JP2005091579A

JP2005091579A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005091579A
Application number: JP2003323012A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Masuda; 道晴増田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】１つのパッチ検センサを移動させて像担持体上の複数のポイントにて濃度検出を行う濃度検出手段において、パッチ検センサを移動させて使用しても、検知精度が落ちないようにすることを目的とする。
【解決手段】濃度検出手段８１を像担持体上の回転方向とは垂直方向に移動させる移動手段、濃度検出手段８１を移動した際に濃度検出の補正を行う補正手段を設けることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

複写機、プリンタといった、画像形成装置に関する。

従来より、複写機やプリンタには画質を維持するために、感光体や中間転写体上のトナー画像の濃度検出を行い、その検出した濃度によって画像形成条件を変えながら濃度の維持ひいては、画質の維持を行っている。これは、トナーを用いた電子写真システムには必要不可欠で、周囲の環境条件や現像器の耐久状態によって、トナーの有する電荷量や現像条件、転写条件が変化するために、これらを制御しているものである。

したがって、従来の制御間隔は比較的長く、画像形成数十枚毎に行うような制御であったが、近年、更なる高画質の要求があり、前記制御間隔が短くなる傾向にある。感光体上において、この濃度検出を行う場合は紙間に濃度検出用のパッチマークを形成しても、クリーニング手段によって、媒体に転写されないパッチマークのトナーをクリーニングすることが可能であるが、特に１ドラム系の中間転写体を用いたカラー複写機システムにおける中間転写体上で濃度検出を行う場合は、中間転写体上に４色分のパッチマークを形成する必要があるために、中間転写体の周方向であれば長い紙間を必要とし、長手方向であればパッチマークを形成する長手方向の数分濃度検出手段が必要であった。

特に、生産性も求められている近年の装置においては、長い紙間にすることはできず、検出手段を増やすことになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１３６３９１号公報

しかしながら、濃度検出手段を増やすということは装置のコストアップにもつながり、また濃度検出手段間の検出誤差による画質劣化も指摘されており、必ずしも期待通りの画質向上につながっていない面もある。

本発明は、上記課題に鑑みて、濃度検出手段の数を増やさずに頻繁に濃度検出を正確に行える装置を提案するものである。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、
像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段
前記トナー画像の濃度を検出する濃度検出手段
前記濃度検出手段を前記像担持体上の回転方向とは垂直方向に移動させる移動手段
前記濃度検出手段の補正を行う補正手段
を有し、前記移動手段にて前記濃度検出手段を移動した際には、前記補正手段にて前記濃度検出手段の補正を行うことを特徴とするものであり、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、補正手段とは前記濃度検出手段の前記像担持体上に対する角度を調整する角度調整手段であり、前記移動手段にて濃度検出手段を移動した際には、前記角度調整手段にて濃度検出手段の角度を振り、最適な出力が得られる角度にて濃度検出を行うことを特徴とするものであり、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、前記濃度検出手段の補正を行う時は、前記像担持体上に画像形成がされていない状態であることを特徴とするものである。

上記本発明の構成をとることで、中間転写体を用いた１ドラム系のカラー機において、１つの濃度検出手段にて中間転写体上の各色の濃度検出を画像形成毎に行えるので、濃度検出手段の差による濃度検出のバラツキもなく、生産性を落とすことなく頻繁に濃度補正を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図２は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの要部構成図である。ここでは、例としてカラープリンタとして説明を行うが、プリンタはモノクロ、カラーの区別は問わない。

画像形成部内に像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」という）１は図示しないモータで矢印Ａの方向に回転できるように設けられている。感光体１の周囲には、一次帯電器７、露光装置８、現像ユニット１３、転写装置１０、クリーナ装置１２が配置されている。

前記現像ユニット１３はフルカラー現像のための４台の現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋからなる。４２は現像ユニットの回転を行うモータ、４３は現像ユニット１３の位置固定のロック機構を動作させるソレノイドである。６０は回転現像器１３の位置検知を行う回転現像器ＨＰセンサである。現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、感光体１上の潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナーで現像する。各色のトナーを現像する際には、位置固定ソレノイド４３をオンして機械的なロック機構を解除し、モータ４２の駆動によって現像ユニット１３を矢印Ｒ方向に回転させ、現像ユニット１３に敷設された図示しない位置検出フラグを回転現像器ＨＰセンサ６０で検出することで現像ユニット１３の基準位置を検出した上で、所定の回転位置まで回転させることで当該色の現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが感光体１に当接するように位置合わせされる。

感光体１上に現像された各色のトナー像は、転写装置１０によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２はローラ１７、１８、１９に張架されている。これらのうち、ローラ１７は図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ１８はベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ１９は２次転写装置としての転写ローラ２１のバックアップローラとして機能する。

ベルト２を挟んでローラ１７と対向する位置にはベルトクリーナ２２が当接／離間可能に設けられていて、２次転写後のベルト２上の残留トナーがクリーナブレードで掻き落とされる。

記録紙カセット２３内に配置された記録紙はリフタモータ４０の動作により、ピックアップローラ２４に当接する位置まで引き上げられる。記録紙カセット２３からピックアップローラ２４で搬送路に引き出された記録紙はローラ対２５、２６によってニップ部、つまり２次転写装置２１とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像はこのニップ部で記録紙上に転写され、定着装置５で熱定着されて装置外へ排出される。両面形成動作の場合、フラッパ３２を動作させ、搬送ローラ２７の方向へ記録紙を搬送する。搬送ローラ２８でフラッパ３３を越えるまで搬送を行った後、搬送ローラ２８を逆回転するとともにフラッパ３３を動作させることで、記録紙を搬送ローラ２９方向へ搬送し、搬送ローラ３０、３１で搬送することで、記録紙カセット２３からの搬送路に合流させることで、１面目とは反対の面に画像形成を可能とする。

上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。まず、帯電装置７に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナからなる露光装置８で露光を行い潜像が形成される。露光装置８は画像制御部３８で生成される画像信号に基づいて露光をオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。

上記カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準とする信号ＩＴＯＰを基準に制御されている。ベルト２は駆動ローラ１７、テンションローラ１８、バックアップローラ１９からなるローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ１８によって所定の張力が与えられている。テンションローラ１８およびローラ１９の間には、基準位置を検知する反射型位置センサ３６が配置されている。

現像装置１３Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は転写装置１０でベルト２に転写され、さらに２次転写装置２１で記録紙に転写された後、定着装置５に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーはクリーナ装置１２で除去・回収され、最後に、感光体１は除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。

５０は記録紙カセット２３内での紙面高さを検知する紙面高さセンサ、５１〜５８は搬送路上に配置される搬送センサであり各ポイントでの記録紙の有無または記録紙の搬送タイミングを検知する。６０は回転現像器１３の位置検知を行う回転現像器ＨＰセンサであり、７０は記録紙カセット２３の着脱を検知するカセット着脱センサであり、７１は本体内部へのアクセスを可能とするドア４１の開閉を検知するドア開閉センサである。これらのセンサは一般に用いられるフォトインタラプタで構成されている。

８１に反射型のセンサで構成される中間転写ベルト２上のトナー濃度（以後パッチと呼ぶ）を検出する濃度検出手段（以後パッチ検センサと呼ぶ）が配置されている。図３に前記濃度検出手段上のパッチ検センサの構成を示し、トナー濃度検出の原理説明を行う。

パッチ検センサは、光を照射するためのＬＥＤ部と、照射した光の反射光を受光するＰＤ部からなる。まず、ＬＥＤ１０１からの光を変更フィルタ１０２によりＰ波とＳ波に分け、Ｐ波を中間転写ヘベルト上のパッチに照射する。ＰＤ１０３、１０４は入射光の正反射方向に配置され、変更フィルタ１０５によってＰ波とＳ波を分けて受光する構成になっている。

パッチからの反射光には中間転写ベルト２の下地からの反射光と、トナーからの反射光が含まれており、下地からの反射光は偏光状態を維持するのに対し、トナーからの反射光は偏光状態が乱れ、Ｐ、Ｓ波が混在した状態となる。トナーにより反射されるＰ、Ｓの割合は一定であると考えられ、その係数を決めることにより、下地からの反射成分のみを抽出することができる。トナーが付着することにより、下地は覆われていくため、下地からの反射光量とトナー付着量との間に相関が取れる。トナーから反射されるＰ波とＳ波の割合は、下地からの反射光が無い状態（ベタパッチ）からの出力にて決定される。

図４は濃度検出手段８１を移動させる移動手段の構成に関する説明図である。濃度検出手段８１は、１１３の軸と１１２のスクリュー軸によって保持され、１１１のステッピングモータの回転によって移動を行う。１１４はホームポジションセンサであり、濃度検出手段８１に付加されているフラグによって、濃度検出手段８１のホームポジションを検知し、この検知したホームポジションを基準にして、パッチを検知する位置への移動を行う。

図１は濃度検出手段８１の詳細図である。濃度検出手段８１は、パッチ検センサ１２１とスクリュー軸１１２の受け部１２２及び軸１１３の受け部１２３からなる。軸１１３の受け部１２３の穴は、軸１１３の径に対して所定量大きめにできている。この受け部１２３の穴が大きめに構成されていることにより、ステッピングモータ１１１が回転を始めても、所定のパルスまでは濃度検出手段８１はスクリュー軸１１２の回転方向に回転し、軸１１３が軸の受け部１２３の穴に片寄せされた時点から移動を開始する。この回転角度は、軸１１３と軸の受け部１２３の径で決まる所定パルス数となる。

図５は、本装置における画像形成のタイミングを表す図であり、２枚分のカラー画像を形成するための中間転写ベルト２上への画像形成を示している。Ｔ１は、中間転写ベルト２の１周期の時間であり、Ｔ２、Ｔ３はＡ４サイズの画像形成時間、Ｔ４は第一の紙間時間でＴ５は第２の紙間時間となる。Ｔ２が１枚目の画像であり、Ｔ３が２枚目の画像となり、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと順番に画像形成が行われており、４色分の画像形成が終了した時点で紙に転写される。ここで、Ｔ５の時間が長いのは前述で説明したように、本装置は回転現像器の構成をとっているために、現像する色を変えるには現像器を回転する時間が必要であるからである。パッチマークは、Ｔ４の時間にて形成される。また、濃度検出手段８１はＴ５の時間にて移動を行い、移動した後に補正動作を行って、次のパッチマークの検出を行う。

図６に中間転写ベルト２上に形成された画像とパッチマークの様子を示す。Ｙ１は１枚目のイエロー画像、Ｙ２は２枚目のイエロー画像、Ｍ１は１枚目のマゼンタ画像、Ｍ２は２枚目のマゼンタ画像、Ｃ１は１枚目のシアン画像、Ｃ２は２枚目のシアン画像、Ｋ１は１枚目のブラック画像、Ｂ２は２枚目のブラック画像である。１３１はイエローのパッチマーク、１３２はマゼンタのパッチマーク、１３３はシアンのパッチマーク、１３４はブラックのパッチマークであり、各色のパッチマークは、画像形成の主走査方向の違う位置に形成されている。主走査方向の違う位置に各色のパッチマークを形成することで、１回の画像形成で全ての色のパッチマークの作成及び検出が可能となる。

図７に濃度検出手段８１の移動及び補正に関するシーケンスを示す。パッチマークの濃度検出シーケンスが開始されると、まず濃度検出手段８１はホームポジション検知を行い（Ｓ１０１）、次にイエローのパッチマーク検出の位置に移動する（Ｓ１０２）。ここで補正動作を行ってから濃度検出を行い（Ｓ１０３、Ｓ１０４）、マゼンタのパッチマーク検出の位置に移動を行う（Ｓ１０５）。同様に、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチマーク検出を行った後（Ｓ１０６〜１１３）、ホームポジションに移動を行う（Ｓ１１４）。スクリュー軸１１２は、ステッピングモータ１１１のＣＷ回転にて、濃度検出手段８１が装置の手前から奥に移動する構成となっている。

図８が、濃度検出手段８１が移動した際の補正制御のシーケンス説明図である。移動した場所において、まずベルト上の濃度検出Ｄ０を行う（Ｓ２０１）。次に所定パルスステッピングモータをＣＣＷ駆動して再度濃度検出Ｄ１を行う（Ｓ２０２、Ｓ２０３）。ここで、Ｄ０とＤ１を比較し、Ｄ０＞Ｄ１となるまで同様の動作を繰り返す（Ｓ２０１〜２０４）。Ｄ０＞Ｄ１となった時点で、今度はステッピングモータをＣＷ方向に１パルスづつ回転し、回転前と回転後の濃度検出を行う（Ｓ２０５〜２０８）。Ｄ２≧Ｄ３となった時点で補正シーケンスを終了し、パッチマーク検出に移行する。

以上のシーケンスを繰り返すことで、１つの濃度検出手段を用いて１回の画像形成における４色分の濃度検出を精度よく行うことが可能となる。

濃度検出手段の断面図説明図本実施例の装置の概略構成図パッチ検センサの構成説明図濃度検出手段の移動手段説明図画像形成タイミング説明図ベルト上の画像形成状態説明図パッチの濃度検出シーケンス説明図パッチ検の補正シーケンス説明図

符号の説明

１感光体
２ベルト
５定着装置
７一次帯電器
８露光装置
１０転写装置
１２クリーナ装置
１３現像ユニット（回転現像器）
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ現像装置
１７駆動ローラ
１８テンションローラ
１９バックアップローラ
２１転写ローラ（２次転写装置）
２２ベルトクリーナ
２３記録紙カセット
２４ピックアップローラ
２５、２６ローラ対
２７搬送ローラ
２８搬送ローラ
２９搬送ローラ
３０、３１搬送ローラ
３２、３３フラッパ
３６反射型位置センサ
３８画像制御部
４０リフタモータ
４１ドア
４２モータ
４３ソレノイド
５０紙面高さセンサ
５１〜５８搬送センサ
６０回転現像器ＨＰセンサ
７０カセット着脱センサ
７１ドア開閉センサ
８１濃度検出手段（パッチ検センサ）
１０１ＬＥＤ
１０２、１０５変更フィルタ
１０３、１０４ＰＤ
１１１ステッピングモータ
１１２スクリュー軸
１１３軸
１１４ホームポジションセンサ
１２１パッチ検センサ
１２２スクリュー軸１１２の受け部
１２３軸１１３の受け部
１３１イエローのパッチマーク
１３２マゼンタのパッチマーク
１３３シアンのパッチマーク
１３４ブラックのパッチマーク

Claims

像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段
前記トナー画像の濃度を検出する濃度検出手段
前記濃度検出手段を前記像担持体上の回転方向とは垂直方向に移動させる移動手段
前記濃度検出手段の補正を行う補正手段
を有し、前記移動手段にて前記濃度検出手段を移動した際には、前記補正手段にて前記濃度検出手段の補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、補正手段とは前記濃度検出手段の前記像担持体上に対する角度を調整する角度調整手段であり、前記移動手段にて濃度検出手段を移動した際には、前記角度調整手段にて濃度検出手段の角度を振り、最適な出力が得られる角度にて濃度検出を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項２記載の画像形成装置において、前記濃度検出手段の補正を行う時は、前記像担持体上に画像形成がされていない状態であることを特徴とする画像形成装置。