JPH10142924A - 画像濃度の補正方法及び画像濃度補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッチを照明する光強度の変動による影響を
受けないで安定したトナー濃度制御と濃度補正を行う。 【解決手段】 帯電手段のグリッド電圧の変更により感
光体を異なる帯電電位に帯電し、トナー濃度制御用のパ
ッチ画像と階調補正用のパッチ画像を形成し、それらの
濃度の検知を同一の濃度検知手段によって行い、トナー
濃度制御と階調補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２成分現像剤を用
いて画像形成を行う電子写真複写装置で、トナー濃度の
制御と、コピー画像の濃度補正とを行う、画像濃度の補
正方法と画像濃度補正装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】２成分現像剤を用いて画像形成を行う画
像形成装置では、コピー時にトナーが消費されるので、
現像装置内でのトナーとキャリアの比率（トナー濃度）
が次第に低下し、形成されるコピーの画質も次第に淡い
画像しか得られないようになる。２成分現像剤のトナー
濃度をコントロールする方法として、原稿載置台の原稿
の画像形成前の光学系の走査部分に黒色のパッチを貼
り、そのパッチを感光体ドラム上に露光、現像してでき
た現像部分（現像パッチ）を反射式の濃度センサで読み
取り、読み取った濃度からトナー濃度の制御を行ってい
る。

【０００３】また現像装置内の現像剤は、高湿状態に１
日以上放置した状態にしておくと、その特性を示すトナ
ーの帯電量（Ｑ／Ｍ）がリークして低下し、感光体ドラ
ム上での電位や光量が同じであっても、形成される画像
濃度は濃くなるという問題がある。この問題の対応策と
して、ある時間以上放置された場合トナーのＱ／Ｍのリ
ーク量を推定して光量をあげたり、現像バイアスを画像
が淡くなる方向に補正を行っていた。また放置状態にあ
ったことを検知してコピー前にプレ回転して現像剤を再
撹拌しトナーのＱ／Ｍのリーク分を撹拌して再度チャー
ジアップする方法がとられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】トナー濃度の制御を、
像露光により作成した現像パッチを読み取って行う場合
には、パッチを露光する際の光強度が不安定なため潜像
電位が変わり感光体ドラム面に形成される現像パッチの
濃度が変わり、精度のよいトナー濃度の制御ができない
という問題があった。

【０００５】また、長時間放置して画像濃度が濃くなる
ことに対する対策も、トナーのＱ／Ｍのリーク量を推定
して補正を行う方法では推定に含まれるパラメータが多
く、煩雑で複雑な制御を必要とするものであり、トナー
のＱ／Ｍのリーク量を撹拌によって再度チャージアップ
する方法も、相当時間を要することから機能や操作上に
問題を有していた。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決したトナー濃
度制御と画像濃度の変動を押えて階調性の補正がなされ
るようにした画像濃度の補正方法と画像濃度補正装置の
提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的とする画像濃
度の補正方法は、帯電手段のグリット電圧の変更により
感光体を異なる帯電電位に帯電せしめて、トナー濃度制
御用のパッチ画像と階調補正用のパッチ画像を形成し、
トナー濃度の制御と階調性の補正を行うことを特徴とす
る画像濃度の補正方法を提供するものである。

【０００８】なお上記の画像濃度の補正方法は、トナー
濃度制御用のパッチ画像と階調補正用のパッチ画像の濃
度の検知を同一の濃度検知手段によって行うことが好ま
しい実施態様であり、また上記のトナー濃度制御用のパ
ッチ画像と階調補正用のパッチ画像とを、異なる画像形
成の時期にて形成することが好ましい実施態様である。

【０００９】上記目的とする画像濃度補正装置は、トナ
ー濃度制御用のパッチ画像と階調補正用のパッチ画像を
異なるグリッド電圧にて形成するためのグリッド電圧制
御手段と、トナー濃度制御用のパッチ画像と階調補正用
のパッチ画像の濃度の検知を行う１つの濃度検知手段
と、を設けたことを特徴とする画像濃度補正装置を提供
するものである。

【００１０】なお上記の濃度検知手段は、感光体周縁部
の分離手段とクリーニング手段との間に配設しているこ
とが好ましい実施の態様である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の説明に先立って、本発明
が適用される電子写真複写装置の構成と作動を、図１の
構成図によって説明を行う。

【００１２】図１において、装置上面の透明な原稿載置
台１上に置かれた原稿Ｄは原稿押さえカバー２によって
押さえられ、図示しないコピー釦を押釦すると、走査光
学系を構成する照明ランプ３ａと第１ミラーとから成る
第１ミラーユニット３と、Ｖ字状に位置した第２ミラー
と第３ミラーから成る第２ミラーユニット４とは、照明
ランプ３ａが点灯し、第１ミラーユニット３の速度Ｖに
よる読み取り動作と、第２ミラーユニット４の同方向へ
の速度Ｖ／２の移動動作によって、照明ランプ３ａによ
って照射された原稿Ｄ画像の反射光は点線で示すように
結像レンズ５を通過し、反射ミラー６ａ、６ｂ、６ｃを
介して像担持体である感光体ドラム１０上に結像する。
周面にＯＰＣ感光層を塗布した小径（本実施例ではφ６
０ｍｍ）の感光体ドラム１０は、周速Ｖ（本実施例では
２７０ｍｍ／ｓｅｃ）をもって時計方向に回動し、スコ
ロトロン帯電器１１によって一様に帯電（本実施例では
−７８０Ｖ）した感光体ドラム１０は像露光によって原
稿Ｄと等倍の潜像が形成される。なおスコロトロン帯電
器１１と現像装置１３の間には部分露光手段ＣＥＬ１２
が設けられていて、感光体ドラム１０上の原稿の潜像部
分の枠外を照射し、電位を失わせて潜像の枠外にはトナ
ーが付着するのを防止している。

【００１３】感光体ドラム１０上の潜像は現像装置１３
を通過する際、トナー（本実施例ではプラスに帯電）は
潜像中の文字等の電位の落ちていない箇所に付着し、ト
ナー像に対して正規現像される。現像装置１３内には所
定のトナーのキャリアとの比率をもった現像剤を内蔵し
ていて、撹拌・搬送ローラ１３２によって撹拌され、摩
擦帯電してトナーはキャリアに付着した状態となり、現
像バイアス（本実施例ではマイナスの電圧）が印加され
て回転する現像スリーブ１３１の周面に付着した現像剤
は現像領域において上記の現像が行われる。現像領域に
おいてトナーを失った現像剤は回収されるが、現像装置
１３内ではトナー濃度が次第に低下し、これが原因とな
って形成される画像濃度は低下して来る。後に説明する
本発明において実行するトナー濃度制御ではパッチによ
って画像濃度の低下をいち早く検知し、図示しないトナ
ーホッパ内のトナーを現像装置１３内へと補給する。

【００１４】トナー像を保持した感光体ドラム１０は、
必要により転写前の除電ランプによって電荷が除電され
た後、トナー像は給紙カセット１４から搬送ローラ１５
によって搬送されて来た転写紙上に転写器１６によって
転写される。転写後のトナー像を保持した転写紙は、分
離手段１７によって感光体ドラム１０から分離された
後、搬送ベルト１８によって定着装置１９へ送られ、加
熱ローラ１９ａと押圧ローラ１９ｂとによって押圧、加
熱されてトナー像とは転写紙上に定着される。そして、
定着後の転写紙は排紙ローラ２０によって装置外部の排
紙トレイ上に排出される。

【００１５】一方、転写紙が分離した感光体ドラム１０
は除電極２１によって残留電荷が除去された後、クリー
ニング装置２２にいたり、感光体ドラム１０に当接した
ゴム材から成るクリーニングブレード２２ａによって残
留トナーが除去される。残留トナーが除去された感光体
ドラム１０周面は、転写前露光手段２３によって露光さ
れ、次の複写に備えることとなる。

【００１６】以上、説明した複写装置に設けてトナー濃
度制御と階調補正とを行う本発明の画像濃度補正装置に
ついて説明する。図２は本発明の画像濃度補正関係の回
路図で、図３は本発明の画像濃度補正のフローチャー
ト、図４はトナー濃度制御のフローチャート、図５は階
調補正のフローチャートである。図６及び図７はパッチ
及び原稿部分についての説明図である。

【００１７】図１において、原稿載置台１の第１ミラー
ユニット３の走査のスタート位置と、原稿の先端位置と
の間には黒色の矩形状の小片がトナー濃度制御用のパッ
チＰＤとして貼り付けられている。パッチＰＤはオリジ
ナル濃度ＯＤ１．３以上であって、本実施例ではＯＤ
１．７のパッチを使用している。本発明者の研究による
と、ＯＤ１．３以下のパッチでは照明ランプ３ａの点灯
の立ち上がり時の不安定な光強度の影響を受けて感光体
ドラム１０上にはパッチ部について不安定な光量の露光
がなされる。一方、ＯＤ１．３以上であると感光体ドラ
ム１０上にはパッチ部について光量は僅かで電位には殆
ど影響しない安定した露光が行われる（図６（ａ）参
照）。

【００１８】感光体ドラム１０上のパッチ部に相当する
位置には、トナー濃度制御用又は階調補正用のパッチ画
像が形成されてトナー濃度の補正と階調性の補正が行わ
れる。

【００１９】本発明の画像濃度補正装置では、スコロト
ロン帯電器１１のグリッド電圧は少なくも２値以上に切
り替えられるグリッド電圧制御手段を有していて、トナ
ー濃度制御用のパッチの潜像形成時と階調補正用のパッ
チの潜像形成時とでは異なるグリッド電圧でパッチ形成
が行われる。

【００２０】先ずトナー濃度制御用のパッチの作成につ
いて、図６のパッチ部分及び原稿部分についての説明図
を用いて説明する。

【００２１】感光体ドラム１０上には、パッチ及び原稿
部分についての露光に先立って、スコロトロン帯電器１
１による一様帯電が行われる。但し原稿部分に対しては
−７８０Ｖの一様帯電を行うが、パッチ部分に対しては
原稿部分の表面電位より低い、原稿部分の表面電位の６
０〜９５％に当たる−４６８Ｖ〜−７４１Ｖの電位にな
るような帯電が行われる。本実施例ではパッチ部分に対
して原稿部分の表面電位の８７％に相当する−６８０Ｖ
の電位になるよう帯電を行っている（図６（ｂ）参
照）。−６８０Ｖに帯電した感光体ドラム１０上にＯＤ
１．７のパッチＰＤの露光（実質上、光量がない）が行
われることによって、照明ランプの光強度による影響等
を受けることなく、最高濃度（Ｄｍａｘ）が確保され、
濃度センサによってトナー濃度の変動が適確に判断され
るような現像パッチが形成される。

【００２２】感光体ドラム１０上のパッチ潜像の周縁部
と原稿画像の潜像周囲とは、現像に先立ってＣＥＬ１２
による照射がなされて、電位を失わせ枠外にトナーが付
着するのを防止している。ＣＥＬ１２による照射がなさ
れないと、不必要にトナーが消費され、機内が著しく飛
散したトナーによって汚染される（図６（ｃ）参照）。

【００２３】感光体ドラム１０上のパッチ潜像は原稿画
像の潜像と共に、現像バイアス（本実施例では−１７０
Ｖの現像バイアス）が印加され、周面に現像剤を保持し
て回転する現像スリーブ１３１を有した現像装置１３に
よって現像がなされる。なお、感光体ドラム１０の回転
中は、現像スリーブ１３１には低電圧の現像バイアス
（本実施例では−１２０Ｖ）が印加されている（図６
（ｄ）参照）。

【００２４】次に階調補正用のγパッチの作成につい
て、図７のパッチ部分及び原稿部分についての説明図を
用いて説明する。

【００２５】感光体ドラム１０上でパッチ部分に対し
て、スコロトロン帯電器１１によって画像形成部分の帯
電電位−７８０Ｖより絶対値で低い−４００Ｖの帯電電
位になるように、グリッド電圧を低下させることによっ
て帯電を行う（図７（ａ）参照）。

【００２６】感光体ドラム１０上のγパッチ部分の周縁
部および画像形成部分の枠外には、ＣＥＬ１２による照
射を行って電位を失わせる（図７（ｂ）参照）。

【００２７】画像形成部分に対しては原稿画像の像露光
が行われる。しかしγパッチ部分に対しては露光を行わ
ない。但しパッチの像露光を行っても良いが、前記ＣＥ
Ｌによって作成したパッチ潜像と同じ位置にすることで
電位に影響がない（図７（ｃ）参照）。また、パッチの
像露光を行う場合は、前記トナー濃度補正用パッチ原稿
と階調補正用パッチ原稿は同一のパッチ原稿を用いるこ
とが好ましい。

【００２８】現像装置１３の現像スリーブ１３１に対し
ては、画像形成部分に対して−１７０Ｖの現像バイアス
を印加するのに対して、γパッチ部分に対しては−２８
０Ｖの現像バイアスを印加してγパッチ部分についての
現像パッチを形成する（図７（ｄ）参照）。画像形成部
分での現像電界は６１０Ｖであるのに対して、γパッチ
部分での現像電界は１２０Ｖであって、トナーのＱ／Ｍ
が正常な帯電量にあれば、画像形成部分については最大
濃度はＣＤ１．３で、γパッチ部分については、ＣＤ
０．３の濃度のパッチが作成される。なおスコロトロン
帯電器１１についてはグリッド電圧を変更して、感光体
ドラム１０上での電位が−７８０Ｖ，−４００Ｖとなる
よう切り換えがなされ、現像バイアスについても−１７
０，−２８０Ｖと切り換えられるが、共に何れの電源部
についても印加電圧を可変とし、しかも精度よく切替え
がなされる範囲内に設定されている。

【００２９】本発明においては、トナー濃度制御用のパ
ッチの濃度検出と階調補正用のパッチの濃度検出とは同
じ濃度センサＳＤによって行われる。濃度センサＳＤは
発光素子と受光素子とから成るもので、感光体ドラム１
０周縁部の分離手段１７とクリーニング装置２２との間
に設けられ、感光体面に付着したトナーの反射濃度（Ｃ
Ｄ）を検出する。濃度センサＳＤは感光体ドラム１０周
縁部の現像装置１３と転写器１６との間に設置すること
も可能であるが、本発明者の検討によれば、図１の複写
装置において現像装置１３の下方に相当する現像装置１
３と転写器１６との間に濃度センサＳＤを設置した場合
には、濃度センサＳＤの発光素子及び受光素子は共にト
ナーが付着し易く、検出精度が経時的に低下することが
認められた。これに反して図１に示したような位置に濃
度センサＳＤを配設したときは、トナーによる汚染が遥
かに少なく長期に亙って検出精度は保持される。

【００３０】本発明の濃度センサＳＤは、トナー濃度制
御用のパッチの濃度検出時と、階調補正用のパッチの濃
度検出時ではゲインの異なるｔｏｎ１，ｔｏｎ２によっ
ての読み込みが行われる。トナー濃度制御用のパッチの
濃度検出時にはゲインの高いｔｏｎ２が用いられる。ま
た階調補正用のパッチの濃度検出時にはゲインの低いｔ
ｏｎ１が用いられる。ここでゲインの低いｔｏｎ１を用
いる理由は、ｔｏｎ２ではゲインが高いため飽和状態と
なるためである。濃度センサＳＤの出力はＬｓｂをもっ
て表示及び処理を行っている。Ｌｓｂは濃度センサＳＤ
の出力０〜５Ｖの間を６ビット、６３分割してＬｓｂ０
〜６３をもって表示する。

【００３１】トナー濃度制御用のパッチについて、ｔｏ
ｎ２のゲインで濃度センサＳＤで読み取られた原稿濃度
（ＯＤ）と濃度センサＳＤの出力との関係を示したのが
図８であって、本実施例においてはＯＤ１．３を基準と
し、濃度センサ出力Ｌｓｂ１９（１．５Ｖ）を閾値と
し、濃度センサ出力がＬｓｂ１９以下では濃い状態でト
ナー補給を行わず、Ｌｓｂ１９以上ではトナー補給が行
われるルーチンが組まれている。

【００３２】また階調補正用のパッチについて、ｔｏｎ
１のゲインで濃度センサＳＤによって受光する濃度ＣＤ
と出力（Ｌｓｂ）との関係を示したのが図９であって、
例えば測定するコピー濃度ＣＤ０．４に対しての出力は
Ｌｓｂ１５となっている。

【００３３】コピー中で行われるトナー濃度の制御と、
階調補正とのフローチャートを示したのが図３である。
トナー濃度制御用のパッチ画像と階調補正用のパッチ画
像とは異なる画像形成の時期に形成し、制御と補正が行
われる。本実施例では５コピー毎に、１枚目、６枚目、
１１枚目・・・にトナー濃度制御用のパッチが形成され
てトナー濃度制御が行われ、２枚目、７枚目、１２枚目
・・・に階調補正用のγパッチが作成されて階調補正が
行われる。

【００３４】図４は１枚目、６枚目・・・に行われるト
ナー濃度制御のフローチャートを示している。トナー濃
度制御に当たっては画像形成と共にトナー濃度制御用の
パッチを形成し（Ｆ１１）、濃度センサＳＤによって現
像パッチから４０点の濃度検出値がＬｓｂ単位をもって
読み取られる（Ｆ１２）。読み取られた４０点の濃度検
出データからヒストグラムの作成を行い（Ｆ１３）、３
点以上の高さをもった最も低いＬｓｂ値のビンをもって
読み込み値ｘを決定する（Ｆ１４）。読み込み値ｘ（Ｌ
ｓｂ）と先に説明した閾値Ｌｓｂ１９と比較し（Ｆ１
５）、ｘ＜１９のときは充分なトナー濃度が保持されて
いると判断してトナー補給は行わない（Ｆ１６Ａ）。ま
たｘ＞１９のときはトナー補給を行う。ｘ値が大なると
きはパッチ濃度は淡く、トナー濃度は低下していると判
断し、ｘ−１９の値が大きいほど多量のトナー補給を行
う。ｘ−１９が１〜３のときは５コピーの画像形成中２
コピーではそれぞれ１単位宛のトナー補給を行う。また
ｘ−１９が４〜５のときは５コピーの画像形成中３コピ
ーではそれぞれ１単位宛のトナー補給を行う。このよう
にしてｘ−１９が８以上のときはコピー毎に１単位宛の
トナー補給が行われる。ここで１単位宛のトナー補給と
は、例えば所定回数又は所定時間トナーホッパ内の供給
ローラが回転して、トナーホッパ内のトナーが現像装置
１３に落下するトナー量をもって１単位のトナー補給と
している（Ｆ１６Ａ）。

【００３５】図５は２枚目、７枚目・・・に行われる階
調補正のフローチャートを示している。階調補正に当た
っては画像形成と共にγパッチを形成し（Ｆ２１）、濃
度センサＳＤによってγパッチから４０点の濃度検出値
がＬｓｂ単位をもって読み取られる（Ｆ２２）。読み取
られたγパッチの４０点の濃度検出データからヒストグ
ラムの作成を行い（Ｆ２３）、３点以上の高さをもった
最も低いＬｓｂ値のビンをもって読み込み値ｘを決定す
る（Ｆ２４）。

【００３６】γパッチでの濃度ＣＤ０．４に相当するＬ
ｓｂ１５をもってコピー中の階調補正の閾値とし、閾値
Ｌｓｂ１５と読み込み値ｘとの比較を行う（Ｆ２５）。
読み込み値ｘがＬｓｂ１５又はＬｓｂ１５以上のとき
は、γパッチの濃度はＣＤ０．４より淡い状態にあるの
で、γモード（階調補正ルーチンを行うモード）を中止
し、階調補正は行わない。読み込み値ｘがＬｓｂ１５よ
り小さいとき、即ちγパッチの濃度はＣＤ０．４より濃
い状態にあるので、階調補正を行う。階調補正はグリッ
ド電圧、現像バイアス、露光強度のうち少なくとも１つ
を変更することによって行う。図５のフローでは、グリ
ッド電圧の変更によって階調補正を行う例を示してい
る。

【００３７】読み込み値ｘがＬｓｂ１５より小さいと
き、１５−ｘの演算を行い（Ｆ２６Ｂ）、１５−ｘが１
〜３のときには変更量−３（Ｌｓｂ），４〜６のときに
は変更量−６（Ｌｓｂ），７以上のときには変更量−９
（Ｌｓｂ）としてグリッド電圧の変更を行う。図７はＬ
ｓｂとグリッド電圧との関係を示すグラフである。制御
部ではグリッド電位７８０Ｖに対応するＬｓｂ５１を基
準とし、変更量が例えば−３（Ｌｓｂ）のときはＬｓｂ
４８に変更することによってグリッド電位は下がる（画
像は淡くなる）ような階調補正が行われる（Ｆ２６
Ａ）。

【００３８】図５のフローチャートによって説明した階
調補正は、コピー中で行う階調補正てあるが、画像濃度
が異状に高くなる現象は長時間の休止後に生じるところ
から、階調補正は複写装置の電源をＯＮして、画像形成
に先だつウォーミングアップ中にトナー濃度制御と共に
これを行うことが効果的である。

【００３９】以上説明したトナー濃度の制御と画像濃度
を押えて階調性の補正がなされるようにした画像濃度の
補正方法と画像濃度補正装置とは、トナー濃度制御モー
ドのルーチンと階調補正モードのルーチンとをメモリと
して複写装置は有していて、複写装置の画像形成を行う
制御部によって画像形成と共に画像濃度の補正が行われ
る。

【００４０】

【発明の効果】本発明はトナー濃度制御及び階調補正の
それぞれについて、感光体上にパッチを形成し、その現
像パッチを共通の濃度センサにより濃度検出し、トナー
濃度の制御と階調性の補正を行うものであるが、パッチ
を用いて濃度検出する場合常に問題となっていたパッチ
の露光を行う際の光強度の変動によって生じる誤検出と
誤動作を解消し、煩雑で複雑なセンサの使用や制御手段
によることなく、精度の良い制御と補正がなされること
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用される電子写真複写装置の構成
図。

【図２】本発明の画像補正関係の回路図。

【図３】画像濃度補正のフローチャート。

【図４】トナー濃度制御のフローチャート。

【図５】階調補正のフローチャート。

【図６】トナー濃度制御用パッチ及び原稿部分について
の説明図。

【図７】階調補正用パッチ及び原稿部分についての説明
図。

【図８】原稿濃度と濃度センサ出力との関係図。

【図９】濃度センサによる濃度と出力との関係図。

【符号の説明】

１ 原稿載置台 ３ 第１ミラーユニット ３ａ 照明ランプ ５ 結像レンズ １０ 感光体ドラム １１ スコロトロン帯電器 １２ ＣＥＬ １３ 現像装置 １３１ 現像スリーブ １６ 転写器 Ｄ 原稿 ＳＤ 濃度センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電手段のグリッド電圧の変更により感
   光体を異なる帯電電位に帯電せしめて、トナー濃度制御
   用のパッチ画像と階調補正用のパッチ画像を形成し、ト
   ナー濃度の制御と階調性の補正を行うことを特徴とする
   画像濃度の補正方法。
2. 【請求項２】 トナー濃度制御用のパッチ画像と階調補
   正用のパッチ画像の濃度の検知を、同一の濃度検知手段
   により行うことを特徴とする請求項１に記載の画像濃度
   の補正方法。
3. 【請求項３】 トナー濃度制御用のパッチ画像と階調補
   正用のパッチ画像とを、異なる画像形成の時期にて形成
   することを特徴とする請求項１に記載の画像濃度の補正
   方法。
4. 【請求項４】 トナー濃度制御用のパッチ画像と階調補
   正用のパッチ画像を異なるグリッド電圧にて形成するた
   めのグリッド電圧制御手段と、トナー濃度制御用のパッ
   チ画像と階調補正用のパッチ画像の濃度の検知を行う１
   つの濃度検知手段と、を設けたことを特徴とする画像濃
   度補正装置。
5. 【請求項５】 前記濃度検知手段は、感光体周縁部の分
   離手段とクリーニング手段との間に配設したことを特徴
   とする請求項４に記載の画像濃度補正装置。