度検出
   手段と、前記帯電手段により前記感光体に与える帯電量
   と前記現像手段において前記現像剤の付着を操作するた
   めに印可する現像バイアス電圧と前記露光手段の露光強
   度の３つの操作パラメータの内、前記帯電量と前記現像
   バイアス電圧の設定値を演算する第１の操作パラメータ
   演算手段と、前記露光強度の設定値を演算する第２の操
   作パラメータ演算手段と、前記第１の操作パラメータ演
   算手段および第２の操作パラメータ演算手段の演算結果
   に基づき、前記帯電手段、露光手段および現像手段に設
   定値を与える設定値出力手段と、 前記テスト画像の可視像の濃度が通常範囲にあるか否か
   を判別する濃度範囲判別手段とを有し、 前記濃度検出手段により検出した前記テスト画像の可視
   像の濃度に基づき、前記第１の操作パラメータ演算手段
   において前記帯電量および前記現像バイアスの設定値に
   ついて演算を行い、前記濃度範囲判別手段において前記
   テスト画像の可視像の濃度が通常範囲にないと判断され
   た場合に、前記第２の操作パラメータ演算手段において
   前記露光強度について演算を行うことを特徴とする出力
   画像濃度制御装置。
3. 【請求項３】感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手
   段と、帯電した前記感光体にテスト画像イメージに応じ
   て光を照射して潜像を形成する露光手段と、前記感光体
   上にできた前記潜像を現像剤により可視化する現像手段
   と、前記テスト画像の可視像の濃度を検出する濃度検出
   手段と、前記帯電手段により前記感光体に与える帯電量
   と前記現像手段において前記現像剤の付着を操作するた
   めに印可する現像バイアス電圧と前記露光手段の露光強
   度の３つの操作パラメータの内、前記帯電量と前記現像
   バイアス電圧の設定値を演算する第１の操作パラメータ
   演算手段と、前記露光強度の設定値を演算する第２の操
   作パラメータ演算手段と、前記第１の操作パラメータ演
   算手段および第２の操作パラメータ演算手段の演算結果
   に基づき、前記帯電手段、露光手段および現像手段に設
   定値を与える設定値出力手段と、 前記帯電量、前記露光強度、前記現像バイアスの設定
   値、および前記濃度検出手段の出力から特性パラメータ
   値を算出する特性パラメータ演算手段と、前記特性パラ
   メータの値が通常範囲にあるか否かを判別する特性パラ
   メータ範囲判別手段とを有し、 前記濃度検出手段により検出した前記テスト画像の可視
   像の濃度に応じて、前記帯電量および前記現像バイアス
   の２つのパラメータを操作して出力画像濃度の制御を行
   い、前記特性パラメータ範囲判別手段において前記特性
   パラメータの値が前記通常範囲にないと判断された場合
   に、前記第２の操作パラメータ演算手段において前記露
   光強度について演算を行うことを特徴とする出力画像濃
   度制御装置。