JPH07244412A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベタ画像や文字等に要求される高濃度のトナ
ー像を像担持体上に形成する電位（反転現像の場合には
最も低い電位レベル）でパッチ画像を形成し、パッチ画
像を検出することによって得られる濃度信号によって画
像濃度を精度よく制御する。 【構成】 帯電手段（32）、潜像形成手段（13）、複数
の現像器（14）の現像スリーブ駆動手段（34）、現像バ
イアス印加手段（35）を制御して像担持体（10）上に各
色のトナー像に対応した複数のパッチ画像を形成するパ
ッチ形成制御手段（31）と複数のパッチ画像の濃度を検
知する光学的検知手段（100）とを設け、パッチ形成
制御手段（31）はパッチ画像の形成条件を画像用のトナ
ー像形成条件とは異なる条件とし、パッチ形成制御手
段（31）は、光学的検知手段（100）の検知出力（33）
に応じて、画像用トナー像の濃度が所定の条件となるよ
うに、帯電手段（32）、現像スリーブ駆動手段（34）又
は現像バイアス印加手段（35）の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッチ画像を検出する
ことによって得られる濃度信号により画像形成条件の制
御を行う画像形成装置に関する。さらに詳しくは、カラ
ー画像形成時における画像形成条件の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置においては、現像剤を収容
する現像器を備えていて、現像器による反転現像等によ
って像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を記
録材上に転写して画像の記録を行う。

【０００３】また、カラー画像形成時においては、例え
ばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び
黒（ＢＫ）の各現像剤を収容する４個の現像器を備えて
いて、それぞれの現像器による反転現像によって形成し
た単色のトナー像を像担持体上で重ね合わせることによ
ってカラーのトナー像を形成し、これを記録材上に転写
してカラー画像の記録を行う。

【０００４】この場合、像担持体上に記録された画像の
画像濃度が、多量のコピーに際しても安定して維持され
ているか否かが画像の画質に大きく影響する。

【０００５】また、カラー画像形成時には、複数の単色
のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するため
に、各単色のトナー像が、カラー画像の構成上それぞれ
バランスのとれた画像濃度に現像されているか否かが、
カラー画像の再現性等に大きく影響を及ぼす。特に、
Ｙ，Ｍ及びＣの１次色を重ね合わせて作る２次色（レッ
ド（Ｒ），グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）等）の色を
安定化するのが難しい。

【０００６】この為に、通常、画像形成装置には、トナ
ー像の画像濃度を管理するための制御手段が設けられて
いる。

【０００７】トナー像の画像濃度の管理手段としては、
像担持体にトナー像に対応する標準濃度の票板状のパッ
チ画像を形成し、このパッチ画像を検出して得られる濃
度信号によって、画像形成条件を制御するもの（特開昭
63-106672号公報）や、装置内の湿度に応じて現像器の
現像スリーブの回転数を制御する方法が知られている
（特開平2-186368号公報）。

【０００８】パッチ画像の濃度検出には、発光素子と受
光素子から構成される光学的検知手段が利用されるが、
パッチ画像を検出して得られる光学的検知手段の出力電
圧と像形成体上のトナー付着量との関係は、図１に示す
ようになっている。

【０００９】比較的トナー付着量の少ない低濃度又は中
間調の濃度（図１におけるＡ及びＢ点）では、良好な検
知感度を示すが、トナー付着量の多いベタ画像や文字等
の濃度（図１におけるＣ及びＤ点）では、検知感度が著
しく低下する性質がある。

【００１０】これは、光学的検知手段においては、図２
（ａ）及び図２（ｂ）のような場合では、その差を比較
的良好に検出できるのに対して、図２（ｃ）及び図２
（ｄ）のように、像担持体上の表面にトナーが一面に付
着し、さらにその上に重なって付着していくような場合
には、すでに像担持体の表面がトナーで覆われている為
に、その差を光学的に検出できないことに起因する。
（図１上のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点のトナー付着の状況を示し
たのが図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。）この
為に従来では、高濃度のベタ画像や文字等に対応したパ
ッチ画像を作成しその濃度検出を行うことをせずに、低
濃度又は中間調の濃度のパッチ画像を作成し濃度検出を
行っていた。

【００１１】しかしながら、画像濃度が多量のコピーに
際しても安定して維持される為には、又カラー画像形成
時には、Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＢＫの各色がそれぞれバランス
のとれた画像濃度に現像されるようにする為には、ベタ
画像や文字等に要求される高濃度のトナー像がどのよう
に現像されるかを的確に検知して制御を行う必要がある
とされている。

【００１２】また、像担持体の長期使用による表面汚れ
・傷等により、前述した光学的検知手段の出力が、同じ
濃度のパッチ画像に対して、異なってしまうと言う問題
があった。

【００１３】また、カラー画像形成時において、各色ト
ナーの反射濃度の違い等によって、前述した光学的検知
手段の出力が、相互にバランス良く出力されないと言う
問題点があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述したベ
タ画像や文字等に要求される高濃度のトナー像を像担持
体上に形成する電位（反転現像の場合には、最も低い電
位レベルＶ_L）でパッチ画像を形成し、パッチ画像を検
出することによって得られる濃度信号によって画像濃度
を精度よく制御することを第１の目的とする。

【００１５】また、本発明は、パッチ画像の濃度検出方
法を改善し、像担持体の長期使用による表面汚れ・傷等
にかかわらず、良好に画像濃度を制御することを第２の
目的とする。

【００１６】また、本発明は、カラー画像形成装置の場
合において、各色トナーの反射濃度の違い等によって、
各単色のトナー像が、カラー画像の構成上それぞれバラ
ンスのとれた画像濃度に現像されるように画像濃度を制
御することを第３の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記第１乃至第３の目的
は、像担持体と、前記像担持体上を帯電する帯電手段
と、画像情報に応じて帯電された前記像担持体上に画像
用の潜像を形成するパッチ潜像形成手段と、前記画像用
の潜像を現像して画像用のトナー像を形成する現像手段
と、前記現像手段に現像バイアスを印加する現像バイア
ス印加手段とを有した画像形成装置において、前記帯電
手段、前記潜像形成手段、前記現像手段及び前記現像バ
イアス印加手段を制御して前記像担持体上にパッチ画像
を形成するパッチ形成制御手段と、前記パッチ画像の濃
度を検知する光学的検知手段とを有し、前記パッチ形成
制御手段は前記パッチ画像の形成手段を前記画像用のト
ナー像形成条件とは異なる条件とし、前記パッチ形成制
御手段は、前記光学的検知手段の検知出力に応じて前記
像担持体上に形成される前記画像用トナー像の濃度が所
定の条件となるように前記帯電手段、前記現像手段又は
前記現像バイアス印加手段を制御することを特徴とする
画像形成装置（第１発明）及び像担持体と、前記像担持
体上を帯電する帯電手段と、画像情報に応じて帯電され
た前記像担持体上に画像用の潜像を形成する潜像形成手
段と、前記画像用の潜像を互いに異なった色のトナーで
現像して画像用のトナー像を形成する複数の現像手段
と、前記複数の現像手段に現像バイアスを印加する現像
バイアス印加手段とを有した画像形成装置において、前
記帯電手段、前記潜像形成手段、前記複数の現像手段及
び前記現像バイアス印加手段を制御して前記像担持体上
に複数の現像手段のそれぞれのトナー像に対応した複数
のパッチ画像を形成するパッチ形成制御手段と、前記複
数のパッチ画像の濃度を検知する光学的検知手段とを有
し、前記パッチ形成制御手段は前記複数のパッチ画像の
形成手段を前記画像用のトナー像形成条件とは異なる条
件とし、前記パッチ形成制御手段は、前記光学的検知手
段の検知出力に応じて前記像担持体上に形成される前記
画像用トナー像の濃度が所定の条件となるように前記帯
電手段、前記複数の現像手段又は前記現像バイアス印加
手段を制御することを特徴とする画像形成装置（第２発
明）によって達成される。

【００１８】

【作用】第１及び第２の本発明の画像形成装置で、上記
第１の目的は、像担持体上に形成したパッチ画像を光学
的検知手段によって検知して画像濃度を制御する画像形
成装置において、パッチ画像を通常とは異なる現像条件
をもって像担持体上に作成することによって達成され
る。

【００１９】さらに詳しくは、通常とは異なる現像条件
とは、現像器の現像スリーブ、現像バイアス、又は帯電
電圧等を通常の画像形成時とはことなる条件に設定し、
ベタ画像や文字等に要求される高濃度のトナー像を像担
持体上に形成する電位（反転現像の場合には、最も低い
電位レベルＶ_L）でパッチ画像を形成すること等を言
う。

【００２０】上記第２の目的は、光学的検知手段の出力
信号を適正に補正することによって達成される。

【００２１】上記第３の目的は、各色トナーの色に応じ
て各色のパッチ画像の形成条件を切り替えることによっ
て達成される。また、各色トナーの色に応じて光学的検
知手段の出力信号を適正に補正することによっても達成
される。

【００２２】

【実施例】本発明の画像形成装置の構成とその作用を図
３に示した実施例によって説明する。

【００２３】図３において10は像担持体である感光体ド
ラムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので接地
されて時計方向に駆動回転される。12はスコロトロン帯
電器で、感光体ドラム10周面に対しＶ_Hの一様な帯電が
Ｖ_Gに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによ
るコロナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯
電器12による帯電に先立って、前プリントまでの感光体
の履歴をなくすために発光ダイオード等を用いたＰＣＬ
11による露光を行って感光体周面の除電をしておく。

【００２４】感光体への一様帯電ののち像露光手段13に
より画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段
13は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転す
るポリゴンミラー131、ｆθレンズ等を経て反射ミラー1
32により光路を曲げられ走査がなされるもので、感光体
ドラム10の回転（副走査）によって潜像が形成される。
本実施例では文字部に対して露光を行い、文字部の方が
低電位Ｖ_Lとなるような反転潜像を形成する。

【００２５】感光体ドラム10周縁にはイエロー（Ｙ）・
マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・黒色（ＢＫ）等のトナ
ーとキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像
器14が設けられていて、先ず１色目の現像がマグネット
を内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ141に
よって行われる。現像剤はフェライトをコアとしてその
まわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポ
リエステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御
剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるも
ので、現像剤は層形成手段によって現像スリーブ141上
に100〜600μmの層厚（現像剤）に規制されて現像域へ
と搬送される。

【００２６】現像域における現像スリーブ141と感光体
ドラム10との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい0.2〜
1.0mmとして、この間にＶ_ACのＡＣバイアスとＶ_DCのＤ
Ｃバイアスが重畳して印加される。Ｖ_DCとＶ_H、トナー
の帯電は同極性であるため、Ｖ_ACによってキャリアから
離脱するきっかけを与えられたトナーはＶ_DCより電位の
高いＶ_Hの部分には付着せず、Ｖ_DCより電位の低いＶ_L部
分に付着し顕像化（反転現像）が行われる。

【００２７】１色目の顕像化が終わった後２色目の画像
形成行程にはいり、再びスコロトロン帯電器12による一
様帯電が行われ、２色目の画像データによる潜像が像露
光手段13によって形成される。このとき１色目の画像形
成行程で行われたＰＣＬ11による除電は、１色目の画像
部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により
飛び散るため行わない。

【００２８】再び感光体ドラム10周面の全面に亘ってＶ
_Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像のない部
分に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現像が行わ
れるが、１色目の画像がある部分に対し再び現像を行う
部分では、１色目の付着したトナーにより遮光とトナー
自身のもつ電荷によってＶ_M′の潜像が形成され、Ｖ_DC
とＶ_M′の電位差に応じた現像が行われる。この１色目
と２色目の画像の重なりの部分では１色目の現像をＶ_L
の潜像をつくって行うと、１色目と２色目とのバランス
が崩れるため、１色目の露光量を減らしてＶ_H＞Ｖ_M′＞
Ｖ_Lとなる中間電位とすることもある。

【００２９】３色目、４色目についても２色目と同様の
画像形成行程が行われ、感光体ドラム10周面上には４色
の画像が形成される。

【００３０】一方給紙カセット15より半月ローラ16を介
して搬出された記録紙は一旦停止し、転写のタイミング
の整った時点で給紙ローラ17の回転作動により転写域へ
と給紙される。

【００３１】なお、図３に示す画像形成装置は自動給紙
機構による給紙の他に、手差しによる給紙もできるよう
になっている。手差し給紙台60により手差しされた記録
紙Ｐはピックアップローラ61の回転により搬送され、前
述した給紙カセット15からの給紙と同様のプロセスを経
て転写域に給紙される。

【００３２】転写域においては転写のタイミングに同期
して感光体ドラム10の周面に転写ローラ18が圧接され、
給紙された記録紙を挟着して多色像が一括して転写され
る。

【００３３】次いで記録紙はほぼ同時に圧接状態とされ
た分離ブラシ19によって除電され感光体ドラム10の周面
により分離して定着装置20に搬送され、熱ローラ201と
圧着ローラ202の加熱、加圧によってトナーを溶着した
のち排紙ローラ21を介して装置外部に排出される。なお
前記の転写ローラ18及び分離ブラシ19は記録紙の通過後
感光体ドラム10の周面より退避離間して次なるトナー像
の形成に備える。

【００３４】一方記録紙を分離した感光体ドラム10は、
クリーニング装置22のブレード２２１の圧接により残留
トナーを除去・清掃し、再びＰＣＬ１１による除電と帯
電器12による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに
入る。なお前記のブレード221は感光体面のクリーニン
グ後直ちに移動して感光体ドラム10の周面より退避す
る。

【００３５】以下前記装置の画像形成部を構成する各機
材の機能、性能の特徴について説明する。

【００３６】（感光体）感光体ドラム10は安定した回転
作動により周面のＯＰＣ感光体に前記のスコロトロン帯
電器12による均一な帯電作用が実現される。帯電に際し
グリッド電位が制御されて帯電電位の安定が図られる。
感光体の仕様ならびにその帯電条件は一例として次のよ
うに設定される。

【００３７】 感 光 体 ： ＯＰＣ φ120 線速 100mm／sec 負帯電 帯電条件 ： 帯電ワイヤ：白金線（クラッド又はアロ
イ）が好ましく用いられる。Ｖ_H−850Ｖ，Ｖ_L−50Ｖ （像露光）図４（ａ）は像露光手段13のレイアウトの平
面と側面を、また図４（ｂ）は前記像露光手段13に使用
される半導体レーザユニット135の説明図である。

【００３８】感光体ドラム10周面のＯＰＣ感光体は帯電
器12により負帯電とされたあと、像露光手段13の半導体
レーザユニット135の発光による露光を受けて静電潜像
を形成する。

【００３９】プリンタコマンドを解読するフォーマッタ
からの画像データはレーザダイオード（ＬＤ）変調回路
に送られて、変調された画像信号により半導体レーザユ
ニット135のＬＤが発光すると、そのビーム光はミラー1
32を介しビームインデックス136により各走査線の同期
が図られてポリゴンミラー131に投射される。

【００４０】ポリゴンミラー131はその多面体でビーム
光を反射して走査し、その走査光はｆθレンズ133、シ
リンドリカルレンズ134によりビーム形が補正されたあ
と反射ミラー132を介して感光体を露光して主走査を行
い、静電画像を形成する。

【００４１】レーザ光は光学系により600ＤＰＩ相当に
ビーム径が絞られる。従って高品質画像を得るためには
トナーの粒径も小さくする必要がある。本実施例では各
色とも８μmのサイズのトナーを使用している。ただし
ユーザにとって最も重要なのは黒色の文字品質であり、
黒色トナーは小粒径トナー（７μm〜11μm）が好適であ
る。

【００４２】像露光の光学系としては例えば次に記す構
成のものが使用される。

【００４３】 ポリゴンミラー ： ６面、回転数23600rpm エアーベアリング採用 レンズ焦点距離 ： ｆ＝140mm ドットクロック ： 20MH₂ ビ ー ム 径 ： 約60×80μm （現 像）図５は現像器14の構成を示したもので、前記
のトナーボックスより供給されたトナーは現像器の右端
部に落下され、相反する方向に回転する一対の撹拌スク
リュ142によってキャリアと撹拌混合され、所定の帯電
量（Ｑ／Ｍ）に設定される。

【００４４】撹拌された二成分現像剤は供給ローラ143
を介して現像スリーブ141に搬送され、層厚規制部材144
によって薄層とされて感光体ドラム10の現像域に搬送さ
れ、次に記す現像条件によって静電潜像の反転現像を行
う。

【００４５】現 像 間 隙 ： 0.5mmト ナ ー 搬 送 量 ： 20〜30mg／cm² 現像バイアス（ＡＣ） ： ２KV、８KH₂ （ＤＣ） ： −750Ｖ 現像スリーブ回転方向 ： 感光体ドラムに対し正転 次に、本発明の画像濃度調整について説明する。

【００４６】まず画像濃度調整の概略について、図６
（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。

【００４７】制御回路31は、像露光手段13、グリット電
圧電源32、現像スリーブ制御回路34及び現像バスアス電
源35等を制御して、感光体ドラム10上に各色トナーに応
じた４つのパッチ画像Ｐを形成する。

【００４８】各色別に形成されたパッチ画像Ｐは、図６
（ａ）に示す如くクリーニング装置20の感光体ドラム10
の回転方向の上流側に位置するパッチ検知ユニット100
によってその反射率すなわちパッチ画像の画像濃度が検
出される。

【００４９】パッチ検知ユニット100は、図６（ｂ）に
示すようにＬＥＤからなる発光部101とフォトトランジ
スタからなる受光部102から構成されていて、感光体ド
ラム10の回転に応じて前記各色別に形成されたパッチ画
像Ｐの反射率を検出し、その反射率に応じた出力信号を
検知回路33に送る。

【００５０】図10に検知回路33の回路構成の一例を示
す。ここでは、Voutが出力電圧に相当する。

【００５１】ここでは、１つのパッチ検知ユニット100
についての回路構成を示したが、イエロー（Ｙ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれの
パッチ画像に対応して４つのパッチ検知ユニットを設け
ても良いし、１つのパッチ検知ユニットによってイエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｂ
Ｋ）のそれぞれのパッチ画像の全ての濃度を検知しても
良い。

【００５２】検知回路33は、制御回路31にパッチ検知ユ
ニット100が検知したパッチ画像の反射率に応じた出力
信号を電圧に変換して出力する。

【００５３】制御回路31は、後述する方式に基づいて、
グリッド電圧電源32、現像スリーブ駆動回路34又は現像
バイアス電源35を調整して、パッチ画像Ｐのトナー付着
量が所定の値になるように制御する。このように制御さ
れることによって、結果的に感光体ドラム10上に形成さ
れる画像信号によるトナー像のトナー付着量が一定にな
るように制御される。

【００５４】パッチ画像Ｐのトナー付着量が所定の値に
なるように制御する方法の１例として、現像器14の現像
スリーブ141の周速を調整した場合について説明する。

【００５５】なお、現像バイアス及びグリッド電圧につ
いても、現像スリーブの周速の制御と同様に検知回路33
の出力電圧に対応して制御することにより、パッチ画像
Ｐのトナー付着量を所定の値に制御することが可能であ
る。

【００５６】検知回路33の出力電圧は、パッチ画像Ｐの
トナー付着量に対して図７（ａ）に示すような関係にあ
って、制御の対象とする範囲のトナー付着に対しては、
図示の如くトナー付着量に対してほぼ直線的に減少する
出力電圧が得られるようになっている。

【００５７】一方パッチ画像Ｐのトナー付着量は現像器
14の現像スリーブ141の周速に対して図７（ｂ）に示す
ような比例関係にあることから、図７（ｃ）に示す如く
現像スリーブ141の周速を前述した検知回路33の出力電
圧に比例させて変化させることによりパッチ画像Ｐのト
ナー付着量を所定の値に制御することが可能となる。

【００５８】制御回路31によって現像スリーブ駆動回路
34を制御して、現像スリーブ141の周速度を調整するこ
とにより、パッチ画像Ｐのトナー付着量が所定の値に制
御され、結果として画像信号によるトナー像のトナー付
着量が一定になるように制御される。

【００５９】したがって、画像信号によるトナー像の画
像濃度の的確な制御を実現することが可能となる。

【００６０】具体的なトナー像の画像濃度制御方法を以
下に示す。

【００６１】パッチ画像Ｐは比較的短いインターバルで
例えば３〜４枚程度の極く少数のプリント毎に形成さ
れ、その都度パッチ画像Ｐの画像濃度の検出信号にもと
づいて微小な画像濃度の調整を行い、その検出ならびに
調整の動作を頻繁に反復することによって画像濃度を基
準値に近いレベルに維持するように構成している。

【００６２】前述した画像濃度調整のプロセスを図８に
示すフローチャートによって説明する。プリントスター
トにより(1)パッチ画像Ｐが形成され、第１の実施例同
様その画像濃度がパッチ検知ユニット100によって検出
されて(2)検知回路により出力電圧とされる(3)。

【００６３】この出力電圧は標準濃度の場合の出力電圧
の基準値と比較され(4)その差が規定の値より小さい時
には画像濃度の調整は行われず、規定の値より大きい時
には濃度調整信号を現像スリーブ周速の微小量の制御を
行うよう制御回路に出力する(5)。

【００６４】前記の微小量の制御を行う制御回路は、検
知回路の出力電圧に対し現像スリーブ141の周速を図９
に示すように階段状に変化させることの出来るプログラ
ムを備えていて、前述した濃度調整信号が入力されると
現像スリーブ141の周速を前記プログラムに従って何段
階かＵＰもしくはＤＯＷＮするよう単位時間当りの回転
数（以下、単に回転数という）が制御される。すなわち
例えばパッチ画像Ｐの画像濃度が小さく従って出力電圧
が基準値より大きい場合には、現像スリーブ141の周速
をＵＰすることによって画像濃度の調整が行われ、この
動作を反復することによりフィードバックが行われ、検
知回路の出力電圧は常に前述した基準値に近づけられる
よう画像濃度の調整が行われる。

【００６５】次に、パッチ画像形成時に、通常の画像形
成時とは異なる現像条件でパッチ画像を形成する点につ
いて説明する。

【００６６】本実施例の場合には、ベタ画像や文字等に
要求される高濃度のトナー像を感光体ドラム10上に形成
するために0.4μJ／cm²のレーザーパワーで、感光体ド
ラム10上に電位Ｖ_L −50Ｖの潜像を形成しなければなら
ない。

【００６７】しかしながら図15（ａ）のように、感光体
ドラム10上に電位Ｖ_L −50Ｖの潜像を形成して、0.7mg
／cm²に達する大量のトナーが付着したパッチ画像が形
成されても、パッチ検知ユニット100の検知感度の低い
領域の２Ｖ以下で検知がなされ、その精度は極めて悪
い。

【００６８】そこで、パッチ検知ユニット100の検知感
度の良い領域の４Ｖ前後で検知がなされるようにするた
めには図15（ｂ）に示されるように0.07μJ／cm²のレー
ザーパワーで、感光体ドラム10上に0.2mg／cm²のトナー
が付着したパッチ画像を形成しなければならない。

【００６９】このようにすると、最も確実に検知しなけ
ればならない、ベタ画像や文字等に要求される高濃度の
トナー像を感光体ドラム10上に形成するためのレーザー
パワー（0.4μJ／cm²）によって、どの様なトナー像が
感光体ドラム10上に形成されるかが判別できない。

【００７０】そこで、本発明では、ベタ画像や文字等に
要求される高濃度のトナー像を感光体ドラム10上に形成
するためのレーザーパワー（0.4μJ／cm²）によって
も、パッチ検知ユニット100の検知感度の良い領域での
パッチ画像が形成されるように、通常とは異なる画像形
成条件としている。

【００７１】図16（ａ）は、画像形成条件切り替えの第
１の実施例を示すもので、現像スリーブ141のスリーブ
周速を通常の画像形成時の280rpm（固定）から80rpm
（固定）に低下させて、イエロー（Ｙ）と、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれについ
て、パッチ画像を形成する。

【００７２】スリーブ周速を低下させることにより、図
16（ａ）に示すようにパッチ画像時の現像特性を得るこ
とができる。

【００７３】このようにすることで、ベタ画像や文字等
に要求される高濃度のトナー像を感光体ドラム10上に形
成するためのレーザーパワー（0.4μJ／cm²）によっ
て、感光体ドラム10上に電位Ｖ_L −50Ｖの潜像が形成さ
れ、0.2mg／cm²トナーが付着したパッチ画像が形成され
て、パッチ検知ユニット100の検知感度の良い領域（出
力電圧４Ｖ前後）となる。

【００７４】このような状態で、イエロー（Ｙ）と、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれ
のパッチ画像の濃度検知を行い、パッチ検知ユニット10
0の出力電圧に応じて、感光体ドラムの特性の変動及び
現像特性の変動に係わらず、パッチ画像のトナー付着量
が所定の値となるように、図６（ａ）の制御回路31がグ
リッド電圧電源32を制御して帯電電圧を調整する。帯電
電圧調整後、画像信号によるトナー像形成時には、スリ
ーブ周速を元の280rpmにもどす。

【００７５】スリーブ周速とトナー付着量との間には比
例関係があるので、このように制御することによって、
画像信号によるトナー像形成時において、トナー像のト
ナー付着量が一定になるように制御されることとなる。

【００７６】図16（ｂ）は、画像形成条件切り替えの第
２の例を示すもので、現像バイアス（ＤＣ）を通常の画
像形成時の−750Ｖから−250Ｖに低下させて、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）
のそれぞれのパッチ画像を形成する。

【００７７】現像バイアスを低下させることにより、図
16（ｂ）に示すようにパッチ画像時の現像特性を得るこ
とができる。

【００７８】このようにすることで、ベタ画像や文字等
に要求される高濃度のトナー像を感光体ドラム10上に形
成するためのレーザーパワー（0.4μJ／cm²）によっ
て、感光体ドラム10上に電位Ｖ_L −50Ｖの潜像が形成さ
れ、0.2mg／cm²トナーが付着したパッチ画像が形成され
て、パッチ検知ユニット100の検知感度の良い領域（出
力電圧４Ｖ前後）となる。

【００７９】このような状態で、イエロー（Ｙ）と、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれ
のパッチ画像の濃度検知を行い、パッチ検知ユニット10
0の出力電圧に応じて、感光体ドラムの特性の変動及び
現像特性の変動に係わらず、パッチ画像のトナー付着量
が所定の値となるように、図６（ａ）の制御回路31がグ
リッド電圧電源32を制御して帯電電圧を調整する。帯電
電圧の調整後、画像信号によるトナー像形成時には、現
像バイアスを元の−750Ｖに戻す。

【００８０】現像電位（Ｖ_L−Ｖ_DC）とトナー付着量と
の間には比例関係があるので、このように制御すること
によって、画像信号によるトナー像形成時において、ト
ナー像のトナー付着量が一定になるように制御させるこ
ととなる。

【００８１】図16（ｃ）は、画像形成条件切り替えの第
３の実施例を示すもので、現像スリーブ141のスリーブ
周速を通常の画像形成時の回転数Ｎ１rpmから２／７の
回転数Ｎ２rpmに低下させて、イエロー（Ｙ）と、マゼ
ンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれの
パッチ画像を形成する。

【００８２】スリーブ周速を低下させることにより、図
16（ｃ）に示すようにパッチ画像時の現像特性を得るこ
とができる。

【００８３】このようにすることで、ベタ画像や文字等
に要求される高濃度のトナー像を感光体ドラム10上に形
成するためのレーザーパワー（0.4μJ／cm²）によっ
て、感光体ドラム10上に電位Ｖ_L −50Ｖの潜像が形成さ
れ、0.2mg／cm²トナーが付着したパワー画像が形成され
て、パッチ検知ユニット100の検知感度の良い領域（出
力電圧４Ｖ前後）となる。

【００８４】このような状態で、イエロー（Ｙ）と、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれ
のパッチ画像の濃度検知を行い、パッチ検知ユニット10
0の出力電圧に応じて、感光体ドラムの特性の変動及び
現像特性の変動に係わらず、各色トナーに応じたパッチ
画像のトナー付着量が所定の値となるように、図６
（ａ）の制御回路31が現像スリーブ駆動回路34を制御し
て、各スリーブのスリーブ周速をそれぞれ調整する（調
整後のスリーブの回転数をＮ₂′rpmとする）。

【００８５】画像信号によるトナー像形成時には、常
に、調整されたそれぞれのパッチ画像形成時のスリーブ
周速Ｎ₂′rpmの７／２にスリーブ周速を設定するように
している。

【００８６】スリーブ周速とトナー付着量との間には比
例関係があるので、このように制御することによって、
画像信号によるトナー像形成時において、トナー像のト
ナー付着量が一定になるように制御されることとなる。

【００８７】前述した実施例１・２に対応して、スリー
ブ周速及び現像バイアスを変更しないでパッチ画像の濃
度検知を行った比較１、及び前述した実施例３に対応し
て、スリーブ周速を２／７に低下させないでパッチ画像
の濃度検知を行った比較２について、本発明者がそれぞ
れ10万枚におよぶプリントテストを行った結果を、実施
例１〜３と共に表１に示す。

【００８８】

【表１】

【００８９】この結果、通常の画像条件とは異なった画
像条件でパッチ画像を形成した実施例１〜３では、良好
なパッチ画像の検知性及び色安定性を得ることができた
が、比較例１及び２においては、表１に示すようにパッ
チ画像の検知性が悪く、色調や濃度の安定性に欠ける点
が認められた。

【００９０】また、上記の実施例１及び２では、グリッ
ド電圧電源32を制御することによって帯電電圧を調整
し、パッチ画像のトナー付着量が所定の値となるように
制御したが、イエロー（Ｙ）と、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）のそれぞれの現像バイアス電源
35を制御してそれぞれの現像バイアスを調整するように
しても良いし、現像スリーブ駆動回路34を制御して、そ
れぞれのスリーブ周速を調整するようにしても良い。

【００９１】上記の実施例１〜３においては、イエロー
（Ｙ）と、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｂ
Ｋ）によるカラー画像形成時における補正について示し
たが、黒（ＢＫ）のみによるモノクロ画像形成時にも同
様に濃度制御が可能である。

【００９２】本発明において、画像濃度調整は前述のよ
うに行われるが、図６（ａ）の検知回路33の出力電圧は
以下の原因でその出力が変動するので、その補正がなさ
れることが好ましい。

【００９３】以下に検知回路33の出力電圧の補正につい
て説明する。

【００９４】検知回路33の出力電圧の補正には、第１の
感光体ドラム10の感光面等から光反射特性の変動による
補正、第２のトナーの色による光透過率の違いによる補
正の２つの補正が考えられる。

【００９５】前述の２つの補正を両方とも行っても良い
し、一方のみ行ってもよい。

【００９６】まず、感光体ドラム10の感光面からの光反
射特性の違いによる補正（以下ベースライン補正と言
う）について説明する。

【００９７】パッチ画像Ｐより検出される画像濃度は感
光体ドラム10の感光面の光反射特性ならびにパッチ検知
ユニット100の反射光検出能力の差によっても左右され
る。

【００９８】感光体ドラム10の感光面は基体上に光吸収
層を備えているが、この光吸収層は製品によって厚さに
バラツキがあり、従って感光面の反射率に若干の個差を
生ずるのが避けられない。

【００９９】図11（ａ）〜（ｃ）は感光面のトナー付着
量に対する検出回路からの出力電圧の変化を示したもの
で、図11（ａ）は標準的な反射率を備える感光体Ｓを使
用した場合のトナー付着量に対する出力電圧Ｖ_Sの変化
と、それに前後する反射率を備える感光体ＨおよびＬを
使用した場合の出力電圧Ｖ_HおよびＶ_Lの変化を対比した
ものであり、トナーの付着量の変化に関係なく出力電圧
にほぼ一定の差を生じている。

【０１００】また感光体ドラム10の感光面は長期の使用
によりスリ疵等により乱反射面となりその反射率を徐々
に低下して行く。図11（ｂ）は使用開始時の感光体Ｉに
よるトナー付着量に対する出力電圧Ｖ_Iの変化を例えば1
0万枚のプリント終了時の感光体Ｐによる出力電圧Ｖ_Pの
変化を対比したもので、この場合もトナーの付着量の変
化に関係なく出力電圧にほぼ一定の差を生ずることが判
る。

【０１０１】さらに標準的な反射率を備える新規の感光
体ドラム10を使用したとしても、パッチ検知ユニット10
0が長期の使用により発光部や受光部にトナーやほこり
が付着して反射光の検出能力が低下している場合には検
出回路からの出力電圧も当然低下する。図11（ｃ）は清
浄な状態のパッチ検知ユニット100Ａによって検出され
る場合のトナー付着量に対する出力電圧Ｖ_Aの変化と例
えば10万枚のプリントによって検出能力の低下したパッ
チ検知ユニット100Ｂによって検出される場合の出力電
圧Ｖ_Bの変化との対比を示したもので、この場合も同じ
くトナーの付着量の変化に関係なく出力電圧にほぼ一定
の差が認められる。

【０１０２】これ等の要因による検知回路からの出力電
圧の偏りを補正するため、本発明においては、新規の感
光体ドラム10の感光体の反射率をトナーを付着しない状
態でパッチ検知ユニット100により測定してその値を制
御論理回路のメモリに予め記憶しておく。次いで所定枚
数例えば100枚のプリント終了毎に同じくトナーを付着
しない状態での感光体の反射率の測定を反復してその都
度出力電圧の差を算出し、この出力電圧差によってパッ
チ画像Ｐの検出による検知回路からの出力電圧のベース
ラインを補正する。その結果感光体のバラツキやノイズ
ならびに長期の使用によるパッチ検知ユニット100の検
出能力の低下に伴う出力電圧の偏りが自動的に補正され
て、パッチ画像Ｐの正しい濃度検出とそれに基づく画像
濃度の適確な制御が実現される。

【０１０３】図12においてＶ１およびＶ２はトナーの付
着しない状態でのそれぞれ新規および所定枚数プリント
後の感光面の検出による出力電圧を示し、その出力電圧
の偏（Ｖ１−Ｖ２）をトナーを付着した場合の後者の出
力電圧Ｖ２Ｓに加算することによって新規の感光面を使
用した場合に対応した出力電圧Ｖ１Ｓを得ることが出来
る。

【０１０４】本発明者が、実施例に示したようにパッチ
画像Ｐの濃度検出による出力電圧にベースラインの補正
を加えた場合を、従来のようにベースラインの補正を一
切加えない場合（比較例）と対比させた結果、表１に示
す如く使用開始の初期には双方の例ともに特に問題は見
当たらないが、比較例ではプリント枚数が５万枚の時点
で色バランスにくずれが認められ、10万枚に達するとさ
らに画像濃度の低下が現れるのに対し、実施例では使用
開始の初期と変わりなく終始各色の濃度が適正でバラン
スのとれたカラー画像が得られるのが確認された。

【０１０５】

【表２】

【０１０６】次にトナーの色による光透過率の違いによ
る補正について説明する。

【０１０７】パッチ画像Ｐの画像濃度の検出について、
付着するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）及び黒（ＢＫ）の各トナーはいずれも光透過率の
小さい波長によって検出されることが望ましい。

【０１０８】しかしながら、図13に示す様に各トナーは
波長領域によって光透過率を大きく異にしているため、
一定した波長光によって各色のパッチ画像Ｐの濃度検出
を行った場合、画像濃度は同じであるにも係わらず、検
知回路33の出力電圧に差異を生じてしまうことがある。

【０１０９】そこで、本発明においては、トナーの光透
過率を考慮して、パッチ画像に付着するトナーの量に前
もって色別の格差を設けておき、画像濃度が同じ場合に
は、検知回路33からの出力電圧が同じようになるように
制御している。

【０１１０】発光部101に波長660nmのＬＥＤを使用した
場合における、各色トナーに対応するパッチ画像Ｐにお
けるトナー付着量と出力電圧の関係を、図14に示す。

【０１１１】前述の図14によれば、イエロー（Ｙ）及び
マゼンタ（Ｍ）についてのトナー付着量0.3mg／cm²とシ
アン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）についてのトナー付着量0.2m
g／cm²が、同一の出力電圧を生じる。

【０１１２】したがって、予めイエロー（Ｙ）及びマゼ
ンタ（Ｍ）と、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）との関係を
メモリに記憶しておき、出力電圧を前記の関係に比例し
て補正し、画像濃度が同じ場合には、検知回路33からの
出力電圧が同じようになるように制御することが可能で
ある。

【０１１３】具体的には、同じトナー付着量0.2mg／cm²
に対して、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）について
の出力電圧Ａと、シアン（Ｃ）及び黒（ＢＫ）について
の出力電圧Ｂが同じ出力電圧として検知回路33から出力
されるように補正すれば良い。また制御回路31において
このような補正を行ってもよい。

【０１１４】本発明者が、同一の画像形成装置によっ
て、約10,000枚に及ぶプリントを実施して、上記の補正
を行った場合と行わない場合とで、画像の色安定性を各
色毎にチェックした結果、補正を行った場合にはいずれ
の色に対しても安定した色調が得られたのに対し、補正
を行わない場合には何れかの色に安定性に欠ける傾向が
認められた。

【０１１５】また、上記のトナーの色による光透過率の
違いは、以下の方法によっても補正することが可能であ
る。

【０１１６】すなわち、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ
（Ｍ）についてのパッチ画像を形成する場合と、シアン
（Ｃ）及び黒（ＢＫ）についてのパッチ画像を形成する
場合で、像露光手段13の出力の切り換え、現像スリーブ
141のスリーブ周速、現像バイアス又は帯電電圧を前述
の図14のトナー付着量の違いに応じて調整し、トナー色
に係わらず、画像濃度が同じ場合には、検知回路33から
の出力電圧が同じようになるように制御することが可能
である。

【０１１７】また、上記の説明では、660nmの波長のＬ
ＥＤを用いた場合について説明したが、570nmの波長の
ＬＥＤを用いた場合には、図13に示されるように、イエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｂ
Ｋ）を区別して、画像濃度が同じ場合には、検知回路33
からの出力電圧が同じようになるように補正を行えば良
い。

【０１１８】

【発明の効果】本発明により、ベタ画像や文字等に要求
される高濃度のトナー像を形成するための露光量による
パッチ画像の濃度を、高感度で検知することが可能とな
り、常に色安定性に優れたカラー画像の得られるカラー
画像形成装置が提供されることとなった。

【０１１９】なお、本実施例においては、デジタル方式
のカラー画像形成装置における画像濃度調整について説
明したが、本発明はアナログ方式のカラー画像形成装置
又はモノクロの画像形成装置に対しても適用可能であっ
て、色調や階調の豊かな画像を形成するのに極めて有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】パッチ検知ユニットの出力電圧とトナー付着量
の関係を示すグラフ。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は像担持体上のトナーの付着状
態を示すサンプル図。

【図３】本発明のカラー画像形成装置の構成図。

【図４】（ａ）（ｂ）は像露光手段の構成図。

【図５】現像器の構成図。

【図６】（ａ）（ｂ）はパッチ画像の検知とその信号処
理経路の説明図。

【図７】（ａ）〜（ｃ）はトナー付着量、現像スリーブ
の周速及びパッチ検知ユニットの出力電圧の関係を示す
グラフ。

【図８】現像スリーブの周速を制御するフローチャー
ト。

【図９】現像スリーブの周速を制御するプログラムの一
例。

【図１０】パッチ検知ユニットの回路構成の一例。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は感光体の状態ならびに濃度
検知能力の変化に伴うパッチ検知ユニットの出力電圧の
変化を示すグラフ。

【図１２】パッチ検知ユニットの出力電圧のベースライ
ン補正を示すグラフ。

【図１３】各トナーの光透過率を示すグラフ。

【図１４】パッチ検知ユニットの出力電圧とトナー付着
量を示すグラフ。

【図１５】（ａ）（ｂ）はパッチ画像の現像特性を示す
グラフ。

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は本発明のパッチ画像の現像
特性を示すグラフ。

【符号の説明】

10 感光体ドラム 12 スコロトロン帯電器 13 像露光手段 14 現像器 15 給紙カセット 18 転写ローラ 20 定着装置 31 制御回路 32 グリッド電圧電源 33 検知回路 34 現像スリーブ駆動回路 35 現像バイアス電源 100 パッチ検知ユニット 101 発光部 102 受光部 141 現像スリーブ Ｐ パッチ画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平6−1327 (32)優先日 平６(1994)１月11日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、前記像担持体上を帯電する
   帯電手段と、画像情報に応じて帯電された前記像担持体
   上に画像用の潜像を形成する潜像形成手段と、前記画像
   用の潜像を現像して画像用のトナー像を形成する現像手
   段と、前記現像手段に現像バイアスを印加する現像バイ
   アス印加手段とを有したカラー画像形成装置において、 前記帯電手段、前記潜像形成手段、前記現像手段及び前
   記現像バイアス印加手段を制御して前記像担持体上にパ
   ッチ画像を形成するパッチ形成制御手段と、前記パッチ
   画像の濃度を検知する光学的検知手段とを有し、 前記パッチ形成制御手段は前記パッチ画像の形成手段を
   前記画像用のトナー像形成条件とは異なる条件とし、 前記パッチ形成制御手段は、前記光学的検知手段の検知
   出力に応じて前記像担持体上に形成される前記画像用ト
   ナー像の濃度が所定の条件となるように前記帯電手段、
   前記現像手段又は前記現像バイアス印加手段を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記パッチ形成制御手段は、前記パッチ
   画像形成時には、前記現像手段の現像スリーブの周速を
   前記画像用トナー像形成時とは異なる速度に設定するこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記パッチ形成制御手段は、前記パッチ
   画像形成時には、前記現像バイアスを、前記画像用トナ
   ー像形成時とは異なる速度に設定することを特徴とする
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記像担持体の表面の反射率から、前記
   光学的検知手段の検知出力を補正する検知出力補正手段
   を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 像担持体と、前記像担持体上を帯電する
   帯電手段と、画像情報に応じて帯電された前記像担持体
   上に画像用の潜像を形成する潜像形成手段と、前記画像
   用の潜像を互いに異なった色のトナーで現像して画像用
   のトナー像を形成する複数の現像手段と、前記複数の現
   像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段
   とを有した画像形成装置において、 前記帯電手段、前記潜像形成手段、前記複数の現像手段
   及び前記現像バイアス印加手段を制御して前記像担持体
   上に複数の現像手段のそれぞれのトナー像に対応した複
   数のパッチ画像を形成するパッチ形成制御手段と、前記
   複数のパッチ画像の濃度を検知する光学的検知手段とを
   有し、 前記パッチ形成制御手段は前記複数のパッチ画像の形成
   手段を前記画像用のトナー像形成条件とは異なる条件と
   し、 前記パッチ形成制御手段は、前記光学的検知手段の検知
   出力に応じて前記像担持体上に形成される前記画像用ト
   ナー像の濃度が所定の条件となるように前記帯電手段、
   前記複数の現像手段又は前記現像バイアス印加手段を制
   御することを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記パッチ形成制御手段は、前記複数の
   パッチ画像形成時には、前記複数の現像手段の現像スリ
   ーブの周速を前記画像用トナー像形成時とは異なる速度
   に設定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装
   置。
7. 【請求項７】 前記パッチ形成制御手段は前記複数のパ
   ッチ画像形成時には、前記現像バイアスを、前記画像用
   トナー像形成時とは異なる値に設定することを特徴とす
   る請求項５記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記像担持体の表面の反射率から前記光
   学的検知手段の検知出力を補正する検知出力補正手段を
   有することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記複数のパッチ画像を形成するトナー
   の色に応じて、前記光学的検知手段の検知出力を補正す
   る検知出力補正手段を有することを特徴とする請求項５
   記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記パッチ形成制御手段は、前記複数
    パッチ画像を形成するトナーの色に応じて、前記複数の
    パッチ画像を形成する条件を切り替えることを特徴とす
    る請求項５記載の画像形成装置。