JPH0876531A

JPH0876531A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0876531A
Application number: JP6213921A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Yoshino; 邦久吉野; Mitsuo Motohashi; 光夫本橋; Satoshi Nishida; 聡西田; Akira Takahashi; 晃高橋; Hiroshi Akita; 宏秋田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の停止点検を行う回数を少くし稼働率の
高い画像形成装置を提供する。【構成】定着ユニット160のウォーミングアップ期間
中、又は所定枚数コピー毎に画像濃度センサＤＳ₁及び
ＤＳ₂の出力が一定になるよう、発光ダイオードＬＥＤ
の発光光量を調整した後、最大濃度補正及び階調補正カ
ーブを作成する制御を行う画像形成装置において、前記
発光ダイオードＬＥＤの光量を決定する動作を複数回行
うことを特徴とする。

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
器を有する電子写真式画像形成装置で、特に像担持体上
に複数のテストパッチ像を形成し、これを光学式画像濃
度センサによってその濃度を検出する。この時得られる
濃度データからコピー画像の最大濃度や階調性の補正を
行う画像形成装置に関するものである。

【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、
一定輝度のレーザ書込みユニツトによって像担持体上に
テストパッチ潜像を形成するか、或いは原稿台の端部近
傍に標準票板を設け、走査光学系によって前記標準票板
のテストパッチ潜像を像担持体上に形成し、このテスト
パッチ潜像を現像器によって現像してテストパッチ像と
したのち、クリーニング装置の上流側に設けた光学式画
像濃度センサによりそのテストパッチ像の反射濃度を測
定し、反射濃度が規定値より高い場合はトナー補給を行
わないが、反射濃度が規定値より低い場合はトナー補給
を行う。

【０００３】或いは、現像器の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う等の方法によってコ
ピー画像濃度を常に適正値に保持した上で、異なる輝度
の露光により複数のテストパッチ潜像を形成し、このテ
ストパッチ潜像を線速一定の現像剤担持体で現像し、そ
の現像された複数のテストパッチ像の濃度を画像濃度セ
ンサで検知し、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制御を行う画像形成装置は知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の装置で
は、画像濃度センサのトナーや紙粉による汚れなどによ
る感度の低下が生じるので、コピー開始時或いは所定コ
ピー枚数毎にこの感度低下を補正するため、像担持体上
に現像剤のない状態で画像濃度センサを作動させ、一定
のセンサ出力になるように発光素子の光量を変化させて
発光光量を決定する制御を行う工程が必要であった。こ
の補正工程で像担持体上の傷などの発生や一時的な異常
発生による異常データが１度発生すると、従来は直ちに
装置の動作を停止して異常表示を行いサービスマンを呼
んで点検修理を行っていた。このため、装置の稼働率が
低下するという問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、前記問題点を解決して、
装置の停止点検を行う回数を少くし稼働率の高い画像形
成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、像担持
体上の現像剤付着量を検知する光学式の画像濃度センサ
を有する画像形成装置において、前記像担持体上に前記
現像剤のない状態で前記画像濃度センサを作動させ、一
定のセンサ出力になるように前記画像濃度センサの発光
素子の光量を変化させて発光光量を決定する制御を行う
際に、該発光光量が決定できない場合は、同一の動作を
複数回繰り返すことを特徴とする画像形成装置によって
達成される。

【０００７】また、前記複数回の同一動作を行っても前
記発光光量が決定されない場合は異常表示を行うことを
特徴とする前記画像形成装置は好ましい実施態様であ
る。

【０００８】

【作用】本発明では、画像濃度センサの出力が一定にな
るよう発光素子の光量を調整する補正工程を複数回行う
ようにしたので、前記補正工程を１回行って発光光量の
決定ができないと異常発生として直ちに装置を停止した
従来の装置に比べ格段に装置を停止させる回数が減少し
稼働率を向上させることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の構成とその作用を図面に基づいて説
明する。

【００１０】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。

【００１１】本実施例の画像形成装置は、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行うパルス幅変
調（ＰＷＭ）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、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
ストパッチ信号Ｓ_Gに基づいて像担持体110上にＰＷＭ25
5（最大露光量）で露光した複数のテストパッチ潜像を
形成し、それを現像スリーブ131の回転数を変えた現像
装置130によって現像し、顕像化したテストパッチ像を
画像濃度センサＤＳ₁により最大画像濃度を検出し、現
像スリーブ131の回転数を固定して現像特性を固定する
ためのプログラムと、複数の階調補正用のテストパッチ
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、画像濃度センサ
ＤＳ₂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ＭＰ
Ｕ500を備えたものである。

【００１２】以下、本実施例の画像形成装置の主要構成
を説明する。

【００１３】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
トパッチ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。

【００１４】ＬＯＧ310は輝度−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。Ｌ
ＵＴ320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
であり、ＰＷＭレベルを示す記録信号を書き込みユニッ
ト400或いはＲＡＭ330に送出する。

【００１５】ＲＡＭ330は予め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ＤＳ₂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60
0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。ここで出力異常というのは、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か、一定に
なる、又は大きくなる、或いはセンサ出力がない場合を
いう。

【００１６】ＲＡＭ340は８ビットによる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大画像濃度を表す濃度パッチ、さ
らに中間濃度を示す濃度パッチの何れかを示すテストパ
ッチ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からのテストパッチ信号Ｓ_G又は
ＬＵＴ320からの濃度信号若しくはＲＡＭ330からのの濃
度信号の何れかを出力する。

【００１８】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、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、ポリゴンミラーに同期したラスタ走査を行うことが
できる。

【００２１】書き込み光学系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
されるテストパッチ信号Ｓ_G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、機
内温度を検知するための温度センサＴｈＳ₁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ＴｈＳ
₂と、機内湿度を検知するための湿度センサＨＳ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〜133
Ｃ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、画像濃度センサ
ＤＳ₁及びＤＳ₂とテストパッチ信号Ｓ_G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及びＤ
Ｓ₂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11
0の濃度と記録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上に顕像化した複数
のテストパッチ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、透磁率の変化により現像性
に関係なく現像剤のトナー濃度を一定に制御する機能を
有し、現像スリーブ131の回転数を可変することによ
り、現像性を所定値に選択できる。

【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、
現像スリーブ131の回転数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
回転数を制御して像担持体110表面の現像領域に付着す
る現像剤の量を変化させて最大画像濃度を調整する。

【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、その表示部には操作した内容や異
常状態を表示するようにしてある。

【００３１】像担持体110は図12に示すように例えばア
ルミニウム等からなる導電基材110ａの表面に例えば
（−）帯電の塗布型ＯＰＣからなり電荷発生層110ｂと
電荷移動層110ｃとからなる感光層を形成したもので、
導電基材110ａは接地してある。像担持体110は280mm／s
ecの線速度で矢示方向に回転する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、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120rpmで回転することによ
り現像剤を撹拌した後、ＭＰＵ500の制御によりスリー
ブ駆動部131Ｍを介して回転する現像スリーブ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。

【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キャリアからなる２成分現像剤
でトナー濃度４〜６％のものが用いられる。

【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、コロトロン帯電器或いは帯電ローラも使用でき
る。

【００３７】分離器144は、像担持体110及び静電的に吸
着した記録紙を除電することにより、記録紙を分離する
もので、スコロトロン帯電器、コロトロン帯電器或いは
帯電ローラ等が用いられる。トナー像を転写された記録
紙は像担持体110より分離した後定着ユニット160に送ら
れトナー像の定着が行われる。

【００３８】トナー像の転写を終えた像担持体110がク
リーニングユニット150に至ると、クリーニングユニッ
ト150はそのブレード等を像担持体110表面に接触させ、
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及び加圧ローラを備
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、これによって制御
されて所定の温度範囲内に保持される。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16
1に圧接されるようになっている。加熱ローラ161は時計
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、排出される記録紙の枚数（コピ
ー枚数）が計数される。

【００４２】装置筺体の側壁に設けられた温度センサＴ
ｈＳ₂と湿度センサＨＳは、画像形成装置を設置した環
境の温度及び湿度を検出しその検出信号をＭＰＵ500に
送出する。

【００４３】図２及び図３は像担持体110上のトナー像
の濃度検出用の画像濃度センサＤＳ₁及びＤＳ₂の構成を
示す図で、図２（ａ）及び図３（ａ）は平面図であり、
図２（ｂ）及び図３（ｂ）は図２（ａ）及び図３（ａ）
のＡ−Ａ線断面図である。図において、ＬＥＤは発光素
子である発光ダイオード、ＰＴ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、ＢＧは防
塵ガラス、ＳＫはソケットである。図２は現像装置130
の下流側に設けられた画像濃度センサＤＳ₁を示す図
で、発光ダイオードＬＥＤが発射する光の被検知面への
入射角が40°となり、ホトトランジスタＰＴは被検知面
からの反射光を40°方向から受光するように溝をケーシ
ングＣＫに形成し、この溝に発光ダイオードＬＥＤ及び
ホトトランジスタＰＴを嵌入したもので、このタイプの
画像濃度センサは拡散光の他に直接反射光も受光して反
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。

【００４４】図３はクリーニングユニット150の上流側
に設けられた画像濃度センサＤＳ₂を示す図で、発光ダ
イオードＬＥＤが発射する光が被検知面に垂直に入射
し、ホトトランジスタＰＴは被検知面からの反射光を40
°方向から受光するように溝をケーシングＣＫに形成
し、この溝に発光ダイオードＬＥＤ及びホトトランジス
タＰＴを嵌入したもので、このタイプの画像濃度センサ
は主として拡散光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
階調性の補正用に適している。なお本実施例では、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
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。

【００４５】また、図４に示すように発光ダイオードＬ
ＥＤ及びホトトランジスタＰＴ共に被検知面に垂直に向
けるようにした画像濃度センサも用いることができる。

【００４６】図５は本実施例の画像濃度検出手段の濃度
検出回路520の一例を示す回路図である。発光素子であ
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が接続され発光ダイオード
ＬＥＤの放射光量を変化させることができる。発光ダイ
オードＬＥＤは電流制御用の抵抗素子Ｒ₈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ＬＥＤ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ＬＥＤは端子Ｔ_lをアースに接続すると点灯され
る。

【００４７】受光素子であるホトトランジスタＰＴのカ
ソード端子には負荷抵抗素子Ｒ₇が接続され、直流電源
Ｖ_DCから10（Ｖ）の電源が印加される。発光ダイオード
ＬＥＤの光で照射されたトナー像からの反射光を受光す
るホトトランジスタＰＴ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Ｒ₇の両端にはホトトランジ
スタＰＴの出力電流に比例した電圧が生じる。この電圧
は演算増幅器であるＩＣ₁と固定抵抗素子Ｒ₅，Ｒ₆とか
らなる出力検出回路の（＋）入力端子に入力され増幅さ
れ画像濃度信号を出力端子Ｖ_outから出力する。Ｃ₁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。

【００４８】以上説明した各種のセンサの出力は電圧変
換回路（図示省略）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。

【００４９】画像濃度センサＤＳの発光ダイオードＬＥ
Ｄから被検知面に入射する光をＩ_in、ホトトランジスタ
ＰＴに受光される反射光をＩ_outとすると、図９に示す
ように、反射光Ｉ_outはトナー層の表面から反射する光
Ｉ_out1と、トナー層を透過し像担持体110面で反射しさ
らにトナー層を透過して表面に出る光Ｉ_out2とからな
る。

【００５０】像担持体110上のトナー（黒）の付着量と
画像濃度センサＤＳの出力電圧の関係は図10（ａ）に示
すように、トナー付着量が増大するに従い、トナーがな
い場合の出力電圧ｖ₀から次第に減少するカーブとな
る。なお、カラートナーの場合は図10（ｂ）に示すよう
に入射光の波長によるが、出力電圧はｖ₀からトナー付
着量の増大と共に増大する。

【００５１】また、センサ出力は発光ダイオードＬＥＤ
の発光光量にも関係し、発光光量すなわちＩ_inの大小に
よって図11のように変化する。この発光光量は前記濃度
検出回路520の可変直流電源Ｖ_refの出力電圧を変更して
変更することができる。

【００５２】次に、図１の画像形成装置におけるコピー
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33Ａの回転数（線速）の固定について説明する。

【００５３】コピー開始時のウォーミングアップ中に、
先ず、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ずつ上げてゆき画像濃度センサＤＳ₁
の発光ダイオードＬＥＤ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しこの時の濃度検
出回路520の出力電圧が７Ｖになるように調整する。出
力電圧が７Ｖ±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。同様のことを画像濃度センサＤＳ
₂についても行う。この間像担持体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。この後ＭＰＵ500は最大濃度補
正及び階調補正を行う。

【００５４】最大濃度補正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ＭＰＵ500の制御に
より、前記画像形成と同様に像担持体110を帯電した
後、ＭＰＵ500は画像処理部300のセレクタ350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
パッチ像のテストパターンＳ_G信号が送出される。これ
により像担持体110上には図６（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ッチの潜像
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1
10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1
30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のＭＰＵ500の制御により、図
６（ｂ）（展開図）に示すようにそれぞれのテストパッ
チ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100rpmから25rpm毎に450rpmまで上昇
される。こうしてテストパッチの潜像ｐ₁，ｐ₂・・・・
ｐ_nは濃度の異なる複数のテストパッチ像ｐ_1A，ｐ_2A・
・・・ｐ_nAとなる。この最大濃度補正用テストパッチ像
は転写器143の上流側に設けられた画像濃度センサＤＳ₁
によってその反射光量が検出され図５の回路によって増
幅された後パッチ濃度データとしてＭＰＵ500に順次送
出される。

【００５５】反射光量の検出が終わったテストパッチ像
は退避した転写器143及び分離器144の位置を通りクリー
ニングユニット150によってクリーニングされる。

【００５６】上記ＭＰＵ500に入力される増幅後の画像
濃度センサＤＳ₁の出力は図７に示すグラフとなる。こ
のうち例えば濃度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ッチ像の現像スリーブ13
1の回転数（線速）を検出し、この回転数を内蔵したＲ
ＡＭに記憶する。以後の画像形成時にはこの回転数（線
速）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の回転数（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トナー汚れやカブリを発
生させない点で優れている。

【００５７】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、階調性の補正がなされる。階
調補正は前記と同様、像担持体110上にトナーがない状
態でＭＰＵ500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、書き込みユニット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が書き込
みユニット400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０〜25
5の256レベルの場合８レベル飛びのＰＷＭ信号が書き込
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８に示すようなほぼ30mm×20mmの複数のテスト
パッチの潜像が副走査方向に約２mmおきに書き込まれ
る。この潜像は前記現像スリーブ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濃度の異なる複
数の階調補正用のテストパッチ像ｐ_0B，ｐ_1B，ｐ_2b・・
・・ｐ_nB・・・・ｐ_32Bとなり退避した転写器143、分離
器144の位置を通過し画像濃度センサＤＳ₂によってその
反射光量が検出される。検出された一連の濃度データは
階調補正データとしてＭＰＵ500に送出される。

【００５８】ここでテストパッチ像の反射光量検出出力
からパッチ像の濃度に換算する方法について説明する。

【００５９】上記階調補正用テストパッチ像のＰＷＭ
０，８，16，24・・・・ｎ・・・・255としたパッチ像
ｐ_0B，ｐ_1B，ｐ_2b・・・・ｐ_nB・・・・ｐ_32Bの濃度検
出回路520の出力電圧をＶ₀，Ｖ₈，Ｖ₁₆，Ｖ₂₄・・・・
Ｖn・・・・Ｖ₂₅₅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 Ｄn ＝−logＶn／Ｖ₀ としてＤ_Pnを求め、Ｄ_P32＝−logＶ₂₅₅／Ｖ₀ を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。このようにしてコピー画像とした定着した転写
紙上のパッチ像の濃度に換算される。

【００６０】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）。

【００６１】なお、前記テストパッチ像は、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。

【００６２】以上のようにして本実施例では定着ユニッ
ト160のウォーミングアップ期間中にコピー画像の最大
濃度が規定濃度に補正（これを最大濃度補正という）さ
れた後、続いて階調性の補正（これを階調補正という）
が行われた後、所定枚数コピーが行われる毎にも前記最
大濃度と階調補正が行われ、常にコピー画像が適正な濃
度と階調性を持つように維持される。

【００６３】上記最大濃度補正及び階調補正を行う場合
の可変直流電源Ｖ_refの出力電圧を調整して発光ダイオ
ードＬＥＤの発光光量を決定する際、像担持体110の導
電基体110ａが例えば粗さ（JIS B 0601の表面粗さＲzに
よる）Ｒz＝１μmに一様に処理され感光体表面に傷のな
い場合、像担持体110を回転させて可変直流電圧Ｖ_refの
出力電圧を徐々に上げてゆく時のセンサ出力電圧は図13
に示すように連続した直線状になる。しかし、像担持体
110の導電基体110ａの粗さにムラがあり感光体表面に傷
がある場合にはセンサ出力電圧は不連続になる。例えば
導電基体110ａの表面を図14に示すよう、30mm，20mmお
きにＲz＝50μm，Ｒz＝１μmとなるよう処理した像担持
体110について、像担持体110を回転させて可変直流電圧
Ｖ_refの出力電圧を徐々に上げてゆく時のセンサ出力電
圧は図15に示すよう不連続なカーブとなる。例えばＲz
＝50μmのところでは可変直流電圧Ｖ_refが最大となって
もある決められたセンサ出力に達しないため異常状態と
なるのに対し、Ｒz＝１μmのところでは可変直流電圧Ｖ
_refが最大にならなくてもある決められたセンサ出力に
なるため、異常状態とはならない。このように傷などに
よりセンサ出力電圧が決められた電圧に達しないような
出力がＭＰＵ500に入力されるとＭＰＵ500は異常状態と
判断する。従来の画像検出装置は上記発光光量の決定動
作を行う時、１度異常な濃度データが入力されると直ち
に装置を停止し異常表示を行っていた。

【００６４】本発明ではこのような異常状態になって
も、さらに上記発光光量の決定動作を行い、２度或いは
３度と複数回異常状態が続いた後に、始めて装置を停止
し装置の表示部に異常表示をするようにしたものであ
る。

【００６５】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）。また、モノクロの画像形成装置
について説明したが、本発明はカラー画像形成装置につ
いても適用できることはいうまでもない。

【００６６】

【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、画像濃度センサの発光素子の光量を変化させて
発光光量を決定する制御を、１回行って正常か異常かを
判定するのではなく、複数回行ったのち判定するように
したので、従来の装置のように像担持体上の極く一部分
の傷や一時的な誤動作によって装置を停止し異常表示を
するということがなく、格段に稼働率を向上させ、ユー
ザーに不愉快な思いをさせず、常に適正な最大画像濃度
と階調性を有するコピー画像が得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】画像濃度センサの一例の構成を示す平面図及び
断面図である。

【図３】画像濃度センサの他の例の構成を示す平面図及
び断面図である。

【図４】画像濃度センサのさらに他の構成を示す平面図
及び断面図である。

【図５】濃度検出回路の一例を示す回路図である。

【図６】像担持体上の最大濃度補正用のテストパッチ像
を示す斜視図及び拡大展開図である。

【図７】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８】像担持体上の階調補正用のテストパッチ像を示
す展開図である。

【図９】像担持体上のトナー層からの反射光を説明する
図である。

【図１０】トナー付着量とセンサ出力との関係を示すグ
ラフである。

【図１１】発光光量とセンサ出力との関係を示すグラフ
である。

【図１２】像担持体の構成を示す断面図である。

【図１３】正常な像担持体のセンサ出力を示すグラフで
ある。

【図１４】像担持体の導電基体の表面粗さを部分毎に変
えた一例を示す展開図である。

【図１５】図14の像担持体のセンサ出力を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

110 像担持体 130 現像装置 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 書き込みユニット 500 ＭＰＵ 520 濃度検出回路ＤＳ₁，ＤＳ₂ 画像濃度センサＬＥＤ発光ダイオード（発光素子）ＰＴホトトランジスタｐ₁，ｐ₂・・・・ｐ_n テストパッチ潜像ｐ_1A，ｐ_2A・・・・ｐ_nA テストパッチ像Ｖ_ref 可変直流電源

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上の現像剤付着量を検知する光
学式の画像濃度センサを有する画像形成装置において、前記像担持体上に前記現像剤のない状態で前記画像濃度
センサを作動させ、一定のセンサ出力になるように前記
画像濃度センサの発光素子の光量を変化させて発光光量
を決定する制御を行う際に、該発光光量が決定できない
場合は、同一の動作を複数回繰り返すことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記複数回の同一動作を行っても前記発
光光量が決定されない場合は異常表示を行うことを特徴
とする請求項１の画像形成装置。