JP4467835B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像形成装置に関するものであり、特に画像濃度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真装置の画像形成装置はカラー化が進められてきており、多重現像方式、中間転写方式、静電転写ベルト方式といった各種方式が採用されている。
【０００３】
多重現像方式では、感光ドラム上に一旦複数色のトナー像を重ねて現像し、一括して転写材上に転写して最終画像を形成する。
【０００４】
中間転写方式では、中間転写体上に一旦複数色のトナー像を重ねて転写（一次転写）し、一括して転写村上に二次転写して最終画像を形成する。
【０００５】
静電転写体方式では、静電転写体に転写紙を吸着させ、転写材上でトナー像を重ねあわせて画像を形成する。
【０００６】
どの方式にしても長所短所を有し一長一短であるが、いずれの方式を採用しようとも、使用する環境の変化やプリント枚数等の諸条件によるちょっとした画像濃度変動によって、本来の正しい色調が得られなくなってしまうという欠点が存在する。
【０００７】
そこで、電子写真方式のカラー画像形成装置においては、各色のトナーで濃度検知用トナー像（パッチ）を試験的にそれぞれ形成し、それらのトナー量を濃度センサで検知して画像形成条件にフィードバックするという画像濃度制御を行うのが一般的である。通常、画像濃度制御は、まず、各色の最大濃度を一定に保つ事を目的とする最大濃度制御が実施され、続いて、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対して常に一定に保つことを目的とするハーフトーン制御が実施される。
【０００８】
図７はパッチＴのトナー付着量を測定する濃度センサ１２であり、１２ａはＬＥＤ等の発光素子、１２ｂはフォトダイオード等の受光素子である。パッチＴは、多重現像方式だと感光体を下地に、中間転写方式だと中間転写体を下地に、静電転写ベルト方式だと静電転写ベルトを下地にして形成される場合が一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
発光素子１２ａから測定光Ｌ１が照射されると、パッチＴの下地表面から反射された光Ｌ２が受光素子１２ｂに入射し、受光信号が出力される。パッチＴのトナー付着量が多い場合、反射光Ｌ２がトナーによって多く遮光されるので受光素子１２ｂの受光量が減少し、パッチＴのトナー付着量が少ない場合、上記とは逆に反射光Ｌ２が多くなるので受光素子１２ｂの受光量が増大する。すなはち、パッチＴが下地を覆い尽くしている場合に受光信号が最小となり、パッチＴが存在しない場合に受光信号が最大となる。
【００１０】
パッチＴが存在しない場合の受光信号が一番大きく得られる受光素子１２ｂの位置は、発光素子１２ａと受光素子１２ｂはパッチＴ面に対して、同一角度をなすように配置されている場合であるため、図７に示したように配置するのが好ましい。
【００１１】
図８は上記濃度センサでＫトナーを測定した結果である。横軸はトナー付着量、縦軸は受光量である。トナー付着量が増加するにしたがって受光量も減少しており、正確にトナー付着量を測定できる。
【００１２】
図９は上記濃度センサでＫ以外の色トナーを測定した結果である。横軸はトナー付着量、縦軸は受光量である。最初はトナー付着量が増加するにしたがって受光量も減少しているが、トナー付着量がある一定量（図中ではＰで示した）に達すると、逆に受光量が増大しており、正確にトナー付着量を測定できない。
【００１３】
この現象を図１０で説明する。受光素子１２ｂに入射する光Ｌ２は下地表面上のトナー付着量によって増減する。しかしながら、トナー部分による散乱反射光成分である反射光Ｌ３が受光素子１２ｂに入射してしまうからである。Ｋトナーの場合、ほとんど光を吸収し反射しないため、トナー付着量が増えても反射光Ｌ３はゼロに近く図８に示すような結果となっているが、色トナーの場合、トナー付着量が多くなると、下地表面からの反射光Ｌ２は減少するにも関わらず、トナー部分による反射光Ｌ３が増大するため、図９に示すような結果となるわけである。
【００１４】
また、図１１に示すように受光素子１２ｂをパッチＴ面の法線方向に配置した場合、下地表面が鏡面に近いならば、下地部分による反射光Ｌ２は受光素子１２ｂに入射することなく、色トナー部分からの散乱反射光Ｌ３を受光検知することが可能となるが、下地からの反射光成分が受光できないと、Ｋトナーを検知することが不可能となってしまう。これを防止するには、下地表面を鏡面化せず、散乱反射するよう加工すれば良いわけであるが、そうすると、結局色トナー検知時に色トナー部分からの反射成分と下地部分からの反射成分を分離できないという問題が再度発生してしまう。
【００１５】
つまり、従来方式では、下地からの反射光Ｌ２と色トナー部分からの反射光Ｌ３とを確実に分離することができないため、検知精度が劣っていたわけである。
【００１６】
そこで、本発明は、色トナーにおいてもトナーの付着量を正確に測定する方法を実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（１） 上記目的を達成する為、本出願に係わる第１の発明は、照射手段によりトナー像部分へ光を照射し、受光手段によりその反射光を受光しトナー像濃度を検知するカラー画像形成装置において、反射率の高いトナーの濃度を測定する場合には、反射率の低いトナーの下地を形成した後に該下地の上に前記反射率の高いトナーの像を形成して行う第１の測定と、前記下地を形成しないで前記反射率の高いトナー像を形成して行う第２の測定と、を行い、前記第１の測定での測定結果と前記第２の測定での測定結果との差分により、前記反射率の高いトナーの濃度を検知することを特徴とするものである。
【００１８】
（２） 本出願に係る第二の発明は、第一の発明の特徴に加え、前記下地となる反射率の低いトナーとは黒トナーであり、該黒トナー下地の上に形成される反射率の高いトナーとは黒以外の色トナーであることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１に本実施例に係わるカラー画像形成装置の断面図を図示する。従来例と同様の構成、作用の部材等については同じ符号を付して、その説明は適宜省略するものとする。
【００２２】
装置全体内には像担持体である感光ドラム１、接触方式ローラ帯電器２、更に感光ドラム１の左辺には、複数個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを回転可能の支持体３で担持し設定するものである。また、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内には、マゼンタ（以下Ｍと略す）、シアン（以下Ｃと略す）、イエロー（以下Ｙと略す）、ブラック（以下Ｋと略す）のトナーがそれぞれ収容されており、また、支持体回転軸３に取り付けられた現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは現像用開口面が常に感光ドラム面に対向するよう駆動される。装置本体内の上方には露光装置１１が配置されている。
【００２３】
感光ドラム１は、不図示の駆動手段によって図示矢印方向に駆動される。また、感光ドラム１は、のアルミシリンダーの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）、Ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等の光導電体を塗布して構成されている。
【００２４】
転写装置５は、転写体支持体として３本の支持ローラ５ａ、５ｂ、５ｃを備えている。このうち１本が駆動ローラであり、残り２本は従動である。この支持ローラに中間転写ベルト５ｄが巻かれ、不図示の駆動手段によって図示矢印方向に駆動される。感光ドラム１とほぼ対向するところに一次転写ローラ６が中間転写ベルト５ｄを介して配置され、支持ローラ５ｂに対向したところに、転写材（不図示）に転写するための二次転写ローラ７が配置してある。また、二次転写と一次転写の間には中間転写ベルトクリーニング装置８が設けられている。
【００２５】
１２は画像濃度制御用の濃度センサであり、中間転写ベルト５ｄ表面に向けて設けられている。
【００２６】
前述の接触方式ローラ帯電器２によって、感光ドラム１を均一に帯電する。レーザドライバにＭの画像模様に従った信号が入力されると、露光装置１１よりレーザ光が光路Ｌを通って感光ドラム１にレーザ光が照射され、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。更に感光ドラム１が矢印方向に進むと現像装置４ａによって可視化される。
【００２７】
感光ドラム１上のトナー像は、不図示の電源から中間転写ベルト５ｄに印加された電圧によって、転写（一次転写）される。以上の行程をＣ、Ｙ、Ｋの各色行って形成された中間転写ベルト５ｄ上の複数色トナー像は、不図示の電源から中間転写ベルト５ｄに印加された電圧によって、転写材（不図示）に転写（二次転写）され、従来公知の加熱、加圧の定着装置９によって溶融固着されカラー画像が得られる。現像終了後の感光ドラム１上の転写残トナーは感光ドラムクリーニング装置１０によって清掃される。二次転写終了後の転写ベルト上の転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置８によって除去される。
【００２８】
それでは、本実施例における画像濃度制御について述べる。
電源オン時等に画像濃度制御が実施される場合、まず、Ｋトナーによる下地トナー層Ｔｋが中間転写ベルト５ｄ上に形成される。次に制御対象の色トナーパッチＴｃがＫの下地トナー層Ｔｋ上に形成され、濃度センサ１２により測定される。図２はパッチのトナー付着量を測定する際の本実施例における模式図である。
【００２９】
１２ａはＬＥＤ等の発光素子、１２ｂはフォトダイオード等の受光素子である。発光素子１２ａと受光素子１２ｂはパッチＴ面に対して、同一角度をなすように配置されている。発光素子１２ａからの測定光がパッチヘ照射された時、色トナーパッチＴｃによる反射光Ｌ３のみが受光素子１２ｂへ入射される。これは、従来存在した中間転写ベルト５ｄ表面による反射光成分Ｌ２が、Ｋの下地トナー層Ｔｋにより吸収され存在しなくなってしまうからである。受光素子１２ｂによって反射光Ｌ３のみがアナログ信号として検出され、Ａ／Ｄ変換された信号はＣＰＵへと送信され演算される。図３はＫの下地トナー層Ｔｋ上に形成された色トナーを濃度センサ１２で測定した結果である。横軸は色トナー付着量、縦軸は受光量である。色トナーの付着量が増加するにしたがって受光量が増大しており、色トナーの付着量を正確に測定することができるわけである。
【００３０】
なお、発光素子１２ａと受光素子１２ｂはパッチＴ面に対して同一角度をなすように配置したのは、Ｋトナーのトナー付着量測定時にパッチトナーが存在しない場合の受光信号が一番大きく得られるようにするためである。中間転写ベルト５ｄ上にパッチトナーが存在しない場合の受光信号が充分得られる場合、すなはち、中間転写ベルト５ｄが鏡面ではなくて入射された測定光を散乱させるような場合、Ｋトナー付着量測定も可能となるため、受光素子１２ｂの位置はどこでも良い。
【００３１】
（第２の実施例）
図４に本実施例に係わるカラー画像形成装置の断面図を図示する。従来例と同様の構成、作用の部材等については同じ符号を付して、その説明は適宜省略するものとする。
【００３２】
図５は実施例１における受光素子１２ｂの受光量とトナー付着量の関係である。実線はＫトナーにおける受光量、破線は色トナーにおける受光量である。Ｋトナー測定時における、トナー付着量ゼロの場合、すなはち、中間転写ベルト５ｄのみからの反射光量が一番強いことがわかる。また、Ｋトナー付着量の増減による受光量変化幅、すなはちＳ／Ｎ比に比較して、色トナー付着量増減によるＳ／Ｎ比が小さいことがわかる。図５に示したままの受光量信号をＡ／Ｄ変換すると、色トナーの場合において量子化誤差が大きくなり検出精度が悪化してしまう。そこで、本実施例においては、アナログの受光量信号をデジタルに変換する前に増幅器を設ける。そして、実施例１と同様にＫトナーの下地を形成した上に色トナーのパッチを形成して画像濃度制御を実行する際、Ｋトナーと色トナーとで信号増幅率を変化させる。すなはち、Ｋトナー濃度測定時においては増幅率をさほど大きくせず、色トナー濃度測定時においては増幅率を大きくするわけである。そうすることにより、色トナーにおいてもＡ／Ｄ変換の際の量子化誤差が小さくなり、精度良く画像濃度制御が実施できる。
【００３３】
（第３の実施例）
従来例と同様の構成、作用の部材等については同じ符号を付して、その説明は適宜省略するものとする。
【００３４】
色トナーのパッチＴｃを形成する際に、実施例１と同様に下地にＫトナーがある場合Ｔｃｋと、下地がない場合Ｔｃｎの複数パッチを、Ｋトナー下地有無し以外は全く同一条件で形成して、Ｔｃｎに対する画像濃度制御とＴｃｋに対する画像濃度制御を実行する。すると、Ｔｃｋの受光信号出力はＫトナー下地効果によって色トナー部分からの反射光Ｌ３のみの出力となり、Ｔｃｎの受光信号は中間転写ベルト５ｄからの反射光Ｌ２と色トナー部分からの反射光Ｌ３が混ざった出力となる。そして、Ｔｃｎの受光信号出力分からＴｃｋの受光信号出力分を引いたものを、そのパッチＴｃの信号とする。そうすることにより、色トナー部分からの反射光成分Ｌ３がキャンセルされ、Ｋトナーの場合と同様に中間転写ベルト５ｄ上から反射光成分Ｌ２のみを検出する結果となるわけである。図６に本実施例における演算後の信号出力の関係を示す。図６を見てわかるように、色トナーが中間転写ベルト５ｄ表面上に多く付着すればするほど受光信号が小さくなり、Ｋトナーの場合とほぼ同一な曲線を描いている。すなはち、特に増幅器を用いてＫトナーと色トナーで増幅率を変えずとも充分なＳ／Ｎ比が確保でき、精度良く画像濃度制御が実施可能となる。
【００３５】
以上、全実施例を中間転写ベルト方式を採用した場合を記したが、中間転写ドラムを採用した場合でも同様である。また、多重現像方式を採用して感光体上で画像濃度制御を実施した場合でも同様の効果が得られる。もちろん、静電転写体方式で静電転写ベルトや静電転写ドラム上で実施しても同様な効果が得られるのは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、色トナーの濃度検知を実施する際、下地にＫトナー層を敷く。そうすると、受光素子で検知される反射光は色トナーによる反射成分のみとなり、正確に濃度を検知できる。
【００３８】
また、下地にＫトナーを敷かない場合における反射光の受光信号と敷いた場合における反射光の受光信号の差分を求めて、色トナーによる反射成分を取り除くようにしても検知精度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１におけるカラー画像形成装置断面図
【図２】 実施例１における濃度センサでトナー付着量を測定する際の模式図
【図３】 実施例１における受光量と色トナー付着量の関係
【図４】 本発明の実施例２におけるカラー画像形成装置断面図
【図５】 実施例１における受光量とトナー付着量の関係
【図６】 実施例３における受光量と色トナー付着量の関係
【図７】 濃度センサでトナー付着量を測定する際の模式図
【図８】 受光量とＫトナー付着量の関係
【図９】 従来方法での受光量と色トナー付着量の関係
【図１０】 従来方法で濃度センサで色トナー付着量を測定する際の模式図
【図１１】 従来方法で濃度センサで色トナー付着量を測定する際の模式図
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 接触方式ローラ帯電器
３ 現像器支持体
４ 現像器
５ 中間転写ベルトユニット
６ 一次転写ローラ
７ 二次転写ローラ
８ 中間転写ベルトクリーニング用帯電装置
９ 定着装置
１０ 感光ドラムクリーニング装置
１１ 露光装置
１２ 濃度センサ
Ｌ 光路

Claims (2)

1. 光照射手段によりトナー像部分へ光を照射し、受光手段によりその反射光を受光してトナー像濃度を検知するカラー画像形成装置において、
   反射率の高いトナーの濃度を測定する場合には、反射率の低いトナーの下地を形成した後に該下地の上に前記反射率の高いトナーの像を形成して行う第１の測定と、前記下地を形成しないで前記反射率の高いトナー像を形成して行う第２の測定と、を行い、
   前記第１の測定での測定結果と前記第２の測定での測定結果との差分により、前記反射率の高いトナーの濃度を検知することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記下地となる反射率の低いトナーとは黒トナーであり、該黒トナー下地の上に形成される反射率の高いトナーとは黒以外の色トナーであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。

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