JP3289178B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パッチトナー像を像担
持体上に形成し、パッチトナー像からの反射濃度を検出
する画像濃度センサを備えて、再生画像の濃度の安定化
を図る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法を採用する画像形成装置は、
再生画像の濃度ずれを防止するために定着画像からの反
射濃度データから画像濃度を検出するものがある。かか
る装置は、画像生産性の点および転写紙を使用するとい
う点から省資源という面において劣る。かかる課題を解
決する手段として像担持体上に顕像化したパッチトナー
像を用いて像担持体の濃度と転写紙の濃度との相違を考
慮して画像濃度を算出することにより再生画像の濃度ズ
レを防止する画像形成装置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た再生画像の濃度ズレを防止するために画像濃度を検出
する画像形成装置は、画像形成プロセスを実行するため
の前提として階調補正カーブの生成を前提として画像形
成プロセスを実行する。

【０００４】図１０は画像濃度センサ出力の異常発生の
一例を示すグラフである。図１０（ａ）はセンサ出力を
示すグラフであり、図１０（ｂ）は画像濃度データへの
変換を示すグラフである。図１０は例えばオフィスにお
ける電波障害のために画像補正カーブを適正に得ること
ができなかった場合を示すものであり、ＰＷＭレベル８
０及びＰＷＭレベル２２４で画像濃度センサ出力が異常
データを検出した場合を示したものであり、かかるサン
プリングデータを対数変換して画像濃度とＰＷＭレベル
との関係として表したものが図１０（ｂ）である。この
ような場合、与えられる画像は階調のジャンプ（階調の
不連続）の起こったものとなる。これ以外にも画像濃度
センサの出力値によっては白紙、黒紙しか出力しない場
合もある。かかる場合、画像形成装置はエラーを表示を
して停止してしまい、サービスマンが来るまで作動不能
としている。かかる異常動作は画像濃度センサのみに起
因する場合にも長時間作動不能のままにしたのではユー
ザに不便である。

【０００５】一方、定着温度が低いときのみ階調補正カ
ーブを作成するという制御をしておくと、製造ラインに
おける動作試験等は、像形成プロセス部材の全てを組み
付けない状態で動作試験を行う場合もあるため、予め電
源投入されていて、定着温度が高くなっていると全ての
像形成プロセス部材をいれてもウォーミングアップ中に
補正カーブを得ることができないので、画像形成プロセ
スを続行することができないことになる。従って、製造
ラインの動作試験等も不具合を生じていた。

【０００６】本発明の目的は、階調補正カーブを構成す
るサンプリングデータに不具合を発生したにも拘わら
ず、画像形成動作を続行することができる画像形成装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の構成
によって達成される。

【０００８】複数のパッチ潜像を形成するためのパッチ
情報を記憶したパッチ記憶手段と、前記パッチ情報に基
づいて像担持体上に露光して複数のパッチ潜像を形成す
る書き込みユニットと、前記複数のパッチ潜像を現像す
る現像スリーブを有する現像器と、当該現像器により現
像して得られたパッチトナー像からの反射濃度を検知し
て反射濃度データを出力する画像濃度センサとを備えた
画像形成装置において、前記パッチ記憶手段から前記パ
ッチ情報を読み出し前記書き込みユニットにより前記像
担持体上に最大露光量で露光した複数のパッチ潜像を形
成し、前記現像器により前記複数のパッチ潜像を前記現
像スリーブの回転数を変えて現像し、前記画像濃度セン
サにより顕像化したパッチトナー像の反射濃度データを
求め、得られた反射濃度データに基づき最高画像濃度を
求め前記現像スリーブの回転数を設定する現像特性固定
手段と、前記パッチ記憶手段から前記パッチ情報を読み
出し前記書き込みユニットにより前記像担持体上に階調
の異なる複数のパッチ潜像を作成し、前記現像器により
前記現像特性固定手段により設定された前記現像スリー
ブの回転数で前記階調の異なる複数のパッチ潜像を現像
し、前記画像濃度センサにより顕像化したパッチトナー
像の反射濃度データを求め、得られた反射濃度データに
基づきプリンタ特性データを検出するプリンタ特性検出
手段と、前記プリンタ特性検出手段により得られた前記
プリンタ特性データに基づき階調補正カーブを作成する
補正カーブ作成手段と、前記補正カーブ作成手段によっ
て作成された階調補正カーブに応じて前記書き込みユニ
ットの露光強度を制御する階調制御手段と、前記補正カ
ーブ作成手段によって生成する補正カーブに代用する階
調補正カーブを記憶するメモリと、前記パッチトナー像
からの反射濃度データが正常であるか否かを判定する判
定手段と、前記判定手段が異常と判定したとき、前記メ
モリに予め記憶してある階調補正カーブを選択する選択
手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

【０００９】

【００１０】

【作用】本発明の画像形成装置は、上記構成を備えるこ
とにより、補正カーブを正常に生成したことにより、当
該補正カーブに基づいて階調補正処理をして画像形成プ
ロセスを実行するので、画像濃度センサの出力に不具合
を生じて補正カーブを得られない場合や例えばウォーミ
ングアップ中等の補正カーブを得られない状態でも前記
階調補正カーブ以外に予め決めておいた階調補正カーブ
（以下、バックアップ補正カーブという）を少なくとも
１本以上有し、かつ、それを選択し、かかるバックアッ
プ補正カーブを呼び出すことにより画像形成動作を続行
することができるものである。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の画像形成装置における一実施
例を示すブロック図である。

【００１２】本実施例の画像形成装置は、例えばスキャ
ナ若しくはパーソナルコンピュータ等の画像信号発生手
段２００からの濃度信号に基づいて半導体レーザの発光
時間を変化させることにより階調記録をおこなうパルス
幅変調による露光プロセスを行う電子写真方法を採用し
たものであり、例えばコピー開始指令信号によりＲＡＭ
３４０から読み出されるテストパッチ信号Ｓ_Gに基づい
て像担持体１１０上にＰＷＭ２５５（最大露光量）で露
光した同一の潜像の複数のテストパッチを形成し、それ
を現像スリーブ１３１の回転数を変えて現像し、顕像化
したものを画像濃度センサＣから反射する光強度に対応
した輝度信号から実際の最高画像濃度を検出し、現像特
性を固定する手段と、例えば２５６階調を現すテストパ
ッチを作成し、現像性を固定する手段によって決まった
現像スリーブ回転数で顕像化し、画像濃度センサＣの輝
度信号からプリンタ特性を検出するプリンタ特性検出手
段と記録信号の階調を補正する階調制御手段とを構成す
るプログラムを書き込んだＣＰＵ５００を備えたもので
ある。以下に本実施例の画像形成装置の主要構成を説明
する。

【００１３】画像処理部３００は、最高画像濃度を所定
値に固定した後でＬＯＧ３１０，ＬＵＴ３２０、ＲＡＭ
３３０，３４０及びセレクタ３５０とから構成されたも
のであり、グレースケールを顕像化したテストパッチか
ら得られるプリンタ特性を最高画像濃度を基準に正規化
して階調を補正するものである。

【００１４】ＬＯＧ３１０は濃度−濃度の対にしたテー
ブルデータを書き込んだものであり、操作パネル６００
に設けた濃度選択用ボタンから選択するものである。Ｌ
ＵＴ３２０は検出した濃度データを逆転したものを得る
ためのＰＷＭ−濃度を対にしたテーブルデータを書き込
んであることによりＰＷＭレベルを示す記録信号を書き
込みユニット４００若しくはＲＡＭ３３０に送出する。

【００１５】ＲＡＭ３３０は、請求項に記載のメモリに
相当するものであり、予め補正カーブ（以下、これをバ
ックアップ補正カーブという）を書き込んだものであ
る。当該補正カーブは環境変動による現像剤や感光体の
特性変化を加味して作成した共通のものや、各環境毎に
コピー数等による経時劣化を加味して複数本用意しても
よい。かかるバックアップ補正カーブの読み出しは、画
像濃度センサＣ₂の出力異常を検知した場合に自動的に
読み出すものと、操作パネル６００からの操作により選
択的に読み出すことができるものである。ここで、出力
異常とは、例えばＰＷＭレベルが大きくなってもセンサ
出力が低下しない場合、或いは大きくなる場合やセンサ
出力が絶えず一定である。このような出力値に異常はセ
ンサ出力をＣＰＵ５００が管理し異常を発見している。

【００１６】ＲＡＭ３４０は２５６階調を表現するテス
トパッチや常温常湿（例えば２０℃、５０％）下のプリ
ンタ特性による最高画像濃度を表す濃度片、更に中間調
濃度を示す濃度片のいずれかを示すテストパッチデータ
（図５及び図６を参照）を書き込んである。

【００１７】セレクタ３５０はＣＰＵ５００からのセレ
クト信号に基づいてＲＡＭ３４０からのテストパッチ信
号Ｓ_G又はＬＵＴ３２０からの濃度信号若しくはＲＡＭ
３３０からの濃度信号のいずれかを出力する。

【００１８】書き込みユニット４００は、パルス幅変調
回路４１０、ＬＤドライバ４２０、書き込み光学系４３
０から構成され、１走査ライン分の記録信号をパルス幅
変調した変調信号で半導体レーザを発振させ、レーザ光
を所定速度で回転するポリゴンミラーで偏向させ、ｆθ
レンズ及び第１のシリンドリカルレンズ及び第２のシリ
ンドリカルレンズによって、例えば記録信号又はＲＡＭ
３４０から読み出されるテストパッチ信号Ｓ_G若しくは
ＲＡＭ３３０の濃度信号に基づいて半導体レーザを発光
してドット毎に像担持体１１０上をライン走査して潜像
を形成するものであり、所謂露光プロセスを行うもので
ある。

【００１９】パルス幅変調回路４１０は参照波と所定ビ
ットからなる記録信号をＤ／Ａ変換したアナログ記録信
号とを比較し多値化するものである。このようにして得
られる変調信号は書き込みドライバ４２０の駆動信号と
なる。

【００２０】書き込みドライバ４２０は、ＬＤ駆動回
路、同期系としてインデックスセンサ及びインデックス
検出回路を設け、偏向光学系としてのポリゴンドライバ
を設けてある。ＬＤ駆動回路は、変調信号で半導体レー
ザを発振させるものであり、半導体レーザからのビーム
光量に相当する信号がフィードバックされ、その光量が
一定となるように駆動するものであり、半導体レーザに
導通する電流を変更することができるようになってい
る。これにより、潜像電位を調整することができる。同
期系は、偏向光学系からのビームを反射するミラーを介
してインデックスセンサに入射する。インデックスセン
サはビームに感応して電流を出力し、当該電流はインデ
ックス検出回路で電流／電圧変換してインデックス信号
として出力する。このインデックス信号により所定速度
で回転するポリゴンミラーの面位置を検知し、主走査方
向の周期によって、ラスタ走査方式で変調信号による光
走査を行っている。

【００２１】書き込み光学系４３０は、レーザ光を所定
速度で回転するポリゴンミラーで偏向させ、ｆθレンズ
及び第１のシリンドリカルレンズ及び第２のシリンドリ
カルレンズによって像担持体上に微小なスポットに絞っ
て走査するものである。コリメータレンズは変調光学系
であり、ポリゴンミラー及びｆθレンズは偏向光学系で
あり、第１のシリンドリカルレンズ及び第２のシリンド
リカルレンズはポリゴンミラーによる面倒れ補正光学系
として機能するものである。

【００２２】ＣＰＵ５００は、静電写真プロセスを実行
するプログラムと現像性固定手段を構成するプログラム
を書き込んだＲＡＭ（図示せず）を備え、又、操作パネ
ル６００からの各種信号を処理する機能を備えるもので
あり、請求項に記載の補正カーブ作成手段と階調制御手
段と選択手段に相当するものであり、記録紙の排出を検
出する排紙センサＰＳと、機内湿度を検知するための湿
度センサＨＳと、機内温度を検知するための温度センサ
ＴＳ１及び定着ローラの表面温度を検出するための温度
センサＴＳ２を接続してある。

【００２３】排紙センサＰＳからの出力はコピー枚数検
知のために用いることができるが、本実施例においては
現像剤及び像担持体の経時劣化を推定するために用いて
いる。湿度センサＨＳ及び温度センサＴＳ１は機内の環
境変動を検知するために用いる。温度センサＴＳ２はウ
ォーミングアップ中を検知するために用いる。

【００２４】なお、ＣＰＵ５００は撹拌スクリュウ３３
Ａ〜３３Ｃを駆動するためのソレノイドにドライバ（図
示せず）を介して接続してある。

【００２５】ＣＰＵ５００はプリンタ特性検出手段及び
最高画像濃度換算手段を構成するプログラムを書き込ん
だＲＡＭを備えるものである。

【００２６】プリンタ特性検出手段は、画像濃度センサ
ＣとＣＰＵ５００及びテストパッチ信号Ｓ_Gを書き込ん
だＲＡＭ３４０から構成したものであり、実際のプリン
タ特性及び最高画像濃度を検出するものである。当該プ
ログラムは最高画像濃度換算手段に相当するプログラム
も含んでいる。

【００２７】画像濃度検出手段に相当するプログラム
は、輝度信号をＡ／Ｄ変換することにより２５６階調に
正規化した出力電圧に対する画像濃度センサの定格最大
出力（像担持体上に何も付着しない状態での出力）との
比を対数変換した値に像担持体１１０の濃度と転写紙の
濃度との相違を考慮して得られる信号を得るものであ
り、像担持体１１０の回転中に生ずる振動に起因する検
出誤差を除去するために例えば像担持体１１０上に顕像
化した複数のテストパッチから得られる輝度信号に所定
の処理を施して平均した値を算出する（特開平１−４１
３７５号公報参照）。これにより、ＣＰＵ５００は像担
持体１１０の振動に起因する検出誤差を除去したプリン
タ特性及び最大画像濃度を検知できることになる。

【００２８】ＣＰＵ５００は、透磁率の変化により現像
性に関係なく、トナー濃度を一定に制御するトナー濃度
制御系であって、像担持体の現像量を光学的に検出する
手段のように感光層の感度特性の変化に影響されない為
に現像スリーブ１３１の回転数を可変することにより反
転現像方法における現像性を一定に担保する機能を有す
る。

【００２９】トナー濃度制御手段は、現像ユニット３０
０内に装填した現像剤の透磁率をトナー濃度センサＴＳ
で検出し、これによりトナー補給ユニット（図示せず）
を駆動することによりトナー濃度を略一定に制御するも
のである。

【００３０】現像性固定手段を構成するプログラムは、
像担持体１１０上に顕像化したパッチトナー像１に応じ
て現像スリーブ１３１の回転数を制御することにより、
感光層の感光特性を越えた現像性を得るようにするもの
であり、現像性と密接に関係するトナー濃度は一定に制
御しておき、現像スリーブ１３１の回転数を制御して像
担持体１１０表面の現像領域において付着する現像剤の
量を変化させて最大画像濃度を調整する。現像性固定手
段を構成するプログラムは、二成分現像剤を採用する場
合、現像槽内のトナー濃度を一定に制御する機構及び制
御プログラムを備えるものである。

【００３１】なお、本実施例においては、単一のＣＰＵ
５００で上述した各種のプログラムを起動するように説
明してあるが、これに限定されるものでなく、２つ以上
のＣＰＵを採用して並列処理するようにしても構わな
い。

【００３２】操作パネル６００は例えばタッチディスプ
レイからなり、複写倍率、複写枚数、コピー開始等を指
令するものであり、操作した内容を表示するようにして
ある。

【００３３】像担持体１１０は例えばアルミニュウム等
から構成した導電基材の表面に感光層を形成したもので
ある。感光層は膜厚１５〜３０μｍ、誘電率２．０〜
５．０であり、導電基材は接地してあり、像担持体１１
０は２８０ｍｍ／ｓｅｃの線速度で矢示方向に回転する
（−）帯電の塗布型ＯＰＣから成る直径８０ｍｍのドラ
ム状の感光体であり、像担持体１１０の回転軸に位相を
検出するためのエンコーダ１１５を設けてあり、エンコ
ーダ１１５は像担持体１１０の位相を示す位相信号をＣ
ＰＵ５００に送出している。

【００３４】像担持体１１０の周縁部には後述する帯電
器１２０、現像器１３０、分離器１４４、転写器１４
３、クリーニングユニット１５０を設け、更に給紙トレ
イ、レジストローラ１４２、搬送ベルト等からなる給紙
系を備えている。

【００３５】帯電器１２０は例えばスコロトロン帯電器
であり、潜像形成プロセスに先立ち像担持体１１０を所
定電圧に均一帯電して階調再現性等を調整することによ
りカブリ防止等を行うものである。

【００３６】現像器１３０は、平均粒径約８．５μｍの
ポリエステル系材料からなるトナーと平均粒径６０μｍ
のフェライト系コーティングキャリアとをトナー濃度４
〜６％に制御した現像剤を撹拌スクリュウ１３３Ａ，１
３３Ｂ，１３３Ｃを１２０（ｒｐｍ）で回転することに
より撹拌した後、マグネットローラ１３２の外側にあっ
て約４００（ｒｐｍ）又は１８０（ｒｐｍ）で回転する
スリーブ１３１の外周に磁気ブラシを形成し、現像スリ
ーブ３１には所定のバイアス電圧が印加されて、像担持
体１１０に対向した現像領域の潜像をトナー像に顕像化
するものである。

【００３７】現像器１３０は、像担持体１１０と対向す
る筺体３００の開口付近に直径４０（ｍｍ）のスリーブ
３１で覆ったマグネットローラ３２の回動軸を筺体３０
０の側壁に嵌入してあり、その後方に直径１６（ｍｍ）
の撹拌スクリュウ１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃの駆動
軸を筺体３００の側壁に嵌入してあり、これらスリーブ
３１，撹拌スクリュウ１３３Ａ，１３３Ｂ，１３３Ｃの
駆動軸は例えば歯車を介して駆動系（図示せず）に接続
することにより、回転数を変更することができるように
なっている。この制御動作はＣＰＵ５００によって行わ
れる。この機能を利用して例えばスリーブ３３の回転軸
を例えば２００（ｒｐｍ），２５０（ｒｐｍ），３００
（ｒｐｍ）に変更することにより最高画像濃度を固定す
るように制御するようにしている。

【００３８】転写器１４３は、周知のように像担持体１
１０上に静電的に担持したトナー像に転写紙Ｐを重ね、
転写紙Ｐの裏側から電荷を放電することにより、転写紙
Ｐ上にトナーを転写するものであり、スコロトロン放電
器であることが好ましいが、これに限定されるものでな
く、コロトロン帯電器或いは帯電ローラ等の転写紙Ｐ上
にトナー像を静電的に転写するものであればよい。

【００３９】分離器１４４は、周知の如く像担持体１１
０に静電的に吸着した転写紙Ｐから除電することによ
り、転写紙Ｐを分離するものであり、スコロトロン帯電
器、コロトロン帯電器、帯電ローラ等を用いる。

【００４０】クリーニングユニット１５０は、ブレード
等を像担持体１１０の表面に接触させることにより、像
担持体１１０の表面に付着したトナー及び粉塵を掻き落
として廃トナーボックスに捕獲する。

【００４１】定着器１６０は、周知の如く熱若しくは熱
及び圧力をトナー像を担持した転写紙Ｐに加えることに
より、トナー像を転写紙Ｐ上に永久に固定するための装
置である。

【００４２】最大画像濃度制御若しくはγ補正制御に用
いる画像濃度センサＣの構造について図２及び図３を参
照して説明する。

【００４３】図２及び図３は本実施例における画像濃度
センサを示す図であり、図２（ａ）及び図３（ａ）は平
面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図
であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【００４４】画像濃度センサは、図２（ｂ）に示すよう
に赤外光を発光する発光ダイオードＬＥＤ（発光ダイオ
ードＬＮ６６、鹿児島松下電子株式会社製）とホトトラ
ンジスタＰＴ（ホトトランジスタＰＮ１０１、鹿児島松
下電子株式会社製）との受光面の中心が４０°，４０°
の角度をなすような溝をケーシングＣＫに形成し、当該
溝に発光ダイオードＬＥＤ及びホトトランジスタＰＴに
嵌入したものである。このタイプの画像濃度センサは直
接光を利用して反射濃度を検出するものであり、所定の
濃度に対してその前後の濃度についての分解能が優れて
いる。従って、本実施例において、最高画像濃度を決定
するために用いている。以下、最高画像濃度を検出する
のに用いる画像濃度センサＣ₁という。

【００４５】図３に示す画像濃度センサＣは発光ダイオ
ードＬＥＤとホトトランジスタＰＴとの受光面の中心が
０°，４０°の角度をなすような溝をケーシングＣＫに
形成したことにより、前記溝の前面に図３（ａ）に示す
ように防塵ガラスＢＧを設けたものである。このタイプ
は拡散光を積極的に利用して反射濃度を検出するもので
あり、ハイライトからシャドーまで全て濃度を検知でき
る。従って、本実施例ではγ補正制御に用いている。以
下、γ補正用に用いる画像濃度センサＣ₂という。

【００４６】画像濃度センサＣとは画像濃度センサＣ₁
と画像濃度センサＣ₂を組み合わせたものをいう。

【００４７】ケーシングＣＫを支持した基板Ｐはソケッ
トＳＫを設けてある。ケーシングＣＫは基板Ｐを介して
像担持体１１０の表面に水平になるようにクリーニング
ユニット１５０の近傍に像担持体１１０の中心に対抗す
るように像担持体１１０表面から６ｍｍの間隙で設けて
ある。これにより、トナー像から反射する光を効率良く
受光できるようにしてある。

【００４８】図４は本実施例に用いる画像濃度センサの
回路図である。

【００４９】画像濃度センサＣは、発光ダイオードＬＥ
ＤとホトトランジスタＰＴとでフォトカップリングを構
成している。発光ダイオードＬＥＤのアノード端子には
最大出力１０（Ｖ）の可変直流電源Ｖ_refを接続してあ
り、発光ダイオードＬＥＤのカソード端子には例えば１
ｋ（Ω）と２ｋ（Ω）とに切り換え可能な半固定抵抗素
子ＶＲ１と固定抵抗素子Ｒ８を接続してある。このよう
な構成にすることにより、可変直流電源Ｖ_refの出力電
圧を可変して発光ダイオードＬＥＤの発光強度を調整す
るようにしてある。ホトトランジスタＰＴのアノード端
子には１０Ｖの直流電源Ｖ_DCを接続し、カソード端子に
はオペアンプＩＣと固定抵抗素子Ｒ５，Ｒ６とから構成
される出力検出回路を設けてある。このような構成によ
り、ホトトランジスタＰＴで受光した光強度に応じた電
圧を検出するものである。このような構成を用いて画像
濃度を検出するようにしてある。なお、画像濃度センサ
Ｃ₁，画像濃度センサＣ₂は共に図４に示す回路を採用し
ている。

【００５０】本実施例の画像形成装置は、画像生産性の
観点から、像担持体上に顕像化したパッチトナー像から
画像濃度を間接的に定着画像濃度を得る手法を採用し、
最高画像濃度を得るため現像性を固定し、その後にパッ
チ潜像を顕像化したパッチトナー像２から得られるプリ
ンタ特性を最高画像濃度を基準に正規化するプリンタ特
性の調整方法するものに採用する。

【００５１】ＣＰＵ５００は前帯電処理及びレーザパワ
ーの調整処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ５００は、
メインモータ（図示せず）をオン状態にする。これによ
り、像担持体１１０は矢印方向（図１参照）に回転し始
めるので、エンコーダ１１５から位相信号は変化する。
これにより、ＣＰＵ５００は像担持体１１０の回転位相
を検知することができる。

【００５２】ＣＰＵ５００は、前述した像担持体１１０
の回転開始と同時に高圧電源（図示せず）から所定の出
力電圧を帯電器１２０に印加し、これにより帯電器１２
０は放電を開始して像担持体１１０の画像形成領域を一
様に帯電する。

【００５３】ＣＰＵ５００は、メイン電源スイッチの投
入により現像スリーブ１３１に接続したソレノイド（図
示せず）と、撹拌スクリュー１３３Ａ〜１３３Ｃのソレ
ノイドもオン状態にする。これにより現像スリーブ１３
１及び撹拌スクリュー１３３Ａ〜１３３Ｃは回転する。
この撹拌動作はウォーミングアップの開始から約４分間
続けることにより、現像剤は所定の帯電量まで上昇す
る。ＣＰＵ５００は、メイン電源スイッチをオン状態に
した時点から約４分経過した時点で撹拌スクリュー１３
３Ａ〜１３３Ｃに接続したソレノイドをオフ状態にす
る。これにより、現像剤の撹拌動作を終了する。

【００５４】図５は像担持体上のグレースケールを表す
パッチトナー像１を示す模式図である。像担持体１１０
上に形成してあるパッチ潜像は、例えば最高画像濃度に
相当するＰＷＭ２５５レベルで２０×３０ｍｍ角パッチ
潜像を約２ｍｍ間隔で連続して形成し、当該パッチ潜像
を現像スリーブ１３１の回転数を１５０ｒｐｍから１０
０ｒｐｍ毎に上昇させてパッチトナー像を顕像化したも
のである。

【００５５】図６は像担持体上のグレースケールを表す
パッチトナー像２を示す模式図である。像担持体１１０
上に形成してあるパッチ潜像は例えば２０×３０ｍｍ角
に約２ｍｍ間隔でパッチトナー像に複数回連続して顕像
化したものである。図６に示すテストパッチはＰＷＭ０
〜２４８を８ステップ毎に区分しているが、ハイライト
部（ＰＷＭ０〜５０）を２ステップ毎それより濃度の高
いところは８ステップごとにすることなどによりハイラ
イト部で精度の高い検知をする。このように検知レベル
を高くしたところのテストパッチ数を増やすという方法
を採用してもよい。

【００５６】図７は像担持体上に形成したパッチトナー
像から階調補正カーブを生成する手順を示すグラフであ
る。

【００５７】図７（ａ）は画像濃度センサＣ₂からの出
力電圧（Ｖ）とＰＷＭレベルとを示したものである。像
担持体上にトナー像を形成しない状態での反射濃度に対
応する画像濃度センサＣ₂からの出力電圧を７（Ｖ）に
調整したものである。その後、最低画像濃度０から最高
画像濃度１．４を８ステップ毎に２５５レベルのグレー
スケールを表す複数のパッチトナー像からの反射濃度に
対応した出力電圧を示してある。

【００５８】図７（ｂ）は画像濃度とＰＷＭレベルとの
関係としてプリンタ特性を示すグラフである。グラフに
おいて、縦軸は画像濃度レベルを示したものであり、画
像濃度１．４を２５５レベルで目盛を付してある。画像
濃度は図７（ａ）に示すような反射濃度データを対数変
換したものである。横軸は初期状態において画像濃度
１．４を得るに必要な半導体レーザの発光強度を２５５
レベルにしてある。

【００５９】図７（ｃ）は階調補カーブを示すグラフで
ある。

【００６０】グラフにおいて横軸は画像濃度レベルを示
したものであり、画像濃度１．４を２５５レベルで目盛
を付してあり、縦軸は初期状態において画像濃度１．４
を得るに必要な半導体レーザの発光強度を２５５レベル
にしたものである。つまり、図７（ｂ）は図７（ｃ）に
示すデータを入れ替えたものである。これらは画像濃度
センサＣ₂の正常な出力電圧を得られる場合を示したも
のである。

【００６１】次に画像濃度センサＣ₂の異常出力に対し
ても画像形成プロセスを続行することができる画像形成
装置における制御動作を説明する。

【００６２】本実施例の画像形成装置は、図７（ａ）に
示すセンサ出力とＰＷＭレベルとの関係から画像濃度セ
ンサＣ₂の出力異常を検出するものである。

【００６３】図８は本実施例の画像形成装置の制御動作
を示すフローチャートである。

【００６４】本実施例の画像形成装置は、上述した前処
理に続いてＣＰＵ５００により最大画像濃度Ｄｍａｘの
固定処理を実行する。つまり、ＣＰＵ５００は画像処理
部３００を構成するセレクタ３５０にセレクト信号を送
出する。画像処理部３００はＲＡＭ３４０からグレース
ケールを表すテストパッチ信号Ｓ_Gを書き込みユニット
４００に送出する（ステップＳ１）。書き込みユニット
４００は記録信号をパルス幅変調回路４１０に送出す
る。パルス幅変調回路４１０は１走査ライン分のテスト
パッチ信号Ｓ_Gをパルス幅変調した変調信号をＬＤ駆動
回路に送出する（ステップＳ２）。ＬＤ駆動回路４２０
は変調信号で半導体レーザを発振させることによりレー
ザビームを照射する。このレーザ光を所定速度で回転す
るポリゴンミラーで偏向させ、ｆθレンズ及び第１のシ
リンドリカルレンズ及び第２のシリンドリカルレンズに
よって像担持体１１０上に微小なスポットに絞って走査
する（ステップＳ３）。

【００６５】ＣＰＵ５００は潜像形成動作の終了を検知
すると、エンコーダ１１５から送出される位相信号から
像担持体１１０の位相を検知した後に、静電潜像と同期
した位置で現像器１３０を駆動する。これにより、図５
に示すように像担持体１１０上に形成してある潜像は例
えば２０×３０ｍｍ角で約２ｍｍ間隔でパッチトナー像
を複数回連続して顕像化することになる（ステップＳ
４）。このときテストパッチを作成する際の露光レベル
は最大露光量であるＰＷＭ２５５を使用する。このよう
にして作成された潜像を異なる回転数の現像スリーブ１
３１で現像する。現像スリーブ１３１の回転数は１００
ｒｐｍから２５ｒｐｍ毎に４５０ｒｐｍまで上昇させ
る。そのとき作成される複数のグレースケール状のパッ
チトナー像を画像濃度センサＣ₁で読み取る（ステップ
Ｓ５）。これにより、ホトダイオードＰＴは像担持体１
１０上に顕像化したテストパッチから反射する光の強度
に応じた信号をＣＰＵ５００に出力して現像スリーブ１
３１の回転数を決定する（ステップＳ６）。ＣＰＵ５０
０は、定着画像濃度（マクベス社製画像濃度計使用）で
１．４に相当するセンサ出力１．５Ｖに読んだ出力値が
一致又はそれ以下の出力となったときに現像スリーブ１
３１の回転数が固定される。

【００６６】ＣＰＵ５００は現像スリーブ１３１の回転
数決定の動作の終了を検知すると、エンコーダ１１５か
ら送出される位相信号から像担持体１１０の位相を検知
した後に静電潜像と同期した位置で現像器１３０を駆動
する。これにより図６に示すように像担持体１１０上に
形成してある潜像は２０×３０ｍｍ角で約１２ｍｍ間隔
でパッチトナー像を顕像化することになる（ステップＳ
７）。

【００６７】ＣＰＵ５００は、エンコーダ１１５からの
位相信号から像担持体１１０の位相を検知し、画像濃度
センサＣ₂を構成する発光ダイオードＬＥＤに可変直流
電源Ｖ_refの出力電圧を変化させてトナーパッチのない
部分でのセンサ出力が７（Ｖ）になるように直流可変電
源Ｖ_refの出力電圧を設定する。その後作成される複数
のグレースケール状のパッチトナー像を画像濃度センサ
Ｃ₂で読み取る（ステップＳ８）。

【００６８】ＣＰＵ５００は画像濃度センサＣ₂からの
出力値が正常であるか否かを判定する（ステップＳ
９）。具体的にはＰＷＭレベルは増加するとともに、セ
ンサ出力は低下すれば正常と判断する。低下のレベルは
ＰＷＭの値によって異なる。実際はセンサ出力はＡ／Ｄ
変換されるためＡ／Ｄ値で判定するが、隣り合うセンサ
出力のレベルで５Ｖより低下したときは異常と判断す
る。センサ出力の上昇の場合も同様で隣り合うセンサ出
力のデータが５Ｖから変化したときを異常とする。デー
タ異常を画像処理回路に送出する（ステップＳ１２）。
又、低ＰＷＭ値（ＰＷＭ値４０以下）を除きセンサ出力
データが３個以上同じであれば異常とする。これによ
り、正常であれば、ＣＰＵ５００はサンプリングデータ
をＬＵＴ３２０に送出する（ステップＳ１０）。

【００６９】ＣＰＵ５００は階調補正カーブを自動作成
する（ステップＳ１１）。

【００７０】最大画像濃度を現像スリーブ１３１の回転
数によって１．４に固定したため、ＰＷＭレベル２５５
のセンサ出力の濃度演算値−ｌｏｇ（ＰＷＭ２５５レベ
ルのセンサ出力／７（Ｖ））も１．４である必要があ
る。ＰＷＭ２４８のセンサ出力もＰＷＭ２５５のセンサ
出力もほぼ同じであるため、−ｌｏｇ（ＰＷＭ２４８レ
ベルのセンサ出力／７（Ｖ））も１．４である必要があ
る。そこで、得られた濃度の演算値を最大画像濃度の
１．４で正規化することでプリンタ特性が得られる。し
かし、ＰＷＭ０の濃度は実際の転写紙上の画像濃度は転
写紙の濃度を有するため、得られた濃度演算値に転写紙
の濃度を加えることにより（濃度計によって得られる定
着画像濃度）＝（センサ出力から得られる像担持体上の
テストパッチの濃度）が得られる。転写紙により演算値
のデータを変化できることが望ましいが、ここでは代表
的な濃度として０．０８を加えている。これにより、補
正カーブの決定処理が完了する（ステップＳ１４）。な
お、現像剤の特性（電荷量、トナー濃度、流動性等）、
感光層の表面電位特性にもよるが常温常湿（２０℃５０
％相当）では現像スリーブの回転数は約２２５ｒｐｍ
（現像スリーブ線速／像担持体線速の比は１．６０程
度）に固定される。

【００７１】ＣＰＵ５００はＲＡＭ３３０にＬＵＴ３２
０で生成された補正カーブを書き込む（ステップＳ１
５）。なお、この際に環境条件を示す温湿度データ及び
経時変化を推定するためのコピー枚数データを一緒に書
き込むようにしてもよい。

【００７２】しかしながら、ステップＳ９において、Ｃ
ＰＵ５００は例えばＰＷＭレベルが大きくなってもセン
サ出力が低下しない場合、或いは大きくなる場合やセン
サ出力が一定であると検知したならば、バックアップフ
ラグを立てる（ステップＳ１２）。ＣＰＵ５００はバッ
クアップフラグに基づいてＬＵＴ３２０からバックアッ
プ補正カーブを構成するデータをＲＡＭ３３０に読み出
す（ステップＳ１３）。この際、バックアップ補正カー
ブが１本であればそのカーブを、又複数本異常がある場
合は、温湿度データ、コピー数を考慮して任意の１本を
選択する。これと同時にＲＡＭ３３０から読み出された
バックアップ補正カーブをセレクタ３５０に送出する。
これにより、補正カーブの決定処理が完了する（ステッ
プＳ１４）。ＣＰＵ５００はＲＡＭ３３０に補正カーブ
を書き込まない（ステップＳ１５）。

【００７３】図９は本実施例の画像形成装置の画像形成
結果を示すグラフである。

【００７４】縦軸は画像濃度を示しており、転写紙上に
形成した画像濃度を濃度計で測定したものである。横軸
はＰＷＭレベルを示したものである。グラフにおいて、
（ii）はバックアップ補正カーブを用いて画像形成を実
行した結果であり、（ｉ）は図８に示すステップＳ１
０，Ｓ１１及びＳ１４を経て補正カーブを生成して画像
形成プロセスを実行したものである。（ｉ）と（ii）と
では濃度データに多少の差は見られるが、再生画像とし
ては問題となる程の画質の低下とはならなかった。

【００７５】

【発明の効果】本発明は、上記構成により、階調補正カ
ーブが作成されなかった際、予め決めておいた階調補正
カーブを入力することである程度の画像品質を保つこと
ができ、かつ、機械の停止時間も減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置における一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本実施例における画像濃度センサを示す図であ
る。

【図３】本実施例における画像濃度センサを示す図であ
る。

【図４】本実施例に用いる画像濃度センサの回路図であ
る。

【図５】像担持体上のグレースケールを表すパッチトナ
ー像１を示す模式図である。

【図６】像担持体上のグレースケールを表すパッチトナ
ー像２を示す模式図である。

【図７】像担持体上に形成したパッチトナー像から階調
補正カーブを生成する手順を示すグラフである。

【図８】本実施例の画像形成装置の制御動作を示すフロ
ーチャートである。

【図９】本実施例の画像形成装置の画像形成結果を示す
グラフである。

【図１０】画像濃度センサ出力の異常発生の一例を示す
グラフである。

【符号の説明】

１１０ 像担持体 １３０ 現像器 ３００ 画像処理部 ３１０ ＬＯＧ ３２０ ＬＵＴ ３３０，３４０ ＲＡＭ ３５０ セレクタ ４００ 書き込みユニット ５００ ＣＰＵ Ｃ，Ｃ₁，Ｃ₂ 画像濃度センサ ＬＥＤ 発光ダイオード ＰＴ ホトトランジスタ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−198973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−257457（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−15873（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−288869（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/08 - 15/08 507

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のパッチ潜像を形成するためのパッ
   チ情報を記憶したパッチ記憶手段と、前記パッチ情報に
   基づいて像担持体上に露光して複数のパッチ潜像を形成
   する書き込みユニットと、前記複数のパッチ潜像を現像
   する現像スリーブを有する現像器と、当該現像器により
   現像して得られたパッチトナー像からの反射濃度を検知
   して反射濃度データを出力する画像濃度センサとを備え
   た画像形成装置において、前記パッチ記憶手段から前記
   パッチ情報を読み出し前記書き込みユニットにより前記
   像担持体上に最大露光量で露光した複数のパッチ潜像を
   形成し、前記現像器により前記複数のパッチ潜像を前記
   現像スリーブの回転数を変えて現像し、前記画像濃度セ
   ンサにより顕像化したパッチトナー像の反射濃度データ
   を求め、得られた反射濃度データに基づき最高画像濃度
   を求め前記現像スリーブの回転数を設定する現像特性固
   定手段と、前記パッチ記憶手段から前記パッチ情報を読
   み出し前記書き込みユニットにより前記像担持体上に階
   調の異なる複数のパッチ潜像を作成し、前記現像器によ
   り前記現像特性固定手段により設定された前記現像スリ
   ーブの回転数で前記階調の異なる複数のパッチ潜像を現
   像し、前記画像濃度センサにより顕像化したパッチトナ
   ー像の反射濃度データを求め、得られた反射濃度データ
   に基づきプリンタ特性データを検出するプリンタ特性検
   出手段と、前記プリンタ特性検出手段により得られた前
   記プリンタ特性データに基づき階調補正カーブを作成す
   る補正カーブ作成手段と、前記補正カーブ作成手段によ
   って作成された階調補正カーブに応じて前記書き込みユ
   ニットの露光強度を制御する階調制御手段と、前記補正
   カーブ作成手段によって生成する補正カーブに代用する
   階調補正カーブを記憶するメモリと、前記パッチトナー
   像からの反射濃度データが正常であるか否かを判定する
   判定手段と、前記判定手段が異常と判定したとき、前記
   メモリに予め記憶してある階調補正カーブを選択する選
   択手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。