JP2003215981A

JP2003215981A - 画像形成方法およびその装置

Info

Publication number: JP2003215981A
Application number: JP2002010645A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suzuki; 一生鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】センサの個体差や取り付け精度によらず、精
度良くトナー濃度を検知する。【解決手段】顕像化されたトナー像濃度を、ＬＥＤ１
３ｃから転写体に照射した光の正反射光を検出するフォ
トダイオード１３ｆと、乱反射光を検出するフォトダイ
オード１３ｇとを備えた光センサを有し、正反射光によ
る出力と乱反射光による出力とを、各々異なる補正係数
で補正し、トナー像濃度を校正する。例えば、補正係数
は、転写体１周分の下地を読み取ったときの、光センサ
出力の平均値の逆数とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成方法およ
びその装置に関し、より詳細には、レーザ・ビームプリ
ンタ、静電記録装置などの画像形成方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷技術の向上によりカラー印刷が普及
し、より見やすい書類の印刷を行なうことが可能になっ
てきている。カラー画像形成装置は、温度や湿度等の変
化に伴って出力画像が変化し、また、電子写真方式の画
像形成装置の場合には、感光ドラム、トナーカートリッ
ジ、トナー等の消耗部品の劣化等に伴って出力画像が変
化することが知られている。そこで、環境条件などに伴
う出力画像の劣化の防止と、安定した画像を供給するた
めに、濃度制御を行なうカラー画像形成装置が知られて
いる。

【０００３】図１に、従来のカラー画像形成装置の概略
構成を示す。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。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により露光する。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は、増幅回路（図示しな
い）を経て、ビデオ処理ユニット（図示しない）におい
て処理され、プリンタ部に送出される。

【０００４】プリンタ部には、像担持体である感光ドラ
ム１が、矢印方向に回転自在に担持されている。感光ド
ラム１の周りには、前露光ランプ１１と、コロナ帯電器
２と、露光光学系３と、電位センサ１２と、４個の現像
器４ｙ、４ｃ、４ｍ、４ｂｋと、転写装置５と、クリー
ニング器６とが配置されている。レーザビームによる露
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）にて光信号に変換する。変換された
光信号は、ポリゴンミラー３ａで反射し、レンズ３ｂお
よびミラー３ｃを介して、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となる。

【０００５】プリンタ部において画像を形成するには、
最初に、感光ドラム１を矢印方向に回転させ、前露光ラ
ンプ１１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。次に、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
ように構成されている。

【０００６】感光ドラム１上のトナー画像は、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され
る。転写装置５は、転写ドラム５ａと、転写帯電器５ｂ
と、記録材を静電吸着させるための吸着帯電器５ｃと、
吸着帯電器５ｃと対向する吸着ローラ５ｇと、内側帯電
器５ｄと、外側帯電器５ｅとを有している。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。転写ドラム５ａを回転させると、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５
ｆに担持された記録材上に転写される。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。

【０００７】４色モードの場合には、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
作用によって分離する。分離された記録材は、熱ローラ
定着器９を介してトレイ１０に排紙される。

【０００８】他方、転写が終了すると、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。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、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２
１ａに記録材を導く。記録材は、一旦停止して、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し、記録材を
裏返して中間トレイ２２にストックされる。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。

【０００９】転写ドラム５ａ上の記録材担持シート５ｆ
は、感光ドラム１、現像装置４、クリーニング器６等か
ら粉体が飛散付着すること、記録材のジャム（紙づま
り）によってトナーが付着すること、または、両面画像
形成時に記録材上のオイルが付着することなどにより汚
染される。記録材担持シート５ｆは、ファーブラシ１４
と、記録材担持シート５ｆを介してファーブラシ１４に
対向するバックアップブラシ１５とにより、または、オ
イル除去ローラ１６と、記録材担持シート５ｆを介して
オイル除去ローラ１６に対向するバックアップブラシ１
７とにより、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、ま
たはジャム発生時に随時行う。

【００１０】また、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、所定のタイミングで所定間隔
に設定することができる。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
させることができる。

【００１１】各現像器４は、第１および第２の攪拌・搬
送手段を備えており、攪拌・搬送手段は現像剤を互いに
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・搬送手段の上方には、現像スリーブが配置されて
いる。上述した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に印加され、現像スリ
ーブ駆動装置により現像スリーブが回転する。各現像器
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。

【００１２】図２に、従来のカラー画像形成装置の濃度
検知センサの概略構成を示す。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（ＰＤ）を用いている。濃度検知センサ１
３は、顕像化されたトナー像が形成された転写ドラム５
ａ上の正反射光と乱反射光から濃度を検出する。濃度検
知センサ１３は、ＬＥＤ１３ｃと、フォトダイオード１
３ｅ、１３ｆ、１３ｇと、プリズム１３ｈ、１３ｉとを
有している。ＬＥＤ１３ｃによる照射光は、プリズム１
３ｈにより、入射面に対して垂直方向に振動する成分
（ｓ波光）と、入射面に対して平行方向に振動する成分
（ｐ波光）とに分離される。ｓ波光は、フォトダイオー
ド１３ｅに、ｐ波光はトナー面に照射される。

【００１３】感光体や中間転写体など濃度検知する際の
下地となる面に入射したｐ波光は、ほぼ正反射してｐ波
となり、プリズム１３ｉを通過してフォトダイオード１
３ｆに入射する。トナー面に照射されたｐ波光は、乱反
射してｓ波とｐ波とになり、プリズム１３ｉを通過す
る。ｐ波はフォトダイオード１３ｆに入射し、正反射光
を、ｓ波はフォトダイオード１３ｇに入射し、乱反射光
をそれぞれ検出する。

【００１４】図３は、トナー濃度に対するｐ波とｓ波の
検出結果を示した図である。トナー濃度に対するフォト
ダイオード１３ｆ、１３ｇの出力である。実際には、フ
ォトダイオード１３ｆにも乱反射成分が入射しているも
のと考えられる。そこで、フォトダイオード１３ｆの出
力から、フォトダイオード１３ｇの出力にある係数を乗
じたものを引くこと、すなわち、補正出力＝「ｐ波出力」−「ｓ波出力」×補正係数により真の正反射出力が得られる。得られた結果を図４
に示す。このようにして、プリンタ部を制御する制御部
により、検出したトナー像濃度から、トナー／キャリア
濃度の制御、帯電バイアスの制御を行っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濃度検
知センサ１３の個体差により、または、濃度検知センサ
１３の取り付けにばらつきが生じることにより、トナー
像濃度に対するセンサ出力もばらついてしまうという問
題があった。

【００１６】この原因をさらに細かく検証してみると、
濃度検知センサ１３の装置本体への取り付け精度によ
り、例えば、あらかじめ定められている基準板をセンシ
ングした際の２つのフォトダイオード１３ｆ、１３ｇの
出力が、それぞれ異なる変化を示す。従って、上述した
補正出力も、取り付け精度により変化してしまうことが
わかった。

【００１７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、センサの個体差や
取り付け精度によらず、精度良くトナー濃度を検知する
画像形成方法およびその装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、像担持
体上に帯電を行い、露光、現像を経て、転写体から転写
材上に画像を転写する画像形成方法において、前記転写
体に照射した光の正反射光と乱反射光とを検出する光セ
ンサにより、顕像化されたトナー像濃度を検出する検出
ステップと、正反射光による前記光センサの出力と乱反
射光による前記光センサの出力とから、各々の補正係数
を算出するステップと、各々の前記補正係数により各々
の前記光センサの出力を補正し、トナー像濃度を校正す
る制御ステップとを備えたことを特徴とする。

【００１９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の前記補正係数は、前記光センサの出力の平均値の逆数
であることを特徴とする。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の前記光センサの出力の平均値は、前記転写体１周分の
下地を読み取った平均値であることを特徴とする。

【００２１】請求項４に記載の発明は、像担持体上に帯
電を行い、露光、現像を経て、転写体から転写材上に画
像を転写する画像形成装置において、顕像化されたトナ
ー像濃度を、前記転写体に照射した光の正反射光と乱反
射光とにより検出する光センサと、正反射光による前記
光センサの出力と乱反射光による前記光センサの出力と
を、各々異なる補正係数で補正し、トナー像濃度を校正
する制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の前記補正係数は、前記光センサの出力の平均値の逆数
であることを特徴とする。

【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の前記光センサの出力の平均値は、前記転写体１周分の
下地を読み取った平均値であることを特徴とする。

【００２４】請求項７に記載の発明は、像担持体上に帯
電を行い、露光、現像を経て、転写体から転写材上に画
像を転写する画像形成装置の制御部に、請求項１、２ま
たは３に記載の各ステップを実行させるためのプログラ
ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であ
ることを特徴とする。

【００２５】請求項８に記載の発明は、像担持体上に帯
電を行い、露光、現像を経て、転写体から転写材上に画
像を転写する画像形成装置の制御部に、請求項１、２ま
たは３に記載の各ステップを実行させるためのプログラ
ムであることを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、上
述した画像形成装置に具現化する。従って、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、
本発明の特徴的部分についてのみ説明する。

【００２７】（第１の実施形態）上述したように、本実
施形態で用いる濃度検知センサは、２つのフォトダイオ
ードを有している。これら２つのフォトダイオードの相
対的な出力の比率が、濃度検知センサの個体差により、
または装置本体への取り付け精度により変動してしま
う。従って、濃度検知センサの個体差と、濃度検知セン
サを実際に取り付けた状態でのばらつきとを、最適化す
る補正が重要である。

【００２８】図５は、取り付け角度に対するｐ波とｓ波
の検出結果を示した図である。取り付け角度０°は、フ
ォトダイオードの装置本体への正しい取り付け位置を示
し、これを中心に、取り付け角度がばらついたときのセ
ンサ出力を示している。正反射成分の大きいｐ波のセン
サ出力は、角度に対する出力の変化が大きいのに対し、
散乱成分の大きいｓ波のセンサ出力は、角度に対する出
力の変化が小さいことがわかる。従って、補正出力＝「ｐ波出力」−「ｓ波出力」×補正係数（１）において、角度によってｐ波出力とｓ波出力の比率が変
化するため、補正出力をさらに規格化したとしても、濃
度に対する出力が一意に決まらず、誤差の大きな要因と
なる。

【００２９】図６に、式（１）を用いて規格化された補
正出力を示す。取り付け角度０°、１°および２°につ
いて、式（１）を適用し、トナーなしの状態が、出力５
となるよう規格化した。例えば、濃度１．０のトナーパ
ッチを読み取った際に、取り付け角度によって補正出力
に誤差が変わっていることがわかる。図７に、濃度１．
０のときの、取り付け角度と補正出力との関係を示す。
本実施形態では、取り付け角度公差が±１°であるた
め、最悪値を考慮すると、濃度１．０のときに０．１３
程度の濃度誤差が検出される。

【００３０】本実施形態では、プリンタ部を制御する制
御部により、次のようなセンサ補正工程を実行してい
る。濃度制御を行う前に、トナーパッチを形成しない状
態での下地を検出するために、転写ドラム１周分を濃度
検知センサにより読み取る。このとき、１／ｐ波出力平均値＝ｐ波補正係数１／ｓ波出力平均値＝ｓ波補正係数として、補正出力＝「ｐ波出力」×「ｐ波補正係数」−「ｓ波出力」×「ｓ波補正係数」×補正係数（２）とする。なお、下地を読み取る代わりに、基準板を読み
取るようにしてもよい。下地または基準板のいずれを使
用しても、ｐ波のセンサ出力とｓ波のセンサ出力とを、
独立に補正することにより、トナー濃度の校正を、高精
度で行うことができる。

【００３１】図８に、式（２）を用いて規格化された補
正出力を示す。図６に示した補正出力と同様に、取り付
け角度０°、１°および２°について、式（２）を適用
し、トナーなしの状態が出力５となるように規格化し
た。例えば、濃度１．０のトナーパッチを読み取った際
に、取り付け角度によって補正出力の差がほとんどない
ことがわかる。

【００３２】図９に、濃度１．０のときの、取り付け角
度と補正出力との関係を示す。フォトダイオードの取り
付け状態のばらつきによるセンサ出力変動を、低濃度か
ら高濃度まで精度よく補正することができるのがわか
る。本実施形態では、取り付け角度公差が±１°である
ため、最悪値を考慮しても、濃度１．０のときに０．０
２程度の濃度誤差しか検出されない。本実施形態では、
取り付け角度０°〜２°について説明したが、２°を越
える角度であっても補正できることはいうまでもない。

【００３３】本実施形態によれば、画像形成装置は、顕
像化されたトナー像濃度を、転写ドラムに照射した光の
正反射光と乱反射光とにより検出する光センサを有し、
正反射光による光センサの出力と乱反射光による光セン
サの出力とを、各々異なる補正係数で補正することによ
り、センサの個体差や取り付け精度によらず、精度良く
トナー濃度を検知することができる。

【００３４】本実施形態においては、転写体として転写
ドラムを例にして説明したが、本発明はこれ以外の転写
体に対しても同様に適用することができる。図１０に、
中間転写体を使用したカラー画像形成装置の概略構成を
示す。例えば、転写体として中間転写体５１を用いたフ
ルカラー電子写真画像形成装置であってもよく、濃度検
知センサ１３は、中間転写ベルト５１に対向して設置す
る。図１１に、転写ベルトを使用したカラー画像形成装
置の概略構成を示す。直接多重転写方式を用いた画像形
成装置においては、転写体として転写ベルトを用いて行
い、同様に濃度検知センサ１３は転写ベルト５１に対向
して設置する。

【００３５】（第２の実施形態）本実施形態は、複数の
プリンタを一元管理し、出力の制御を行う、クラスタプ
リンティングに適用した。第１の実施形態と同様の部分
は、省略して説明する。図１２に、本実施形態にかかる
クラスタプリンティングシステムの構成を示す。クラス
タプリンティングシステムは、サーバ１０１と、サーバ
１０１に接続されたＲＩＰ１０２ａ，１０２ｂと、ＲＩ
Ｐ１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ接続されたプリンタ１
０３ａ，１０３ｂとから構成される。

【００３６】クラスタプリンティングシステムでは、ト
ータルでの生産性向上を図るために、例えば１００ペー
ジからなる出力ファイルを、プリンタ１０３ａで５０ペ
ージ、プリンタ１０３ｂで５０ページ出力するなど分散
処理を行う。このとき、２台のプリンタ間で色味が異な
っていては、品質の高いクラスタプリンティングシステ
ムとは言えない。そこで、各々のプリンタ１０３ａ，１
０３ｂに濃度検知センサを搭載し、第１の実施形態と同
様の補正係数最適化工程を設けることで、異なる２台の
濃度を精度良くあわせることができ、高品質なクラスタ
プリンティングシステムを提供することができる。

【００３７】なお、本実施形態において、各々のプリン
タで下地を読み取る代わりに、複数のプリンタで共通の
基準板を用いて、読み取るようにすれば、より高精度の
濃度制御を行うことができる。

【００３８】本発明は、上述した各実施形態の機能を実
現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶
媒体を、画像形成装置に供給し、その制御部のＣＰＵが
記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行
することによっても、達成されることは言うまでもな
い。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコ
ード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、
そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構
成することになる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
顕像化されたトナー像濃度を、転写体に照射した光の正
反射光と乱反射光とにより検出する光センサと、正反射
光による光センサの出力と乱反射光による光センサの出
力とを、各々異なる補正係数で補正し、トナー像濃度を
校正する制御手段とを備えたので、センサの個体差や取
り付け精度によらず、精度良くトナー濃度を検知するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー画像形成装置の概略構成を示した断面図
である。

【図２】カラー画像形成装置の濃度検知センサの概略構
成を示した図である。

【図３】トナー濃度に対するｐ波とｓ波の検出結果を示
した図である。

【図４】トナー濃度に対する補正出力を示した図であ
る。

【図５】取り付け角度に対するｐ波とｓ波の検出結果を
示した図である。

【図６】式（１）を用いて規格化された補正出力を示し
た図である。

【図７】濃度１．０のときの、取り付け角度と式（１）
を用いて規格化された補正出力との関係を示した図であ
る。

【図８】式（２）を用いて規格化された補正出力を示し
た図である。

【図９】濃度１．０のときの、取り付け角度と式（２）
を用いて規格化された補正出力との関係を示した図であ
る。

【図１０】中間転写体を使用したカラー画像形成装置の
概略構成を示した図である。

【図１１】転写ベルトを使用したカラー画像形成装置の
概略構成を示した図である。

【図１２】クラスタプリンティングシステムを示した構
成図である。

【符号の説明】

１３濃度検知センサ１３ｃＬＥＤ１３ｅ、１３ｆ、１３ｇフォトダイオード１３ｈ、１３ｉプリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G059 AA01 BB06 BB09 CC19 EE02 EE05 GG00 GG04 JJ19 KK01 KK03 MM03 MM10 MM14 2H027 DA09 DE02 DE07 DE10 EC06 HA14 2H200 FA02 GA12 GA23 GA34 GA47 GB12 GB25 HA02 HB12 JA02 JB06 JB45 JB50 JC04 JC15 JC20 MA03 MA04 MA20 PB17 PB20 PB39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に帯電を行い、露光、現像を
経て、転写体から転写材上に画像を転写する画像形成方
法において、前記転写体に照射した光の正反射光と乱反射光とを検出
する光センサにより、顕像化されたトナー像濃度を検出
する検出ステップと、正反射光による前記光センサの出力と乱反射光による前
記光センサの出力とから、各々の補正係数を算出するス
テップと、各々の前記補正係数により各々の前記光センサの出力を
補正し、トナー像濃度を校正する制御ステップとを備え
たことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記補正係数は、前記光センサの出力の
平均値の逆数であることを特徴とする請求項１に記載の
画像形成方法。
【請求項３】前記光センサの出力の平均値は、前記転
写体１周分の下地を読み取った平均値であることを特徴
とする請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項４】像担持体上に帯電を行い、露光、現像を
経て、転写体から転写材上に画像を転写する画像形成装
置において、顕像化されたトナー像濃度を、前記転写体に照射した光
の正反射光と乱反射光とにより検出する光センサと、正反射光による前記光センサの出力と乱反射光による前
記光センサの出力とを、各々異なる補正係数で補正し、
トナー像濃度を校正する制御手段とを備えたことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項５】前記補正係数は、前記光センサの出力の
平均値の逆数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。
【請求項６】前記光センサの出力の平均値は、前記転
写体１周分の下地を読み取った平均値であることを特徴
とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】像担持体上に帯電を行い、露光、現像を
経て、転写体から転写材上に画像を転写する画像形成装
置の制御部に、請求項１、２または３に記載の各ステッ
プを実行させるためのプログラムを記録したコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】像担持体上に帯電を行い、露光、現像を
経て、転写体から転写材上に画像を転写する画像形成装
置の制御部に、請求項１、２または３に記載の各ステッ
プを実行させるためのプログラム。