(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子とを含む濃度センサにより像担持体上のトナー画像に光を照射し、その反射光を得ることによって前記トナー画像の濃度を求め、当該求めた濃度に基づいて画像形成条件を制御する、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、
前記発光素子の発光光量を低下させることなく、前記濃度センサの出力電圧を、電圧のレンジを保ちつつ電圧降下させる電圧シフト手段と、
前記電圧シフト手段により電圧のレンジを保ちつつ電圧降下されたシフト後の出力電圧を、前記濃度センサの出力信号として出力する出力手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
外部から前記電圧シフト手段に電圧のシフトレベルを入力する出力シフトレベル設定手段を有し、前記出力シフトレベル設定手段は複数段階の前記電圧のシフトレベルの入力が可能であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記出力手段からの出力を入力する入力手段と、
前記入力に基づき濃度を求める演算手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
発光素子と受光素子とを含む濃度センサにより像担持体上のトナー画像に光を照射し、その反射光を得ることによって前記トナー画像の濃度を求め、当該求めた濃度に基づいて画像形成条件を制御する、電子写真プロセスを用いた画像形成方法において、
電圧シフト手段により、前記発光素子の発光光量を低下させることなく、前記濃度センサの出力電圧を、電圧のレンジを保ちつつ電圧降下させ、
前記電圧シフト手段により電圧のレンジを保ちつつ電圧降下されたシフト後の出力電圧を、出力手段により前記濃度センサの出力信号として出力する、ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
出力シフトレベル設定手段により、外部から前記電圧シフト手段に電圧のシフトレベルを入力し、前記出力シフトレベル設定手段は複数段階の前記電圧のシフトレベルの入力が可能であることを特徴とする請求項４の画像形成方法。
【請求項６】
入力手段により前記出力手段からの出力を入力し、
演算手段により前記入力に基づき濃度を求めることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濃度制御装置を備えた例えばプリンタあるいは複写機などとされる電子写真方式を利用した画像形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に従来の多色画像形成装置の一例について図６を参照して説明する。
【０００３】
同図において、像担持体１００上に光学ユニット１０１により各色毎に形成された潜像は色現像器Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋから供給されるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナーにより現像、顕像化され、転写ベルト１０２の外周上に複数回転写されて、多色画像が形成される。ここで、転写ベルト１０２上に高圧を印加し、トナーを転写ベルト１０２上に転写している。
【０００４】
次に、給紙部１０３または給紙トレー１０４から給紙された記録紙１０５は紙搬送路により搬送され、転写ベルト１０２から多色画像を再転写される。その後、記録紙１０５は、搬送ローラ１０６により搬送され、定着ユニット１０７で上記多色画像が定着され、排紙トレー部１０８、または排紙部１０９に排出される。ここで、各色現像器Ｄｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋは、その両端に回転支軸を有し、各々が該支軸を中心に回転可能に現像器機構部１１０に保持され、各現像器選択のための回転がなされる。
【０００５】
また、転写ベルト１０２上の残トナーはクリーニングユニット１１１によって除去され、一方、像担持体１００上の残トナーは廃トナーユニット１１２に収容される。
【０００６】
なお、像担持体１００の近傍にはトナー濃度を検知するための濃度センサ１１３が配置されている。
【０００７】
以上のような構成において、図７に示すように像担持体１００上に形成されたトナー画像（以下「パッチ」という）２０に像担持体１００の表面に対して垂直方向に配置された濃度センサ１１３内部に構成される発光素子１から光を照射し、その反射光を受光素子２により検出し、あらかじめ決められた検出レベルとの差異を現像バイアスに対応した変化量として補正することで画像濃度を安定化させるという構成をとっている。
【０００８】
ここで従来の濃度制御の一例を説明する。濃度制御は、トナー濃度の最大値とされる現像バイアス値を求める現像バイアス制御と、現像バイアス制御によって定められた現像バイアス値を固定して画像データを変化させて中間濃度の制御を行う中間調濃度制御との二つに分かれる。
【０００９】
まず、現像バイアス制御について説明する。図８に現像バイアス制御に係る構成のブロック図を示す。
【００１０】
図８において、画像形成装置本体内には不図示のＤＣコントローラ内にＣＰＵ５０が具備され、ＣＰＵ５０には下記の要素が配置されている。すなわち、濃度センサ１１３からのアナログ検出信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器３、像担持体の表面下地の濃度センサ出力値が所定の値に入っているかどうかを判定するデータ比較手段４、数種類のパッチ測定の場合に出力レンジの確保のためにＬＥＤ光量を変化させるＬＥＤ光量設定部５、検出データを保管するデータ格納手段６、測定したパッチのセンサ出力値を濃度値に換算する濃度演算部７、濃度演算部７で換算された濃度値とその濃度値に対応した現像バイアス値の値を決定する濃度−現像バイアス比較部８、決定された現像バイアスの値を出力させるように高圧出力部１０に命令を出す現像バイアス制御部９が配置されている。また、高圧出力部１０では、現像バイアス制御部１１から指定された出力を現像器１１０にかける。
【００１１】
なお、ＣＰＵ５０内部の各要素３〜９は構成によってはＤＣコントローラまたは濃度センサ１１３内部に配置される場合もある。
【００１２】
図９に現像バイアス制御の動作フローチャートを示す。図９において、現像バイアス制御がスタートすると、まず像担持体の下地測定を行う（Ｓ１０１）。像担持体の下地の読み取り値が所定の値を示している場合には（Ｓ１０２）、濃度センサの出力校正をすることなく、Ｓ１０４以降の工程に移る。
【００１３】
濃度センサの汚れや経年劣化などにより像担持体の下地読み取り量に変化が見られる場合には濃度センサの出力校正を行う（Ｓ１０３）。
【００１４】
濃度センサの出力校正は、図８に示した、Ａ／Ｄ変換器３、データ比較手段４、ＬＥＤ光量設定部５、データ格納手段６の各ブロックによって行われる。
【００１５】
ついで、像担持体上のパッチが印字されるべき位置における下地表面の濃度を測定し（Ｓ１０４）、さらにパッチの濃度を測定する（Ｓ１０５）。上記のように、下地表面の濃度を測定することによって、下地からのパッチの濃度をコントラストして測定できることになる。
【００１６】
つぎに濃度センサ１１３の読み取り値を濃度値に変換して（Ｓ１０６）、最適現像バイアス値を決定する（Ｓ１０７）。
【００１７】
ここで、上記最適現像バイアス値の決定の仕方について以下に説明する。まず、図１０に測定パッチの一例を示す。なお、本例の場合、５つの測定パッチ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅであるが、パッチの数はこの例の限りではなく、像担持体の径の大きさや濃度制御にかける時間などによって変更される。
【００１８】
５つのパッチの測定濃度の中から求めたい目標濃度値がそのどこかの２点間に存在する場合、その２点の直線補間により目標濃度に対する最適現像バイアスを求めることができる。例えば、図１１に示すように、測定パッチ２０ｄ〜２０ｅの間に目標濃度値がある場合には測定パッチ２０ｄと２０ｅとの間を直線補間することにより最適バイアス値を求めることができる。
【００１９】
測定したパッチすべてが目標濃度に満たなかった場合には、図１２に示すように、目標濃度に一番近い濃度の２つのパッチ２０ｄ、２０ｅについて直線補間を行い、目標濃度に対する最適現像バイアス値の予想を立てる。
【００２０】
図１３には測定したパッチすべてが目標濃度に満たなく、パッチ２０ｂ〜２０ｄまでの間に濃度値のピークを迎える場合を示す。この場合、目標濃度に一番近い濃度のパッチ（濃度値のピークを迎えているパッチ）２０ｄの現像バイアスの値が最適現像バイアスの値となる。
【００２１】
つぎに中間調濃度制御について説明する。中間調濃度制御は、現像バイアス制御によって最大濃度を示す最適現像バイアスが決められた後に行われる。中間調濃度制御の場合も現像バイアス制御と同様に、複数のパッチを像担持体上に印字し、このパッチ濃度を濃度センサ１１３によって測定する。
【００２２】
中間調濃度制御パッチの画像データと濃度値との関係を図１４に示す。図１４に示す画像データ濃度特性曲線では画像データの中心付近での濃度の立ち上がりが顕著であるために図１５に示すように中間調補正曲線を演算により導き出して特性曲線をリニアに補正する処理を行う。これにより画像の色再現性が大きく変わる中間調濃度の再現精度を上げることができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の濃度制御装置においては、像担持体１００を基準としてトナー画像を計測する際に、カラートナーの高濃度側では濃度センサの出力レンジをオーバーしてしまい測定できないという問題があった。
【００２４】
そこで、この問題に対して、前述の濃度センサの発光光量の設定を切り替える制御が考えられたが、出力レンジオーバーに対して発光光量を低下させると、基準となる像担持体１００からトナー画像までの全体的なダイナミックレンジが狭くなり測定エラーが生じてしまうという不具合があった。
【００２５】
従って、本発明の目的は、ダイナミックレンジを広く保ちながら出力レンジオーバーによる測定エラーを回避できる濃度制御装置を備えた画像形成方法及び装置を提供することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成方法及び装置にて達成される。要約すれば、本発明は、発光素子と受光素子とを含む濃度センサにより像担持体上のトナー画像に光を照射し、その反射光を得ることによって前記トナー画像の濃度を求め、当該求めた濃度に基づいて画像形成条件を制御する、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、
前記発光素子の発光光量を低下させることなく、前記濃度センサの出力電圧を、電圧のレンジを保ちつつ電圧降下させる電圧シフト手段と、
前記電圧シフト手段により電圧のレンジを保ちつつ電圧降下されたシフト後の出力電圧を、前記濃度センサの出力信号として出力する出力手段とを有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２７】
本発明の一実施態様によれば、外部から前記電圧シフト手段に電圧のシフトレベルを入力する出力シフトレベル設定手段を有し、前記出力シフトレベル設定手段は複数段階の前記電圧のシフトレベルの入力が可能である。他の実施態様によれば、前記出力手段からの出力を入力する入力手段と、前記入力に基づき濃度を求める演算手段とを有する。
【００２８】
本発明による他の態様によれば、発光素子と受光素子とを含む濃度センサにより像担持体上のトナー画像に光を照射し、その反射光を得ることによって前記トナー画像の濃度を求め、当該求めた濃度に基づいて画像形成条件を制御する、電子写真プロセスを用いた画像形成方法において、
電圧シフト手段により、前記発光素子の発光光量を低下させることなく、前記濃度センサの出力電圧を、電圧のレンジを保ちつつ電圧降下させ、
前記電圧シフト手段により電圧のレンジを保ちつつ電圧降下されたシフト後の出力電圧を、出力手段により前記濃度センサの出力信号として出力する、ことを特徴とする画像形成方法が提供される。
本発明の一実施態様によれば、出力シフトレベル設定手段により、外部から前記電圧シフト手段に電圧のシフトレベルを入力し、前記出力シフトレベル設定手段は複数段階の前記電圧のシフトレベルの入力が可能である。他の実施態様によれば、入力手段により前記出力手段からの出力を入力し、演算手段により前記入力に基づき濃度を求める。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成方法及び装置を図面に則して更に詳しく説明する。なお、つぎに説明する実施例では、本発明は図６の画像形成装置に具現化されるものとする。したがって、画像形成装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明の特徴部について説明する。また、前出の部材と同一機能を有する部材については同一符号を付す。
【００３０】
図１に本実施例の濃度制御装置のブロック図が示される。同図において、画像形成装置本体内には不図示のＤＣコントローラ内にＣＰＵ５０が具備され、ＣＰＵ５０には下記の要素が配置されている。すなわち、濃度センサ１１３からのアナログ検出信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器３、像担持体の表面下地の濃度センサ出力値が所定の値に入っているかどうかを判定するデータ比較手段４、検出データを保管するデータ格納手段６、測定したパッチのセンサ出力値を濃度値に換算する濃度演算部７、濃度演算部７で換算された濃度値とその濃度値に対応した現像バイアス値の値を決定する濃度−現像バイアス比較部８、決定された現像バイアスの値を出力させるように高圧出力部１０に命令を出す現像バイアス制御部９、そして従来のＬＥＤ光量設定部の代わりに出力シフトレベル設定手段１１が配置されている。また、高圧出力部１０では、現像バイアス制御部１１から指定された出力を現像器１１０にかける。
【００３１】
図２に出力シフトレベル設定手段を実現するための一構成例を示す。図２において、出力シフトレベル設定手段１１は、電圧シフトの分解能を定める８ビットＤ／Ａ変換器５１を備えている。この変換器５１は、ＣＰＵから設定されるデジタル信号入力端子５３と、Ｄ／Ａ変換後の出力端子５２とを有し、本実施例の場合、出力端子５２から濃度センサ１１３へ信号が送られシフト量を設定する。また本実施例では、シフトレベル設定信号としてＤＣコントローラからアナログ信号として出力をしているが、デジタル信号入力端子５３を直接濃度センサ１１３への入力とすることもできる。
【００３２】
図３に濃度センサ内部の回路ブロック図を示す。図３において、濃度センサ内部には、発光素子１、受光素子２、発光素子１を駆動する発光素子制御回路１２、および電圧シフト回路１３を備えている。なお、発光素子制御回路１２はＣＰＵ５０からの制御信号を受けて電流、電圧制御などを行い、発光光量を変化させる場合もある。
【００３３】
電圧シフト回路１３の一例について図４により説明する。同図に示すように、濃度センサ１１３は、さらに受光部１４を有し、受光素子２（図３参照）からの信号を電流−電圧変換し、必要に応じて増幅させる。また抵抗１５が受光部１４に直列に接続され、受光部１４から出力端子にかけて電圧降下を起こさせる。さらにＣＰＵ上の出力シフトレベル設定手段１１からのレベル設定信号Ｖｉを受ける入力端子１６と、濃度センサ１１３の出力端子１７と、出力端子１７に至る途中で下記の信号を増幅する増幅器２０を備えている。
【００３４】
上記構成において、シフトレベル出力設定手段１１からレベル設定信号Ｖｉが入力端子１６に入力された場合、信号Ｖｉが電圧シフト回路１３内部のオペアンプ１８に入力され、オペアンプ１８が比較器の働きをし、抵抗ｒの両端に電圧Ｖｉがかかる。このときに発生する電流をＩ（＝Ｖｉ／ｒ）とすると、電流Ｉは受光部１４を供給源として抵抗１５を介して電圧降下を発生させる。この時に発生する電圧Ｖ（＝ＩＲ）が電圧シフト分となる。
【００３５】
本実施例の構成によれば、電圧シフト回路１３に入力される電圧Ｖｉの値を変化させていけば、電流Ｉも変化しシフト電圧も変化させることができる。
【００３６】
図５は本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。図５において、現像バイアス制御モードが開始されると、まず像担持体の下地測定が行われ、濃度センサ１１３からの出力信号がＤＣコントローラ内部のＣＰＵ５０に取り込まれる（Ｓ２０１）。ついで、像担持体の下地出力があらかじめ定められた基準値に対して適正値であるかどうかを判定する（Ｓ２０２）。すなわち、図１において上記出力信号がＡ／Ｄ変換部３を介してデータ比較手段４に入力され、ここで基準値との比較が行われる。
【００３７】
Ｓ２０２で下地出力が基準値に対してあらかじめ定められた範囲内にない場合には濃度センサの出力校正を行う（Ｓ２０３）。次いで、濃度センサの出力電圧シフトを行う（Ｓ２０４）。その後に再び像担持体の下地測定を行う（Ｓ２０１）。
【００３８】
Ｓ２０２で下地出力が規定値内に入っていれば、像担持体上のパッチの印字されるべき位置の下地表面の濃度を測定し（Ｓ２０５）、パッチの濃度を測定する（Ｓ２０６）。ここで下地の濃度を測定することによって、下地からのパッチの濃度をコントラストして測定できることになる。
【００３９】
つぎに、濃度センサ１１３の読み取り値を濃度値に変換し（Ｓ２０７）、濃度−現像バイアスのテーブルから求める濃度に対応する現像バイアスを決定し（Ｓ２０８）、決定された現像バイアスを現像器にかける（Ｓ２０９）。
【００４０】
以上の動作を行うことで、濃度制御の像担持体の下地測定に関して発光光量を変化させることなく、ダイナミックレンジを広く確保したままで下地測定を行うことができる。
【００４１】
なお、上述の構成における出力シフトレベル設定手段は本実施例では８ビットＤ／Ａを用いたが、シフト設定として１段階から複数段階までの設定が可能である。
【００４２】
また、上記ＣＰＵ内部に構成される各要素は濃度センサ側に搭載されていても同様の機能を果たすことができる。
【００４３】
さらに、上述のトナー検出に関する濃度センサの出力シフトレベル設定は濃度センサの出力校正時の像担持体下地測定にのみ用いるのではなく、トナーパッチ検出時の出力レンジオーバーに対しても有効である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ダイナミックレンジを広く保ちながら出力レンジオーバーによる測定エラーを回避でき、良好な濃度制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の濃度制御装置を示すブロック図である。
【図２】本実施例の出力シフト手段を示す回路図である。
【図３】濃度センサを示すブロック図である。
【図４】濃度センサの電圧シフト回路を示す回路図である。
【図５】本実施例の濃度制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明が具現化される従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】図６の画像形成装置に含まれる濃度制御装置の説明図である。
【図８】従来の現像バイアス制御に係るブロック図である。
【図９】従来の現像バイアス制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】現像バイアス制御で計測されるパッチの一例を示す説明図である。
【図１１】最適現像バイアス値を求めるための一例を示す図である。
【図１２】最適現像バイアス値を求めるための他の例を示す図である。
【図１３】最適現像バイアス値を求めるためのさらなる他の例を示す図である。
【図１４】中間調濃度制御における画像データ−濃度特性曲線である。
【図１５】中間調補正曲線を求めるための説明図である。
【符号の説明】
１    発光素子
２    受光素子
１１    出力シフトレベル設定手段
１２    発光素子回路
１３    電圧シフト手段
１００  感光ドラム（像担持体）
１１３  濃度センサ
【図１】
0004289693.tif 000002
【図２】
0004289693.tif 000003
【図３】
0004289693.tif 000004
【図４】
0004289693.tif 000005
【図５】
0004289693.tif 000006
【図６】
0004289693.tif 000007
【図７】
0004289693.tif 000008
【図８】
0004289693.tif 000009
【図９】
0004289693.tif 000010
【図１０】
0004289693.tif 000011
【図１１】
0004289693.tif 000012
【図１２】
0004289693.tif 000013
【図１３】
0004289693.tif 000014
【図１４】
0004289693.tif 000015
【図１５】
0004289693.tif 000016