JP2003029476A

JP2003029476A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003029476A
Application number: JP2001212076A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suzuki; 一生鈴木; Nobuhiko Zaima; 暢彦財間
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】制御時間や検知トナー像を無駄に増加するこ
となく、低濃度から高濃度まで高精度な濃度検知を行う
ことを目的とする。【解決手段】センサ出力をローパスフィルタを通して
検知し、検知するトナー像濃度に応じてフィルタ定数を
変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ・ビームプリ
ンタ、静電記録装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、本発明の一実施例を示している
が、この一実施例に示される画像形成装置に基づいて従
来のカラー画像形成装置の概略構成図を示す。

【０００３】本例のカラー画像形成装置は、上部にデジ
タルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プ
リンタ部を有する。

【０００４】リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラ
ス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査した原
稿３０からの反射光像を、レンズ３３によりフルカラー
センサ３４に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カ
ラー色分解画像信号に、（図示しない）増幅回路を経
て、（図示しない）ビデオ処理ユニットにて処理を施
し、プリンタ部に送出する。

【０００５】プリンタ部において、像担持体である感光
ドラム１を矢印方向Ｒ１に回転自在に担持し、感光ドラ
ム１の周りに前露光ランプ１１、コロナ帯電器２、露光
光学系３、電位センサ１２、４個の現像器４ｙ、４ｃ、
４ｍ、４ｂｋ、濃度検知センサ１３、転写装置５、クリ
ーニング器６を配置する。

【０００６】レーザビーム露光光学系３は、リーダ部か
らの画像信号を入力し、レーザ出力部（不図示）にて光
信号に変換した後、レーザ光をポリゴンミラー３ａで反
射し、レンズ３ｂおよびミラー３ｃを通って、感光ドラ
ム１の面を線状に走査（ラスタスキャン）する光像Ｅに
変換する。

【０００７】プリンタ部にて画像形成時には、まず、感
光ドラム１を矢印方向Ｒ１に回転させ、前露光ランプ１
１で除電した後、コロナ帯電器２により一様に帯電し、
各分解色ごとに光像Ｅを照射して潜像を形成する。

【０００８】つぎに、各分解色ごとに所定の現像器を動
作させて、感光ドラム１上の潜像を現像し、感光ドラム
１上に樹脂を基体としたトナーによる画像を形成する。
現像器は、偏心カム２４ｙ、２４ｃ、２４ｍ、２４ｂｋ
の動作により、各分解色に応じて択一的に感光ドラム１
に接近するようにしている。

【０００９】さらに、感光ドラム１上のトナー画像を、
記録材カセット７より搬送系および転写装置５を介して
感光ドラム１と対向した位置に供給された記録材に転写
する。転写装置５は、本例では転写ドラム５ａ、転写帯
電器５ｂ、記録材を静電吸着させるための吸着帯電器５
ｃとこれと対向する吸着ローラ５ｇ、内側帯電器５ｄ、
外側帯電器５ｅとを有し、回転駆動されるように軸支さ
れた転写ドラム５ａの周面開口域には誘電体からなる記
録材担持シート５ｆを円筒状に一体的に張設している。
記録材担持シート５ｆはポリカーボネートフィルム等の
誘電体シートを使用している。

【００１０】転写ドラム５ａを回転させるにしたがって
感光ドラム１上のトナー像は転写帯電器５ｂにより記録
材担持シート５ｆに担持された記録材上に転写する。こ
のように記録材担持シート５ｆに吸着搬送される記録材
には所望数の色画像が転写され、フルカラー画像を形成
する。

【００１１】４色モードの場合、このようにして４色の
トナー像の転写を終了すると記録材を転写ドラム５ａか
ら分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂおよび分離帯電器
５ｈの作用によって分離し、熱ローラ定着器９を介して
トレイ１０に排紙する。

【００１２】他方、転写後感光ドラム１は、表面の残留
トナーをクリーニング器６で清掃した後、再度画像形成
工程に供する。

【００１３】記録材の両面に画像を形成する場合には、
定着器９を排出後、すぐに搬送パス切替ガイド１９を駆
動し、排紙縦パス２０を経て、反転パス２１ａに導いた
後、記録材を一旦停止させ、反転ローラ２１ｂの逆転に
より、送り込まれた際の後端を先頭にして送り込まれた
方向と反対向きに退出させ、記録材を裏返して中間トレ
イ２２にストックする。その後再び上述した画像形成工
程によってもう一方の面に画像を形成する。

【００１４】また、転写ドラム５ａ上の記録材担持シー
ト５ｆ上は、感光ドラム１、現像装置４、クリーニング
器６等からの粉体の飛散付着、また記録材のジャム（紙
づまり）時にトナーが付着すること、両面画像形成時に
記録材上のオイルが付着する場合があること、等により
汚染されるが、ファーブラシ１４と記録材担持シート５
ｆを介して該ブラシ１４に対向するバックアップブラシ
１５や、オイル除去ローラ１６と記録材担持シート５ｆ
を介して該ローラ１６に対向するバックアップブラシ１
７の作用により清掃された後、再度画像形成プロセスに
供せられる。このような清掃は前回転時、後回転時に行
い、また、ジャム発生時に随時行う。

【００１５】また、本例においては、転写ドラム偏心カ
ム２５を動作させ、転写ドラム５ｆと一体化しているカ
ムフォロワ５ｉを作動させることにより、記録材担持シ
ート５ａと感光ドラム１とのギャップを所定タイミング
で所定間隔に設定可能な構成としている。例えば、スタ
ンバイ中または電源オフ時には、転写ドラムと感光ドラ
ムの間隔を離し、感光ドラムの回転駆動から転写ドラム
の回転を独立させることが可能な構成である。

【００１６】また、各現像器４は第１および第２の攪拌
・搬送手段４２Ａ、４２Ｂを備えており、両者は現像剤
を互いに反対方向に搬送するように構成されている。ま
た、第１攪拌・搬送手段４２Ａの上方には現像スリーブ
４１が配置されている。

【００１７】上記の一連の画像形成動作において現像器
４は、以下のように動作している。静電潜像が現像位置
に達するときに、現像バイアス電源からＡＣ、ＤＣ重畳
された現像バイアスが現像スリーブ４１に印加され、図
示されていない現像スリーブ駆動装置により現像スリー
ブ４１が矢印Ｂ方向に回転し、現像器４は現像加圧カム
２４により感光ドラムの方へと加圧され、静電潜像を可
視像化する。

【００１８】また、濃度検知センサ１３は発光素子とし
て近赤外光のＬＥＤ、受光素子としてフォトダイオード
を用いて、顕像化されたトナー像ののった感光ドラム１
上の正反射光を検出するものである。こうして検出した
トナー像濃度から、トナー／キャリア濃度を制御した
り、帯電バイアスを制御したりしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記の濃度センサで、
特に低濃度のトナー像を検出する際、感光ドラム上の傷
等の影響により、濃度センサ出力が不安定になり、結果
的に検出精度が悪いといった問題がある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置は、下記の構成によって上記目的を達成できた。

【００２１】（１）帯電、露光、現像を経て、転写材上
に転写する画像形成装置において、像担持体上に顕像化
されたトナー像濃度を検出する光センサを有し、該光セ
ンサの出力信号をローパスフィルタ回路を通して検出
し、該ローパスフィルタ回路定数を複数設定可能で、検
出するトナー像濃度レベルに応じてローパスフィルタ回
路定数を変えることを特徴とする画像形成装置。

【００２２】（２）検出するトナー像レベルが低濃度の
時はローパスフィルタ効果が大きく、高濃度の時はロー
パスフィルタ効果が小さくなるようローパスフィルタ定
数を変えることを特徴とする前記（１）記載の画像形成
装置。

【００２３】（３）該光センサが、該トナー像濃度を正
反射光を用いて検出することを特徴とする前記（１）又
は（２）記載の画像形成装置。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像濃度制御
装置および画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明
する。なお、下記の実施例の説明においては、本発明は
前出の画像形成装置に具現化するものとし、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、本発明の特徴部分について説明する。

【００２５】（実施例１）本発明の第１実施例について
説明する。

【００２６】図２に示すように本実施例では感光ドラム
１上のトナー像の乱反射光を検知する濃度検知センサ１
３が配置されている。このセンサの模式図を図３に示
す。１３ａはＬＥＤ、１３ｂはフォトダイオードであ
る。このセンサでのトナー像濃度に対する光量の関係を
示すグラフを図４に示す。

【００２７】次にこのセンサを用いて、濃度０．３のト
ナー像を検出したときのセンサ出力を図５に示す。この
センサ出力変動を軽減するためにセンサ出力信号をロー
パスフィルタ回路を通して得た出力を図６に示す。ま
た、ローパスフィルタ効果がさらに大きくなるよう定数
を変えたものを図７に示す。図５、６、７からわかるよ
うに、ローパスフィルタ効果を大きくするにつれ、出力
変動幅が小さくなるが、波形のなまりにより、濃度検知
の有効長が小さくなっていくことがわかる。濃度検知の
有効長が小さくなると、その有効長を確保するために、
形成するトナー像自体の大きさを大きくしなければなら
ず、制御時間が長くなったり、濃度検知のためのトナー
消費量が多くなったりといった不都合がある。

【００２８】次に濃度１．３のトナー像を検出したとき
のセンサ出力を図８に示す。上と同様にローパスフィル
タ回路を通した出力を図９に、ローパスフィルタ効果が
さらに大きくなるよう定数を変えたものを図１０に示
す。図８、９、１０からわかるように、高濃度のトナー
像ではセンサ出力変動が小さく、ローパスフィルタ効果
を大きくしても出力変動幅は変化ないが、波形のなまり
により、濃度検知に有効なトナー像長が小さくなってい
くことがわかる。

【００２９】このように低濃度のトナー像を検出した際
のセンサ出力は出力の変動が大きく、高濃度のトナー像
を検出した際のセンサ出力は出力の変動が小さいのは、
低濃度ではトナー像の下地である像担持体の反射率の影
響を受けるためである。トナーなし状態でのセンサ出力
を図１１に示す。これからわかるようにトナーなし状態
でのセンサ出力変動は大きく、像担持体周期であること
から、検知部の下地である像担持体表面性に起因する出
力変動であることがわかる。従って下地を覆い隠すトナ
ー像濃度が高いほどその出力変動が小さくなる。

【００３０】本実施例では低濃度と高濃度２種類のトナ
ー像を濃度検知センサ１３にて検出し、画像の制御を行
っている。低濃度のトナー像を検知して２成分現像器の
トナーとキャリアの比率の制御と、高濃度のトナー像を
検知して最大濃度の制御を行うためである。

【００３１】先に述べたセンサ出力変動と波形のなまり
の観点から、本実施例では低濃度トナー像検知時には１
００Ｈｚ、高濃度トナー像検知時には５００Ｈｚとなる
ように定数を切り替えている。模式図を図１に示す。

【００３２】以上により制御時間や検知トナー像を無駄
に増加することなく、高精度な濃度検知を行うことがで
きた。

【００３３】（実施例２）本実施例は実施例１を応用し
た例である。実施例１と同様の部分は省略し、説明す
る。

【００３４】図１２に示すように本実施例では感光ドラ
ム１上のトナー像の正反射光を検知する濃度検知センサ
１３０が配置されている。このセンサの模式図を図１３
に示す。１３０ａはＬＥＤ、１３０ｂはフォトダイオー
ドである。このセンサでのトナー像濃度に対する光量の
関係を示すグラフを図１４に示す。

【００３５】このように正反射型センサは実施例１で示
した乱反射型センサに比べ、低濃度での感度が大きい等
の特長がある。しかし正反射型センサは下地の正反射光
を検出するが故に実施例１で説明したような下地自身の
表面性によるセンサ出力変動の影響をさらに受けやす
い。

【００３６】従って本実施例のように正反射型センサを
用いた場合にも、低濃度トナー像検知時には１００Ｈ
ｚ、高濃度トナー像検知時には５００Ｈｚとなるように
定数を切り替えることで、制御時間や検知トナー像を無
駄に増加することなく、高精度な濃度検知を行うことが
できた。

【００３７】（実施例３）本実施例は実施例１を応用し
た例である。実施例１と同様な部分は省略し、説明す
る。

【００３８】本実施例では濃度検知センサ１３を用いて
階調制御を行っている。環境や耐久が変化しても階調性
を一定に保つようγ−ＬＵＴを最適化する制御である。

【００３９】γ−ＬＵＴを制御するために画像比率１０
％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０
％、８０％、９０％、１００％の１０種類のトナー像を
検出している。

【００４０】本実施例では図１５に示す表のようにそれ
ぞれの画像比率時のローパスフィルタ定数を変えてセン
サ出力を得ている。

【００４１】以上により制御時間や検知トナー像を無駄
に増加することなく、低濃度から高濃度まで高精度な濃
度検知を行うことができた。

【００４２】なお、本実施例で示していない方法を用い
ることやトナー像濃度を感光ドラム上ではなく、転写体
や中間転写体上で検出しても本発明による効果を得るこ
とができる。

【００４３】本発明を用いて濃度検知精度を向上させ、
濃度安定化を達成することにより、機械の耐久や環境変
化による濃度変動や複数の機械間における濃度差をなく
す、或いは小さくすることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯電、露光、現像を経て、転写材上に転写する画像形成
装置において、像担持体上に顕像化されたトナー像濃度
を検出する光センサを有し、該光センサの出力信号をロ
ーパスフィルタ回路を通して検出し、該ローパスフィル
タ回路定数を複数設定可能で、検出するトナー像濃度レ
ベルに応じてローパスフィルタ回路定数を変えることで
制御時間や検知トナー像を無駄に増加することなく、低
濃度から高濃度まで高精度な濃度検知を行うことができ
る。

【００４５】また、検出するトナー像レベルが低濃度の
時はローパスフィルタ効果が大きく、高濃度の時はロー
パスフィルタ効果が小さくなるようローパスフィルタ定
数を変えるのが良い。

【００４６】また、該光センサが、該トナー像濃度を正
反射光を用いて検出するとき効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のセンサ出力接続図を示す模式図

【図２】実施例１を示す画像形成装置の全体構成図

【図３】実施例１の濃度センサを示す模式図

【図４】実施例１の濃度センサでの濃度に対するセン
サ出力を示すグラフ

【図５】実施例１における濃度０．３のトナー像を検
出したときのセンサ出力を示すグラフ

【図６】実施例１における濃度０．３のトナー像をロ
ーパスフィルタを通して検出したときのセンサ出力を示
すグラフ

【図７】実施例１における濃度０．３のトナー像をロ
ーパスフィルタを通して検出したときのセンサ出力を示
すグラフ

【図８】実施例１における濃度１．３のトナー像を検
出したときのセンサ出力を示すグラフ

【図９】実施例１における濃度１．３のトナー像をロ
ーパスフィルタを通して検出したときのセンサ出力を示
すグラフ

【図１０】実施例１における濃度１．３のトナー像を
ローパスフィルタを通して検出したときのセンサ出力を
示すグラフ

【図１１】実施例１における像坦持体を検出したとき
のセンサ出力を示すグラフ

【図１２】実施例２を示す画像形成装置の全体構成図

【図１３】実施例２の濃度センサを示す模式図

【図１４】実施例２の濃度センサでの濃度に対するセ
ンサ出力を示すグラフ

【図１５】実施例３の検知するトナー像の画像比率と
そのときのフィルタ定数を示す表

【符号の説明】

１感光体（感光ドラム）１３濃度検知センサ１３ａＬＥＤ１３ｂフォトダイオード１３０濃度検知センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C362 AA66 CB59 2H027 DA06 DA10 DE02 DE07 DE09 EA01 EA04 EB01 EC06 EC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電、露光、現像を経て、転写材上に転
写する画像形成装置において、像担持体上に顕像化され
たトナー像濃度を検出する光センサを有し、該光センサ
の出力信号をローパスフィルタ回路を通して検出し、該
ローパスフィルタ回路定数を複数設定可能で、検出する
トナー像濃度レベルに応じてローパスフィルタ回路定数
を変えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】検出するトナー像レベルが低濃度の時は
ローパスフィルタ効果が大きく、高濃度の時はローパス
フィルタ効果が小さくなるようローパスフィルタ定数を
変えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】該光センサが、該トナー像濃度を正反射
光を用いて検出することを特徴とする請求項１又は２記
載の画像形成装置。