JP2001034027A

JP2001034027A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001034027A
Application number: JP11206991A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sakai; 哲也酒井; Katsuyuki Hirata; 勝行平田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置において、複数のセンサを使用
して複数色のトナー付着量の検出・制御を行った場合
に、複数のセンサ間の感度特性にばらつきがあっても、
トナー付着量検出を正確に行え、各色のトナー像の色味
が大きく変化することがないようにする。【解決手段】転写ベルト３０上に複数色のパターン画
像をセンサ６１〜６４に対する相対位置を変えて逐次形
成し、各センサ６１〜６４によりこれら複数色のパター
ン画像を検知する。これにより、センサと複数色のパタ
ーン画像との組み合わせが変わるため、センサ６１〜６
４の感度特性にばらつきがある場合でも、トナー付着量
を正確に検知することができ、この検知結果を用いてト
ナー付着量を制御することにより、正確なトナー付着量
制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
わり、特に、画像を安定化させる技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー画像形成装置において、像
担持体上のトナー画像からの光の反射率又は透過率の変
化に基づいて像担持体上のトナー付着量を検出する自動
画像濃度制御センサ（以下、ＡＩＤＣセンサと呼ぶ）を
備えて、このセンサの検出結果に応じて、各色のトナー
画像の濃度及び階調性を制御するようにしたものがあ
る。この種の装置では、電源投入時もしくは所定の期間
おきにトナー付着量の制御を行って、各作像プロセスの
作像条件の変化に起因する画像濃度等の変化を防止して
いる。ところが、フルカラー複写機のように、複数色の
作像プロセスを備えた装置においては、各色毎にトナー
付着量の検出を行う必要があるため、一つのＡＩＤＣセ
ンサで全色のトナー付着量を検出したのでは、処理に要
する時間が長くなる。そこで、複数のＡＩＤＣセンサを
備え、これらのセンサを用いて各色のトナー付着量の検
出を同時に行うことにより、トナー付着量の制御に要す
る時間の短縮を図ったものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出に
用いるＡＩＤＣセンサが一つであれば、一つのセンサの
感度特性に応じて全色のトナー付着量の検出・制御を行
うことになり、各色のトナー像の色味などが大きく変化
することが少ないが、上記のような複数のセンサの各々
で各色のトナー付着量の検出を行うカラー画像形成装置
では、図７（ａ）（ｂ）に示されるように、センサ毎の
トナー付着量に対する感度特性にばらつきが発生し、色
によりトナー付着量の制御の性格が異なってしまうた
め、全体の色味が大きく変化して、使用者が望むような
画像を出力することができないという問題があった。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、複数のセンサを使用して複数色
のトナー付着量の検出・制御を行った場合に、複数のセ
ンサ間に感度特性のばらつきがあっても、各色のトナー
付着量の検知を正確に行うことができ、各色のトナー像
の色味が大きく変化することがない画像形成装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、画像を担持する像担持体と、像担持体上に
複数色の画像を形成する複数の作像手段と、像担持体上
に担持された画像を検知する複数の検知手段とを備え、
作像手段は複数色のパターン画像を検知手段に対する相
対位置を変えて逐次形成し、検知手段は前記パターン画
像を検知するものである。

【０００６】上記構成においては、作像手段により複数
色のパターン画像を検知手段に対する相対位置を変えて
逐次形成し、各々の検知手段によりこれら複数色のパタ
ーン画像を検知するようにしたので、検知手段とパター
ン画像の組み合わせを切り替えることになり、従って、
複数の検知手段の間に感度特性のばらつきがあっても、
各色のトナー付着量の検知を正確に行うことができる。
この検知結果を用いて各色のトナー付着量を制御すれ
ば、各検知手段の感度特性のばらつきがトナー付着量の
制御に与える影響を小さくすることができ、従って、各
色のトナー像の色味が大きく変化することがなくなる。

【０００７】また、像担持体は、画像を担持する中間転
写体又は転写材を保持搬送する転写搬送体とすることが
できる。これにより、中間転写体又は転写搬送体を用い
た装置において、上記と同様な作用を得ることができ
る。

【０００８】また、検知手段は光学式のものとすること
が望ましい。これにより、各色のトナー付着量を正確に
検知することができる。

【０００９】また、検知手段による検知結果に応じて、
作像手段を制御するようにすることが望ましい。これに
より、複数の検知手段による各色のトナー付着量の検知
結果を用いて各色のトナー付着量を制御することができ
るので、各検知手段の感度特性のばらつきがトナー付着
量の制御に与える影響を小さくすることができ、従っ
て、各色のトナー像の色味が大きく変化することがなく
なる。

【００１０】また、制御対象となる作像手段は、現像手
段、転写手段、潜像形成手段の少なくとも一つとすれば
よい。これにより、正確なトナー付着量の検知結果を用
いて、現像手段、転写手段、潜像形成手段の少なくとも
一つを制御することができるので、各色のトナー像の色
味が大きく変化することがなくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は
本実施形態による画像形成装置の全体構成を示す図、図
２は図１のプリンタ部２の要部を示す図である。この画
像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像を行うプロセス
部２０を成すプロセスカートリッジ２０Ｙ，２０Ｍ，２
０Ｃ，２０Ｋを有するタンデム方式のデジタルフルカラ
ー複写機（以下、複写機と略す）である。複写機は、原
稿の画像データを読み取るイメージリーダ部１と、用紙
上に画像を印刷するプリンタ部２とから構成されてい
る。このイメージリーダ部１において、スキャナ４は、
スキャナモータ１２により図示の矢印Ａ方向（副走査方
向）に移動して、原稿台３上に載置された原稿全体を走
査する。この際に、原稿台３上の原稿がスキャナ４の備
える露光ランプにより照射されて、原稿面からの反射光
がミラー６〜８及び不図示の集光レンズを介してフルカ
ラーＣＣＤセンサ１０上に像を結ぶ。フルカラーＣＣＤ
センサ１０は、原稿からの反射光を赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の電気信号（アナログ信号）に変換し
て、プリンタ部２に設けられた画像信号処理部１３に出
力する。

【００１２】画像信号処理部１３は、入力されたアナロ
グ画像信号をデジタル画像信号に変換して各種画像処理
を行った後に、この画像信号をシアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）に色変換した
デジタル画像信号を作成し、この信号をＬＥＤドライブ
回路１４（以下、ドライブ回路という）に伝達する。ド
ライブ回路１４は、入力されたデジタル信号に基づい
て、プロセスカートリッジ２０Ｙ〜２０Ｋに収納されて
いる各色用のプリントヘッド部２２Ｙ，２２Ｍ，２２
Ｃ，２２Ｋ（潜像形成手段）の各発光素子のＯＮ／ＯＦ
Ｆを行う。プリントヘッド部２２Ｙ〜２２Ｋは、主走査
方向に並べられた多数の光チップからなるＬＥＤアレイ
により構成される。

【００１３】プロセスカートリッジ２０Ｙ〜２０Ｋは、
それぞれ各色用の感光体ドラム２１Ｙ〜２１Ｋを有して
いる。これらの各感光体ドラム２１Ｙ〜２１Ｋの周囲に
は、各感光体ドラム用の帯電器２３Ｙ〜２３Ｋ、静電潜
像形成用のプリントヘッド部２２Ｙ〜２２Ｋ、各感光体
ドラム上の潜像を現像するための現像器（現像手段）２
５Ｙ〜２５Ｋ、及び各感光体ドラム上の残留トナーを回
収するためのクリーナ２４Ｙ〜２４Ｋが順に配設されて
いる。また、転写ベルト３０を挟んで各感光体ドラム２
１Ｙ〜２１Ｋと対向する位置に、各色のトナー像の第１
転写用の転写帯電器２６Ｙ〜２６Ｋが配されている。

【００１４】次に、用紙への画像形成処理について説明
する。図１及び図２中の矢印Ｂは転写ベルト３０（像担
持体）の移動方向を示す。プリントヘッド部２２Ｙ〜２
２Ｋからの光が、帯電器２３Ｙ〜２３Ｋにより帯電した
感光体ドラム２１Ｙ〜２１Ｋを露光すると、各感光体ド
ラム２１Ｙ〜２１Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色毎の静電
潜像が形成される。これら各色の潜像は、現像器２５Ｙ
〜２５Ｋにより各色毎に現像される。これらの感光体ド
ラム２１Ｙ〜２１Ｋ上の各色のトナー像を順次転写ベル
ト３０上に中間転写（図２中の第１転写）していくこと
により、転写ベルト３０上に各色の重ね合わせ画像を作
成する。この転写ベルト３０上の重ね合わせ画像は、ロ
ーラ３１〜３４による転写ベルト３０の移動により、用
紙への転写位置（図２中の第２転写の位置）まで移動す
る。次に、図１に示される給紙カセット５１，５２内の
用紙が、給紙ローラ５３及び搬送ローラ５４により転写
ベルト３０上の画像と同期をとって第２転写の位置に送
り出され、高電圧の印加された２次転写ローラ３５によ
って転写ベルト３０上の画像を再転写される。転写後の
用紙は、搬送ベルト５５により定着ローラ４０の位置に
搬送されて、定着ローラ４０によりトナー像を定着され
た後に、トレイ５６に排出される。なお、感光体ドラム
２１Ｙ〜２１Ｋ上の残留トナーはそれぞれクリーナ２４
Ｙ〜２４Ｋによって回収され、また、転写ベルト３０上
の残留トナーはクリーナ３７によって回収される。

【００１５】また、転写ベルト３０の上方には、自動画
像濃度制御用の反射型センサである各色用のＡＩＤＣセ
ンサ６１〜６４が、プロセスカートリッジ２０Ｙ〜２０
Ｋによる書き込みの主走査方向に並んで設けられてい
る。上記画像形成処理中の各作像プロセスの画像形成条
件を決定するために、不透明な転写ベルト３０上に様々
に作像条件を変えた各色のトナーパターンを作成し、セ
ンサ６１〜６４を用いてこれら各色のトナーパターンを
検知することにより、各色のトナー付着量を検出する。
これら各色のトナー付着量検出値に基づいて各色のトナ
ーの付着量を適正に維持／補正することにより、画像濃
度を安定化させることができる。

【００１６】次に、上記ＡＩＤＣセンサ６１〜６４によ
るトナー付着量の検出方法について図３（ａ）（ｂ）を
参照して説明する。図３（ａ）（ｂ）は、それぞれＹ，
Ｍ，ＣのカラートナーとＫ（ブラック）のトナーの付着
量検出の様子を示す図である。センサ６１〜６４は、図
に示されるように、赤外線ＬＥＤ７１、偏光フィルタ７
２、偏光分離プリズム７３、カラー用フォトダイオード
７４及びブラック用フォトダイオード７５より構成され
る。赤外線ＬＥＤ７１より発した赤外光を偏光フィルタ
７２を通して転写ベルト３０上のトナーパターンに照射
すると、図３（ａ）に示されるカラートナー７７の場合
は、赤外光をほとんど反射する。このカラートナー７７
からの反射光は、誘電体であるカラートナー７７によっ
て偏光が乱されて照射光とは異なる振幅の光を含むよう
になる。この照射光と異なる振幅の光の量はカラートナ
ー７７の付着量の増加に伴って増えるため、反射光中の
照射光と異なる振幅の光を偏光分離プリズム７３により
分離して、その光量をカラー用フォトダイオード７４で
検出することにより、カラートナー７７の付着量を感度
良く検出することができる。この場合、図７（ａ）に示
されるように、センサ６１〜６４の出力値は、カラート
ナー７７の付着量の増加に応じて大きくなる。

【００１７】これに対して、図３（ｂ）に示されるブラ
ックトナー７８の場合は、赤外光をほとんど吸収する。
このため、ブラックトナー７８からの反射光は非常に少
なく、赤外線ＬＥＤ７１より転写ベルト３０上のブラッ
クトナー７８に照射した光の反射光は、そのほとんどが
転写ベルト３０からのものとなる。転写ベルト３０は非
誘電体であるため、転写ベルト３０からの反射光が転写
ベルト３０によって偏光を乱されることはない。このた
め、転写ベルト３０からの反射光は、照射光と同じ振幅
の光となる。この転写ベルト３０より反射された照射光
と同じ振幅の光の量は、ブラックトナー７８の付着量の
増加に伴って減少するので、反射光中の照射光と同じ振
幅の光を偏光分離プリズム７３により分離して、その光
量をブラック用フォトダイオード７５で検出することに
より、ブラックトナー７８の付着量を感度良く検出する
ことができる。この場合、図７（ｂ）に示されるよう
に、センサ６１〜６４の出力値は、ブラックトナー７８
の付着量の増加に応じて小さくなる。

【００１８】次に、上記トナー付着量の検出結果に基づ
く画像濃度制御処理について図４を参照して説明する。
装置は各部の制御用のＣＰＵ８２を有している。このＣ
ＰＵ８２には、ＡＩＤＣセンサ６１〜６４からのアナロ
グデータをデジタル変換するためのＡ／Ｄ変換部８１、
各種データの記憶用のＲＡＭメモリ８３、各種プログラ
ムの格納用のＲＯＭメモリ８４、帯電器２３Ｙ〜２３Ｋ
と現像器２５Ｙ〜２５Ｋへの電圧付加用のＨＶ（High V
oltage）基板８５、及び上述のドライブ回路１４が接続
されている。ＣＰＵ８２は、電源投入時等の所定のタイ
ミングでＲＯＭメモリ８４から画像濃度制御処理用のプ
ログラムを読み込んで、このプログラムに従って以下の
処理を行う。すなわち、ＣＰＵ８２は、Ａ／Ｄ変換部８
１によりデジタル値に変換されたＡＩＤＣセンサ６１〜
６４からのトナー付着量検出データを受け取ると、この
検出データに基づいて必要な帯電電圧、現像バイアス、
露光量を算出して、これらの算出値とＲＡＭメモリ８３
に記憶された過去３回分の帯電電圧、現像バイアス、露
光量の算出値に基づいて、今回の設定値となる帯電電
圧、現像バイアス、露光量を決定する。ＣＰＵ８２は、
これらの設定値と実際の帯電電圧、現像バイアス及び露
光量が等しくなるように、ＨＶ基板８５とドライブ回路
１４に指示を与えて、各帯電器２３Ｙ〜２３Ｋの帯電電
圧、各現像器２５Ｙ〜２５Ｋの現像バイアス、及び各プ
リントヘッド部２２Ｙ〜２２Ｋの露光量の制御を行う。

【００１９】本実施形態では、各センサ６１〜６４の感
度特性のばらつきが画像濃度制御に与える影響を小さく
するために、以下のような工夫がなされている。図５
は、トナー付着量検出処理における１〜４回目の各セン
サ６１〜６４と各色のトナーパターンの相対位置を示す
図である。図において、左右方向が転写ベルト３０の搬
送方向（副走査方向）であり、４色のトナーパターンを
並列的に適宜の間隔をおいて記録する。トナー付着量の
検出・制御処理は、電源を投入する度、又は所定枚数プ
リントする度に行う。そして、図に示されるように、検
出・制御処理の度（１回目、２回目、３回目、４回目）
に、使用するセンサ６１〜６４と検出対象となるトナー
色の組み合わせを入れ替える。これにより、各センサ６
１〜６４のそれぞれを用いてＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ全色のトナ
ー付着量を検出することができる。

【００２０】上記の各センサ毎に求めた各色のトナー付
着量検出値を用いて、図６に示されるトナー付着量制御
処理を行う。すなわち、ＣＰＵ８２は、センサ６１〜６
４を用いて上記のトナー付着量検出処理を行い（＃
１）、検出した各色のトナー付着量の値に基づいて、必
要な各色の帯電電圧、現像バイアス、露光量を算出する
（＃２）。そして、今回の算出値である各色の帯電電圧
ＧＡ、現像バイアスＢＡ、露光量ＬＡと、ＲＡＭメモリ
８３から読み込んだ過去３回分の各色の帯電電圧ＧＢ，
ＧＣ，ＧＤ、現像バイアスＢＢ，ＢＣ，ＢＤ、露光量Ｌ
Ｂ，ＬＣ，ＬＤの算出値に基づいて、過去４回の各色の
平均帯電電圧ＧＳ、平均現像バイアスＢＳ、平均露光量
ＬＳを求めて（＃３，＃４）、これらの値を今回の各色
の帯電電圧、現像バイアス、露光量の設定値とする（＃
５）。この後、ＣＰＵ８２は、次回のトナー付着量制御
処理に備えて、＃３で算出した今回算出値を前回算出
値、＃４でＲＡＭメモリ８３から読み込んだ前回算出値
を前々回算出値、前々回算出値を前々々回算出値として
ＲＡＭメモリ８３に記憶する（＃６）。

【００２１】上述したように、本実施形態による画像形
成装置によれば、各色のトナーパターンを各センサ６１
〜６４に対する相対位置を変えて逐次形成し、各々のセ
ンサ６１〜６４によりこれら各色のトナーパターンを検
出するようにしたので、センサ６１〜６４とトナーパタ
ーンの組み合わせを切り替えることになり、従って、各
センサ６１〜６４の間に感度特性のばらつきがあって
も、各色のトナー付着量の検出を正確に行うことができ
る。この検知結果を用いて各色のトナー付着量を制御す
ることにより、各センサ６１〜６４の感度特性のばらつ
きがトナー付着量の制御に与える影響を小さくすること
ができ、従って、各色のトナー像の色味が大きく変化す
ることがなくなる。

【００２２】本発明は、上記実施形態に限られるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形
態では、各センサの感度特性のばらつきが各色のトナー
付着量の制御に与える影響を少なくするために、各色の
トナー付着量制御用の帯電電圧等の平均値を算出して、
これらの平均値に基づいて各色のトナー付着量の制御を
行うものを示したが、それに限られず、各色のトナー付
着量に相当するセンサ検出値そのものの平均値を算出
し、これに基づいて各色の帯電電圧等を求めて、この帯
電電圧等に応じて各色のトナー付着量の制御を行うよう
にしてもよい。

【００２３】また、上記実施形態では、電源を投入する
都度、又は所定枚数プリントする都度、使用するセンサ
６１〜６４と検出対象となるトナーパターンの組み合わ
せを入れ替えて、過去３回分の制御用データと今回分の
制御用データでトナー付着量制御を行うものを示した
が、電源投入時等に過去の制御用データを使うことな
く、その時の複数回分の制御用データでトナー付着量制
御を行ってもよい。これにより、最新のトナー付着量の
情報のみを用いてトナー付着量制御を行うことができる
ので、正確な制御を行うことができる。

【００２４】また、上記実施形態では、４つのセンサを
用いて４色のトナー付着量を制御する場合について示し
たが、センサ及びトナーの色の数はこれに限らない。ま
た、トナー付着量の制御に使用するセンサ検出値は、過
去４回分のものに限られず、過去２回分以上のものであ
ってもよい。また、トナー付着量検出のためのパターン
は、上記のように４種類に限られず、少なくとも２種類
以上の組み合わせであればよい。また、プリントヘッド
部は、ＬＥＤを用いたものに限られず、液晶シャッタア
レイ等の他の固体走査型の光学系やレーザ光走査型の光
学系であってもよい。また、帯電器はローラ帯電方式の
ものであってもよい。また、上記実施形態では、各セン
サで取得した各色のトナー付着量検出値に基づいて、帯
電電圧、現像バイアス、露光量の全てを制御したが、制
御対象をこれらのうちの少なくとも１つとしてもよい。
また、上記実施形態では、中間転写体である転写ベルト
上に形成したトナーパターンを検出するものを示した
が、用紙を保持搬送する転写搬送体上に形成したトナー
パターンを検出するものであってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数色の
パターン画像を検知手段に対する相対位置を変えて逐次
形成し、各々の検知手段によりこれら複数色のパターン
画像を検知するようにしたことにより、検知手段とパタ
ーン画像の組み合わせを切り替えることになり、従っ
て、複数の検知手段の間に感度特性のばらつきがあって
も、各色のトナー付着量の検知を正確に行うことができ
る。この検知結果を用いて各色のトナー付着量を制御す
れば、各検知手段の感度特性のばらつきがトナー付着量
の制御に与える影響を小さくすることができ、従って、
各色のトナー像の色味が大きく変化することがなくな
り、安定した画像を得ることができる。

【００２６】また、像担持体を画像を担持する中間転写
体又は転写材を保持搬送する転写搬送体とすることによ
り、中間転写体又は転写搬送体を用いた装置において、
上記と同様の効果を得ることができる。また、検知手段
を光学式のものとすることにより、各色のトナー付着量
を正確に検知することができる。また、検知手段による
検知結果に応じて、作像手段を制御することにより、作
像手段により形成される各色のトナー像の色味の差を小
さくして、安定した画像を得ることができる。また、こ
の制御対象となる作像手段は、現像手段、転写手段、潜
像形成手段の少なくとも一つとすればよく、装置の特性
に合わせて、最適な制御とすることが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による画像形成装置の構成
図である。

【図２】同装置のプリンタ部の構成図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は、それぞれ同装置においてカラ
ートナーとブラックトナーの付着量を検出する様子を示
す図である。

【図４】同装置における画像濃度制御処理の説明図であ
る。

【図５】トナー付着量制御処理における１〜４回目の各
センサと各色のトナーパターンの相対位置を示す図であ
る。

【図６】同装置におけるトナー付着量制御処理のフロー
チャートである。

【図７】（ａ）（ｂ）は、それぞれカラートナーとブラ
ックトナーに対するＡＩＤＣセンサの感度特性を示す図
である。

【符号の説明】

２２Ｙ〜２２Ｋプリントヘッド部（潜像形成手段）２５Ｙ〜２５Ｋ現像器（現像手段）２６Ｙ〜２６Ｋ転写帯電器（転写手段）３０転写ベルト（像担持体）３５２次転写ローラ（転写手段）６１〜６４ＡＩＤＣセンサ（検知手段）

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA09 DE02 EA01 EA02 EA05 EA18 EC07 EC20 ED03 ED06 ED09 ED24 EE07 EF09 2H030 AB02 AD12 AD16 BB02 BB13 BB23 BB34 BB42 BB54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を担持する像担持体と、前記像担持体上に複数色の画像を形成する複数の作像手
段と、前記像担持体上に担持された画像を検知する複数の検知
手段とを備え、前記作像手段は複数色のパターン画像を前記検知手段に
対する相対位置を変えて逐次形成し、前記検知手段は前
記パターン画像を検知することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記像担持体は、画像を担持する中間転
写体又は転写材を保持搬送する転写搬送体であることを
特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記検知手段は光学式であることを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記検知手段による検知結果に応じて、
前記作像手段を制御するようにしたことを特徴とする請
求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記制御対象となる作像手段は、現像手
段、転写手段、潜像形成手段の少なくとも一つであるこ
とを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。