JP4355461B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の現像装置等を有する種種のカラー複写機、カラープリンタ等に具現化し得る画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式、特に複数色のカラートナーを用いたカラー複写機等は、濃度階調性を所望のものとするために、画像信号をエンジンの特性にあった信号値に変換するルックアップテーブルを備えている。このルックアップテーブルは、カラー複写機の場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色についてそれぞれ設けられており、それぞれの色毎に画像信号を最適化することで、所望のフルカラー画像を出力できるようにしている。
【０００３】
また、感光体ドラム上などにトナーなどの記録剤によって顕像化された現像の濃度を検出し、その検出情報によってトナー補給制御を行ったり、所望の画像特性が得られるように画像形成条件などを制御することが行われている。例えば、ルックアップデーブルを補正したり、静電潜像を形成する感光体ドラムの帯電条件や現像条件を変更したりすることが行われている。
【０００４】
ここで、上記のような現像濃度検出手段を有する従来の画像形成装置を、電子写真方式のデジタル複写機を例に採り説明する。図８は、このデジタル複写機の全体構成例を概略的に示す図である。同機において、図外の原稿台に載置された原稿Ｍの画像はＣＣＤ１によって読み取られ、得られたアナログ画像信号は増幅器２で所定のレベルまで増幅され、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）３により例えば、８ビット（０〜２５５階調）のデジタル画像信号に変換される。
【０００５】
次にこのデジタル画像信号は、γ変換器（本例では２５６バイトのデータで構成され、ルックアップテーブル方式で濃度変換を行う変換器）５に供給され、ここでγ補正された後デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）９に入力される。このＤ／Ａ変換器９では、デジタル画像信号は再びアナログ画像信号に変換されてコンパレータ１１の一方の入力に供給される。
【０００６】
コンパレータ１１の他方の入力には三角波発生回路１０から発生される所定周期の三角波信号が供給されており、上記コンパレータ１１の一方に供給されたアナログ画像信号はこの三角波信号と比較されパルス幅変調される。このパルス幅変調された２値化画像信号は、レーザ駆動回路１２に入力され、レーザダイオード１３の発光のオン／オフ制御信号として使用される。レーザダイオード１３から放射されたレーザ光は周知のポリゴンミラー１４により主走査方向に走査され、ｆθレンズ１５、及び反射ミラー１６を経て矢印方向に回転している像担持体である感光体ドラム１７上に照射され、静電潜像を形成することになる。
【０００７】
一方、感光体ドラム１７は、露光器１８の光が照射されて均一に除電された後、一次帯電器１９により均一に例えばマイナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器２０によって顕像化されて現像（トナー像）が形成される。このとき現像器には静電潜像形成条件に応じたＤＣバイアス成分と現像効率を向上させるためにＡＣバイアス成分が重畳され印加される。
【０００８】
この現像器２０によって感光体ドラム１７上に形成されたトナー像は、２個のローラ２５，２６間に張架されて図中の矢印方向に無端駆動される転写材担待ベルト２７上に保持された転写材２３に転写帯電器２２の作用によって転写される。また、転写後に感光体ドラム１７上に残った残留トナーはその後クリーナ２４でかき落とされて回収される。なお、説明を簡単にするため、ここでは単一の画像形成ステーション（感光体ドラム１７、露光器１８、一次帯電器１９、現像器２０等を含む）のみを図示するが、カラー画像形成装置の場合には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色に対する画像形成ステーションが配置されている。この場合、各画像形成ステーションは転写材担持ベルト２７上にその移動方向に沿って順次配列したり、あるいは回転可能な筐体にイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色の現像器を配置し、所望の現像器を感光体ドラム１７に対向させ所望の色の現像を行うようにしたりすることが可能である。
【０００９】
さらに、濃度制御を行うための濃度検出用の画像信号によって形成された静電潜像を顕像化することにより、パッチ状のトナー像（濃度検出用現像（以下、パッチと称す））を形成し、パッチの濃度を検出する。この濃度検出は、ＬＥＤ等の光源からパッチに光を照射し、その反射光を光電素子で受光して出力し、その出力値を濃度変換することによって行う。その検出情報によってトナー補給制御を行ったり、所望の画像特性が得られるように画像形成条件などを制御することが行われている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の多色電子写真装置は、極めて良好に作動するものの、下記の問題が発生した。
【００１１】
画像形成動作中にパッチ検を行う場合、例えば、フルカラーの画像形成中であれば、各色の画像形成する画像領域の領域外にパッチを形成する。通常Ａ３サイズ対応の画像形成装置の場合、Ａ３サイズであれば、１回の画像形成で１枚（以後１枚張り）、Ａ４のような小さいサイズであれば１回の画像形成で２枚（以下、２枚張り）画像形成することができる。このときパッチは１枚張りのものであれば、画像領域の先端側や後端側の画像領域外、２枚張りのものであればそれに加え１枚目と２枚目の間にパッチ形成することが可能である。
【００１２】
画像先端側の画像領域外にパッチを形成する場合、例えばロータリ式の回転現像機を使用した場合、現像器が感光体ドラムに対向する現像位置セットされるときに、回転ショックが発生し、レーザスキャナのミラー等の振動が発生する。図２のように振動が大きいときにレーザ露光すると感光体ドラム上の照射位置が動き結果として露光ムラが発生する。そのような場合、回転ショックによる振動の影響が小さくなってからパッチ検用の露光を開始するか、露光ムラがあるのを承知の上で使用するか、あるいは回転ショックを受けてもミラー等が振動しにくいように補強等を行うかなどの対策が必要となってくる。これらはそれぞれ、プロダクティビティダウン、パッチ検知精度低下、コストアップなどの問題がある。
【００１３】
画像後端側の画像領域外に形成する場合には、画像後端が現像位置を通過した後もパッチを現像するために現像器は待機していなくてはならず、ロータリの回転が開始できない。そのためにプロダクティビティダウンがおこる。
【００１４】
また１枚目と２枚目の間にパッチ形成する場合、前後の画像領域に影響しないようにパッチ形成領域を確保しなくてはならず、１枚目と２枚目の間を十分に取らなくてはいけない。そのためこの場合もプロダクティビティダウンがおこる。
【００１５】
従って、本発明の目的は、上記問題を発生させることなく画像形成動作中にパッチ検を行うことである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
像担持体を帯電する帯電手段と、画像信号に応じて前記像担持体に露光を行い静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成するロータリー式の現像手段と、前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段と、前記現像手段により形成されたトナー像の濃度を検出するトナー像濃度検出手段とを備え、前記トナー像濃度を検出するための濃度検出用トナー像を形成し、該濃度検出用トナー像の濃度を前記トナー像濃度検出手段によって検出し、その検出濃度に基づいて画像形成条件を設定変更、またはトナー補給動作制御の実行判断、あるいはその双方を行う画像形成条件制御手段を備えた画像形成装置において、前記濃度検出用トナー像は、前記潜像形成手段における露光動作を行わずに前記帯電手段によって帯電された像担持体表面電位と前記現像バイアス供給手段から供給される現像バイアス電位の関係から作られる現像コントラスト電位により、画像形成動作中の画像形成領域外に現像され、前記濃度検出用トナー像を形成するための前記現像コントラスト電位は、前記ロータリーの回転中に形成されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略構成図である。
【００１８】
本実施形態の画像形成装置は中間転写体４１を用いている。感光体ドラム上に形成された各色の画像は中間転写体上に順次転写され、フルカラー画像が形成される。その後中間転写体から２次転写部２２で紙等の転写材に一括転写される。その他の画像形成プロセスに関しては、従来例と同じである。画像形成動作中のパッチの形成方法は以下のとおりである。
【００１９】
図３はパッチ形成時の感光体ドラム表面電位と現像バイアス電位の関係を示したものである。図中の現像コントラスト電位でパッチ部が現像される。従来この現像コントラストを得るためのパッチ部電位はレーザ露光により行っていたが、本発明では１次帯電バイアス電位をパッチで制御し帯電電位を所望の電位にすることによって現像コントラスト電位を得てパッチ形成を行っている（以後、アナログパッチ）。本実施形態では１次帯電器のグリッドバイアスをパッチ部で現像バイアス電位以下にすることで所望の電位を得ているが、例えばローラ帯電等の接触帯電による帯電等、感光体ドラムの表面電位を所望の値に切り替えられる構成であればよい。本実施形態では、現像バイアス電位は−４５０Ｖ、感光体ドラム電位は非画像部電位を−６００Ｖ、パッチ部電位を−３００Ｖになるように１次帯電器のグリッドバイアス値を制御している。このようにして得られたパッチ状の参照トナー像に図７に示すパッチセンサ２９のＬＥＤ等の光源７３から光を照射し、その反射光を光電変換素子７４で受光する。この光電変換素子７４の出力信号は、図８に示す検知電圧（センサ出力電圧）と画像濃度の関係を示すグラフより求めた変換式によって前記参照トナー像の濃度に対応づけることができる。
【００２０】
パッチセンサに関しては散乱光検知タイプ、正反射光検知タイプ、あるいは透明ベルト等使用すれば透過光検知タイプ等、トナー量を光学的に検知するものであれば使用可能である。
【００２１】
従来ロータリ式の回転現像器を使用した場合、現像器が感光体ドラムに対向する現像位置にセットされるまでパッチ用露光は行っていなかったが、アナログパッチはレーザ露光等の露光を用いないためにロータリ回転のショックの影響を受けない。そのためにアナログパッチ用の電位形成は現像器が現像位置にセットされ現像できる状態になったときにパッチ電位が現像位置にくるタイミングにあわせることができる。図４に示すように、従来はロータリ回転終了を待ちパッチ用のレーザ露光を行う必要があった。しかし図５に示すようにアナログパッチを使用すると、ロータリ回転中や現像位置セット時であっても帯電バイアスによるパッチ電位形成が可能である。本実施形態の場合、レーザ照射位置と現像位置との間の距離は４５ｍｍあり画像領域との間を１５ｍｍ確保しパッチサイズは２５ｍｍとした。即ち、通常の画像形成領域は当然レーザ露光を行わなくてはいけないのでロータリ回転ショックによるミラー等の振動が影響しない程度に低減してからおこうため、最低でも感光体ドラム回転方向でレーザ照射位置から現像位置までの区間相当は画像形成に使用できずデットスペースとなっていたが、アナログパッチを使用することでこの領域を有効に利用することが可能となった。
【００２２】
また本発明はパッチ形成時に関するもので、センサ配置、パッチ検知位置は濃度検知できれば装置ごとに設定可能であり、感光体ドラム上、中間転写体上、あるいは転写ベルト上など、任意である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、ロータリ回転ショック等を避けるためのプロダクティビティダウンやショック緩和のためのコストアップ等無に画像形成動作中にパッチ検を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】ミラーの振動によってレーザ照射位置の変動を模式的に示した図。
【図３】パッチ形成電位の関係を模式的に示した図。
【図４】従来のパッチ形成タイミングを示した図。
【図５】本発明のパッチ形成タイミングを示した図。
【図６】従来例の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】パッチセンサの一例を示す図。
【図８】パッチセンサ特性の一例を示す図。

Claims (4)

1. 像担持体を帯電する帯電手段と、
   画像信号に応じて前記像担持体に露光を行い静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成するロータリー式の現像手段と、
   前記現像手段に現像バイアスを供給する現像バイアス供給手段と、
   前記現像手段により形成されたトナー像の濃度を検出するトナー像濃度検出手段とを備え、
   前記トナー像濃度を検出するための濃度検出用トナー像を形成し、該濃度検出用トナー像の濃度を前記トナー像濃度検出手段によって検出し、その検出濃度に基づいて画像形成条件を設定変更、またはトナー補給動作制御の実行判断、あるいはその双方を行う画像形成条件制御手段を備えた画像形成装置において、
   前記濃度検出用トナー像は、前記潜像形成手段における露光動作を行わずに前記帯電手段によって帯電された像担持体表面電位と前記現像バイアス供給手段から供給される現像バイアス電位の関係から作られる現像コントラスト電位により、画像形成動作中の画像形成領域外に現像され、
   前記濃度検出用トナー像を形成するための前記現像コントラスト電位は、前記ロータリーの回転中に形成されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー像濃度検出手段は感光体に対向する位置に配置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記トナー像濃度検出手段は中間転写体に対向する位置に配置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記トナー像濃度検出手段は転写材を保持する転写ベルトあるいは転写ドラムに対向する位置に配置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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