JPH09154027A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像濃度予測を高精度で行い低コストで高画
質が得られるカラー画像形成装置を得る。 【解決手段】 Ｎ×Ｍマトリクス（ＮおよびＭは１以上
の自然数）のドットパターンを感光体１上に形成するド
ットパターン作成部２９と、ドットパターンの濃度を検
知するフォトセンサ３４とを備える。このフォトセンサ
３４が検知したドットパターンの検出値によりベタ画像
濃度を予測し（３０）、各種のプロセス設定条件を変更
する。フォトセンサ３４による任意のＡ×Ｂマトリクス
（ＡおよびＢは１以上の自然数）のドットパターンの検
出値により、画像濃度を予測し（３０）γ補正を行い、
プロセス制御実行時において、ドットパターンとベタパ
ターンの両方を形成し、フォトセンサ３４による各々の
検出値の結果からその相関をとって濃度予測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式、静
電記録方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等のカラ
ー画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー画像形成装置において、高
画質の画像形成を得るためには画像形成後の画像濃度を
予測し、画像形成プロセスを制御することが必要であ
る。このプロセス制御の方法としては、感光体上に形成
するパターンを適当なディザパターンとすることによ
り、フォトセンサ単体でのトナー濃度予測を可能とした
ものが知られている。また、γ補正としては、感光体上
にトナー付着密度の異なるトナー像を形成し、その反射
濃度を読みとり、その結果に応じて像形成条件を設定す
るもの（特開昭６３−１０６６７２号）等が公知であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カラー画像形成装置において、プロセス制御およびγ補
正におけるトナー濃度予測をフォトセンサのみを用いて
試みた場合には、正確な濃度の予測が困難である問題を
伴う。それは、感光体表面上のトナー濃度をフォトセン
サで測定する際のカラートナー（Ｙ、Ｍ、Ｃ）で形成さ
れたベタパターンの検知出力は、書き込み濃度が濃くな
るに従って書き込み濃度が低い部分では減少し、あるし
きい値を越えると増加し始める、いわゆる逆転現象が生
じるためである。

【０００４】また、従来の画像形成装置においては、環
境および経時変化に対応するためセンサやプリント枚数
のカウント手段等を搭載しているため、コストがアツプ
する問題を伴う。

【０００５】本発明は、画像濃度予測を高精度で行い低
コストで高画質が得られるカラー画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のカラー画像形成装置は、感光体と、この感
光体上に複数の画像形成信号に対する静電潜像を形成
し、感光体の潜像を顕像化する現像材担持部材を有する
複数の現像ユニットを備え、感光体上に顕像を複数の色
毎に形成し、カラー画像を得るカラー画像形成装置であ
り、Ｎ×Ｍマトリクス（ＮおよびＭは１以上の自然数）
のドットパターンを感光体上に形成するドットパターン
形成手段と、ドットパターンの濃度を検知するフォトセ
ンサとを備え、フォトセンサが検知したドットパターン
の検出値によりベタ画像濃度を予測し、各種のプロセス
設定条件を変更することを可能とし、フォトセンサによ
る任意のＡ×Ｂマトリクス（ＡおよびＢは１以上の自然
数）のドットパターンの検出値により画像濃度を予測し
γ補正を行い、プロセス制御実行時において、ドットパ
ターンとベタパターンの両方を形成し、フォトセンサに
よる各々の検出値の結果からその相関をとって濃度予測
を行うことを特微としている。

【０００７】また、上記の画像濃度の予測に用いるパタ
ーン画像は、画像濃度に対するフォトセンサの感度が大
きい濃度域とし、プロセス制御実行時とγ補正実行時の
うち少なくとも一方の画像濃度の予測を行う際に、フォ
トセンサの感度が大きい濃度域を荷重近似して曲線を求
めるとよい。さらに、フォトセンサの感度が大きい濃度
域を、画像濃度の低濃度域とするとよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるカラー画像形成装置の実施の形態を詳細に説明す
る。図１から図１６を参照すると本発明のカラー画像形
成装置の一実施形態が示されている。本実施形態はカラ
ー画像形成装置を回転型現像装置へ適用した場合を示し
ている。

【０００９】図１において、１はベルト状像担持体たる
可塑性のベルト状感光体である。このベルト状感光体１
は回動ローラ２、３の間に架設されていて回動ローラの
駆動により時計方向に搬送される。４は帯電手段たる帯
電部材、５は露光手段たるレーザ書き込み系ユニット、
６〜９はそれぞれ特定色の現像剤を収容した複数の現像
器である。レーザ書き込み系ユニット５は、上面にスリ
ット状の露光用開口部を設けた保持筐体に納めて装置本
体に組み込まれる。

【００１０】レーザ光学系５には図示の光学系のものの
他に、発光部と収束性光伝送体を一体とした光学系等も
使用される。帯電部材４、レーザー書き込み５Ｄ、感光
体用クリーニング装置１５は、ベルト状感光体１を架設
している複数のローラの内の１本のローラ２部に設けら
れている。

【００１１】各現像器６、７、８、９は、例えばイエロ
ー、マゼンタ、シアン、黒色の各現像剤をそれぞれ収容
し、所定の位置でベルト状感光体１と近接あるいは接触
する各現像スリーブを備え、感光体ベルト１上の潜像を
非接触現像あるいは接触現像法により顕像化する機能を
有している。

【００１２】１０は転写像担持体たる中間転写ベルトで
あり、この中間転写ベルト１０は回動ローラ１１、１２
の間に架設されていて回動ローラの駆動により反時計回
りに搬送される。

【００１３】ベルト状感光体１と中間転写ベルト１０は
回動ローラ３部で接触しており、ベルト状感光体１上の
第一回目の顕像が、中間転写ベルト内に設けられたバイ
アスローラ１３により中間転写ベルト１０上に転写され
る。そして、同じようなプロセスを反復することによ
り、第二回目の顕像が、そして第三回目の顕像、第四回
目の顕像が中間転写ベルト１０上にそれぞれ重ねられて
位置ずれを生じないように転写される。中間転写ベルト
１０に接触するように転写ローラ１４が設けられてい
る。

【００１４】１５はベルト状感光体１のクリーニング装
置、１６は中間転写ベルト１０のクリーニング装置で、
このクリーニング装置１６のブレード１６Ａは画像形成
中には中間転写ベルト１０の表面より離間した位置に保
たれ画像転写後のクリーニング時のみ図示のごとく中問
転写ベルト１０の表面に圧接される。

【００１５】カラー画像形成装置によるカラー画像形成
のプロセスは次のように行われる。まず本実施形態によ
る多色像の形成は、次の像形成システムに従って遂行さ
れる。即ち、オリジナル画像を撮像素子が走査するカラ
ー画像データ入力部で得られたデータを、画像データ処
理部で演算処理して画像データを作成し、これは一旦画
像メモリに格納される。

【００１６】次いでこの画像メモリは、記録時とりださ
れて記録部である、例えば図１の実施形態で示したカラ
ー画像形成装置へと入力される。すなわちプリンタとは
別体の画像読み取り装置から出力される色信号がレーザ
書き込み系ユニット５に入力されると、レーザ書き込み
系５においては、不図示の半導体レーザで発生されたレ
ーザビームは、駆動モータ５Ａにより回転されるポリゴ
ンミラー５Ｂにより回転走査され、ｆθレンズ５Ｃを経
てミラーにより光路を曲げられて、予め除電ランプ２１
により除電され、帯電手段たる帯電部材４によって一様
に帯電されたベルト状感光体１の周面上に露光され、静
電潜像が形成される。

【００１７】ここで、露光する画像パターンは所望のフ
ルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、黒に色分
解したときの単色の画像パターンである。形成された各
々の静電潜像は、回転型現像器によりイエロー、マゼン
タ、シアン、黒の現像器で現像され、顕色化および単色
化されて単色画像が形成される。

【００１８】ベルト状感光体１上に形成された単色画像
は、ベルト状感光体１に接触しながら反時計回りに回転
する中間転写ベルト１０上に転写される。

【００１９】感光体ベルト１上に形成されるイエロー、
マゼンタ、シアン、黒の単色画像を中間転写ベルト１０
表面に順次重ね合わせる。中間転写ベルト１０上に重ね
合わされたイエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像は、
給紙台１７から給紙ローラ１８、レジストローラ１９を
径て転写部へ搬送された転写紙に転写ローラ１４により
転写される。転写終了後、転写紙は定着装置２０により
定着されてフルカラー画像が完成する。中間転写ベル
ト、及び感光体ベルトはシームレスである。

【００２０】図２は、本実施形態の回転型現像装置の外
観斜視図である。イエロー・マゼンタ・シアン・ブラッ
クの各現像器６、７、８、９がケーシング部材２５内に
納められていて、回転軸２６の回りに回転可能に支持さ
れており、開口部２７の位置にて現像を行う。したがっ
て、図２ではイエローが現像位置となっている。各カー
トリッジ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ内のトナー残
量は、トナーエンド検知センサ２８にて順次行われる。

【００２１】図３に本実施形態におけるプロセス制御を
行うための構成のブロック図を示す。パターン作成部２
９により図４に示すような４×４ドットディザパターン
を、図５に示すパターン書き込み例のように、感光体１
上に印字ドット数を変更することにより、書き込み濃度
を変えた複数のディザパターン毎に、２０×１５［ｍ
ｍ］のサイズにて形成する。

【００２２】これらのドットパターンをフォトセンサ３
４によって検出すると、ドット数が変化しているため発
光部からの光がカラートナーに当たる量が書き込み濃度
により変化し、受光部で受ける反射光量も変化するの
で、イエロー、マゼンタ、シアンの各カラートナーの測
定パターンを測定した場合でも、ブラックと同様に書き
込み濃度が濃くなるにつれてフォトセンサ出力電圧が減
少していく結果が得られれる。

【００２３】フォトセンサ３４の測定値より、トナー濃
度検出部３０において、現状の設定条件で書き込み濃度
１００％のベタパターンをプリントアウトしたと仮定し
た場合の画像濃度Ｄmaxを予測する。

【００２４】電位設定部３１により、トナー濃度算出部
３０で予測された画像濃度Ｄmaxと、本装置が目標とす
る書き込み濃度１００％のベタパターンをプリントアウ
トしたときの画像濃度Ｄtとの比較を行い、比較した結
果より目標とする画像濃度Ｄtが得られるように、現像
ユニット６、７、８、９に供給する印加電圧を設定す
る。

【００２５】電位設定部３１で設定された現像バイア
ス、帯電印加電圧により、電位制御部３２により、現像
ユニツト６、７、８、９、帯電部４に供給している電圧
を変更する。

【００２６】以下、上記構成にてプロセス制御を行うた
めの方法を示す。図６は、レーザーの書き込み濃度を１
６レベル変化させて感光体上にブラックのベタのパター
ンをそれぞれ形成し、反射型フォトセンサによって検出
した結果である。また、図７は同様にして形成されたイ
エローのベタパターンを検出した結果である。ブラック
は書き込み濃度が大きくなるにつれフォトセンサの出力
は減少しているが、イエローは本実施形態ではレベル１
０において、フォトセンサの出力値が逆転している。い
わゆる逆転現象が生じる。このため、フォトセンサのみ
ではＭＡＸ濃度の予測が不可能である。しかし、書き込
み濃度が低濃度域では、ブラック、イエローともに同じ
傾向を示している。ここではカラートナーとしてイエロ
ーのみを示したが、マゼンタ、シアンもイエローと同じ
傾向を示す。

【００２７】図８および図９は、それぞれブラック、イ
エローに対して図４に示すドット構成のパターンによっ
て濃度を変え、そのときのフォトセンサの出力値をプロ
ットしたものである。これより、フォトセンサで検知す
るパターンを適当なドット構成の画像とすることによ
り、カラートナーにおいて図７に見られたような逆転現
象は見られないため、ＭＡＸ濃度の予測が可能となる。

【００２８】ここで、あらかじめドツトパターン濃度と
ベタパターン濃度の関係は測定してあり、図１０に示す
ごとく比例関係にあり、また低濃度域では両フォトセン
サの出力も比例関係にある。しかし、温度や湿度の環
境、感光体の経時変化等により、図に示すごとく傾きが
変わってくる。

【００２９】図１１は、図７および図９の結果をまとめ
たものである。プロットした点から最小２乗法を用いて
直線近似をするのであるが、プロットするデータはフォ
トセンサの感度が大さい濃度域、すなわちレーザーの出
力レベル１〜１０の低濃度域としている。これによっ
て、直線近似が精度よく行え、プリント結果を高画質化
できる。本実施形態では、気温２０°Ｃ、湿度３０％に
おいて、直線の傾きがａ＝１．３である。この傾きを図
１０に当てはめてみると、あらかじめ決められたドット
パターンのＭＡＸ濃度からベタパターンのＭＡＸ濃度が
予測できる。本実施形態では、ＤMAX＝１．６２６であ
る。この結果とＤt（＝１．６０）とを比較し、現像バ
イアス、帯電印加電圧を制御している。

【００３０】このような構成とすることによって、環境
および経時変化を知るためのセンサやプリント枚数のカ
ウント手段等が不要となり、コストの低減を図れる。

【００３１】また、本実施例ではγ補正を行うために、
前述のプロセス制御時のドットパターンとは別に図１２
に示すような６×６のディザパターンを書き込み濃度に
よって複数個形成している。γ補正時は、プロセス制御
時と異なり、各ドット内のレーザー出力も１６レベル変
えているので、書き込み濃度としては２５６レベルとな
る。

【００３２】図１３および１４は、それぞれブラック、
イエローにて前述のディザパターンをフォトセンサで検
出したときの出力値をプロットしたものである。ブラッ
クトナーは書き込み濃度が増すにつれてフォトセンサの
出力は減少するが、イエロートナー（マゼンタ、シアン
も同様）は前述の逆転現象が見られる。

【００３３】図１５は、あらかじめディザパターンの書
き込み濃度を逆転現象が現れない範囲内で変化させてパ
ターンを形成し、フォトセンサにより各々のパターンを
測定した際の出力値と画像濃度との関係をプロットした
ものである。この図に示す近似曲線を描くには、原点を
通り、前述の逆転現象の影響をなくすために低濃度域の
みを用いて最小２乗法を用いて３次曲線にて近似を行
う。本実施形態では、 Ｙ＝０．０５１Ｐ³−０．１９５Ｐ²−０．３０９Ｐ＋
１．５７６ となっている。

【００３４】これより、図１６に示すように、図１４と
図１５を照らし合わせて書き込み濃度と画像濃度の関係
をプロットするとともに、あらかじめ分かっている書き
込み濃度が最高（レベル２５５）のときの画像濃度に対
応する点３６をプロットし、点３６と原点を通る条件の
もとで最小２乗法により２次曲線により近似を行うと、 Ｙ＝−０．００００３Ｘ²＋０．０ｌ５ｌ７７Ｘ＋０．
０３４７７８ となる。このような構成により、フォトセンサのみで精
度の良いγ補正が可能となる。

【００３５】また、図１５に示す曲線のように低濃度域
を用いて近似を行う際、その濃度域内でもさらに低濃度
部がフォトセンサの感度が大きいので、データを荷重近
似して２次曲線を求めると、さらに精度良く画像濃度の
予測を行える。このようにして求めると、 Ｙ＝−０．００００３５Ｘ²＋０．０ｌ５２６９Ｘ＋
０．０３８７６２ となる。以上の近似式はイエローについてのものだが、
他の色も同様にして近似を行う。

【００３６】上記の低濃度域における荷重平均による近
似式を求める方法は、プロセス制御時の近似直線を求め
る際にも適用できる。これによって、さらに精度良く画
像濃度の予測が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
カラー画像形成装置は、Ｎ×Ｍマトリクスのドットパタ
ーンを感光体上に形成し、このドットパターンの濃度を
検知する。フォトセンサが検知したドットパターンの検
出値によりベタ画像濃度を予測し、各種のプロセス設定
条件を変更する。フォトセンサによる任意のＡ×Ｂマト
リクスのドットパターンの検出値により画像濃度を予測
しγ補正を行い、プロセス制御実行時において、ドット
パターンとベタパターンの両方を形成し、フォトセンサ
による各々の検出値の結果からその相関をとって濃度予
測を行う。よって、プロセス制御用の環境検知器および
経時変化の検知器が不要となり、コストの低減を図るこ
とができる。画像濃度の予測を高精度で行い、高画質の
プリント結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置を回転型現像装置
へ適用した実施形態であり、機構構成を示す縦断面図で
ある。

【図２】図１の回転型現像装置の外観斜視図である。

【図３】プロセス制御を行うための構成ブロツク図であ
る。

【図４】４×４ドットディザパターン例であり、（ａ）
が書き込みレベル１、（ｂ）が書き込みレベル３を示す
図である。

【図５】パターン書き込み例を示す図である。

【図６】１６レベル変化に基づくＢｋベタパターンの特
性図である。

【図７】１６レベル変化に基づくＹベタパターンの特性
図である。

【図８】図４のレベル構成に基づくＢｋベタパターンの
特性図である。

【図９】図４のレベル構成に基づくＹベタパターンの特
性図である。

【図１０】ドツトパターン濃度とベタパターン濃度との
関係を示す特性図である。

【図１１】図７および図９の結果をまとめた特性図であ
る。

【図１２】６×６のディザパターンを書き込み濃度によ
って複数個形成した構成図である。

【図１３】Ｂｋディザパターンのフォトセンサ出力−書
き込み濃度の特性図である。

【図１４】Ｙディザパターンのフォトセンサ出力−書き
込み濃度の特性図である。

【図１５】パターンを測定した際の出力値と画像濃度と
の関係をプロットした特性図である。

【図１６】書き込み濃度と画像濃度との関係を示す特性
図である。

【符号の説明】

１ 感光体ベルト ２、３ 回転ローラ ４ 帯電ローラ ５ レーザ書き込み系ユニット ５Ａ 駆動モータ ５Ｂ ポリゴンミラー ５Ｃ ｆθレンズ ５Ｄ レーザー書き込み ５Ｅ ＬＤユニット ５Ｆ 反射板 ６ Ｙ現像ユニット ７ Ｍ現像ユニット ８ Ｃ現像ユニット ９ 黒現像ユニット １０ 中間転写ベルト １１、１２ 回動ローラ １３ バイアスローラ １４ 転写ローラ １５ 感光体ベルト用クリーニング装置 １６ 中間転写ベルト用クリーニグブレード １６Ａ クリーニングブレード １６Ｂ クリーニングブレード支持部材 １７ 給紙台 １８ 給紙ローラ １９ 上レジストローラ ２０ 定着装置 ２１ 除電ランプ ２２ マークセンサ ２３Ｙ イエロー用トナーカートリッジ ２３Ｍ マゼシタ用トナーカートリッジ ２３Ｃ シアン用トナーカートリッジ ２３Ｋ ブラック用トナーカートリッジ ２５ ケーシング部材 ２６ 回転軸 ２７ 開口部 ２８ トナーエンド検知センサ ２９ パターン作成部 ３０ トナー濃度算出部 ３１ 電位設定部 ３２ 電位制御部 ３３ 転写部 ３４ フオトセンサ ３５ ドットパターン ３６ ディザパターンにおける書き込み濃度が最高（レ
ベル２５５）のときの画像濃度を示す点

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

【手続補正書】

【提出日】平成８年６月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】４×４ドットディザパターン例を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/405 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｃ 1/407 １０１Ｅ (72)発明者 杉山 貢 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 入江 孝一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体と、該感光体上に複数の画像形成
   信号に対する静電潜像を形成し、感光体の潜像を顕像化
   する現像材担持部材を有する複数の現像ユニットを備
   え、前記感光体上に顕像を複数の色毎に形成し、カラー
   画像を得るカラー画像形成装置において、 Ｎ×Ｍマトリクス（ＮおよびＭは１以上の自然数）のド
   ットパターンを前記感光体上に形成するドットパターン
   形成手段と、 前記ドットパターンの濃度を検知するフォトセンサとを
   備え、 該フォトセンサが検知した前記ドットパターンの検出値
   によりベタ画像濃度を予測し、各種のプロセス設定条件
   を変更することを可能とし、 前記フォトセンサによる任意のＡ×Ｂマトリクス（Ａお
   よびＢは１以上の自然数）のドットパターンの検出値に
   より画像濃度を予測しγ補正を行い、 プロセス制御実行時において、ドットパターンとベタパ
   ターンの両方を形成し、 前記フォトセンサによる各々の検出値の結果からその相
   関をとって濃度予測を行うことを特微とするカラー画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記画像濃度の予測に用いるパターン画
   像は、画像濃度に対する前記フォトセンサの感度が大き
   い濃度域とすることを特徴とする請求項１記載のカラー
   画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記プロセス制御実行時とγ補正実行時
   のうち少なくとも一方の画像濃度の予測を行う際に、前
   記フォトセンサの感度が大きい濃度域を荷重近似して曲
   線を求めることを特微とする請求項２に記載のカラー画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 前記フォトセンサの感度が大きい濃度域
   とは、画像濃度の低濃度域であることを特徴とする請求
   項２または３記載のカラー画像形成装置。