JP3422240B2

JP3422240B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3422240B2
Application number: JP35707097A
Authority: JP
Inventors: 智之野口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: US6185386B1; JPH11184181A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高画質の記録画像
を得るための画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からパーソナルコンピュータ、ワー
クステーション等の出力端末として、様々な原理の画像
形成装置が提案されている。特に電子写真プロセスとレ
ーザ走査技術を用いた画像形成装置であるカラー電子写
真装置は記録速度と印字品質の点で優位性が高く、カラ
ープリンタの主流となっている。

【０００３】このカラー電子写真装置では感光体ベルト
上に形成された潜像を異なる複数色の現像手段を用いて
順次顕画化し、感光体ベルトから中間転写体上にそれぞ
れのトナー像を転写して合成した後、用紙へ一括転写す
る構成が採用されている。また、現像手段は、小型化、
低コスト化、高信頼性等の点から一成分現像方式の現像
手段が多く用いられている。

【０００４】ここで、図７を用いて一成分の現像手段に
ついて簡単に説明する。図７において、現像容器１の内
部の上方に形成されたトナー室１ａにはトナー２が収納
されている。トナー室１ａの下部には、トナー室１ａか
ら下流側へトナー２を搬送する一対のトナー供給ローラ
３ａが、外周面を対向させて相互に反対方向に回転する
ように設置されている。トナー供給ローラ３ａの下方に
は、トナー２の凝集を防止するとともにさらに下流側へ
とトナー２を搬送するトナー攪拌部材３ｂが設置されて
いる。

【０００５】トナー攪拌部材３ｂの下方には、このトナ
ー攪拌部材３ｂによって搬送されたトナー２を現像ロー
ラ３ｄへ補給するためのトナー補給ローラ３ｃが配置さ
れている。トナー補給ローラ３ｃは、金属製の芯金に導
電性の発砲ウレタンスポンジが接着されたものからな
る。トナー補給ローラ３ｃの外周面に接触して、このト
ナー補給ローラ３ｃによって供給されたトナー２を担持
し、感光体ベルト（図示せず）上に形成された静電潜像
をトナー２によって顕画化するための現像ローラ３ｄが
設けられている。現像ローラ３ｄは金属製の芯金に導電
性のシリコンゴムがロール状に成形されたものからな
り、トナー補給ローラ３ｃと同方向に回転される。な
お、トナー補給ローラ３ｃと現像ローラ３ｄとは現像容
器１により両端が回転自在に保持されている。

【０００６】現像ローラ３ｄに当接して現像ブレード４
が設けられている。この現像ブレード４はステンレスあ
るいはリン青銅等の板バネ材の片端にウレタンゴムが一
体成形されたもので、他端が剛性のある２枚の板金にて
挟持されている。そして、現像ローラ３ｄに当接するこ
とによって現像ローラ３ｄ上のトナー２を均一に薄層化
するとともにトナー２へ電荷を付与している。

【０００７】ここで、一般に電子写真装置は環境変化や
経時変化の影響を受け潜像形成プロセス、現像プロセス
などの入出力特性が変化するため、同一画像データにお
ける像担時体上に形成されるトナー付着量が変化してし
まい画像の劣化が発生していた。特にカラー画像では、
複数色のトナーを合成させるために色再現性が悪化して
しまうという不具合が生じていた。

【０００８】そこで、このような画像劣化の防止対策と
して、感光体ベルト上もしくは中間転写体上に、図８に
示すようにトナー濃度が相互に異なる複数のテストパッ
チ（トナー像）を形成し、そのテストパッチのトナー濃
度を濃度センサで検出し、検出結果をもとに潜像形成プ
ロセスや現像プロセス等のプロセス条件を補正する濃度
補正技術が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のテストパッチでは、現像ローラ上の未消費トナ
ーが複数回現像ブレードを通過してトナーの帯電量が上
昇することによって起こる画像の濃度低下の影響を受
け、図９に示すように、先頭付近のテストパッチの濃度
低下およびテストパッチ内お濃度ムラが発生していた。
そして、このような不良なテストパッチをもとに濃度制
御を行なうために、濃度制御自体の精度が悪化して画像
劣化を引き起こしていた。

【００１０】先頭付近のテストパッチの濃度低下は、現
像ローラ上の全てのトナーが複数回現像ブレードを通過
してトナーの帯電量が上昇することが原因で発生する。
また、テストパッチ内の濃度ムラは、テストパッチとし
て現像された箇所に新しいトナーが供給されるために、
現像されなかった箇所のトナーとの帯電量差（新しく供
給されたトナーよりも現像されなかった箇所のトナーの
方が現像ブレードを通過する回数が多いため帯電量が上
昇している）が生じることにより発生する。

【００１１】そこで、本発明は、濃度低下や濃度ムラの
ないテストパッチを形成することのできる画像形成装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の画像形成装置は、少なくとも一つのテスト
パッチの画像データを発生させるテストパッチ発生手段
と、このテストパッチ発生手段で発生された画像データ
に基づいてテストパッチの潜像が形成される像担持体
と、現像ローラで潜像にトナーを供給し、この潜像を顕
画化してトナー像とする現像手段と、顕画化されたテス
トパッチのトナー像のトナー濃度を検出する濃度センサ
と、濃度センサの出力値に基づいて濃度補正を行なう濃
度補正手段とを備え、テストパッチ発生手段は現像ロー
ラ１周分のトナーを消費してからテストパッチを形成す
るものである。

【００１３】これにより、帯電量が通常よりも上昇した
トナーを消費した後にテストパッチを形成することとし
ているので、濃度低下や濃度ムラのないテストパッチを
形成することが可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくとも一つのテストパッチの画像データを発生
させるテストパッチ発生手段と、このテストパッチ発生
手段で発生された画像データに基づいてテストパッチの
潜像が形成される像担持体と、現像ローラで潜像にトナ
ーを供給し、この潜像を顕画化してトナー像とする現像
手段と、顕画化されたテストパッチのトナー像のトナー
濃度を検出する濃度センサと、濃度センサの出力値に基
づいて濃度補正を行なう濃度補正手段とを備え、テスト
パッチ発生手段は現像ローラ１周分のトナーを消費して
からテストパッチを形成する画像形成装置であり、帯電
量が通常よりも上昇したトナーを消費した後にテストパ
ッチを形成することとしているので、濃度低下や濃度ム
ラのないテストパッチを形成することが可能になるとい
う作用を有する。

【００１５】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１記載の発明において、テストパッチ発生手段
が、相互に間隔をあけることなく連続して複数のテスト
パッチを形成する画像形成装置であり、帯電量が通常よ
りも上昇したトナーを消費した後にテストパッチを形成
することとしているので、濃度低下や濃度ムラのないテ
ストパッチを形成することが可能になるという作用を有
する。

【００１６】そして、本発明の請求項３に記載の発明
は、請求項１記載の発明において、テストパッチ発生手
段が、あるテストパッチの開始位置とこれに隣接するテ
ストパッチの開始位置とが現像ローラの周長の１／ｎ
（ｎは整数）となるように間隔をあけて複数のテストパ
ッチを形成する画像形成装置であり、帯電量が通常より
も上昇したトナーを消費した後にテストパッチを形成す
ることとしているので、濃度低下や濃度ムラのないテス
トパッチを形成することが可能になるという作用を有す
る。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１である画像形成装置の全体構成を示す説明図、図２
は図１の画像形成装置における濃度補正システムを示す
ブロック構成図、図３は図１の画像形成装置により得ら
れる濃度補正用のテストパッチを示す説明図、図４
（ａ）は彩色成分のテストパッチ濃度と濃度センサの出
力との関係を示すグラフ、図４（ｂ）は無彩色成分のテ
ストパッチ濃度と濃度センサの出力との関係を示すグラ
フである。

【００１９】図１に示す画像形成装置は、感光体ベルト
５上にレーザビーム１８で形成された潜像を各色の現像
器１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃで現像し、顕画化さ
れた単色画像を一旦中間転写体１５と呼称する像形成媒
体上に転写して合成し、中間転写体１５上の合成像を一
括して用紙に転写する、いわゆる中間転写体方式の電子
写真装置である。なお、本発明は、このような中間転写
体方式以外の画像形成装置に対しても適用することがで
きる。

【００２０】まず、このような電子写真装置における感
光体ベルト５の周辺の構成を説明する。

【００２１】図１において、閉ループ状の感光体ベルト
（像担持体）５はＰＥＴ基材、アルミ蒸着層、電荷発生
層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）で構成されおり、
３本の感光体搬送ローラ６、７、８によって支持され、
駆動モータ（図示せず）によって矢印Ａ方向に周回動さ
れる。この感光体ベルト５の継目１１付近には感光体位
置検出用マーク９が配置されている。また、感光体位置
検出マーク９を検出する感光体位置検出センサ１０が設
けられている。画像を形成する際には感光体ベルト５の
継目１１を回避しなければならないので、このときに感
光体位置検出センサ１０の出力を参照して継目１１でな
い箇所に画像が形成される。

【００２２】感光体ベルト５の周面には矢印Ａで示す回
転方向に帯電器１２、露光光学系１３、ブラック
（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の各色の現像器（現像手段）１４Ｋ，１４Ｙ，１
４Ｍ，１４Ｃ、中間転写体（像担持体）１５、感光体ク
リーニング装置１６および除電器１７が順次配置されて
いる。

【００２３】帯電器１２はタングステンワイヤ等からな
る帯電線と金属板からなるシールド板、グリッド板等
（図示せず）によって構成され、帯電線へ負の高電圧を
印加すると帯電線がコロナ放電を起こし、グリッド板に
例えば−７００Ｖの電圧を印加すると感光体ベルト５の
表面は一様に−６００Ｖ程度の負の電位に帯電する。

【００２４】露光光学系１３はレーザ駆動装置、ポリゴ
ンミラー、レンズ系、ポリゴンミラー回転用のモータ
（スキャナモータ）等（図示せず）で構成され、帯電さ
れた感光体ベルト５上に露光光線１８を照射して静電潜
像を形成する。この露光光線１８は画像データ変換手段
（図示せず）からの画像信号をレーザ駆動回路（図示せ
ず）によりパルス幅変調して得られ、感光体ベルト５上
に特定色の画像データに対応する静電潜像を形成するも
のである。

【００２５】各現像器１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ
はそれぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのト
ナーを収納している。各色現像器１４Ｋ，１４Ｙ，１４
Ｍ，１４Ｃは導電性ゴム等を用いた現像ローラ１９Ｋ，
１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙを有しており、現像ローラ１９
Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙを感光体ベルト５の回転方
向Ａに対して順方向に回転させると、現像器１４Ｋ，１
４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃの内部から薄層化されたトナーが
現像ローラ１９Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙの表面に供
給される。トナーは薄層化される時点で摩擦により負に
帯電している。そして、各色の現像は、現像ローラ１９
Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙに負の電圧（現像バイア
ス）を印加して回転させながら、各色離接カム２０Ｋ，
２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃに対応した専用モータ（図示せ
ず）を駆動し、選択された現像器、例えばブラック現像
器１４Ｋを移動させて現像ローラ１９Ｋを感光体ベルト
５に接触させて行う。即ち、本実施の形態では非磁性一
成分トナーを用いた接触現像が採用されている。

【００２６】潜像が形成された部分の感光体ベルト５の
表面電位（明電位）は−５０〜−１００Ｖ近くに上昇し
ている。したがって、現像ローラ１９Ｋ，１９Ｃ，１９
Ｍ，１９Ｙに−３００Ｖ程度の負の電位を与えること
で、感光体ベルト５から現像ローラ１９Ｋ，１９Ｃ，１
９Ｍ，１９Ｙの方向に電界が発生する。この結果、現像
ローラ１９Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙ上の負に帯電し
たトナーには電界の逆、即ち感光体ベルト５の方向にク
ーロン力が作用するので、トナーは感光体ベルト５に形
成された潜像部分に付着する。一方潜像が形成されてい
ない部分の感光体ベルト５の表面電位（暗電位）は−６
００Ｖであるから、現像バイアスを印加しても電界は現
像ローラ１９Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙから感光体ベ
ルト５の方向に生じるため、トナーは感光体ベルト５に
は付着しない。

【００２７】なお、以上のような現像プロセスは、光が
照射された部分（即ち白）にトナーを付着させる（即ち
黒）ため、一般にネガポジプロセスあるいは反転現像と
呼称されている。

【００２８】感光体クリーニング装置１６は感光体ベル
ト５を挟んで感光体支持ローラ８と対向して配置されて
おり、感光体ベルト５から中間転写体１５の転写後に感
光体ベルト５に残っている残留トナーを除去する。感光
体ベルト５の継目１１は露光光線１８の走査方向に対し
て３゜〜５゜程度傾斜して設けられており、継目１１が
感光体クリーニング装置１６を通過する際の衝撃によ
り、画像が乱れないよう配慮されている。従って感光体
クリーニング装置１６は感光体ベルト５に対して離接す
る機構を有していない。除電器１７は赤色ＬＥＤを複数
個線上に配置したものであり、感光体ベルト５上の残留
電位を除去する。

【００２９】次に中間転写体周辺の構成について説明す
る。中間転写体１５は、アルミ等の金属からなる例えば
直径２００ｍｍ程度の素管に導電性の樹脂等からなるベ
ルト形状のシートが巻かれたもので、駆動モータ（図示
せず）によって感光体ベルト５の回転方向Ａと順方向と
なる回転方向Ｂに周回動される。そして、感光体ベルト
５に形成された単色画像を合成してフルカラー画像が形
成される。

【００３０】この中間転写体１５に対して、ゴム等をブ
レード状に形成した中間転写体クリーニング手段２１が
設けられている。この中間転写体クリーニング手段２１
は、中間転写体１５上に合成画像が形成されている間は
この中間転写体１５から離間しており、クリーニング時
にのみ当接して中間転写体１５から用紙などの記録媒体
２２に転写されずに残ったトナーを除去する。中間転写
体１５の側面には中間転写体位置検出板２３が配置され
ている。また、この中間転写体位置検出板２３に設けら
れたスリットを検出するための中間転写体位置検出セン
サ２４が設置されている。そして、画像を形成する際に
は、中間転写体位置検出センサ２４により複数個のスリ
ットから１つが選択され、選択されたスリットが画像形
成位置の基準として用いられる。

【００３１】ここで、画像形成基準の決定について説明
する。図１の構成の画像形成装置では、感光体ベルト５
と中間転写体１５との周長は等しくなるよう設計されて
いるが、完全に同一とすることは困難であり、そのため
に各々の回転周期は異なっている。したがって、もし感
光体位置検出マーク９を画像形成基準にした場合には、
感光体ベルト５上では常に同じ位置にトナー像が形成さ
れるが、中間転写体１５上で画像を重ねると各色のトナ
ー像が位置ずれを起こす。一方、中間転写体１５から画
像形成基準を得た場合には、周長差に応じて感光体ベル
ト５上の画像形成位置は徐々に変わって行くが、中間転
写体１５上では同じ位置に合成像が形成される。従っ
て、画像形成基準は中間転写体１５から得られるように
なっている。

【００３２】ところで、既に説明したように感光体ベル
ト５には継目１１があり、継目１１上にトナー像は形成
できないため、中間転写体１５の適当な位置で画像形成
位置を見つけても画像形成動作に移行できない場合があ
る。そこで、感光体位置検出マーク９を検出した直後の
中間転写体位置検出板２３のスリットが画像形成基準と
して選択される。なお、原理上は中間転写体位置検出板
２３のスリットは一つであっても構わないが、感光体ベ
ルト５と中間転写体１５の位置関係によってはファース
ト印字が遅くなることが考えられるため、中間転写体位
置検出板２３にはスリットが複数個設けられている。

【００３３】中間転写体１５上のトナー濃度を検出する
ために、発光素子と受光素子とが複合化された濃度セン
サ２５が設けられている。濃度センサ２５の発光側はＤ
／Ａ変換器（図示せず）に接続されており、Ｄ／Ａ変換
器にデータを設定して電流を制御することで発光光量を
変化させることができる構成となっている。受光側の出
力はＣＰＵのＡ／Ｄ変換ポート（図示せず）に入力され
る。

【００３４】次に、給紙系および定着系の構成について
説明する。記録媒体２２は、記録媒体カセット２６から
給紙ローラ２７により１枚ずつ用紙搬送路２８に送り出
される。

【００３５】中間転写体１５の外周面と所定量にわたっ
て接触する転写ユニット２９が配置されている。この転
写ユニット２９は中間転写体１５上の合成画像を記録媒
体２２に転写するもので、導電性のゴム等をベルト状に
形成した転写ベルト３０と、中間転写体１５上の合成画
像を記録媒体２２に転写するための転写バイアスを印加
する転写器３１と、記録媒体２２が合成画像を転写され
た後、中間転写体１５に静電的に張り付くのを防止する
ようにバイアスを印加する分離器３２とから構成されて
いる。転写ユニット２９よりも搬送方向下流側には、内
部に熱源を有するヒートローラ３４と加圧ローラ３５と
から構成される定着器３３が配置されている。この定着
器３３において、記録媒体２２上に転写された合成画像
はヒートローラ３４と加圧ローラ３５の狭持回転に伴い
圧力と熱によって記録媒体２２に定着させ、カラー画像
が形成される。

【００３６】上述した構成によるものを含め、電子写真
は一般に環境変動等に対して敏感であり、例えば機内温
度の上昇に伴って階調特性は経時的に変化する。フルカ
ラー出力を行う電子写真装置にとって階調性の確保、さ
らに、印刷の３原色であるシアン、マゼンタおよびイエ
ローを合成したときのグレーバランスの確保は重要な技
術課題の一つであり、これまでにも様々なアプローチが
なされてきている。

【００３７】ここで本実施の形態における電子写真装置
は、例えば電源投入時の初期化の段階で濃度補正を実行
する。

【００３８】そこで、まず初期化動作について詳細に説
明する。電源が投入されると、電子写真装置はメモリ等
のハードウェア、及び画像形成に必要な、例えば現像器
１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃや感光体ベルト５など
が装着されているかのチェック、さらに初期ジャム等の
検出を行い、異常がなければ定着器３３のヒートローラ
３４のヒータをオンにして、ヒートローラ温度が所定の
温度に達するまで待機する。所定の温度とはトナーの軟
化が始まる温度であり、約１００゜Ｃ程度である。ヒー
トローラ３４の表面温度が所定温度に達すると初期化動
作に入る。

【００３９】初期化動作では、まず感光体ベルト５と中
間転写体１５の駆動用モータ（メインモータ）、現像ロ
ーラ１９の駆動用モータ、露光光学系１３内のポリゴン
ミラーを回転させるスキャナモータ、用紙搬送モータの
駆動を開始し、サーボ系が正常に機能することを確認す
る。次に少なくともメインモータは駆動したまま、帯電
器１２及び除電器１７を起動し、感光体ベルト５の表面
電位の初期化を開始する。

【００４０】次に各構成要素のポジションを確認する。
まず各現像器１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃの位置を
確認し、例えば現像器１４Ｋが現像位置に出ていれば、
専用モータを駆動して離接カム２０Ｋを待機位置に復帰
させる。更に中間転写体クリーニング装置２１の位置を
確認し、中間転写体１５に対して離間していればこれを
当接させる。中間転写体クリーニング装置２１は通常は
中間転写体１５に当接しクリーニング状態を保ってお
り、単色画像を合成する場合にのみ中間転写体１５から
離間する。もちろんこれらの過程において、上記の構成
要素を待機位置に復帰させるべく指令を出したにもかか
わらず復帰がなされない場合は、電子写真装置は初期化
を中止し表示パネル等にエラーメッセージを出力する。

【００４１】次に現像器１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４
Ｃの初期化を行う。まず離接カム２０Ｃを回転させて現
像器１４Ｃを感光体ベルト５の方向に移動させる。そし
て、現像器１４Ｃが現像位置に固定されたことを確認
し、現像ローラ１９Ｃを回転させる。このとき現像バイ
アスは印加しないため（仮に印加しても潜像は形成され
ておらず）トナーは感光体ベルト５に付着しない。

【００４２】各現像器１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ
は現像位置においてトナーの残量検出を行う。

【００４３】まず、現像器１４Ｃの両側部に取り付けら
れた透明なレンズを通して外部から発光素子による光を
入れる。そして、発光素子と反対側に配置された受光素
子で光を検出すると、トナーが不足していると判断され
る。発光素子と受光素子とは一本の光軸上にあり、現像
器１４Ｃが現像位置にあるときにレンズ部分を光軸が通
るように配置されている。なお、現像器１４Ｃの内部で
はトナー攪拌手段に取り付けられたワイパーによりレン
ズが一定周期でクリーニングされており、トナーによる
汚れの影響を防止している。レンズのクリーニング部材
は現像ローラ１９Ｃの回転用動力に連結されているた
め、トナー残量検出には現像ローラ１９Ｃを回転させる
必要がある。また、このようなトナー残量検出は、現像
器１４Ｃが待機位置にあるとき、すなわ即ち離接カム２
０Ｃが待機位置にあるときは、現像器１４Ｃの有無を検
出できる。

【００４４】さて一定時間現像ローラ１９Ｃを回転させ
た後にトナー残量検出結果に異常がなければ、離接カム
２０Ｃを再度回転させて現像器１０Ｃを待機位置に復帰
させる。以上で現像器１４Ｃに対する初期化が終了す
る。

【００４５】以降、現像器１４Ｍ、現像器１４Ｙ、現像
器１４Ｋの順に初期化を実行していく。なお、このよう
な現像器の初期化順序には根拠がある。つまり、初期化
中は感光体ベルト５は矢印Ａ方向に回転駆動されている
ため、駆動方向と逆の方向に現像器を初期化しないと、
例えば高圧電源が誤動作した場合等に各現像器１４Ｃ，
１４Ｍ，１４Ｙ，１４Ｋの間でトナーが混色するおそれ
があるからである。

【００４６】全ての現像器１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｙ，１
４Ｋの初期化が終了すると、ヒートローラ３４の駆動源
である用紙搬送用のモータ以外の駆動源の回転を停止
し、帯電器１２や除電器１７を停止し、定着器３３内部
のヒートローラ３４が規定の温度に達して定着可能にな
るまでウォームアップを行う。そして、濃度補正はこの
ウォームアップ期間に実行される。

【００４７】次に、濃度補正動作について詳細に説明す
る。図２において、中間転写体１５上のトナー像のトナ
ー濃度を検出する濃度センサ２５には、Ａ／Ｄ変換器が
内蔵されたＣＰＵ３６およびＤ／Ａ変換器３７と接続さ
れている。ＣＰＵ３６はＲＡＭ３８、ＣＰＵ３６が実行
するプログラムが格納されているＲＯＭ３９、テストパ
ッチ発生手段４０と接続されている。さらにＣＰＵ３６
は、濃度センサ２５の出力値に基づいて濃度補正を行う
濃度補正手段４１と接続されている。なお、テストパッ
チ発生手段４０は画像信号をパルス幅変調するパルス幅
変調手段３に接続され、このパルス幅変調手段３は露光
光線を駆動するレーザドライバ４に接続されている。

【００４８】ここで、濃度センサ２５は中間転写体１５
と対向して配置された光学式センサであり、発光素子と
受光素子とからなる。また、ＣＰＵ３６は、Ｄ／Ａ変換
器３７への数値設定により濃度センサ２５の発光素子順
電流を変化させて光量制御を行うようになっている。Ｄ
／Ａ変換器３７に設定可能な値は８ビットであり、０〜
２５５の値を設定することができる。なお、濃度センサ
２５の出力はＣＰＵ３６のＡ／Ｄ変換ポートに入力され
る。

【００４９】電子写真装置がウォームアップ期間に入る
と、メインモータ（図示せず）が起動されて感光体ベル
ト５と中間転写体１５とが駆動される。ただしこの時
は、帯電器１２等の高圧電源は印加しない。メインモー
タ起動により感光体ベルト５と中間転写体１５が定速に
達したのち、中間転写体１５を少なくとも一周させてこ
の中間転写体１５をクリーニングする。

【００５０】まず、濃度補正の第一段階として濃度セン
サ２５のチューニングを行ない、装置毎の濃度センサ２
５の特性バラツキを抑制する。具体的には濃度センサ２
５の発光量を決定する。以下に濃度センサ２５のチュー
ニングについて説明する。

【００５１】中間転写体１５が完全にクリーニングされ
た状態で、中間転写体地肌濃度の調整目標値を、例えば
アナログレベルで１．２５Ｖ、即ちＡ／Ｄ変換後のデー
タとしては「６４」（＝１．２５Ｖ／５．００Ｖ×２５
５）とする。ＣＰＵ３６はＤ／Ａ変換器３７に８ビット
の値を小さな値から順にセットし、濃度センサ２５から
の出力と調整目標値との比較を行なう。そして、濃度セ
ンサ２５からの出力と調整目標値とが一致したところで
発光量設定値が決定され、その値をＲＡＭ３８に格納す
る。

【００５２】濃度センサ２５のチューニングが修了する
と、濃度補正の第二段階へと移行する。この第二段階で
は中間転写体１５の一周分の地肌濃度の平均値、即ちハ
イライト基準を計測し、その結果をＲＡＭ３８に格納す
る。

【００５３】ハイライト基準取得が終了すると濃度補正
の第三段階に入る。第三段階では中間転写体１５上に１
つもしくは複数のテストパッチを形成させ、そのトナー
濃度を各色毎に検出し、ハイライト基準を用いてテスト
パッチのトナー濃度を取得する。但し、特に無彩色成分
の濃度検出の場合には、感光体ベルト５上に形成された
テストパッチからトナー濃度を取得してもよい。

【００５４】ここで、第三段階で使用されるテストパッ
チを図３に示す。テストパッチは、電源投入時や適当な
条件が整った場合に、ＣＰＵ３６からの指示に基づきテ
ストパッチ発生手段４０により形成される。また、多数
回の同一パターン形成によりパターン領域が物理的に劣
化しても、画質劣化が視覚的に目だちにくいように、画
像領域の端部に形成される。なお、テストパッチの個数
は任意であり、各々異なる濃度パターンを形成するよう
に予め画像データが設定されている。ここでは中間転写
体１５の一周の中に収まる合計１５個の階調を有したテ
ストパッチとした。

【００５５】本実施の形態においては、図３に示すよう
に、テストパッチは、現像ローラ１周分のトナーを消費
してから形成されるようになっている。これにより、帯
電量が通常状態より上昇したトナーによりテストパッチ
を形成されることがなくなるため、先頭部のパッチの濃
度低下を防ぐことができる。

【００５６】次に中間転写体１５に形成された彩色成分
並びに無彩色成分のトナーを、濃度センサ２５で検出し
た時の一般的な特性について図４を用いて説明する。

【００５７】ここで、図４（ａ）は彩色成分（シアン・
マゼンタ・イエロー）、図４（ｂ）は無彩色成分（ブラ
ック）の濃度補正用のテストパッチに対する濃度センサ
２０の出力例を示すものである。

【００５８】彩色成分の場合には、テストパッチの濃度
上昇とともに濃度センサ２５の出力も上昇する。厳密に
は各色で特性は異なるが、パターン濃度の上昇に応じて
濃度センサ２５の出力が単調増加するという点では差は
ない。

【００５９】一方、同条件で無彩色成分のパターンを検
出したときは、パターン濃度の上昇に応じて濃度センサ
２５の出力は単調減少する。パターン濃度上昇と共に彩
色成分と無彩色成分でグラフの中央、即ち中間転写体１
５の地肌レベルを挟んで異なる方向に値が変化するのが
大きな特徴である。

【００６０】さて濃度補正の第二段階終了後、テストパ
ッチ発生手段４０は図３に示すテストパッチの静電潜像
を感光体ベルト５上に形成させる。既に各高電圧等の画
像形成に必要な構成要素は起動され、この時点では画像
形成の準備は整っている。所定時間経過後にブラック現
像器１４Ｋが感光体１に当接してテストパッチを顕画化
する。顕画化されたブラックのテストパッチは中間転写
体１５に転写され、濃度センサ２５まで搬送される。

【００６１】この時点でＣＰＵ３６はＤ／Ａ変換器３７
に濃度センサ２５の発光量設定を行っており、濃度セン
サ２５の出力の読み取りを開始する。濃度センサ２５の
出力は予め定められたサンプリング周期でＣＰＵ３６に
読み込まれる。読み込みは全画像領域に対して行われ、
ＣＰＵ３６は読み込み結果を直ちにＲＡＭ３８に格納す
る。

【００６２】以降はブラックと同じ画像データを用いて
シアン、マゼンタ、イエローのテストパッチを順次中間
転写体１５上に形成し、ブラックの場合と同様にしてＲ
ＡＭ３８に格納する。

【００６３】前述したように、この時点で中間転写体ク
リーニング装置２１は当接状態であり、中間転写体１５
は常にクリーニングされているので、濃度センサ２５は
色毎にテストパッチを読み取ることができる。

【００６４】こうして各テストパッチの濃度検出結果が
前述のハイライト基準および濃度センサ２５の出力から
得られ、それぞれＲＡＭ３８に格納されているが、この
データは濃度センサ２５の出力を単に時間順に取得した
ものに過ぎないため、テストパッチ形成・読み取り動作
が終了すると、電子写真装置は各モータや帯電器１２等
の動作をすべて停止してデータ処理を行う。

【００６５】ＲＡＭ３８内のデータはすべて中間転写体
位置検出板２３の同一スリットの検出に基づき得られた
ものなので、テストパッチ読み取り開始点は中間転写体
１５の同一地点のものである。また中間転写体位置検出
板２３のスリットを検出してからＣＰＵ３６が濃度セン
サ２５の出力の取り込みを開始するまでの時間は定まっ
ているので、１つ１つのテストパッチ位置に対応した読
み取り結果は容易に得られる。

【００６６】そこで、まずテストパッチ１つに対して１
０個のポイントの値を合計し、この平均値を１つのパッ
チのトナー濃度値とする。こうして無彩色成分の各パッ
チ位置のトナー濃度及び彩色成分の各パッチ位置のトナ
ー濃度が求められる。

【００６７】以上のようにして求められたテストパッチ
のトナー濃度をもとに濃度補正を実施する。この濃度補
正には電子写真装置のγ特性をリニアにするγ補正やあ
る画像データにおける濃度を一定に保つ様な補正等があ
る。また、制御対象としては、レーザパルス幅、レーザ
パワー、グリッド電位、現像バイアス、第１転写バイア
ス等がある。

【００６８】そして、前述のように、本実施の形態にお
いては、現像ローラ１周分のトナーを消費してからテス
トパッチを形成するようにしているので、濃度低下や濃
度ムラのないテストパッチを常に形成することができ、
常に良好な品質の画像を得る濃度補正を行なうことが可
能になる。

【００６９】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２である画像形成装置により得られる濃度補正用のテ
ストパッチを示す説明図である。

【００７０】図示するように、本実施の形態において
は、テストパッチは、テストパッチ発生手段により相互
に間隔をあけることなく連続して形成されている。

【００７１】テストパッチは、このように間隔を空ける
ことなく密着させて形成することができる。そして、こ
のようにテストパッチを形成すれば、テストパッチ内に
通常状態より帯電量が上昇したトナーがなくなる。した
がって、濃度ムラのないテストパッチを形成することが
でき、常に良好な画像を得る濃度補正を行なうことが可
能になる。

【００７２】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３である画像形成装置により得られる濃度補正用のテ
ストパッチを示す説明図である。

【００７３】本実施の形態では、テストパッチは、テス
トパッチ発生手段により、あるテストパッチの開始位置
とこれに隣接するテストパッチの開始位置とが現像ロー
ラの周長の１／２となるように間隔をあけて形成されて
いる。

【００７４】このような間隔でテストパッチを形成して
も、テストパッチ内に通常状態より帯電量が上昇したト
ナーがなくなるため、濃度ムラのないテストパッチを形
成させることができ、常に良好な画像を得る濃度補正を
行なうことが可能である。なお、テストパッチの開始位
置とこれに隣接するテストパッチの開始位置とは現像ロ
ーラの周長の１／２に限定されるものではなく、１／ｎ
（ｎは整数）であればよい。

【００７５】なお、以上の説明において、濃度補正のテ
ストパッチのデータは多値データに限るものではない。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、帯電量
が通常よりも上昇したトナーを消費した後にテストパッ
チを形成することとしているので、濃度低下や濃度ムラ
のないテストパッチを形成することが可能になるという
有効な効果が得られる。

【００７７】これにより、常に良好な品質の画像を得る
ことが可能になるという有効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による画像形成装置の全
体構成を示す説明図

【図２】図１の画像形成装置における濃度補正システム
を示すブロック構成図

【図３】図１の画像形成装置により得られる濃度補正用
のテストパッチを示す説明図

【図４】（ａ）は彩色成分のテストパッチ濃度と濃度セ
ンサの出力との関係を示すグラフ（ｂ）は無彩色成分の
テストパッチ濃度と濃度センサの出力との関係を示すグ
ラフ

【図５】本発明の実施の形態２による画像形成装置によ
り得られる濃度補正用のテストパッチを示す説明図

【図６】本発明の実施の形態３による画像形成装置によ
り得られる濃度補正用のテストパッチを示す説明図

【図７】従来の現像手段を示す断面図

【図８】従来の濃度補正用のテストパッチを示す説明図

【図９】従来のテストパッチとトナー濃度との関係を示
すグラフ

【符号の説明】

５感光体ベルト（像担持体）１４Ｋ現像器（現像手段）１４Ｃ現像器（現像手段）１４Ｍ現像器（現像手段）１４Ｙ現像器（現像手段）１５中間転写体（像担持体）１９Ｋ現像ローラ１９Ｃ現像ローラ１９Ｍ現像ローラ１９Ｙ現像ローラ２５濃度センサ４０テストパッチ発生手段４１濃度補正手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 21/14 G03G 15/08 - 15/08 507

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つのテストパッチの画像デー
タを発生させるテストパッチ発生手段と、前記テストパッチ発生手段で発生された画像データに基
づいて前記テストパッチの潜像が形成される像担持体
と、現像ローラで前記潜像にトナーを供給し、この潜像を顕
画化してトナー像とする現像手段と、顕画化されたテストパッチのトナー像のトナー濃度を検
出する濃度センサと、前記濃度センサの出力値に基づいて濃度補正を行なう濃
度補正手段とを備え、前記テストパッチ発生手段は前記現像ローラ１周分の前
記トナーを消費してから前記テストパッチを形成するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記テストパッチ発生手段は、相互に間隔
をあけることなく連続して複数の前記テストパッチを形
成す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】前記テストパッチ発生手段は、前記テスト
パッチの開始位置と隣接する前記テストパッチの開始位
置とが前記現像ローラの周長の１／ｎ（ｎは整数）とな
るように間隔をあけて複数の前記テストパッチを形成す
ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。