JP3951517B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置において、感光体上に形成されたトナー像やトナー濃度測定用の基準パッチなどの濃度を測定し、その測定結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば、特開昭６１−２０９４７０号公報には、感光体上のトナー濃度を光学式のセンサで検出しその検出結果に基づいてトナー補給量を制御する方式のカラー画像形成装置が開示されている。一般に、黒トナー像とカラートナー像とでは光学的特性が異なるので、黒トナー像とカラートナー像の濃度を同じ条件で測定しその測定結果に基づいて画像形成条件を制御したのでは高画質の画像を形成することはできない。そこで、このカラー画像形成装置では、黒トナーによるパッチの濃度測定時には正反射光受光センサで受光し、カラートナーによるパッチの濃度測定時には拡散反射光受光センサで受光するように２つの受光センサの取付角度を機械的に切換えて濃度測定を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このカラー画像形成装置の方式では、黒トナーによるパッチの濃度測定とカラートナーによるパッチの濃度測定とを連続して行う場合、ＬＥＤ発光の安定時間の確保が必要なため正反射光測定と拡散反射光測定の切換えに時間がかかり生産性に悪影響があるばかりではなく、この画像形成装置に採用されている濃度測定センサの取付角度を機械的に切換える方式ではコスト、スペース、および測定精度などの点で問題が多い。
【０００５】
また、特開平１０−１８６８２７号公報には、感光体上のトナー像の濃度を測定するトナー像濃度センサからの出力信号を処理する信号処理回路に、カラートナー像の信号を増幅する回路と黒トナー像の信号を増幅する回路をそれぞれ設けた画像形成装置が開示されている。しかし、この方式では、カラー用の増幅回路と黒用の増幅回路とが必要であり、コスト高を招く恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、感光体上に形成した黒トナーおよびカラートナーによるパッチの濃度を高精度でかつ高速に測定することのできる低コストの画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
表面に静電潜像が形成される感光体を有し、その感光体上に静電潜像を形成して、その静電潜像を、黒トナーを含む複数色のカラートナーで現像して上記感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像が所定の像担持体または画像記録材上に転写され、最終的に該画像記録材上にカラー画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体、上記像担持体、または上記画像記録材のうちの少なくとも一つに、黒トナーおよび他の色のカラートナーによるパッチを形成するパッチ形成手段と、
各パッチの濃度を測定する、パッチで反射した光を受光する受光素子と、パッチで正反射した光が上記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する正反射用発光素子と、パッチで拡散反射した光が上記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発光素子とを有するパッチ濃度測定手段とを備え、
上記パッチ濃度測定手段が、上記正反射用発光素子と上記拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で上記黒トナーによるパッチの濃度を測定するものであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、上記パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子を点灯させるとともに上記拡散反射用発光素子をも点灯させるものであってもよく、また、上記パッチ濃度測定手段が、上記拡散反射用発光素子を常時点灯させておくものであってもよい。
【０００９】
また、上記パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子からの、パッチへの光の照射を停止させるものであることが好ましい。
【００１０】
さらに、上記パッチ濃度測定手段は、上記正反射用発光素子と上記拡散反射用発光素子とのうちの上記正反射用発光素子のみ点灯したときに上記受光素子により得られる最大の信号レベルと、上記拡散反射用発光素子のみ点灯したときに上記受光素子により得られる最大の信号レベルとが略同一となるように調整されたものであることも好ましい態様の一つである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の画像形成装置をタンデム型のカラー複写機に適用した場合の実施形態を示す概要図である。
【００１３】
図１に示すように、このカラー複写機は、表面にトナー像を担持しながら矢印Ａ方向に搬送する中間転写ベルト１１、中間転写ベルト１１を張架する複数のロール１２、感光体ドラム１と、帯電器２と、静電潜像形成装置３と、現像器４と、転写器５とをそれぞれ備え、中間転写ベルト１１上に画像に基づくトナー像またはテスト用のパッチを形成する、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する４組のトナー像形成部１０、中間転写ベルト１１上に形成されたパッチ１３の濃度を光学的に検出するパッチ濃度センサ１４、パッチ濃度センサ１４により検出されたパッチ濃度に基づいて画像形成条件（本実施形態では各現像器４へのトナー補給量）を制御する制御部１５を備えており、トナー像形成部１０により形成され、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像を最終的に所定の画像記録材（図示せず）上に定着することによりその画像記録材上に画像を形成するように構成されている。
【００１４】
本実施形態における中間転写ベルト１１は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、本実施形態におけるトナー像形成部１０は、本発明にいうパッチ形成手段に相当するものであり、本実施形態におけるパッチ濃度センサ１４は、本発明にいうパッチ濃度測定手段に相当するものである。
【００１５】
なお、本実施形態では、本発明の画像形成装置をタンデム型の画像形成装置に適用した例を示したが、本発明はタンデム型の画像形成装置に限られるものではなく、例えば、ロータリー型の現像器を用いた画像形成装置など他のタイプの画像形成装置にも適用することができる。
【００１６】
図２は、図１に示すタンデム型のカラー複写機に用いられるパッチ濃度センサの概要図である。
【００１７】
図２に示すように、このカラー複写機のパッチ濃度センサ１４は、像担持体（中間転写ベルト１１）上に形成されたパッチ２１の濃度を測定するものであり、パッチ２１からの反射光２２を受光する受光素子２３と、パッチ２１で正反射した光が受光素子２３に入射する方向からパッチ２１に光を照射する正反射用発光素子２４と、パッチ２１で拡散反射した光が受光素子２３に入射する方向からパッチ２１に光を照射する拡散反射用発光素子２６とを備えている。
【００１８】
このパッチ濃度センサ１４は、本実施形態においては、正反射用発光素子２４と拡散反射用発光素子２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するように構成されている。さらに、このパッチ濃度センサ１４は、黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子２４を点灯させるとともに拡散反射用発光素子２６をも点灯させるものであってもく、また、このパッチ濃度センサ１４は、拡散反射用発光素子２６を常時点灯させておくものであってもよい。これらの態様の詳細については後述する。
【００１９】
本実施形態のパッチ濃度センサ１４には、正反射光受光用および拡散反射光受光用として１個の受光素子２３が共用されている。このように、１個の受光素子２３が共用されている理由について次に説明する。
【００２０】
図３は、中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光のセンサ出力との関係を示す図であり、図４は、中間転写ベルト上のトナー付着量と拡散反射光のセンサ出力との関係を示す図である。
【００２１】
図３に示すように、正反射光の場合は、黒トナーからのセンサ出力はトナー付着量の増加に伴って減少するので、黒トナーによるパッチの濃度は正反射光により測定することができる。それに対して、カラートナーからのセンサ出力はトナー付着量の増加に伴って減少後に増加するので、センサ出力とトナー付着量とは一対一の対応関係を持たずカラートナーによるパッチの濃度は正反射光では測定することができない。
【００２２】
図４に示すように、拡散反射光の場合は、黒トナーからのセンサ出力はトナー付着量に関係なくほぼ一定なので、黒トナーによるパッチの濃度は拡散反射光によっては測定することができない。それに対して、カラートナーからの受光センサ出力はトナー付着量に伴って増加するのでカラートナーによるパッチの濃度は拡散反射光により測定することができる。そこで、従来の画像形成装置においては、通常、黒トナーによるパッチの濃度は正反射光で測定し、カラートナーによるパッチの濃度は拡散反射光で測定するように構成されている。
【００２３】
図５は、従来の画像形成装置におけるパッチ濃度測定センサのタイミングチャートである。
【００２４】
従来の画像形成装置では、黒トナーによるパッチ、続いて各カラートナーによるパッチの順序でパッチを形成しこの順序で各パッチの濃度を測定する方式と、各カラートナーによるパッチ、続いて黒トナーによるパッチの順序でパッチを形成しこの順序で各パッチの濃度を測定する方式とがある。図５には、黒トナーによるパッチ、続いて各カラートナーによるパッチの順序で各パッチの濃度を測定する方式における各パッチ測定のタイミング、および正反射用発光素子と拡散反射用発光素子の点灯オン／オフのタイミングが示されている。
【００２５】
通常、発光素子は点灯してから発光素子の出力が安定するまでに約数１０秒の発光安定時間を必要とし、その間はトナー濃度測定を行うことはできない。従って、図５に示すように、ｔ２の時点でＫ（黒）トナーによるパッチの濃度測定を開始するにはそれに先立ちｔ１の時点で正反射用発光素子２４（図２参照）を点灯しておかなければならない。すなわち、正反射用発光素子２４の発光安定時間Ｔ１だけのロスタイムが発生する。また、黒トナーによるパッチの濃度測定が終了した時点ｔ３において拡散反射用発光素子２６（図２参照）を点灯しても、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間Ｔ２経過後のｔ４の時点になるまでは、Ｃ，Ｍ，Ｙの各カラートナーによるパッチ濃度測定を開始するわけにはいかない。
【００２６】
ここで、パッチからの正反射光および拡散反射光の双方を１個の受光素子で受光した場合の、受光センサからの合成出力とトナー付着量との関係について以下に説明する。
【００２７】
図６は、中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光および拡散反射光の合成出力との関係を示す図である。
【００２８】
図６に示すように、黒トナーの合成出力はトナー付着量の増加に伴って減少するので、正反射光および拡散反射光の合成出力により黒トナーによるパッチの濃度測定は可能であることがわかる。そこで、本発明の各実施形態におけるパッチ濃度センサ１４（図１参照）は、正反射用発光素子２４と拡散正反射用発光素子２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するように構成されている。
【００２９】
しかし、図６に示すように、カラートナーの場合、正反射光および拡散反射光の合成出力はトナー付着量の増加に伴って減少後に増加するので、センサ出力とトナー付着量とは一対一の対応関係を持たずカラートナーによるパッチの濃度を測定することはできない。そこで、本実施形態では、カラートナーによるパッチの濃度を測定する時には、拡散反射光のみで測定を行うようにしている。
【００３０】
以下に、本発明のいくつかの実施形態について順次説明する。
【００３１】
図７は、本発明の第１の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【００３２】
図７に示すように、この第１の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）が、Ｋ（黒）トナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子２４を点灯するとともに拡散反射用発光素子２６をも点灯するように構成されている。すなわち、ｔ２の時点における黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち、ｔ１の時点において正反射用発光素子２４を点灯するとともに拡散反射用発光素子２６をも点灯する。こうすることにより、正反射用発光素子２４の発光安定時間Ｔ１の間に拡散反射用発光素子２６の発光を安定化させることができるので、黒トナーによるパッチの濃度測定終了時点ｔ３において直ちにＣ，Ｍ，Ｙのカラートナーによるパッチの濃度測定を開始することができ、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間Ｔ２のロスタイムをなくすことができる。
【００３３】
従って、時点ｔ１から時点ｔ５までの全測定時間は、図５に示した従来例よりも発光安定時間Ｔ２分だけ短縮され、その時間に対応する画像形成コストを低減させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３５】
図８は、本発明の第２の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【００３６】
図８に示すように、この第２の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）が、拡散反射用発光素子２６を常時点灯させておくように構成されている。すなわち、この画像形成装置の電源スイッチをオンにしたｔ０の時点で、拡散反射用発光素子２６は点灯を開始し、以後電源スイッチをオフにするまで点灯させたままの状態に保たれる。こうすることにより、拡散反射用発光素子２６は電源スイッチオンと同時に点灯が行われ安定化された状態に保たれているので、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間を実質的になくすことができる。さらに、この第２の実施形態では、拡散反射用発光素子２６をオンオフするための切換え制御回路やＩ／Ｏ端子が不要となるので、その分だけコストを低減させるという効果もある。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３８】
この第３の実施形態は、パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子からパッチへの光の照射を停止させるものである。この、正反射用発光素子からの光の照射を停止させるための装置の態様を図９に示す。
【００３９】
図９は、本発明の第３の実施形態における正反射用発光素子からの光の照射を停止させるシャッタ装置の平面図（ａ，ｂ）および側面図（ｃ）である。
【００４０】
図９に示すように、この第３の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）に、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子２４（図２参照）からの、パッチへの光の照射を停止させるシャッタ装置３０が備えられている。
【００４１】
このシャッタ装置３０は、開口３２と、カム状突起部３３と、回転軸３４を有し、正反射用発光素子２４からの光を遮断する閉位置３１ａまたは正反射用発光素子２４からの光を開口３２を通じて通過させる開位置３１ｂのいずれかの位置に切替自在なシャッタ板３１、シャッタ板３１のカム状突起部３３に係合してシャッタ板３１を閉位置３１ａまたは開位置３１ｂに切り替えるための係合部材３５、係合部材３５を駆動する駆動ロッド３６、および駆動ロッド３６を駆動するソレノイド３７などからなる。
【００４２】
この第３の実施形態では、図９に示すシャッタ装置３０のシャッタ板３１を用いて黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子２４からパッチへの光の照射を停止させる。すなわち、この第３の実施形態は、図７に示した第１の実施形態および図８に示した第２の実施形態における正反射用発光素子２４の点灯操作および消灯操作を、シャッタ板３１の開閉操作に置き換えたものであり、ｔ１時点で正反射用発光素子２４の点灯操作の代わりに、シャッタ板３１を開位置３１ｂに切り替え、ｔ３時点で正反射用発光素子２４の消灯操作を行う代わりに、シャッタ板３１を閉位置３１ａに切り替える。この第３の実施形態によれば、正反射用発光素子２４を電気的にオンオフするための制御回路が不要となるので、その分だけコストを低減させることができる。
【００４３】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００４４】
図１０は、通常のパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【００４５】
通常のパッチ濃度測定手段では、図１０に示すように、正反射光センサの最大出力レベルＬ１の方が拡散反射光センサ出力の最大信号レベルＬ２よりも高い。従って、センサから出力された信号を処理する増幅回路などを別系統とする必要がありコストアップの一因となる恐れがある。
【００４６】
図１１は、本発明の第４の実施形態におけるパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【００４７】
図１１に示すように、第４の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）は、正反射用発光素子２４と拡散反射用発光素子２６とのうちの正反射用発光素子２４のみを点灯したときに受光素子２３により得られる最大信号レベルＬ１と、拡散反射用発光素子２６のみ点灯したときに受光素子２３により得られる最大の信号レベルＬ２とが略同一となるように調整されている。このように、正反射光および拡散反射光のそれぞれの最大信号レベルが略同一になるように調整することで共通の増幅回路を使用することができるので、さらにコストダウンを図ることができる。また、黒トナーによるパッチとカラートナーによるパッチを同じ分解能で検出することができるので階調制御の精度バランスを良好なレベルに保つことができる。
【００４８】
【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、感光体、像担持体、または画像記録材の少なくとも一つに黒トナーおよびカラートナーによるパッチを形成するパッチ形成手段、および受光素子と、正反射用発光素子と、拡散反射用発光素子とを有するパッチ濃度測定手段を備え、パッチ濃度測定手段が、正反射用発光素子と拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するものとしたことにより、感光体、像担持体、または画像記録材の少なくとも一つに形成された黒トナーおよびカラートナーによるパッチの濃度を高精度でかつ高速に測定することのできる低コストの画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置をタンデム型のカラー複写機に適用した場合の実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示すタンデム型のカラー複写機に用いられるパッチ濃度センサの概要図である。
【図３】中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光のセンサ出力との関係を示す図である。
【図４】中間転写ベルト上のトナー付着量と拡散反射光のセンサ出力との関係を示す図である。
【図５】従来の画像形成装置におけるパッチ濃度測定センサのタイミングチャートである。
【図６】中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光および拡散反射光の合成出力との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態における正反射用発光素子からの光の照射を停止させるシャッタ装置の平面図（ａ，ｂ）および側面図（ｃ）である。
【図１０】通常のパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【図１１】本発明の第４の実施形態におけるパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電器
３ 静電潜像形成装置
４ 現像器
５ 転写器
１０ トナー像形成部
１１ 中間転写ベルト
１２ ロール
１３ パッチ
１４ パッチ濃度センサ
１５ 制御部
２１ パッチ
２２ 反射光
２３ 受光素子
２４ 正反射用発光素子
２６ 拡散反射用発光素子
３０ シャッタ装置
３１ シャッタ板
３２ 開口
３３ カム状突起部
３４ 回転軸
３５ 係合部材
３６ 駆動ロッド
３７ ソレノイド

Claims (6)

1. 表面に静電潜像が形成される感光体を有し、該感光体上に静電潜像を形成して、該静電潜像を、黒トナーを含む複数色のカラートナーで現像して前記感光体上にトナー像を形成し、該トナー像が所定の像担持体または画像記録材上に転写され、最終的に該画像記録材上にカラー画像を形成する画像形成装置において、
   前記感光体、前記像担持体、または前記画像記録材のうちの少なくとも一つに、黒トナーおよび他の色のカラートナーによるパッチを形成するパッチ形成手段と、
   各パッチの濃度を測定する、パッチで反射した光を受光する受光素子と、パッチで正反射した光が前記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する正反射用発光素子と、パッチで拡散反射した光が前記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発光素子とを有するパッチ濃度測定手段とを備え、
   前記パッチ濃度測定手段が、前記正反射用発光素子と前記拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で前記黒トナーによるパッチの濃度を測定すると共に、
   黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつカラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子を消灯するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチ濃度測定を開始するのに少なくとも正反射用発光素子の発光が安定するまでの時間先立って正反射用発光素子と前記拡散反射用発光素子とを点灯させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記パッチ濃度測定手段が、前記拡散反射用発光素子を常時点灯させておくものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子からの、パッチへの光の照射を停止させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記パッチ濃度測定手段は、前記正反射用発光素子と前記拡散反射用発光素子とのうちの前記正反射用発光素子のみ点灯したときに前記受光素子により得られる最大の信号レベルと、前記拡散反射用発光素子のみ点灯したときに該受光素子により得られる最大の信号レベルとが略同一となるように調整されたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 黒のトナーパッチを形成する黒トナー像形成手段と、
   黒以外のカラートナーパッチを形成するカラートナー像形成手段と、
   前記黒トナー像形成手段及び前記カラートナー像形成手段で形成した黒のトナーパッチ及び黒以外のカラートナーパッチが転写される中間転写体と、
   トナーパッチで反射した光を受光する受光素子と、
   トナーパッチで正反射した光が前記受光素子に入射する方向からトナーパッチに光を照射する正反射用発光素子と、
   トナーパッチで拡散反射した光が前記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発光素子とを有するパッチ濃度測定手段とを備え、
   前記パッチ濃度測定手段は、
   黒のトナーパッチ測定時は前記正反射用発光素子と前記拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で前記黒トナーによるパッチの濃度を測定すると共に、
   黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつカラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子を消灯するものであることを特徴とする画像形成装置。

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