JPH11194576A - 濃度制御用パッチ作成方法及びそれを利用した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色トナーの濃度検出において、画像担持体
（被濃度検出体）の各種の特性の影響を受けず、より正
確な濃度を検出することができる濃度制御パッチの作成
方法、濃度検出方法、それらの方法を利用した画像形成
装置を提供する。 【解決手段】 画像担持体上に黒トナーによるベース層
を形成する工程と、そのベース層上に色トナーによるパ
ッチ層を形成して濃度制御用パッチを作成する工程とを
含むパッチの作成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
レーザープリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装
置の濃度検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置において、環境変化
や記録材および現像材の特性変化等があっても長時間に
わたって出力画像の画質低下を防止するために、画像濃
度を所定の濃度に制御する方法として、例えばＡＤＣ
（Ａｕｔｏ Ｄｅｖｅｌｏａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌ）方式がある。この方式は、感光体等の画像担持体
を帯電器により所定電位に一様帯電させ、露光装置によ
り非画像領域に基準となる所定電位の濃度制御トナーパ
ッチ（以下単に「パッチ」という）を作成し、このパッ
チを現像器によって顕像化した後、濃度センサによって
その顕像化したパッチの濃度を検出し、検出結果に応じ
て現像剤中のトナー濃度、現像バイアス電位、露光量、
帯電量等の画像濃度に影響を与えるパラメータの制御を
行うものである。

【０００３】この濃度センサは、発光素子と受光素子と
からなる光学的濃度センサであり、発光素子からの光を
パッチに照射し、その反射光を受光素子で検出して電気
信号に変換して増幅するように構成されている。画像担
持体上に色トナーのパッチを作成する場合のパッチの反
射光量Ｖ_patch （以下単に「Ｖ_patch 」とする）は、色
トナーの反射光量Ｖ_color （以下単に「Ｖ_color 」とす
る）、画像担持体表面における反射光量Ｖ_P/R （以下単
に「Ｖ_P/R 」とする）によって決定される。例えば、色
トナーの画面面積率Ｃ_in３０％のＶ_patch （Ｃ_in３０
％）は、Ｖ_patch（Ｃ_in３０％）＝Ｖ_color （Ｃ_in１０
０％）×０．３＋Ｖ_P/R ×０．７となる。そしてＶ
_patch とＶ_P/R との比、すなわち反射率Ｒ’＝Ｖ_patch
／Ｖ_P/R がトナー濃度Ｄに対して略正比例の関係にある
ことから、この濃度Ｄを濃度センサの出力によって検出
し、検出結果に応じて画像濃度を決定するパラメータの
制御を行なうものがある。

【０００４】図１３（ａ）は、画像担持体上に形成され
たトナー濃度に応じた数種類のパッチを示したものであ
る。また図１４（ａ）は、画像担持体、色トナー、黒ト
ナーのそれぞれの反射光量Ｖを示したものである。な
お、トナーの反射光量はそれぞれＣ_in１００％のもので
ある。ここで正確な濃度検出を行なうための条件とし
て、Ｖ_color （Ｃ_in１００％）、Ｖ_P/R がそれぞれ安定
していること、Ｖ_P/R とＶ _color （Ｃ_in１００％）との
差（図１４（ａ）の矢印参照）が大きいこと、濃度
検出信号の濃度以外の要因によるノイズ信号成分が少な
いこと等が挙げられる。なお、図１４の反射光量は画像
担持体、色トナー、黒トナーの拡散反射光量を示してい
るが、正反射光量の場合でも正確な濃度検出を行なうた
めの条件は同様である。

【０００５】ところが、理想的には安定した一定値であ
るべきＶ_P/R が実際には種々の事情により変動してしま
うことがある。すなわち、画像担持体のきずや磨耗等の
経時的変化、画像担持体毎の製品ばらつき、画像担持体
中のある部分毎にも反射光の強さはそれぞれ異なる。そ
の結果、Ｖ_P/R がばらついてしまい、反射率Ｒ’の正確
性を欠くこととなる。また、Ｖ_P/R とＶ_color （Ｃ_in１
００％）との差は大きいほどＶ_patch に含まれる誤差は
相対的に小さくなり好ましいが、実際にはトナーと画像
担持体との反射光量が近くなる場合もあり得る。特に、
色トナーと画像担持体との反射光量が近似したものとな
る場合もある。

【０００６】これらの場合には何れもトナー濃度を正確
に把握することが困難となり、その結果、画像濃度を決
定するパラメータの制御が適切に行なうことができず、
かぶりや白抜けなどの画像欠陥が生じてしまうこともあ
り得る。特に、所謂フルカラーの画像形成においては僅
かな濃度欠陥によって全く異なる色彩となる場合もある
ため、正確なトナー濃度を検出し、濃度制御を行なうこ
とは非常に重要である。

【０００７】そこで、特開平４−１１０８６６号公報に
は画像担持体上にパッチを作成する際に、まず色トナー
層とその上の黒トナー層を形成してパッチを作成し、そ
のパッチ表面の黒トナーの反射光量を濃度センサで計測
し、その計測された値と予め設定された値とを比較し、
その比較に基づいて黒トナーの濃度を制御する技術が開
示されている。図１３（ｂ）は、その技術にかかるトナ
ー濃度に応じた数種類のパッチを示したものである。ま
た図１４（ｂ）は、画像担持体、色トナー、黒トナーの
それぞれの反射光量Ｖを示したものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この技術によれば、Ｖ
_patch とＶ_color とを検出し、反射率Ｒ”＝Ｖ_patch ／
Ｖ_color を一定に保つように濃度制御を行なうことがで
きるため、画像担持体表面の各種のばらつきによるＶ
_P/R の変動の影響を受けることを防止できる。しかし、
これはＶ_patch が黒トナーによるパッチの反射光量であ
る場合に有効であって（図１４（ｂ）矢印参照）、色
トナーによるパッチの反射光量の場合に適用することは
困難である。すなわち、ベースとなる色トナー層の色と
濃度を検出する色トナー層との色が同一である場合、例
えば色トナー層がイエローで、濃度を検出する色トナー
層がイエローの場合、Ｖ_patch （Ｖ_yellow）とＶ_color
（Ｖ_{ye llow}）とが常に等しくなり、表面の色トナー層の
濃度を検出することができない。

【０００９】また、ベースとなる色トナー層の色と濃度
を検出する色トナー層との色が異なる場合であっても正
確にその濃度検出を行なうことは難しい（図１４（ｂ）
矢印参照）。例えば、ベースとなる色トナー層とし
てイエロー、その上にマゼンタの色トナー層を形成し、
マゼンタの濃度を検出する場合を考えると、マゼンタの
Ｖ_patch （Ｖ_mazenta ）とＶ_color （Ｖ_yellow）とは比
較的近似するものであるため（図１４（ｂ）矢印参
照）、例えば、Ｃ_in３０％のマゼンタのパッチの反射光
量Ｖ_patch （Ｃ_in３０％）＝Ｖ_mazenta （Ｃ_in３０％）
＝Ｖ_mazenta （Ｃ _in１００％）×０．３＋Ｖ_yellow（Ｃ
_in１００％）×０．７となり、Ｖ_mazenta（Ｃ_in１００
％）とＶ_yellow（Ｃ_in１００％）とは比較的近似するも
のであるため（図１４（ｂ）矢印参照）、Ｖ_mazenta
（Ｃ_in３０％）、反射率Ｒ”に含まれる誤差の影響が大
きくなり、正確に濃度を検出することが難しい。

【００１０】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、色トナーの
濃度検出において、画像担持体（被濃度検出体）の各種
の特性の影響を受けず、より正確な濃度を検出すること
ができる濃度制御パッチの作成方法、濃度検出方法、そ
れらの方法を利用した画像形成装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像担持体上
に黒トナーによるベース層を形成する工程と、 そのベ
ース層上に色トナーによるパッチ層を形成して濃度制御
用パッチを作成する工程とを含むパッチの作成方法であ
る。

【００１２】また本発明は、画像担持体上に色トナーに
よる濃度制御用パッチを作成する工程と、その濃度制御
用パッチの色トナーがのっていない部分を黒トナーで現
像する工程とを含むパッチの作成方法である。

【００１３】また本発明は、これらの方法によって濃度
制御用パッチを作成する工程と、画像担持体上に上記色
トナーによる最高濃度の基準パッチを作成する工程と、
上記濃度制御用パッチと基準パッチとの濃度を比較して
濃度を検出する工程とを含む濃度検出方法である。

【００１４】また本発明は、画像担持体上に濃度制御用
パッチを作成するパッチ作成手段と、そのパッチの濃度
を検出する検出手段と、画像濃度に影響を与えるパラメ
ータを変更する変更手段と、所定のタイミングで濃度制
御用パッチを作成させその濃度制御用パッチの濃度を検
出し検出した濃度と別途有する基準濃度とを比較し適切
な画像濃度となるように前記パラメータを変更するよう
にパッチ作成手段、検出手段、変更手段を制御する主制
御手段とを有する画像形成装置において、当該主制御手
段が、画像担持体上に黒トナーによるベース層上に色ト
ナーによるパッチ層を形成してなる濃度制御用パッチを
作成させるようにパッチ作成手段を制御する画像形成装
置である。

【００１５】また本発明は、画像担持体上に濃度制御用
パッチを作成するパッチ作成手段と、そのパッチの濃度
を検出する検出手段と、画像濃度に影響を与えるパラメ
ータを変更する変更手段と、所定のタイミングで濃度制
御用パッチを作成させその濃度制御用パッチの濃度を検
出し検出した濃度と別途有する基準濃度とを比較し適切
な画像濃度となるように前記パラメータを変更するよう
にパッチ作成手段、検出手段、変更手段を制御する主制
御手段とを有する画像形成装置において、当該主制御手
段が、画像担持体上に色トナーによる濃度制御用パッチ
を作成し、その濃度制御用パッチの当該色トナーがのっ
ていない部分を黒トナーで現像するようにパッチ作成手
段を制御する画像形成装置である。なお、通常濃度検出
用パッチは１００〜４００線／ｉｎｃｈ程度の比較的荒
いスクリーンによって形成され、その濃度もそれ程高く
ない。したがって、１００〜２００ドット／ｉｎｃｈ毎
にトナーの載らない隙間ができ、一方画像形成用装置は
この２倍〜数倍の密度の現像が可能なため、この隙間を
埋めるように黒トナーで現像することは可能である。

【００１６】また本発明は、上記主制御装置が画像担持
体上に上記色トナーによる最高濃度の基準パッチを作成
させるようにパッチ作成手段を制御し、その基準パッチ
の濃度を上記基準濃度とする画像形成装置である。な
お、画像担持体は感光体であっても、中間転写体であっ
てもよいし、それらはドラム状のものであっても、ベル
ト状のものであってもよい。

【００１７】図１（ａ）は、このように作成されたトナ
ー濃度に応じた数種類のパッチを示したものである。ま
た図１（ｂ）は、画像担持体、色トナー、黒トナーのそ
れぞれの反射光量Ｖを示したものである。ここで、黒ト
ナーの反射光量Ｖ_black は画像担持体の経時劣化等によ
って影響を受けず比較的安定した値である。これは、パ
ッチに照射された光のうち、色トナー部に照射されたも
のについてはそのトナーの特性に応じてある程度の光が
反射するが、黒トナーに照射された光の殆どが吸収さ
れ、画像担持体に達しないし、僅かに画像担持体に達し
た光の反射光も黒トナーに吸収されるためである。その
結果、パッチの反射光としては純粋に色トナーからの反
射光を検出することができる。また、黒トナーと色トナ
ーとの反射光量差、つまりＶ_black （Ｃ_in１００％）−
Ｖ_color （Ｃ_in１００％）差が大きく、Ｖ_patch 、反射
率Ｒに含まれる誤差が相対的に小さくなる。これは、黒
トナーにおける光の吸収性が色トナーに比べれば非常に
高いためである。これらの作用によって、本発明によれ
ば色トナーの濃度検出をより正確に行なうことができ
る。

【００１８】

【発明の実施による形態】以下、添付図面に基づいて本
発明の実施形態を詳細に説明する。図２はこの発明が適
用されるカラー複写機を示すものである。同図におい
て、符号２０は感光ドラム、２１は感光ドラム２０の表
面を予め帯電する帯電コロトロン、２２は原稿２２２の
画像情報を読み取るスキャナー部、２２８は帯電コロト
ロン２１により帯電された感光ドラム２０上に静電潜像
を書込むラスタ走査装置（以下、ＲＯＳと記す）、２３
はブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イ
エロー（Ｙ）の各トナーを収容する四つの現像器２３
Ｋ，２３Ｃ，２３Ｍ，２３Ｙが回転自在に配設され、適
宜切換選択されるロータリ現像ユニット、２５は感光ド
ラム２０上の残留トナーを除去するクリーナ、２６は感
光ドラム２０上の残留電荷を除去するイレーズランプで
ある。

【００１９】この実施例において、スキャナー部２２
は、プラテン２２１上にセットされた原稿２２２に光ビ
ームを照射する露光ランプ２２３と、この露光ランプ２
２３を原稿２２２領域に亘って移動させるキャリッジ２
２４と、露光ランプ２２３による原稿２２２面からのビ
ームを所定の経路に沿って導く反射ミラー２２５と、原
稿２２２面からのビームを各色成分毎のデジタル信号に
変換するＣＣＤセンサ２２６と、原稿２２２面からのビ
ームをＣＣＤセンサ２２６部位に結像させる結像レンズ
２２７とから構成されている。また、上記ＲＯＳ２２８
は、上記ＣＣＤセンサ２２６で取り込んだ各色成分の画
像データに基づいてレーザビームを照射する半導体レー
ザ２２８ａ、半導体レーザ２２８ａからのビームを感光
体ドラム２０の主走査方向に亘つて振り分け偏向するポ
リゴンミラー２２８ｂ、半導体レーザ２２８ａからのビ
ームを感光体ドラム２０の主走査方向ラインに沿って結
像させる結像レンズ２２８ｃ及びビーム経路を規制する
反射ミラー２２８ｄにて構成されている。

【００２０】また、感光体ドラム２０に対する静電潜像
の書き込み位置と現像位置との間には感光体ドラム２０
の帯電電位を測定する電位計２７が配設される一方、現
像位置と転写位置との間には感光体ドラム２０上に形成
されたパッチの濃度を測定する濃度検出センサ２８が配
設されている。この濃度検出センサ２８はＬＥＤによっ
て感光体ドラムを照射し、その反射光量をフォトダイオ
ードで測定する反射型光センサである。

【００２１】更に、符号３１は周面に記録シート３０が
巻付け保持され、この記録シート３０に感光体ドラム２
０上の各色成分トナー像を順次多重転写する転写ドラム
である。この転写ドラム３１には、記録シート３０保持
時にドラムシート３５を帯電する吸着コロトロン４１
と、感光体ドラム２０上のトナー像を記録シート３０側
へ転写させる転写コロトロン４２と、最終色の転写工程
が終了した記録シート３０を除電する除電コロトロン４
３と、最終色の転写工程が終了したドラムシート３５上
の電荷を除去するクリーニング除電コロトロン４４と、
最終色の転写工程が終了したドラムシート３５に付着し
た紙粉等を清掃するクリーニングブラシ４５と、記録シ
ート３０を剥離する時にドラムシート３５を内側から押
し上げる内押しロール４６と、記録シート３０を剥離す
る剥離フィンガ４７とが設けられている。尚、符号４８
は図示外のシート給送カセットから供給された記録シー
ト３０を各モードに応じた所定のタイミングで吸着コロ
トロン４１部位へ搬送するシート搬送系である。

【００２２】更に、符号５０は転写工程の終了した記録
シート３０を挿通させ、記録シート３０上に未定着トナ
ー像を定着させる定着器であり、この実施例では、内部
にヒータが内蔵された加熱ロール５１とこの加熱ロール
５１に圧接配置される加圧ロール５２とで構成され、上
記転写ドラム３１からの記録シート３０が案内プレート
５３を介して定着器５０へ搬送されるようになってい
る。また、符号５４は定着器５０を通過した記録シート
３０を搬送するフューザ出口ロール、５５は定着器５０
を通過した記録シート３０の後端検出用のフューザ出口
スイッチ、５６は定着された記録シート３０が収容され
る排出トレイ、５７は排出トレイ５６へ記録シート３０
を送出するための出口ロールである。

【００２３】図３はこのカラー複写機の制御系を示すブ
ロック図である。先ず、スキャナー部２２において、Ｃ
ＣＤセンサ２２６で読み取られた画像データは増幅器６
０で適当なレベルまで増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６１
で８ビットのデジタル信号に変換される。そして、シェ
ーディング補正、ギャップ補正の後に濃度変換器６２で
反射率データから濃度データに変換され、画像処理部に
送られる。

【００２４】画像処理部に送られた画像データは、先ず
色変換部６３でカラー複写機としての基本的な画像処
理、すなわち色信号変換、墨再生（ＵＣＲ）、ＭＴＦ処
理等が行われ、ブラック、イエロー、シアン及びマゼン
タの画像データに変換される。次に、各色の画像データ
は第１ガンマ補正６４に送られ、各複写機のＲＯＳ２２
８及び画像形成部に固有の階調特性に合わせて色階調の
補正がなされる。

【００２５】次に、画像データは第２ガンマ補正６５
（変更手段）に送られるが、ここでは環境要因の変化に
よって画像濃度が変動するのを避けるため、画像データ
の入出力比の補正がなされる。補正に必要なデータは感
光体ドラム２０上に形成されたパッチの濃度を濃度検出
センサ２８（検出手段）で検出することによって作成さ
れるが、その具体的な作成方法については後に詳述す
る。

【００２６】このようにして第２ガンマ補正６５が終了
した画像データは、Ｄ／Ａ変換器６８でアナログデータ
に変換された後、比較器６９で三角波発生器７０から送
出される所定周期の信号と比較され、パルス幅変調によ
る二値の画像データに変換される。具体的には、図４に
示すように、入力されたアナログ画像データを三角波と
比較し、アナログ画像データが三角波より大きい部分を
「０」、小さい部分を「１」として画像データの二値化
を行っている。そして、この二値画像データは光学部の
レーザドライバ７１に送られ、画像データが「０」の時
にＲＯＳ２２８の半導体レーザ２２８ａがオフ操作さ
れ、画像データが「１」の時にオン操作される。

【００２７】また、画像処理部には、感光体ドラム２０
上にパッチを形成する際にその画像信号を発生するパッ
チ信号発生手段７２（パッチ作成手段）が設けられてお
り、コントローラ７４（主制御手段）の制御信号に応じ
て画像面積率の異なる数種類のパッチデータを生成す
る。前述のアナログ画像データ及びパッチデータはコン
トローラ７４によって制御されるセレクタ７３に入力さ
れ、いずれか一方のデータのみが上記比較器６９で三角
波と比較されて二値化される。

【００２８】一方、画像形成部には、電位計２７及び濃
度検出センサ２８の検出信号に基づいて感光体ドラム上
２０に形成されるトナー像の濃度を一定に制御するため
のコントローラ７４、このコントローラ７４の制御信号
に応じて帯電器２１のグリッド電圧Ｖ_Gを変更する帯電
器制御部７５（変更手段）、やはりコントローラ７４の
制御信号に応じてロータリー現像ユニット２３の各現像
器に印加する現像バイアス電圧Ｖ_Bを変更する現像バイ
アス制御部７６（変更手段）が設けられている。また、
ロータリー現像ユニット２３の各現像器に対してはトナ
ー供給装置７７（変更手段）が接続されており、コント
ローラ７４の制御信号に応じてトナー補給が行われるよ
うになっている。更に、上記コントローラ７４は光学部
のレーザ光量制御部７８（変更手段）に対しても制御信
号を送出しており、レーザドライバ７１を介して半導体
レーザ２２８ａの発光量が調整されるようになってい
る。

【００２９】図５は、このカラー複写機の濃度制御に関
する動作をフローチャートによって示したものである。
まず、濃度制御が必要が否かかを判断し（Ｓ１０１）、
必要なければ通常の画像形成を行なう（Ｓ１０２）。濃
度制御が必要な場合には濃度制御用パッチ１を作成し
（Ｓ１０３）、そのパッチ１を検出し（Ｓ１０４）、濃
度制御を施し（Ｓ１０５）、Ｓ１０１のステップへ戻
る。以下、各ステップについて説明する。

【００３０】まず、Ｓ１０１においては濃度制御が必要
か否か判断するものであるが、画像濃度の制御は大きく
分けて、複写機の電源投入時あるいは既に電源が投入さ
れていてもコピージョブが所定時間以上行われなかった
時に行われる初期設定制御と、コピージョブ開始後に所
定のコピー枚数毎（例えば、２０コピー）に行われる再
設定制御とに分類される。前者の初期設定制御は長時間
複写機を放置した際の温度・湿度等の環境変化によって
画像濃度が目標とする濃度から大きく外れるのを防止す
ることを目的としており、係る制御が必要か否かは定着
器５０の温度等に基づいて判断される。一方、後者の再
設定制御はコピージョブの開始に伴う現像器２３内のト
ナーの帯電率の変化によって画像濃度が変動するのを防
止することを目的として行われる。

【００３１】Ｓ１０２では通常の画像形成を行なう。ユ
ーザーがコピーのスタートスイッチを操作すると、原稿
２２２の走査がなされ、感光体ドラム２０上にはブラッ
クＫに対応した静電潜像の書き込みが行われる。一方、
ロータリー現像ユニット２３ではブラック現像器２３Ｋ
が感光体ドラム２０との対向位置に設定され、上記静電
潜像はブラック現像器２３Ｋによってその書き込みタイ
ミングから少し遅れて現像される。そして、このように
して形成されたブラックＫのトナー像は、転写ドラム３
１に保持された記録シート３０に転写される。また、ブ
ラック現像器２３Ｋによる現像工程が終了すると、転写
ドラム３１が１回転サイクルを終了する迄の間に現像器
の交換が行われ、ロータリ現像ユニット２３の９０°回
転によってイエロー現像器２３Ｙが感光体ドラム２０と
の対向位置に設定される。

【００３２】以降は転写ドラム３１の１回転サイクル毎
にこれら動作が繰り返され、その度毎にイエローＹ、マ
ゼンタＭ及びシアンＣのトナー像が感光体ドラム２０か
ら転写ドラム３１に保持された記録シート３０に転写さ
れ、記録シート３０上には４色のトナー像による重ね合
わせトナー像が形成される。そして、シアンＣのトナー
像の転写が終了した記録シート３０はそのまま転写ドラ
ム３１から剥離され、定着器５０を経て排出トレイ５６
に排出され、画像形成が終了する。

【００３３】Ｓ１０３ではパッチ１の作成を行なう。コ
ントローラ７４はパッチ信号発生手段７２に対してパッ
チデータの発生を要求し、第２セレクタ７３に対しては
パッチデータの選択を要求する。これにより、パッチデ
ータは二値化されてレーザドライバ７１に供給され、既
に説明した通常の画像形成プロセスと同様にして感光体
ドラム２０上にパッチ１が形成される。このとき、コン
トローラ７４はまず、画像面積率（Ｃ_in）１００％の黒
トナーによるベース層を形成するためのデータをパッチ
信号発生手段に要求し、感光体上に形成された静電潜像
はブラック現像器２３Ｋによって現像される。次に、コ
ントローラ７４はＣ_IN０％、５％、、１０％、１５％、
３０％及び５０％のパッチデータの発生を順次要求し、
感光体ドラム２０上に形成されたこれらの静電潜像をカ
ラー現像器、例えばイエロー現像器２３Ｙによって現像
される。ここで、画像面積率の低いパッチ１を画像面積
率の高いパッチ１よりも多く形成したのは、記録画像の
再現性には低濃度部（ハイライト部）の再現性が重要で
あり、低濃度部の画像濃度制御に重点を置く必要性が高
いからである。

【００３４】このようにして形成したパッチ１が図１
（ａ）に示したものである。それらのうち、色トナー１
２Ｃ_IN５０％のパッチ１を拡大したものが図６（ａ）で
ある。本実施例においては、Ｃ_IN１００％の黒トナー１
１によるベース層の上に色トナー１２Ｃ_IN５０％、１０
０〜４００［線／ｉｎｃｈ］、つまり２５４〜６３．５
［μｍ］の万線、又はドットスクーンの色トナー１２に
よる表面層を形成してなるものであるが、例えば図６
（ｂ）に示すように、色トナー１２Ｃ_IN５０％、１００
〜４００［線／ｉｎｃｈ］の万線、又はドットスクーン
の間に、黒トナー１１Ｃ_IN５０％、１００〜４００［線
／ｉｎｃｈ］の万線、又はドットスクーンを形成するも
のであってもよい。なお、図６（ｂ）のようなパッチ１
を作成する場合には、黒トナー１１が色トナー１２を被
い正確な濃度検出ができなくなることを避けるため、実
際には黒トナー１１のＣ_INを５０％よりも少なめに設定
することが望ましい。

【００３５】Ｓ１０４ではパッチ１の濃度検出を行な
う。図７は濃度検出センサ２８の構成とパッチ１との関
係を示すものである。この濃度検出センサ２８は、発光
素子と受光素子とからなる光学的濃度センサであり、発
光素子からの光をパッチ１に照射し、その反射光を受光
素子で検出して電気信号に変換して増幅するように構成
されている。ここで、発光素子としてはＬＥＤ、受光素
子としてはフォトダイオード、フォトトランジスタ等を
使用することができる。なお、濃度検出センサ２８から
パッチ１までの距離は３〜１０ｍｍ、検出サイズである
アパーチャサイズはφ２〜８ｍｍとして検出を行なって
いる。

【００３６】このような濃度検出センサでパッチの濃度
を検出する際、本実施例ではバッチが図５（ａ）又は
（ｂ）のように構成されているため、黒トナー１１が発
光素子からの照射光を殆ど吸収するとともに画像担持体
からの僅かな反射光も殆ど吸収してしまうため、画像担
持体の反射率に影響されず、純粋な色トナー１２からの
拡散光を受光素子が受光することができ、正確なトナー
濃度検出を行なうことができる。例えば、図５に示した
色トナー１２Ｃ_IN５０％のパッチ１の反射光量Ｖ _patch
（Ｃ_IN５０％）を検出する場合を説明する。Ｖ
_patch （Ｃ_IN５０％）＝Ｖ _color （Ｃ_in１００％）×
０．５＋Ｖ_black （Ｃ_in１００％）×０．５となる。こ
れら、Ｖ_color （Ｃ_in１００％）、Ｖ_black （Ｃ_in１０
０％）は共に画像担持体の影響を受けず、安定してい
る。一方、図１３（ａ）に示したような従来のＶ _patch
５０％は、Ｖ_patch （Ｃ_IN５０％）＝Ｖ_color （Ｃ_in１
００％）×０．５＋Ｖ_P/R ×０．５となる。これは、Ｖ
_patch （Ｃ_IN５０％）が画像担持体の経時的変化、ロッ
ト間格差、表面精度むら等によって変動する画像担持体
の反射光量Ｖ_P/R に影響されることを示している。

【００３７】また、本実施例ではＶ_color （Ｃ_in１００
％）とＶ_black （Ｃ_in１００％）との差が大きいため、
Ｖ_patch 、反射率Ｒ（＝Ｖ_patch ／Ｖ_color （Ｃ_in１０
０％））に含まれる誤差が相対的に小さくなる。図８
は、実験により濃度検出面におけるトナー量を変化させ
た場合の反射率の変化を示すグラフである。本発明実施
例による反射率Ｒ（Ｖ_patch ／Ｖ_color （Ｃ_in１００
％））は従来の反射率Ｒ’（＝Ｖ_patch ／Ｖ_P/R ）に比
べてＹＭＣのいずれの色においても高いことが分かる。
これは、Ｖ_black （Ｃ_in１００％）とＶ_color （Ｃ_in１
００％）とは常に異なるものであるのに対し、画像担持
体の種類等によってはＶ_P/R とＶ_color （Ｃ _in１００
％）とは近似するためである。

【００３８】これらのように、本実施例では濃度検出を
正確に行なうことができるため、後述の濃度制御（Ｓ１
０５）もより効果的に行なうことができる。

【００３９】Ｓ１０５ではＳ１０４において検出したパ
ッチ１の濃度に基づいて濃度制御を行なう。濃度制御は
トナー濃度を決定する各種のパラメータを制御するもの
であればどのようなものであってもよく、例えば潜像形
成帯電量、現像バイアス電圧、潜像形成光量、現像トナ
ー濃度、電子データ補正量等を制御するもの等が挙げら
れる。本実施例では、濃度制御の例として以下の二例に
ついて説明するが、無論本発明の適用がこれらの制御に
限定されるものではない。

【００４０】濃度制御例１ コントローラ７４は濃度検出センサ２８の検出信号から
各パッチ１の出力濃度を読み取り、この値を予め定めて
おいた各Ｃ_inにおける基準濃度と比較する。そして、各
パッチ１の出力濃度と上記基準濃度との濃度差を算出
し、この濃度差に基づいて以下に示すテーブル（表１）
からＣ_inの補正データを作成する。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１中において、各Ｃ_inについて掲げられ
ている数値は補正後の画像面積率を示す階調数である。
すなわち、この複写機では画像信号が８ビットのデジタ
ル信号として第２ガンマ補正６５に入力されるので、画
像濃度に関するその階調数は０〜２５５までの２５６階
調であり、画像面積率５０％の画像信号が第２ガンマ補
正６５に入力される場合にその階調数は１２８、画像面
積率１００％の画像信号が入力される場合にその階調数
は２５５である。

【００４３】この表１はＣ_inに応じた階調数で第２ガン
マ補正６５に入力される画像信号の補正階調数を示して
おり、濃度差３〜−３の場合は入力階調数と補正階調数
が同一となる。また、負の値の濃度差はパッチ１の濃度
が基準濃度よりも薄かったことを示しており、その値が
大きくなるにつれて補正階調数は大きくなる。一方、正
の値の濃度差はパッチ１の濃度が基準濃度よりも濃かっ
たことを示しており、その値が大きくなるにつれて補正
階調数は小さくなる。

【００４４】従って、Ｃ_in＝０％のパッチ１の濃度差が
４であったとすれば、コントローラ７４は補正階調数−
５を選択し、Ｃ_in＝３０％のパッチ１の濃度差が−６で
あったとすれば、コントローラ７４は補正階調数６９を
選択する。但し、前述のように階調数は０〜２５５なの
で、選択された補正階調数が０未満の場合は０へ、２５
６以上の場合は２５５へ変換される。そして、このよう
な手順により、コントローラ７４は各パッチ１の画像面
積率における補正値を選択する。

【００４５】尚、本実施例ではＣ_in＝１００％のパッチ
１を形成しなかったが、係るパッチ１は濃度検出センサ
で正確に濃度を検出することができず、また、高濃度部
の濃度差は中濃度部の濃度差と略比例関係にあることが
実験的に把握されているので、ここではＣ_in＝５０％の
パッチ１の濃度差をＣ_in＝１００％のパッチ１の濃度差
として用いた。

【００４６】パッチ１の各画像面積率について補正値の
選択が終了したならば、コントローラ７４は係る数点の
補正値を用い、パッチ１を形成しなかった画像面積率
（入力階調数）についての補間値を決定する。ここで、
コントローラ７４が各パッチ１の画像面積率について以
下の表２に示すような補正値を選択していると仮定す
る。

【００４７】

【表２】

【００４８】すなわち、上段の画像面積率を有する画像
信号が第２ガンマ補正６５に入力されると、その出力階
調数は下段に示す階調数に補正されるのであるが、図９
はこの関係をプロットしたグラフである。補間値の決定
に当たっては、コントローラ７４がグラフ上に示された
補正値から破線で示す正規曲線をスプライン補間等によ
って演算し、これによって補間値を決定するのが理想的
である。しかし、係る演算は複雑であり長時間を要する
ことから、図１０のグラフ（実線）に示すがように、互
いに隣接する補正値の間の補間値を一次近似により演算
することとした。

【００４９】そして、以上の手順によって補正値及び補
間値からなる補正データの作成が終了すると、コントロ
ーラ７４は係る補正データを第２ガンマ補正６５にセッ
トする。尚、このような補正データの作成はＹ，Ｍ，Ｃ
の全ての色について繰り返し行われ、その度毎に感光体
ドラム２０上には画像面積率の異なる複数のパッチ１が
繰り返し形成される。

【００５０】これにより、初期設定モードが終了して実
際にコピージョブがスタートすると、第２ガンマ補正に
入力された画像信号の階調数は図１０のグラフ（実線）
のように補正されることとなり、長時間複写機を放置し
たことによる環境変動に拘わらず、所望する出力濃度の
記録画像をファーストコピーから得ることができる。

【００５１】濃度制御例２ 次に、画像濃度制御の第二の例について説明する。この
実施例では算出した濃度差に基づいて画像信号の階調数
を補正するのではなく、感光体ドラム２０上における静
電潜像のコントラスト電位を補正するようにした。この
ため、先ずは算出した各パッチ１の濃度差の平均値を求
め、以下の表４から感光体ドラム上における目標暗電位
Ｖ_HS、目標露光部電位Ｖ_LS、現像バイアス電位Ｖ_Bを決
定する。例えば、各パッチ１の濃度差の平均値が４であ
れば、目標暗電位Ｖ_HS＝６００Ｖ、目標露光部電位Ｖ_LS
＝２００Ｖ、現像バイアス電位Ｖ_B＝４５０Ｖとなる。

【００５２】

【表３】

【００５３】次に、コントローラ７４は図１１に示すフ
ローチャートに従い、選択した目標暗電位Ｖ_HSと目標露
光部電位Ｖ_LSを実現するための帯電器２１のグリッド電
位Ｖ _GS、ＲＯＳ２２８のレーザ光量Ｌ_DSを決定する。

【００５４】フローチャートに沿って説明すると、先
ず、コントローラ７４は帯電器制御部７５に制御信号を
送出し、異なるグリッド電圧Ｖ_G1、Ｖ_G2で感光体ドラム
２０を帯電させる。そして、電位計２７を用いてその時
の暗電位Ｖ_H1、Ｖ_H2を測定し（ＳＴ１）、目標暗電位Ｖ
_HSを得るのに必要なグリッド電位Ｖ_GSを以下の式で計算
する（ＳＴ２）。

【００５５】

【数１】

【００５６】次に、ＳＴ２で求めたグリッド電位Ｖ_GSを
用いて感光体ドラム２０を帯電させる一方、コントロー
ラ７４はパッチ信号発生手段７２に対してパッチデータ
の発生を要求する。これにより、パッチデータは二値化
されてレーザドライバ７１に供給され、感光体ドラム２
０上にはパッチデータに対応した静電潜像が形成され
る。このとき、コントローラ７４はレーザ光量制御部７
８に対して制御信号を送出し、二通りのレーザ光量
Ｌ_D1、Ｌ_D2を用いてＲＯＳ２２に感光体ドラム２０を露
光させる。そして、電位計２７を用いて各々のパッチ１
について露光部電位Ｖ _L1、Ｖ_L2を測定し（ＳＴ３）、目
標露光部電位Ｖ_LSを得るのに必要なレーザ光量Ｌ_DSを以
下の式で計算する（ＳＴ４）。

【００５７】

【数２】

【００５８】そして、このようにして算出されたグリッ
ド電位Ｖ_GSを帯電器制御部７５へ、レーザ光量Ｌ_DSをレ
ーザ光量制御部７８へ、現像バイアス電位Ｖ_Bを現像バ
イアス制御部７６へ夫々設定し（ＳＴ５）、初期設定モ
ードは終了する。尚、このようなグリッド電位Ｖ_GS、レ
ーザ光量Ｌ_DS、現像バイアス電位Ｖ_Bの決定はＹ，Ｍ，
Ｃ，Ｋの全ての色について繰り返し行われ、後にコピー
ジョブがスタートしたならば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色ト
ナー１２像を作成する度毎にＶ_GS、Ｌ_DS、Ｖ_Bが切り替
えられる。また、いずれか一色についてのみＶ_GS、
Ｌ_DS、Ｖ_Bを決定し、その値を全ての色について適用し
ても構わない。

【００５９】以上、このようにして濃度制御に関する動
作が行なわれる

【００６０】なお、本実施例では本発明を適用すること
ができる画像形成装置としてカラー複写機を例に挙げて
説明したが、例えば図１２に示すようなネットワークを
介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のプリンタとし
ても機能する画像形成装置にも適用することができる。
また、ＰＣからページ記述言語により画像形成信号が送
られる場合には、ネットワークの通信量負荷を低減する
ことができ、その場合には画像形成装置側にページ記述
言語をビットマップ・データに展開するイメージャ装置
を設ければよい。

【００６１】また、本実施例では拡散反射光量を検出し
て制御を行なう例について説明したが、本発明はこれに
限定されず、正反射光量を検出するものにも適用するこ
とができる。一般に、正反射光を検出するためにはレン
ズ、絞り等によって光軸を絞り、発光、受光の指向性を
強めると共に、受光位置決めにも正確性を要する。一
方、拡散光を検出する場合には受光位置は正反射光をし
ない位置に決定すればよい。したがって、拡散反射光量
を検出するか正反射光量を検出するかは、これらの特徴
とパッチなどの被検出体の正反射光量、拡散反射光量の
大きさ等を考慮して適宜選択することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明ではパ
ッチを黒トナーによるベース層とそのベース層上に色ト
ナーによるパッチ層を形成して作成するため、又は色ト
ナーによる濃度制御用パッチを作成し、その濃度制御用
パッチの色トナーがのっていない部分を黒トナーで現像
するため、パッチに照射された光のうち、色トナー部に
照射されたものについてはそのトナーの特性に応じて光
が反射するが、黒トナーに照射された光の殆どが黒トナ
ーに吸収され、画像担持体に達しないし、僅かに画像担
持体に達した光の反射光も黒トナーに吸収され、結果と
して黒トナーからの反射光はほとんどない。したがっ
て、パッチ全体の反射光としては純粋に色トナーからの
反射光のみを検出することができる。

【００６３】また、得られたパッチからの反射光は画像
担持体の経時劣化等によって影響を受けず比較的安定し
た値となる。さらに、黒トナーにおける光の吸収性が色
トナーに比べれば非常に高いため、黒トナーと色トナー
との反射光量差、つまりＶ_{bl ack} （Ｃ_in１００％）−Ｖ
_color （Ｃ_in１００％）差が大きく、Ｖ_patch 、反射率
Ｒに含まれる誤差が相対的に小さくなる。これらの作用
によって、本発明によれば色トナーの濃度検出をより正
確に行なうことができる。

【００６４】また本発明では、画像担持体上に上記色ト
ナーによる最高濃度の基準パッチを作成し、上記パッチ
とその基準パッチとの濃度を比較して濃度を検出するた
め、画像担持体の経時劣化等によって影響を受けず一層
正確に色トナーの濃度検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかるパッチとその反射光量
との説明図である。

【図２】図２は、本発明を適用することが可能な画像形
成装置の一例の概略構成図である。

【図３】図３は、図２の画像形成装置の制御系を示すブ
ロック図である。

【図４】図４は、実施例における比較器の作用を示す説
明図である。

【図５】図５は、実施例における濃度制御動作を示すフ
ローチャートである。

【図６】図６は、実施例におけるＣ_IN５０％のパッチを
拡大した説明図である。

【図７】図７は、濃度検出センサとその動作を示す説明
図である。

【図８】図８は、各検出面上のトナー量と反射率比を示
すグラフである。

【図９】図９は、濃度制御例１において決定された入力
階調数の補正値を示すグラフである。

【図１０】図１０は、濃度制御例１において決定された
入力階調数の補正データを示すグラフである。

【図１１】図１１は、濃度制御例２において、帯電器の
グリッド電位、ＲＯＳのレーザー光量を決定するための
手順を示すフローチャートである。

【図１２】図１２は、本発明を適用することが可能な複
合機の概略構成図である。

【図１３】図１３は、従来のパッチを示す説明図であ
る。

【図１４】図１４は、従来のパッチを使用した場合の各
種の反射率の示した説明図である。

【符号の説明】

１…濃度制御用パッチ、１１…黒トナー、１２…色トナ
ー、２…画像担持体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像担持体上に黒トナーによるベース層
   を形成する工程と、 そのベース層上に色トナーによるパッチ層を形成して濃
   度制御用パッチを作成する工程とを含むことを特徴とす
   るパッチの作成方法。
2. 【請求項２】 画像担持体上に色トナーによる濃度制御
   用パッチを作成する工程と、その濃度制御用パッチの色
   トナーがのっていない部分を黒トナーで現像する工程と
   を含むことを特徴とするパッチの作成方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の方法によ
   って濃度制御用パッチを作成する工程と、画像担持体上
   に上記色トナーによる最高濃度の基準パッチを作成する
   工程と、上記濃度制御用パッチと基準パッチとの濃度を
   比較して濃度を検出する工程とを含むことを特徴とする
   濃度検出方法。
4. 【請求項４】 画像担持体上に濃度制御用パッチを作成
   するパッチ作成手段と、そのパッチの濃度を検出する検
   出手段と、画像濃度に影響を与えるパラメータを変更す
   る変更手段と、所定のタイミングで濃度制御用パッチを
   作成させその濃度制御用パッチの濃度を検出し検出した
   濃度と別途有する基準濃度とを比較し適切な画像濃度と
   なるように前記パラメータを変更するようにパッチ作成
   手段、検出手段、変更手段を制御する主制御手段とを有
   する画像形成装置において、 当該主制御手段が、画像担持体上に黒トナーによるベー
   ス層上に色トナーによるパッチ層を形成してなる濃度制
   御用パッチを作成させるようにパッチ作成手段を制御す
   ることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 画像担持体上に濃度制御用パッチを作成
   するパッチ作成手段と、そのパッチの濃度を検出する検
   出手段と、画像濃度に影響を与えるパラメータを変更す
   る変更手段と、所定のタイミングで濃度制御用パッチを
   作成させその濃度制御用パッチの濃度を検出し検出した
   濃度と別途有する基準濃度とを比較し適切な画像濃度と
   なるように前記パラメータを変更するようにパッチ作成
   手段、検出手段、変更手段を制御する主制御手段とを有
   する画像形成装置において、 当該主制御手段が、画像担持体上に色トナーによる濃度
   制御用パッチを作成し、その濃度制御用パッチの当該色
   トナーがのっていない部分を黒トナーで現像するように
   パッチ作成手段を制御することを特徴とする画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 上記主制御装置が画像担持体上に上記色
   トナーによる最高濃度の基準パッチを作成させるように
   パッチ作成手段を制御し、その基準パッチの濃度を上記
   基準濃度とすることを特徴とする請求項４又は請求項５
   に記載の画像形成装置。