JP2003107813A

JP2003107813A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003107813A
Application number: JP2001302539A
Authority: JP
Inventors: Hisaki Nakayama; 寿樹仲山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】定着部後の高温下の環境でも正確なトナーか
らの反射光の検出が可能とするセンサの制御方法を用い
て、トナーパッチの色味や濃度を正確に検出し、色再現
性のよい画像形成装置を提供する。【解決手段】転写材１上の像１０４に光を照射する発
光手段１０２と、転写材１上のトナー像１０４からの反
射光を検出する蓄積型の光検出手段１０１と、を有す
る。光検出手段１０１は、トナー像１０４からの反射光
を検出する際、発光手段１０２が消灯状態での蓄積と、
点灯状態での蓄積をそれぞれ行い、蓄積時間の差よる補
正を加えた上で両者の差分に基づき転写材１上のトナー
像１０４の反射光を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄積型のセンサを
用いた電子写真方式、静電記録方式等の複写機、プリン
タなどとされる画像形成装置に関し、特に、カラー画像
形成装置に有効に適用し得る。

【０００２】

【従来の技術】図１２（ａ）に、フォトダイオード２０
１を用いた、トナー像の反射光を検出するセンサの一例
を示す。図１２（ｂ）は、フォトダイオード２０１の出
力電流を電圧に変換する回路の一例である。

【０００３】本例にて、光源であるＬＥＤ１０２からの
光が、転写材１上に形成された検出対象のトナーパッチ
（トナー像）１０４を照射すると、トナーパッチ１０４
からの反射光２０６は、フォトダイオード２０１に入射
しフォトカレントが発生する。フォトカレントは、抵抗
２０２により電圧２０３に変換される。この電圧はトナ
ー面の反射光をリアルタイムに反映している。

【０００４】図１３は、従来の蓄積型のラインセンサ１
００の画素構成を示す図である。本例のラインセンサ１
００は、センサアレイ２０４、読み出し回路２０５、リ
セット回路２０６を有する。センサアレイ２０４は複数
のビット２０７〜２２０を有し、表面を遮光したビット
２０７〜２０９、２２０と、光を感じる有効画素２１０
〜２１９とを有する。ビット２０７、２２０は端部に位
置することにより、センサ特性のばらつきを吸収するダ
ミー画素を兼ねる。

【０００５】本例では、簡単のため有効画素が１０画素
の例を示したが必要に応じて有効画素数は決定される。
ダーク画素は、前半に３ビット後半に１ビットの例を示
したが、画素間の光の漏れこみ度合いや使用するシステ
ムの要請によってビット数は増減される。

【０００６】図１４に、ラインセンサ１００の制御シー
ケンスの一例を示す。

【０００７】本例では、リセットパルス２２１によりラ
インセンサ１００をリセットした後、リセットを解除し
蓄積を開始する。蓄積の間、センサの蓄積容量（図示せ
ず）は入射光量に応じたフォトカレントで充電される。
ただし、遮光されたビットは、センサで発生する暗電流
により蓄積容量が充電される。所定時間ｔａ蓄積後転送
パルス２２２によりセンサの出力は一括して読み出し回
路２０５に転送され読み出し回路２０５内のシフトレジ
スタ（図示せず）により１画素ごとに出力信号２２３と
してシリアルに出力される。この際ダーク画素２０８に
対応した出力を暗時出力の代表とし、それ以降の有効画
素の出力からダーク画素２０８の出力を減算することに
より、センサの暗電流による誤差分を補正した信号が得
られる。

【０００８】次に、図１５を参照して、多色画像形成装
置としてのカラーレーザプリンタの全体構成について説
明する。

【０００９】カラーレーザプリンタは、画像形成部にお
いて画像信号に基づいて形成される画像光により静電潜
像を形成し、この静電潜像を現像して可視画像を形成
し、更に、このカラー可視画像を記録媒体である転写材
へ転写し、その後、カラー可視画像を転写材に定着す
る。

【００１０】カラーレーザプリンタは、本例では４つ並
置したステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備え、各
ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの画像形成部は、
感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、一次帯電手段とし
ての注入帯電手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、現像手段８
Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ、トナーカートリッジ１１Ｙ、１
１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、を備えている。又、感光ドラム
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの下方には、中間転写体１２が
配置され、各感光ドラムに対応して一次転写部６Ｙ、６
Ｍ、６Ｃ、６Ｋが配置される。転写材１は、給紙部２か
ら二次転写部９へと供給され、その後、定着部１３へと
搬送される。

【００１１】感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、ア
ルミシリンダの外周に有機光導電層を塗布して構成し、
図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転する。
駆動モータは感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを画像
形成動作に応じて反時計方向に回転させる。

【００１２】一次帯電手段として、ステーション毎にイ
エロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラッ
ク（Ｋ）の感光ドラムを帯電させるための４個の注入帯
電器７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを備え、各注入帯電器には
スリーブ７ＹＳ、７ＭＳ、７ＣＳ、７ＫＳが設けられて
いる。

【００１３】感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋへの露
光光は、スキャナ部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋか
ら送られ、一次帯電手段により帯電された感光ドラム５
Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面に選択的に露光することに
より、順次静電潜像が形成される。

【００１４】現像手段として、上記静電潜像を可視化す
るために、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４
個の現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋを備え、各現像器に
はスリーブ８ＹＳ、８ＭＳ、８ＣＳ、８ＣＫが設けられ
ている。尚、各々の現像器は装置本体に対して脱着可能
に取り付けられている。

【００１５】中間転写体１２は、駆動ローラ１８ａ、及
び、従動ローラ１８ｂ、１８ｃに張設された無端ベルト
体であって、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに接触
しており、カラー画像形成時に時計方向に回転し、各色
用の一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの作用によ
って順次転写を受ける。

【００１６】給紙手段（給紙口）としての給紙カセット
２又は給紙トレー３には転写材１が収容されており、転
写材１は給紙ローラ４及び搬送ローラ２４などにより構
成される搬送路２５を搬送されてレジストローラ２３に
到達する。これはレジ前センサ１９によって検知され
る。

【００１７】画像形成時には、レジ前センサ１９によっ
て中間転写体１２上のカラー可視画像が転写領域に到達
するタイミングを合わせられて、所定時間、転写材の搬
送を停止させる。転写材１がレジストローラ２３から転
写領域に給紙され、中間転写体１２に二次転写ローラ９
が接触して転写材１を狭持搬送することにより転写材１
に中間転写体１２上のカラー可視画像を同時に重畳転写
する。

【００１８】二次転写ローラ９は、中間転写体１２上に
カラー可視画像を重畳転写している間は実線にて示すよ
うに中間転写体１２に当接させるが、印字処理終了時
は、点線にて示す位置に離間する。

【００１９】定着部１３は、転写材１を搬送させなが
ら、転写されたカラー可視画像を定着させるものであ
り、図１５に示すように転写材１を加熱する定着ローラ
１４と転写材１を定着ローラ１４に圧接させるための加
圧ローラ１５とを備えている。定着ローラ１４と加圧ロ
ーラ１５は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ１
６、１７が内臓されている。即ち、カラー可視画像を保
持した転写材１は、定着ローラ１４と加圧ローラ１５に
より搬送されると共に、熱及び圧力を加えることにより
トナーが表面に定着される。

【００２０】可視画像定着後の転写材１は、その後図示
しない排出ローラによって排紙部に排出して画像形成動
作を終了する。転写材１の定着部１３からの排紙は定着
排紙センサ２０によって検知される。

【００２１】クリーニング手段２１は、中間転写体１２
上に形成された４色のカラー可視画像を転写材１に転写
した後の廃トナーを蓄える。

【００２２】ステーションＰｄより下流側にて、中間転
写体１２の上方に配置された色ずれ検出手段２２は、転
写材１上に形成された色ずれ検出パターンを検知して、
各色間の主走査、副走査方向のずれ量を検出し、画像デ
ータを微調整することにより色ずれを低減させるように
フィードバックをかける。

【００２３】上記画像形成装置を使用する際、環境の変
化や長時間の使用による装置各部に変動が生じると、得
られる画像の濃度や色度が変動してしまう。特に電子写
真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな濃度変動
でもカラーバランスが崩れてしまう恐れがあるので、常
に一定の濃度、階調性を保つ必要がある。

【００２４】そこで、各色のトナーに対して絶対湿度に
対応した数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス
条件、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などの階調補正
手段をもち、温湿度センサによって測定された絶対湿度
に基づいて、その時のプロセス条件や階調補正値を選択
している。

【００２５】また、使用中装置各部に変動が起こっても
一定の濃度、階調性、色味が得られるように、各色のト
ナーで濃度検知用のトナー像（以下「トナーパッチ」と
いう。）を中間転写体上に作成し、このトナーパッチを
光学センサで検知し、その結果より露光量、現像バイア
スなどのプロセス条件にフィードバックをかけて濃度制
御を行うことで安定した画像を得るようにしている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、色味や
濃度の検出を行うには次のような問題があった。

【００２７】つまり、図１２に示すフォトダイオードを
用いたトナーの反射率を測定するセンサ２０１では、ト
ナー面からの反射光をリアルタイムで出力するため、ト
ナー濃度にむらがあったり転写材がばたついたりした場
合出力が不正確となり、反射光の検出が安定しないとい
う問題があった。

【００２８】更に、トナーの色味を見る場合フィルター
や回折格子が必要になり、これらの光学素子を通過した
光を検出する波長に対応した多数のセンサで受光するた
め、光源が放射する総光量のうちセンサに入射する光量
が色味を検出しない場合に比較して著しく減少し、十分
な信号振幅を確保するためにはフォトカレントの電流電
圧変換用の抵抗２０２を大きくしなければならず、抵抗
のランダムノイズの影響が大きくなりＳ／Ｎはあまり改
善されないという問題があった。

【００２９】一方、図１３に示す蓄積センサ１００を用
いた場合には、フィルターや回折格子を介して光を受光
する際、トナーの濃度のむらや転写材のばたつきは蓄積
時間で平均化され、蓄積時間を延ばすことにより信号成
分を増大させＳ／Ｎを改善できるという利点がある。

【００３０】しかしながら、図１２に示したセンサ２０
１も含めて、定着後の転写材１上に形成されたトナーパ
ッチの色味を見るために、定着部から排紙口までの高温
状態の位置にセンサを設置する必要があり、またトナー
パッチが定着されている転写材自体定着直後は高温であ
るため、センサの暗電流成分が反射光成分に対して無視
できないほど増加する可能性があり、Ｓ／Ｎが悪化する
ことが懸念される。

【００３１】ダークビットの信号を用いて暗電流成分の
補正を行うにしても異なるセンサの出力を用いているた
め、素子間ばらつきが必ず存在するため正確な補正は難
しいという問題がある。シリコン半導体の場合、暗電流
は一般に８℃で２倍程度増加するため温度が増加するほ
ど暗電流の影響は問題となってくる。

【００３２】そこで、本発明の目的は、上記の従来技術
に鑑みてなされたもので、蓄積型センサを用いることに
よりトナーの濃度のむらや転写材のばたつきは蓄積時間
で平均化され、蓄積時間を伸ばすことにより信号成分を
増大させＳ／Ｎを改善すると共に、ダークビットの出力
を用いず、反射光を受光するセンサ自身を用いて暗電流
補正を行うことりより定着部後の高温下の環境でも正確
なトナーからの反射光の検出が可能とするセンサの制御
方法を用いて、トナーパッチの色味や濃度を正確に検出
し、色再現性のよい画像形成装置を提供することであ
る。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の一
態様によれば、像担持体にトナー像を形成し、このトナ
ー像を転写材に転写する画像形成装置において、前記転
写材上の像に光を照射する発光手段と、前記転写材上の
トナー像からの反射光を検出する蓄積型の光検出手段
と、を有し、前記光検出手段は、前記トナー像からの反
射光を検出する際、前記発光手段が消灯状態での蓄積
と、点灯状態での蓄積をそれぞれ行い、蓄積時間の差よ
る補正を加えた上で両者の差分に基づき前記転写材上の
トナー像の反射光を検出することを特徴とする画像形成
装置が提供される。即ち、本発明では、蓄積型のセンサ
を用い光源をオフした状態で暗出力成分を蓄積し一度読
み出しを行い、次に光源をオンした状態で反射光による
光電流成分と暗出力成分を蓄積し読み出しを行い同一の
センサの対応する出力の減算を行うことより正確な暗出
力補正を実現する構成とされ、同一のセンサで暗時と明
時の蓄積を別々に行い差をとることは素子ばらつきによ
る暗電流の検出の誤差をなくし、正確な信号成分を取り
出すよう作用する。

【００３４】本発明の他の態様によれば、像担持体にト
ナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する画像
形成装置において、前記転写材上の像に光を照射する発
光手段と、前記転写材上のトナー像からの反射光を検出
する蓄積型の光検出手段と、温度検出手段と、を有し、
前記発光手段は、消灯状態での蓄積と、点灯状態での蓄
積をそれぞれ行い、前記転写材上のトナー像からの反射
光を検出する際、前記温度検出手段の出力に応じて前記
発光手段が消灯状態での蓄積時間を変化させることを特
徴とする画像形成装置が提供される。即ち、本発明で
は、画像形成装置内に設けた温度センサにて検出した温
度に基づき、暗時出力を検出する蓄積時間を変更する構
成とされ、暗時の蓄積時間を温度によって変えること
は、量子化誤差の影響を低減すると共に、高温の場合暗
出力の飽和を防止し、正確に暗出力成分を検出するよう
作用する。

【００３５】本発明の他の態様によれば、像担持体にト
ナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する画像
形成装置において、前記転写材上の像に光を照射する発
光手段と、前記転写材上のトナー像からの反射光を検出
する蓄積型の光検出手段と、温度検出手段と、メモリ手
段と、を有し、前記メモリ手段は、前記光検出手段が前
回検出を行った際の、前記発光手段が消灯状態での出力
と温度を保持しており、前記光検出手段は、前記トナー
像からの反射光を検出する際、前記温度検出手段の出力
が、前記メモリ手段に保持された前回検出時の温度検出
手段の出力との差が所定の値以内の場合、前記発光手段
が消灯状態での蓄積を省略し、前記メモリ手段に保持さ
れているデータを用いることを特徴とする画像形成装置
が提供される。即ち、本発明では、画像形成装置内に暗
時のセンサ出力と検出時の温度を記憶するメモリ手段を
設け、暗時のセンサ出力の検出を温度が変化したときの
み実行し、それ以外の場合メモリ手段に保存された結果
を用いる構成とされ、温度センサの出力が変化したとき
のみ暗時の蓄積を行うのは、色度検出の時間を短縮し、
トナーの消費量を低減するように作用する。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００３７】実施例１先ず、本発明に従って構成されるセンサと制御方法を、
実施例に沿って更に詳しく説明する。

【００３８】図２に、光検出手段としての蓄積型センサ
１０１と、発光手段としての光源１０２の関係を示す。
図３及び図４にそれぞれ蓄積型センサ１０１及び光源１
０２の具体例、図５に、トナーパッチ１０４の例を示
す。図６は、本実施例の制御方法を用いた場合のタイミ
ングチャートを示す。図７に、本実施例の動作をフロー
チャートで示す。

【００３９】先ず、図２にて、光源１０２から発せられ
た光１０５は、約４５°で転写材１の上に形成されたト
ナー面１０４に入射し、トナー面１０４で乱反射し上面
に広がる。センサ１０１はこの反射光を検出する。

【００４０】図５は、トナー面１０４としての濃度検出
用のトナーパッチの例である。各色のトナーごとに図５
に示すようなトナーの載り量の異なるいくつかのパッチ
を形成し、それぞれのパッチからの反射光をセンサ１０
１で検出し、所望の濃度になっているか否かの判定を行
い、ずれがある場合には濃度が所望の濃度となるように
画像の形成条件にフィードバックをかける。

【００４１】色度を検出する場合は、各色の混じったラ
ンダムパッチを転写材上に形成し、ランダムパッチから
の反射光の幾つかの波長成分や、分光反射率の波長依存
性を測定し、所望の値となるように画像の形成条件にフ
ィードバックをかける。

【００４２】次に、蓄積型センサ１０１と光源１０２に
ついて図３及び図４を用いて説明する。

【００４３】図４にて、光源１０２は、ＬＥＤ１２３、
電流制限抵抗１２４、ＬＥＤのオン・オフを切り替える
ＮＭＯＳＦＥＴ１２５を有する。制御信号φＬがロウの
時、ＮＭＯＳＦＥＴ１２５はオフし、ＬＥＤ１２３には
電流が流れず消灯する。逆に制御信号φＬがハイのとき
ＮＭＯＳＦＥＴ１２５がオンし、電源からＬＥＤ１２３
に電流が流れ光源は点灯する。従って、φＬのハイ・ロ
ウを切り替えることにより光源の点灯・消灯を選択する
ことができる。

【００４４】図３は、本出願人により提案されている、
複数の画素から成るラインセンサ、即ち、バイポーラタ
イプの蓄積型センサＢＡＳＩＳ（ＢＡｓｅＳｔｏｒｅ
ｄＩｍａｇｅＳｅｎｓｏｒ）１０１と、各画素１１
１、１１２、１１３との等価回路図の例である。例え
ば、１画素の等価回路１１１について説明すると、１画
素の等価回路１１１は、高電流増幅率のバイポーラトラ
ンジスタ１１４が配置され、ベース−コレクタ間の容量
１１５は、電荷を蓄積する役割を果たす。更に、ベース
リセット信号φｂｒに基づきベース電圧をＶｂｂにリセ
ットするＰＭＯＳＦＥＴ１１６、エミッタリセット信号
φｅｒに基づきエミッタリセットを行うＮＭＯＳＦＥＴ
１１７、転送信号φｔに基づき各センサの出力を容量１
１９に一括して転送するためのＮＭＯＳＦＥＴ１１８、
容量１１９に転送された電荷をシフトレジスタ１２２の
出力φｓｒ１に応じて出力ラインＶｏｕｔに出力するた
めのＮＭＯＳＦＥＴ１２０、水平出力ラインリセット信
号φｈｒに基づき出力ラインＶｏｕｔを電圧Ｖｈｒにリ
セットするためのＮＭＯＳＦＥＴ１２１が設けられる。

【００４５】図３に示すように、センサ１０１は、ＲＧ
Ｂ各色に対応して３つ画素（１１１、１１２、１１３）
から成り、各センサの表面にカラーフィルターを設ける
ことにより反射光のうちＲ、Ｇ、Ｂ３色の信号を検出す
ることが可能となる。出力ラインＶｏｕｔに出力された
信号をＡＤ変換することにより、トナー面で反射した
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応した反射光を所定時間蓄積した
信号を得ることができる。なお、各駆動信号は画像形成
装置の動作を制御するＣＰＵ等から供給される。

【００４６】図６と図７を用いてセンサ１０１の動作を
説明する。（１）先ず、φＬをロウとし光源１０２をオフとする。（２）次に、センサ１０１をリセットする。時刻ｔ１で
φｂｒをロウとするとＰＭＯＳＦＥＴ１１６がオンし、
トランジスタ１１４のベースはＶｂｂにリセットされ
る。次に、時刻ｔ２でφｅｒをハイとするとＮＭＯＳＦ
ＥＴ１１７がオンしトランジスタ１１４のエミッタはほ
ぼＶｅｂにリセットされ、トランジスタ１１４のベース
電位はエミッタ電位に応じて低下する。（３）時刻ｔ３でφｅｒがロウとすると、センサ１０１
は蓄積を開始する。蓄積中ベース容量１１５は暗電流に
よってチャージされトランジスタ１１４のベース電位は
上昇する。（４）ｔｓ１の期間蓄積後φｔをハイとすることによ
り、蓄積された信号はＮＭＯＳＦＥＴ１１８を介して容
量１１９に転送される。（５）その後、シフトレジスタ１２２を動作させ転送パ
ルスφｓｒ１オンし出力ラインＶｏｕｔにＲを検出する
センサの暗電流に対応した出力を読み出す。読み出され
た信号はＡＤ変換器（図示せず）でＡＤ変換され画像形
成装置の動作を制御するＣＰＵ（図示せず）のメモリに
収納される。１つのセンサの出力を読み出した後出力ラ
インはφｈｒをハイとすることによりＮＭＯＳＦＥＴ１
２１によってＶｈｒにリセットされる。シフトレジスタ
は次々にφｓｒ２、φｓｒ３をオンし引き続くＧ、Ｂを
検出するセンサの暗電流に対応したセンサ出力を読み出
す。（６）次に、φＬをハイとし光源１０２を点灯し、上記
（２）〜（５）と同様にトナーパッチからの反射光を蓄
積時間ｔｓ２だけ蓄積し同様に各センサの信号を読み出
す（７）〜（１０）。

【００４７】蓄積時間中の各センサの蓄積容量１１５
は、各センサの暗電流と各センサ上に形成されたフィル
ターを透過した光による光電流によりチャージされる。
この際ｔｓ１＞＝ｔｓ２とする。暗時出力の蓄積時間を
長くするのは暗時出力の方が暗電流成分と反射光による
成分の和となる明時の蓄積の場合より信号が小さくなる
ため、同一の蓄積時間では暗時出力の量子化誤差が大き
くなるため、暗時の蓄積時間を延ばして信号レベルを大
きくすることにより、相対的に量子化誤差を小さくする
ことができるためである。（１１）次に、センサ毎にｓ１―ｄ１＊ｔｓ２／ｔｓ
１、ｓ２―ｄ２＊ｔｓ２／ｔｓ１、ｓ３―ｄ３＊ｔｓ
２／ｔｓ１を計算することにより暗時出力成分を除いた
各センサのトナーパッチから反射光による信号成分（即
ちＲ、Ｇ、Ｂの成分）を正確に求めることができる。こ
の際、ｔｓ１をｔｓ２の２の倍数としておくとＡＤ変換
後のデータをＭＳＢ側にシフトすることで割り算なしに
明時の信号との演算ができ演算時間を短縮することがで
きるため都合がよい。

【００４８】図１に、本実施例に用いた画像形成装置を
示す。本実施例の画像形成装置は、図１５を参照して説
明した画像形成装置と同様の構成とされ、ただ、上記セ
ンサ１０１を備えた色度又は濃度センサ２６が配置され
ている点でのみ異なる。従って、画像形成装置の詳しい
説明は省略する。

【００４９】上記センサ１０１を色度センサ又は定着後
のトナーパッチの濃度を検出する濃度センサ２６として
使用する場合、図１の定着部１３と排紙口（図示せず）
の中間位置に配置する。

【００５０】センサ１０１は蓄積タイプのセンサを用い
ているため、同一パッチ内のトナー濃度のむらや転写材
のばたつきによる変動は蓄積時間の間平均化され誤差要
因を減らすことができる。

【００５１】また、定着部１３の近傍に配置してセンサ
の温度が上昇しても、同一センサで暗電流を検出し補正
するため、高温下でも正確な反射光の検出が可能とな
る。

【００５２】更に、センサ１０１にて転写材１に定着さ
れたトナーパッチからの反射光を読み取ったＲＧＢの各
センサの出力を基に、各色のトナーに対応した絶対湿度
に応じた数種類の露光量や、現像バイアスなどのプロセ
ス条件、ルックアップテーブルなどの階調補正手段を制
御し転写材上に所望の色味を出すことが可能となる。

【００５３】又、濃度センサとして用いる場合も、露光
量、現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバック
をかけて濃度制御を行い安定した画像を得ることができ
る。

【００５４】なお、画像形成装置内に微妙な迷光がある
場合、濃度検出や色度検出の際、遮光された画素で暗時
出力を補正する従来の蓄積型センサでは、迷光分が誤差
となり補正されない。しかし、本実施例では暗時出力検
出時に、明時と同じトナーパッチを転写材１上に設け迷
光によるトナーパッチからの反射光もセンサの暗電流に
起因する出力に合算して暗時出力として補正することに
より、画像形成装置内が真暗でなくとも、トナーパッチ
からの反射光の正確な検出が可能となる。

【００５５】以上示したように色度や濃度の検出に蓄積
型のセンサを用いることにより、トナーの濃度のむらや
転写材のばたつきは蓄積時間で平均化するとともに、蓄
積を明時と暗時の２回行いセンサ毎の暗電流成分を個別
に求め補正することにより、センサ１０１を定着部１３
の近傍のように高温で暗電流成分が大きい場所において
も、高温の転写材上のトナーパッチからの反射光に対応
した信号を正確に求めることにより濃度や色度の高精度
の検出が可能となる。

【００５６】更に、画像形成装置にセンサ１０１を適用
することにより転写材上に色度や濃度の安定した画像を
実現することが可能となる。

【００５７】なお、ここではＲＧＢの３つのフィルター
を載せた３つのセンサの例を示した。しかし、センサは
３つに限定されず対称性をよくするため両側に複数のダ
ミー画素を設けたり、ＲＧＢの各フィルターに対応した
画素を複数設け、それらの出力の和や平均をとってトナ
ーパッチの位置的むらを平均化して精度を向上させるよ
うな制御を行っても良いことはいうまでもない。

【００５８】更に、分光測光方式に対応し異なる波長範
囲の光が入射するようにした多数のセンサを設けたライ
ンセンサや、Ｒ・Ｇ・ＢのＬＥＤといったの異なる発光
波長の光源を切り替えて１つのセンサでトナーパッチの
反射光を測定する場合でも同様の効果があることはいう
までもない。また、ここでは蓄積型のセンサとしてＢＡ
ＳＩＳの例を示した。しかし、特にセンサの種類によら
す、蓄積型のセンサであればよいことはいうまでもな
い。

【００５９】実施例２図８に、本実施例にて使用される画像形成装置を示す。
本実施例の画像形成装置は、図１を参照して説明した画
像形成装置と同様の構成とされ、ただ、実施例１との差
は、定着部１３の下流側に上記センサ１０１を備えた色
度又は濃度センサ２６、及び温度若しくは温湿度センサ
２７を設けた点でのみ異なる。従って、画像形成装置の
詳しい説明は省略する。図９に、本発明の第２の実施例
を示すフローチャートを示す。

【００６０】前記実施例１では暗時の蓄積時間を明時よ
り延ばした。しかし、暗出力成分が十分小さいと明時よ
り蓄積時間を一定時間延ばすだけでは量子化誤差の影響
が残る場合や、逆に非常に高温で暗電流成分大きく蓄積
時間を延ばすと出力が飽和してしまう場合には、正確な
補正ができなくなる可能性がある。

【００６１】本実施例では、温度センサの出力に基づき
暗出力の蓄積時間を変化させることを特徴とする。

【００６２】次に、図９を用いて動作を説明する。（１）色度や濃度を検出する際、先ず、温度センサ２７
により画像形成装置内の温度Ｔを測定する。温度センサ
は本実施例のセンサ１０１近傍においた方がより正確で
ある。（２）センサ近傍の温度が所定の温度Ｔ１より低い場合
は蓄積時間をｔｓ１ａとする。また、センサ近傍の温度
がＴ１より高くＴ２より低い場合は暗時出力を検出する
蓄積時間をｔｓ１ｂとする。さらにＴ２より高い場合は
暗時出力を検出する蓄積時間をｔｓ１ｃとする。ここで
ｔｓ１ａ＞ｔｓ１ｂ＞ｔｓ１ｃとなるようにする。

【００６３】Ｔ１の目安としては蓄積時間をｔｓ１ｂと
したとき暗電流によるセンサ出力がＡＤ変換器の１〜数
ＬＳＢとなるような温度である。この場合温度が低く暗
時出力の信号が小さいため量子化誤差の影響が大きくな
るため、蓄積時間をさらに延ばして量子化誤差の影響を
低減している。

【００６４】一方、Ｔ２の目安としては蓄積時間をｔｓ
１ｂとしたとき暗電流によるセンサ出力が飽和に近くな
る温度である。温度Ｔ２以上では暗電流による出力が大
きすぎて飽和する恐れがあり正確に暗出力を求めること
ができないため、蓄積時間を低減し飽和しないように暗
出力を検出するようにしている。

【００６５】暗時の蓄積時間決定後は実施例１と同様に
（３）〜（７）で暗時のセンサ出力を求めておき、
（８）光源を点灯した後、（９）〜（１２）で反射光に
よるセンサ出力を検出し、（１３）暗時出力の補正を行
い純粋にセンサ出力を求める。ただし、補正を行う際に
は、（１３）に示すように暗時の蓄積時間の条件による
差を明時の蓄積時間で規格化して出力の補正を行うこと
が必要である。

【００６６】このようにしてトナーパッチからの反射光
を正確に求め、フィードバックをかけることにより画像
形成装置のトナーの色味や濃度を安定化させることがで
きる。

【００６７】なお、本実施例では、暗時の蓄積時間を温
度センサの出力に基づき３通り変更する例を示した。し
かし、必要に応じて温度と蓄積時間の関係を変えて３つ
以外の蓄積時間を設定しても良いことはいうまでもな
い。

【００６８】実施例３図１０に本実施例にて使用される画像形成装置を示す。
本実施例の画像形成装置は、図８を参照して説明した画
像形成装置と同様の構成とされ、ただ、実施例２との差
は、各センサの暗時出力及び温度を記憶するメモリ手段
２８を設けたことにある。従って、画像形成装置の詳し
い説明は省略する。図１１に、本発明の第３の実施例を
示すフローチャートを示す。

【００６９】なお、このメモリ手段は専用に設ける必要
はなく他の制御で使用しているＣＰＵ等に内蔵されたメ
モリでも良いことはいうまでもない。

【００７０】前記実施例２ではトナーパッチからの反射
光の検出毎に暗電流成分の検出を行っていた。しかし、
暗電流成分の検出を行う時間が画像形成装置の動作にと
って無駄となる。また、画像形成装置内が完全に暗くな
い場合、暗時出力を検出する際には、センサの暗電流成
分のみならず、迷光による反射光も検出誤差としてのっ
てくるためトナーパッチを打って暗時出力を検出する必
要がある。この場合画像形成に直接関係しないトナーの
消費量が増加し無駄がでるという問題点があった。

【００７１】暗電流は温度に依存し温度変化が無ければ
変化しないため、本実施例ではトナーパッチの色度や濃
度を検出する際、画像形成装置内に設けられた温度セン
サ２７の出力に基づき暗出力の検出を行うか否かを切り
替えることを特徴とする。

【００７２】次に、図１１を用いて動作を説明する。（１）色度や濃度検出を開始するにあたって、先ず、温
度を検出する。（２）前回検出時の温度との差が所定の範囲内に入って
いるか判断し、入っていれば暗電流検出を行わない。（８）その代わりメモリ２８に記憶された前回の暗時出
力を用いる。（９）その後、光源を点灯し実施例１と同様に（１０）
〜（１３）に示すようにトナーパッチからの反射光の測
定を行う。

【００７３】前回の検出から温度がずれている場合やＣ
ＰＵのＲＡＭのような揮発性メモリにデータを記憶して
いて電源投入時など、前回の検出値が残ってない場合、
実施例１で説明したように工程（３）〜（７）に示す暗
時出力成分の検出を行った後、（９）光源を点灯し、
（１０）〜（１３）に示すようにトナーパッチからの反
射光の検出を行う。（１４）暗出力成分を補正して純粋な反射光を求める際
には、前者は前回の暗出力検出の際、メモリ２８に格納
されていた値を用いる、また、後者は新たに測定した暗
出力成分を用いる。（１５）最後に測定結果と温度を最新のデータとして共
にメモリ２８のデータの書き換えを行う。

【００７４】このようにしてトナーパッチからの反射光
を正確に求め、フィードバックをかけることにより画像
形成装置のトナーの色味や濃度を安定化させることがで
きる。

【００７５】以上示したように、本実施例では温度が変
化しない場合には暗出力補正用の検出を行わないため時
間短縮につながる。また、迷光が存在する場合でもトナ
ーパッチを打つ回数が減りトナーの無駄を減らすことが
できる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、（１）蓄積型のセンサを用い光源をオフした状態とオン
した状態で読み出しを２回行い、蓄積時間の差を補正し
た上で両者の差を取ることにより暗電流の検出の誤差を
なくすることができ、正確な信号成分を取り出すことが
でき、濃度や色度の検出の精度を向上させることができ
る。（２）画像形成装置内に設けた温度センサにて検出した
温度に基づき、暗出力を検出する蓄積時間を変更するこ
とにより量子化誤差の影響を低減すると共に、高温の場
合暗電流成分の飽和を防止し、正確に暗電流成分を検出
し補正し、濃度や色度の検出の精度を向上させることが
できる。（３）画像形成装置に光源をオフした際のセンサ出力を
記憶する手段と、温度センサを設け、温度センサの出力
が所定の値以上変化したときのみセンサの暗時出力補正
用の蓄積を実行し、それ以外の場合メモリ手段に記憶さ
れた結果を用いることにより色度検出の時間を短縮し、
トナーの消費量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構
成図である。

【図２】色度センサ又は濃度センサの構成を説明する図
である。

【図３】本発明で使用する蓄積型センサの回路構成の一
例を示す等価回路図である。

【図４】本発明で使用する光源の構成の一例を示す回路
図である。

【図５】濃度を検出するトナーパッチの一例を示す図で
ある。

【図６】実施例１の蓄積型センサの動作を示すタイミン
グチャートである。

【図７】実施例１の動作を示すフローチャートである。

【図８】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略
構成図である。

【図９】実施例２の動作を示すフローチャートである。

【図１０】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概
略構成図である。

【図１１】実施例３の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１２】従来のフォトダイオードを用いたセンサを説
明する図である。

【図１３】従来の蓄積型のラインセンサの動作を説明す
る図である。

【図１４】従来の蓄積型のラインセンサの動作を示すタ
イミングチャートである。

【図１５】従来の画像形成装置の一例の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１転写材５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ感光ドラム６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ一次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ注入帯電手段８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ現像手段９二次転写ローラ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋスキャナ１２中間転写体１３定着部１４定着ローラ１５加圧ローラ１６、１７ヒータ１８ａ駆動ローラ１８ｂ、１８ｃ従動ローラ２０定着排紙センサ２１クリーニング手段２６色度又は濃度セン
サ２７温度センサ２８メモリ手段１０１ラインセンサ（光
検出手段）１０２ＬＥＤ（発光手
段）１０４トナーパッチ１１１〜１１３蓄積型センサの１
ビット１１４高電流増幅率のバ
イポーラトランジスタ１１５、１１９容量１１６ＰＭＯＳＦＥＴ１１７、１１８、１２０、１２１、１２５ＮＭＯ
ＳＦＥＴ１２２シフトレジスタ１２３ＬＥＤ１２４抵抗２０４センサアレイ２０５読み出し回路２０６〜２０８、２１９表面を遮光した画
素２０９〜２１８有効画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA09 DA11 DA39 DA40 DC01 DE02 DE07 DE09 DE10 EB04 EC03 EC06 EC07 EC08 EC18 EC20 ED19 EE02 EE07 EE08 EF12 EG04 2H030 AA03 AB02 AD16 BB02 BB23 BB36 BB42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体にトナー像を形成し、このトナ
ー像を転写材に転写する画像形成装置において、前記転写材上の像に光を照射する発光手段と、前記転写
材上のトナー像からの反射光を検出する蓄積型の光検出
手段と、を有し、前記光検出手段は、前記トナー像からの反射光を検出す
る際、前記発光手段が消灯状態での蓄積と、点灯状態で
の蓄積をそれぞれ行い、蓄積時間の差よる補正を加えた
上で両者の差分に基づき前記転写材上のトナー像の反射
光を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記発光手段が消灯時の蓄積時間を点灯
時の蓄積時間より長く設定したことを特徴とする請求項
１の画像形成装置。
【請求項３】像担持体にトナー像を形成し、このトナ
ー像を転写材に転写する画像形成装置において、前記転写材上の像に光を照射する発光手段と、前記転写
材上のトナー像からの反射光を検出する蓄積型の光検出
手段と、温度検出手段と、を有し、前記発光手段は、消灯状態での蓄積と、点灯状態での蓄
積をそれぞれ行い、前記転写材上のトナー像からの反射
光を検出する際、前記温度検出手段の出力に応じて前記
発光手段が消灯状態での蓄積時間を変化させることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記光検出手段は、前記転写材上のトナ
ー像からの反射光を検出する際、前記温度検出手段から
の出力が第１の所定温度より画像形成装置内の温度が低
いことを示していた場合には前記発光手段が消灯状態で
の蓄積時間を延長し、第１の所定温度より高い第２の所
定温度より画像形成装置内の温度が高いことを示してい
た場合には前記発光手段が消灯状態での蓄積時間を短縮
することを特徴とする請求項３の画像形成装置。
【請求項５】像担持体にトナー像を形成し、このトナ
ー像を転写材に転写する画像形成装置において、前記転写材上の像に光を照射する発光手段と、前記転写
材上のトナー像からの反射光を検出する蓄積型の光検出
手段と、温度検出手段と、メモリ手段と、を有し、前記メモリ手段は、前記光検出手段が前回検出を行った
際の、前記発光手段が消灯状態での出力と温度を保持し
ており、前記光検出手段は、前記トナー像からの反射光
を検出する際、前記温度検出手段の出力が、前記メモリ
手段に保持された前回検出時の温度検出手段の出力との
差が所定の値以内の場合、前記発光手段が消灯状態での
蓄積を省略し、前記メモリ手段に保持されているデータ
を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】前記発光手段の点灯時と同じ前記トナー
像を、前記発光手段が消灯時の前記光検出手段蓄積中に
前記転写材上に形成し、迷光による反射光を前記検出手
段の暗電流成分と合わせて暗時出力として検出するよう
にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に
記載の画像形成装置。
【請求項７】前記光検出手段は、同一の波長範囲の反
射光を検出する複数の画素を有し、対応する画素の出力
の和又は平均をとるようにしたことを特徴とする請求項
１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記光検出手段は、異なる波長範囲の反
射光を検出する複数の画素を有することを特徴とする請
求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記発光手段は、発光波長の異なる複数
の発光素子より構成されることを特徴とする請求項１〜
６のいずれかの項に記載の画像形成装置。