JP2002268294A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】像担持体に偏心があってもトナーパッチを形成
するタイミングの制約をすくなくし、しかも短時間でト
ナーパッチ濃度を測定することができる画像形成装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】画像形成装置において、像担持体表面に一
種類以上のテスト用静電潜像を形成するテスト用潜像形
成手段と、テスト用静電潜像の電位もしくはテスト用ト
ナー像の濃度を測定する像測定手段と、測定結果に応じ
て、画像の画質に影響を及ぼす要因の少なくとも１つを
調整する画質調整手段とを備え、テスト用潜像形成手段
は、各種類ごとに、像担持体表面の互いに半回転した位
置に同一のテスト用画像信号に応じた露光光を照射して
同一種類の静電潜像を形成するものであり、像測定手段
は、同一種類ごとに測定値の平均的な値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
などに用いられる電子写真方式の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
などに用いられる画像形成装置では、回転する像担持体
上に基準電位のパッチを形成し、その濃度検知結果に基
づいて現像装置のトナー濃度、現像バイアス電圧、帯電
装置への印加電圧、露光装置の露光量などの画像形成条
件を制御している。

【０００３】しかし回転体である像担持体は必ずしも真
円ではなく偏心しているので、像担持体に形成された基
準電位のパッチを現像して例えば中間転写体上に転写し
た基準トナーパッチの濃度は像担持体が偏心しているこ
とによる回転ムラの影響を受けているので、必ずしも正
確な濃度を検出できないという問題がある。

【０００４】このため、例えば露光光の強度を設定する
ため、同じ画素値（又は階調値）の網点又はスクリーン
を形成させる露光光の強度を変化させて形成したトナー
パッチの濃度に基づいて目標濃度を得るための最適露光
光強度を正確に求めることなどが困難となっている。

【０００５】この問題に対して、トナーパッチの形成位
置と地肌の測定位置が同じ位置となるようにタイミング
を合わせ、像担持体の回転周期に同期させてトナーパッ
チを順次形成させるとともに濃度検知を行ない、像担持
体の回転変動による誤差分を除去する技術が特開平４−
１４６４５９号公報に開示されている。

【０００６】この技術によれば、地肌の濃度測定のタイ
ミングとトナーパッチの濃度測定のタイミングを像担持
体の回転周期に同期させ、同じ位置で測定するので偏心
による影響が除去できるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１４６４５９号公報に開示されている技術によれ
ば、１つのトナーパッチの測定に、地肌測定に1周期、
トナーパッチの測定に1周期必要であるから、合計２周
期分必要である。

【０００８】また、測定位置を合わせるため、地肌と同
期を取る必要があり、トナーパッチ形成のタイミングが
制約され、セットアップに時間がかかり過ぎるという問
題がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑み、像担持体に偏
心があってもトナーパッチを形成するタイミングの制約
をすくなくし、しかも短時間でトナーパッチ濃度を測定
することができる画像形成装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【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、所定の方向に回転しながら露光光
の照射を受けることにより表面に静電潜像が形成される
像担持体と、上記像担持体に画像信号に応じた露光光を
照射して該像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置
と、上記像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現
像して該像担持体表面にトナー像を形成する現像装置と
を備え、上記像担持体上に形成されたトナー像を最終的
に記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒
体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装
置において、上記像担持体に、一種類以上のテスト用画
像信号それぞれに応じた各露光光を照射して該像担持体
表面に一種類以上のテスト用静電潜像のペアを形成する
テスト用潜像形成手段と、上記テスト用潜像形成手段に
より形成されたテスト用静電潜像の電位もしくは該テス
ト用静電潜像がトナーで現像されてなるテスト用トナー
像の濃度を測定する像測定手段と、上記像測定手段によ
る測定結果に応じて、最終的に記録媒体上に形成される
画像の画質に影響を及ぼす要因の少なくとも一つを調整
する画質調整手段とを備え、上記テスト用潜像形成手段
は、各種類ごとに、上記像担持体表面の互いに半回転し
た位置に同一のテスト用画像信号に応じた露光光を照射
して同一種類の静電潜像のペアを形成するものであり、
上記像測定手段は、同一種類ごとに測定値の平均的な値
を求めるものであることを特徴とする。

【００１１】ここで、上記像担持体と接触し、該像担持
体上に形成されたトナー像の転写を受ける循環移動する
循環ベルトを備え、上記像測定手段は、上記循環ベルト
上に転写された上記テスト用トナー像の濃度を測定する
ものであることが好ましい態様である。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本発明の画像形成装置の第１の実
施形態を示す概略構成図である。

【００１４】図１に示す画像形成装置は、回転する感光
体ドラム１０が備えられている。

【００１５】この感光体ドラム１０は、画像形成制御を
行う制御部２１により制御された露光装置１１から露光
光の照射を受け、その感光体ドラム１０の表面に静電潜
像が形成される。

【００１６】その感光体ドラム１０に形成された静電潜
像は、現像装置１２によりトナーで現像され、感光体ド
ラム１０の表面にトナー像が形成される。

【００１７】感光体ドラム１０の回転方向Ａの現像装置
１２の下流には、感光体ドラム１０上のトナー像の濃度
を測定する濃度センサ２０が備えられ、濃度測定センサ
２０で測定された測定値は、露光光の強度を調整する制
御部２１に送信される。

【００１８】感光体ドラム１０に形成されたトナー像
は、その感光体ドラム１０の回転により１次転写位置に
搬送され、１次転写装置１４の作用により、感光体ドラ
ム１０上のトナー像が中間転写ベルト１３上に転写され
る。

【００１９】制御部２１は、ここでは露光光の強度を調
整をすることにより、プリントされる用紙上の画像の濃
度を最適化しているが、これに限定される必要はなく、
濃度測定センサ２０で測定された測定値に基づいて、感
光体ドラム１０を均一に帯電させる帯電電圧、現像装置
１２の現像バイアス電圧、１次転写装置１４の転写電
圧、現像装置１２へのトナー供給などを調整することに
より用紙上の画像の画質を調整することもできる。

【００２０】現像装置１２には４色のトナーが収納され
ており、上記の感光体ドラム１０への各色に対応する静
電潜像の形成、現像装置１２による対応する色トナーに
よる現像、１次転写装置１４によるその色トナーの中間
転写ベルト１３への転写が４回繰り返され、中間転写ベ
ルト１３上に４色のトナー像が順次重なるように形成さ
れる。

【００２１】この中間転写ベルト１３上に形成されたト
ナー像は、用紙トレイ１５から搬送ロール１７により２
次転写位置に搬送されてきた用紙１６上に２次転写装置
１８により２次転写される。

【００２２】２次転写された用紙上のトナー像は、定着
装置１９により用紙上に定着される。

【００２３】本実施形態においては、制御部２１は、所
定の階調値のデータを創生し、その階調値のデータをパ
ルス変調して３種類の振幅が異なるパルス変調信号を一
定間隔で生成する。

【００２４】露光装置１１は、その変調信号に基づいて
３種類の強度が異なる露光光を感光体ドラム１０に照射
する。

【００２５】この３種類の露光光の照射は、感光体ドラ
ム１０の半回転毎に２回行われるので、感光体ドラム１
０上には３種類の異なる電位の同寸大のテスト用潜像が
各２箇所づつ６箇所に形成される。

【００２６】現像装置１２は、その６箇所に形成された
同寸大のテスト用潜像を現像して、感光体ドラム１０上
には３種類の濃度が異なる同寸大のテスト用トナー像が
各２箇所づつ６箇所に形成される。

【００２７】なお、ここでは感光体ドラム１０上に３種
類の濃度が異なる同寸大のテスト用トナー像を各２箇所
づつ６箇所に形成しているが、必ずしもこれに限定され
るものではなく、１種類であっても、感光体ドラムの半
回転した位置に同一のものが形成されればよい。

【００２８】濃度センサ２０は、感光体ドラム１０上に
形成されたこれらのトナー像の濃度を測定するととも
に、感光体ドラム１０の１周期に亘りサンプリングした
感光体ドラム１０表面の地肌の濃度を測定し、制御部２
１にその測定結果を送信する。

【００２９】ここでは、中間転写ベルト方式の画像形成
装置について説明したが、画像形成装置はこれに限定さ
れるものではなく、直接転写方式の画像形成装置であっ
ても、また中間転写体を用いる画像形成装置であっても
よい。

【００３０】図２は、感光体ドラムの６箇所に形成した
テスト用トナー像と、感光体ドラムの偏心に伴う周期変
動パターンをあらわす図である。

【００３１】図２において、縦軸は、濃度センサの出力
（センサ受光電流値）をあらわし、横軸は、時間をあら
わしている。

【００３２】感光体ドラムは偏心しているので、感光体
ドラムを回転すると感光体ドラム表面と濃度センサとの
間の距離は周期変動する。

【００３３】一般に、この周期変動は、感光体ドラム１
回転を１周期とするサインカーブ２５を描くことが知ら
れている。

【００３４】図中の周期変動曲線は、感光体ドラム表面
の地肌を濃度センサで無数に測定し、その測定値を結ん
だ曲線であり、感光体ドラム１回転を１周期とするサイ
ンカーブ２５を描いている。

【００３５】感光体ドラムの地肌の濃度は、感光体ドラ
ム１週期に亘りサンプリングした複数箇所で測定した測
定値を平均することにより、この周期変動による濃度測
定値の変動を取り除くことができる。

【００３６】ここでは、周期変動を取り除いた平均値を
Ｖ cleanとする。

【００３７】次に、図中のＡＤＣ１ａ，ＡＤＣ２ａ，Ａ
ＤＣ３ａは、露光装置から感光体ドラムの一定エリアに
３種類の強度が異なる露光光ＬＤ１ａ，ＬＤ２ａ，ＬＤ
３ａを照射し現像装置で現像して形成した、３種類の濃
度が異なる同寸大のテスト用トナー像をあらわしてい
る。

【００３８】また、サインカーブ２５から矩形状に出力
が低下しているその矩形の底辺２６は、ＡＤＣ１ａ，Ａ
ＤＣ２ａ，ＡＤＣ３ａのそれぞれの濃度を濃度センサで
測定した測定値をあらわしている。

【００３９】さらに、図中のＡＤＣ１ｂ，ＡＤＣ２ｂ，
ＡＤＣ３ｂは、ＡＤＣ１ａ，ＡＤＣ２ａ，ＡＤＣ３ａと
同様にして、３種類の強度が異なる露光光ＬＤ１ｂ，Ｌ
Ｄ２ｂ，ＬＤ３ｂを照射し、現像装置で現像して形成し
た３種類の濃度が異なる同寸大のテスト用トナー像をあ
らわしている。

【００４０】サインカーブ２５から矩形状に出力が低下
しているその矩形の底辺２６は、ＡＤＣ１ｂ，ＡＤＣ２
ｂ，ＡＤＣ３ｂのそれぞれの濃度を濃度センサで測定し
た測定値をあらわしている。

【００４１】なお、ＡＤＣ１ｂとＡＤＣ１ａ、ＡＤＣ２
ｂとＡＤＣ２ａ、およびＡＤＣ３ｂとＡＤＣ３ａとはそ
れぞれ感光体ドラムの半周期分ずれて形成されている。

【００４２】したがって、ＡＤＣ１ｂの濃度測定値とＡ
ＤＣ１ａの濃度測定値、ＡＤＣ２ｂの濃度測定値とＡＤ
Ｃ２ａの濃度測定値、およびＡＤＣ３ｂの濃度測定値と
ＡＤＣ３ａの濃度測定値とをそれぞれ平均すれば、感光
体ドラムの周期的変動による濃度測定値の変動をキャン
セルすることができるので、各トナー像の濃度値を得る
ことができる。

【００４３】今、露光装置から照射される露光光が、Ｌ
Ｄ１ａの強度＞ＬＤ２ａの強度＞ＬＤ３ａ強度という関
係にあるものとすれば、３種類の濃度が異なるテスト用
トナー像それぞれの濃度測定値を平均した平均濃度測定
値ＡＤＣ１，ＡＤＣ２，ＡＤＣ３は、露光光強度に反比
例し、ＡＤＣ１＞ＡＤＣ２＞ＡＤＣ３という関係にな
る。

【００４４】また、濃度測定センサの発光素子や受光素
子のバラツキを補正するために平均濃度測定値ＡＤＣ
１，ＡＤＣ２，ＡＤＣ３を感光体ドラムの地肌の平均濃
度Ｖcleanで除した相対反射率ＲＡＤＣ１、ＲＡＤＣ
２、ＲＡＤＣ３についても同様の関係が成り立つ。

【００４５】図３は、露光装置の露光光量と平均濃度測
定値とを用いて目標濃度を得るための露光光の強度を求
める図である。

【００４６】図３において、縦軸は、相対反射率（ＲＡ
ＤＣ）をあらわし、横軸は、露光装置から照射された露
光光の強度をあらわしている。

【００４７】図中の●印は、図２を用いて説明した３種
類の濃度が異なるテスト用トナー像それぞれの濃度測定
値の平均濃度測定値を、感光体ドラムの地肌の平均濃度
Ｖcleanで除した相対反射率ＲＡＤＣ１、ＲＡＤＣ２、
ＲＡＤＣ３を求めて、その求めた相対反射率ＲＡＤＣ
１、ＲＡＤＣ２、ＲＡＤＣ３をそれぞれプロットしたも
のであり、グラフはそのプロットした点を直線で結んだ
ものである。

【００４８】なお、３種類の濃度が異なるテスト用トナ
ー像は、３種類の強度が異なる露光光ＬＤ１、ＬＤ２Ｌ
Ｄ３（ＬＤ１ａとＬＤ１ｂ等は等しい）を照射したもの
であるが、照射面積がそれぞれひとしいので、露光光の
強度を光量として捕らえることもできる。

【００４９】次に、求めた相対反射率を結んだ直線を用
いて目標濃度ＲＡＤＣを得るための光量ＬＤを直線近似
により求める。

【００５０】図中のグラフから、目標濃度ＲＡＤＣはＲ
ＡＤＣ２とＲＡＤＣ３との間にあるので、求める光量Ｌ
ＤもＬＤ２とＬＤ３との間にあることがわかる。したが
って、直線近似により、 ＬＤ＝ＬＤ３＋（ＬＤ２−ＬＤ３）×α α＝（ＲＡＤＣ−ＲＡＤＣ３）／（ＲＡＤＣ２−ＲＡＤ
Ｃ３）なる関係式により求めることができる。

【００５１】ここでは、３種類のテスト用トナー像を形
成しているが、３種類に限定するものではなく、１種類
であっても、４種類以上であってもよい。

【００５２】また目標とする濃度を得る光量を直線近似
式を用いて計算で求めているが、予め対応表を作成し、
その対応表から求めることもできる。

【００５３】このようにテスト用トナー像を感光体ドラ
ムの半周期毎に形成し、その平均を求めることによりそ
のトナー像の濃度としているので、感光体の偏心などに
よる変動分は相殺されるので、高精度に濃度測定ができ
る。

【００５４】また、感光体ドラムの地肌の濃度を、プリ
ントの最初に１周期分測定しておけば、地肌の濃度が大
きく変動しない範囲においては、地肌の測定周期などの
制約を受けることなく半周期間の濃度測定により光量調
整用の濃度測定が可能である。

【００５５】次に、本発明の画像形成装置の第２の実施
形態について説明する。

【００５６】図４は、第２の実施形態の画像形成装置を
示す図である。

【００５７】本実施形態は、図１に示す第１の実施形態
の画像形成装置と較べ、感光体ドラム１０の回転方向Ａ
における露光装置１１の下流、現像装置１２の上流に電
位計２２を備え、テスト用トナー像に換わって、テスト
用静電潜像の電位を測定し、その測定結果を制御部２１
に送信する点が相違するが、それ以外の点は共通するの
で、同一の構成要素は同一の符号を付し説明は省略す
る。

【００５８】図４において、感光体ドラム１０の回転方
向Ａにおける露光装置１１の下流、現像装置１２の上流
に、電位計２２を備え、電位計２２は、露光装置１１か
ら感光体ドラム表面に露光光の照射を受けて形成したテ
スト用静電潜像の電位を測定する。

【００５９】静電潜像の電位も感光体ドラム１０の偏心
によりサインカーブを描くので、現像装置で現像された
テスト用トナー像と同様に、感光体ドラム１０の半回転
した位置に同一のテスト用静電潜像を形成してその電位
を測定し、２つの同一のテスト用静電潜像の測定値を平
均することにより、感光体ドラム１０の偏心による影響
を除去した正確な電位を測定することができる。

【００６０】次に本発明の画像形成装置の第３の実施形
態について説明する。

【００６１】図５は、第３の実施形態の画像形成装置を
示す図である。

【００６２】第３の実施形態は、第１の実施形態と較べ
て、感光体ドラム１０に形成されたテスト用トナー像を
中間転写ベルト１３に順次転写し、中間転写ベルト１３
に転写されたテスト用トナー像を濃度測定用センサ２３
で測定する点、および感光体ドラム１０の地肌の換わり
に、テスト用トナー像の転写を受けた中間転写ベルト１
３の、転写を受ける区間の地肌の濃度を測定する点が相
違するが、その他は共通するので、同一の構成要素は同
一の符号を付し、説明は省略する。

【００６３】図５に示す画像形成装置は、中間転写ベル
ト１３の循環移動方向Ｂの感光体ドラム１０の下流側に
濃度測定用センサ２３を備え、濃度測定用センサ２３で
測定された測定値は制御部２１に送信される。

【００６４】本実施形態においては、制御部２１は、第
１の実施形態と同様に、感光体ドラム１０上に３種類の
異なる電位の同寸大のテスト用潜像を各２箇所づつ６箇
所に形成させ、現像装置１２に現像させて感光体ドラム
１０上に３種類の濃度が異なる同寸大のテスト用トナー
像を各２箇所づつ６箇所に形成させるが、６箇所に形成
させたそれらのテスト用トナー像は、中間転写ベルト１
３上に順次転写される。

【００６５】中間転写ベルト１３上に順次転写されたそ
れらのテスト用トナー像の濃度は、濃度測定用センサ２
３で測定される。また、濃度測定用センサ２３は、テス
ト用トナー像の転写を受けるために中間転写ベルト１３
が感光体ドラム１０と接触する、感光体ドラム１０１回
転分に相当する区間の地肌の濃度も測定する。

【００６６】中間転写ベルト１３に厚みムラや速度変動
等がないか、または変動等をキャンセルする手段が採ら
れている場合には、感光体ドラム１０上に形成されたテ
スト用トナー像を中間転写ベルト１３に転写したトナー
像は、感光体ドラム１０の変動分がそのまま移行したも
のと考えることができるので、中間転写ベルト１３上に
転写されたトナー像の濃度を測定して、第１の実施形態
と同様の方法を用いて、目標濃度を得るための露光光の
光量などを求めることができる。

【００６７】なお、ここでは、中間転写ベルト１３につ
いて説明したが、中間転写ベルト１３に換わり中間転写
ドラムであってもよく、また用紙搬送ベルトであっても
よい。

【００６８】

【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、感光体に偏心などの回転ムラがあって
も目標濃度を得るための露光光の光量を正確に、短時間
に測定ができるので、画像形成装置のセットアップ時間
を短縮できるとともに、画像形成条件に反映させること
により高画質の画像を得ることができる。

【００６９】また、感光体の地肌と非同期で濃度測定が
できるので、感光体上に基準位置を設ける必要がない等
測定上の制約が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す
概略構成図である。

【図２】感光体ドラムの６箇所に形成した濃度測定用ト
ナー像と、感光体ドラムの偏心に伴う周期変動パターン
をあらわす図である。

【図３】露光装置の露光光量と平均濃度測定値とを用い
て目標濃度を得るための露光光の強度を求める図であ
る。

【図４】第２の実施形態の画像形成装置を示す図であ
る。

【図５】第３の実施形態の画像形成装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １１ 露光装置 １２ 現像装置 １３ 中間転写ベルト １４ １次転写装置 １５ 用紙トレイ １６ 用紙 １７ 搬送ロール １８ ２次転写装置 １９ 定着装置 ２０ 濃度センサ ２１ 制御部 ２２ 電位計 ２３ 濃度測定用センサ ２５ サインカーブ ２６ 底辺

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA01 DA07 DA09 DA10 DE02 DE05 DE07 EA02 EA20 EB04 EC02 EC03 EC04 EC06 EC07 EC08 EC10 EC19 ED01 ED06 ED24 EE07 EF08 2H076 AB21 DA04 DA06 DA07 DA31 2H200 FA16 GA23 GA32 GA35 GA47 GA50 HA03 HB12 HB22 JA02 JC03 JC20 PB17 PB39

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の方向に回転しながら露光光の照射を
   受けることにより表面に静電潜像が形成される像担持体
   と、前記像担持体に画像信号に応じた露光光を照射して
   該像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記
   像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像して該
   像担持体表面にトナー像を形成する現像装置とを備え、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録媒
   体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定
   着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置におい
   て、 前記像担持体に、一種類以上のテスト用画像信号それぞ
   れに応じた各露光光を照射して該像担持体表面に一種類
   以上のテスト用静電潜像を形成するテスト用潜像形成手
   段と、 前記テスト用潜像形成手段により形成されたテスト用静
   電潜像の電位もしくは該テスト用静電潜像がトナーで現
   像されてなるテスト用トナー像の濃度を測定する像測定
   手段と、 前記像測定手段による測定結果に応じて、最終的に記録
   媒体上に形成される画像の画質に影響を及ぼす要因の少
   なくとも一つを調整する画質調整手段とを備え、 前記テスト用潜像形成手段は、各種類ごとに、前記像担
   持体表面の互いに半回転した位置に同一のテスト用画像
   信号に応じた露光光を照射して同一種類の静電潜像のペ
   アを形成するものであり、 前記像測定手段は、同一種類ごとに測定値の平均的な値
   を求め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】前記像担持体と接触し、該像担持体上に形
   成されたトナー像の転写を受ける循環移動する循環ベル
   トを備え、 前記像測定手段は、前記循環ベルト上に転写された前記
   テスト用トナー像の濃度を測定す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。