JP2007183438A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手間を掛けることなくかつ高精度にテスト用のトナーパターンの濃度を検出でき、ひいては濃度再現性の良好な画像を得ることのできる画像形成装置を得る。
【解決手段】画像読取り装置３０にて原稿の画像を読み取り、読み取った画像を感光体ドラム２１を含むプリントヘッド２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋにてトナー像を形成し、該トナー像を中間転写ベルト１１上に１次転写して合成し、さらに、転写材上に２次転写する画像形成装置。所定のトナーパターンを形成された中間転写ベルト１１上に光を照射する照明ランプ４２と、所定のトナーパターンからの反射光を画像読取り装置３０の受光センサ３５に導く光路ｂと、画像読取り装置３０で検出したトナーパターンの濃度に基づいて画像形成条件を制御する制御部６０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に、画像読取り装置にて原稿の画像を読み取り、読み取った画像を像担持体上にトナー画像として形成する、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式による画像形成装置は、一方向に回転駆動される感光体ドラムと、コロナ放電によって感光体を一様に帯電する帯電手段と、感光体上に画像を露光して静電潜像を形成する露光手段と、現像領域に印加される電圧と静電潜像との間の電位差によって静電潜像をトナーにて現像する現像手段と、トナー像と逆極性の電圧を印加することでトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えている。

さらに、カラー画像形成装置では、感光体上にＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の画像を形成し、これらの画像を中間転写体上に１次転写して合成し、合成画像を転写材上に２次転写するように構成している。

これらの画像形成装置においては、原稿画像の濃度に対してトナー画像の濃度を高精度に再現することが要求されており、特に、複数色の画像を重ね合わせるカラー画像形成装置においては、それぞれの色の濃度の再現性がより高精度であることが要求されている。

そこで、従来では、感光体ドラムや中間転写体などの像担持体上に所定の画像形成条件でトナーパターンを形成し、該トナーパターンの濃度を濃度検出センサにて読み取り、基準濃度との比較を行うことで、帯電、露光、現像などの画像形成条件を変更して必要な濃度の画像を得られるような制御を行っていた。

従来から一般的に用いられているトナーパターンの濃度検出手段は、発光素子としてＬＥＤ、受光素子としてフォトダイオードを用いている。しかし、これらの素子は小型で低コストである利点を有するものの、濃度の検出精度が低く、好ましい濃度再現性が得られないという問題点を有していた。

そこで、特許文献１には、所定の濃度データに従って転写材上に形成したテストトナー画像を画像読取り装置で読み取り、読み取り結果に基づいて主走査方向の画像補正データを生成し、画像形成条件にフィードバックする制御方法が記載されている。

しかし、この制御方法では、ユーザが所定期間ごとに転写材上にテストトナー画像を形成して、該転写材を画像読取り装置にセットして画像を読み取らせる必要があり、煩雑である。しかも、セット時に転写材の位置ずれが生じてしまうと、濃度むらの検出位置がずれることになり、高精度な濃度むらの検出及び補正が実行不能となってしまう。
特開平１１−１１２８０９号公報

そこで、本発明の目的は、手間を掛けることなくかつ高精度にテスト用のトナーパターンの濃度を検出でき、ひいては濃度再現性の良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、
画像読取り装置にて原稿の画像を読み取り、読み取った画像を像担持体上にトナー像として形成する画像形成装置において、
所定のトナーパターンを形成された前記像担持体上に光を照射する像担持体光照射手段と、
前記像担持体光照射手段にて照射され、所定のトナーパターンからの反射光を前記画像読取り装置の受光センサに導く光路と、
前記画像読取り装置で検出した前記トナーパターンの濃度に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置においては、像担持体上に形成された所定のトナーパターンを既設の画像読取り装置で直接的に読み取るため、所定のトナーパターンを転写材上に形成して該転写材を画像読み取り装置にセットしてその濃度を読み取るという手間を省くことができる。しかも、画像読取り装置に設けられている受光センサ（例えば、ＣＣＤラインセンサ）はフォトダイオードよりも読取り精度が高く、高精度での濃度検出が可能である。このような濃度検出結果を画像形成条件にフィードバックすることで、常時濃度再現性の良好な画像を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置において、像担持体は感光体又は中間転写体であり、カラー画像形成装置では中間転写体上でのトナーパターンの濃度を検出することが好ましい。また、トナーパターンの濃度検出に兼用される画像読取り装置の受光センサは原稿からの反射光に対向する方向、及び、トナーパターンからの反射光に対向する方向に移動可能であってもよい。受光センサの受光位置を固定する場合には、適宜光反射部材にてトナーパターンからの反射光を受光センサに導けばよい。

あるいは、画像読取り装置の照明光源を原稿を照射するとともに像担持体上に形成されたトナーパターンをも照射可能とすれば、トナーパターンを照射する専用の光源を省略できる。

また、トナーパターンから受光センサに至る光路には光透過部材を備えていてもよい。光透過部材を備えることで、画像形成セクションに対して画像読取り装置をほぼ気密に仕切ることができ、画像形成セクションで発生するトナー粉煙などが画像読取り装置へ侵入することを防止できる。この場合、光透過部材の表面に付着したトナーなど異物の清掃部材を備えていることが好ましい。清掃部材に代えて、光透過部材の表面を導電性とし、トナーの帯電電位と同極性の電圧を印加してもよい。

また、トナーパターンは像担持体の主走査方向にわたって中間調濃度で形成され、制御手段は画像読取り装置で検出したトナーパターンの主走査方向の濃度差に応じて露光装置の主走査方向の露光強度を変更するように構成してもよい。トナーパターンを中間調濃度で形成し、かつ、トナーパターンの濃度検出結果を露光装置の露光強度にフィードバックすることにより、濃度再現性がより好ましく向上する。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に説明する第１〜第５実施例において共通する装置、部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施例、図１〜図３参照）
図１に示す画像形成装置１０Ａは、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したものである。上段に画像読取り装置３０が配置され、中段に画像形成セクション４０が配置され、下段に転写材の自動給紙部５０が配置されている。

その概略を説明すると、画像形成セクション４０には、感光体ドラム２１、帯電装置２２、画像露光装置２３、現像装置２４、残留トナーのクリーニング装置２５などを含むＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）の画像を形成するプリントヘッド２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが中間転写ベルト１１の直下に並置されている。

画像読取り装置（スキャナ）３０は、原稿台ガラス３１上に載置された原稿の画像を、照明ランプ３２で主走査方向に照射しつつ反射光をミラー３３によって結像レンズ３４を介して受光センサ３５に入射させる（画像読取り光路を符号ａで示す）。このとき、照明ランプ３２及びミラー３３は矢印Ａ方向に定速で移動する。主走査方向とは移動方向Ａに直交する方向である。受光センサ３５は、ＣＣＤラインセンサが用いられている。画像読取り装置３０では、原稿画像をＹＭＣＫの色ごとに読み取って画像データを制御部６０に送信し、必要な画像処理を施して対応する色を描画する画像露光装置２３に送信する。

各画像露光装置２３は転送された画像データに基づいてそれぞれの感光体ドラム２１上にＹＭＣＫの静電潜像を形成し、該潜像を現像装置２４で現像することでトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２及び支持ローラ１３に無端状に張り渡され、矢印Ｂ方向に回転駆動され、駆動ローラ１２を設置した部分の中間転写ベルト１１に対向する部分（２次転写部１５）には転写ローラ１６が配置されている。

各感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は矢印Ｂ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１上に１次転写ローラ２６から付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、転写材は１枚ずつ自動給紙部５０から上方に給紙され、２次転写部１５で転写ローラ１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１から合成画像が２次転写される。その後、転写材は定着装置５５に搬送されてトナーの加熱定着が施され、トレイ４１上に排出される。

本第１実施例においては、画像再現性特に濃度の再現性を向上させるため、画像形成条件を制御する。具体的には、感光体の特性に合わせて露光強度を制御する。その前提として、所定の画像形成条件（帯電電圧、露光強度、現像電圧などを所定の基準値に設定した状態）で各感光体ドラム２１に中間調濃度のトナーパターンを形成し、このトナーパターンを中間転写ベルト１１に１次転写する。この中間転写ベルト１１上のトナーパターンの濃度を検出し、以後実行される画像の形成にフィードバックする制御を行う。

中間転写ベルト１１上のトナーパターンの濃度を検出するために、トナーパターンを主走査方向に照明する照明ランプ４２を設け、矢印Ｂ方向に定速回転する中間転写ベルト１１上のトナーパターンからの反射光をミラー４３によって結像レンズ４４を介して前記受光センサ３５に入射させる（トナーパターンの濃度読取り光路を符号ｂで示す）。

図２に、曲線Ｘとしてトナーパターンの一主走査方向の濃度データを示す。このとき、画像露光装置２３からの露光強度は一定値に維持されている。この濃度データは制御部６０に転送され、以後の画像形成時の露光強度制御にフィードバックされる。即ち、図２に曲線Ｘで示す濃度データに基づいて、画像露光装置２３の主走査方向における露光強度を図３に示す曲線Ｙのごとく変更する。これにて、中間転写ベルト１１上に形成される画像濃度は一定になる。

本第１実施例においては、中間転写ベルト１１上に形成された所定のトナーパターンを既設の画像読取り装置３０で直接的に読み取るため、所定のトナーパターンを転写材上に形成して該転写材を画像読み取り装置３０にセットしてその濃度を読み取るという手間を省くことができる。しかも、画像読取り装置３０に設けられている受光センサ３５（例えば、ＣＣＤラインセンサ）は従来用いられていたフォトダイオードよりも読取り精度が高く、高精度での濃度検出が可能である。このような濃度検出結果を画像形成条件にフィードバックすることで、常時濃度再現性の良好な画像を得ることができる。

また、トナーパターンを中間調濃度で形成することにより、帯電装置２２による帯電むら、現像装置２４の現像剤搬送量のむらなどに起因して生じる主走査方向のトナー濃度むらを良好に検出することができる。

（第２実施例、図４参照）
第２実施例である画像形成装置１０Ｂは、図４に示すように、画像読取り装置３０の照明ランプ３２及びミラー３３を矢印Ａ’方向に移動させて原稿の画像を読み取るようにし、結像レンズ３４及び受光センサ３５を装置本体の右側に設置するようにした。さらに、受光センサ３５及び結像レンズ３４を原稿画像の読取りとトナーパターンの濃度読取りとで兼用可能とするため、受光センサ３５及び結像レンズ３４を、原稿からの反射光に対向する方向（実線参照）、及び、トナーパターンからの反射光に対向する方向（破線参照）に回動可能に設置した。

本第２実施例における他の構成は前記第１実施例と同様であり、トナーパターンの濃度を読み取って画像形成条件にフィードバックする制御も同様である。従って、第２実施例においても、第１実施例と同様の作用効果を奏する。特に、本第２実施例では、トナーパターンの濃度読取り光路ｂが短いため、光路設定に第１実施例ほどの高い精度が不要であり、光路ｂの組立性、生産性に優れている。

なお、本第２実施例において、結像レンズ３４は必ずしも原稿画像の読取りとトナーパターンの濃度読取りに共用する必要はなく、トナーパターンの濃度読取り専用の結像レンズを設けてもよい。この場合は、受光センサ３５のみが回動可能に設置されることになる。

（第３実施例、図５参照）
第３実施例である画像形成装置１０Ｃは、図５に示すように、基本的には前記第２実施例と同様の構成を備えている。本第３実施例では、画像読取り装置３０と画像形成セクション４０との間を仕切り板４５にてほぼ気密に仕切り、仕切り板４５に光透過部材（ガラス４６）を設けてトナーパターンの濃度読取り光路ｂを形成している。

本第３実施例での作用効果は前記第２実施例と同様であり、特に、ガラス４６を備えた仕切り板４５で画像形成セクション４０に対して画像読取り装置３０をほぼ気密に仕切ることによって、画像形成セクション４０で発生するトナー粉煙などが画像読取り装置３０へ侵入して結像レンズ３４や受光センサ３５に付着することを防止できる。これにて、トナーパターンの濃度の誤検出、ひいては、原稿画像の読取り精度の劣化を未然に防止することができる。

さらに、本第３実施例では、ガラス４６の表面に付着したトナーなど異物を清掃するため、清掃部材４７を備えている。この清掃部材４７は、例えば、ウレタンゴムやシリコンゴムなどの弾性シート、ウレタンスポンジなどの発泡体、織物や不織布などの繊維材料、ポリエステルフィルムなどの樹脂材料からなるブラシを使用することができる。この清掃部材４７にて適時ガラス４６の表面を払拭することにより、ガラス４６の表面に付着したトナーなどの異物を除去することができる。ガラス４６の表面を常時清掃することにより、トナーパターンの濃度の誤検出を防止することが可能となる。

（第４実施例、図６参照）
第４実施例である画像形成装置１０Ｄは、図６に示すように、前記第３実施例に示した清掃部材４７に代えて、ガラス４６の表面に透光性の導電性膜を設け、該導電性膜に電源４８からトナーの帯電電位と同極性の電圧を印加するようにした。これにて、ガラス４６の表面にトナーが付着することを未然に防止することができる。

（第５実施例、図７参照）
第５実施例である画像形成装置１０Ｅは、図７に示すように、基本的には前記第１実施例と同様の構成を備え、画像読取り装置３０の照明ランプ３２を中間転写ベルト１１上に形成されたトナーパターンの照明手段として兼用するようにした。即ち、照明ランプ３２は、例えば、反射笠を回動させることで、トナーパターンを照射する方向にも照明できるように配置されている。

第５実施例での他の構成は前記第１実施例と同様であり、第１実施例と同様の作用効果を奏し、さらに、画像読取り装置３０の照明ランプ３２をトナーパターンの照明光源として共用することにより、トナーパターンを照射するための専用の光源を省略できる。従って、コストダウンを図り、組立性、生産性を改善できる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、本発明は前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、モノクロプリンタやカラー／モノクロ複写機、ファクシミリなど種々の画像形成装置に適用することができる。

また、前記実施例では、トナーパターンの濃度検出結果を露光強度の制御にフィードバックする例を示したが、帯電電圧や現像電圧などの制御にフィードバックしてもよい。さらに、中間転写ベルトに形成したトナーパターンの濃度検出以外に、種々の１次転写体あるいは感光体ドラムに形成したトナーパターンの濃度を検出するようにしてもよい。

本発明に係る画像形成装置の第１実施例を示す概略構成図である。 検出されたトナーパターン濃度を示すグラフである。 制御された露光強度を示すグラフである。 本発明に係る画像形成装置の第２実施例を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の第３実施例を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の第４実施例を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の第５実施例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｅ…画像形成装置
１１…中間転写ベルト
２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…プリントヘッド
２１…感光体ドラム
３０…画像読取り装置
３２…照明ランプ
３５…受光センサ
４２…照明ランプ
４３…ミラー
４５…仕切り板
４６…ガラス
４７…清掃部材
４８…電源
６０…制御部
ｂ…トナーパターン濃度読取り光路

Claims (10)

1. 画像読取り装置にて原稿の画像を読み取り、読み取った画像を像担持体上にトナー像として形成する画像形成装置において、
   所定のトナーパターンを形成された前記像担持体上に光を照射する像担持体光照射手段と、
   前記像担持体光照射手段にて照射され、所定のトナーパターンからの反射光を前記画像読取り装置の受光センサに導く光路と、
   前記画像読取り装置で検出した前記トナーパターンの濃度に基づいて画像形成条件を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体は感光体又は中間転写体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光路は光反射部材を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像読取り装置の受光センサは原稿からの反射光に対向する方向、及び、前記トナーパターンからの反射光に対向する方向に移動可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記画像読取り装置の照明光源は原稿を照射するとともに前記像担持体上に形成されたトナーパターンをも照射可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記光路は光透過部材を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記光透過部材の表面に付着した異物の清掃部材を備えていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記光透過部材の表面は、導電性を有し、かつ、トナーの帯電電位と同極性の電圧が印加されていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体光照射手段は前記像担持体に対して主走査方向に光を照射することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記トナーパターンは前記像担持体の主走査方向にわたって中間調濃度で形成され、
    前記制御手段は前記画像読取り装置で検出した前記トナーパターンの主走査方向の濃度差に応じて露光装置の主走査方向の露光強度を変更すること、
    を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
    

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