JPH1195501A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH1195501A
JPH1195501A JP9257116A JP25711697A JPH1195501A JP H1195501 A JPH1195501 A JP H1195501A JP 9257116 A JP9257116 A JP 9257116A JP 25711697 A JP25711697 A JP 25711697A JP H1195501 A JPH1195501 A JP H1195501A
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toner
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 電子写真画像形成装置において、複数レベル
のテストパターンを作像スピードの低下を招来すること
なく形成してAIDC(auto image density control)
の高精度化を図ること。 【解決手段】 感光体ドラム上に形成された静電潜像を
トナーで現像し、シート上に転写するデジタル複写機。
感光体ドラム上に連続して画像を形成する際、画像形成
領域G1,G2,G3,……の間に位置する像間領域I1
2,I3,……にテストパターンP1,P2,P3を順
次形成し、AIDCを実行する。P1は低濃度パター
ン、P2は中濃度パターン、P3は高濃度パターンであ
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、特
に、像担持体上に形成された静電潜像を現像してシート
上に転写する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】従来、電子写真複写機やレーザプ
リンタの分野では、画像安定化のために、感光体上に所
定の作像条件でテストパターンを形成し、このテストパ
ターンへのトナー付着濃度をセンサで光学的に検出する
ことにより、作像条件(現像槽へのトナー補給あるいは
感光体帯電電圧、露光光量、現像バイアス電圧等)にフ
ィードバックするAIDC(auto image density contr
ol)が実行されていた。
【0003】AIDCでは、より正確な画像安定化を得
るため、複数濃度のテストパターン(例えば、低濃度パ
ターンP1、中濃度パターンP2、高濃度パターンP3
の3種類)を形成し、それらの濃度を検出して作像条件
の補正制御にフィードバックすることが好ましい。しか
し、マルチコピー(1回のコピースタート信号で複数枚
のコピーを連続して作成すること)で、1枚の画像形成
領域の間の像間領域で、3種類ものテストパターンを形
成してその濃度を検出することは、像間領域が広がるの
でコピースピードが低下し、かつ、トナー消費も増大す
るという問題点を有している。
【0004】そこで、従来の一例としては、図9(A)
に示すように、1枚の画像形成ごとに中濃度パターンP
2を形成してAIDCを処理し、マルチ最終コピー終了
時に全パターンP1,P2,P3を形成してAIDCを
処理していた。しかし、この方法では、マルチコピー枚
数が増加すると(パターンP2のみ1種類の検出が続行
されると)、検出精度が低下することは不可避であっ
た。
【0005】その改善策として、図9(B)に示すよう
に、所定枚数のマルチコピーが終了するごとに(例えば
25枚のコピーが終了するごとに)、3種類のパターン
P1,P2,P3を形成してAIDCを処理する方法も
提案されている。しかし、所定枚数のプリント中は中濃
度パターンP2の1種類のみの検出によるAIDC処理
が継続される点で、抜本的な解決策とはなっていない。
【0006】そこで、本発明の目的は、複数レベルのテ
ストパターンを作像スピードの低下を招来することなく
形成してAIDCの高精度化を図ることのできる画像形
成装置を提供することにある。
【0007】
【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る画像形成装置は、像担持体上に複数のそれぞ
れ異なる作像レベルでテストパターンを形成するテスト
パターン形成手段と、テストパターンのレベルを検出す
る検出手段と、作像レベルの異なるテストパターンを所
定の作像処理が終了するごとに順次形成し、検出手段の
検出結果に基づいて作像条件を制御する制御手段とを備
えている。
【0008】本発明によれば、作像レベルの異なるテス
トパターンを所定の作像処理終了ごと、例えば、1枚の
コピー処理が終了するごと、あるいは2枚のコピー処理
が終了するごとに順次形成し、その作像レベルを検出す
るため、一定のローテーションで複数種類の作像レベル
の検出結果を得ることができる。これを、1種類の作像
レベルの検出結果のみを継続して得る従来方法と比較す
ると、作像レベルの検出精度が向上し、良好な画像安定
化制御を達成できる。また、画像形成スピードの低下を
きたすこともない。
【0009】本発明において、テストパターンは濃度の
異なるトナーパターンであってもよく、あるいは電位の
異なる電位パターンであってもよい。トナーパターンの
場合はトナー付着濃度を光学センサで検出し、電位パタ
ーンの状態で検出する場合は電位センサで検出すること
になる。また、画像安定化のために制御される作像条件
は、現像器中のトナー濃度、像担持体の帯電電圧、露光
光量、現像バイアス電圧の少なくとも一つであり、さら
にデジタル方式のプリンタであればγ補正係数も含まれ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0011】図1において、画像形成装置は、デジタル
方式の電子写真複写機として構成したもので、概略、原
稿画像を読み取るイメージリーダ1と、読み取った画像
情報をデジタルデータに変換すると共に、シェーディン
グ補正、γ補正等の補正処理を行って印字データを生成
する画像処理回路45と、印字データに基づいてレーザ
光源を変調して感光体ドラム11上に画像(潜像)を形
成するレーザ走査光学ユニット5と、感光体ドラム11
を中心とする作像部10とから構成されている。
【0012】作像部10は、矢印a方向に回転駆動され
る感光体ドラム11の周囲に、スコロトロン方式の帯電
チャージャ12、現像器13、転写チャージャ14、残
留トナーのクリーナ15、残留電荷の除電ランプ16が
配設されている。現像器13の直下にはAIDCセンサ
20が設置されている。このセンサ20は、発光素子と
受光素子(光電変換素子)とからなるもので、その構成
は周知である。
【0013】感光体ドラム11に対しては、まず、帯電
チャージャ12で所定の電圧に均一に帯電し、レーザ走
査光学ユニット5から照射されるレーザビームによって
静電潜像を形成する。この潜像は現像器13の現像スリ
ーブ13aから供給されるトナーで現像され、転写チャ
ージャ14から放出される電界にて矢印b方向に搬送さ
れるシートS上に転写される。シートS上に転写された
トナー画像は図示しない定着器で定着され、機外に排出
される。
【0014】本実施形態の如くデジタル方式の複写機に
あっては、所定の電圧(例えば、負極性であるVo)に
均一に帯電された感光体ドラム11に対して画像を露光
することで、画像部が零電位近くまで低下したネガの静
電潜像が形成される。この静電潜像に対して感光体帯電
極性と同極性に帯電したトナーを供給することで、トナ
ーが画像部(低電位部)に付着して現像が行われる。こ
の現像時、現像スリーブ13aには感光体帯電電位Vo
よりは若干低い現像バイアス電圧Vbが印加され、トナ
ーの低電位部への付着を助長する。
【0015】AIDCと称する画像安定化制御は、セン
サ20を用いて行われる。即ち、感光体ドラム11上に
所定の作像条件でテストパターンを形成し、このテスト
パターンへのトナー付着濃度をセンサ20で光学的に検
出し、現像槽へのトナー補給あるいは感光体帯電電圧、
露光光量、現像バイアス電圧、画像処理回路45で処理
されるγ補正係数等を補正し、所定の画像濃度が得られ
るように制御する。
【0016】図2に示すように、センサ20の濃度検出
信号(電圧)は検出回路21へ送られ、該検出回路21
でトナー付着量情報に変換してCPU40へ入力され、
メモリ41へ格納される。CPU40では、メモリ41
へ一旦格納されたトナー付着量情報から現像効率を算出
する。算出された現像効率に基づいて現像剤中のトナー
濃度が推定され、かつ、トナー補給量が決定される。C
PU40はトナーホッパ18の補給モータを制御するト
ナー補給回路42へ所定の駆動信号を出力する。また、
前記現像効率に基づいてΔVの値が算出されると共に、
帯電チャージャ12のグリッド電圧Vg(感光体帯電電
圧に相当する)、現像バイアス電圧Vb,γ補正係数が
決定され、CPU40はそれぞれの制御信号を帯電チャ
ージャ電源回路43、現像バイアス電源回路44及び画
像処理回路45へ出力する。
【0017】前記AIDCでは、種々のルックアップテ
ーブルをCPU40に内蔵し、これらのテーブルを参照
して制御データを演算する。以下の表1、表2、表3に
ルックアップテーブルの一例を示す。表1はセンサ20
の検出値からトナー付着量へ換算するためのテーブルで
ある。表2はテストパターンの作成条件(ΔV)と換算
されたトナー付着量から演算される現像効率に基づく現
像剤中のトナー濃度推定値を示す。この推定トナー濃度
が基準値よりも低ければ、不足分のトナーを補給するこ
とになる。なお、表2に関しては、検出時の絶対湿度に
応じて何種類かのテーブルが用意されている。表3は現
像効率に基づく諸作像条件の設定値ΔV,Vg,Vb及
びγ補正係数を示す。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】ところで、本実施形態では、AIDCの精
度向上を図るため、低濃度テストパターンP1(ΔV:
100V)、中濃度テストパターンP2(ΔV:150
V)、高濃度テストパターンP3(ΔV:200V)の
3種類を作成することとした。その作成形態の例を図3
(A),(B),(C)に示す。
【0022】図3(A)に示す第1例は、マルチコピー
で1枚のコピー処理ごとに、感光体ドラム11の画像形
成領域G1,G2,……の間に生じる像間領域I1,I2
……にパターンP1,P2,P3を順次形成し、そのト
ナー濃度をセンサ20で検出してAIDCを処理する。
図3(B)に示す第2例は、1枚目、3枚目、5枚目と
2枚のコピー処理ごとに、像間領域I1,I3,I5
7,……にパターンP1,P2,P3を順次形成し、
そのトナー濃度をセンサ20で検出してAIDCを処理
する。図3(C)に示す第3例は、1枚のコピー処理ご
とに、像間領域I1,I2,I3,……にパターン(P
1,P2)、(P3,P1)、(P2,P3)の組み合
わせで順次形成し、それらのトナー濃度をセンサ20で
検出してAIDCを処理する。
【0023】以上のパターン作成形態によれば、マルチ
コピー中に3種類のパターンP1,P2,P3を所定の
順序で形成してAIDCを処理するため、1種類のパタ
ーンで連続的にAIDCを処理する従来例(図9参照)
に比較して、トナー濃度の検出精度が向上し、常時高品
質の画質を得ることができる。また、1枚のコピー処理
ごとに3種類のパターンを形成する方法に比較して、像
間領域I1,I2,……が短くて済み、コピー速度が向上
し、トナーの消費量も減少する。
【0024】次に、前記AIDCの制御手順について図
4〜図8を参照して説明する。図4はCPU40のメイ
ンルーチンを示す。複写機に電源が投入され、プログラ
ムがスタートすると、ステップS1で各デバイスや制御
パラメータの初期設定が実行され、ステップS2でAI
DC(1)が実行される。ここでのAIDC(1)は複
写機の立ち上げ処理として実行されるもので、図5に示
すように、ステップS41で感光体ドラム11上にテス
トパターンP1,P2,P3を形成し、ステップS42
でこれらのトナー濃度をセンサ20の出力として得、ト
ナー付着量に換算する。次に、ステップS43で換算値
であるP1,P2,P3データをメモリ41へ格納す
る。
【0025】図4に戻って、ステップS3ではメモリ4
1へ格納されたP1,P2,P3データから現像効率を
算出する。ここでの現像効率は、3点のデータと各パタ
ーン形成時のΔVから原点を含めた最小2乗法で100
V当りのトナー付着量変化の傾きとして算出する。次
に、前記現像効率から推定されるトナー濃度に基づい
て、ステップS4でトナー補給量を決定し、ステップS
5でΔVを算出し、ステップS6で帯電チャージャグリ
ッド電圧Vg、現像バイアス電圧Vb及びγ補正係数を
決定する。
【0026】続いて、ステップS7でコピースタートス
イッチがオンされるのを待ち、オンされると、ステップ
S8で作像処理を行う。ここでは、前記ステップS4,
S5,S6で求めた制御データに基づいて、作像及びト
ナー補給が実行される。また、電源投入後の2枚目以降
の作像処理では、以下に説明するステップS11,S1
2,S13で求めた制御データに基づいて、作像及びト
ナー補給が実行される。
【0027】1枚の作像処理が終了すると、ステップS
9でAIDC(2)を実行する。これについては第1
例、第2例、第3例に分けて図6、図7、図8で説明す
る。AIDC(2)で得られたデータからステップS1
0で現像効率(第1例、第2例では各パターンP1,P
2,P3個別の現像効率、第3例ではパターン(P1,
P2)、(P3,P1)、(P2,P3)の組み合わせ
ごとの現像効率である)を算出する。次に、前記現像効
率に基づいて、ステップS11でトナー補給量を決定
し、ステップS12でΔVを算出し、ステップS13で
帯電チャージャグリッド電圧Vg,現像バイアス電圧V
b及びγ補正係数を決定する。
【0028】次に、ステップS14でマルチコピーが終
了か否かを判定し、終了であればステップS7へ戻り、
次のコピーを処理するのであればステップS8へ戻る。
【0029】図6はステップS9で実行されるAIDC
(2)の第1例(図3(A)参照)の制御手順を示す。
まず、ステップS21でカウンタNに“1”を加算し、
ステップS22,S26でそのカウント値が“1”か
“2”かを判定する。ステップS22でYES(N=
1)であれば、ステップS23でパターンP1を作像
し、センサ20でその濃度を検出する。次に、ステップ
S24でセンサ出力をトナー付着量に換算し、その値を
P1データとしてメモリ41に更新/格納する。ステッ
プS26でYES(N=2)であれば、以下ステップS
27,S28,S29で前記ステップS23,S24,
S25と同様の処理を行う。また、ステップS22,S
26でNO(N=3)であれば、ステップS30,S3
1,S32で前記ステップS23,S24,S25と同
様の処理を行い、ステップS33でカウンタNを“0”
にリセットする。
【0030】図7はステップS9で実行されるAIDC
(2)の第2例(図3(B)参照)の制御手順を示す。
ステップS21,S23〜S25,S27〜S29,S
30〜S32は図6に示した対応するステップでの処理
と同様である。カウンタNのカウント値は“1”〜
“6”であり、ステップS22では“1”か否か、ステ
ップS26aでは“3”か否か、ステップS26bでは
“5”か否か、ステップS26cでは“6”か否かをそ
れぞれ判定する。N=1のときは、ステップS23〜S
25を処理する。N=3のときはステップS27〜S2
9を処理し、N=5のときはステップS30〜S32を
処理する。N=6のときは、ステップS33でカウンタ
Nを“0”にリセットする。
【0031】図8はステップS9で実行されるAIDC
(2)の第3例(図3(C)参照)の制御手順を示す。
ステップS21,S22,S26,S33は図6に示し
た対応するステップでの処理と同様である。N=1のと
きは、ステップS23bでパターンP1,P2を作像
し、センサ20でそれぞれの濃度を検出する。次にステ
ップS24bで各センサ出力をトナー付着量に換算し、
その値をP1,P2データとしてメモリ41に更新/格
納する。N=2のときは、ステップS27bでパターン
P3,P1を作像し、同様のステップS28b,S29
bを処理する。N=3のときは、ステップS30bでパ
ターンP2,P3を作像し、同様のステップS31b,
S32bを処理する。そして、ステップS33でカウン
タNを“0”にリセットする。
【0032】なお、本発明に係る画像形成装置は前記実
施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種
々に変更することができる。例えば、画像形成装置とし
ては、デジタル方式の複写機やプリンタのみならず、感
光体上の高電位部にトナーを付着させて正規現象を行う
アナログ方式の複写機であっても本発明を通用すること
ができる。特に、フルカラー作像機に適用すれば、より
効果的な画像安定化制御を達成することができる。
【0033】また、AIDCのために像担持体上で検出
されるテストパターンは、トナーパターン以外に、電位
パターンであってもよい。この場合は、帯電チャージャ
で電荷を付与された電位パターン、あるいは露光装置を
用いて若干除電された電位パターンを電位センサで検出
することになる。さらに、現像器内のトナー濃度は直接
磁気センサ等で検出してトナー補給を制御し、AIDC
は専ら像担持体上での作像条件を制御するようにしても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である複写機を示す概略構
成図。
【図2】前記複写機の制御回路の要部を示すブロック
図。
【図3】本発明におけるテストパターン作成形態を示す
チャート図、(A)は第1例、(B)は第2例、(C)
は第3例である。
【図4】前記制御回路で実行される制御手順(メインル
ーチン)を示すフローチャート図。
【図5】AIDC(1)の制御手順を示すフローチャー
ト図。
【図6】AIDC(2)の第1例の制御手順を示すフロ
ーチャート図。
【図7】AIDC(2)の第2例の制御手順を示すフロ
ーチャート図。
【図8】AIDC(2)の第3例の制御手順を示すフロ
ーチャート図。
【図9】従来のAIDCにおけるテストパターン作成形
態を示すチャート図。
【符号の説明】
5…レーザ走査光学ユニット 10…作像部 11…感光体ドラム 12…帯電チャージャ 13…現像器 20…センサ 40…CPU 41…メモリ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体上に形成された静電潜像を現像
    してシート上に転写する画像形成装置において、 前記像担持体上に複数のそれぞれ異なる作像レベルでテ
    ストパターンを形成するテストパターン形成手段と、 前記テストパターンのレベルを検出する検出手段と、 作像レベルの異なるテストパターンを所定の作像処理が
    終了するごとに順次形成し、前記検出手段の検出結果に
    基づいて作像条件を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、作像レベルの異なるテ
    ストパターンの検出結果を更新しつつメモリし、次の作
    像処理に対する作像条件を制御することを特徴とする請
    求項1記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記テストパターン形成手段によって像
    担持体上に形成されるテストパターンは、複数のそれぞ
    れ濃度の異なるトナーパターンであり、 前記検出手段はトナーパターンの濃度を検出すること、 を特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像形成装
    置。
  4. 【請求項4】 前記テストパターン形成手段によって像
    担持体上に形成されるテストパターンは、複数のそれぞ
    れ電位の異なる電位パターンであり、 前記検出手段は電位パターンの電位を検出すること、 を特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像形成装
    置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段によって制御される作像条
    件は、現像器中のトナー濃度、像担持体の帯電電圧、露
    光光量、現像バイアス電圧、γ補正係数の少なくとも一
    つであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    画像形成装置。
  6. 【請求項6】 前記テストパターン形成手段は、一の作
    像処理が終了するごとに作像レベルの異なるテストパタ
    ーンを一種類ずつ所定の順序で形成することを特徴とす
    る請求項1又は請求項2記載の画像形成装置。
  7. 【請求項7】 前記テストパターン形成手段は、所定枚
    数の作像処理が終了するごとに作像レベルの異なるテス
    トパターンを1種類ずつ所定の順序で形成することを特
    徴とする請求項1又は請求項2記載の画像形成装置。
  8. 【請求項8】 前記テストパターン形成手段は、1枚又
    は所定枚数の作像処理が終了するごとに作像レベルの異
    なるテストパターンを2種類ずつ所定の順序で形成する
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の画像形成
    装置。
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