JPH0869138A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ウォーミングアップ期間中にメイン電源スイ
ッチをオフしたにも拘わらず、画像生産性を低下させず
かつ、階調再現性及び濃度安定性を維持する。 【構成】 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33Ａ〜33Ｃを回転させるプログラムと、像
担持体110の帯電電位をオフセットするための前帯電処
理を実行するプログラムと、これらのプログラムと並行
してＲＡＭ340から読み出されるテストパッチ信号Ｓ_Gに
基づいて像担持体110上にＰＷＭ255（最大露光量）で露
光した同一の潜像の複数のテストパッチを形成し、それ
を現像スリーブの回転数を変えて現像し、顕像化したも
のを画像濃度センサＣから反射する光り強度に対応した
輝度信号から実際の最高画像濃度を検出し、現像性を固
定するプログラムによって決まった現像スリーブ回転数
で顕像化し、画像濃度センサの輝度信号からプリンタ特
性を検出するプログラムと記録信号の階調を補正するプ
ログラムを書き込んだＭＰＵ500を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッチトナーを像担持
体上に形成し、パッチトナー像からの反射濃度を検出す
る濃度検知手段を備えて、再生画像の濃度の安定化を図
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリ等の電子写真プロ
セスを採用する画像形成装置（以下、単にこれを画像形
成装置という）は、早朝等の業務の開始前に電源を投入
すると定着装置を構成する定着ローラの表面温度を約18
0℃に昇温するために約６分ほどのウォーミングアップ
期間を要する。斯かるウォーミングアップ期間は画像形
成動作を安定して実行できない時間である。しかし、画
像を転写紙に出力せずに行うことのできる階調補正処理
と像担持体への安定な電荷付与手段である前帯電処理及
び現像剤の帯電量安定化のための撹拌処理に要する時間
も画像形成に要する時間と直接関係しない時間である。
かかる処理時間を画像形成時間に換算したのでは当然、
画像の生産性の低下につながる。

【０００３】一般に画像形成装置は、所定の画像濃度を
安定して再生する性能（濃度安定性）と再生画像のハイ
ライトからシャドまでの階調を忠実に再現する性能（階
調再現性）との両方を十分に満たすことを要求されてい
る。

【０００４】濃度安定性を実現する手法として、例えば
１画像の形成プロセスの前後に像担持体の帯電電位を安
定させるために所謂前帯電処理を実行したり、若しくは
現像剤の帯電量を安定させるために現像剤を撹拌する処
理を実行することにより、再生画像の濃度を安定させる
ことが考えられる。階調再現性を実現する手法として、
定着画像若しくは像担持体上に顕像化したパッチトナー
像を用いて像担持体の濃度と転写紙の濃度との相違を考
慮して画像濃度を算出することにより階調補正処理を実
行することが行われている。このうように、画像形成装
置にとって前述した濃度安定性を実現する手法及び階調
再現性を実現する手法は必須のものである。

【０００５】昨今、画像生産性の向上と共に濃度安定性
及び階調再現性を実現した画像形成装置として定着装置
のウォーミングアップ中に現像剤の撹拌処理、前帯電処
理、最高画像濃度の設定、階調性設定処理を実行するも
のがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た画像形成装置は定着装置のウォーミングアップ期間中
に例えば操作者の錯誤でメイン電源スイッチをオフして
しまい、その後に再びメイン電源スイッチを投入すれ
ば、例えば定着ローラの表面温度に応じてウォーミング
アップをするか否かが判断される。ウォーミングアップ
は定着装置の設定温度になるまで行われるが、画像生産
性向上という点で最高画像濃度の設定、階調性安定はウ
ォーミングアップ期間中に行いたい。そのためには（ウ
ォーミングアップの時間）≧（前帯電処理の時間＋現像
剤の撹拌処理の時間＋最高画像濃度の設定時間＋階調性
設定処理時間）である必要がある。前期条件を満たすた
めには、定着装置の表面温度が50℃以下である必要があ
る。よって、定着温度が50℃を越えると、ウォーミング
アップの時間の方が画像形成条件を設定する。（像担持
体の前帯電処理の時間＋現像剤の撹拌処理の時間＋最高
画像濃度の設定の時間＋階調性の設定処理の時間が長く
なるため画像形成条件（最高画像濃度設定処理、階調性
設定処理）の設定を行わない。

【０００７】斯かる状態でなされる再生画像は階調再現
性及び濃度安定性に欠けた画像である。これは現像剤の
帯電量は十分でなく、最高画像濃度の設定及びγ設定処
理もなされていないからである。

【０００８】像担持体の電荷付与、現像剤の撹拌処理が
十分行われている条件下で仮に１画像の形成プロセス終
了の後で最高画像濃度設定、階調性設定を行うと再生画
像は階調再現性及び濃度安定性を実現できるようにな
る。これでは次の画像形成の移行する時間がかかるため
画像の生産性の低下を引き起こすという課題がある。

【０００９】又、最高画像濃度の設定処理及びγ設定処
理がなされていない場合には、前日若しくは前回の環境
条件下で設定されたものを利用することが考えられる。
斯かる場合に環境条件が変化していれば、再生画像の階
調再現性及び濃度安定性を維持できないという課題があ
る。

【００１０】本発明の目的は、ウォーミングアップ期間
中にメイン電源スイッチをオフしたにも拘わらず、画像
生産性を低下させずかつ、階調再現性及び濃度安定性を
維持できる画像形成装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段としては、定着装置のウォーミングアップ期間中
に少なくとも現像剤の帯電量の設定と画像形成条件の設
定シーケンスを行う画像形成装置において、前記ウォー
ミングアップ期間中にメイン電源スイッチをオフした後
で再び前記メイン電源スイッチをオンした際に定着温度
に関係なく、画像形成条件の設定シーケンスを再起動す
ることを特徴とすることにより、画像の生産性を維持で
きる。

【００１２】前記画像形成条件は現像剤担持体の線速及
び階調補正カーブの決定であることにより、環境条件等
の外的要因の変化を考慮して最高画像濃度を確保でき、
かつ階調補正できるので、濃度安定性及び階調再現性も
常に維持できる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の画像形成装置における一実施
例を示すブロック図である。

【００１４】本実施例の画像形成装置は、例えばスキャ
ナ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からの濃度信号に基づい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おこなうパルス幅
変調による露光プロセスを行う電子写真方法を採用した
ものであり、メイン電源スイッチ（以下、Ｍ／Ｓと略称
する）のオン動作により定着装置160のウォーミングア
ップをする定着温度設定手段を構成するプログラムと、
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33Ａ〜33Ｃを回転させる
帯電量安定化手段を構成するプログラムと、更に像担持
体110の帯電電位の安定化のために画像形成前に像担持
体への電荷を付与するため前帯電処理を実行する帯電電
位安定化手段を構成するプログラムと、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
トパッチ信号Ｓ_Gに基づいて像担持体110上にＰＷＭ255
（最大露光量）で露光した同一の潜像の複数のテストパ
ッチを形成し、それを現像スリーブの回転数を変えて現
像し、顕像化したものを画像濃度センサＣから反射する
光り強度に対応した輝度信号から実際の最高画像濃度を
検出し、現像特性を固定する手段を構成するプログラム
と、例えば256階調を現すパッチトナー像を作成し、現
像性を固定する手段によって決まった現像スリーブ回転
数で顕像化し、画像濃度センサＣの輝度信号からプリン
タ特性を検出するプリンタ特性検出手段と記録信号の階
調を補正する階調制御手段とを構成するプログラムを書
き込んだＭＰＵ500を備えたものである。

【００１５】以下に本実施例の画像形成装置の主要構成
を説明する。

【００１６】画像処理部300は、最高画像濃度を所定値
に固定した後でＬＯＧ310，ＬＵＴ320、ＲＡＭ330，340
及びセレクタ350とから構成されたものであり、グレー
スケールを顕像化したテストパッチから得られるプリン
タ特性を最高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。

【００１７】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から選択するものである。ＬＵＴ
320は検出した濃度データを逆転したものを得るための
ＰＷＭ−濃度を対にしたテーブルデータを書き込んであ
ることによりＰＷＭレベルを示す記録信号を書き込みユ
ニット400若しくはＲＡＭ330に送出する。

【００１８】ＲＡＭ330は予め補正カーブ（以下、これ
をバックアップ補正カーブという）を書き込んだもので
ある。当該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
にコピー数等による経時劣化を加味して複数本用意して
もよい。かかるバックアップ補正カーブの読み出しは、
画像濃度センサかの出力異常を検知した場合に自動的に
読み出すものと、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。ここで、出力異
常とは、例えばＰＷＭレベルが大きくなってもセンサ出
力が低下しない場合、或いは大きくなる場合やセンサ出
力が無い又はすべて一定となる。

【００１９】ＲＡＭ340は256階調を表現するテストパッ
チや常温常湿（例えば20℃、50％）下のプリンタ特性に
よる最高画像濃度を表す濃度片、更に中間調濃度を示す
濃度片のいずれかを示すテストパッチデータ（図９及び
図10を参照）を書き込んである。

【００２０】セレクタ350はＭＰＵ500からのセレクト信
号に基づいてＲＡＭ340からのテストパッチ信号Ｓ_G又は
ＬＵＴ320からの濃度信号若しくはＲＡＭ330からの濃度
信号のいずれかを出力する。

【００２１】書き込みユニット400は、パルス幅変調回
路410、ＬＤドライバ420、書き込み光学系430から構成
され、１走査ライン分の記録信号をパルス幅変調した変
調信号で半導体レーザを発振させ、レーザ光を所定速度
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、例えば記録信号又はＲＡＭ340から読
み出されるテストパッチ信号Ｓ_G若しくはＲＡＭ330の濃
度信号に基づいて半導体レーザを発光してドット毎に像
担持体110上をライン走査して潜像を形成するものであ
り、所謂露光プロセスを行うものである。

【００２２】半導体レーザはGaAlAs等が用いられ、最大
出力５mWであり、光効率25％であり、拡がり角として接
合面平行方向８〜16°、接合面垂直方向20〜36°であ
る。

【００２３】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。

【００２４】ＬＤドライバ420は、同期系としてインデ
ックスセンサ及びインデックス検出回路を設け、変調信
号で半導体レーザを発振させるものであり、半導体レー
ザからのビーム光量に相当する信号がフィードバックさ
れ、その光量が一定となるように駆動するものであり、
半導体レーザに導通する電流を変更することができるよ
うになっている。これにより、潜像電位を調整すること
ができる。同期系は、偏向光学系からのビームを反射す
るミラーを介してインデックセンサに入射する。インデ
ックスセンサはビームに感応して電流を出力し、当該電
流はインデックス検出回路で電流／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知
し、主走査方向の周期によって、ラスタ走査方式で変調
信号による光走査を行っている。

【００２５】書き込み光学系430は、レーザ光を所定速
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上に微小なスポットに絞って
走査するものである。コリメータレンズは変調光学系で
あり、ポリゴンミラー及びfθレンズは偏向光学系であ
り、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による面倒れ補正光学系と
して機能するものである。

【００２６】ＭＰＵ500は静電写真プロセスを実行する
プログラムと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、又、操作パネル60
0からの各種信号を処理する機能を備えるものであり、
記録紙の排出を検出する排紙センサＰＳと、機内湿度を
検知するための湿度センサＨＳと、機内温度を検知する
ための温度センサＴＳ１及び定着ローラの表面温度を検
出するための温度センサＴＳ２を接続してある。

【００２７】排紙センサＰＳからの出力はコピー枚数を
検知するためにも用いることができるが、本実施例にお
いては現像剤及び像担持体の経時劣化を推定するために
用いている。湿度センサＨＳ及び温度センサＴＳ１は機
内の環境変動を検知するために用いる。温度センサＴＳ
２はウォーミングアップ中を検知するために用いる。

【００２８】ＭＰＵ500は撹拌スクリュー33Ａ〜33Ｃを
駆動するためのソレノイドにドライバ（図示せず）を介
して接続してある。

【００２９】ＭＰＵ500はプリンタ特性検知手段及び最
高画像濃度換算手段を構成するプログラムを書き込んだ
ＲＡＭを備えるものである。

【００３０】プリンタ特性検知手段は、画像濃度センサ
ＣとＭＰＵ500及びテストパッチ信号Ｓ_Gを書き込んだＲ
ＡＭ340から構成したものであり、実際のプリンタ特性
及びそれから最高画像濃度を検出するものである。当該
プログラムは最高画像濃度換算手段に相当するプログラ
ムも含んでいる。

【００３１】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の定格最大出
力（像担持体上に何も付着しない状態での出力）との比
を対数変換した値に像担持体110の濃度と転写紙の濃度
との相違を考慮して得られる信号を得るものであり、像
担持体110の回転中に生ずる振動に起因する検出誤差を
除去するために例えば像担持体110上に顕像化した複数
のテストパッチ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。

【００３２】ＭＰＵ500は、透磁率の変化により現像性
に関係なく、トナー濃度を一定に制御するトナー濃度制
御系であって、像担持体の現像量を光学的に検出する手
段のように感光層の感度特性の変化に影響されない為に
スリーブの回転数を可変することにより反転現像方法に
おける現像性を一定に担保する機能を有する。

【００３３】トナー濃度制御手段は、現像ユニット30内
に装填した現像剤の透磁率をトナー濃度センサ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
動することによりトナー濃度を略一定に制御するもので
ある。

【００３４】現像性固定手段を構成するプログラムは、
像担持体110上に顕像化したパッチトナー像１に応じて
現像スリーブ131の回転数を制御することにより、感光
層の感光特性を越え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トナー濃度は一定に制御し
ておき、現像スリーブ131の回転数を制御して像担持体1
10表面の現像領域において付着する現像剤の量を変化さ
せて最大画像濃度を調整する。現像性固定手段を構成す
るプログラムは、二成分現像剤を採用する場合、現像槽
内のトナー濃度を一定に制御する機構及び制御プログラ
ムを備えるものである。

【００３５】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
してあるが、これに限定されるものでなく、２つ以上の
ＭＰＵを採用して並列処理するようにしても構わない。

【００３６】操作パネル600は例えばタッチディスプレ
ィからなり、複写倍率、複写枚数、コピー開始等を指令
するものであり、操作した内容を表示するようにしてあ
る。

【００３７】像担持体110は例えばアルミニュウム等か
ら構成した導電基材の表面に感光層を形成したものであ
る。感光層は膜厚15〜30μm、誘電率2.0〜5.0であり、
導電基材は接地してあり、像担持体110は280mm／secの
線速度で矢示方向に回転する（−）帯電の塗布型ＯＰＣ
から成る直径80mmのドラム状の感光体であり、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
けてあり、エンコーダ115は像担持体110の位相を示す位
相信号をＭＰＵ500に送出している。

【００３８】像担持体110の周縁部には後述する帯電装
置120、現像装置130、分離装置144、転写装置143、クリ
ーニングユニット150を設け、更に給紙トレイ、レジス
トローラ142、搬送ベルト等からなる給紙系を備えてい
る。

【００３９】帯電装置120は例えばスコロトロン帯電器
であり、潜像形成プロセスに先立ち像担持体110を所定
電圧に均一帯電して階調再現性等を調整することにより
カブリ防止等を行うものである。

【００４０】現像装置130は、平均粒径約8.5μmのポリ
エステル系材料からなるトナーと平均粒径60μmのフェ
ライト系コーティングキャリアとをトナー濃度４〜６％
に制御した現像剤を撹拌スクリュー133Ａ，133Ｂ，133
Ｃを120（rpm）で回転することにより撹拌した後、マグ
ネットローラ132の外側にあって約400（rpm）又は180
（rpm）で回転するスリーブ131の外周に磁気ブラシを形
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に対向した現像領域の潜像をトナ
ー像に顕像化するものである。

【００４１】現像装置130は、像担持体110と対向する筺
体300の開口付近に直径40（mm）のスリーブ131で覆った
マグネットローラ132の回動軸を筺体300の側壁に嵌入し
てあり、その後方に直径16（mm）の撹拌スクリュー133
Ａ，133Ｂ，133Ｃの駆動軸を筺体300の側壁に嵌入して
あり、これらスリーブ131，撹拌スクリュー133Ａ，133
Ｂ，133Ｃの駆動軸は例えば歯車を介して駆動系（図示
せず）に接続することにより、回転数を変更することが
できるようになっている。この制御動作はＭＰＵ500に
よって行われる。この機能を利用して例えばスリーブ13
3の回転軸を例えば200（rpm），250（rpm），300（rp
m）に変更することにより最高画像濃度を固定するよう
に制御するようにしている。

【００４２】転写装置143は、周知のように像担持体110
上に静電的に担持したトナー像に転写紙Ｐを重ね、転写
紙Ｐの裏側から電荷を放電することにより、転写紙Ｐ上
にトナーを転写するものであり、スコロトロン帯電器で
あることが好ましいが、これに限定されるものでなく、
コロトロン帯電器或いは帯電ローラ等の転写紙Ｐ上にト
ナー像を静電的に転写するものであればよい。

【００４３】分離装置144は、周知の如く像担持体110に
静電的に吸着した転写紙Ｐから除電することにより、転
写紙Ｐを分離するものであり、スコロトロン帯電器、コ
ロトロン帯電器、帯電ローラ等を用いる。

【００４４】クリーニングユニット150は、ブレード等
を像担持体110の表面に接触させることにより、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捕獲する。

【００４５】定着装置160は、周知の如く熱若しくは熱
及び圧力をトナー像を担持した転写紙に加えることによ
り、トナー像を転写紙上に永久に固定するための装置で
あり、例えば、下ローラ162は70μmの厚さにＰＦＡ（テ
トラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体の略称である）コートしたゴム硬度30°
の例えばＬＴＶ（ローテンパラチャー・バルカナイジン
グの略称である）製であり、200Ｗの電熱ヒータを内包
したものであり、上ローラ161は直径50mm、全長324mmの
例えばA5056TD（アルミニユウム）の芯金材質で形成
し、その表面にＰＦＡコートしたものであり、1100Ｗの
電熱ヒータ（図示せず）を内包した加熱ローラ表面には
定着温度センサＴＳ１を設けてある。定着温度センサＴ
Ｓ１は、例えばサーミスタ等から構成され、電熱ヒータ
を内包する上ローラ161の表面温度を最大約５Ｖの出力
電圧として検出するものであり、温度センサＴＳ１は定
着温度を約180℃に制御するために用いるものである
が、本実施例においては更にウォーミングアップを実行
するか否かの判断データをＭＰＵ500に送出している。

【００４６】排紙センサＰＳ２は定着装置160の排紙側
の経路に設けてあり、転写紙の後端を検知した検知信号
をＭＰＵ500に送出する。

【００４７】湿度センサＨＳは、例えば湿度に応じて最
大1.0Ｖを出力するものであり、ノイズを除去するコン
デンサ及び入力抵抗を介してＭＰＵ500の駆動電圧５Ｖ
に近付けるべく約4.9倍に増幅する増幅回路（図示せ
ず）を接続してある。湿度センサＨＳは装置筺体の側壁
に設けることにより、画像形成装置を設置してある環境
下の湿度を検出する。

【００４８】温度センサＴＳ２は例えばサーミスタ等か
ら構成され、装置筺体の側壁に設けることにより、画像
形成装置を設置してある環境下の温度を検出するもので
ある。

【００４９】最大画像濃度制御若しくはγ補正制御に用
いる画像濃度センサＣの構造について図２及び図３を参
照して説明する。

【００５０】図２及び図３は本実施例における画像濃度
センサを示す図であり、図２（ａ）及び図３（ａ）は平
面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図
であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【００５１】画像濃度センサは、図２（ｂ）に示すよう
に赤外光を発光する発光ダイオードＬＥＤ（発光ダイオ
ードＬＮ66、鹿児島松下電子株式会社製）とホトトラン
ジスタＰＴ（ホトトランジスタＰＮ101、鹿児島松下電
子株式会社製）との受光面の中心が40°，40°の角度を
なすような溝をケーシングＣＫに形成し、当該溝に発光
ダイオードＬＥＤ及びホトトランジスタＰＴに嵌入した
ものである。このタイプの画像濃度センサは直接光を利
用して反射濃度を検出するものであり、所定の濃度に対
してその前後の濃度についての分解能が優れている。従
って、本実施例において、最高画像濃度を決定するため
に用いている。以下、最高画像濃度を検出するのに用い
る画像濃度センサＣ₁という。

【００５２】図３に示す画像濃度センサＣは発光ダイオ
ードＬＥＤとホトトランジスタＰＴとの受光面の中心が
０°，40°の角度をなすような溝をケーシングＣＫに形
成したことにより、前記溝の前面に図２（ａ）に示すよ
うに防塵ガラスＢＧを設けたものである。このタイプは
拡散光を積極的に利用して反射濃度を検出するものであ
り、ハイライトからシャドーまで全て濃度を検知でき
る。従って、本実施例ではγ補正制御に用いている。以
下、γ補正用に用いる画像濃度センサＣ₂という。

【００５３】ケーシングＣＫを支持した基板Ｐはソケッ
トＳＫを設けてある。ケーシングＣＫは基板Ｐを介して
像担持体110の表面に水平になるようにクリーニングユ
ニット150の近傍に像担持体110の中心に対抗するように
像担持体110表面から６mmの間隙で設けてある。これに
より、トナー像から反射する光を効率良く受光できるよ
うにしてある。

【００５４】図４は本実施例に用いる画像濃度センサの
回路図である。

【００５５】画像濃度センサは、発光ダイオードＬＥＤ
とホトトランジスタＰＴとでフォトカップリングを構成
している。発光ダイオードＬＥＤのアノード端子には最
大出力10（Ｖ）の可変直流電源Ｖ_refを接続してあり、
発光ダイオードＬＥＤのカソード端子には例えば１ｋ
（Ω）と２ｋ（Ω）とに切り換え可能な半固定抵抗素子
ＶＲ１と固定抵抗素子Ｒ８を接続してある。このような
構成にすることにより、可変直流電源Ｖ_refの出力電圧
を可変して発光ダイオードＬＥＤの発光強度を調整する
ようにしてある。ホトトランジスタＰＴのアノード端子
には10Ｖの直流電源Ｖ_DCを接続し、カソード端子にはオ
ペアンプＩＣと固定抵抗素子Ｒ５，Ｒ６とから構成され
る出力検出回路を設けてある。このような構成により、
ホトトランジスタＰＴで受光した光強度に応じた電圧を
検出するものである。このような構成を用いて画像濃度
を検出するようにしてある。

【００５６】本実施例のＭＰＵ500は、停電等の不慮の
事故による電源オフ時の例外処理として、内蔵のバッテ
リでウォーミングアップ状況フラグを内蔵ＲＯＭに書き
込む機能を有している。

【００５７】図11はメイン電源スイッチをオフした際の
例外処理を示すフローチャートである。

【００５８】ＭＰＵ500はメイン電源スイッチのオフ状
態を検知すると（Ｅ１）、ウォーミングアップ状況フラ
グ群を各レジスタに保持してある場合に内蔵ＲＡＭに書
き込む（Ｅ２）。ＭＰＵ500は動作を終了する。

【００５９】以下に本実施例の画像形成装置の電源投入
からの制御動作を図５を参照して説明する。

【００６０】図５は本実施例の画像形成装置における動
作を示すフローチャートである。

【００６１】例えば、早朝の業務開始前にＭ／Ｓをオン
状態にすれば（ステップＳ１）、ＭＰＵ500は定着温度
センサＴＳ１からの出力信号を参照する（ステップＳ
２）。ＭＰＵ500は上ローラ161の表面温度を50℃以下で
あると判断すれば、ウォーミングアップ状況フラグ群を
全てリセットし、ウォーミングアップルーチンを起動す
る（ステップＳ４）。このウォーミングアップルーチン
を起動している期間（以下、ウォーミングアップ期間と
いう）はメイン電源スイッチをオン状態にしてから定着
装置160を構成する上ローラ161の表面温度を約180℃に
昇温させるために要する時間であり、約６分である。Ｍ
ＰＵ500は、ウォーミングアップ期間内に半導体レーザ
の発光量の調整処理、現像剤の帯電量の安定化制御と像
担持体110の帯電電位の安定化制御、最高画像濃度の設
定処理、階調補正処理を実行する。これにより、濃度安
定性及び階調再現性を維持できる。

【００６２】ＭＰＵ500は操作パネルからのコピー開始
指令信号に基づいて画像形成プロセスを実行する（ステ
ップＳ５）。

【００６３】一方、ＭＰＵ500は、ステップＳ３におい
て上ローラ161の表面温度を50℃以上であると判断すれ
ば、ウォーミングアップの実行状況を示すウォーミング
アップフラグ群を内蔵ＲＡＭから参照する（ステップＳ
６）。ＭＰＵ500は、ウォーミングアップ状況フラグ群
中の帯電状況フラグがオン状態でないと判断すれば（ス
テップＳ７）、ウォーミングアップルーチンを起動し
（ステップＳ４）、それに続いて画像形成プロセスを実
行する（ステップＳ５）。これにより、画像の生産性を
維持することができる。さらには濃度安定性及び階調再
現性も維持できる。

【００６４】又、ＭＰＵ500は、ステップＳ７において
帯電状況データがオン状態であると判断すれば、ウォー
ミングアップルーチンの最後のγ補正のフラグがオンか
オフ課を参照する。これによりオフ状態であればウォー
ミングアップルーチンを起動しオン状態であれば、ウォ
ーミングアップルーチンを省略して定着装置160の上ロ
ーラ161の表面温度だけを制御し、画像形成プロセスを
実行する（ステップＳ５）。これにより、無駄な定着装
置160の上ローラ161が昇温する以上にかかるウォーミン
グアップを実行することがないので、画像形成装置の画
像生産性の維持することができる。

【００６５】次にウォーミングアップ期間内における各
構成部材の動作を説明する。

【００６６】図６は本実施例の画像形成装置のウォーミ
ングアップ期間中における各部動作を示すタイムチャー
トである。

【００６７】メイン電源スイッチをオン状態にする（図
11の時刻０の時点に相当する）。これにより、ＭＰＵ50
0は、図６のタイムチャートに示すように前帯電処理と
レーザパワー調整処理及び現像剤の帯電量の設定を同時
に開始し、現像剤の帯電量の設定処理はメイン電源スイ
ッチの投入から約４分で終了し、その後に最高画像濃度
の設定、階調性設定処理を実行する。これらの処理はメ
イン電源スイッチの投入から約６分間のウォーミングア
ップ期間内に全て終了する。

【００６８】図７は本実施例の画像形成装置におけるウ
ォーミングアップルーチンを示すフローチャートであ
る。

【００６９】本実施例の画像形成装置は、画像生産性の
観点から、像担持体上に顕像化したパッチトナー像から
画像濃度を間接的に定着画像濃度を得る手法を採用し、
最高画像濃度を得るため現像性を固定し、その後にパッ
チ潜像を顕像化したパッチトナー像２から得られるプリ
ンタ特性を最高画像濃度を基準に正規化するプリンタ特
性の調整方法するものに採用する。

【００７０】ＭＰＵ500は前帯電処理及びレーザパワー
の調整処理を実行する（Ｓ401）。

【００７１】すなわち、ＭＰＵ500は、メインモータ
（図示せず）をオン状態にする（図11の時刻０時点）。
これにより、像担持体110は矢印方向（図１参照）に回
転し始めるので、エンコーダ115から位相信号は変化す
る。これにより、ＭＰＵ500は像担持体110の回転位相を
検知することができる。

【００７２】ＭＰＵ500は、前述した像担持体110の回転
開始と同時に高圧電源（図示せず）から所定の出力電圧
を帯電装置120に印加し、これにより帯電装置120は放電
を開始して像担持体110の画像形成領域を一様に帯電す
る。この処理が終了すると、ＭＰＵ500はウォーミング
アップデータ中の前帯電データ及びレーザパワーの調整
状況を示すＬＰフラグをオン状態にする（ステップＳ40
2）。

【００７３】ＭＰＵ500は、メイン電源スイッチの投入
により現像スリーブ131に接続したソレノイド（図示せ
ず）と、撹拌スクリュー33Ａ〜33Ｃのソレノイドもオン
状態にする（図11に示す時刻０時点）。これにより現像
スリーブ131及び撹拌スクリュー133Ａ〜133Ｃは回転す
る。この撹拌動作はウォーミングアップの開始から約４
分間続けることにより、現像剤は所定の帯電量まで上昇
する（ステップＳ403）。ＭＰＵ500は、メイン電源スイ
ッチをオン状態にした時点から約４分経過した時点で撹
拌スクリュー133Ａ〜133Ｃに接続したソレノイドをオフ
状態にする。これにより、現像剤の撹拌動作を終了す
る。ＭＰＵ500はウォーミングアップデータ中の帯電状
況フラグをオン状態にする（ステップＳ404）。

【００７４】次にＭＰＵ500は最大画像濃度Ｄmaxの固定
処理を実行する（ステップＳ405）。

【００７５】つまり、ＭＰＵ500は画像処理部300を構成
するセレクタ350にセレクト信号を送出する。画像処理
部300はＲＡＭ340からグレースケールを表すテストパッ
チ信号Ｓ_Gを書き込みユニット400に送出する。書き込み
ユニット400は記録信号をパルス幅変調回路410に送出す
る。パルス幅変調回路410は１走査ライン分のテストパ
ッチ信号Ｓ_Gをパルス幅変調した変調信号をＬＤ駆動回
路に送出する。ＬＤ駆動回路420は変調信号で半導体レ
ーザを発振さることによりレーザビームを照射する。こ
のレーザ光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走査する。

【００７６】ＭＰＵ500は潜像形成動作の終了を検知す
ると、エンコーダ115から送出される位相信号から像担
持体110の位相を検知した後に、静電潜像と同期した位
置で現像装置130を駆動する。これにより、図９に示す
ように像担持体110上に形成してある潜像は例えば20×3
0mm角で約２mm間隔でパッチトナー像を複数回連続して
顕像化することになる。このときテストパッチを作成す
る際の露光レベルは最大露光量であるＰＷＭ255を使用
する。このようにして作成された潜像を異なる回転数の
スリーブで現像する。現像スリーブの回転数は100rpmか
ら25rpm毎に450rpmまで上昇させる。そのとき作成され
る複数のグレースケール状のパッチトナー像を画像濃度
センサＣ₁で読み取る。定着画像濃度（マクベス社製画
像濃度計使用）で1.4に相当するセンサ出力1.5Ｖに読ん
だ出力値が一致又はそれ以下の出力となったときに現像
スリーブ131の回転数が固定される。これにより、プリ
ンタは最大画像濃度で1.4以上を確保したことになる。
これにより、ＭＰＵ500はウォーミングアップデータ中
の最高画像濃度Ｄmaxの固定処理の状況を示すＤmaxフラ
グをオン状態にする（ステップＳ406）。

【００７７】なお、現像剤の特性（電荷量、トナー濃
度、流動性等）、感光層の表面電位特性にもよるが常温
常湿（20℃50％相当）では現像スリーブの回転数は約22
5rpm（現像スリーブ線速／像担持体線速の比は1.60程
度）に固定される。

【００７８】ＭＰＵ500は、γ補正処理を実行する（ス
テップ407）。ＭＰＵ500は、エンコーダ115からの位相
信号から像担持体110の位相を検知し、画像濃度センサ
Ｃ₂を構成する発光ダイオードＬＥＤに可変直流電源Ｖ
_refの出力電圧を変化させてトナーパッチのない部分で
のセンサ出力が７（Ｖ）になるように直流可変電源Ｖ_re
fの出力電圧を設定する。この処理に並行してレーザ点
灯させ、そのときの光量をモータに光量調整を行ってい
る。すなわち、ＭＰＵ500は、ステップＳ405で固定した
現像スリーブ131の回転数を使用し、図10に示すパッチ
トナー像２を作成する。その顕像化されたパッチトナー
像２を画像濃度センサＣ₂で読み取る。ＭＰＵ500は顕像
化したパッチトナー像２から得られるセンサ出力が5.8
Ｖ（１テストパッチに対して複数回読んでその値を平均
することで検出精度を上げることができる）ならば、セ
ンサの最大出力は７Ｖであるから画像濃度は−ｌｏｇ5.
8（Ｖ）／７（Ｖ）のような演算をＰＷＭ０〜248の32個
のデータは補間することでデータの穴埋めを行ってい
る。補間の方法は直線スプライン、ラグランジュ等周知
の方式又は設計上独自の補間方式を採用する場合があ
る。ここで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）。

【００７９】最大画像濃度を現像スリーブ131の回転数
によって1.4に固定したため、ＰＷＭレベル255のセンサ
出力の濃度演算値−log（ＰＷＭ255レベルのセンサ出力
／７（Ｖ））も1.4である必要がある。ＰＷＭ248のセン
サ出力もＰＷＭ255のセンサ出力もほぼ同じであるた
め、−log（ＰＷＭ248レベルのセンサ出力／７（Ｖ））
も1.4である必要がある。そこで、得られた濃度の演算
値を最大画像濃度の1.4で正規化することでプリンタ特
性が得られる。しかし、ＰＷＭ０の濃度は実際の転写紙
上の画像濃度は転写紙の濃度を有するため、得られた濃
度演算値に転写紙の濃度を加えることにより（濃度計に
よって得られる定着画像濃度）＝（センサ出力から得ら
れる像担持体上のテストパッチの濃度）が得られる。転
写紙により演算値のデータを変化できることが望ましい
が、ここでは代表的な濃度として0.08を加えている。

【００８０】これにより、ＭＰＵ500はウォーミングア
ップデータ中の階調補正処理の実行状況を示すγ補正フ
ラグをオン状態にする（ステップＳ407）。

【００８１】ＭＰＵ500は、図５に示すメインルーチン
のステップ５の先頭に戻る。

【００８２】図９は像担持体上のグレースケールを表す
パッチトナー像１を示す模式図である。像担持体110上
に形成してあるパッチ潜像は、例えば最高画像濃度に相
当するＰＷＭ255レベルで20×30mm角パッチ潜像を約２m
m間隔で連続して形成し、当該パッチ潜像を現像スリー
ブ131の回転数を150rpmから100rpm毎に上昇させてパッ
チトナー像を顕像化したものである。

【００８３】図10は像担持体上のグレースケールを表す
パッチトナー像２を示す模式図である。像担持体110上
に形成してあるパッチ潜像は例えば20×30mm角に約２mm
間隔でパッチトナー像に複数回連続して顕像化したもの
である。図９に示すテストパッチはＰＷＭ０〜248を８
ステップ毎に区分しているが、ハイライト部（ＰＷＭ０
〜50）を２ステップ毎それより濃度の高いところは８ス
テップごとにすることなどによりハイライト部で精度の
高い検知をする。このように検知レベルを高くしたとこ
ろのテストパッチ数を増やすという方法を採用してもよ
い。

【００８４】図８は最大画像濃度Ｄmaxを設定中におけ
る画像濃度センサからの出力を示すグラフである。

【００８５】グラフにおいて、縦軸は画像濃度センサか
らの出力電圧を示しており、横軸は現像スリーブの回転
数を示している。像担持体110のトナー像の付着しない
面からの反射濃度に対応する出力は説明の便宜上、最大
出力電圧となっている。図９に示したパッチトナー像か
らの反射濃度に対応したセンサ出力の変化を示したもの
である。ＭＰＵ500は、スレッショルド電圧Ｖ_srを最初
に越えた現像スリーブ131の回転数を検出する。

【００８６】上述したように、本実施例の画像形成装置
によれば、画像の生産性を維持しながら環境条件等の外
的要因が変化を考慮して最高画像濃度を確保でき、かつ
階調補正も行うため、濃度安定性及び階調再現性も常に
維持できる。

【００８７】なお、上述した本実施例において、ＭＰＵ
500は帯電状況フラグ及びγ補正のフラグの状態のみで
ウォーミングアップルーチンの軌道を決定しているが、
画像生産性を考慮すれば、上ローラの表面温度から現像
剤の撹拌時間を推定して残余の撹拌時間のみを実行すれ
ば、後続する前処理を早期に終了することができる。

【００８８】

【発明の効果】本発明は、上記構成により、画像の生産
性を維持しながら環境条件等の外的要因の変化を考慮し
て最高画像濃度を確保でき、かつ階調補正できるので、
濃度安定性及び階調再現性も常に維持できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置における一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本実施例における画像濃度センサを示す図であ
る。

【図３】本実施例における画像濃度センサを示す図であ
る。

【図４】本実施例に用いる画像濃度センサの回路図であ
る。

【図５】本実施例の画像形成装置における動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】本実施例の画像形成装置のウォーミングアップ
期間中における各部動作を示すタイムチャートである。

【図７】本実施例の画像形成装置におけるウォーミング
アップルーチンを示すフローチャートである。

【図８】最大画像濃度Ｄmaxを設定中における画像濃度
センサからの出力を示すグラフである。

【図９】像担持体上のグレースケールを表すパッチトナ
ー像１を示す模式図である。

【図１０】像担持体上のグレースケールを表すパッチト
ナー像２を示す模式図である。

【図１１】メイン電源スイッチをオフした際の例外処理
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

110 像担持体 310 ＬＯＧ 320 ＬＵＴ 330，340 ＲＡＭ 350 セレクタ 500 ＭＰＵ Ｃ 画像濃度センサ ＬＥＤ 発光ダイオード ＰＴ ホトトランジスタ

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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着装置のウォーミングアップ期間中に
   少なくとも現像剤の帯電量の設定と画像形成条件の設定
   シーケンスを行う画像形成装置において、前記ウォーミ
   ングアップ期間中にメイン電源スイッチをオフした後で
   再び前記メイン電源スイッチをオンした際に定着温度に
   関係なく、画像形成条件の設定シーケンスを再起動する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記画像形成条件の設定シーケンスは現
   像剤担持体の線速及び階調補正カーブの決定であること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。