JPH1020578A - 画像形成装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置において、色を再現するための
パラメータは、装置内部の汚れの影響を強く受ける。 【解決手段】 CPU12は、転写体ドラム3上にトナーパッ
チを形成し、転写体ドラム3の下地部分からの反射光を
濃度センサ9により測定する。そして、下地濃度に対応
する電圧に基づき、下地濃度に対応する濃度検出回路10
の出力電圧が最大電圧になるように、濃度検出回路10の
オフセットを設定した後、トナーパッチの濃度を測定
し、その測定結果に基づき転写バイアスを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置および
その方法に関し、例えば、複数色成分の記録剤により画
像を形成する画像形成装置およびその方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを用いた単色プリンタ
のコンポーネントの精度は、例えば、高圧ユニットの安
定化、感光体ドラムの定期交換またはカートリッジ化、
ユーザによる濃度調整などによって維持され、例えば、
温度、湿度、気圧などの環境変動が生じても、設計余裕
度から許容される範囲に収まるように設定されている。
従って、環境変動が生じても出力画像の画質は保証され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した技術
においては、次のような問題点がある。つまり、近年、
カラープリンタのニーズが高まり、また、表現すべき色
も所謂ビジネスカラーの合成七色からフルカラーへと移
行し、上記のようなコンポーネントの精度を維持するこ
とにより濃度（画質）を保証するにしても、色を再現す
るためのパラメータを正確に設定する必要がある。さら
に、一度設定したパラメータも環境変動や装置内部の汚
れの影響を強く受けるため、極端な場合は、画像を形成
する度にパラメータを設定し直す必要がるある。

【０００４】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、色を再現するためのパラメータを設定する際
に、装置内部の汚れの影響を難い画像形成装置およびそ
の方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。

【０００６】本発明にかかる画像形成装置は、複数色成
分の記録剤により画像を形成する画像形成装置であっ
て、色成分画像を形成する形成手段と、前記形成手段か
らの反射光の強さに応じた電圧を発生する発生手段と、
前記発生手段により発生される電圧に基づき、前記形成
手段の画像形成条件を設定する設定手段とを備え、前記
発生手段は、前記形成手段上の記録剤がない部分からの
反射光に基づき、発生する電圧のオフセットを設定する
ことを特徴とする。

【０００７】また、本発明にかかる画像形成方法は、色
成分画像を形成する形成手段と、前記形成手段からの反
射光の強さに応じた電圧を発生する発生手段とを備え、
複数色成分の記録剤により画像を形成する画像形成装置
の画像形成方法であって、前記形成手段により色成分画
像を形成する形成ステップと、前記発生手段により発生
される前記形成手段上の記録剤がない部分からの反射光
に応じた電圧に基づき、前記発生手段の出力電圧のオフ
セットを設定する第一の設定ステップと、前記発生手段
により発生される前記形成手段上の記録剤がある部分か
らの反射光に応じた電圧に基づき、前記形成手段の画像
形成条件を設定する第二の設定ステップとを有すること
を特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の画像形成装置を図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】

【第1実施形態】 ［構成］図1は本発明にかかる一実施形態の画像形成装
置の構成例を示すブロック図である。

【００１０】図1のカラー像形成部1において、帯電器18
により帯電された感光体ドラム2の表面には、画像信号
制御部17から出力された画像信号に基づき、レーザ走査
ユニット4から出力されたレーザビームにより静電潜像
が形成される。そして、例えば、イエロー(Y)の潜像が
形成された場合、イエローのバイアス発生器13からイエ
ローの現像ユニット5に現像バイアスが印加され、潜像
はイエロートナーにより現像される。同様に、シアン
(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の色成分ごとに形成さ
れた潜像は、それぞれ、各色のバイアス発生器14〜16お
よび現像ユニット6〜8により現像されてトナー像にな
る。現像されたトナー像は、転写ドラム3に印加されて
いる転写電圧により引き付けられ、感光体ドラム2から
転写ドラム3上の記録紙などに転写される。

【００１１】上記一連の動作を各色成分について順次行
うことにより、転写体ドラム3上の記録紙にはフルカラ
ーのトナー像が形成される。記録紙に転写されたトナー
像は、定着されプリント出力になる。

【００１２】CPU12は、装置全体を制御するものであ
り、ROM12aに予め格納されたプログラムに従って、上記
のプリントシーケンスを実行するほか、後述する濃度制
御処理などを実行する。なお、RAM12bは、CPU12のワー
クメモリとして利用されるものである。

【００１３】上記一連のプリントシーケンスから明らか
なように、各色成分のプリントシーケンスは独立してい
る。従って、例えば、転写体ドラム3上に転写されたト
ナー像の濃度を、濃度センサ9により測定することで、
各色成分画像の濃度を検出することができる。この検出
結果を用いて、色成分画像の形成プロセスごとに、形成
条件（例えば、現像バイアス）を制御すれば、最適な画
質が得られるようにトナーを調合することが可能であ
る。そのため、本実施形態では、転写体ドラム3上に転
写されたトナー像の濃度を、濃度センサ9を含む反射光
量測定系によって測定し、測定された反射光量に応じて
各色成分の現像バイアス電圧をコントロールし、常に、
最適な画質が得られるようにトナーを調合するものであ
る。

【００１４】［濃度センサ］図2は濃度センサ9の詳細な
構成例を示す図で、光源50と、光源50に近接し、光源50
により発光された光の一部を受光可能な位置に配置され
た受光素子51と、転写体ドラム3からの反射光を受光す
る受光素子52とから構成される。

【００１５】光源50より出力された光は、転写体ドラム
3上を照射するとともに、転写体ドラム3から反射された
光の一部は受光素子51に入射する。従って、転写体ドラ
ム3上にトナー像が転写された場合、そのトナー像の濃
度に比例した反射（吸収）が生じ、その反射光は受光素
子52に到達する。従って、受光素子52から出力される信
号を適宜増幅した信号は、トナー像の濃度を示すことに
なる。

【００１６】しかし、濃度「8」のときの反射光量は、
濃度「1」のときの反射光量の約1/64になる。つまり、
濃度「1」のときの検出信号を増幅した場合の信号電圧
を5V（最大値）とすると、濃度「8」の増幅後の信号値
は約78mVになり、比較的低レベルであるからノイズの影
響を受け易い。

【００１７】また、濃度センサ9を設置する位置は、転
写体ドラム3の表面に近接し、かつ、感光体ドラム2から
トナー像が転写された直後に対応する位置になるため、
ほとんどの場合、制御回路が搭載される基板からは、比
較的遠い位置に配置されることになる。従って、濃度セ
ンサ9および濃度検出回路10には、次の機能が要求され
る。

【００１８】(1)PINフォトダイオードのような受光素子
52において生じる暗電流の影響を軽減するために、受光
素子51の検出電流は大きくする。

【００１９】(2)濃度は検出電流値の関数（対数）とし
て表されるので、回路の利得（信号値の幅/濃度幅）を
高く取るために、黒トナーの濃度検出時に下地濃度を検
出して、その検出電圧で濃度検出回路のオフセットを設
定し、検出電圧範囲を拡大して精度の向上を図る。

【００２０】［濃度検出回路］図3Aおよび図3Bは上記の
要求機能を満たす濃度検出回路10の構成例を示す図で、
光源50を一定強度で発光させるための発光制御部と、受
光素子52が受光した反射光に相当する信号を出力する受
光増幅部とからなる。

【００２１】まず、図3Aに示す発光制御部の概要を説明
する。CPU12のポートP0から端子116へ入力されたディジ
タル信号は、D/A変換器115によりアナログ電圧に変換さ
れ、オペアンプ106の非反転入力端子（以下、+端子とい
う）へ入力される。オペアンプ106の出力は、オペアン
プ109の+端子へ入力される。

【００２２】オペアンプ109の出力はトランジスタQ1の
ベースへ入力され、Q1のエミッタに接続されたレジスタ
R4により発生される電圧は、オペアンプ109の反転入力
端子（以下、-端子という）へ入力される。従って、オ
ペアンプ109は、R4により発生される電圧が、+端子に入
力される電圧に等しくなるようにQ1をドライブする。

【００２３】Q1のコレクタに接続された赤外線LEDなど
の光源50は、Q1のコレクタ電流に応じた量の光を発す
る。光源50から出力された光の一部は、受光素子51へ入
射する。受光素子51は受光量に応じた電流を出力し、こ
の電流はオペアンプ128により電圧に変換され、オペア
ンプ129により増幅および極性が反転された後、オペア
ンプ106の-端子へ入力される。

【００２４】従って、オペアンプ106は、D/A変換器115
の出力とオペアンプ128の出力との差分を出力すること
になり、オペアンプ106,109、Q1、光源50、受光素子51
およびオペアンプ128,129によるフィードバックループ
が形成される。つまり、発光制御部は、CPU12から入力
される信号に応じた量の光を、光源50が出力するように
制御している。

【００２５】次に、図3Bに示す受光増幅部を説明する。
受光素子52は、転写体ドラム3から反射された光を受光
し、受光量に応じた電流を出力する。この電流はオペア
ンプ103により電圧に変換され、オペアンプ117の-端子
へ入力され、α(=R2/R1)倍に増幅され極性が反転された
後、トナー像の濃度信号として端子124を介してCPU12へ
送られる。

【００２６】一方、D/A変換器119、オペアンプ118,123,
131およびアナログスイッチ121,122,130は、転写体ドラ
ム3表面の濃度である下地濃度を測定し、下地濃度に対
応する検出電圧で濃度信号のオフセットを設定するため
のものである。

【００２７】下地濃度の測定は、アナログスイッチ130
を開いてオペアンプ117から出力される電圧からオフセ
ット分を削除する。この状態で下地濃度を測定すると、
オペアンプ117はα倍に増幅した下地濃度に相当する電
圧Vgbを出力する。

【００２８】濃度検出回路10からA/D端子へ入力されるV
bgを、CPU12が読取れるようにするためは、所定期間、V
bgをホールドする必要がある。そこで、アナログスイッ
チ121,122を閉じて、非反転利得をβ(=R1/R2=1/α)に設
定したオペアンプ118によりVbgを増幅してキャパシタC1
にホールドする。C1にVbg/αの電圧がホールドされた
後、アナログスイッチ121,122を開き、アナログスイッ
チ130を閉じれば、利得1に設定されたオペアンプ123か
ら出力された電圧Vbg/αが、非反転利得がαに設定され
たオペアンプ117により増幅され、アナログスイッチ130
を閉じている期間、端子124からは電圧Vbgが出力される
ことになる。勿論、このホールド電圧を出力する期間
は、光源50の発光をオフするなどして、オペアンプ117
の-端子に信号が入力されないようにする。

【００２９】次に、オフセットは次の手順で設定する。
CPU12は、下地濃度の測定結果から、下地濃度に相当す
るオペアンプ117の出力電圧をVmax（例えば5V）にする
ための係数γ=Vmax/Vbgを求め、ポートP1および端子118
を介して、γ・Vbgに相当する信号をD/A変換器119へ入力
する。D/A変換器119から出力された電圧γ・Vbgは、利得
1に設定されたオペアンプ131で極性が反転され、オペア
ンプ118の-端子へ入力される。

【００３０】トナーパッチの濃度を測定する際に、アナ
ログスイッチ122,130を閉じれば、オペアンプ117の+端
子側には電圧γ・Vbg/αが入力されるので、-端子側の入
力電圧をVpとすれば、オペアンプ117の出力電圧はγ・Vb
g-α・Vpになる. つまり、γ・Vbg=Vmax=5Vであれば、端
子124からは5-α・Vp[V]が出力される。

【００３１】ここで、利得αは、ダイナミックレンジが
最大になるように設定するが、例えば、所定濃度のパッ
チを測定した場合にα・Vpが5Vになるように設定すれば
よい。このようにオフセットを設定することにより、濃
度検出回路からは、下地濃度でVmax（例えば5V）が出力
され、所定濃度（例えば最大濃度）で0Vが出力されるこ
とになり、検出電圧範囲を拡大して精度の向上を図るこ
とができる。

【００３２】もし、転写体ドラム3の表面が汚れている
と下地濃度が上昇することになり、下地濃度と最大濃度
との間の幅が狭くなって、実質的に検出感度が低下する
ことになるが、本実施形態によれば、下地濃度に相当す
る検出電圧を、感光体ドラム3の汚れに関係なく、Vmax
に固定することができるので、検出電圧の全幅をトナー
パッチのコントラスト検出に用いることができる。従っ
て、その表面が比較的汚れた転写体ドラム3上において
も、トナーパッチの濃度を高精度に検出することができ
るという効果がある。

【００３３】また、例えば、黒トナーパッチに比べて、
他の色のトナーパッチの検出電圧は増加することになる
ので、オフセットの設定は、各色ごとに行うのが望まし
く、そうすれば、各色のトナーパッチの測定において最
大のダイナミックレンジを得ることができる。しかし、
測定を簡略化し短時間に実行したい場合、測定精度は低
下するが、例えば、イエローパッチの測定時におけるオ
フセット設定を代表として、他の色トナーの測定に利用
することもできる。

【００３４】［濃度制御手順］図4は濃度制御手順の一
例を示すフローチャートで、CPU12によって実行される
ものである。

【００３５】まず、ステップS1で、現像バイアスを例え
ば所定の八段階(Vb1,Vb2,…,Vb8)に変化させて八個のト
ナーパッチを形成する。そして、ステップS2で、濃度を
測定しようするパッチが黒トナーのパッチか他の色トナ
ーのパッチかを判定し、カラーパッチであればステップ
S3でカラー用のパラメータを設定し、黒パッチであれば
ステップS4で黒用のパラメータを設定する。なお、この
パラメータは、例えば、光源50の発光強度を設定するた
めにポートP0から出力する信号の値などである。

【００３６】次に、ステップS5で下地濃度を測定して下
地濃度を示す電圧Vbgを得る。そして、ステップS6で得
られたVbgに基づきオフセットを設定し、ステップS7で
パッチの濃度を測定してパッチ濃度を示す電圧Vs1,Vs2,
…,Vs8を得る。続いて、ステップS8で、ROM12aなどに予
め格納されている検出電圧を測定濃度に変換するための
テーブルを参照し、得られたVbgおよびVs1,Vs2,…,Vs8
から各パッチの濃度値Dd1,Dd2,…,Dd8を得る。そして最
後に、得られたパッチの濃度値Dd1,Dd2,…,Dd8に基づ
き、最適な濃度特性が得られるように、現像バイアスを
決定する。

【００３７】以上の制御手順を、例えばY,M,C,Bkの順に
四回繰り返し、各色成分の現像バイアスを決定する。

【００３８】このように、本実施形態によれば、各色の
トナーパッチの濃度を測定する際に、パッチの下地濃度
を測定し、下地濃度に対応するオフセットを濃度検出回
路に設定するので、常に、濃度測定のダイナミックレン
ジを最大に設定することができ、各色のトナーパッチの
濃度を精度よく測定することができる。従って、転写体
ドラムが汚れて転写体ドラム表面の反射率が低下し、下
地濃度とトナーパッチ濃度のコントラストが低下した場
合でも、濃度の検出精度が維持することができる。とく
に、反射率の低い黒トナーパッチの濃度検出において、
ダイナミックレンジを大幅に改善することができ、黒ト
ナーパッチの濃度検出精度を飛躍的に向上させることが
できる。

【００３９】なお、図3Bに示した濃度検出回路10の構成
は、下地検出電圧Vbgをホールドするためのサンプルア
ンドホールド回路およびCPU12から入力されたディジタ
ル信号をアナログ電圧に変換するD/A変換器などを備え
ている。しかし、サンプルアンドホールド回路およびD/
A変換器を備えているCPUを利用すれば、図5に一例を示
すように、濃度検出回路10の受光増幅部の構成を簡略化
することができる。つまり、CPU12は、サンプルアンド
ホールド回路を用いて読取った下地検出電圧Vbgに基づ
き、直接、オフセットを設定するための電圧γ・Vbg/α
をオペアンプ117の+端子側に入力すればよい。このよう
にすれば、図3Bに示した構成から、少なくとも、三つの
オペアンプ、三つのアナログスイッチおよびD/A変換器
を低減することができる。

【００４０】

【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器（例えば
ホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プ
リンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ
装置など）に適用してもよい。

【００４１】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやM
PU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し
実行することによっても、達成されることは言うまでも
ない。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコ
ード自体が前述した実施形態の機能を実現することにな
り、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明
を構成することになる。プログラムコードを供給するた
めの記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハ
ードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，CD-ROM，
CD-R，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ROMなど
を用いることができる。

【００４２】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS（オペレー
ティングシステム）などが実際の処理の一部または全部
を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実
現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００４３】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その
処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合
も含まれることは言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
色を再現するためのパラメータを設定する際に、装置内
部の汚れの影響を受け難い画像形成装置およびその方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施形態の画像形成装置の構
成例を示すブロック図、

【図２】図1に示す濃度センサの詳細な構成例を示す
図、

【図３Ａ】図1に示す濃度検出回路の構成例を示す図、

【図３Ｂ】図1に示す濃度検出回路の構成例を示す図、

【図４】濃度制御手順の一例を示すフローチャートで、

【図５】図3Bに示した受光増幅部の他の構成例を示す図
である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色成分の記録剤により画像を形成す
   る画像形成装置であって、 色成分画像を形成する形成手段と、 前記形成手段からの反射光の強さに応じた電圧を発生す
   る発生手段と、 前記発生手段により発生される電圧に基づき、前記形成
   手段の画像形成条件を設定する設定手段とを備え、 前記発生手段は、前記形成手段上の記録剤がない部分か
   らの反射光に基づき、発生する電圧のオフセットを設定
   することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記設定手段は、前記形成手段上の記録
   剤がある部分からの反射光に応じて前記発生手段により
   発生される電圧に基づき、前記画像形成条件を設定する
   ことを特徴とする請求項1に記載された画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記設定手段は、前記色成分ごとに前記
   画像形成条件を設定することを特徴とする請求項1また
   は請求項2に記載された画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記画像形成条件は現像バイアスである
   ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載さ
   れた画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記発生手段は、前記形成手段上の記録
   剤がない部分からの反射光に応じて発生する電圧が、出
   力可能な最高電圧または前記設定手段が入力可能な最高
   電圧の何れか低い方になるように前記オフセットを設定
   することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記
   載された画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記発生手段は、所定濃度に対応する反
   射光が入力される場合、出力可能な最低電圧または前記
   設定手段が処理可能な最低電圧の何れかを出力すること
   を特徴とする請求項5に記載された画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記設定手段は、前記色成分ごとに前記
   オフセットを設定することを特徴とする請求項1または
   請求項5に記載された画像形成装置。
8. 【請求項８】 色成分画像を形成する形成手段と、前記
   形成手段からの反射光の強さに応じた電圧を発生する発
   生手段とを備え、複数色成分の記録剤により画像を形成
   する画像形成装置の画像形成方法であって、 前記形成手段により色成分画像を形成する形成ステップ
   と、 前記発生手段により発生される前記形成手段上の記録剤
   がない部分からの反射光に応じた電圧に基づき、前記発
   生手段の出力電圧のオフセットを設定する第一の設定ス
   テップと、 前記発生手段により発生される前記形成手段上の記録剤
   がある部分からの反射光に応じた電圧に基づき、前記形
   成手段の画像形成条件を設定する第二の設定ステップと
   を有することを特徴とする画像形成方法。
9. 【請求項９】 前記第二の設定ステップは、前記色成分
   ごとに前記画像形成条件を設定することを特徴とする請
   求項8に記載された画像形成方法。