JPH11119480A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度センサの新規な構成及び濃度センサに対
するパッチパターンの効率的な配置を採用することによ
り、画像濃度制御を正確かつ短時間に行なうと共に装置
の小型化を図ることを可能とする画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 形成されるトナー像の画像濃度を調整す
るために、中間転写体５（像担持体）上に形成された複
数のパッチパターンＰＴ（評価トナー像）の画像濃度
を、少なくとも２つのパッチパターンＰＴを同時に照明
する発光センサ８ａ（光源）と、この発光センサ８ａに
より照明されたパッチパターンＰＴのそれぞれに対して
備えられた複数の受光センサ８ｂ１，８ｂ２（受光手
段）と、を有する濃度検出手段により検出し、その検出
情報に基づき画像濃度の調整を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数機、レーザービ
ームプリンター等の電子写真方式の画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた多色画像形成装置
においては、常に元の画像の色調と同等の色再現が求め
られるが、使用する環境の変化、プリント枚数などの諸
条件の微妙な変化によって画像濃度が変動してしまい、
本来の正しい色調が得られなくなってしまう。

【０００３】そこで、従来から各色毎のトナーで濃度検
知用トナー像（評価トナー像：パッチパターン）を像担
持体としての感光ドラム又は転写体上などに試験的にそ
れぞれ作成し、それらの濃度を濃度センサで検知し、こ
れを露光量、現像バイアスなどにフィードバックする画
像濃度制御を行うことで安定した画像を得ていた。

【０００４】また、使用される濃度センサとしては、そ
れぞれの用途、使用法に応じて、発光側としては双方向
型あるいは指向性の高い発光型赤外発光ダイオードが用
いられ、受光センサとしてはシリコンＰＩＮ形フォトダ
イオードが良く用いられている。

【０００５】図３は、従来一般的に用いられている濃度
センサの概略構成図である。発光センサから測定対象物
であるパッチパターンに照射されたセンサ光ＬＳはパッ
チパターンＰＴのトナー濃度に応じて反射し、受光セン
サに照射された反射光に応じて発生する電圧からパッチ
パターンＰＴのトナー濃度を算出する。

【０００６】尚、フルカラー画像形成装置で用いられる
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナーの分光感
度領域に影響を及ぼされない波長帯を用いるために、発
光側、受光側共に９００〜１０００（ｎｍ）の波長帯域
を有するものが使用され、それぞれの濃度センサに応じ
た距離、発光量、受光量が設定される。

【０００７】画像濃度制御系としては、画像濃度制御と
画像階調制御に大別され、画像濃度制御は一般に１００
％画像データパターンの濃度が所定の濃度になるように
現像バイアスを制御するものであり、画像階調制御は画
像濃度制御によって設定された現像バイアスにて画像信
号レベルに応じて濃度が推移するように制御するもので
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
濃度センサを用いた画像濃度制御系においては以下のよ
うな問題点があった。

【０００９】一般的に、従来用いられている濃度センサ
は発光素子と受光素子が１体１の対応で組み込まれてい
るため、パッチパターンの濃度を検出する際にはパッチ
パターンを形成する感光ドラムあるいは転写体の大きさ
に対する発光素子と受光素子の設定数が限定されてしま
い、従ってパッチパターンのサイズあるいはパッチパタ
ーン数が制限された。

【００１０】また、感光ドラムあるいは転写体等のよう
にパッチパターンを形成する所定の範囲が限られている
場合において、より正確に濃度を検出するにはパッチパ
ターンのサイズは大きい方が好ましいが、その場合には
形成出来るパッチパターンの数が少なくなってしまい、
制御全体の精度が低下してしまう。

【００１１】また、パッチパターン数を多くすると、こ
んどはパッチパターンサイズが小さくなってしまい、パ
ッチパターン一つ一つの濃度検出精度が落ちてしまう。

【００１２】さらに、これらを解消しようとパッチパタ
ーン形成回数を増やした場合には濃度検知ひいては濃度
制御全体に費やす時間が長くなってしまい、画像形成装
置本来の目的である画像形成以外の工程（待機時間）が
多くなることにより装置稼働率やユーザビリティを低下
させてしまい好ましくない。

【００１３】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、濃度セ
ンサの新規な構成及び濃度センサに対するパッチパター
ンの効率的な配置を採用することにより、画像濃度制御
を正確かつ短時間に行なうと共に、装置の小型化を図る
ことを可能とする画像形成装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、電子写真方式による画像形成手段
により像担持体上にトナー像を形成すると共に、形成さ
れるトナー像の画像濃度を調整するために、像担持体上
に形成された複数の評価トナー像の画像濃度を濃度検出
手段により検出し、その検出情報に基づき画像濃度の調
整を行なう画像形成装置において、前記濃度検出手段
は、少なくとも２つの前記評価トナー像を同時に照明す
る光源と、この光源により照明された前記評価トナー像
のそれぞれに対して備えられた複数の受光手段と、を有
することを特徴とする。

【００１５】これにより、光源を同じくしながら同時に
複数個のパッチパターン濃度が検出可能となり、また光
源により占有される面積が減少するので、限られた範囲
内により多くのパッチパターンを形成することが可能と
なり、画像濃度制御を正確かつ短時間に行なうことが可
能となる。

【００１６】また、前記濃度検出手段の光源と受光手段
は、受光手段の間に光源が配置されると共に、像担持体
の画像形成における主走査方向に並んでいることも好適
である。

【００１７】また、異なる評価トナー像を前記複数の受
光手段のそれぞれに対応させて形成し、評価トナー像の
画像濃度を前記前記複数の受光手段により同時に検出す
ることも好適である。

【００１８】また、前記複数の評価トナー像は、像担持
体上において副走査方向に連なると共に、像担持体上の
主走査方向の位置を前記複数の受光手段に対応させて複
数列形成されることも好適である。

【００１９】前記画像形成手段は、回転自在に支持され
た像担持体の周囲に、帯電装置、露光装置、複数色のト
ナー画像を現像する現像装置及び転写体を配設し、前記
像担持体上に形成されたトナー像を前記転写体に順次転
写し、この転写体のトナー像を転写装置によって被転写
材に転写する多色の画像形成手段であることを特徴とす
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下に実施の形態１を図面に基づいて
説明する。図１は、本実施の形態の濃度センサの概略構
成を説明する断面構成説明図であり、図２は画像形成装
置の画像形成手段の主要部の概略構成を説明する断面構
成説明図である。

【００２１】図２において、潜像担持体としての感光ド
ラム１は、矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム１を帯電処
理するための帯電装置２によって一様に帯電され、露光
装置としてのレーザスキャナユニット３のレーザダイオ
ードに第１色目としてイエローの画像模様に従った信号
が入力されると、光路Ｌを通ってイエローに対応した光
情報が感光ドラム１に照射され、静電潜像が形成され
る。

【００２２】更にその潜像が感光ドラム１の矢印方向Ａ
への回転に伴い、感光ドラム１に対して近接配置された
イエロー現像器４Ｙによって現像し、トナー像として可
視化する。

【００２３】可視化された感光ドラム１上のトナー像
は、感光ドラム１に所定の圧で当接しているドラム状の
中間転写体５に、所定のバイアスを印加することにより
中間転写体５上に一時的に転写される。

【００２４】以上の工程をマゼンタ現像器４Ｍ、シアン
現像器４Ｃ、ブラック現像器４Ｂと行い、順次中間転写
体５上に積層転写することで中間転写体５上にはフルカ
ラー画像が形成される。

【００２５】このフルカラー画像は所定のタイミングで
給紙装置１１から送られてきた転写紙Ｐに、転写紙Ｐを
挟んで中間転写体５と対向する位置に配置され、所定の
バイアスが印加された転写ローラ６により一括転写さ
れ、定着装置７によって定着処理され、装置外に排紙さ
れプリント動作が終了する。

【００２６】本実施の形態では、ブラックの使用頻度が
多い場合に採用されるブラック現像器４Ｂが感光ドラム
１に対して固定配置された形態を用いており、画像形成
の際にはイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シ
アン現像器４Ｃは、それぞれの現像動作の際に現像器ハ
ウジング４１内で回転し、現像工程が行われるときのみ
感光ドラム１に対して対向配置するよう制御されてい
る。そして、ブラック現像器４Ｂは常に感光ドラム１に
対向配置している。

【００２７】一方、中間転写体５上への転写が終了した
後に感光ドラム１上に残存したトナーは、クリーニング
装置１０のクリーニングブレード１０ａにより掻き取ら
れ、次回の画像形成が継続して行われる。

【００２８】本実施の形態では、上記構成の多色画像形
成装置において、具体的には以下の構成を備える装置で
ある。

【００２９】最大Ａ３サイズ（縦送り）の多色画像を印
字出力可能であり、前記サイズの画像形成を行えるため
に、中間転写体５の外径は１８６（ｍｍ）（周長５８４
（ｍｍ）；紙間距離１１０（ｍｍ））のものを用いてあ
る。画像濃度制御を行う際のパッチパターンＰＴは、所
定のタイミングでこの中間転写体５上に副走査方向に幅
１４（ｍｍ）のものを形成した。

【００３０】本実施の形態での濃度制御系について説明
する。画像濃度制御法及び階調制御法を順に説明する。

【００３１】画像濃度制御法は、所定のタイミングで各
色８個のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に
８段階の現像バイアスで印字し、そのパッチパターンの
濃度は感光ドラム１表面から２ｍｍの位置に対向配置し
てある濃度センサ８を通過する際に測定される。ここで
の濃度センサ８は、波長が９５０ｎｍの発光ダイオード
８ａ及び受光フォトダイオード８ｂを用いている。

【００３２】この際形成されるパッチパターンは１種類
であり、現像バイアスに対する濃度コントラストが大き
く取れるように、６０％の中間調に当たる画像データを
用いた。

【００３３】測定された濃度はＡ／Ｄ変換され、そのパ
ッチパターン濃度変換データを予め作成してある変換テ
ーブルにより最終制御データに変換する。この段階で最
終制御データと制御目標値を照会し、その制御目標値に
対応する現像バイアスをその色における最適現像バイア
スとして定める。

【００３４】画像階調制御法は上記画像濃度制御時に求
められた現像バイアスで、１０〜７０％の濃度の画像デ
ータを各色８個形成し、その濃度曲線を直接的になるよ
うにガンマ補正を行う。

【００３５】濃度センサ８は図１に示す構成であり、光
源としての双方向発光型の赤外発光ダイオード８ａ（以
下発光ダイオード８ａ）を中心に主走査方向に発光ダイ
オード８ａを等間隔で挟む位置に受光手段としてのシリ
コンＰＩＮ型フォトダイオード８ｂ１，８ｂ２（以下フ
ォトダイオード８ｂ１，８ｂ２）を配設している。

【００３６】上記濃度センサ８の特徴を十分に活かすた
めに、本実施の形態では中間転写体５上に形成する複数
の評価トナー像としてのパッチパターンＰＴを図４に示
すように、１列に２色ずつ２列形成した。

【００３７】このパッチパターンＰＴ（以下符号ＰＴは
省略）は、像担持体である感光ドラム１あるいは中間転
写体５上において副走査方向（回転方向）に連なると共
に、主走査方向（軸方向）の位置を前記フォトダイオー
ド８ｂ１，８ｂ２に対応させた２列に形成されている。

【００３８】図５には従来で実施していた１発光１受光
濃度センサ９（図３参照）の場合のパッチパターン形成
法である。従来例では、イエロー→マゼンタ→シアン→
ブラックの順に１列に４色のパッチパターンを現像バイ
アスを８段階に変化させて形成するために最大各色８個
のパッチパターンしか形成出来なかった。

【００３９】本実施の形態の１発光２受光濃度センサ８
の場合には、図４に示されるように受光１側でイエロー
→マゼンタの順にパッチパターンを形成し、受光２側で
シアン→ブラックのパッチパターンを形成することが出
来、各色最大１６段階の現像バイアスに対する１６個の
パッチパターンが形成出来ることになった。

【００４０】図６は従来の８段階の現像バイアスで画像
濃度制御を行った場合と、本実施の形態での１６段階の
現像バイアスで画像濃度制御を行った場合のパッチパタ
ーン濃度推移を表したものである。本実施の形態による
１６段階の方が現像バイアスに対する濃度推移を的確に
測定することが可能であり、目標制御濃度に対する誤差
をより小さく抑えることが可能になった。

【００４１】更に本実施の形態により一層効果をもたら
したのは、画像階調制御であり、従来では８ｂｉｔに分
解した画像データ（００ｈ〜ＦＦｈ；２５６階調）に対
して８段階の階調パターンしか形成出来なかったので、
γカーブ補正時にも各画像データ間の間隔が大きく、少
ないデータで近似することを余儀なくされたが、濃度制
御工程を特に変更すること無くより小さい間隔での画像
データに対する濃度を測定できることから、より正確な
γカーブ補正が可能になり、より精度良く階調再現性を
実現することが可能になった。

【００４２】本実施の形態では、中間転写体５としてド
ラム状のものを用いたが、これはドラム状の中間転写体
のものに限るのではなく、画像形成時には転写紙を巻き
付ける方式の転写ドラム、ベルト状の中間転写体及び転
写ベルトでも良いことは言うまでもない。

【００４３】同様に、パッチパターンを形成する順序、
色の振り分け方、サイズなども上記に限るものではな
い。

【００４４】本実施の形態で示すとおり、１個の発光ダ
イオード８ａに対して２個のフォトダイオード８ｂ１，
８ｂ２を設けることによりパッチパターンＰＴのサイズ
を小さくすることなしにより多くのパッチパターンの濃
度を測定することができ、より精度の良い画像濃度・階
調制御が可能になった。

【００４５】（実施の形態２）本実施の形態によると、
従来と画像濃度制御系全体の制御精度を同水準に維持し
つつも、パッチパターンを形成する形成体そのものの大
きさを小さくすることも可能である。すなわち、実施の
形態１で示した中間転写体５の外径を更に小径化するこ
とも可能となる。

【００４６】実施の形態１では最大Ａ３サイズ（縦送
り）の画像を形成するために外径１８６（ｍｍ）のもの
を用い、従来の濃度センサ９（１発光１受光型）では各
色のパッチパターン数が最大８個形成可能であった。し
かし本件の濃度センサ８（１発光２受光型）を用いた場
合、最大Ａ４サイズの画像形成が可能な多色画像形成装
置の場合でもパッチパターンサイズ、パッチパターン数
を減少させることなく、画像濃度・階調制御の実行が可
能である。

【００４７】検証として、最大Ａ４サイズ（横送り）の
画像形成が行える多色画像形成装置で行った。この場合
に必要とされる中間転写体５の外径は１０２（ｍｍ）
（周長３２０（ｍｍ））である。なお、紙間の距離は実
施の形態１と同様の１１０（ｍｍ）で見積もってある。
このように小径化した場合においても、従来であれば各
色最大４個のパッチパターンしか形成出来なかったの
が、パッチパターンサイズをそのままにしながら最大８
個まで形成することが可能になり、画像濃度・階調制御
の制御精度を低下させることなく画像形成装置の小型化
を実現できた。

【００４８】本実施の形態で示すとおり、画像形成装置
が小型化されても、受光センサを複数個設けることによ
りパッチパターンサイズを小さくすることもなく、パッ
チパターン数を減少させることなく画像濃度制御の精度
を損なうことなく行うことが可能になった。

【００４９】（実施の形態３）本実施の形態は、同時に
異なる画像パターンの濃度を測定することにより、画像
濃度制御の汎用性を高めることを可能にしたものであ
る。

【００５０】通常、画像濃度制御の場合には一つのパタ
ーンに対して現像バイアスを段階的に変えることにより
現像バイアスに対する濃度推移を測定してきた。しか
し、パッチパターンによっては画像濃度制御する際の環
境、耐久（朝一、連続画像形成中など）等により現像特
性、感光ドラム特性が異なる場合があり、最適な濃度制
御を行えない場合もある。

【００５１】このような画像パターンに起因する画像濃
度制御精度の低下を防止するために、画像濃度制御時に
２種類の画像パターンを形成し、それぞれの制御目標値
から最適なプロセス条件を決定することが可能になっ
た。

【００５２】実施の形態１と同様の構成の多色画像形成
装置において、受光１側（８ｂ１）では６０％の濃度の
画像データによるパッチパターンＰＴ１を、受光２側
（８ｂ２）では８０％の濃度の画像データによるパッチ
パターンＰＴ２を形成し（図７参照）、それぞれのパッ
チパターンに対する濃度推移を求め、それぞれの制御目
標値から求められた現像バイアスの平均値を取り、最適
な現像バイアスとして求めた。

【００５３】その結果、１種類のパッチパターンで求め
ていた頃よりも、環境、耐久に対する制御精度が向上し
ていることが確認された。

【００５４】本実施の形態のように、パッチパターンを
異なるものにすることで、環境、耐久変動に対する画像
濃度制御の精度を更に高めることが可能となった。

【００５５】

【発明の効果】本発明によると、光源を同じくしながら
同時に複数個の評価トナー像（パッチパターン）の濃度
を検出可能となり、また光源により占有される面積が減
少するので、限られた範囲内により多くのパッチパター
ンを形成することが可能となり、画像濃度制御を正確か
つ短時間に行なうことが可能となり、また装置の小型化
にも対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施の形態における濃度センサの断面
構成説明図。

【図２】図２は、多色画像を形成する画像形成装置の概
略断面構成図。

【図３】図３は、従来の濃度センサの概略図。

【図４】図４は、実施の形態の濃度センサを用いた際の
パッチパターン形成概略図。

【図５】図５は、従来のパッチパターン形成概略図。

【図６】図６は、実施の形態と従来技術による濃度推移
の比較図。

【図７】図７は、第３の実施の形態を示すもので、画像
データの異なるパッチパターン形成を説明する概略図。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ２ 帯電装置 ３ レーザスキャナユニット（露光装置） ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ 現像器 ５ 中間転写体（像担持体） ６ 転写ローラ ７ 定着装置 ８ 濃度センサ（濃度検出手段） １０ クリーニング装置 １１ 給紙装置 ＰＴ，ＰＴ１，ＰＴ２ パッチパターン（評価トナー
像）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真方式による画像形成手段により
   像担持体上にトナー像を形成すると共に、 形成されるトナー像の画像濃度を調整するために、像担
   持体上に形成された複数の評価トナー像の画像濃度を濃
   度検出手段により検出し、その検出情報に基づき画像濃
   度の調整を行なう画像形成装置において、 前記濃度検出手段は、少なくとも２つの前記評価トナー
   像を同時に照明する光源と、この光源により照明された
   前記評価トナー像のそれぞれに対して備えられた複数の
   受光手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記濃度検出手段の光源と受光手段は、
   受光手段の間に光源が配置されると共に、像担持体の画
   像形成における主走査方向に並んでいることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 異なる評価トナー像を前記複数の受光手
   段のそれぞれに対応させて形成し、 評価トナー像の画像濃度を前記前記複数の受光手段によ
   り同時に検出することを特徴とする請求項１または２に
   記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記複数の評価トナー像は、像担持体上
   において副走査方向に連なると共に、像担持体上の主走
   査方向の位置を前記複数の受光手段に対応させて複数列
   形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成手段は、回転自在に支持さ
   れた像担持体の周囲に、帯電装置、露光装置、複数色の
   トナー画像を現像する現像装置及び転写体を配設し、前
   記像担持体上に形成されたトナー像を前記転写体に順次
   転写し、この転写体のトナー像を転写装置によって被転
   写材に転写する多色の画像形成手段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。