JPH08234635A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最大濃度制御や階調補正制御が不可能な場合
でも画像形成を続けることが可能で、サービスマンが早
期に不具合の原因を判定し得る画像形成装置を提供す
る。 【構成】 現像スリーブ131の線速を固定して現像性を
固定するために用いる濃度センサDS₂と、異なる露光強
度で作成した複数のテストパターン像群の濃度を検知し
た出力によって階調補正曲線を作成するための濃度セン
サDS₁とを備えた画像形成装置において、前記濃度セン
サDS₁,DS₂の出力に異常が生じた場合に、異常発生状況
及びその出力値によって、前回データ又は特定データを
使用し、かつ異常発生状況別に異常発生数を計数する失
敗カウンタＡ〜失敗カウンタＤを備え、このカウンタに
よって前記異常発生数を異常発生別に計数し、前記異常
が発生しても表示部には異常発生の表示をしないことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像剤を収納した現像
手段を有する電子写真式画像形成装置で、特に像担持体
上に複数のテストパターン像を形成し、これを前記現像
手段の現像剤担持体の線速を変えて現像し、そのうち設
定した濃度以上のテストパターン像を得た現像剤担持体
線速に固定した後、異なる露光強度で作成したテストパ
ターン像を形成し、そのテストパターン像の検知データ
によって階調補正曲線を作成して画像形成を行う画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置では、現像剤のトナ
ー濃度の変化やその他の条件変動に伴って生じるコピー
画像の濃度変動を補正するため、画像形成に先立って、
像担持体上に一定露光強度で複数のテストパターン潜像
を形成し、その潜像一つ毎に現像剤担持体の回転数を変
えた（すなわち現像剤担持体の線速を変えた）現像手段
によって現像してテストパターン像群を形成し、そのテ
ストパターン像群の画像濃度を検知し、その出力によっ
て前記現像手段の現像剤担持体の線速を十分な最大濃度
が得られる値に固定する。ただし、現像装置の現像剤は
底部などに透磁率センサを設けて現像剤のトナー濃度を
監視し規定のトナー濃度より低くくなるとトナー補給を
行って現像剤のトナー濃度を一定値に保持される。

【０００３】その後異なる露光強度により複数のテスト
パターン潜像を形成し、このテストパターン潜像を線速
一定の現像剤担持体で現像し、その現像されたテストパ
ターン像群の画像濃度を濃度検知手段で検知し、検知さ
れた一連の濃度データに基づいて階調補正カーブを作成
するよう制御を行う画像形成装置は知られている。

【０００４】上記装置では、画像形成を続行中の現像性
能の低下や像担持体の感光層の電位異常などにより画像
濃度の低下や階調性の崩れが生じることがあるので、一
定のコピー枚数ごとに画像の最大濃度補正及び階調補正
を行うことが必要である。このため前記画像形成装置に
は、画像の最大濃度測定用及び階調補正用の濃度検知手
段が備えられている。

【０００５】また、従来の画像形成装置の画像処理部に
は、予め下記のバックアップ用の補正カーブを書き込ん
だＲＡＭなど備えている。この補正カーブは環境変動に
よる現像剤や感光体の特性変化を加味して作成した共通
のものや、各環境毎にコピー枚数等による経時劣化を加
味して複数本が用意されている。かかるバックアップ補
正カーブの読み出しは、前記濃度検知手段からの出力異
常を検知した場合に読み出したり、操作パネルからの操
作により選択的に読み出すことができるものである。こ
こで濃度検知手段の出力異常というのは、例えばテスト
パターン像の反射濃度（画像濃度）が大きくなっている
にもかかわらず濃度検知手段の出力が低下しないか、一
定になる、又は大きくなる、あるいは出力がない場合を
いう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来の画像形成
装置では、前記濃度検知手段の出力に異常が生じて最大
濃度制御や階調補正制御ができない場合には、予め決め
られた前記ＲＡＭからバックアップ用の補正カーブを読
み出して画像形成を行うか、あるいは直ちに装置の運転
を停止し修理する必要があった。しかし、バックアップ
用の補正カーブを読み出して画像形成を行う場合は、そ
の時点での画像形成手段の条件や環境条件が予め補正カ
ーブを作成した条件と一致しないことが多く、コピー画
像の最大濃度や階調性が設計の値からずれるという問題
点があった。また、濃度検知手段の出力異常の原因を突
き止め修理するには一般のユーザーには不可能でサービ
スマンの出張を必要とした。このため修理が終了するま
で長時間画像形成を休止しなければならないという問題
点があった。

【０００７】本発明の目的は、前記問題点を解決して、
最大濃度制御や階調補正制御が不可能な場合でも画像形
成を続けることが可能であり、またサービスマンが早期
に不具合の原因を判定し短時間で修理終了することが可
能な画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、帯電手
段、露光手段、現像手段及び像担持体上の画像濃度を検
知する濃度検知手段等を有し、前記像担持体上に一定露
光強度で作成した複数のテストパターン潜像を現像して
テストパターン像群を形成し、そのテストパターン像群
の濃度を検知し、その出力によって前記現像手段の現像
剤担持体の線速を固定し、その後異なる露光強度で作成
した複数のテストパターン潜像を現像して他のテストパ
ターン像群を形成し、そのテストパターン像群の濃度を
検知し、その検知データによって階調補正カーブを作成
する画像形成装置において、前記濃度検知手段の出力に
異常が生じた場合に、異常発生状況及びその出力値によ
って、前回データ又は特定データを使用し、かつ異常発
生状況別に異常発生数を計数するカウンタを備え、この
カウンタによって前記異常発生数を計数し、前記異常が
発生しても表示部には異常発生の表示をしないことを特
徴とする画像形成装置によって達成される。

【０００９】

【実施例】本発明の構成とその作用を図１によって説明
する。図１は本発明の画像形成装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

【００１０】本発明の記画像形成装置は、例えばスキャ
ナー若しくはパーソナルコンピュータ等の画像信号発生
手段200からの濃度信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）した
信号によって半導体レーザの発光時間を変化させること
により階調記録を行う露光プロセスを有する電子写真方
法を採用したものであり、電源のメインスイッチをオン
にすると定着ユニット160のウォーミングアップを行う
定着温度設定用のプログラムと、ウォーミングアップ期
間内で現像剤の帯電量を所定値に設定するための撹拌ス
クリュー133A〜133Cを回転させる帯電安定化用のプログ
ラムと、さらに像担持体110の帯電電位の安定化のため
に画像形成前に像担持体に電荷を付与する前帯電処理を
実行する帯電電位安定化用のプログラムと、これらのプ
ログラムの実行と並行してＲＡＭ340から読み出される
テストパターン信号Ｓ_G2に基づいて像担持体110上に最
大露光量で露光した複数のテストパターン潜像を形成
し、それを現像手段の現像剤担持体である現像スリーブ
131の回転数を変えた現像手段である現像装置130によっ
て現像し、顕像化したテストパターン像の画像濃度を検
知する一つの濃度検知手段である濃度センサDS₂により
最大画像濃度を検出した後、現像スリーブ131の回転数
を固定すなわち線速固定して現像特性を固定するための
プログラムと、ＲＡＭ340から読み出されるテストパタ
ーン信号Ｓ_G1に基づいて像担持体110上に複数の露光強
度の異なる階調補正用のテストパターン潜像を形成し、
上記現像特性を固定された現像装置130によって顕像化
しグレイスケール化し、他の濃度検知手段である濃度セ
ンサDS₁によってその濃度を検知しプリンタ特性を検出
するプログラムと、このプリンタ特性から記録信号の階
調を補正する階調補正制御用のプログラム等を有するＭ
ＰＵ500を備えたものである。

【００１１】以下、この画像形成装置の主要構成を説明
する。

【００１２】画像処理部300は、ＬＯＧ310，ＬＵＴ32
0，ＲＡＭ330，340及びセレクタ350からなり、最大画像
濃度を所定値に固定した後、グレイスケール化したテス
トパターン像から得られるプリンタ特性を最大画像濃度
を基準に正規化して階調を補正するものである。

【００１３】ＬＯＧ310は濃度−濃度の対にしたテーブ
ルデータを書き込んだものであり、操作パネル600に設
けた濃度選択用ボタンによって選択するものである。

【００１４】ＬＵＴ320は検出した濃度データから得ら
れる函数の逆函数を得るためと同時に階調補正を行うた
めの濃度−ＰＷＭを対にした標準的なテーブルデータを
書き込んであり、ＭＰＵ500により後述する階調補正用
テーブルが作成される度に書き換えられる。ＬＵＴ320
はＰＷＭレベルを示す記録信号を書き込みユニット400
あるいはＲＡＭ330に送出する。

【００１５】ＲＡＭ330は予め下記のバックアップ用の
補正カーブを書き込んだものである。この補正カーブは
画像形成装置の出荷時の現像剤や感光体の特性に合わせ
て作成した特定のカーブ、その他故意にカーブの一部を
変更した複数の補正カーブである。このバックアップ補
正カーブの読み出しは、操作パネル600からの操作によ
り選択的に読み出すことができるものである。

【００１６】ＲＡＭ340は８ビットによる256階調を表現
するテストパターン信号Ｓ_G1や常温常湿(例えば20℃、5
0％)下のプリンタ特性による最大画像濃度を表すテスト
パターン信号Ｓ_G2等のテストパターンデータを書き込ん
である。

【００１７】セレクタ350はＭＰＵ500からのセレクト信
号に基づいてＲＡＭ340からのテストパターン信号Ｓ_G1,
Ｓ_G2又はＬＵＴ320からの濃度信号若しくはＲＡＭ330か
らの濃度信号のいずれかを選択して出力する。

【００１８】書込みユニット400は、パルス幅変調回路4
10、ＬＤドライバ420、書込み光学系430から構成され、
露光プロセスを行う。

【００１９】パルス幅変調回路410は参照波と所定ビッ
トからなる記録信号をＤ／Ａ変換したアナログ記録信号
とを比較し記録信号のパルス幅変調を行い多値化するも
のである。このようにして得られる変調信号はＬＤドラ
イバ420の駆動信号となる。

【００２０】ＬＤドライバ420は、前記変調信号で半導
体レーザを発振・発光させるものであり、半導体レーザ
の発射光量に比例する信号がフィードバックされ、その
光量が一定になるよう駆動する光量安定手段を有してい
る。これにより半導体レーザを駆動する電流を変更して
潜像電位を調整することができる。また、同期系として
インデックスセンサ439及びインデックス検出回路440を
設けている。この同期系は偏向光学系からの走査開始直
前のレーザビームがミラーＭiを介してインデックスセ
ンサ439に入射すると、インデックスセンサ439が発する
電流をインデックス検出回路440は電流／電圧変換して
インデックス信号として出力する。このインデックス信
号により所定速度で回転するポリゴンミラーの面位置を
検出し、ポリゴンミラーの回転に同期したラスタ走査を
行うことができる。

【００２１】書込み光学系430は、１走査ライン分の記
録信号をパルス幅変調した変調信号によって半導体レー
ザを発振させ、それによって発射するレーザビームを所
定速度で回転するポリゴンミラーで偏向させ、ｆθレン
ズ及び第１のシリンドリカルレンズ及び第２のシリンド
リカルレンズによって像担持体110上に微小なスポット
に絞ってライン走査（主走査）し、像担持体110の回転
による副走査によってラスタ走査し潜像を形成する。第
１のシリンドリカルレンズ及び第２のシリンドリカルレ
ンズはポリゴンミラーの各ミラー面の面倒れによるスポ
ット位置を補正する光学系であり、ｆθレンズはポリゴ
ンミラーによる像担持体110上のスポットの走査速度を
全域に亙って一定にするレンズである。なお、上記記録
信号は例えば画像記録信号又はＲＡＭ340から読み出さ
れるテストパターン信号Ｓ_G1,Ｓ_G2若しくはＲＡＭ330の
濃度信号等である。

【００２２】ＭＰＵ500は静電写真プロセスを実行する
プログラムと現像装置130の現像性固定手段を構成する
プログラムを書き込んだＲＡＭ（図示せず）を備え、ま
た、操作パネル600からの各種出力信号を処理する機能
を備えている。さらに、記録紙の排出を検出する排紙セ
ンサPSと、定着ローラ161の表面温度を検出するための
温度センサThS₁が接続されている。ＭＰＵ500にはま
た、現像装置130の現像スリーブ131をＭＰＵ500の制御
により任意の速度で駆動するスリーブ駆動部131Mと、撹
拌スクリュー133A〜133Cの駆動・停止の切り換えを行う
ソレノイドがドライバ（図示せず）を介して接続されて
いる。

【００２３】ＭＰＵ500はさらにプリンタ特性検知手段
及び最大画像濃度換算手段に用いるプログラムを書き込
んだＲＡＭを備えている。

【００２４】プリンタ特性検知手段は、濃度センサDS₁
及びDS₂とテストパターン信号Ｓ_G1,Ｓ_G2を書き込んだＲ
ＡＭ340を用い、実際のプリンタ特性及び最大画像濃度
を検出する。このプログラムは最大画像濃度換算手段に
相当するプログラムも含んでいる。

【００２５】画像濃度検出手段に相当するプログラム
は、輝度信号をＡ／Ｄ変換することにより256階調に正
規化した出力電圧に対する画像濃度センサDS₁の定格最
大出力（像担持体110上に何も付着していない状態での
出力）との比を対数変換した値に像担持体110上のトナ
ー像の濃度とそのトナー像が記録紙に転写・定着された
場合の濃度との相違を考慮した値を加えた信号を得るも
のであり、像担持体110上に顕像化した複数のテストパ
ターン像から得られる輝度信号に所定の処理を施して平
均した値を算出する（特開平1-41375号公報参照）。こ
れにより、ＭＰＵ500は像担持体110の振動に起因する検
出誤差を除去したプリンタ特性及び最大画像濃度を検知
できることになる。

【００２６】ＭＰＵ500は、透磁率センサTSからの信号
により現像性に関係なく現像剤のトナー濃度を一定に制
御する機能と、現像スリーブ131の線速を変更すること
によって現像性を所定値に選択する機能とを有する。

【００２７】現像剤のトナー濃度制御手段は、現像装置
130内に装填した現像剤の透磁率を透磁率センサTSで検
出し、これによりトナー補給ユニット（図示せず）を駆
動してトナーを現像装置130に補給することにより現像
剤のトナー濃度をほぼ一定に制御するものである。

【００２８】現像性固定手段を構成するプログラムは、
後述するように現像スリーブ131の線速を制御すること
により、像担持体110の感光層の感光特性を補正した現
像性を得るようにするものであり、現像性と密接に関係
する現像剤のトナー濃度を一定に制御しておき、現像ス
リーブ131の線速を制御して像担持体110表面の現像領域
に搬送する現像剤の量を変化させて最大画像濃度を調整
する。

【００２９】なお、本実施例においては、単一のＭＰＵ
500で上述した各種のプログラムを起動するように説明
したが、これに限定されるものでなく、２つ以上のＭＰ
Ｕを用いて並列処理するようにしてもよい。

【００３０】操作パネル600は例えばタッチディスプレ
イからなり、コピー倍率、コピー枚数、コピー開始等を
指令するものであり、操作した内容や現像剤不足、記録
紙不足その他を表示する表示部も備えている。

【００３１】像担持体110は例えばアルミニウム等から
なるドラム状の導電基材の表面に例えば（−）帯電の塗
布型ＯＰＣからなる感光層を形成したもので、導電基材
は接地してある。像担持体110は280mm/secの線速度で矢
示方向に回転する。像担持体110の回転軸に位相を検出
するためのエンコーダ115を設けてあって像担持体110の
位相を示す位相信号をＭＰＵ500に送出する。

【００３２】像担持体110の周縁部には後述する帯電器1
20、現像装置130、転写器143、分離器144、クリーニン
グユニット150を設け、さらに給紙トレイ、レジストロ
ーラ142、搬送ベルト145等からなる給紙系を備えてい
る。

【００３３】帯電器120は例えばスコロトロン帯電器か
らなり、像担持体110を一様に帯電する。

【００３４】現像装置130 はスリーブ駆動部131Ｍによ
って駆動される現像剤担持体である現像スリーブ131、
現像剤を撹拌する撹拌スクリュー133A,133B,133C等を有
し、撹拌スクリュー133A,133B,133Cは例えば120rpmで回
転することにより現像剤を撹拌した後回転する現像スリ
ーブ131の外周に現像剤を付着させて磁気ブラシを形成
し、現像スリーブ131には所定のバイアス電圧が印加さ
れて、像担持体110の現像領域の潜像を上記磁気ブラシ
により現像してトナー像に顕像化する。

【００３５】現像剤にはポリエステル系で重量平均粒径
8.5μmのトナーと、フェライトに樹脂コーティングを施
した重量平均粒径60μmキャリアからなり、トナー濃度
４〜６％にした２成分現像剤が用いられる。

【００３６】転写器143は、像担持体110上に静電的に担
持したトナー像に記録紙を重ね、記録紙の裏側から電荷
を注入することにより、記録紙上にトナー像を静電的に
転写するもので、スコロトロン帯電器であることが好ま
しいが、コロトロン帯電器あるいは帯電ローラも使用で
きる。

【００３７】分離器144は、像担持体110に静電的に吸着
した記録紙を除電することにより、記録紙を像担持体11
0より分離するもので、スコロトロン帯電器、コロトロ
ン帯電器あるいは帯電ローラ等が用いられる。

【００３８】クリーニングユニット150は、ブレード等
を像担持体110表面に接触させ、トナー像の転写を終わ
った像担持体110の表面に付着したトナー及び粉塵を掻
き落として廃トナーボックスに収容する。

【００３９】定着ユニット160は、熱若しくは熱及び圧
力をトナー像を担持した記録紙に加えることにより、ト
ナー像を記録紙上に永久に固定するユニットであり、一
対の定着用回転体である加熱ローラ161及び加圧ローラ1
62を備えている。

【００４０】加熱ローラ161及び加圧ローラ162の内側芯
部にはハロゲンランプ等からなる加熱ヒータが設けられ
ている。なお、加圧ローラ162の加熱ヒータは設けられ
ないこともある。加熱ローラ161 の周囲温度はサーミス
タなどからなる温度センサThS₁により検知され、この検
知信号はＭＰＵ500に送出される。この検知信号に基づ
いてＭＰＵ500は加熱ローラ161の加熱ヒータの通電を制
御して加熱ローラ161の周囲温度を所定の温度範囲内に
保持する。加圧ローラ162は図示しないバネなどの付勢
部材によって加熱ローラ161に圧接されるようになって
いる。加熱ローラ161は図上時計方向に回転し、加圧ロ
ーラ162は加熱ローラ161に圧接して従動回転する。

【００４１】排紙センサPSは定着ユニット160の排紙側
の経路に設けられ、記録紙の後端を検出した検知信号を
ＭＰＵ500に送出し、ＭＰＵ500は機内に設けた図示しな
いカウンタをカウントアップし、排出される記録紙の枚
数（コピー枚数）を計数する。

【００４２】本発明の画像形成装置は、また後述する失
敗数を種類別に計数し、サービスマンによってメンテナ
ンス終了時又は濃度センサＤＳ₁及びＤＳ₂の交換時にリ
セットすることのできる、異常発生数を計数するカウン
タである失敗カウンタＡ〜失敗カウンタＤを機内に有し
ている。

【００４３】又、リセットできずに異常時のカウントを
累積できるカウンタを上記以外に持つことも故障の情報
量を増やすという点では良いことである。

【００４４】図２は転写器143の像担持体110 の回転の
上流側に設けられ、像担持体110上のトナー像の画像濃
度検出用の濃度検知手段である濃度センサDS₁の構成を
示す平面図及び側面図、図３はクリーニングユニット15
0 の像担持体110 の回転の上流側に設けられた濃度検知
手段である濃度センサDS₂の構成を示す平面図及び側面
図である。図において、LED₁及びLED₂は発光素子である
発光ダイオード、PT₁及びPT₂は受光素子であるホトトラ
ンジスタ、BPは基板、CKはケーシング、LWは発光窓、PW
は受光窓、DPは防塵板を兼ねて発光窓LW及び受光窓PW部
分を覆うように設けた拡散部材である拡散板、SKは電気
関係接続用のソケット、531 はケーシングCKを基板BPに
固定するための止めネジである。

【００４５】図２に示す画像濃度センサDS₁ は、発光ダ
ドイオードLED₁の中心軸が像担持体110上の被検知面の
中心に対し垂直になるように、またホトトランジスタPT
₁の中心軸は被検知面中心から例えば40°になるように
２個の穴をケーシングCKに穿設し、この穴に発光ダドイ
オードLED₁及びホトトランジスタPT₁を嵌入したもの
で、このタイプの濃度センサは被検知面からの拡散反射
光のみを受光して反射濃度を検出するものであり、低濃
度から高濃度までの出力がほぼリニアになり階調性の補
正用（γ補正用）に適している。

【００４６】図３に示す濃度センサDS₂の基本構成は図
２の濃度センサDS₁とほぼ同一である。ただし、ケーシ
ングCKには、発光ダドイオードLED₂の中心軸とホトトラ
ンジスタPT₂の中心軸が像担持体110上の被検知面の中心
を含む面内にあって被検知面中心に立つ法線に対し互い
に例えば40°になるように２個の穴をケーシングCKに穿
設し、この穴に発光ダドイオードLED₂及びホトトランジ
スタPT₂を嵌入したもので、このタイプの画像濃度セン
サは被検知面からの拡散光の他に直接反射光をも受光し
て反射濃度を検出するものであり、所定濃度近傍の分解
能を高くすることができるので最大画像濃度を決定する
ものに適している。

【００４７】発光ダイオードLED₁及びLED₂の発光窓LW及
びホトトランジスタPT₁及びPT₂の受光窓PWを覆うように
拡散部材である拡散板DPが設けてある。図２及び図３の
拡散板DPには例えば株式会社三菱レーヨン製のN-610
（厚さ２mm、透過率88％）が用いられる。なお、上記拡
散板DPを使用する濃度センサDS₁,DS₂では拡散板DPを分
割してその間に遮光板SPを設けるなどして拡散板DP内に
発生する拡散光による悪影響を受けないようにしてい
る。また、本実施例では、発光ダイオードLED には鹿児
島松下電子株式会社製発光ダドイオードＬＮ66を、ホト
トランジスタPTには鹿児島松下電子株式会社製ホトトラ
ンジスタＰＮ101 を用いた。

【００４８】図４は本実施例の濃度検出回路520の一例
を示す回路図である。発光ダイオードLED₁及び発光ダイ
オードLED₂のアノードに接続する端子Ｔ₅には最大出力
１２（Ｖ）の可変直流電源Ｖ_refが接続され発光ダイオ
ードLED₁の放射光量を変化させることができる。発光ダ
イオードLED₁は電流制御用の抵抗素子Ｒ₁₀及び半固定抵
抗素子ＶＲ₁と直列に接続されていて、半固定抵抗素子
ＶＲ₁によって発光ダイオードLED₁の抵抗値のバラツキ
を調節した後固定できるようになっている。発光ダイオ
ードLED₁は端子Ｔ₆を接地すると点灯する。また発光ダ
イオードLED₂も同様に半固定抵抗素子ＶＲ₂によって発
光ダイオードLED₂の抵抗値のバラツキを調節した後固定
できるようになっていて、端子Ｔ₇が接地されると発光
ダイオードLED₂が点灯する。

【００４９】ホトトランジスタPT₁のカソードは負荷抵
抗素子Ｒ₈，Ｒ₉を介してGND端子Ｔ₈に接続し接地され、
ホトトランジスタPT₂のカソードは負荷抵抗素子Ｒ₂，Ｒ
₆を介してGND端子Ｔ₈に接続し接地されている。ホトト
ランジスタPT₁及びホトトランジスタPT₂のアノードは端
子Ｔ₄に接続し直流電源から12（Ｖ）の電圧が印加され
ている。

【００５０】階調補正用（γ補正用ともいう）のテスト
パターン像の濃度検出を行う場合は、ＭＰＵ500の制御
により端子Ｔ₆が接地されると濃度センサDS₁の発光ダイ
オードLED₁が点灯し、その光で照射された像担持体110
上のテストパターン像からの反射光を受光するホトトラ
ンジスタPT₁の出力電流は反射光の強さに応じて変化
し、負荷抵抗素子Ｒ₉の両端にはホトトランジスタPT₁の
出力電流に比例した電圧が生じる。この電圧は演算増幅
器ＩC₁と固定抵抗素子Ｒ₁₁,Ｒ₁₂とからなる出力検出回
路の（＋）入力端子に入力され増幅されて階調補正用
(γ補正用)の信号となり出力端子Ｔ₁(γ検出端子)から
出力する。

【００５１】最大濃度補正用のテストパターン像の濃度
検出を行う場合は、ＭＰＵ500の制御により端子Ｔ₇が接
地されると濃度センサDS₂の発光ダイオードLED₂が点灯
し、その光で照射された像担持体110上のテストパター
ン像からの反射光を受光するホトトランジスタPT₂の出
力により抵抗素子Ｒ₂と抵抗素子Ｒ₆との間に生じた電圧
は高い増幅率(例えば12倍)を有する演算増幅器IC₂によ
って増幅され、最大濃度検出用の信号として出力端子Ｔ
₂（最大濃度検出端子）より出力される。またホトトラ
ンジスタPT₂と抵抗素子Ｒ₂の接続点より出力する信号は
低倍率(例えば１倍)の演算増幅器IC₃によって増幅され
端子Ｔ₃（DS₂調整端子）より出力されるが、この出力は
濃度センサDS₂のトナー汚れ、像担持体１１０の表面汚
れ、その他による感度変化を調整する時に用いられる。
これは最大濃度検出端子Ｔ₂より出力する信号は被検知
面の濃度が最大になる時に最大感度を有するようになっ
ているため反射光量の大きい感度補正時に使用するには
適さないからである。Ｃ₁は平滑用コンデンサ、Ｃ₂，Ｃ
₃はサージ電圧やその他のノイズのバイパス用コンデン
サである。

【００５２】以上説明した各種のセンサの出力は電圧変
換回路（図示せず）を介して最大電圧がＭＰＵ500に適
した電圧になるよう揃えられてＭＰＵ500に入力され
る。

【００５３】本発明の画像形成装置は、コピー開始時の
ウォーミングアップ中に定着温度設定用のプログラム
と、現像剤の帯電量を所定値に設定するための撹拌スク
リュー133A〜133Cを回転させる帯電安定化のプログラム
を実行するが、さらに定着温度が50°Ｃ以下の時に、コ
ピー画像の最大濃度を常に一定に維持するするための現
像スリーブ131の回転数（線速）の固定による最大濃度
補正と、γ補正データの作成が行われる。この時濃度検
知手段の出力に異常が生じた場合に、異常発生状況及び
その出力値によって、前回データ又は特定データを使用
し、かつ異常発生状況別に異常発生数を計数する失敗カ
ウンタＡ〜失敗カウンタＤを備え、この失敗カウンタＡ
〜失敗カウンタＤによって前記異常発生数を計数し、前
記異常が発生しても表示部には異常発生の表示をしない
ことを特徴とする。

【００５４】ここで出力の異常というのは、例えば後述
するテストパターン像群の画像濃度が次第に大きくなっ
ているにもかかわらず、濃度センサDS₁及びDS₂の出力が
低下しないか、一定になるか、又は大きくなるか、ある
いは出力がない場合をいう。

【００５５】前記最大濃度補正及びγ補正の制御及び異
常発生時の処理について、図８のフローチャートに従っ
て説明する。説明を簡単にするため先ず濃度センサDS₁
及びDS₂に異常のない場合について説明する。

【００５６】ステップＳ１の最大濃度補正用の濃度セン
サDS₂の感度補正は下記のようにして行われる。ＭＰＵ5
00の制御により可変直流電源Ｖ_refの出力電圧を０から
0.2Ｖづつ上げてゆき濃度センサDS₂の発光ダイオードLE
D₂を発光させ、像担持体110上にトナーの付着しない状
態の濃度（反射光量）を検知する。この時、図４に示し
た濃度検出回路520のDS₂調整端子Ｔ₃の出力電圧が例え
ば６Ｖになるように調整する。出力電圧が所定電圧（例
えば６Ｖ±0.1Ｖ）になった所で可変直流電源Ｖ_refの出
力電圧を固定する。この出力電圧調整間には像担持体11
0の回転は行っても行わなくてもよいが、像担持体110の
劣化防止のためには回転させるのがよい。これにより濃
度センサDS₂の汚れや性能劣化による出力変化は補正さ
れる。この時の濃度センサDS₂の出力がステップＳ２で
チェックされ異常がないのでステップＳ３に進む。

【００５７】ステップＳ３の最大濃度補正のための現像
スリーブ131の線速決定用データの採取は次のようにし
てなされる。像担持体110上にトナーがない状態でＭＰ
Ｕ500の制御により、前記画像形成と同様に像担持体110
は帯電される。ＭＰＵ500は画像処理部300のセレクタ35
0にセレクト信号を送り、書込みユニット400には最大濃
度補正用のテストパターン信号Ｓ_G2が送出される。これ
により像担持体110上には図５（ａ）に示すようなほぼ3
0mm×20mmの複数の最大濃度補正用テストパターンの潜
像ｐ₁,ｐ₂‥‥ｐ_nが副走査方向に約２mmおきに書込まれ
る。このときの露光レベルは一定で例えばパルス幅変調
（ＰＷＭ）で８ビットのディジタル信号の場合はベタ黒
に相当するレベルＰＷＭ255で行われる。ＭＰＵ500は前
記エンコーダ115からの位相信号によって像担持体110の
位相を検知した後に上記潜像と同期した位置で現像装置
130を駆動し反転現像する。この現像時の現像装置130の
現像スリーブ131の回転数は、現像スリーブ131を駆動す
るスリーブ駆動部131MをＭＰＵ500が制御して、図５
（ｂ）（展開図）に示すようにそれぞれのテストパター
ン潜像毎に変えられて現像され顕像化される。現像スリ
ーブ131の回転数は例えば100rpmから25rpm毎に450rpmま
で上昇される。こうしてテストパターンの潜像ｐ₁,ｐ₂
‥‥ｐ_nは濃度の異なるテストパターン像群ｐ_1A,ｐ_2A‥
‥ｐ_nAとなる。この最大濃度補正用テストパターン像群
はこのとき動作させていない転写器143、分離器144の位
置を通過し、クリーニングユニット150の像担持体110回
転の上流側に設けられた濃度センサDS₂の発光ダイオー
ドLED₂が点灯されることによってその画像濃度が検出さ
れ、図４に示した濃度検出回路520によって増幅された
後テストパターン濃度データとして最大濃度検出端子Ｔ
₂よりＭＰＵ500に順次送出される。この後テストパター
ン像群ｐ_1A〜ｐ_32Aはクリーニングユニット150によって
クリーニングされる。この時の濃度センサDS₂の出力が
ステップＳ４でチェックされるが、図６の電圧Ｖ_sr（破
線）以下になる値があり異常がないのでステップＳ５に
進む。

【００５８】ステップＳ５の現像スリーブ131の線速の
固定は次のようにして行われる。上記ＭＰＵ500に入力
される増幅後の濃度センサDS₂の出力は図６に示すグラ
フとなる。このうち所定濃度例えば濃度1.35に相当する
電圧Ｖ_sr（破線）以下に始めて下がった時のテストパタ
ーン像の現像スリーブ131の回転数（線速）を検出し、
この線速を内蔵したＲＡＭに記憶する。以後の画像形成
時にはこの線速（回転数）を用いるようスリーブ駆動部
131Mに指定信号を送出して現像スリーブ131の線速の固
定を行う。これにより環境条件の変化や像担持体110の
感光層の劣化等によって生じるコピー画像の最大濃度の
変化が補正される。通常最大規定濃度は1.4 に設定され
る。これは濃度1.35以上であればコピー画像の品位は十
分であるからである。この最大濃度の補正は現像剤のト
ナー濃度（混合比）の変更や現像スリーブ131上の現像
剤の搬送量を変更することによってもできるが、現像ス
リーブ131の回転数変更による方法が現像スリーブ131上
の現像剤を過大にすることがないので、トナー汚れやカ
ブリを発生させない点で優れている。

【００５９】以上のようにしてコピー画像の最大濃度が
規定濃度に補正された後γ補正がなされる。これには、
先ず前記最大濃度補正時と同様に、ステップＳ６におい
て濃度センサDS₁の汚れその他による感度変化の補正が
行われる。これは、ＭＰＵ500の制御により可変直流電
源Ｖ_refの出力電圧を０から0.2Ｖづつ上げてゆき濃度セ
ンサDS₁の発光ダイオードLED₁を発光させ、像担持体110
上にトナーの付着しない状態の濃度を検知する。この
時、図４に示した濃度検出回路520のγ検出端子Ｔ₁の出
力電圧が例えば９Ｖになるように調整する。出力電圧が
所定電圧（例えば９Ｖ±0.1Ｖ）になった所で可変直流
電源Ｖ_refの出力電圧を固定する。この出力電圧調整間
には像担持体110の回転は行っても行わなくてもよい
が、像担持体110の劣化防止のためには回転させるのが
よい。これにより濃度センサDS₁の汚れや性能劣化によ
る出力変化は補正される。この時の出力に異常がなけれ
ばステップＳ７からステップＳ８に進む。

【００６０】ステップＳ８のγ補正用の濃度データの採
取は次のようにして行われる。

【００６１】像担持体110上にトナーがない状態でＭＰ
Ｕ500の制御により、前記画像形成と同様に像担持体110
は帯電され、書込みユニツト400には画像処理部300から
階調補正用のテストパターン信号Ｓ_G1が書込みユニット
20の半導体レーザに送出される。このテストパターンは
例えば８ビットのディジタル信号の0〜255の256レベル
が使用される場合、８レベル飛びのＰＷＭ信号が書込み
ユニット400の半導体レーザに送出され、像担持体110上
には図７に示すようなほぼ30mm×20mmの複数の露光強度
の異なるテストパターンの潜像が副走査方向に約２mmお
きに書込まれる。この潜像は前記現像スリーブ131の線
速を固定された現像装置130によって反転現像され濃度
の異なる複数の階調補正用のテストパターン像群ｐ_0B,
ｐ_1B,ｐ_2b‥ｐ_nB‥ｐ_32Bとなり、転写器144の像担持体1
10の回転の上流側に設置され、ＭＰＵ500の制御によっ
て発光ダイオードLED₁が点灯された濃度センサDS₁によ
ってその画像濃度が検出される。濃度センサDS₁の出力
は濃度検出回路520により増幅されてγ検出端子Ｔ₁より
濃度データとして出力される。この一連の検知データで
ある濃度データは階調補正データとしてＭＰＵ500に送
出される。

【００６２】テストパターン像群ｐ_0B〜ｐ_32Bはこのと
き動作していない転写器143及び分離器144の位置を通過
しクリーニングユニット150によってクリーニングされ
る。

【００６３】ステップＳ８で採取されたγ補正データは
ステップＳ９で異常の有無がチェックされ異常がなけれ
ばステップＳ10に進む。ステップＳ10において、ＭＰＵ
500は上記データに基づいて新しいγ補正用テーブルを
作成しＬＵＴ320の前のテーブルを書き換え、最大濃度
補正及びγ補正の制御は終了する。

【００６４】ここでテストパターン像群の反射光量検出
した出力値から実際に記録紙上に転写し定着されたテス
トパターン像の濃度に換算する方法について説明する。

【００６５】上記階調補正用に８レベル飛びのＰＷＭ信
号を書込みユニット400の半導体レーザに送出して形成
した潜像を、現像スリーブ131の回転数を固定された現
像装置130によって反転現像されたテストパターン像群
ｐ_0B,ｐ_1B,ｐ_2b‥ｐ_nB‥ｐ_32Bの濃度検出回路520の端子
Ｔ₁より出力する電圧をＶ₀，Ｖ₈，Ｖ₁₆，Ｖ₂₄‥Ｖn‥Ｖ
₂₅₅とするとき、それぞれの仮の濃度をＤ_Pnとすると Ｄ_P0＝−ｌｏｇＶ₀／Ｖ₀ Ｄ_P1＝−ｌｏｇＶ₈／Ｖ₀ Ｄ_P2＝−ｌｏｇＶ₁₆／Ｖ₀ Ｄ_Pn＝−ｌｏｇＶn／Ｖ₀ としてＤ_Pnを求め、そのうち最大濃度を示すＤ_P32(＝−
ｌｏｇＶ₂₅₅／Ｖ₀)が前記最大濃度である1.4 になるよ
う正規化する。また、記録紙の白地の濃度が0.08である
から全てのＤ_Pnに0.08を加える。このようにすることに
よって像担持体110上のトナー像を記録紙上に転写した
後定着したテストパターン像の濃度に換算される。

【００６６】ＭＰＵ500の制御により上記階調補正デー
タは補間されて連続したプリンタ特性となる。補間の方
法は直線スプライン、ラグランジュ最小自乗法等の補間
方法が利用できる。ここでは３次スプライン関数による
補間を行った（教育出版：スプライン関数とその応用参
照）。

【００６７】なお、前記テストパターン像群は、プリン
タ特性を直接得たいので像担持体110の画像領域に形成
したが、これに限定されるものではなく、非画像領域に
形成してもよい。

【００６８】次に以上の補正を行う際に濃度センサDS₁
及びDS₂の出力に異常が発生した場合について説明す
る。

【００６９】図８のフローチャートのステップＳ１の濃
度センサDS₂の感度補正を行ったときにステップＳ２に
おいて濃度センサDS₂の出力をチェックし、その出力がL
ED₂の光量を上げていくにもかかわらず所定値に達する
ことがないような異常があった場合ステップＳ11に進
み、失敗カウンタＡをカウントアップし＋１する。次に
ステップＳ12において現像スリーブ131の線速を前回デ
ータである前回決定した線速に固定しステップＳ６に進
む。

【００７０】ステップＳ３において得られるデータがス
テップＳ４においてチェックされ、濃度センサDS₂のセ
ンサ出力が図６のＶ_Sr以下になるものがない場合はステ
ップＳ13に進む。

【００７１】ステップＳ13においては、濃度センサDS₂
の出力カーブをチェックし、その出力が所定値以下にな
らず常に一定値を示す場合はステップＳ14に進み、失敗
カウンタＢを＋１した後、ステップＳ15に進み現像スリ
ーブ131の線速を前回固定した線速に固定しステップＳ
６に進む。

【００７２】また、ステップＳ13において濃度センサDS
₂の出力がＶ_Srに近い値まで下がるがＶ_Sr以下にはなら
ない場合はステップＳ16に進み、失敗カウンタＢを＋１
した後ステップＳ17に進み現像スリーブ131の線速を特
定データである最大線速（この実施例では線速700mm/se
c）に固定してステップＳ６に進む。

【００７３】ステップＳ６において濃度センサDS₁の感
度補正を行いステップＳ７において、その線センサ出力
に異常が発生している場合はステップＳ18に進み、失敗
カウンタＣを＋１した後ステップＳ19に進み、前回デー
タである前回作成・決定したγ補正データを採用し使用
することにして最大濃度補正及びγ補正の制御を終了す
る。

【００７４】Ｓ１９，Ｓ２１共に前回決定したγ補正デ
ータを上記記載のなかでは使用するとなっているがこれ
に限らず、特定のγ補正データを使用しても良い。前回
データを使用することで現在の機械の状況に近い系での
データを使用できることになる。

【００７５】ステップＳ８でγ補正用の濃度データを採
取し、ステップＳ９において数点のＰＷＭレベルにおけ
るセンサ出力が標準値以上になる、或いは上記ＰＷＭレ
ベルに対するセンサ出力が一定値を示すような異常があ
る場合はステップＳ20に進み、失敗カウンタＤを＋１し
ステップＳ21に進み前回作成・決定したγ補正データを
採用し最大濃度補正及びγ補正の制御を終了する。

【００７６】以上のようにして本発明の画像形成装置で
は定着ユニット160のウォーミングアップ期間中（50°
Ｃ以下の場合）にコピー画像の最大濃度が規定濃度に補
正された後、続いて階調補正が行われる。しかも以上の
制御中濃度センサDS₁,DS₂に異常が発生しても、操作パ
ネル600に異常表示をせず、装置の運転を停止すること
なく前回のデータを採用するか特定データを使用して画
像形成を続ける。

【００７７】以上の実施例は２成分現像剤を使用する現
像装置を有する画像形成装置について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、１成分現像剤を使
用する現像装置を有する電子写真式のプリンタ等にも適
用することができる（この場合は透磁率センサTSは廃止
することができる）。

【００７８】（本発明の画像形成装置と従来の画像形成
装置との比較） 従来の画像形成装置：像担持体110の線速をｖ_p、現像ス
リーブ131の線速をｖ_sとする時、ｖ_p＝280mm/secとし、
固定の現像スリーブ131の線速ｖ_s＝504mm/secとして、
ｖ_s／ｖ_p＝1.8とした（現像スリーブ131の直径30mm）。

【００７９】本発明の画像形成装置：従来の画像形成装
置と同一の像担持体110と現像装置130を有し、前回固定
した現像スリーブ131の線速はｖ_s＝560mm/secすなわち
ｖ_s／ｖ_p＝2.0であった。

【００８０】以上の装置を用いて次のような不良を発生
させて画像形成を行った。

【００８１】（１）濃度センサDS₂不良とするためLED₂
をわざと不点灯として、最大濃度補正の制御が行われな
いようにした。

【００８２】従来の装置では現像スリーブ131の線速を5
04mm/secとして画像形成を行ったためコピー画像は濃度
の低いものとなったが、本発明の装置では失敗カウンタ
Ａが＋１された後、現像スリーブ131の線速は前回固定
された560mm/secが採用されたので、十分な画像濃度を
有するコピー画像が得られた。

【００８３】（２）濃度センサDS₂不良とするため最大
濃度検出端子Ｔ₂とＭＰＵ500との接続を断として、最大
濃度補正の制御が行われないようにした。

【００８４】従来の装置では現像スリーブ131の線速を5
04mm/secとして画像形成を行ったためコピー画像は濃度
の低いものとなったが、本発明の装置では失敗カウンタ
Ｂが＋１された後、現像スリーブ131の線速は前回固定
された560mm/secが採用されたので、十分な画像濃度を
有するコピー画像が得られた。

【００８５】（３）現像剤のトナー濃度を３％（通常は
６％に保持されている）として、センサ出力がＶ_Sr以下
に下がらないようにした。

【００８６】従来の装置では現像スリーブ131の線速を5
04mm/secとして画像形成を行ったためコピー画像は濃度
の低いものとなったが、本発明の装置では失敗カウンタ
Ｂが＋１された後、現像スリーブ131の線速は最大線速
（700mm/sec）に固定されたので、十分な画像濃度を有
するコピー画像が得られた。

【００８７】（４）濃度センサDS₁を不良とするためLED
₁をわざと不点灯とした。

【００８８】従来の装置では画像の階調性がγ＝１から
外れたコピー画像となったが、本発明の装置では失敗カ
ウンタＣが＋１された後、前回のγ補正データが使用さ
れ、γ＝１に近い階調の良好なコピー画像が得られた。

【００８９】（５）濃度センサDS₁を不良とするためス
テップＳ₇終了後LED₁をわざと不点灯とし、γ補正用デ
ータが得られないようにした。

【００９０】従来の装置では画像の階調性がγ＝１から
外れたコピー画像となったが、本発明の装置では失敗カ
ウンタＤが＋１された後、前回のγ補正データが使用さ
れ、γ＝１に近い階調の良好なコピー画像が得られた。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像形成装
置では、コピー画像の最大濃度の補正や階調補正を行う
制御中に濃度センサに異常が発生しても、操作パネルに
異常表示をせず、装置の運転を停止することなく前回の
データを採用するか特定データを使用して画像形成を続
け、異常発生別に発生数を失敗カウンタで計数するよう
にしたので次のような効果を奏する。

【００９２】（１）最大濃度制御や階調補正制御が不可
能な場合でも画像形成を続けることが可能で装置の生産
性を向上する。

【００９３】（２）前回のデータを使用して画像形成を
続行するので個々の装置のレベル（現像性、像担持体の
感度、使用環境、コピー枚数等の状態）を把握したデー
タを使用することになり画質の優れた画像が得られる。

【００９４】（３）メンテナス時に機内に設けた失敗カ
ウンタとコピー枚数カウンタの計数値を調べることによ
って、サービスマンが故障の発生時期や、故障の原因を
早期に判定でき、短時間で修理を終了することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示すブロック図
である。

【図２】図１の濃度センサの一例を示す平面図及び側面
図である。

【図３】図１の濃度センサの他の例を示す平面図及び側
面図である。

【図４】濃度検出回路の一例を示す回路図である。

【図５】最大濃度補正用のテストパターン像を示す斜視
図及び拡大展開図である。

【図６】最大濃度補正時の濃度検出回路の出力を示すグ
ラフである。

【図７】階調補正用のテストパターン像を示す展開図で
ある。

【図８】濃度検知手段の出力の異常発生時の処置を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

110 像担持体 130 現像装置（現像手段） 131 現像スリーブ(現像剤担持体) 131M スリーブ駆動部 300 画像処理部 400 書込みユニット 500 ＭＰＵ 520 濃度検出回路 521 失敗カウンタＡ 522 失敗カウンタＢ 523 失敗カウンタＣ 524 失敗カウンタＤ DS₁，DS₂ 濃度センサ LED₁,LED₂ 発光ダイオード PT₁,PT₂ ホトトランジスタ ｐ₁,ｐ₂‥‥ｐ_n テストパターン潜像 ｐ_1A,ｐ_2A‥‥ｐ_nA テストパターン像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横堀 潤 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電手段、露光手段、現像手段及び像担
   持体上の画像濃度を検知する濃度検知手段等を有し、前
   記像担持体上に一定露光強度で作成した複数のテストパ
   ターン潜像を現像してテストパターン像群を形成し、そ
   のテストパターン像群の濃度を検知し、その出力によっ
   て前記現像手段の現像剤担持体の線速を固定し、その後
   異なる露光強度で作成した複数のテストパターン潜像を
   現像して他のテストパターン像群を形成し、そのテスト
   パターン像群の濃度を検知し、その検知データによって
   階調補正カーブを作成する画像形成装置において、 前記濃度検知手段の出力に異常が生じた場合に、異常発
   生状況及びその出力値によって、前回データ又は特定デ
   ータを使用し、かつ異常発生状況別に異常発生数を計数
   するカウンタを備え、このカウンタによって前記異常発
   生数を計数し、前記異常が発生しても表示部には異常発
   生の表示をしないことを特徴とする画像形成装置。