JPH11119481A

JPH11119481A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11119481A
Application number: JP9296304A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Toyohara; 裕一郎豊原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-04-30
Anticipated expiration: 2017-10-13
Also published as: JP3715758B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置の濃度制御を、必要なときに必
要な条件のみ制御することにより、無駄な制御時間や、
消耗品のロスを防ぎ、かつ所望の濃度特性を常に安定し
て得られるような画像形成装置を提供する。【解決手段】濃度制御手段による濃度調整を開始する
前に、一次帯電器１４、レーザスキャンユニット５（露
光手段）及び黒色現像器８，カラー現像器９（現像手
段）の画像形成条件を所定の条件に定めたうえで基準ト
ナー像を形成し、該基準トナー像の画像濃度を濃度セン
サ１３（濃度検出手段）により検出し、その検出情報に
応じて前記濃度制御手段による濃度調整を行なうか否か
を判断する濃度制御前判断手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
る画像形成装置に関し、形成される画像の画像濃度の制
御を行なう技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の画像形成装置においては、装置自
身が自動的に画像形成の濃度調整を行なう濃度制御機構
を具備しているものがあり、安定した出力特性を得られ
る様工夫がなされている。

【０００３】濃度制御は、例えば画像形成時の高圧条件
としての現像バイアスＤＣ成分や一次帯電バイアスを調
整したり、画像信号変換装置内の信号変換テーブルを調
整したりする方式により行っている。

【０００４】尚、具体的には様々な濃度制御方式が行わ
れているが、ここではその中の一方式について説明す
る。

【０００５】まず、出力画像の最も高濃度の領域（０〜
ＦＦｈの２５６階調の再現できる画像形成装置であれ
ば、そのＦＦｈ時の濃度。以下Ｄｍａｘと呼ぶ）が一定
の濃度になるように現像バイアスＤＣ成分を制御（以下
Ｄｍａｘ制御と呼ぶ）する。

【０００６】現像バイアスＤＣ成分を変化させながら画
像形成を行い、その濃度を測定することによってＤｍａ
ｘが所望の濃度になるような現像バイアスＤＣ成分を決
定する。

【０００７】この場合における濃度測定方法は、赤外線
を照射しその反射光量を測定することにより行ってい
る。また、その濃度測定場所は、一般的には感光体上、
あるいは中間転写体上である。

【０００８】次に、低濃度領域の濃度（以下Ｄｌｏｗと
呼ぶ）が適正になるように一次帯電バイアスと現像バイ
アスＤＣ成分を制御（以下Ｄｌｏｗ制御と呼ぶ）する。

【０００９】具体的には、Ｄｌｏｗを出力できる所定の
画像信号により画像形成を行い、その濃度が所望の値に
なるように、一次帯電電位と現像バイアスＤＣ成分を変
化させる。その時に、Ｄｍａｘ制御で得られたＤｍａｘ
値を変えないように一次帯電電圧と現像バイアスＤＣ成
分をコントロールする。

【００１０】Ｄｍａｘ制御と、Ｄｌｏｗ制御を行うこと
により画像形成装置の出力特性の上下を抑えることが出
来た。

【００１１】次に、中間調を所望の濃度に制御するため
の制御（以下Ｄｈａｌｆ制御と呼ぶ）を行う。Ｄｈａ
ｌｆ制御は、中間調領域（具体的には２０〜Ｅ０ｈあた
り）の画像形成をＤｍａｘ，Ｄｌｏｗ制御により決定さ
れた高圧条件により行い、その濃度を測定し、所望の出
力特性が得られるように、画像信号変換装置内の画像信
号変換テーブルを書き換える。

【００１２】従って、３種類の制御のそれぞれの目的
は、Ｄｍａｘ制御：Ｄｍａｘを一定にするＤｌｏｗ制御：Ｄｌｏｗを安定にすることで、カブリ
等の異常画像の発生を防止するよう適正なＶｂａｃｋ量
（一次帯電電位−現像バイアスＤＣ成分）を確保するＤｈａｌｆ制御：所望の出力特性を得られるようにする
ことである。

【００１３】このように、Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ，Ｄｈａ
ｌｆの３つの制御を行うことにより安定した出力画像を
得ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ，Ｄｈａｌｆの３種類の濃度制御を
常に行うには非常に時間を要する。Ｄｍａｘ制御により
現像バイアスＤＣ成分を振り（調整のために異なる値に
よる複数の画像を形成する）、Ｄｌｏｗ制御により現像
バイアス価ＤＣ成分と一次帯電バイアスを振り、Ｄｈａ
ｌｆ制御により画像形成信号を振り画像形成をする必要
があるため、長時間を要してしまう。

【００１５】特に、複数種類の画像処理を行う画像形成
装置の場合、その処理数分のＤｈａｌｆ制御を行う必要
があるので更に時間を要することになる。

【００１６】現在は、この時間のかかる濃度制御を、あ
る所定の条件で動作させている。例えば電源投入時や所
定枚数画像出力後、所定時間経過後の条件で起動させて
いるのが一般的である。

【００１７】しかしながらこのような起動条件による
と、濃度制御を行う必要の無いとき（装置の画像形成濃
度が標準値に入っている場合等）にも濃度制御を行って
しまうことになり、時間的なロスや消耗品への悪影響等
を与えることになる。

【００１８】また逆に、本当に濃度制御の必要な状態に
なったときに制御を行わないという事も起こりうる。

【００１９】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、必要な
ときに必要な条件のみ制御するような濃度制御を行うこ
とにより無駄な制御時間や、消耗品のロスを防ぎ、かつ
所望の濃度特性を常に安定して得られるような画像形成
装置を提供するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、像担持体と、この像担持体を帯電
させる帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を
形成する露光手段と、形成された静電潜像をトナーによ
り現像する現像手段と、形成されるトナー像の画像濃度
を調整するために、前記いずれかの手段の画像形成条件
を変更した複数の評価トナー像を形成し、該複数の評価
トナー像の画像濃度を濃度検出手段により検出し、その
検出情報に応じて前記いずれかの手段の画像形成条件の
調整を行なう濃度制御手段と、を備える画像形成装置に
おいて、前記濃度制御手段による濃度調整を開始する前
に、前記帯電手段と露光手段及び現像手段の画像形成条
件を所定の条件に定めたうえで基準トナー像を形成し、
該基準トナー像の画像濃度を前記濃度検出手段により検
出し、その検出情報に応じて前記濃度制御手段による濃
度調整を行なうか否かを判断する濃度制御前判断手段を
備えることを特徴とする。

【００２１】また、前記基準トナー像は、像担持体の非
画像形成領域もしくは連続して形成される２つの通常ト
ナー像の間の領域に形成されることも好適である。

【００２２】また、前記濃度制御前判断手段により形成
される基準トナー像は、少なくとも高濃度画像と低濃度
画像の基準となる２種類の基準トナー像であることを特
徴とすることも好適である。

【００２３】また、前記濃度制御手段による濃度制御
は、高濃度制御用と低濃度制御用の少なくとも２種類あ
り、前記濃度制御前判断手段による高濃度画像と低濃度
画像の基準となる２種類の基準トナー像の画像濃度の検
出情報に対応させて動作させることを特徴とすることも
好適である。

【００２４】また、前記濃度制御前判断手段は、高濃度
画像と低濃度画像の基準となる２種類の基準トナー像の
画像濃度の検出情報により、濃度制御を行なうか否かを
判断し、さらに高濃度制御を行なうか、低濃度制御を行
なうか、あるいは両方の制御を行なうかを判断すること
を特徴とすることも好適である。

【００２５】また、前記濃度制御前判断手段は、その判
断結果に基づき、前記濃度制御手段による濃度制御の実
施タイミングを変更することを特徴とすることも良い。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図２に本発明を適用した第１の実施の
形態におけるデジタル電子写真方式の画像形成装置Ｆ１
の画像形成部の主要構成部の断面構成を示す。

【００２７】１は像担持体としての感光ドラムであり、
円筒形の感光体表面１ａの周囲に、帯電手段としての一
次帯電器１４、感光体表面１ａの残存トナーを回収する
ことにより感光ドラム１をクリーニングするクリーニン
グローラ７を備えたクリーニング装置６、感光体表面１
ａをレーザ露光することによりに静電潜像を形成する露
光手段としてのレーザスキャナユニット５、感光体表面
１ａの静電潜像を現像する現像手段としての黒色現像器
８、イエロー，マゼンタ，シアン色の現像を行なうカラ
ー現像器９、現像された感光体表面１ａ上のトナー像を
転写する像担持体としての中間転写ドラム２を配置して
いる。

【００２８】また、中間転写ドラム２の周囲には、感光
ドラム１の他に中間転写ドラム２のクリーニングを行な
う中間転写ドラムクリーニングローラ４、感光ドラム１
から転写されたトナー像の画像濃度を測定するための濃
度検出手段としての濃度センサ１３、転写帯電器１５、
被転写材であるシート材Ｐを搬送すると共に中間転写ド
ラム２とのニップ部でトナー像を転写させるための転写
・搬送ベルト装置３が配置されている。

【００２９】尚、図示されるように、濃度センサ１３の
検出値はＡ／Ｄ変換されて濃度制御手段であるＣＰＵ１
６（その他の制御も行なう）に入力されている。

【００３０】また、一次帯電器１４の一次帯電バイアス
制御、現像器８，９の現像バイアス制御、転写帯電器１
５の帯電電圧制御等の各種制御はＣＰＵからの制御信号
に基づき（Ｄ／Ａ変換）、制御されている。

【００３１】この画像形成装置Ｆ１においては、画像濃
度に基づき１画素当り多値の出力が可能としており、デ
ジタル画像信号をＤ／Ａ変換しレーザードライバ（不図
示）を通ってレーザスキャナユニット５内の半導体レー
ザを発光させる。本実施の形態では、１画素当り２５６
値である。

【００３２】そのレーザ光は、一次帯電器１４によって
均一にある電位に帯電された像担持体上に照射され静電
潜像を形成する。レーザ光によって感光ドラム１上に描
かれた静電潜像は現像装置８，９によってトナーを現像
されて顕画化される。

【００３３】その像を一旦中間転写ドラム２上に転写
し、転写帯電器１５によって転写し、シート材Ｐの搬送
経路の下流側に配置された定着装置（不図示）によって
シート材Ｐ上にトナーを定着させ、排紙部から出力画像
として排出される。

【００３４】また本画像形成装置には、中間転写体２上
での画像濃度を測定するための濃度センサ１３を具備し
ている。この濃度センサ１３により画像濃度を測定し、
濃度制御を行う。しかし、濃度センサ１３の位置は中間
転写体２上に限定されるものではなく、像担持体である
感光ドラム１上や、トナー像を転写するシート材に対向
させて設けることも可能である。

【００３５】この濃度センサ１３における、画像濃度と
濃度センサ１３出力の関係を図３に示す。図３（ａ）は
イエローの画像濃度に対するセンサ出力の関係、図３
（ｂ）は黒の画像濃度に対するセンサ出力の関係であ
る。

【００３６】この濃度センサ１３の出力から濃度を算出
し、その信号によって制御を行っている。

【００３７】電子写真方式の画像形成装置では、装置の
経年変化（感光体ドラムの特性変化等）や設置環境条件
（温度や湿度等）現像特性や感光特性等の変動により、
何も制御せずに濃度を安定させることは困難である。

【００３８】そこで、本実施の形態は濃度制御を行うこ
とにより安定した出力特性を得ることの出来る画像形成
装置を提供するものである。以下に濃度制御の具体的な
方法について述べる。

【００３９】図４に、Ｄｍａｘ，Ｄｌｏｗ両制御を行う
場合の濃度制御のフローチャートを示す。Ｄｍａｘ，Ｄ
ｌｏｗ制御自体は、従来技術の項で説明したものと同様
の方法により行なうことが可能である。

【００４０】濃度制御を開始すると（シーケンスＳ１、
以後Ｓ１，Ｓ２・・・と略記）、はじめにＤｍａｘ制御
を行う（Ｓ２）。

【００４１】まず、感光ドラム１上を所定の一次帯電電
位（ここでは−５５０Ｖ）に帯電する（Ｓ３）。

【００４２】次に所定の画像信号値（本実施の形態では
Ａ０Ｈ）のパルス幅変調方式でレーザにて画像露光し複
数の評価トナー像となる静電潜像（基準画像）を形成す
る（Ｓ４）。

【００４３】基準画像は、各色８個のパッチから成り立
っている。一つのパッチサイズは、約２０ｍｍ角前後
で、そのパッチを副走査方向に各色８個ずつ形成する。
そして、各パッチを現像バイアスを−１００Ｖから−４
５０Ｖまでを５０Ｖきざみで８段階に振って現像し複数
の評価トナー像として顕画化する（Ｓ５）。但し現像バ
イアス値は、これらの値に限定されるものではない。そ
して、その複数の評価トナー像を中間転写体２に転写す
る。

【００４４】次に、その中間転写体２上の複数の評価ト
ナー像を濃度センサ１３で読み取り、あらかじめ設定さ
れた目標のＤｍａｘ濃度を得られる現像バイアスを算出
する（Ｓ６）。

【００４５】本実施の形態は、フルカラー画像形成装置
であるので、Ｙｅｌｌｏｗ，Ｍａｇｅｎｔａ，Ｃｙａ
ｎ，Ｂｌａｃｋの４色それぞれこの濃度制御を行う。し
たがって、各色で異なる現像バイアスが算出されること
も十分に有り得る。

【００４６】Ｄｍａｘ制御が完了したら、次はＤｌｏｗ
制御を行う（Ｓ７）。

【００４７】Ｄｌｏｗ制御では、まず感光ドラム１上に
所定の画像信号値（本実施の形態においては２０Ｈ）の
パルス幅変調方式にて複数の評価トナー像となる基準画
像を上記のＤｍａｘ制御時と同様に形成する。但し、そ
の時の一次帯電電位は本実施の形態では４３０Ｖから７
１０Ｖまで４０Ｖきざみで、現像バイアスはＤｍａｘ制
御で求められた値が４パッチ目になるように６Ｖきざみ
で、それぞれを同時に振りながら８画像を形成する（Ｓ
８、Ｓ９、Ｓ１０）。

【００４８】感光ドラム１上の複数の評価トナー像を中
間転写ドラム上に転写し、その画像を濃度センサ１３で
読み取る。その読取値から、あらかじめ設定された目標
のＤｌｏｗ濃度を得られるように一次帯電電位、現像バ
イアス値を算出する。この時、一次帯電電位と現像バイ
アスはＤｍａｘ制御であわせたＤｍａｘを変化させずに
Ｄｌｏｗをコントロールするような値に設定している
（Ｓ１１、Ｓ１２）。

【００４９】次に画像形成時における濃度制御動作につ
いて説明する。本実施の形態では、画像形成信号が入力
されると、ある条件、具体的には所定枚数出力毎や、環
境変動後の画像形成時などで、濃度制御前判断を行う。

【００５０】その濃度制御前判断のフローチャートを図
１に示す。

【００５１】画像形成動作が開始され、濃度制御前判断
の実行命令が出されたら（Ｓ２１）、まず基準トナー像
を形成する。具体的には、画像信号２０ＨとＡ０Ｈで、
一次帯電電位、現像バイアスは前回の濃度制御で求めら
れた値（初期値は一次帯電電位−５５０Ｖ、現像バイア
ス−２５０Ｖ）にて画像形成する（Ｓ２２）。

【００５２】基準トナー像は、各色２パッチずつ計８パ
ッチが形成される。そしてその基準トナー像を濃度セン
サ１３で読み取り（Ｓ２３）、実際の画像形成を行う前
に濃度制御を行うか行わないかを決定する。

【００５３】画像信号２０Ｈのパッチの濃度が所定の濃
度（本実施の形態においては０．２）に対して±０．０
５以上離れていた場合にはＤｌｏｗ制御を行う（Ｓ２４
→Ｓ２６→Ｓ３０）。

【００５４】また、画像信号Ａ０Ｈのパッチの濃度が所
定の濃度（本実施の形態においては１．１）に対して±
０．１０以上離れていた場合にはＤｍａｘ制御を行う
（Ｓ２４→Ｓ２６→Ｓ２９あるいはＳ２４→Ｓ２５→Ｓ
２８）。また、Ｄｍａｘ制御を行う場合には必ず、Ｄｌ
ｏｗ制御を行う。

【００５５】画像信号２０Ｈのパッチの濃度が所定の濃
度（本実施の形態においては０．２）に対して±０．０
５以上離れておらず、画像信号Ａ０Ｈのパッチの濃度が
所定の濃度（本実施の形態においては１．１）に対して
±０．１０以上離れていない場合には濃度制御を実施し
ない（Ｓ２４→Ｓ２５→Ｓ２７）。

【００５６】この濃度制御前判断は、画像出力毎に行う
と、画像出力時間がかかり、トナー消費量やその外にも
悪影響を及ぼす事が懸念されるので、所定条件時にのみ
行うこととする。

【００５７】具体的には、主電源投入時、現像器や感光
ドラム交換時、所定枚数出力毎、環境変動時、等の濃度
変動が起こると想定される場合に行う。これらの条件を
満たす場合に、濃度制御前判断を行い、濃度制御の必要
性がある場合にのみ濃度制御を行う。

【００５８】本実施の形態により、安定した画像出力濃
度を必要最小限の濃度制御で行うことが出来る。それに
より、平均画像出力時間の短縮、消耗品の消費量低減、
等を達成する事が可能となる。

【００５９】（実施の形態２）第２の実施の形態におけ
る画像形成装置の本体構成は、第１実施の形態と同様で
あり、その説明を省略する。

【００６０】図５は第２の実施の形態における濃度制御
のフローチャートである。本実施の形態においては、濃
度制御前判断で、濃度制御実施タイミングを画像形成前
にするか、画像形成後にするかを決定する。

【００６１】具体的には、濃度制御前判断では、基準ト
ナー像の読取までのシーケンスＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３
までは実施の形態１のシーケンスＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２
３に対応し、同様である。

【００６２】その基準トナー像（パッチ）の読み取り結
果が、画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度（本実施
の形態では０．２）に対して、±０．１５以上（Ｓ４４
→Ｓ４９）、あるいは画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所
定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．２以
上というどちらかの条件を満たした場合には、濃度制御
を画像形成前に行う（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６→Ｓ５０
あるいはＳ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ５２）。

【００６３】そして、画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所
定濃度（本実施の形態では０．２）に対して、±０．０
５以上０．１５未満のとき（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４６→
Ｓ５１）、あるいは、画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所
定濃度（本実施の形態では１．１）に対して±０．１以
上０．２未満のときで上記画像形成前に濃度制御を行う
条件でない場合には（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→Ｓ４８
→Ｓ５３）、濃度制御を画像形成後に行う。

【００６４】画像信号２０Ｈのパッチ濃度が所定濃度
（本実施の形態では０．２）に対して、±０．０５以下
のとき、かつ、画像信号Ａ０Ｈのパッチ濃度が所定濃度
（本実施の形態では１．１）に対して±０．１以下のと
きには濃度制御を行わない（Ｓ４４→Ｓ４５→Ｓ４７→
Ｓ４８→Ｓ５４）。

【００６５】このような制御を行なう事により、濃度の
ズレが所定の許容範囲内においては、濃度制御よりファ
ーストプリント時間を優先することが可能となり、ファ
ーストプリント時間の遅延を最小限に抑える事が可能と
なる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用する
ことにより、濃度制御機能を有する画像形成装置におい
て、濃度制御動作を行う前に基準トナー像の読取結果に
応じて、濃度制御動作を行うかどうか判断し制御するの
で、不必要な時に濃度制御を行ってしまったり、必要な
ときに濃度制御が入らないといったことを防ぐと共に、
所望の濃度特性を常に安定して得られることができる。
従って、消耗品の無駄遣いや、プロダクティビティの低
下も防ぐことができる。

【００６７】また、本発明によれば濃度制御実行時にお
いても必要な濃度制御のみを行うことで、濃度制御にか
かる時間を最小限に押さえることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１の実施の形態における濃度制御前
判断のフローチャート。

【図２】図２は、画像形成装置の概略構成を説明する断
面構成説明図。

【図３】図３は、第１の実施の形態における画像濃度と
濃度センサの出力の関係を表すグラフ図。

【図４】図４は、第１の実施の形態における濃度制御の
フローチャート。

【図５】図５は、第２の実施の形態における濃度制御前
判断のフローチャート。

【符号の説明】１感光ドラム（像担持体）１ａ感光体表面２中間転写ドラム（像担持体）３転写・搬送ベルト装置４中間転写ドラムクリーニングローラ５レーザスキャンユニット６クリーニング装置７クリーニングローラ８黒色現像器９カラー現像器１３濃度センサ（濃度検出手段）１４一次帯電器１５転写帯電器１６ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、この像担持体を帯電させる
帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成す
る露光手段と、形成された静電潜像をトナーにより現像
する現像手段と、形成されるトナー像の画像濃度を調整するために、前記
いずれかの手段の画像形成条件を変更した複数の評価ト
ナー像を形成し、該複数の評価トナー像の画像濃度を濃
度検出手段により検出し、その検出情報に応じて前記い
ずれかの手段の画像形成条件の調整を行なう濃度制御手
段と、を備える画像形成装置において、前記濃度制御手段による濃度調整を開始する前に、前記
帯電手段と露光手段及び現像手段の画像形成条件を所定
の条件に定めたうえで基準トナー像を形成し、該基準ト
ナー像の画像濃度を前記濃度検出手段により検出し、そ
の検出情報に応じて前記濃度制御手段による濃度調整を
行なうか否かを判断する濃度制御前判断手段を備えるこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記基準トナー像は、像担持体の非画像
形成領域もしくは連続して形成される２つの通常トナー
像の間の領域に形成されることを特徴とする請求項１に
記載の画像形成装置。
【請求項３】前記濃度制御前判断手段により形成され
る基準トナー像は、少なくとも高濃度画像と低濃度画像
の基準となる２種類の基準トナー像であることを特徴と
する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記濃度制御手段による濃度制御は、高
濃度制御用と低濃度制御用の少なくとも２種類あり、前
記濃度制御前判断手段による高濃度画像と低濃度画像の
基準となる２種類の基準トナー像の画像濃度の検出情報
に対応させて動作させることを特徴とする請求項３に記
載の画像形成装置。
【請求項５】前記濃度制御前判断手段は、高濃度画像
と低濃度画像の基準となる２種類の基準トナー像の画像
濃度の検出情報により、濃度制御を行なうか否かを判断
し、さらに高濃度制御を行なうか、低濃度制御を行なう
か、あるいは両方の制御を行なうかを判断することを特
徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記濃度制御前判断手段は、その判断結
果に基づき、前記濃度制御手段による濃度制御の実施タ
イミングを変更することを特徴とする請求項１乃至５の
いずれか一項に記載の画像形成装置。