(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の色成分の記録剤により画像を形成するための感光体および転写体を有する画像形成装置であって、
前記記録剤により前記感光体上に色成分画像を形成し、前記色成分画像を前記転写体に転写する形成手段と、
前記転写体からの反射光の強さを測定し、前記反射光の強さに応じた測定電圧を発生する測定手段と、
前記形成手段により、前記感光体上に色成分画像を形成し、前記色成分画像を前記転写体に転写して、前記測定電圧に基づき前記形成手段の画像形成条件を設定する設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記色成分画像の反射光の前記測定電圧を得る前に、前記転写体上の、前記色成分画像が転写されていない未転写部分の反射光の前記測定電圧に基づき、前記測定手段が発生する測定電圧のオフセットを設定するものであり、さらに、前記複数の色成分の一つであるイエローの色成分画像に対応する前記オフセットの設定を他の色成分画像の測定電圧の取得に用い、さらに、前記複数の色成分ごとに前記画像形成条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
【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に関し、例えば、複数の色成分の記録剤により画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた単色プリンタのコンポーネントの精度は、例えば、高圧ユニットの安定化、感光体ドラムの定期交換またはカートリッジ化、ユーザによる濃度調整などによって維持され、例えば、温度、湿度、気圧などの環境変動が生じても、設計余裕度から許容される範囲に収まるように設定されている。従って、環境変動が生じても出力画像の画質は保証される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した技術においては、次のような問題点がある。つまり、近年、カラープリンタのニーズが高まり、また、表現すべき色も所謂ビジネスカラーの合成七色からフルカラーへと移行し、上記のようなコンポーネントの精度を維持することにより濃度（画質）を保証するにしても、色を再現するためのパラメータを正確に設定する必要がある。さらに、一度設定したパラメータも環境変動や装置内部の汚れの影響を強く受けるため、極端な場合は、画像を形成する度にパラメータを設定し直す必要がるある。
【０００４】
本発明は、上述の問題を解決するもので、色を再現するためのパラメータを設定する際に、装置内部の汚れの影響を受け難くくすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。
【０００６】
本発明にかかる画像形成装置は、複数の色成分の記録剤により画像を形成するための感光体および転写体を有する画像形成装置であって、前記記録剤により前記感光体上に色成分画像を形成し、前記色成分画像を前記転写体に転写する形成手段と、前記転写体からの反射光の強さを測定し、前記反射光の強さに応じた測定電圧を発生する測定手段と、前記形成手段により、前記感光体上に色成分画像を形成し、前記色成分画像を前記転写体に転写して、前記測定電圧に基づき前記形成手段の画像形成条件を設定する設定手段とを備え、前記設定手段は、前記色成分画像の反射光の前記測定電圧を得る前に、前記転写体上の、前記色成分画像が転写されていない未転写部分の反射光の前記測定電圧に基づき、前記測定手段が発生する測定電圧のオフセットを設定するものであり、さらに、前記複数の色成分の一つであるイエローの色成分画像に対応する前記オフセットの設定を他の色成分画像の測定電圧の取得に用い、さらに、前記複数の色成分ごとに前記画像形成条件を設定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる一実施形態の画像形成装置を図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
【第１実施形態】
［構成］
図1は本発明にかかる一実施形態の画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
【００１０】
図1のカラー像形成部1において、帯電器18により帯電された感光体ドラム2の表面には、画像信号制御部17から出力された画像信号に基づき、レーザ走査ユニット4から出力されたレーザビームにより静電潜像が形成される。そして、例えば、イエロー(Y)の潜像が形成された場合、イエローのバイアス発生器13からイエローの現像ユニット5に現像バイアスが印加され、潜像はイエロートナーにより現像される。同様に、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の色成分ごとに形成された潜像は、それぞれ、各色のバイアス発生器14〜16および現像ユニット6〜8により現像されてトナー像になる。現像されたトナー像は、転写ドラム3に印加されている転写電圧により引き付けられ、感光体ドラム2から転写ドラム3上の記録紙などに転写される。
【００１１】
上記一連の動作を各色成分について順次行うことにより、転写体ドラム3上の記録紙にはフルカラーのトナー像が形成される。記録紙に転写されたトナー像は、定着されプリント出力になる。
【００１２】
CPU12は、装置全体を制御するものであり、ROM12aに予め格納されたプログラムに従って、上記のプリントシーケンスを実行するほか、後述する濃度制御処理などを実行する。なお、RAM12bは、CPU12のワークメモリとして利用されるものである。
【００１３】
上記一連のプリントシーケンスから明らかなように、各色成分のプリントシーケンスは独立している。従って、例えば、転写体ドラム3上に転写されたトナー像の濃度を、濃度センサ9により測定することで、各色成分画像の濃度を検出することができる。この検出結果を用いて、色成分画像の形成プロセスごとに、形成条件（例えば、現像バイアス）を制御すれば、最適な画質が得られるようにトナーを調合することが可能である。そのため、本実施形態では、転写体ドラム3上に転写されたトナー像の濃度を、濃度センサ9を含む反射光量測定系によって測定し、測定された反射光量に応じて各色成分の現像バイアス電圧をコントロールし、常に、最適な画質が得られるようにトナーを調合するものである。
【００１４】
［濃度センサ］
図2は濃度センサ9の詳細な構成例を示す図で、光源50と、光源50に近接し、光源50により発光された光の一部を受光可能な位置に配置された受光素子51と、転写体ドラム3からの反射光を受光する受光素子52とから構成される。
【００１５】
光源50より出力された光は、転写体ドラム3上を照射するとともに、転写体ドラム3から反射された光の一部は受光素子51に入射する。従って、転写体ドラム3上にトナー像が転写された場合、そのトナー像の濃度に比例した反射（吸収）が生じ、その反射光は受光素子52に到達する。従って、受光素子52から出力される信号を適宜増幅した信号は、トナー像の濃度を示すことになる。
【００１６】
しかし、濃度「8」のときの反射光量は、濃度「1」のときの反射光量の約1/64になる。つまり、濃度「1」のときの検出信号を増幅した場合の信号電圧を5V（最大値）とすると、濃度「8」の増幅後の信号値は約78mVになり、比較的低レベルであるからノイズの影響を受け易い。
【００１７】
また、濃度センサ9を設置する位置は、転写体ドラム3の表面に近接し、かつ、感光体ドラム2からトナー像が転写された直後に対応する位置になるため、ほとんどの場合、制御回路が搭載される基板からは、比較的遠い位置に配置されることになる。従って、濃度センサ9および濃度検出回路10には、次の機能が要求される。
【００１８】
(1)PINフォトダイオードのような受光素子52において生じる暗電流の影響を軽減するために、受光素子51の検出電流は大きくする。
【００１９】
(2)濃度は検出電流値の関数（対数）として表されるので、回路の利得（信号値の幅/濃度幅）を高く取るために、黒トナーの濃度検出時に下地濃度を検出して、その検出電圧で濃度検出回路のオフセットを設定し、検出電圧範囲を拡大して精度の向上を図る。
【００２０】
［濃度検出回路］
図3Aおよび図3Bは上記の要求機能を満たす濃度検出回路10の構成例を示す図で、光源50を一定強度で発光させるための発光制御部と、受光素子52が受光した反射光に相当する信号を出力する受光増幅部とからなる。
【００２１】
まず、図3Aに示す発光制御部の概要を説明する。CPU12のポートP0から端子116へ入力されたディジタル信号は、D/A変換器115によりアナログ電圧に変換され、オペアンプ106の非反転入力端子（以下、+端子という）へ入力される。オペアンプ106の出力は、オペアンプ109の+端子へ入力される。
【００２２】
オペアンプ109の出力はトランジスタQ1のベースへ入力され、Q1のエミッタに接続されたレジスタR4により発生される電圧は、オペアンプ109の反転入力端子（以下、-端子という）へ入力される。従って、オペアンプ109は、R4により発生される電圧が、+端子に入力される電圧に等しくなるようにQ1をドライブする。
【００２３】
Q1のコレクタに接続された赤外線LEDなどの光源50は、Q1のコレクタ電流に応じた量の光を発する。光源50から出力された光の一部は、受光素子51へ入射する。受光素子51は受光量に応じた電流を出力し、この電流はオペアンプ128により電圧に変換され、オペアンプ129により増幅および極性が反転された後、オペアンプ106の-端子へ入力される。
【００２４】
従って、オペアンプ106は、D/A変換器115の出力とオペアンプ128の出力との差分を出力することになり、オペアンプ106,109、Q1、光源50、受光素子51およびオペアンプ128,129によるフィードバックループが形成される。つまり、発光制御部は、CPU12から入力される信号に応じた量の光を、光源50が出力するように制御している。
【００２５】
次に、図3Bに示す受光増幅部を説明する。受光素子52は、転写体ドラム3から反射された光を受光し、受光量に応じた電流を出力する。この電流はオペアンプ103により電圧に変換され、オペアンプ117の-端子へ入力され、α(=R2/R1)倍に増幅され極性が反転された後、トナー像の濃度信号として端子124を介してCPU12へ送られる。
【００２６】
一方、D/A変換器119、オペアンプ118,123,131およびアナログスイッチ121,122,130は、転写体ドラム3表面の濃度である下地濃度を測定し、下地濃度に対応する検出電圧で濃度信号のオフセットを設定するためのものである。
【００２７】
下地濃度の測定は、アナログスイッチ130を開いてオペアンプ117から出力される電圧からオフセット分を削除する。この状態で下地濃度を測定すると、オペアンプ117はα倍に増幅した下地濃度に相当する電圧Vgbを出力する。
【００２８】
濃度検出回路10からA/D端子へ入力されるVbgを、CPU12が読取れるようにするためは、所定期間、Vbgをホールドする必要がある。そこで、アナログスイッチ121,122を閉じて、非反転利得をβ(=R1/R2=1/α)に設定したオペアンプ118によりVbgを増幅してキャパシタC1にホールドする。C1にVbg/αの電圧がホールドされた後、アナログスイッチ121,122を開き、アナログスイッチ130を閉じれば、利得1に設定されたオペアンプ123から出力された電圧Vbg/αが、非反転利得がαに設定されたオペアンプ117により増幅され、アナログスイッチ130を閉じている期間、端子124からは電圧Vbgが出力されることになる。勿論、このホールド電圧を出力する期間は、光源50の発光をオフするなどして、オペアンプ117の-端子に信号が入力されないようにする。
【００２９】
次に、オフセットは次の手順で設定する。CPU12は、下地濃度の測定結果から、下地濃度に相当するオペアンプ117の出力電圧をVmax（例えば5V）にするための係数γ=Vmax/Vbgを求め、ポートP1および端子118を介して、γ・Vbgに相当する信号をD/A変換器119へ入力する。D/A変換器119から出力された電圧γ・Vbgは、利得1に設定されたオペアンプ131で極性が反転され、オペアンプ118の-端子へ入力される。
【００３０】
トナーパッチの濃度を測定する際に、アナログスイッチ122,130を閉じれば、オペアンプ117の+端子側には電圧γ・Vbg/αが入力されるので、-端子側の入力電圧をVpとすれば、オペアンプ117の出力電圧はγ・Vbg-α・Vpになる. つまり、γ・Vbg=Vmax=5Vであれば、端子124からは5-α・Vp[V]が出力される。
【００３１】
ここで、利得αは、ダイナミックレンジが最大になるように設定するが、例えば、所定濃度のパッチを測定した場合にα・Vpが5Vになるように設定すればよい。このようにオフセットを設定することにより、濃度検出回路からは、下地濃度でVmax（例えば5V）が出力され、所定濃度（例えば最大濃度）で0Vが出力されることになり、検出電圧範囲を拡大して精度の向上を図ることができる。
【００３２】
もし、転写体ドラム3の表面が汚れていると下地濃度が上昇することになり、下地濃度と最大濃度との間の幅が狭くなって、実質的に検出感度が低下することになるが、本実施形態によれば、下地濃度に相当する検出電圧を、感光体ドラム3の汚れに関係なく、Vmaxに固定することができるので、検出電圧の全幅をトナーパッチのコントラスト検出に用いることができる。従って、その表面が比較的汚れた転写体ドラム3上においても、トナーパッチの濃度を高精度に検出することができるという効果がある。
【００３３】
また、例えば、黒トナーパッチに比べて、他の色のトナーパッチの検出電圧は増加することになるので、オフセットの設定は、各色ごとに行うのが望ましく、そうすれば、各色のトナーパッチの測定において最大のダイナミックレンジを得ることができる。しかし、測定を簡略化し短時間に実行したい場合、測定精度は低下するが、例えば、イエローパッチの測定時におけるオフセット設定を代表として、他の色トナーの測定に利用することもできる。
【００３４】
［濃度制御手順］
図4は濃度制御手順の一例を示すフローチャートで、CPU12によって実行されるものである。
【００３５】
まず、ステップS1で、現像バイアスを例えば所定の八段階(Vb1,Vb2,…,Vb8)に変化させて八個のトナーパッチを形成する。そして、ステップS2で、濃度を測定しようするパッチが黒トナーのパッチか他の色トナーのパッチかを判定し、カラーパッチであればステップS3でカラー用のパラメータを設定し、黒パッチであればステップS4で黒用のパラメータを設定する。なお、このパラメータは、例えば、光源50の発光強度を設定するためにポートP0から出力する信号の値などである。
【００３６】
次に、ステップS5で下地濃度を測定して下地濃度を示す電圧Vbgを得る。そして、ステップS6で得られたVbgに基づきオフセットを設定し、ステップS7でパッチの濃度を測定してパッチ濃度を示す電圧Vs1,Vs2,…,Vs8を得る。続いて、ステップS8で、ROM12aなどに予め格納されている検出電圧を測定濃度に変換するためのテーブルを参照し、得られたVbgおよびVs1,Vs2,…,Vs8から各パッチの濃度値Dd1,Dd2,…,Dd8を得る。そして最後に、得られたパッチの濃度値Dd1,Dd2,…,Dd8に基づき、最適な濃度特性が得られるように、現像バイアスを決定する。
【００３７】
以上の制御手順を、例えばY,M,C,Bkの順に四回繰り返し、各色成分の現像バイアスを決定する。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、各色のトナーパッチの濃度を測定する際に、パッチの下地濃度を測定し、下地濃度に対応するオフセットを濃度検出回路に設定するので、常に、濃度測定のダイナミックレンジを最大に設定することができ、各色のトナーパッチの濃度を精度よく測定することができる。従って、転写体ドラムが汚れて転写体ドラム表面の反射率が低下し、下地濃度とトナーパッチ濃度のコントラストが低下した場合でも、濃度の検出精度が維持することができる。とくに、反射率の低い黒トナーパッチの濃度検出において、ダイナミックレンジを大幅に改善することができ、黒トナーパッチの濃度検出精度を飛躍的に向上させることができる。
【００３９】
なお、図3Bに示した濃度検出回路10の構成は、下地検出電圧Vbgをホールドするためのサンプルアンドホールド回路およびCPU12から入力されたディジタル信号をアナログ電圧に変換するD/A変換器などを備えている。しかし、サンプルアンドホールド回路およびD/A変換器を備えているCPUを利用すれば、図5に一例を示すように、濃度検出回路10の受光増幅部の構成を簡略化することができる。つまり、CPU12は、サンプルアンドホールド回路を用いて読取った下地検出電圧Vbgに基づき、直接、オフセットを設定するための電圧γ・Vbg/αをオペアンプ117の+端子側に入力すればよい。このようにすれば、図3Bに示した構成から、少なくとも、三つのオペアンプ、三つのアナログスイッチおよびD/A変換器を低減することができる。
【００４０】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００４１】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，CD-ROM，CD-R，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ROMなどを用いることができる。
【００４２】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４３】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、色を再現するためのパラメータを設定する際に、装置内部の汚れの影響を受け難くくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる一実施形態の画像形成装置の構成例を示すブロック図、
【図２】図1に示す濃度センサの詳細な構成例を示す図、
【図３Ａ】図1に示す濃度検出回路の構成例を示す図、
【図３Ｂ】図1に示す濃度検出回路の構成例を示す図、
【図４】濃度制御手順の一例を示すフローチャートで、
【図５】図3Bに示した受光増幅部の他の構成例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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