JP5506373B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばカラー複写機、カラープリンタ等の電子写真方式を使用した画像形成装置に関する。

電子写真方式を使用した画像形成装置では、感光体ドラムを帯電する帯電器の劣化による帯電ムラ、感光体ドラムに潜像を書き込むレーザスキャナ等の露光ムラ、あるいは感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像器の現像ムラ等がある。

これらのムラは、シートに形成される画像の主走査方向（シート搬送方向と直交するシート幅方向）に濃度ムラを発生させる要因になる。

そのため、主走査方向に複数のトナーパッチを印刷したシートをテストプリントとして出力し、テストプリントのトナーパッチの濃度をハンディ濃度計等で読み取る技術が提案されている（特許文献１）。

この提案では、ハンディ濃度計等で読み取ったトナーパッチの濃度情報を画像形成装置に入力することにより、画像形成装置の制御部で濃度ムラ量を演算し、その演算結果に基づいて主走査方向のレーザ発光特性を制御して、主走査方向の濃度ムラを低減している。

また、濃度計を使用しない場合には、目視でテストプリントのトナーパッチの濃淡を判断し、その判断結果に基づく濃度補正情報を画像形成装置に入力して、再度テストプリントを出力する作業を複数回繰り返すことで、主走査方向の濃度ムラを低減している。

特開２００４−１６３２１６号公報

しかし、上記従来技術では、主走査方向の濃度ムラを低減するためには、高価な濃度計を購入するか、あるいは濃度計を用いない場合は、目視による濃度の補正作業を複数回繰り返す必要があり、効率良く主走査方向の濃度ムラを低減することが難しい。

そこで、本発明は、高価な濃度計を用いたり、目視による濃度の補正作業を複数回繰り返したりすることなく、効率良く主走査方向の濃度ムラを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転駆動される感光体、及び前記感光体を露光する露光手段を備え、前記露光手段によって前記感光体が露光されることによって前記感光体上に形成される静電潜像を複数色のトナーによって現像し、シート搬送方向に搬送路上を搬送されるシートに前記感光体上のトナー像を転写することによって当該シート上にカラー画像を形成する画像形成手段と、前記シート搬送方向と直交する直交方向に関して前記搬送されるシートの一部が読取領域となるように配置され、前記搬送されるシート上に形成された複数色のトナーパターンの濃度をそれぞれ読み取る光学センサと、前記シートが当該シートの長手方向を前記直交方向に向けた状態で搬送されたときは、前記光学センサの読取領域で読み取れる位置で且つ前記シートの長手方向に沿って前記複数色のトナーパターンを形成するように前記画像形成手段を制御すると共に、前記複数色のトナーパターンが形成されたシートが当該シートの長手方向を前記シート搬送方向に向けた状態で搬送されたときは、当該シートに形成された前記複数色のトナーパターンの前記読取領域通過時に前記光学センサにより読み取られた複数色のトナーパターンの各濃度に基づいて、前記画像形成手段により形成されるカラー画像の前記長手方向に関する濃度ムラを補正するように前記画像形成手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、高価な濃度計を用いたり、目視による濃度の補正作業を複数回繰り返したりすることなく、効率良く主走査方向の濃度ムラを低減することができる。

本発明の第１の実施形態である電子写真方式を利用した画像形成装置の概略断面図である。 濃度センサを説明するための断面図である。 電荷蓄積型センサの受光部の一例を示す図である。 テストプリントの一例を示す図である。 レーザパワー換算値と濃度差分との関係を示すグラフ図である。 レーザパワー換算値に基づき設定される主走査方向のレーザパワーを示すグラフ図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である電子写真方式を利用した画像形成装置の概略断面図である。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、一定速度で回転する像担持体としての感光体ドラム１を有する。

感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の除電を行う前露光ランプ６、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する帯電器７、感光体ドラム１の表面に潜像を形成するレーザ露光光学系２が配置されている。また、感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面に形成された潜像にトナーを付着してトナー像として現像する回転型現像体５が配置されている。感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像は中間転写体３に順次転写され、転写後の感光体ドラム１の表面に残った残トナーはクリーニング装置４により除去される。

回転型現像体５は、ブラック用現像器５Ｋ、イエロー用現像器５Ｙ、マゼンタ用現像器５Ｍ、シアン用現像器５Ｃを有する。回転型現像体５は、回転軸周りを図中矢印ａ方向に回転し、所望の色の現像器を感光体ドラム１と対向する現像位置へと移動させることが可能である。

画像形成に際しては、感光体ドラム１を回転させ、前露光ランプ６で除電した後の感光体ドラム１の表面を帯電器７により一様に帯電して、レーザ露光光学系２により１色目のレーザ光像Ｅを照射し、感光体ドラム１の表面に潜像を形成する。

次に、回転型現像体５の１色目の現像器により感光体ドラム１に表面に形成された潜像をトナー像として現像し、その後、感光体ドラム１の表面のトナー像を中間転写体３に１次転写する。

１色目の現像が終わると、回転型現像体５は図中矢印ａ方向に６０°回転し、２色目の現像器が感光体ドラム１と対向する現像位置に移動する。

感光体ドラム１から中間転写体３への１色目のトナー像の１次転写が終わり、クリーニング装置４により表面の残トナーが除去された感光体ドラム１は、１色目と同様に、２色目、３色目、４色目と潜像、現像、１次転写を繰り返す。これにより、中間転写体３に各色のトナー画像が順次重ねて１次転写される。

一方、各収納部６１，６２，６３，６４に収納されたシートは、各給送ローラ７１，７２，７３，７４によって選択的に一枚ずつ搬送路に給送され、レジストレーションローラ（以下「レジストローラ」と略称する。）７５にて斜行を補正される。

斜行を補正されたシートは、所定のタイミングで２次転写部７６に搬送され、中間転写体３に重畳転写された各色のトナー像が一括して２次転写される。２次転写部７６にて各色のトナー像が２次転写されたシートは、搬送部７７を通り、定着器８にてトナー像が定着された後、排出ローラ７９により排出トレイ６５に排出される。

また、シートの両面に画像を形成する場合には、シートは、定着器８を通過した後、第１切換ガイド８０により反転パス６６に一旦導かれる。反転パス６６に導かれたシートは、反転ローラ７８の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして反対方向に搬送され、第２切換ガイド８１を介して両面搬送パス６７へ送られた後、レジストローラ７５に搬送される。

その後、シートは、上記同様に、レジストローラ７５で斜行を補正された後、２次転写部７６に搬送され、中間転写体３に重畳転写された各色のトナー像が一括して２次転写された後、搬送部７７、定着器８、排出ローラ７９を経て排出トレイ６５に排出される。

ここで、本実施形態では、図２に示すように、両面搬送パス６７の上側に、該両面搬送パス６７を搬送されるテストプリント９３のトナーパッチ９７の濃度を検知する濃度センサ９が配置されている。

また、両面搬送パス６７の下側には、ローラ９４が濃度センサ９に対向して配置されている。ローラ９４は、両面搬送パス６７を構成する上下の搬送ガイド９５，９６のうちの上側の搬送ガイド９５にテストプリント９３を押し付けてテストプリント９３と濃度センサ９との間隔を一定に保つためのものである。なお、濃度センサ９及びローラ９４は、通常のシートに形成された画像の副走査方向の濃度を検知するために配置された既設のものである。

濃度センサ９は、本発明の読取手段の一例に相当し、図２に示すように、白色ＬＥＤ９１と、ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ９２（以下、単に「電荷蓄積型センサ９２」という。）とを備える。白色ＬＥＤ９１は、両面搬送パス６７を搬送されるテストプリント９３のトナーパッチ９７に対して斜め４５°から光を照射し、０°方向への乱反射光強度を電荷蓄積型センサ９２で受光する。電荷蓄積型センサ９２は、受光した光量に応じた信号を不図示の制御部に出力する。

電荷蓄積型センサ９２の受光部は、図３に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの独立した画素を有し、電荷蓄積量は、白色ＬＥＤ９１の出力もしくは積算時間を任意に変更する事で、所望のダイナミックレンジを得られるように調整されている。

そして、電荷蓄積型センサ９２は、予め基準となる指標を用いて上記調整を行う事により、反射光量からテストプリント９３のトナー濃度を高精度で測定することができる。このことにより得られる電荷蓄積型センサ９２からの３つの異なる出力、例えばＲ，Ｇ，Ｂの画素の出力を基に、制御部は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋを識別したり、濃度を検知することができる。

なお、電荷蓄積型センサ９２は、フォトダイオードでも良く、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの３画素のセットが数セット並んでいるものでも良い。また、濃度センサ９は、白色ＬＥＤ９１から発光された光の入射角が０°、テストプリント９３で反射した光の反射角が４５°であってもよい。更には、濃度センサ９を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を発光するＬＥＤとフィルタ無しの受光センサとにより構成しても良い。

図４は、テストプリント９３の一例を示す図である。

図４に示すように、テストプリント９３は、シートの主走査方向（長手方向）に複数（図では７つ）のトナーパッチ９７が形成されている。なお、本実施形態では、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のトナーパッチ９７をそれぞれ形成した４枚のテストプリント９３を上述したシートへの画像形成動作により排出トレイ６５に排出する。

７つのトナーパッチ９７のうち、中央のトナーパッチ９７は、光学濃度が０．３に設定されており、他の６つのトナーパッチ９７は、同じデータレベルで印字されている。従って、主走査方向に濃度ムラがある場合には、各々のトナーパッチ９７の濃度が異なることになる。

ところで、テストプリント９３は、シートに対して主走査方向に７つのトナーパッチ９７を画像形成する際には、主走査方向と直交する副走査方向（短手方向：図４中の矢印Ａ方向）に搬送されて排出トレイ６５に排出される。一方、濃度センサ９は、両面搬送パス６７の上側位置で、主走査方向の中央部に配置されている。

そのため、テストプリント９３の７つのトナーパッチ９７を濃度センサ９で読み取る際には、テストプリント９３は、シートに７つのトナーパッチ９７を画像形成する際の搬送方向に対して９０°傾けて給紙する必要がある。

すなわち、テストプリント９３の７つのトナーパッチ９７を濃度センサ９で読み取る際には、テストプリント９３は、主走査方向（長手方向：図４中の矢印Ｂ方向）に７つトナーパッチ９７が形成された方向を搬送方向に向けて給紙する必要がある。

テストプリント９３には、濃度センサ９によるトナーパッチ９７の読み取りを行う際に、ユーザがテストプリント９３の搬送方向（給紙方向）を間違えないようにするため、搬送方向を示す目印９８が７つのトナーパッチ９７の両側に印字されている。

濃度センサ９によるトナーパッチ９７の読み取り動作は、例えば、ユーザが不図示の操作部で主走査方向の濃度補正モードを選択して、読み取り開始ボタンを押すことにより開始される。なお、本実施形態では、収納部６４（手差しトレイ）からトナーパッチ９７の画像形成面を上に向けた状態で主走査方向を搬送方向に向けてテストプリント９３の給紙を行う。

すなわち、不図示の読み取り開始ボタンを押されると、図１を参照して、テストプリント９３は収納部６４から搬送路に給紙され、レジストローラ７５、２次転写部７６、搬送部７７、定着器８を通過した後、第１切換ガイド８０により反転パス６６に導かれる。反転パス６６に導かれたテストプリント９３は、反転ローラ７８の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして反対方向に搬送され、第２切換ガイド８１を介して両面搬送パス６７へ送られ、濃度センサ９まで搬送される。

そして、濃度センサ９は、制御部の制御により、搬送されてきたテストプリント９３のトナーパッチ９７に向けて所定のタイミングで白色ＬＥＤ９１から光を照射し、その反射光を電荷蓄積型センサ９２で受光する。電荷蓄積型センサ９２は、受光した光量に応じた信号を濃度情報として制御部に出力する。

濃度センサ９を通過したテストプリント９３は、レジストローラ７５、２次転写部７６、搬送部７７、定着器８、排出ローラ７９を経て排出トレイ６５に排出される。

制御部は、電荷蓄積型センサ９２から出力された濃度情報としての信号値を濃度変換テーブルにより変換し、７つのトナーパッチ９７について、すべての濃度を算出する。また、制御部は、７つのトナーパッチ９７のうちの中央のトナーパッチ９７の濃度を基準値として、他の６つのトナーパッチ９７について、それぞれ中央のトナーパッチ９７に対する濃度の差分を算出する。

そして、制御部は、算出したトナーパッチ９７の濃度の差分に基づき、レーザ露光光学系２から感光体ドラム１の表面に照射するレーザ光像Ｅの主走査方向におけるレーザパワーを制御する。

図５は、レーザパワー換算値と濃度差分との関係を示すグラフ図である。図５では、７つのトナーパッチ９７のうちの中央のトナーパッチ９７の濃度を中央値（０）とし、また、中央値に対応するレーザパワー換算値を基準値とする。

図５に示すように、制御部は、中央値に対して濃度が低い（−方向）場合は、濃度差に応じてレーザパワー換算値を基準値より強く設定し、逆に、中央値に対して濃度が高い（＋方向）場合は、濃度差に応じてレーザパワー換算値を基準値より弱く設定する。

図６は、上記より設定されたレーザパワー換算値に基づき設定される主走査方向のレーザパワーを示すグラフ図である。

制御部は、７つのトナーパッチ９７のレーザパワー換算値に基づき、各点間の値を線形補間により主走査方向について画素単位でレーザパワーを設定する。そして、制御部は、実際の作像時にレーザ露光光学系２から感光体ドラム１の表面にレーザ光像Ｅを照射する際に、画素ごとにレーザパワーを切り換える。

上記の処理をＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のトナーパッチ９７をそれぞれ形成した４枚のテストプリント９３について行うことにより、全色の主走査方向の濃度を補正して濃度ムラを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態では、高価な濃度計を用いたり、目視による濃度の補正作業を複数回繰り返したりすることなく、効率良く主走査方向の濃度ムラを低減することができる。

なお、本実施形態では、主走査方向の画素ごとにレーザパワーを切り替えることによって、濃度を補正したが、これに限定されない。例えば、各画素に応じたデータ変換テーブルを有するＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて、画像形成用の画像データを変換して主走査方向の濃度を補正しても良い。

また、本実施形態では、線形補間により主走査方向について画素単位でレーザパワーを設定したが、スプライン変換等非線形の補間を行うことにより、より精度の高い補間が得られるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態である電子写真方式を利用した画像形成装置について説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複する部分については、図及び符号を流用して説明する。

本実施形態では、ユーザがテストプリント９３の搬送方向（給紙方向）を間違えて給紙した場合に警告を出して、濃度センサ９によるトナーパッチ９７の読取不良を防止する。

濃度センサ９の主走査方向（ローラ９４の軸方向）の両側には、それぞれ光学センサ（不図示）が配置されている。光学センサは、本発明の目印検知手段の一例に相当し、テストプリント９３が正常な向きで搬送された場合は、テストプリント９３の搬送目印９８に対応する位置に配置される。

制御部は、光学センサの出力を基に、テストプリント９３の未通紙／通紙、テストプリント９３の未印字部／印字部を検知することができる。

具体的には、テストプリント９３が濃度センサ９に搬送されてきた場合、制御部は、光学センサの出力を基に、未通紙から通紙に切り替わったと判断する。

そして、制御部は、未通紙から通紙に切り替わったタイミングから所定時間内に光学センサの出力変化により印字部を検知しない場合は、搬送目印９８が光学センサを通過していないものと判断する。

この場合、テストプリント９３の搬送方向が間違って、濃度センサ９により読み取られた濃度信号に基づく補正は適正に行われない可能性が高いことから、制御部は、濃度の補正を行わず、音声や不図示の操作部への表示等でオペレータに通知する。これにより、ユーザがテストプリント９３の搬送方向（給紙方向）を間違えて給紙した場合に警告を出して、濃度センサ９によるトナーパッチ９７の読取不良を防止することができる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態である電子写真方式を利用した画像形成装置について説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複する部分については、図及び符号を流用して説明する。

本実施形態では、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のトナーパッチ９７をそれぞれ形成した４枚のテストプリント９３について濃度センサ９による読み取りを行うことから、同じ動作を４回行うことになる。その際、オペレートミスなどで同じ色のトナーパッチ９７のテストプリント９３について濃度を補正したり、補正をし忘れたりする可能性がある。

そこで、本実施形態では、上記第２の実施形態において、濃度センサ９で適正にトナーパッチ９７の読み取りが終了したと判断された場合に、テストプリント９３に終了マークを印字する。

具体的には、制御部は、濃度センサ９で適正にトナーパッチ９７の読み取りが終了したテストプリント９３をレジストローラ７５まで搬送して待機させ、その間に上記同様の画像形成動作により感光体ドラム１に終了マークのトナー像を作像する。

そして、制御部は、感光体ドラム１から中間転写体３にトナー像を転写するタイミングに同期させてレジストローラ７５を駆動してテストプリント９３を搬送し、２次転写部７６で終了マークをテストプリント９３に転写する。

終了マークが転写されたテストプリント９３は、搬送部７７を通り、定着器８にてトナー像が定着された後、排出ローラ７９により排出トレイ６５に排出される。これにより、主走査方向の濃度補正時のオペレーションミスを低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、テストプリント９３の裏面に終了マークが転写されることになるが、濃度センサ９を両面搬送パス６７の下側に、ローラ９４を両面搬送パス６７の上側に配置することで、トナーパッチ９７の印字面に終了マークを転写することができる。この場合、収納部６４（手差しトレイ）からトナーパッチ９７の画像形成面を下に向けた状態で主走査方向を搬送方向に向けてテストプリント９３の給紙を行う。その他の構成及び作用効果は、上記第１及び第２の実施形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

９ 濃度センサ
６７ 両面搬送パス
９３ テストプリント
９４ ローラ
９７ トナーパッチ
９８ 搬送目印
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 回転駆動される感光体、及び前記感光体を露光する露光手段を備え、前記露光手段によって前記感光体が露光されることによって前記感光体上に形成される静電潜像を複数色のトナーによって現像し、シート搬送方向に搬送路上を搬送されるシートに前記感光体上のトナー像を転写することによって当該シート上にカラー画像を形成する画像形成手段と、
   前記シート搬送方向と直交する直交方向に関して前記搬送されるシートの一部が読取領域となるように配置され、前記搬送されるシート上に形成された複数色のトナーパターンの濃度をそれぞれ読み取る光学センサと、
   前記シートが当該シートの長手方向を前記直交方向に向けた状態で搬送されたときは、前記光学センサの読取領域で読み取れる位置で且つ前記シートの長手方向に沿って前記複数色のトナーパターンを形成するように前記画像形成手段を制御すると共に、前記複数色のトナーパターンが形成されたシートが当該シートの長手方向を前記シート搬送方向に向けた状態で搬送されたときは、当該シートに形成された前記複数色のトナーパターンの前記読取領域通過時に前記光学センサにより読み取られた複数色のトナーパターンの各濃度に基づいて、前記画像形成手段により形成されるカラー画像の前記長手方向に関する濃度ムラを補正するように前記画像形成手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像形成手段により前記複数色のトナーパターンが形成されるときは、前記シート搬送方向を示す目印となる画像を前記複数色のトナーパターンとともに形成するように前記画像形成手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記シート搬送方向を示す目印となる画像を検知する目印検知手段を備え、
   前記制御手段は、前記目印検知手段により前記シート搬送方向を示す目印となる画像が検知されない場合に、前記形成されるカラー画像の濃度ムラを補正するように前記画像形成手段の制御を行わず、警告を通知することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記目印検知手段により前記シート搬送方向を示す目印となる画像が検知された場合に、前記光学センサにより前記複数色のトナーパターンの濃度の読み取りが終了したことを示すマークの画像を前記シートに形成するように前記画像形成手段を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記感光体の回転軸方向と前記複数色のトナーパターンを形成するときの前記搬送されるシートの長手方向とは略平行であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記複数色のトナーパターンは、色ごとに異なるシートに形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. １つの感光体と、複数色の現像器を有する現像体と、中間転写体とを備え、前記現像体により前記感光体上に形成される静電潜像をトナー像として現像し、前記中間転写体上に転写されたトナー像を前記シートに転写することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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