JP2001100481A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体、像担持体、または画像記録材の少な
くとも一つに形成された黒トナーおよびカラートナーに
よるパッチの濃度を高精度でかつ高速に測定することの
できる低コストの画像形成装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】 中間転写ベルト１１上に形成されたパッ
チ２１からの反射光２２を受光する受光素子２３と、パ
ッチ２１で正反射した光が受光素子２３に入射する方向
からパッチ２１に光を照射する正反射用発光素子２４
と、パッチ２１で拡散反射した光が受光素子２３に入射
する方向からパッチ２１に光を照射する拡散反射用発光
素子２６とを有し、正反射用発光素子２４と拡散反射用
発光素子２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによ
るパッチの濃度を測定するように構成されたパッチ濃度
センサ１４を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機やプリンタ
などの画像形成装置において、感光体上に形成されたト
ナー像やトナー濃度測定用の基準パッチなどの濃度を測
定し、その測定結果に基づいて画像形成条件を制御する
画像形成装置が知られている。

【０００３】例えば、特開昭６１−２０９４７０号公報
には、感光体上のトナー濃度を光学式のセンサで検出し
その検出結果に基づいてトナー補給量を制御する方式の
カラー画像形成装置が開示されている。一般に、黒トナ
ー像とカラートナー像とでは光学的特性が異なるので、
黒トナー像とカラートナー像の濃度を同じ条件で測定し
その測定結果に基づいて画像形成条件を制御したのでは
高画質の画像を形成することはできない。そこで、この
カラー画像形成装置では、黒トナーによるパッチの濃度
測定時には正反射光受光センサで受光し、カラートナー
によるパッチの濃度測定時には拡散反射光受光センサで
受光するように２つの受光センサの取付角度を機械的に
切換えて濃度測定を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このカラー画
像形成装置の方式では、黒トナーによるパッチの濃度測
定とカラートナーによるパッチの濃度測定とを連続して
行う場合、ＬＥＤ発光の安定時間の確保が必要なため正
反射光測定と拡散反射光測定の切換えに時間がかかり生
産性に悪影響があるばかりではなく、この画像形成装置
に採用されている濃度測定センサの取付角度を機械的に
切換える方式ではコスト、スペース、および測定精度な
どの点で問題が多い。

【０００５】また、特開平１０−１８６８２７号公報に
は、感光体上のトナー像の濃度を測定するトナー像濃度
センサからの出力信号を処理する信号処理回路に、カラ
ートナー像の信号を増幅する回路と黒トナー像の信号を
増幅する回路をそれぞれ設けた画像形成装置が開示され
ている。しかし、この方式では、カラー用の増幅回路と
黒用の増幅回路とが必要であり、コスト高を招く恐れが
ある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、感光体上に形
成した黒トナーおよびカラートナーによるパッチの濃度
を高精度でかつ高速に測定することのできる低コストの
画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される感光
体を有し、その感光体上に静電潜像を形成して、その静
電潜像を、黒トナーを含む複数色のカラートナーで現像
して上記感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像が
所定の像担持体または画像記録材上に転写され、最終的
に該画像記録材上にカラー画像を形成する画像形成装置
において、上記感光体、上記像担持体、または上記画像
記録材のうちの少なくとも一つに、黒トナーおよび他の
色のカラートナーによるパッチを形成するパッチ形成手
段と、各パッチの濃度を測定する、パッチで反射した光
を受光する受光素子と、パッチで正反射した光が上記受
光素子に入射する方向からパッチに光を照射する正反射
用発光素子と、パッチで拡散反射した光が上記受光素子
に入射する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発
光素子とを有するパッチ濃度測定手段とを備え、上記パ
ッチ濃度測定手段が、上記正反射用発光素子と上記拡散
反射用発光素子との双方を点灯させた状態で上記黒トナ
ーによるパッチの濃度を測定するものであることを特徴
とする。

【０００８】ここで、上記パッチ濃度測定手段が、黒ト
ナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子
を点灯させるとともに上記拡散反射用発光素子をも点灯
させるものであってもよく、また、上記パッチ濃度測定
手段が、上記拡散反射用発光素子を常時点灯させておく
ものであってもよい。

【０００９】また、上記パッチ濃度測定手段が、黒トナ
ーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーに
よるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子から
の、パッチへの光の照射を停止させるものであることが
好ましい。

【００１０】さらに、上記パッチ濃度測定手段は、上記
正反射用発光素子と上記拡散反射用発光素子とのうちの
上記正反射用発光素子のみ点灯したときに上記受光素子
により得られる最大の信号レベルと、上記拡散反射用発
光素子のみ点灯したときに上記受光素子により得られる
最大の信号レベルとが略同一となるように調整されたも
のであることも好ましい態様の一つである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１２】図１は、本発明の画像形成装置をタンデム
型のカラー複写機に適用した場合の実施形態を示す概要
図である。

【００１３】図１に示すように、このカラー複写機は、
表面にトナー像を担持しながら矢印Ａ方向に搬送する中
間転写ベルト１１、中間転写ベルト１１を張架する複数
のロール１２、感光体ドラム１と、帯電器２と、静電潜
像形成装置３と、現像器４と、転写器５とをそれぞれ備
え、中間転写ベルト１１上に画像に基づくトナー像また
はテスト用のパッチを形成する、イエロー、マゼンタ、
シアン、ブラックの各色に対応する４組のトナー像形成
部１０、中間転写ベルト１１上に形成されたパッチ１３
の濃度を光学的に検出するパッチ濃度センサ１４、パッ
チ濃度センサ１４により検出されたパッチ濃度に基づい
て画像形成条件（本実施形態では各現像器４へのトナー
補給量）を制御する制御部１５を備えており、トナー像
形成部１０により形成され、中間転写ベルト１１上に転
写されたトナー像を最終的に所定の画像記録材（図示せ
ず）上に定着することによりその画像記録材上に画像を
形成するように構成されている。

【００１４】本実施形態における中間転写ベルト１１
は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、本実
施形態におけるトナー像形成部１０は、本発明にいうパ
ッチ形成手段に相当するものであり、本実施形態におけ
るパッチ濃度センサ１４は、本発明にいうパッチ濃度測
定手段に相当するものである。

【００１５】なお、本実施形態では、本発明の画像形成
装置をタンデム型の画像形成装置に適用した例を示した
が、本発明はタンデム型の画像形成装置に限られるもの
ではなく、例えば、ロータリー型の現像器を用いた画像
形成装置など他のタイプの画像形成装置にも適用するこ
とができる。

【００１６】図２は、図１に示すタンデム型のカラー複
写機に用いられるパッチ濃度センサの概要図である。

【００１７】図２に示すように、このカラー複写機のパ
ッチ濃度センサ１４は、像担持体（中間転写ベルト１
１）上に形成されたパッチ２１の濃度を測定するもので
あり、パッチ２１からの反射光２２を受光する受光素子
２３と、パッチ２１で正反射した光が受光素子２３に入
射する方向からパッチ２１に光を照射する正反射用発光
素子２４と、パッチ２１で拡散反射した光が受光素子２
３に入射する方向からパッチ２１に光を照射する拡散反
射用発光素子２６とを備えている。

【００１８】このパッチ濃度センサ１４は、本実施形態
においては、正反射用発光素子２４と拡散反射用発光素
子２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッ
チの濃度を測定するように構成されている。さらに、こ
のパッチ濃度センサ１４は、黒トナーによるパッチの濃
度測定に先立ち正反射用発光素子２４を点灯させるとと
もに拡散反射用発光素子２６をも点灯させるものであっ
てもく、また、このパッチ濃度センサ１４は、拡散反射
用発光素子２６を常時点灯させておくものであってもよ
い。これらの態様の詳細については後述する。

【００１９】本実施形態のパッチ濃度センサ１４には、
正反射光受光用および拡散反射光受光用として１個の受
光素子２３が共用されている。このように、１個の受光
素子２３が共用されている理由について次に説明する。

【００２０】図３は、中間転写ベルト上のトナー付着量
と正反射光のセンサ出力との関係を示す図であり、図４
は、中間転写ベルト上のトナー付着量と拡散反射光のセ
ンサ出力との関係を示す図である。

【００２１】図３に示すように、正反射光の場合は、黒
トナーからのセンサ出力はトナー付着量の増加に比例し
て減少するので、黒トナーによるパッチの濃度は正反射
光により測定することができる。それに対して、カラー
トナーからのセンサ出力はトナー付着量には比例しない
のでカラートナーによるパッチの濃度は正反射光では測
定することができない。

【００２２】図４に示すように、拡散反射光の場合は、
黒トナーからのセンサ出力はトナー付着量に関係なくほ
ぼ一定なので、黒トナーによるパッチの濃度は拡散反射
光によっては測定することができない。それに対して、
カラートナーからの受光センサ出力はトナー付着量に比
例して増加するのでカラートナーによるパッチの濃度は
拡散反射光により測定することができる。そこで、従来
の画像形成装置においては、通常、黒トナーによるパッ
チの濃度は正反射光で測定し、カラートナーによるパッ
チの濃度は拡散反射光で測定するように構成されてい
る。

【００２３】図５は、従来の画像形成装置におけるパッ
チ濃度測定センサのタイミングチャートである。

【００２４】従来の画像形成装置では、黒トナーによる
パッチ、続いて各カラートナーによるパッチの順序でパ
ッチを形成しこの順序で各パッチの濃度を測定する方式
と、各カラートナーによるパッチ、続いて黒トナーによ
るパッチの順序でパッチを形成しこの順序で各パッチの
濃度を測定する方式とがある。図５には、黒トナーによ
るパッチ、続いて各カラートナーによるパッチの順序で
各パッチの濃度を測定する方式における各パッチ測定の
タイミング、および正反射用発光素子と拡散反射用発光
素子の点灯オン／オフのタイミングが示されている。

【００２５】通常、発光素子は点灯してから発光素子の
出力が安定するまでに約数１０秒の発光安定時間を必要
とし、その間はトナー濃度測定を行うことはできない。
従って、図５に示すように、ｔ２の時点でＫ（黒）トナ
ーによるパッチの濃度測定を開始するにはそれに先立ち
ｔ１の時点で正反射用発光素子２４（図２参照）を点灯
しておかなければならない。すなわち、正反射用発光素
子２４の発光安定時間Ｔ１だけのロスタイムが発生す
る。また、黒トナーによるパッチの濃度測定が終了した
時点ｔ３において拡散反射用発光素子２６（図２参照）
を点灯しても、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間
Ｔ２経過後のｔ４の時点になるまでは、Ｃ，Ｍ，Ｙの各
カラートナーによるパッチ濃度測定を開始するわけには
いかない。

【００２６】ここで、パッチからの正反射光および拡散
反射光の双方を１個の受光素子で受光した場合の、受光
センサからの合成出力とトナー付着量との関係について
以下に説明する。

【００２７】図６は、中間転写ベルト上のトナー付着量
と正反射光および拡散反射光の合成出力との関係を示す
図である。

【００２８】図６に示すように、黒トナーの合成出力は
トナー付着量の増加に比例して減少するので、正反射光
および拡散反射光の合成出力により黒トナーによるパッ
チの濃度測定は可能であることがわかる。そこで、本発
明の各実施形態におけるパッチ濃度センサ１４（図１参
照）は、正反射用発光素子２４と拡散正反射用発光素子
２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチ
の濃度を測定するように構成されている。

【００２９】しかし、図６に示すように、カラートナー
の場合、正反射光および拡散反射光の合成出力はトナー
付着量には比例しないので、カラートナーによるパッチ
の濃度を測定することはできない。そこで、本実施形態
では、カラートナーによるパッチの濃度を測定する時に
は、拡散反射光のみで測定を行うようにしている。

【００３０】以下に、本発明のいくつかの実施形態につ
いて順次説明する。

【００３１】図７は、本発明の第１の実施形態における
パッチ濃度測定のタイミングチャートである。

【００３２】図７に示すように、この第１の実施形態で
は、パッチ濃度センサ１４（図２参照）が、Ｋ（黒）ト
ナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子
２４を点灯するとともに拡散反射用発光素子２６をも点
灯するように構成されている。すなわち、ｔ２の時点に
おける黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち、ｔ１
の時点において正反射用発光素子２４を点灯するととも
に拡散反射用発光素子２６をも点灯する。こうすること
により、正反射用発光素子２４の発光安定時間Ｔ１の間
に拡散反射用発光素子２６の発光を安定化させることが
できるので、黒トナーによるパッチの濃度測定終了時点
ｔ３において直ちにＣ，Ｍ，Ｙのカラートナーによるパ
ッチの濃度測定を開始することができ、拡散反射用発光
素子２６の発光安定時間Ｔ２のロスタイムをなくすこと
ができる。

【００３３】従って、時点ｔ１から時点ｔ５までの全測
定時間は、図５に示した従来例よりも発光安定時間Ｔ２
分だけ短縮され、その時間に対応する画像形成コストを
低減させることができる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００３５】図８は、本発明の第２の実施形態における
パッチ濃度測定のタイミングチャートである。

【００３６】図８に示すように、この第２の実施形態で
は、パッチ濃度センサ１４（図２参照）が、拡散反射用
発光素子２６を常時点灯させておくように構成されてい
る。すなわち、この画像形成装置の電源スイッチをオン
にしたｔ０の時点で、拡散反射用発光素子２６は点灯を
開始し、以後電源スイッチをオフにするまで点灯させた
ままの状態に保たれる。こうすることにより、拡散反射
用発光素子２６は電源スイッチオンと同時に点灯が行わ
れ安定化された状態に保たれているので、拡散反射用発
光素子２６の発光安定時間を実質的になくすことができ
る。さらに、この第２の実施形態では、拡散反射用発光
素子２６をオンオフするための切換え制御回路やＩ／Ｏ
端子が不要となるので、その分だけコストを低減させる
という効果もある。

【００３７】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。

【００３８】この第３の実施形態は、パッチ濃度測定手
段が、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カ
ラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用
発光素子からパッチへの光の照射を停止させるものであ
る。この、正反射用発光素子からの光の照射を停止させ
るための装置の態様を図９に示す。

【００３９】図９は、本発明の第３の実施形態における
正反射用発光素子からの光の照射を停止させるシャッタ
装置の平面図（ａ，ｂ）および側面図（ｃ）である。

【００４０】図９に示すように、この第３の実施形態で
は、パッチ濃度センサ１４（図２参照）に、黒トナーに
よるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによる
パッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子２４（図
２参照）からの、パッチへの光の照射を停止させるシャ
ッタ装置３０が備えられている。

【００４１】このシャッタ装置３０は、開口３２と、カ
ム状突起部３３と、回転軸３４を有し、正反射用発光素
子２４からの光を遮断する閉位置３１ａまたは正反射用
発光素子２４からの光を開口３２を通じて通過させる開
位置３１ｂのいずれかの位置に切替自在なシャッタ板３
１、シャッタ板３１のカム状突起部３３に係合してシャ
ッタ板３１を閉位置３１ａまたは開位置３１ｂに切り替
えるための係合部材３５、係合部材３５を駆動する駆動
ロッド３６、および駆動ロッド３６を駆動するソレノイ
ド３７などからなる。

【００４２】この第３の実施形態では、図９に示すシャ
ッタ装置３０のシャッタ板３１を用いて黒トナーによる
パッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッ
チの濃度測定開始前に、正反射用発光素子２４からパッ
チへの光の照射を停止させる。すなわち、この第３の実
施形態は、図７に示した第１の実施形態および図８に示
した第２の実施形態における正反射用発光素子２４の点
灯操作および消灯操作を、シャッタ板３１の開閉操作に
置き換えたものであり、ｔ１時点で正反射用発光素子２
４の点灯操作の代わりに、シャッタ板３１を開位置３１
ｂに切り替え、ｔ３時点で正反射用発光素子２４の消灯
操作を行う代わりに、シャッタ板３１を閉位置３１ａに
切り替える。この第３の実施形態によれば、正反射用発
光素子２４を電気的にオンオフするための制御回路が不
要となるので、その分だけコストを低減させることがで
きる。

【００４３】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。

【００４４】図１０は、通常のパッチ濃度測定手段にお
ける正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線であ
る。

【００４５】通常のパッチ濃度測定手段では、図１０に
示すように、正反射光センサの最大出力レベルＬ１の方
が拡散反射光センサ出力の最大信号レベルＬ２よりも高
い。従って、センサから出力された信号を処理する増幅
回路などを別系統とする必要がありコストアップの一因
となる恐れがある。

【００４６】図１１は、本発明の第４の実施形態におけ
るパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射
光のセンサ出力曲線である。

【００４７】図１１に示すように、第４の実施形態で
は、パッチ濃度センサ１４（図２参照）は、正反射用発
光素子２４と拡散反射用発光素子２６とのうちの正反射
用発光素子２４のみを点灯したときに受光素子２３によ
り得られる最大信号レベルＬ１と、拡散反射用発光素子
２６のみ点灯したときに受光素子２３により得られる最
大の信号レベルＬ２とが略同一となるように調整されて
いる。このように、正反射光および拡散反射光のそれぞ
れの最大信号レベルが略同一になるように調整すること
で共通の増幅回路を使用することができるので、さらに
コストダウンを図ることができる。また、黒トナーによ
るパッチとカラートナーによるパッチを同じ分解能で検
出することができるので階調制御の精度バランスを良好
なレベルに保つことができる。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の画像形
成装置によれば、感光体、像担持体、または画像記録材
の少なくとも一つに黒トナーおよびカラートナーによる
パッチを形成するパッチ形成手段、および受光素子と、
正反射用発光素子と、拡散反射用発光素子とを有するパ
ッチ濃度測定手段を備え、パッチ濃度測定手段が、正反
射用発光素子と拡散反射用発光素子との双方を点灯させ
た状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するものと
したことにより、感光体、像担持体、または画像記録材
の少なくとも一つに形成された黒トナーおよびカラート
ナーによるパッチの濃度を高精度でかつ高速に測定する
ことのできる低コストの画像形成装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置をタンデム型のカラー複
写機に適用した場合の実施形態を示す概要図である。

【図２】図１に示すタンデム型のカラー複写機に用いら
れるパッチ濃度センサの概要図である。

【図３】中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光の
センサ出力との関係を示す図である。

【図４】中間転写ベルト上のトナー付着量と拡散反射光
のセンサ出力との関係を示す図である。

【図５】従来の画像形成装置におけるパッチ濃度測定セ
ンサのタイミングチャートである。

【図６】中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光お
よび拡散反射光の合成出力との関係を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施形態におけるパッチ濃度測
定のタイミングチャートである。

【図８】本発明の第２の実施形態におけるパッチ濃度測
定のタイミングチャートである。

【図９】本発明の第３の実施形態における正反射用発光
素子からの光の照射を停止させるシャッタ装置の平面図
（ａ，ｂ）および側面図（ｃ）である。

【図１０】通常のパッチ濃度測定手段における正反射光
および拡散反射光のセンサ出力曲線である。

【図１１】本発明の第４の実施形態におけるパッチ濃度
測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出
力曲線である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電器 ３ 静電潜像形成装置 ４ 現像器 ５ 転写器 １０ トナー像形成部 １１ 中間転写ベルト １２ ロール １３ パッチ １４ パッチ濃度センサ １５ 制御部 ２１ パッチ ２２ 反射光 ２３ 受光素子 ２４ 正反射用発光素子 ２６ 拡散反射用発光素子 ３０ シャッタ装置 ３１ シャッタ板 ３２ 開口 ３３ カム状突起部 ３４ 回転軸 ３５ 係合部材 ３６ 駆動ロッド ３７ ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 徹 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 宍倉 俊一郎 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 AA05 BB09 CC20 EE02 EE13 FF06 GG03 KK01 MM01 2H027 DA09 DA10 DA50 DE02 DE10 EB04 EC03 EC20 ED01 ED08 ED24 EE07 EF09 FA28 2H030 AB02 AD12 BB23 BB36 BB63 2H077 BA10 DA04 DA05 DA47 DA49 DA63 DA80 DA81 DB14 DB15 EA24 GA13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に静電潜像が形成される感光体を有
   し、該感光体上に静電潜像を形成して、該静電潜像を、
   黒トナーを含む複数色のカラートナーで現像して前記感
   光体上にトナー像を形成し、該トナー像が所定の像担持
   体または画像記録材上に転写され、最終的に該画像記録
   材上にカラー画像を形成する画像形成装置において、 前記感光体、前記像担持体、または前記画像記録材のう
   ちの少なくとも一つに、黒トナーおよび他の色のカラー
   トナーによるパッチを形成するパッチ形成手段と、 各パッチの濃度を測定する、パッチで反射した光を受光
   する受光素子と、パッチで正反射した光が前記受光素子
   に入射する方向からパッチに光を照射する正反射用発光
   素子と、パッチで拡散反射した光が前記受光素子に入射
   する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発光素子
   とを有するパッチ濃度測定手段とを備え、 前記パッチ濃度測定手段が、前記正反射用発光素子と前
   記拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で前記
   黒トナーによるパッチの濃度を測定するものであること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記パッチ濃度測定手段が、黒トナーに
   よるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子を点灯
   させるとともに前記拡散反射用発光素子をも点灯させる
   ものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記パッチ濃度測定手段が、前記拡散反
   射用発光素子を常時点灯させておくものであることを特
   徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記パッチ濃度測定手段が、黒トナーに
   よるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによる
   パッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子からの、
   パッチへの光の照射を停止させるものであることを特徴
   とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記パッチ濃度測定手段は、前記正反射
   用発光素子と前記拡散反射用発光素子とのうちの前記正
   反射用発光素子のみ点灯したときに前記受光素子により
   得られる最大の信号レベルと、前記拡散反射用発光素子
   のみ点灯したときに該受光素子により得られる最大の信
   号レベルとが略同一となるように調整されたものである
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。