JP3360449B2 - 画像濃度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザプリン
タ等の画像形成装置において、感光体等の像担持体上に
形成した濃度測定用基準パッチの濃度変化に基づき、感
光体の帯電電位や現像バイアス電位等の画像形成条件を
設定変更する画像濃度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザプリンタ等の画像形成装
置において、その記録画像の画像濃度は温度・湿度等の
環境要因の影響を受け易く、例えば、一般的な二成分現
像剤を使用する複写機では低湿環境下で画像濃度が低下
し、高湿環境下では画像濃度が上昇する傾向にある。こ
のため、常に一定の画像濃度を維持するには、像担持体
上に形成される静電潜像のコントラスト電位、現像工程
で印加する現像バイアス電位等の画像形成条件や、現像
器内における現像剤のトナー濃度を環境要因の変化に応
じて的確に制御する必要がある。

【０００３】従来、画像濃度を一定に保つためのの制御
方法としては、像担持体上に特定パターンのトナー像
（以下、このトナー像を基準パッチと記す）を形成する
と共に、この基準パッチの濃度を光学的に測定し、その
測定結果に基づいて静電潜像のコントラスト電位、現像
工程で印加する現像バイアス電位を制御する方法が知ら
れている（特開昭６３−１０６６７２号公報、特開平１
−２９５２８１号公報等）。また、基準パッチの濃度測
定結果に基づいて画像データの階調特性を補正し、これ
によって画像濃度を一定に保つ制御方法も提案されてい
る（特開平３−８７７６８号公報）。

【０００４】これらの方法では、実際の画像形成に使用
する画像形成条件と同一の画像形成条件を用いて基準パ
ッチを形成しているので、環境要因の変化によって画像
濃度が変動すると、これを基準パッチの濃度変動として
測定することができ、測定した基準パッチの濃度に基づ
いて画像形成条件を制御すれば、画像濃度を略一定に維
持することができる。また、像担持体の帯電電位、露光
強度、現像バイアス電位を変更して濃度制御を行うの
で、制御結果が直ちに画像濃度に反映されるといった特
質を有している。

【０００５】その反面、現像器内のトナー濃度が変動す
ると画像濃度を一定に維持することができないので、こ
れを何らかの方法で一定に保っておくことが要求され、
前述の特開平１−２９５２８１号公報では現像器内にト
ナー濃度センサを設け、その検出信号に基づいて現像器
に対するトナーの供給を行っている。このため、画像濃
度制御装置としては基準パッチの濃度を測定する光学的
センサ及び現像器内に配設するトナー濃度センサの双方
が必要となり、特に複数の現像装置を有するカラー画像
形成装置においては各現像器毎にトナー濃度センサを設
ける必要があり、構成が複雑になる他、コストが上昇す
るといった問題点があった。

【０００６】一方、現像器内のトナー濃度を調整するこ
とによって画像濃度を制御する方法も広く行われてい
る。この制御方法では、やはり像担持体上に基準パッチ
を形成すると共に、この基準パッチの濃度を光学的に測
定し、測定した基準パッチの濃度に基づいて現像器に対
するトナーの供給量を調整し、これによって画像濃度の
制御を行っている。この場合、静電潜像のコントラスト
電位等の画像形成条件は常に一定である。

【０００７】しかし、このようにトナーの供給量によっ
て画像濃度を制御する方法では、急激に画像濃度を変更
することができず、画像濃度が大きく変わった場合にこ
れを迅速に補正することができないといった欠点があ
る。すなわち、測定した基準パッチの濃度が低いからと
いって現像器に対して大量にトナーを供給すると、トナ
ーの撹拌不足によって記録画像に下地かぶりやトナー汚
れが生じ、また、パッチ濃度が高いときには画像形成に
よって現像器内のトナーが消費されるのを待つしかない
からである。従って、例えば一晩放置した複写機を始動
した際に、基準パッチの濃度測定結果から画像濃度が低
いことを検知しても、現像器に対しては急激にトナーを
供給することができず、画像濃度を適正なものとするた
めには長時間を要してしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような観点か
ら、本願発明者は、画像濃度の制御動作に対する応答性
が速く、且つ、簡易な構成でコストの低減化を図ること
が可能な画像濃度制御方法として、前述の二つの従来技
術を組み合わせた画像濃度制御方法、すなわち実際の画
像形成条件下で像担持体上に基準パッチを形成すると共
に、その濃度を光学的に測定し、その検出信号に基づい
て画像形成条件及び現像器に対するトナー供給量の双方
を制御する方法を模索した。この新たな制御方法によれ
ば、現像器に対するトナー供給量を制御することで画像
濃度を細かく補正することができ、加えて基準パッチの
濃度が目標とする画像濃度から大きく外れている場合に
は、画像形成条件を変更することによってこれを迅速に
補正することができる。

【０００９】しかし、係る画像濃度制御方法には新たな
問題点があった。以下、図８を参照しながら係る問題点
を説明する。例えば図８に示すように湿度が変化する
と、前述のように当然画像濃度も変動するが、ここでは
基準パッチの濃度変化に基づいて画像の階調特性を補正
すべく、像担持体を露光するレーザビームスキャナに与
える画像データの入出力比を制御している。従って、測
定した基準パッチの濃度に基づいて画像データの制御が
理想的に行われると、その制御結果が速やかに画像濃度
及び基準パッチ濃度に反映される。また、基準パッチ濃
度が速やかに目標とする濃度に到達してしまうので、結
果的に現像器内のトナー濃度は一定に保たれる。

【００１０】ここで、複写機を一晩放置した後に再始動
すると共に、基準パッチの測定濃度に基づいて画像デー
タを制御し、その制御量に誤差が含まれていた場合を考
える。すなわち、画像データが一点鎖線で示す理想値に
制御されるべきところを、実線のようにやや低めに制御
されてしまったとする。すると、次に形成された基準パ
ッチはその濃度が僅かに薄いので、現像器に対するトナ
ー供給量が増加され、現像器内のトナー濃度が向上す
る。これにより、画像濃度及び基準パッチ濃度は理想濃
度に回復していくのだが、理想の画像濃度を再現するた
めの画像データは本来の画像データよりも低く、また、
現像器内のトナー濃度は本来よりもやや高いものとなっ
てしまう。

【００１１】よって、基準パッチの測定濃度に基づいて
画像データを制御する度に同様な制御誤差が存在すると
すれば、現像器内のトナー濃度はその度毎に上昇するこ
とになり、やがては画像に下地かぶりやトナー汚れを発
生するレベルまでトナー濃度が高くなってしまうことが
予想される。また、これとは逆に画像データが理想値よ
りもやや高めに制御されるとすれば、現像器内のトナー
濃度はその度毎に低下することになり、やがてはキャリ
ア現像等の問題を発生してしまう。

【００１２】つまり、前述の従来技術を組み合わせた画
像濃度制御方法では、画像形成条件とトナー供給量のう
ち、その一方の制御誤差が他方の制御量を変動させてし
まい、最終的にはその変動分が積算されて不具合を生じ
る可能性があった。

【００１３】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、画像濃度の制御
動作に対する応答性が速く、且つ、簡易な構成でコスト
の低減化を図ることが可能であると共に、制御誤差が存
在する場合であっても影響を受け難い画像濃度制御装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像濃度制御装置は、画像情報に応じた静
電潜像を像担持体上に形成すると共に、この静電潜像を
現像器で現像してトナー像を形成するトナー像形成シス
テムと、上記現像器に対してトナーを補給するトナー供
給手段とを備え、上記トナー像を記録体に転写して画像
形成を行う画像形成装置の画像濃度制御装置であって、
上記トナー像形成システムに濃度測定用基準パッチを形
成させる測定制御手段と、上記像担持体上に形成された
基準パッチの濃度を検出する濃度測定手段と、この濃度
測定手段の検出信号に基づいて上記トナー像形成システ
ムにおけるトナー像形成条件及び上記トナー供給手段に
よるトナー補給量を設定変更する濃度制御手段とから構
成され、上記測定制御手段は、上記濃度測定用基準パッ
チの形成時にのみ、トナー像形成システムのトナー像形
成条件を予め定められた値に設定変更する測定条件設定
手段を備えていることを特徴とするものである。

【００１５】このような技術的手段において、上記トナ
ー像形成システムとは、感光体ドラム等の像担持体上に
トナー像を形成するための一連の工程、すなわち帯電プ
ロセス、潜像形成プロセス、現像プロセスを順次行い得
るものであれば適宜設計変更可能であり、具体的には帯
電器、露光光学系、現像器等から構成される。

【００１６】また、上記トナー像形成システムにおける
トナー像形成条件とは、トナー像の濃度に影響を与える
各種の条件であり、具体的には静電潜像のコントラスト
電位や現像バイアス電位等がある。ここで、静電潜像の
コントラスト電位は帯電器による像担持体の帯電電位、
露光光学系による像担持体の露光強度により決定され
る。更に、レーザプリンタのように画像情報を電気的な
画像データとして一旦保持するタイプの画像形成装置に
あっては、画像データの階調特性もトナー像形成条件の
一つである。

【００１７】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。画像形
成装置において画像濃度の補正が必要になると、測定制
御手段はトナー像形成システムに濃度測定用の基準パッ
チの作成を指示し、トナー像形成システムは像担持体上
に基準パッチを形成する。このとき、測定条件設定手段
は予め定められているトナー像形成条件をトナー像形成
システムに与え、常に当該条件下で基準パッチを形成さ
せる。ここで、像担持体上に形成した基準パッチの濃度
が目標濃度よりも薄かったと仮定する。

【００１８】基準パッチは濃度測定手段によってその濃
度が検出され、濃度制御手段は濃度測定手段の検出信号
から基準パッチの濃度が目標濃度よりも薄いと判断し、
トナー像形成システムのトナー像形成条件及び現像器に
対するトナー供給量を設定変更する。これにより、以降
の画像形成については設定変更された最新のトナー像形
成条件が適用され、画像濃度は速やかに目標濃度に制御
される。

【００１９】一方、基準パッチについては測定条件設定
手段が与える所定のトナー像形成条件が適用されるの
で、画像濃度が目標濃度に制御された後であっても、再
度基準パッチを形成するとその濃度は相変わらず目標濃
度よりも薄い。但し、現像器に対するトナー供給量が変
更された結果として現像器中のトナー濃度が向上してい
るので、基準パッチの濃度は少しではあるが目標濃度に
近づいている。このため、基準パッチの濃度検出信号に
基づいて更新されるトナー像形成条件は、前回の設定値
よりは標準値に近い設定となり、画像濃度は目標濃度に
保たれる。

【００２０】以降は、基準パッチの形成が繰り返される
毎に現像器中のトナー濃度が向上し、これに伴い基準パ
ッチの濃度は徐々に目標濃度に近づき、最終的には目標
濃度と合致する。また、基準パッチの濃度が目標濃度に
近づくにつれ、トナー像形成条件はより標準値に近い設
定に更新され、最終的には標準値に復帰する。

【００２１】従って、現像器中のトナー濃度は基準パッ
チの濃度に基づいてのみ制御されることになり、トナー
像形成条件の制御誤差による影響を受けることがない。
また、最終的には現像器中のトナー濃度のみで画像濃度
を目標濃度に補正していることになるが、制御開始当初
はトナー像形成条件を変更して画像濃度を補正している
ので、画像濃度を迅速に目標濃度に補正することができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の画像濃度
制御装置を詳細に説明する。図１はこの発明が適用され
るカラー複写機の第一実施例を示すものである。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２２
２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）の各トナー像が収容される四つ
の現像器２３Ｋ，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。

【００２３】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
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。

【００２４】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
された基準パッチの濃度を測定する光センサ２８が配設
されている。この光センサ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。

【００２５】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に感光ドラム２０
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４３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３
０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。

【００２６】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。

【００２７】以上のように構成されたカラー複写機で
は、先ず、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３１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。

【００２８】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
に排出される。

【００２９】図２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、ギャッフ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。

【００３０】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。

【００３１】次に、画像データは第２ガンマ補正６５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。補正テーブル６６には複数の入出力比テ
ーブルが格納されており、後述するコントローラ７４に
よって制御される第１セレクタ６７が上記補正テーブル
６６の中から最適なテーブルを選び出し、これを第２ガ
ンマ補正６５に適用するように構成されている。図３は
補正テーブル６６に格納される代表的な３つの入出力比
テーブルを示すものであり、グラフが標準濃度時用テ
ーブル、グラフが高濃度時用テーブル、グラフが低
濃度時用テーブルである。また、図４はこのカラー複写
機における入力画像濃度に対する出力画像濃度の階調性
を示すものであり、グラフは標準時、グラフは高濃
度時、グラフは低濃度時の階調性を夫々示している。
そして、例えば出力画像濃度の階調性が低濃度の階調性
（図７のグラフ）を示す時に、低濃度時用テーブルに
基づいて画像データの入出力比の補正を行うと、出力画
像の階調性が標準時の階調性と略一致するようになって
いる。

【００３２】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。図５は比較器におけ
る画像データの二値化を説明するものであり、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。

【００３３】また、画像処理部には、感光体ドラム２０
上に基準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が設けられており、画像面積率
５０％の基準パッチデータを生成する。前述のアナログ
画像データ及び基準パッチデータはコントローラ７４に
よって制御される第２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。

【００３４】一方、画像形成部には、電位計２７及び光
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、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７
４は光学部のレーザ光量制御部７８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。

【００３５】次に、このカラー複写機における画像濃度
制御の第一実施例について説明するが、この実施例の画
像濃度制御は、感光体ドラム２０上に形成した基準パッ
チの濃度を光センサ２８で測定し、その測定結果に基づ
いて現像器２３に対するトナー供給量を補正し、また、
第２ガンマ補正６５に適用する入出力比テーブルを選択
して行われる。

【００３６】先ず、コントローラ７４はカラー複写機の
電源を投入した直後と以下１０コピー毎にパッチ信号発
生手段７２に対して基準パッチデータの発生を要求し、
次いで第２セレクタ７３に対して基準パッチデータの選
択を要求する。これにより、基準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
に各色の基準パッチが順次形成される。

【００３７】形成された基準パッチはその濃度が光セン
サ２８で検出され、コントローラ７４は光センサ２８の
検出信号から基準パッチの濃度が目標濃度と合致するか
否かを判断する。ここで、仮に基準パッチの濃度が目標
濃度よりも薄かったとすると、コントローラ７４はトナ
ー供給装置７７に対してトナー供給量の増加を指示し、
現像器２３内のトナー濃度を高める。また、これとは逆
に基準パッチの濃度が目標濃度よりも濃かったとする
と、コントローラ７４はトナー供給装置７７に対してト
ナー供給の停止を指示し、現像器２３内のトナー濃度を
低下させる。これにより、画像濃度を目標濃度に近づけ
ることができる。

【００３８】また、現像器２３内のトナー濃度の変化が
画像濃度に反映されるまでには時間を要するので、本実
施例では第２ガンマ補正６５を用いて画像データの入出
力比を補正している。すなわち、コントローラ７４は第
１セレクタ６７に対して制御信号を送出し、補正テーブ
ル６６に格納された複数の入出力比テーブルの中から基
準パッチの濃度を目標濃度に近づけるのに最適なテーブ
ルを選択させる。例えば、基準パッチの濃度が目標濃度
よりも薄い場合には、図３に示される三つの入出力比テ
ーブルから低濃度時用のテーブルを選択させる一方、基
準パッチの濃度が目標濃度よりも濃い場合には高濃度時
用のテーブルを選択させ、第２ガンマ補正６５における
補正内容を変更する。これによって画像濃度は速やかに
補正され、トナー濃度の変更による濃度補正の欠点を補
うことができる。

【００３９】尚、図３では入出力比テーブルが三つのみ
であったが、入出力比テーブルの数が少なく各テーブル
間の差が大きいと、基準パッチを測定して入出力比テー
ブルを変更する毎に画像濃度が大きく変動してしまう。
実験結果によれば、本実施例では七つの入出力比テーブ
ルを用いることで、画像濃度ジャンプを抑えて実用上問
題のない画像濃度を得ることができた。

【００４０】次に、図６を参照しながら本実施例におけ
る画像濃度制御の具体例を説明する。先ず、複写機の稼
働中において基準パッチ濃度及び画像濃度が共に目標濃
度に制御されていたと仮定する。ここで、画像濃度を決
定するための一因である湿度が変化したとすると、基準
パッチ濃度及び画像濃度は共に変動することになる。す
ると、コントローラ７４は光センサ２８の検出信号に基
づいて基準パッチの濃度が目標濃度から外れたことを検
出し、トナー供給装置７７に対してはトナー供給量の増
減を指示する一方、第１セレクタ６７に対しては第２ガ
ンマ補正６５に用いる最適なテーブルの選択を指示す
る。但し、湿度が変化する直前まで基準パッチ濃度は目
標濃度に制御されていたのであるから、基準パッチ濃度
の変動分は僅かであり、結果的に第１セレクタ６７は補
正テーブル６６の中から標準濃度時用テーブルを選択す
ることになる。従って、画像データに対する第２ガンマ
補正６５は行われず、現像器２３内のトナー濃度が変化
することによって画像濃度か一定に保持される。

【００４１】次に、複写機を一晩放置した後に再稼働さ
せると、放置中は画像濃度制御が行われないので、画像
濃度及び基準パッチ濃度は共に大きく目標濃度から外れ
た状態にある。ここで基準パッチ濃度及び画像濃度が共
に目標濃度よりも大幅に薄かったとすると、コントロー
ラは第１セレクタ６７に対して低濃度時用のテーブルの
選択を指示すると共に、トナー供給装置に対してはトナ
ー供給量の増加を指示する。現像器２３内のトナー濃度
は急激に上昇させることができず、トナー濃度の変化に
よって画像濃度が回復するのを期待することはできない
が、第２ガンマ補正６５の結果は直ちに画像濃度に反映
されるので、このような制御により画像濃度は目標濃度
にまで上昇する。

【００４２】しかし、パッチ信号発生手段７２から送出
される基準パッチデータは、第２ガンマ補正６５を介す
ることなく光学部のレーザドライバ７１に印加されてい
るので、画像濃度が目標濃度に復帰しても、次に形成さ
れる基準パッチの濃度は依然として目標濃度よりも薄い
ままである。但し、現像器２３内のトナー濃度は僅かづ
つ上昇してきているので、基準パッチの濃度は前回基準
パッチを形成したときよりも濃くなっている。従って、
コントローラ７４は第１セレクタ６７に対して前回選択
したテーブルよりも標準濃度時用テーブルに近いテーブ
ルの選択を指示し、画像濃度を目標濃度に保つ。その一
方で、トナー供給装置７７に対しては引き続きトナー供
給量の増加を指示する。

【００４３】以降は、基準パッチが形成される度にこの
ような制御がなされ、現像器２３内のトナー濃度が十分
に高くなると基準パッチの濃度が目標濃度に復帰する。
また、基準パッチの濃度が目標濃度に近づくにつれ、第
１セレクタ６７はより一層標準濃度時用テーブルに近い
テーブルを選択し、最後には標準濃度時用テーブルを選
択するようになる。

【００４４】このように本実施例の画像濃度制御装置で
は、基準パッチに対して第２ガンマ補正６５の結果が反
映されないので、譬え第２ガンマ補正６５の補正内容に
制御誤差（入出力比テーブルの選択誤り等）があったと
しても、現像器２３に対するトナー供給がその影響を受
けることがない。従って、現像器２３内のトナー濃度
は、画像データを一定に保持した場合に、湿度特性によ
って決定されるある範囲内のみを上下し、下地かぶり、
トナー汚れ又はキャリア現像を発生してしまう程高くな
ったり、低くなったりすることがない。

【００４５】尚、本実施例では、パッチ信号発生手段７
２から送出した基準パッチデータが第２ガンマ補正６５
を介することなく比較器６９に入力されているが、基準
パッチデータも第２ガンマ補正６５に入力される構成と
し、基準パッチの形成時には第１セレクタ６７が必ず標
準濃度時用テーブルを選択するようにしても良い。

【００４６】次に、このカラー複写機における画像濃度
制御の第二実施例について説明するが、この実施例では
感光体ドラム２０上に形成する静電潜像のコントラスト
電位及び現像バイアス電位を制御することによって画像
濃度の制御を行っている。

【００４７】係る制御は電位計２７で感光体ドラム２０
の表面電位を測定し、図７に示すフローチャートに沿っ
て帯電器２１のグリッド電位Ｖ_GS、ＲＯＳ２２８のレー
ザ光量Ｌ_DS、現像バイアス電位Ｖ_Bを決定して行われ
る。表面電位の測定は複写機の電源投入直後のコピー開
始前と、以降は３０分経過後のコピー開始前に行う。も
ちろん、使用する感光体ドラム２０の感度変動特性に応
じて、これより短いあるいは長いスパンで行っても良
い。

【００４８】コントローラ７４には予め目標暗電位
Ｖ_HS、目標露光部電位Ｖ_LS、目標暗電位Ｖ_HSから現像バ
イアス電位Ｖ_B迄のカブリ防止電位差Ｖ_Cが記憶されてお
り、これに基づいて上記Ｖ_GS、Ｌ_DS、Ｖ_Bが決定され
る。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（ＳＴ
２）。

【００４９】

【数１】

【００５０】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はレーザ光量制御部７８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
８に感光体ドラム２０を露光させる。そして、電位計を
用いて各露光部位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）。

【００５１】

【数２】

【００５２】最後に、目標暗電位Ｖ_HSとカブリ防止電位
差Ｖ_Cを用いて現像バイアス電位Ｖ_Bを計算し（ＳＴ
５）、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へ夫々設定す
る。

【００５３】そして、具体的な画像濃度制御はと言え
ば、第一実施例と同様に基準パッチを感光体ドラム２０
上に形成し、その濃度を光センサ２８で測定して行われ
る。このとき、コントローラ７４は光センサ２８の検出
信号に基づいて目標露光部電位Ｖ_LSに加算するオフセッ
ト値αを選択する。基準パッチ濃度が低い時はオフセッ
ト値αを負の値とし、基準パッチ濃度が高い時はオフセ
ット値αを正の値とする。

【００５４】これにより、図７のフローチャートに示す
感光体ドラム２０の電位制御が行われると、オフセット
値αが負の値であれば、目標露光部電位Ｖ_LSは小さくな
る一方、計算によって求められる新たなレーザ光量
Ｌ_DS′が大きくなって画像部電位が低下する。このた
め、画像部電位と現像バイアス電位との差が大きくな
り、画像濃度が上昇する。

【００５５】逆に、オフセット値αが正の値であれば、
目標露光部電位Ｖ_LSが大きくなる一方、計算によって求
められる新たなレーザ光量Ｌ_DS′が小さくなって画像部
電位が上昇する。このため、画像部電位と現像バイアス
電位との差が小さくなり、画像濃度が低下する。

【００５６】このように、本実施例では基準パッチの濃
度に基づいて目標露光部電位Ｖ_LSに加算するオフセット
値αを選択し、画像濃度を目標濃度に補正するのに必要
な新たなレーザ光量Ｌ_DS′を演算しているが、コントロ
ーラ７４がパッチ信号発生手段７２に対して基準パッチ
データの発生を要求するとき、すなわち感光体ドラム２
０上に基準パッチを形成するときには、オフセット値α
を０とした場合に計算されるレーザ光量がレーザ光量制
御部７８に設定される。

【００５７】つまり、基準パッチの濃度に基づいた感光
体ドラム２０の電位制御は、画像形成のときにのみ適用
され、基準パッチの形成には適用されないので、基準パ
ッチの濃度は第一実施例と同様に現像器２３内のトナー
濃度によってのみ影響を受けることとなる。このため、
オフセット値αの選択に誤差が存在する場合であって
も、現像器２３内のトナー濃度はその影響を受けること
がなく、湿度特性によって決定されるある範囲内のみを
上下し、下地かぶり、トナー汚れ又はキャリア現像を発
生してしまう程高くなったり、低くなったりすることが
ない。

【００５８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の画像
濃度制御装置によれば、像担持体上に形成された基準パ
ッチの濃度に基づいてトナー像形成条件が変更されてい
る場合であっても、基準パッチの形成に当たっては予め
定められたトナー像形成条件が適用されるので、基準パ
ッチの濃度は現像器中のトナー濃度に基づいてのみ制御
されることになり、トナー像形成条件の制御に誤差が存
在する場合であっても現像器中のトナー濃度にその影響
が及ばず、下地かぶりやトナー汚れ、キャリア現像とい
った不具合の発生を防止することができる。

【００５９】また、基準パッチの濃度に基づいてトナー
像形成条件を変更しているので、画像濃度を迅速に目標
濃度に補正することができる。

【００６０】更に、像担持体上に形成した基準パッチの
濃度を検出する濃度測定手段のみで、トナー像の形成条
件及び現像器中のトナー濃度を制御するので、カラー複
写機のように複数の現像器を備えた画像形成装置におい
ても簡易な構成で且つ低コストで画像濃度の制御を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像濃度制御装置が適用されるカラ
ー複写機の構成を示す図である。

【図２】 実施例に係るカラー複写機の制御系を示すブ
ロック図である。

【図３】 実施例に係る第２ガンマ補正で使用される画
像データの入出力比テーブルを例示するグラフである。

【図４】 実施例に係るカラー複写機の階調特性を例示
するグラフである。

【図５】 実施例に係る比較器の作用を示す説明図であ
る。

【図６】 第一実施例に係る画像濃度制御の具体例を示
すタイミングチャートである。

【図７】 第二実施例において感光体ドラムの電位制御
を行う際の手順を示すフローチャートである。

【図８】 従来の画像濃度制御の具体例を示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

２０…感光体ドラム（像担持体）、２３…ロータリ現像
ユニット（現像器）、２８…光センサ（濃度測定手
段）、３０…記録体、７４…コントローラ（濃度制御手
段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/08 G03G 21/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報に応じた静電潜像を像担持体上
   に形成すると共に、この静電潜像を現像器で現像してト
   ナー像を形成するトナー像形成システムと、上記現像器
   に対してトナーを補給するトナー供給手段とを備え、上
   記トナー像を記録体に転写して画像形成を行う画像形成
   装置の画像濃度制御装置であって、 上記トナー像形成システムに濃度測定用基準パッチを形
   成させる測定制御手段と、上記像担持体上に形成された
   基準パッチの濃度を検出する濃度測定手段と、この濃度
   測定手段の検出信号に基づいて上記トナー像形成システ
   ムにおけるトナー像形成条件及び上記トナー供給手段に
   よるトナー補給量を設定変更する濃度制御手段とから構
   成され、 上記測定制御手段は、上記濃度測定用基準パッチの形成
   時にのみ、トナー像形成システムの総てのトナー像形成
   条件を予め定められた値に設定変更する測定条件設定手
   段を備えていることを特徴とする画像濃度制御装置。
2. 【請求項２】 上記トナー像形成システムは、像担持体
   に静電潜像を書き込むための光学部と、入力された電気
   的な画像データに対して一定の処理を加えてから上記光
   学部へ出力する画像処理部を備え、 上記濃度制御手段により設定変更されるトナー像形成条
   件が、上記画像処理部に対する画像データの入出力比で
   あること を特徴とする請求項１記載の画像濃度制御装
   置。