JPH03174560A - 画像濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は画像形成装置、特に像担持体上に形成される静
電潜像をトナー現像し、これにより顕像化されたトナー
像を転写材担持体上に担持された転写シートに直接、あ
るいは搬送される転写シートに中間転写体を介し転写し
、これを２以上の色のトナーにつき行うことができる画
像形成装置の画像濃度検出装置に関するものである。

（従来の技術） カラー画像を形成する画像形成装置では、色調の再現性
上、各色のトナー像の濃度が適正に制御される必要があ
る。

従来、画像濃度を制御するのに幾つかの方法が採られて
いる。

第１の方法は、２１ｙ、分現像剤のトナー濃度を現像剤
中の磁性キャリヤの密度に対するコイルの反応、つまり
インダクタンスの変化を測定してトナー補給量を調整し
、トナー濃度、つまりトナーのキャリヤに対する混合比
を所定値に保つようにする。

第２の方法は、像担持体上に基準パターンの現像像を形
成してこれの濃度を検出し、その検出結果に基づいてト
ナー補給をｊテい、画像濃度を所定値に保つようにして
いる。

第３の方法は、第１の方法を採用してトナー濃度を一定
に保った上で、像担持体上の現像像から画像濃度を検出
し、その濃度が所定の値になるようにトナー濃度に無関
係な現像電位等各種の現像条件の操作で所定値に保つよ
うにしている。

（発明が解決しようとする課題） 第１の方法では、トナー濃度を一定に保つだけである。

このため湿度の変化や現像剤の劣化によってトナーの帯
電量が変化し、同一画像濃度に対するトナーの付着量が
変動することまでは考慮され得ないものである。また同
一環境下で帯電量が一定であるとしても、他のプロセス
での条件変化、例えば像担持体の表面電位、像担持体の
感度、露光量等の変化によるトナー現像時のトナーの付
着量が考慮され得ない。さらに例えば誘電体の転写材担
持体上に転写シートを静電保持して各色の現像像の転写
に繰り返し供してカラー画像を形成する多重転写式のカ
ラー画像形成装置では、繰り返し転写により転写材担持
体に転写チャージ出力が蓄積して転写効率は低下するが
、このような転写による画像濃度の変化も考慮され得な
い。

したがって転写シート上に最終に形成される実際の画像
の濃度を所定の値に制御することはできない。

第２の方法では、像担持体上に形成される現像後の画像
の濃度を制御するのであるから、現像剤の帯電量が変化
によってトナー付着量が変動したとしても像担持体上の
現像像である画像の濃度を一定に保つことはできる。

しかし転写による画像濃度の変化には対応することはで
きないので、やはり転写シート上に最終に形成される画
像濃度を適正に制御することはできない。

また画像濃度の調整は専ら現像剤の濃度設定によって行
うのであるから、その他の条件変化をトナー濃度が一手
に引き受けてしまい、異常な混合比に陥ってしまって、
カブリやキャリヤ付着を起すことかあときとしてあり、
これも問題である。

第３の方法は、第１、第２の問題点を補をうとするもの
であり、現像電位を変化させる方法として像担持体の表
面電位、露光量、現像バイアスの１つを変えればよいが
、暗減衰や露光手段としてのＬＥＤの出力不安定によっ
て適正な制御が困難である。

別の方法として現像スリーブの回転数を変化させること
も考えられるが、これではエツジ効果や細線の再現性、
キャリヤの付着と言った問題が発生するし、制御も複雑
でコストアップの原因となる。

したがって現像バイアスを変えるのが適当であるが、転
写による画像濃度の変化にはやはり対応できないと言う
問題が残る。

ところで、基準パターン像の濃度を検出するのに従来用
いている光学手段は、受光素子が発光素子からの正（直
接）反射光を検出するように構成されている。これは黒
トナーでの現像に際しては、感光体の黒トナーとの反射
率（吸収率）が大きく異なるため、第４図に実戦で示す
ようにトナー付着量（トナー濃度）と正反射光量（受光
素子出力）との間で充分な相関関係をうることかできる
からである。

しかし黒以外の色のいわゆるカラートナーは乱反射を生
じるため、感光体とカラートナーとの反射率にほとんど
差がなく、第４図に破線で示すようにトナー付着量（ト
ナー濃度）と正反射光量（受光素子出力）との間で相関
関係をうることかできず、これではカラートナーによる
基準パターン像の濃度を検出することが不可能である。

したがってカラートナーでの現像に際しては、受光素子
が乱反射光を検出するように構成すればよいと考えられ
、これであれば第５図に実線で示すように、トナー濃度
を受光素子出力との間で充分な相関関係をうることかで
きる。しかし黒トナーでの現像に際しては、第５図に破
線で示すように、トナー濃度と受光素子出力との間で相
関関係をうることはできず、黒トナーによる基準パター
ン像の濃度を検出することが不可能である。

したがってカラートナーによる濃度の検出方法としては
、各トナーにおいて吸収される波長の光源を使用するこ
とが考えられるが、各波長に対応する波長光源の発光素
子およびそれを受光する受光素子を必要とし、コストア
ップを招く。

また白熱光源を使用して各カラーに応じてフィルタを変
化させることも考えられるが、フィルタを切り換える機
構が必要であり、しかも検出レベル差をとるために各ト
ナーに対応可能な受光素子が必要で、実質的でない。

そこで本発明は転写シート上に最終に形成される画像と
等価な画像を得、これにつき検出した濃度に基づき画像
濃度を制御するようにするとともに、画像濃度の検出を
透過方式によりトナーの色に関わらず適正に検出できる
ようにして、前記従来の諸問題を解消することができる
画像濃度検出装置を提供することを課題とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記のような課題を達成するため、像担持体
上に形成される静電潜像をトナー現像し、これにより顕
像かされたトナー像を転写材担持体上に担持された転写
シートに直接、あるいは搬送される転写シートに中間転
写体を介し転写しす画像形成装置において、像担持体上
に形成した画像濃度検出パターンのトナー像を転写材担
持体ないし中間転写体の透明部分に転写し、この転写し
たトナー像の濃度をそれら転写材担持体ないし中間転写
体の内外に配された投、受光器によるトナー像の透過光
量検出によって検出するようにしたことを特徴とするも
のである。

（作　用） 上記構成によれば、画像形成装置において像担持体上に
形成された後、像担持体からの転写対象となる転写材担
持体ないし中間転写体に転写されたトナー像に対し投、
受光器が働いて、その転写後の画像の濃度を検出するこ
とができる。

またこの画像は転写材担持体ないし中間転写体の透明部
分に転写されており、投光器からの光はその透明部分に
転写されているトナー像に当てられ、トナー像を透過し
てきた光のみが受光器に受けられる。この透過光量はト
ナーの色に関係なくトナーの付着密度に比例することに
より検出した透過光量の差でトナー像の濃度を検出する
ことができる。

（実施例） 第１図は本発明が適用されたカラー複写機の一例を示し
ている。

第１図において、原稿ガラス１８上に置かれた原稿は、
露光ランプ１７、収束性光レンズアレイ１５によりＣＣ
Ｄ　ラインセンサ１６に露光され、これらがスキャナと
してのイメージリーグユニット１４となってＲ（レッド
）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３原色の色信号と
して読み取られる。このＲ，Ｇ、Ｂの色信号は画像処理
回路によって、Ｙ、（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ
（シアン）、若しくはこれらにＢｋ　（ブラック）を加
えた、３値又は４値の信号に変換されると共に、レーザ
光学系１１に出力信号として与えられる。本実施例の複
写機は３色分の画像メモリを有していない。このため各
色の作像時にイメージリーグユニット１４は毎回スキャ
ンし、これに基き順次Ｙ、Ｍ、Ｃ又はＹ、、Ｍ、Ｃ，Ｂ
ｋの信号がレーザ光学系１１に与えられる。

レーザ光学系１１は、走査用ポリゴンミラー１２ｆθレ
ンズ１３、反射ミラー５１などを備え、前記Ｙ、Ｍ、Ｃ
又は前記Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｂｋの信号に基いた各色について
の像形成用レーザ光を感光ドラムｌに向は照射して、露
光を行う。

感光ドラム１は矢印方向に回転駆動される。

この感光ドラムｌの表面部は、動電体基板上に電荷発生
層と電荷輸送層が積層された有機感光体を備え、特にレ
ーザ発光波長７８０　ｎｍ付近に高い感度を示すものが
用いられている。又本実施例では前記感光体を帯電チャ
ージャ２でマイナス帯電している。

本装置による作像システムはネガ画像からポジ画像を得
るいわゆるＮ−Ｐ系のシステムであって、感光ドラム１
にレーザ光で画像露光を行い、それにより形威される静
電潜像をマイナス帯電したトナーにより現像するように
なっている。

感光ドラムｌの周囲には、ドラムクリーナ４トナー回収
ロール５、イレーザランプ３、前記帯電チャージャ２が
配設されると共に、４種類の現像器が配されている。第
１の現像器６はイエロー色のトナーを、第２の現像器７
はマゼンタ色のトナーを、第３の現像器８はシアン色の
トナーを、第４の現像器９はブラック色のトナーを夫々
前記現像に供給する。これら各現像器６．７．８．９へ
のトナー補給は、トナーホッパー１０６．１０ｔ　、１
０ｓ　５１０９に個別にストックされた各色のトナーを
、補給信号に基き、適時、各現像器６．７．８．９に図
示しない移送パイプにて移送する。

普通紙、ＯＨＰ用フィルムなどの転写シートは、給紙カ
セット１９ａ　、　１９ｂに積載状態で収容されており
、給紙ローラ５２ａ　、５２ｂによって１枚づつ装置内
部に向は給送される。そして給送する転写シートはその
先端が停止中のタイミングローラ２０に当接してループ
を形威しスキューが補正されるようにするとともに、タ
イミングローラ２０の駆動タイミングによって以後の給
送タイミングをとるようにしている。２１はこのために
用いるペーパセンサである。

タイミングローラ２０と感光ドラム１との間には転写ド
ラム３６が設けられている。この転写ドラム３６は矢印
方向に回転駆動されて、タイ藁ングローラ２０を経て給
送される転写シートを保持して感光ドラム１からの画像
の転写に供する。

このため転写ドラム３６はドラム枠体とこのドラム枠体
に支持されて円筒状に張られた誘電体フィルムとから主
構成され、また転写シートの先端をチャッキングする爪
３８が設けられている。

この爪３８は転写ドラム３６内に設けられた図示しない
カムの動作によって適時に開閉される。誘電体フィルム
は、厚さ１００〜２００μｍ程度のポリエステルフィル
ムとされている。もっともこれに限るものではない。

転写ドラム３６を支持するフレーム２２は、第１図に示
すように枢軸４１を中心に回動可能に装置本体に支持さ
れ、かつスプリング４０によって反時計方向に付勢され
るとともに、ソレノイドＳＯＬ、が連結されている。通
常ソレノイドＳＱＬ、はオフされていて、転写ドラム３
６はスプリング４０の付勢によって感光ドラム１側に配
した位置決めローラ３９に圧接し、感光ドラム１と転写
ドラム３６との間隔を０．１〜０．５　ｒｍ程度で一定
になるように保っている。

タイミングローラ２０を経て転写ドラム３６に給送され
てくる転写シートはチャッキング爪３８により先端のみ
保持され、その後転写ドラム３６の内面よりマイナス帯
電の吸着チャージャ２４にて帯電すると同時に転写シー
ト表面より対向電極２３が接触状態とされて、誘電体フ
ィルムを帯電するとともに転写シート表面を電気的に接
地することにより、転写シートを誘電体フィルムに静電
吸着させ転写ドラム３６に保持する。

その後１色目のイエロー現像器６により現像された感光
ドラム１上のトナー像は、感光ドラムｌの内面からの転
写チャージャ２５により転写ドラム３６に保持されてい
る転写シートに転写される。このときイエロー現像器６
以外の現像器７〜９は非現像状態とされ、イエロー現像
器６による現像像を乱さないようになっている。

転写後続電体フィルムはプラスに帯電して転写シートを
静電吸着させる。このような現像、転写工程を、形成す
る画像の色情報や色指定に応じた必要回数だけ所定の現
像器を選択使用して行われる。

最終の転写工程が終了すると、除電チャージャ２６．２
７が働き、かつ図示しないカムによりチャッキング爪３
８を開状態として、転写シートの転写ドラム３６への静
電保持およびチャッキング保持を解くので、転写シート
は分離爪２Ｂにより転写ドラム３６から確実に分離され
ていき、サクション搬送部２９へ送られる。ここで分離
チャージャ２６は主として誘電体フィルムの除電を行う
ＡＣ出力で誘電体フィルムと転写シートの静電吸着力を
減する働きをする。除電チャージャ２６と誘電体フィル
ムを挟んで対向するチャージャ２７は主として転写シー
トの転写ドラム３６からの分離時に転写シート表面を除
電するとともに、分離に伴う放電を防止し、転写された
画像の飛び散りを防止している。

その後定着器３０で熱定着ロールにより定着され、排紙
ローラ３５を経て排紙トレー３２に排出される。排出さ
れた転写シート上の画像は、現像、転写の回数と現像に
使用したトナーの色とでどのようなカラー画像にもなる
。勿論単色の画像も得られる。

以上において現像に供される現像剤のトナー濃度は従来
と同様な方法で所定値に制御するものとし、さらに画像
濃度を所定値に制御するため、第２図、第３図に示すよ
うに転写ドラム３６の誘電体フィルム５５を透明として
これに感光ドラムｌ上に形成した基準パターンのトナー
像ＴＩを転写し、この転写したトナー像ＴＩの透過光量
を誘電体フィルム５５の内外に設けられた投光器１００
と受光器１０１とによって検出するようにしている。

投光、？３１００は転写ドラム３６の外側の所定位置、
図では転写部の直ぐ後の位置に固設されており、受光器
１０１は転写ドラム３６の内側で投光器１００と対向す
る位置に固設させている。

トナー濃度の検出および制御は画像形成に並行して行わ
れるのに対し、基準パターンによる画像濃度の検出およ
び制御は画像形成に並行して行えないので、画像形成条
件が変化している可能性のある適当な時期に行う。適当
な時期とは画像形成装置の電源が投入されたときや、画
像の形成が所定数行われたとき、あるいは必要に応じた
人為的な操作のあったとき等各種の場合が考えられる。

画像濃度を検出および制御する信号があると、レーザ光
学系１１から予め設定されている基準パターンが所定の
タイミングで出力されて感光ドラム１を露光し、これに
よる静電潜像を先ずイエロー現像器６で現像する。この
際転写シートの給紙は省略され感光ドラムｌ上のイエロ
ー現像像ＴＩは転写ドラム３６の誘電体フィルム５５上
の所定位置、本実施例では転写ドラム３６の枠体５４の
転結部５６を避けた部分での転写ドラム３６の軸線方向
中央部に転写される。

この現像像ＴＩが第３図に示すように投、受光器１００
．１０１の間に位置したときの、受光器１０１の出力に
よって現像像ＴＩの透過光量を検出し、イエロートナー
による画像の濃度を判定する。

この検出のタイ≧ングは位置センサ４４による転写ドラ
ム３６の位置検出信号から得ることができる。

前記の検出が行われると、その結果に基づき現像像ＴＩ
の濃度が所定値になるように現像条件を設定するなどし
てイエロー画像が所定の濃度で転写シート上に得られる
ように制御する。

次いでこの検出、制御をマゼンタ現像器７、シアン現像
器８、さらにブラック現像器９により現像した各現像像
につき行う。

以上の検出に供される各色のトナーにより形成した画像
はそれぞれ転写後のものであるから、転写条件を初めと
する全ての画像形成条件を受けた結果のもので、転写シ
ート上に形成される画像と等価である。しかも各色のト
ナーは反射光量は異なっても、透過光量はトナーの密度
に比例して差はなく、各色のトナーで現像された現像像
であっても同一のセンサにより同一の条件で検出するこ
とができる。なお透明なトナーであってもその表面形状
が滑らかでなく乱反射するので透過光量に差はない。

したがって各色のトナーによる画像の濃度が所定値にな
るように制御されれば、転写シートにも各色の画像が同
じ濃度で形成され、カラー画像の色調を適正にうること
かできる。そしてトナー濃度も所定の濃度に制御される
ので、前記画像濃度の調整のためにトナー濃度が異常に
制御されるようなことはなく、それによる問題が回避さ
れる。

なお転写ドラム３６には第１図に示すようにクリーナ１
０２が離接可能に設けられている。このクリーナ１０２
は誘電体フィルム５５の表面の転写シートサイズより外
の部分に付着したカブリトナーをクリーニングするため
のものであり、スプリング１０３によって転写ドラム３
６の誘電体フィルム５５表面に圧接するように付勢され
、画像形成時はソレノイド５ｏｔｚのオンによって誘電
体フィルム５５から離隔され、画像の形成を阻害しない
ようにするが、画像の非形成時、たとえば複写機の電源
投入時および複写動作終了時にはソレノイドＳＱＬ、の
オフによって誘電体フィルム５５に圧接されて誘電体フ
ィルム５５の表面をクリニングする。本実施例では各色
の現像像を誘電体フィルム５５上に転写して濃度検出に
供した都度クリーナ１０２を働かせ、次の濃度検出や通
常の画像形成を阻害しないようにする。

本実施例では、受光器１０１を固設したが、転写ドラム
３６と同体的に回動するようにもうけることもできる。

この場合は誘電体フィルム５５の受光器１０１に対向す
る部分に基準パターンの現像像ＴＩを転写するようにす
る。

また転写ドラム３６上に基準パターンの現像像を転写し
たが、感光ドラム上の現像像を中間転写体に一次転写し
た後、中間転写体から転写シートに二次転写して画像を
形成する方式のものでは、中間転写体の一部に透明部を
設けてそこに基準パターンの現像像を転写し、この画像
の透過光量を検出して同様に画像濃度を制御するように
しても同じ結果を得ることができる。

さらに実施例では３色ないし４色を合成してカラー画像
を形成するカラー複写機について述べたが、異なった２
以上の色のトナーを選択使用して単色の画像を適宜に形
成するものに適用しても同様の効果を得ることができる
。

（発明の効果） 本発明によれば、画像形成装置において像担持体上に形
成された後、像担持体からの転写対象となる転写材担持
体ないし中間転写体に転写された転写シート上に転写さ
れる画像と等価なトナー像に対し投、受光器が働いてそ
の画像の濃度を検出することができるので、この画像の
濃度が所定値になるよう前記検出の結果に基づいて制御
されれば、実際に転写シート上に形成される画像をどの
ような画像形成条件の変化にも対応して所定の濃度に形
成することができる。

また前記濃度検出用に形成される画像は転写材担持体な
いし中間転写体の透明部分に転写されていて、投光器か
らの光はその透明部分に転写されているトナー像に当て
られ、トナー像を透過してきた光のみが受光器に受けら
れるので、この透過光量がトナーの色に関係なくトナー
の付着密度に比例することにより検出した透過光量の差
でトナー像の濃度を検出することができ、トナーの色の
違いに関わらず同一の検出結果が得られトナーの色の違
いに応じて複数のセンサを設けなくてもよく、その分コ
ストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のカラー複写機を示す断面
図、第２図は転写ドラム３６の斜視図第３図は転写ドラ
ムの断面図、第４図は黒トナーに適したセンサによる場
合のトナー濃度とセンサ出力との関係を黒トナーとカラ
ートナーとの各場合を比較して示したグラフ、第５図は
カラートナーに適したセンサによる場合のトナー濃度と
センサ出力との関係を黒トナーとカラートナーとの各場
合を比較して示したグラフである。 １−−−−−−−・−・・・−・・−・−・・−・・−
・−・感光ドラム６〜９−・−・・−・・−・・−・・
・−・・・−・〜現像器１、ｔ−−−・−・−・・・・
・・・・・・−・−・−・・−・・−・・イメー’；’
）−タユニット１８−・・・−・−・−一−−−−−−
・−・・−ｍ−−−−・−・−原稿ガラス帯電チャージ
ャ 転写チャージャ ・・−・−・除電チャージャ チャッキング爪 位置センサ ・−・−投光器 受光器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上に形成される静電潜像をトナー現像し
   、これにより顕像化されたトナー像を転写材担持体上に
   担持された転写シートに直接、あるいは搬送される転写
   シートに中間転写体を介して転写するようにした画像形
   成装置において、 像担持体上に形成した画像濃度検出パター ンのトナー像を像担持体からの転写対象となる転写材担
   持体ないし中間転写体の透明部分に転写し、この転写し
   たトナー像の濃度をそれら転写材担持体ないし中間転写
   体の内外に配された投、受光器によるトナー像の透過光
   量検出によって検出するようにしたことを特徴とする画
   像濃度検出装置。