JPH10282740A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動平均処理で階調補正制御すると制御遅れ
が生じて濃度が安定しない不具合を解決することを課題
とする。 【解決手段】 現像剤またはトナーパッチの濃度を検出
して制御を行う画像形成装置において、検出された現像
剤またはトナーパッチの濃度検出値を時系列に記憶する
記憶手段１０３と、前記記憶された濃度検出値にこの濃
度検出値に応じて重み付けを行い移動平均値を演算する
演算手段１０６とを設け、前記演算された移動平均値に
基づきＴＲＣ補正制御手段１０７による制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
や複写機など電子写真法による画像形成装置に関し、特
に階調補正処理等のための濃度検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法による画像形成装置のコピー
画質は安定しない。なぜなら、トナーとキャリアの帯電
性が不安定であること、コピー毎にトナーが消費される
のでトナーとキャリアの混合比が不安定であること等が
原因である。

【０００３】従来の技術としては、特開平２ー１１８６
７７号公報に、光センサによる下地検出のため少なくと
も２回以上の過去の検出値と現在検出値の平均値をとる
こと、すなわち移動平均して下地検出することが記載さ
れている。

【０００４】さらに、特開平４ー２６７２６８号公報に
は、トナーパッチ内のサンプリングに関し、所定連続回
数でサンプリング（検出）し、検出値に対して移動平均
値処理をし、その最小値をトナー濃度とすることが記載
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コピー画質を安定にす
るためには階調補正制御を行っているが、制御目標値で
ある基準濃度値と濃度検出値の差が小さい場合に補正す
ると、階調補正の誤差により却って濃度が安定しない。
このため検出結果を移動平均処理して濃度検出値を平滑
化し、わずかな濃度変動で階調補正することによる濃度
変動を防止している。

【０００６】しかし、基準濃度値と濃度検出値の差が大
きい場合にも、移動平均処理で処理すると階調補正の応
答が遅れるため濃度が安定しない。なぜなら濃度検出値
が移動平均により平滑化されると検出に遅れが生じるか
らである。そこで本発明では上記不具合を解決すること
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の現像剤またはト
ナ−パッチの濃度を検出して制御を行う画像形成装置
は、検出された現像剤またはトナ−パッチの濃度検出値
を時系列に記憶する記憶手段と、前記記憶された濃度検
出値に応じて重み付けを行い移動平均値を演算する演算
手段とを設け、前記演算された移動平均値に基づき制御
を行うことにより課題を解決するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面により
説明する。図１は本発明を実施するカラー複写機の全体
構成図である。カラー複写機は原稿台１、レンズ系（２
２，２３，２４）を介して原稿から画像データを読み取
るスキャナー部２と、スキャナー部２で読み取った画像
データを処理する画像処理部３と、この画像処理部３で
処理された画像データに従ってレーザー４０を駆動して
感光体６に光ビームを照射するＲＯＳ(Raster Output S
canner) 光学部４と、最終的に画像を形成する画像形成
部５とから構成されている。

【０００９】画像形成部５には、感光体６と、帯電装置
７と、現像剤毎の現像器（８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙ）を
有するロータリー現像装置８と、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙトナ−
を収容するトナーディスペンス装置２１と、用紙トレイ
１５と、用紙搬送装置１６と、転写ドラム９と、定着装
置１７と、光センサ２０ｂと、画像形成部５全体を制御
する ＣＰＵ(Central Processing Unit ; ただし、不図
化）と、この ＣＰＵのワークエリアとして用いられる
ＲＡＭ(Random Access Memory; ただし不図化）とが設
けられている。

【００１０】感光体６は帯電装置７によって一様にマイ
ナス帯電され、 ROS 光学部４からのレーザー光により
潜像が形成される。潜像が形成されると、ロータリー現
像装置８は、トナーディスペンス装置２１から第１色目
のトナーを受取り、そのトナーにより感光体６上の潜像
を現像する。現像された画像は、用紙トレイ１５から用
紙搬送装置１６に搬送され、転写ドラム９に巻きつけら
れた用紙に転写される。第１色目の画像の転写が終わる
と、続いて、第２色目 (Yellow) についても同様に画像
形成を行う。そして、この画像形成サイクルを第３色目
(Magenta)、第４色目 (Cyan) について繰り返す。全色
のトナーの転写が完了すると、定着装置１７は、転写ド
ラム９から剥離された用紙に対してトナーの定着処理を
行う。

【００１１】図２は制御のブロック図である。光センサ
２０ｂで検出された感光体６の下地とトナーパッチのそ
れぞれのセンサ出力はアンプ１００によって増幅され、
Ａ／Ｄコンバーター（アナログ・デジタル変換機）１０
１で下地デジタル検出値とトナーパッチデジタル検出値
となる。そして、濃度検出値は、 濃度検出値＝ トナーパッチデジタル検出値（ＶＰ）÷下地デジタル検出値（Ｖｃ）×２００ ……式１ によって、濃度検出値となる。濃度検出値は記憶手段１
０３に時系列に順次記憶され、濃度算出の際に使用され
る。すなわち、図６に示すように、検出される順番に記
憶される。

【００１２】一方、濃度検出値は濃度変動検出手段１０
４によりあらかじめ記憶してある基準濃度値と比較さ
れ、重み付け変更手段１０５によって移動平均の処理方
法を変更し、記憶手段１０３に記憶されている濃度検出
値を使用して濃度算出手段１０６により濃度算出がなさ
れ、濃度算出値Ｒａｄｃとなる。この濃度算出値を用い
て上述の階調補正が実施される。

【００１３】ここで、記憶手段１０３に記憶される基準
濃度値は、画像形成装置出荷時、またはメンテナンス時
に決められる値であって、コピー濃度が最適な状態で設
定されたときの濃度検出値である。この基準濃度値は画
像形成装置ごとに違っている。なぜならば、画像形成装
置毎に転写効率、現像効率などにバラツキがあるからで
ある。

【００１４】図３に光センサ２０ｂの詳細を示す。光セ
ンサ２０ｂは発光ダイオード１９ａとフォトトランジス
タ１９ｂとを備えた反射型のセンサである。発光ダイオ
ード１９ａからの照射光が感光体６表面もしくは感光体
６上に形成されたトナー像によって正反射されると、そ
の正反射光がフォトトランジスタ１９ｂに入射するよう
に構成されている。そして、フォトトランジスタ１９ｂ
が受光した反射光の光量に光電変換を行って、その結果
がＣＰＵに通知される構成となっている。

【００１５】つまり、光センサ２０は、感光体６上に形
成されたトナー像のトナー濃度を測定するものである。
また、この実施の形態では光センサ２０は感光体のトナ
−濃度を測定しているが、測定は感光体上だけでなく、
トナーを担持できる部材上であれば良く、転写体上、中
間転写体上、用紙上でも適用可能である。すなわち、下
地とトナーパッチの反射率の差があれば検出できる。検
出された下地とトナーパッチのそれぞれのセンサ出力は
アンプ１００によって増幅され、Ａ／Ｄコンバーター１
０１で下地デジタル検出値（Ｖｃ）とトナーパッチデジ
タル検出値（Ｖｐ）に変換され、上記式１によって濃度
検出値となる 濃度検出値＝Ｖｐ÷Ｖｃ×２００ 光センサ２０ｂの取り付け位置は図１において転写器１
１の上流としているが、転写器１１の下流であっても良
い。この場合には感光体上のトナーが転写体１０に転写
されないようにする必要がある。また、トナーパッチデ
ジタル検出値と下地デジタル検出値の比をとることでセ
ンサ汚れ、あるいは温度影響を除去することができる。

【００１６】上の式で２００を乗じるのはＣＰＵが８ｂ
ｉｔなので２５５までしか利用出来ないこと、演算のオ
ーバーフローを防ぐためである。トナーパッチデジタル
検出値≦下地デジタル検出値、の関係が常になるように
処理をすれば乗じる数値は２００でなく２５５とするこ
とで、８ｂｉｔをより有効に使用できる。

【００１７】トナーパッチは特定インターバルごとに作
成される。現状ではロータリー現像機８の移動が間にあ
わないため、コピーとコピーの間に作ることができな
い。この画像形成装置においては、専用モードを設けて
作成している。ここで、専用モード実行中はコピーがで
きないのでコピーの生産性が落ちてしまう。よって頻繁
にトナーパッチを作成することはできず、例えば、この
実施の形態では５コピーに１回の割合で作成している。
トナーパッチの長さは１０ｍｍ、幅１４ｍｍである。こ
のサイズはできるだけ小さいトナーパッチとしてトナー
の消費を防いでいる。上記光センサ２０ｂの検出範囲は
３ｍｍであるのでトナーパッチ内を２回センシングして
記憶した後、２回の平均値を検出値（ＶｐまたはＶｃ）
とする。センシングの回数が多いほどバラツキが少なく
検出できるが、ＣＰＵの能力によって本実施例では２回
とした。光センサ２０ｂは現像機内に入れて検出するこ
とも可能である。

【００１８】階調補正は画像処理部３で実行される。図
４、図５は階調補正するときに使用するルックアップテ
ーブル（ＬＵＴ）を示す。図４の横軸は入力信号、縦軸
は出力信号である。このＬＵＴは濃度検定手段の検定値
と基準濃度値の差で選択されるものである。例えば、濃
度の極ハイライト部分（Ｃｉｎ０％から２０％まで）は
濃度補正しない方が人の見た目に安定するので、Ｃｉｎ
０％から２０％までは補正しないように作成してある。
すなわち、補正の必要がないときはＬＵＴ４を使用す
る。

【００１９】濃度検出した結果トナー濃度が低いとき
は、図５に示すように、Ｃｉｎ５０％濃度が０．３低い
ときに濃度検出手段の検出値と基準値の差でＬＵＴ１が
選択される。今、入力信号がＣｉｎ５０％、１２８
（ｈ）であった場合、ＬＵＴ１によって１７４（ｈ）に
変換される。このように画像信号を変換することで階調
を補正する技術を階調補正という。階調補正は信号処理
によっているので、実施するコピー濃度は瞬時に補正す
ることができる。

【００２０】図５は検出値に基づいて最適なＬＵＴを選
択するためのテーブルＮＯ．を示している。基本的に
は、目標値と検出値の差によりＬＵＴを選択するもので
ある。Ｃｉｎ５０％濃度が０．３低いときは濃度検出値
と目標値との差は−１０となる。この時ＬＵＴ１が選択
されることになる。このように階調補正は画像信号を変
換することによって行われる。

【００２１】図６に濃度検出値を時系列に記憶する記憶
手段を示す。記憶手段は複数の検出値を記憶する構成と
なっており、濃度検出値がアドレスに順次記憶される。
移動平均では履歴が利用され、多くの履歴を取るほど平
滑化されるようになる。しかし、あまり多くの履歴をと
ると検出遅れも大きくなる。そこで本発明では前前回と
前回と今回の履歴をとるようにしている。記憶手段は現
像機の色毎に持っている。現像剤毎に特性が異なるとと
もに、現像機毎に履歴も異なるからである。また、履歴
を持つことによって、画像形成装置が故障したときに、
容易に故障個所を特定できる。

【００２２】移動平均値の演算は次のように行う。 濃度算出値＝（ data1×K1 ＋ data2×K2 ＋... ＋data
n×Kn ）÷全データ数Ｎ ここで、data1、data2、...、data nは検出値である。K
1、K2、...、Knは重み付けの係数である。このように、
重みを付けたいデータの係数を大きくすることで重み付
けができる。データ数Ｎを増やすほど移動平均による平
滑化がなされる。ここではデ−タ数Ｎ＝３として、以下
の式が適用される。 （ data1×K1 ＋ data2×K2 ＋ data3×K3 ）÷３ K1、K2、K3、は０、１、２、３の値を濃度検出値と基準
濃度値との差から選択される。これらの係数によって重
み付けが行われる。全データ数Ｎの値はメモリの容量に
応じて決定している。デ−タ数ＮはＮが大きい方が望ま
しい。デ−タ数Ｎが多いと移動平均による平滑化効果が
大きくなり、重み付けも細かくでき、制御の制度が向上
できるからである。

【００２３】移動平均を演算する制御方法を図７に示す
フローチャートで説明する。まず、Ｓ５０１では検出値
が所定値１（１０〜１５０）にあるかをチェックする。
光センサ２０ｂが正常で現像機（８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８
Ｃ）も正常であるとき、検出値は１０〜１５０の範囲に
なるので所定値１はこの範囲とした。検出値が１０〜１
５０の範囲以外であればＳ５０９で異常であると判断さ
れ、異常表示がされ、算出値Ｒａｄｃの書換え（データ
の更新、重み付け）は実行されない。よって制御は前回
の算出値に基づいて行われる。Ｓ５０１で検出値が所定
値１の範囲であればＳ５０２に進む。

【００２４】Ｓ５０２では移動平均処理するための検出
値の並び替えを行う。所定値１内の検出値の最新の値を
常に３個時系列に記憶する。すなわち、Ｒａｄｃ３に今
回検出値を入れ、Ｒａｄｃ２にＲａｄｃ３の値を入れ、
Ｒａｄｃ１にＲａｄｃ２の値を入れることで検出値の時
系列への並び替えを行う。

【００２５】Ｓ５０３ではマシン電源がＯＮされた直後
であるかをチェックする。マシン電源ＯＮ直後であると
きは前日の値が残っているため検出誤差の原因となるの
でＳ５０４に進み、Ｒａｄｃ１，Ｒａｄｃ２，Ｒａｄｃ
３を今回の検出値に入れ替える。

【００２６】マシン電源がＯＮされた直後でないときは
Ｓ５０５、Ｓ５０７に進み、移動平均の重み付けを行
う。所定値２はＣｉｎ５０％の濃度が目標濃度値±０．
１であるときに光センサ２０ｂは基準濃度値±３となる
ので５０±３となる。Ｃｉｎ５０％の濃度が目標濃度値
±０．１であるときは、階調補正による誤差も大きく、
頻繁に補正すると却って不安定になるので、検出値の平
滑化をできるだけ実施するためである。

【００２７】所定値３はＣｉｎ５０％の濃度が目標濃度
値±０．２であるので、５０±６（ただし５０±３は除
く）となる。Ｃｉｎ５０％の濃度が目標濃度値±０．２
であるときは、すみやかに補正する必要があるからであ
る。濃度検出値が４７〜５３のときは、Ｓ５０６で、Ｋ
１＝１，Ｋ２＝１，Ｋ３＝１とする。過去のデータを使
用し、できるだけ平滑化するためである。 算出値はＲａｄｃ＝（Ｒａｄｃ１＋Ｒａｄｃ２＋Ｒａｄ
ｃ３）÷３の式で算出する（Ｓ５１０）。

【００２８】濃度検出値が４４、４５、４６、５４、５
５、５６のときは、Ｓ５０８でＫ１＝０，Ｋ２＝１，Ｋ
３＝２として今回検出値に重みを付ける。これは平滑
化、かつ、すみやかな補正が要求されるからである。算
出値はＲａｄｃ＝（Ｒａｄｃ２＋Ｒａｄｃ３×２）÷３
の式で算出する（Ｓ５１０）。濃度検出値が１１〜４３
または５７〜１８９のときは、Ｓ５１１に進み、Ｋ１＝
０，Ｋ２＝０，Ｋ３＝３として今回検出値に重みを付け
る。これは、すみやかな補正が要求されるからである。
算出値はＲａｄｃ＝Ｒａｄｃ３の式で算出する。以上の
とおり、濃度検出値と基準濃度値との差に応じて移動平
均に重みを付けることで補正の精度が向上できる。

【００２９】ここで、異常の表示は操作パネルで表示す
ることで、ユーザーに知らせることができる。例えば、
表示パネルの表示を正常状態では緑色、異常状態では赤
色にする。赤色の状態が１日中続くときはサービスマン
を呼ぶときと容易に判断できる。またＬＥＤの代わりに
ブザーなどで音を発しても良い。

【００３０】制御対象であるディスペンスコントロー
ル、ＴＣＲ補正またはトナー残量検知であるトナー空検
知などの使用目的に応じて重み付けを変更しても良い。
ディスペンスコントロール、ＴＲＣ補正またはトナー残
量検知であるトナー空検知などの使用目的に応じて重み
付けを変更することで、各制御に最適な濃度処理信号を
与えることができる。階調補正（ＴＲＣ補正）に対して
は上述した濃度算出値と基準濃度値との差により重みを
変える。ディスペンスコントロール、トナー空検知に対
しては現在の検出値に重みを置くように算出する。セン
サ検出値に対して各制御手段の応答性が異なるからであ
る。制御対象のうち制御反応が速いものは階調補正であ
り、遅いものはディスペンスコントロールである。トナ
ー空検知は状態に応じて制御反応の応答性が変化する。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、濃度検出値に応じて重み付
けを行うことにより制御目標値と検出値の差が大きい場
合にも安定した階調補正ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施する画像形成装置の説明図であ
る。

【図２】 本発明のブロック図である。

【図３】 本発明を実施する濃度検出手段の断面図であ
る。

【図４】 本発明の画像補正で使用するＬＵＴの説明図
である。

【図５】 濃度検出値とＬＵＴの関係を示す図である。

【図６】 本発明で使用する記憶手段構成である。

【図７】 本発明の濃度検出手段の処理方法のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

６ 感光体、 ２０ｂ 光センサ、 １００ アンプ、
１０１ Ａ／Ｄコンバ−タ、 １０２ 演算手段、
１０３ 記憶手段、 １０４ 濃度変動検出手段、 １
０５ 重み付け変更手段、 １０６ 濃度演算手段、
ＴＲＣ補正制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤またはトナーパッチの濃度を検出
   して制御を行う画像形成装置において、 検出された現像剤またはトナーパッチの濃度検出値を時
   系列に記憶する記憶手段と、前記記憶された濃度検出値
   にこの濃度検出値に応じて重み付けを行い移動平均値を
   演算する演算手段とを設け、前記演算された移動平均値
   に基づき制御を行うことを特徴とする画像形成装置。