JPH09166900A

JPH09166900A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH09166900A
Application number: JP7329063A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成条件の補正が可能であって、コンパ
クトでメンテナンスの作業性のよい高速プリントの可能
なカラー画像形成装置。【解決手段】像形成体（１０）に対しＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ
の４組の帯電器（１１），像露光手段（１２），現像器
（１３）配置し、帯電，像露光及び現像を繰り返して像
形成体（１０）上にトナー像を重ね合わせて形成後、転
写材に一括転写するカラー画像形成装置であって、像形
成体（１０）は透明基体上に感光層を設けたドラム状を
なし、ドラム状像形成体の垂直線に対し左右位置にそれ
ぞれ２個ずつ現像器（１３）を配置し、表面電位センサ
（ＰＳ）を垂直線近傍で、像形成体（１０）に対向配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてドラム状
の像形成体の周面に複数の像露光手段と現像手段を配置
して像形成体の一回転中にトナー像を重ね合わせて形成
する電子写真方式のカラー画像形成装置で、特に表面電
位計（電位センサ）を有するカラー画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】多色のカラー画像を形成する方法として
は、画像を必要な色と同数の感光体，帯電器，現像器等
を備え、それぞれ感光体に形成した単色のトナー像を中
間転写等に重ね合わせてカラー画像とする装置（Ａ）
や、１つの感光体を複数回転して各色毎の帯電，像露光
ならびに現像を繰り返してカラー画像を形成する装置
（Ｂ）あるいは同じく１つの感光体の一回転以内に各色
毎の帯電，像露光ならびに現像を順次行ってカラー画像
を形成する装置（Ｃ）等が知られている。

【０００３】しかし前記の装置（Ａ）は複数の感光体や
中間転写体を要するため装置の容積が大型化する欠点が
あり、一方装置（Ｂ）は帯電手段，像露光手段や感光体
が一つだけであるので容積は小型化されるものの形成さ
れる画像のサイズが感光体の表面積以下に限定されると
云う制約がある。

【０００４】また装置（Ｃ）は高速の画像形成を可能と
するものの、感光体の一周内に帯電器，像露光手段と現
像器を複数組配設する必要があること、像露光を行う光
学系が近接する現像器から洩れるトナーに汚れて画質を
損なうおそれがあり、これを避けるため像露光手段と現
像器の間隔を大きくとる必要があることから必然的に感
光体の径が大きくなって装置を大型化すると云う矛盾が
ある。

【０００５】装置（Ｃ）における前述したような障害の
欠点を避ける目的から、像形成体の基体を透明体の素材
によって形成し、その内部に複数の像露光手段を収容し
て、画像を前記の基体を通してその外周に形成した感光
層に露光する形態の装置が提案されている（例えば特開
平５−３０７３０７号公報）。

【０００６】また、電子写真式の画像形成装置におい
て、更に良質の画像を得るための手段として、像形成体
に対向して表面電位計（電位センサ）を設け、像形成体
の表面電位を求めた後制御部により、例えば像形成体表
面にコロナ帯電を行う帯電器によって帯電させる印加電
圧を変化させ、像形成体の表面電位を一定に保持させて
常に優れた画質を保持することもなされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の提
案による装置は像形成体の内側に像露光手段、外側に帯
電器，現像器を数多く配設するために構造が複雑化し、
現像器や像形成体や像露光手段の着脱操作が煩雑になっ
て取り扱い性が悪くなり、また各機材相互間の位置精度
を保つのも難しいと云う難点を抱えている。特に、内部
に固定した光学系を配置して、像形成体に回転したり、
着脱することは難しい点である。又、現像器などは構造
をできるだけ共通化することが好ましい。

【０００８】また像形成体に対向して設けられる電位セ
ンサは、トナー等が付着すると測定精度が低下してしま
うことから、像形成体の周縁部で汚れにくい箇所に設置
することが必要である。

【０００９】本発明はこれらの点を改良し、レイアウト
を合理化することによって機材のバランスならびに位置
精度を高く保ち、コンパクトで取り扱い操作性も良い電
位センサを備えたカラー画像形成装置の提供を目的とし
たものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、像形成体に
対し複数の帯電器、像露光手段、現像器を配置し、帯
電、像露光及び現像を繰り返して前記像形成体上にトナ
ー像を重ね合わせて形成後、転写材に一括転写を行うカ
ラー画像形成装置において、前記像形成体はドラム状像
形成体であって、前記ドラム状像形成体の回転中心を通
る垂直線に対し左右位置にそれぞれ２個ずつ現像器を配
置すると共に、像形成体の表面電位を測定する電位セン
サを垂直線近傍で像形成体に対向配置したことを特徴と
するカラー画像形成装置によって達成される。

【００１１】

【実施例】本発明のカラー画像形成装置の構成を図１お
よび図２に示す実施例によって説明する。

【００１２】１０はドラム状の像形成体すなわち感光体
ドラムで、光学ガラスもしくは透明アクリル樹脂等の透
明部材によって形成される円筒状の基体の外周に透明導
電層，有機感光層（ＯＰＣ）を塗布したものである。

【００１３】前記感光体ドラム１０は一方の端部のフラ
ンジ１０Ａが後述するカートリッジ３０の備えるガイド
ピン３０Ｐによって軸受支持され、他方の端部のフラン
ジ１０Ｂが装置本体の基板４０の備える複数のガイドロ
ーラ４０Ｒに外嵌して外周の歯車１０Ｇを駆動歯車４０
Ｇに噛合し、その動力により前記の透明導電層を接地し
た状態で時計方向に回転される。

【００１４】１１はスコロトロン帯電器で感光体ドラム
１０の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持さ
れたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電とによって
帯電作用を行い、感光体ドラム１０に対し一様な電位を
与える。

【００１５】１２は感光体ドラム１０の軸方向に配列し
たＬＥＤとセルフオックレンズとから構成される露光光
学系で、別体の画像読み取り装置によって読み取られた
各色の画像信号がメモリより順次取り出されて前記の各
露光光学系１２にそれぞれ電気信号として入力される。

【００１６】前記の各露光光学系１２は何れも装置本体
の基板４０に対しガイドピン４０Ｐ１を案内として固定
した円柱状の支持部材２０に取り付けられて前記感光体
ドラム１０の基体内部に収容され、感光体ドラムの内側
から像露光が行われる。

【００１７】本実施例の感光体ドラムでは、画像露光用
の露光ビームの結像点である感光体ドラムの光導電体層
において、光導電体層の光減衰特性（光キャリア生成）
に対して適性なコントラストを付与できる波長の露光光
量を有していればよい。従って、本実施例における感光
体ドラムの透明基体の光透光率は、１００％である必要
はなく、露光ビームの透過時にある程度の光が吸収され
るような特性があっても構わない。透光性基体の素材と
しては、ソーダガラス、パイレックスガラス、ホウ珪酸
ガラスや一般光学部材などに使用されるフッ素、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
トなどの各種透光性樹脂が使用可能である。また、透光
性導電層としては、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴ
Ｏ）、酸化錫、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅や、
Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌなどからなる透光性を維持した
金属薄膜が用いられ、成膜法としては、真空蒸着法、活
性反応蒸着法、各種スパッタリング法、各種ＣＶＤ法、
浸漬塗工法、スプレー塗布法などが利用される。また、
光導電体層としては、アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）合金感光層、アモルファスセレン合金感光層や、各
種有機感光層（ＯＰＣ）が使用される。

【００１８】１３Ｙないし１３Ｋはイエロー（Ｙ），マ
ゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）およびＫ（黒色）の各現像
剤を収容する現像器で、それぞれ感光体ドラム１０の周
面に対し所定の間隙を保って同方向に回転する現像スリ
ーブ１３０を備えている。

【００１９】前記の各現像器は、前述した帯電器１１に
よる帯電，露光光学系１２による像露光によって形成さ
れる感光体ドラム１０上の静電潜像を現像バイアス電圧
の印加により非接触の状態で反転現像する。

【００２０】次に本装置におけるカラー画像形成装置の
プロセスについて説明する。

【００２１】原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り
装置において、撮像素子により読み取られた画像あるい
はコンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃおよび
Ｋの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納さ
れる。

【００２２】画像記録のスタートにより感光体駆動モー
タの始動により前記の駆動歯車４０Ｇが回動して感光体
ドラム１０を時計方向へと回転し、同時に帯電器１１
（Ｙ）の帯電作用により感光体ドラム１０に電位の付与
が開始される。

【００２３】感光体ドラム１０は電位を付与されたあ
と、前記の露光光学系１２（Ｙ）において第１の色信号
すなわちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号
による露光が開始されドラムの回転走査によってその表
面の感光層に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応す
る静電潜像を形成する。

【００２４】前記の潜像は現像器１３（Ｙ）により現像
スリーブ１３０上の現像剤が非接触の状態で反転現像さ
れ感光体ドラム１０の回転に応じイエロー（Ｙ）のトナ
ー像が形成される。

【００２５】次いで感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上にさらに帯電器１１（Ｍ）の帯電
作用により電位を付与され、露光光学系１２（Ｍ）の第
２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応す
る電気信号による露光が行われ、現像器１３（Ｍ）によ
る非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）のト
ナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合わ
せて形成していく。

【００２６】同様のプロセスにより帯電器１１（Ｃ）、
露光光学系１２（Ｃ）および現像器１３（Ｃ）によって
さらに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像
が、また帯電器１１（Ｋ）、露光光学系１２（Ｋ）およ
び現像器１３（Ｋ）によって第４の色信号に対応する黒
色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光
体ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラーのトナ
ー像が形成される。

【００２７】これ等各露光光学系による感光体ドラム１
０の有機感光層に対する露光はドラムの内部より前述し
た透明の基体を通して行われる。従って第２，第３およ
び第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成
されたトナー像の影響を全く受けることなく行われ、第
１の色信号に対応する画像と同等の静電潜像を形成する
ことが可能となる。なお各露光光学系１２の発熱による
感光体ドラム１０内の温度の安定化及び温度上昇の防止
は、前記支持部材２０に熱伝導性の良好な材料を用い、
低温の場合はヒータ２０１を用い、高温の場合はヒート
パイプ２０２を介して外部に放熱する等の措置を講ずる
ことにより支障のない程度迄抑制することができる。ま
た各現像器による現像作用に際しては、それぞれ現像ス
リーブ１３０に対し直流あるいはさらに交流を加えた現
像バイアスが印加され、現像器の収容する一成分或いは
二成分現像剤によるジャンピング現像が行われて、透明
電導層を接地する感光体ドラム１０に対して非接触の反
転現像が行われるようになっている。

【００２８】かくして感光体ドラム１０の周面上に形成
されたカラーのトナー像は転写器１４Ａにおいて給紙カ
セット１５より搬送されタイミングローラ１６の駆動に
よって同期して給紙される転写紙に転写される。

【００２９】トナー像の転写を受けた転写紙は、除電器
１４Ｂにおいては帯電の除去を受けてドラム周面より分
離し、定着装置１７においてトナーを溶着したのち排紙
ローラ１８を介して装置上部のトレイ上に排出される。

【００３０】一方、転写紙を分離した感光体ドラム１０
はクリーニング装置１９において残留トナーを除去，清
掃して原稿画像のトナー像の形成を続行するかもしくは
一旦停止して新たな原稿画像のトナー像の形成にかか
る。

【００３１】前記の感光体ドラム１０、各帯電器１１、
各現像器１３とさらにクリーニング装置１９はカートリ
ッジ３０に収容され一体化された状態で露光光学系１２
を有する支持部材２０を残して装置本体内に着脱出来る
ように構成されている。

【００３２】すなわちカートリッジ３０は装置本体の側
面に挿脱可能に設けた図３に示す架台５０に収納して装
置内部に着脱される。

【００３３】着脱時に支持部材２０を残す構成は、ヒー
タ２０１、ヒートパイプ２０２、ＬＥＤを動作させるリ
ード線２０３や光学系１２を感光体の回動や感光体の着
脱にもかかわらず支持部材２０に固定しておくことがで
きる特長を有している。又以下に記す様に感光体ドラム
１０の軸心を決めるのに利用することもできる。

【００３４】装着時は前記架台５０は側板５０Ａと一対
の支持台５０Ｂとから成り、カートリッジ３０を載置し
かつ係止状態として本体内部のガイドレール５１に沿っ
て水平方向にスライドされる。

【００３５】前記架台５０は装置内部への挿入に当たり
カートリッジ３０内の感光体ドラム１０を支持するガイ
ドピン３０Ｐを前述した露光光学系１２を取り付ける支
持部材２０に係合し、これに前後してフランジ１０Ｂを
前述した基板４０側のガイドローラ４０Ｒに外嵌した上
で締付ネジ５２を固定手段として側板５０Ａを装置本体
の突当部５３に密着し固定される。それによって画像形
成部に対する前記感光体ドラム１０の軸心ならびに軸方
向の中心位置が決定される。

【００３６】また脱装時は前記架台５０は装置内部より
引き出されると、感光体ドラム１０が前記の各露光光学
系１２を取り付ける支持部材２０より離脱した位置でス
ライドが停止されてガイドレール５１により支持状態と
される。

【００３７】架台５０の引き出しにより基板４０の備え
る前記のガイドローラ４０Ｒとの嵌合を外れる感光体ド
ラム１０のフランジ１０Ｂは、カートリッジ３０が一体
に形成する数箇所の折り返し部３０Ａによって支持され
てほぼ挿入時と同じ軸心位置を維持する。従って架台５
０の再度の挿入に際しフランジ１０Ｂは前記のガイドロ
ーラ４０Ｒに容易に外嵌して感光体ドラム１０を正規の
軸心位置に設定する。

【００３８】前記の感光体ドラム１０は露光光学系１２
をその内部に収める関係からドラム径が比較的小さくと
もその外周面に前述した複数の帯電器１１、現像器１３
等を配設することが可能であって、外径φが６０ｍｍな
いし１６０ｍｍの小径のドラムの使用によって装置の容
積をコンパクトにすることが出来る。

【００３９】さらに図４に示すように感光体ドラム１０
の中心を通る垂直線Ｍ−Ｍを対称軸としてその左右に露
光光学系１２と現像器１３をそれぞれ２個ずつ、また感
光体ドラム１０の中心を通る水平線Ｎ−Ｎ下部の一方の
側に転写器１４Ａ、他方の側にクリーニング装置１９を
配置することによってカートリッジ３０は左右のバラン
スが保たれ、取り扱い操作が極めて容易となる。

【００４０】本発明のカラー画像形成装置では、感光体
の電位測定を行って良質の画像を得るため、感光体ドラ
ム１０に対向して電位センサＰＳを設けるが、トナー等
による汚れが最も生じにくい箇所として、感光体ドラム
１０の周縁部で最も空間範囲の多い箇所にある垂直線Ｍ
−Ｍの近傍にあることを発見し、本実施例では、垂直線
Ｍ−Ｍの近傍で帯電器１１（Ｃ）の上流でこれに隣接し
た感光体ドラム１０に対向した位置に電位センサＰＳを
配設している。但し本発明はこれに限定するものではな
く、垂直線Ｍ−Ｍの近傍に電位センサＰＳを設けるよう
にしたものである。設置位置は、垂直線Ｍ−Ｍに対しθ
７は±３０℃以内の設定とすることが好ましい。また本
実施例では各トナー画像の階調再現性をみるために濃度
センサを設けているが、該濃度センサＤＳは最下流に位
置した現像器１３（Ｋ）と転写器１４Ａとの間の、感光
体ドラム１０の内側の支持部材２０に取り付け、感光体
ドラム１０の周面に付着したトナー濃度を読み取るよう
構成されている。濃度センサＤＳは感光体ドラム１０の
内側に設けることによって、トナー汚れを防止し、長期
に渡って高精度の濃度測定を可能としている。又、濃度
センサＤＳはさらに下流位置としてクリーニング装置１
９の間に設定することもできる。

【００４１】本実施例において確かめたところ、露光光
学系１２と現像器１３を図４に図示の如く垂直線Ｍ−Ｍ
の左右のほぼ対向した位置に、また転写器１４Ａの中心
を水平線Ｎ−Ｎ下方の垂直線Ｍ−Ｍより感光体ドラム１
０の回転上流側の角度θ１が５度ないし４０度、一方ク
リーニング装置１９の当接部を同じく水平線Ｎ−Ｎ下方
の垂直線Ｍ−Ｍより感光体ドラム１０の回転下流側の角
度θ２が１０度ないし５０度の各位置に配置し、また上
部に配置される左右一対の現像器１３の各現像スリーブ
中心が水平線Ｎ−Ｎとの間になす角θ３およびθ４を上
下にそれぞれ±２０度以内さらに上部に配置される左右
一対の現像器１３に対してなす角θ５およびθ６をそれ
ぞ４５度ないし７５度の範囲内に設定することにより、
感光体周囲を有効利用し、外部形状バランスや垂直バラ
ンスのとれたレイアウトを得ることができた。また電位
センサＤＳについても垂直線Ｍ−Ｍに対して角度θ７が
±３０度の間に設置することによって、前記の画像形成
のレイアウトを乱すことなく、かつ電位センサＤＳ自体
も汚れることなく長期に渡って感光体の電位測定を行う
ことが可能となった。

【００４２】なお上記の実施例で示した転写器１４Ａは
コロナ放電器であるが、転写器１４Ａをコロナ放電器の
代わりに転写ローラや転写ベルトを用いることもでき
る。

【００４３】次に上記構成をなすカラー画像形成装置に
ついて、電位センサＰＳと濃度センサＤＳを用いての画
像形成制御について説明する。

【００４４】感光体ドラム１０の周縁部にドラム表面と
間隙をもってプローブを対向して取り付け、ドラム表面
の電位を測定する電位センサＰＳとして、測定した表面
電位とほぼ等しい電圧を測定プローブに帰還し、常に表
面電位とプローブに印加する電圧の差が０になるように
測定・制御する負帰還法と呼ばれる方法が考案され実用
化されている。この方法では出力電圧が測定プローブと
被測定面との距離に無関係となり、またプローブ単体の
感度が変化しても負帰還がかかっているため、出力電圧
の変化は実質的には０と見なすことができ、距離補償型
表面電位計と呼ばれている。

【００４５】図５は本発明の画像形成装置の制御系及び
距離補償型表面電位計の回路の一例を示すブロック図で
ある。図において、ＰＳは表面電位計、１０は被測定物
である感光体ドラム、ＰＳ１は表面電位計のプローブ、
ＰＳ２はシールドケース、ＰＳ２ａはシールドケースＰ
Ｓ２の感光体ドラム１０に対向する位置に穿設された開
口部、ＰＳ３はチョッパ電極、ＰＳ４は測定電極、ＰＳ
５はチョッパ電極ＰＳ３の振動体である音叉、ＰＳ６は
音叉ＰＳ５の両側面に固設された圧電素子、ＰＳ７は音
叉ＰＳ５の圧電素子ＰＳ６を駆動するための音叉駆動回
路、ＰＳ８は測定電極ＰＳ４の出力信号を増幅するプリ
アンプである。

【００４６】音叉ＰＳ５を音叉駆動回路ＰＳ７で駆動す
ると、感光体ドラム１０と測定電極ＰＳ４の間には音叉
ＰＳ５と共に振動するチョッパ電極ＰＳ３があって電界
を開閉しているので、プリアンプ回路ＰＳ８の出力
（ｂ）は音叉駆動周波数と同じ周波数で、その振幅が感
光体ドラム１０（被測定物）とプローブＰＳ１の電位差
に比例し、その音叉駆動信号との位相は、感光体ドラム
１０の電位がプローブＰＳ１の電位に対して正か負で位
相の反転した信号で得られる。

【００４７】これを増幅回路ＰＳ９で増幅した後、駆動
信号（ａ）と共に同期検波回路ＰＳ１０に入力し同期検
波して直流に変換する。同期検波回路ＰＳ１０の出力
（ｄ）は感光体ドラム１０の電圧がプローブＰＳ１の電
圧より高い時は、その差分に比例した正の電圧となり、
低い時はその差分に比例した負の電圧となる。

【００４８】次に積分回路ＰＳ１１でこの出力波形を平
滑し、フォトカプラＰＳ１２によってアイソレーション
を行い、高圧制御回路ＰＳ１４を経由して高圧電源ＰＳ
１３にフィードバックする。このフィードバックは同期
検波回路ＰＳ１０の出力がゼロになる方向に行われる。
そして、この高圧電源ＰＳ１３の出力は表面電位計ＰＳ
のグランドに接続されている。すなわち、表面電位計の
グランドはフローティング状態になっている。

【００４９】この結果、プローブＰＳ１の電位は常に感
光体ドラム１０の電位に追随し、同じ電位となる。すな
わち、高圧電源ＰＳ１３の出力電圧は感光体ドラム１０
の電位と同じになるので、この出力電圧を分圧器ＰＳ２
３で分圧し、その出力（ｇ）を制御部に入力する。な
お、ＰＳ１５は音叉駆動回路ＰＳ７、増幅回路ＰＳ９、
同期検波回路ＰＳ１０及び積分回路ＰＳ１１を動作させ
るためのフローティング電源で、そのグランドは高圧電
源ＰＳ１３の出力に接続されていて、ＰＳ１１ａはオフ
セット調整を行う遮蔽部材、ＰＳ１９は遮蔽部材ＰＳ１
１ａに所定電圧（例えば２５Ｖ）を印加するための定電
圧電源である。

【００５０】制御部は表面電位計ＰＳの出力ｇを基に、
スコロトロン帯電器１１の高圧電源１１Ｅ、露光光学系
１２の出力にフィードバックし、常に最適な潜像電位が
得られるように制御する。すなわち、スコロトロン帯電
器のグリッド電圧を制御して帯電電位を一定とし、露光
光学系の露光光量を制御して十分な電位低下を起こす最
大露光光量を決定する。

【００５１】濃度センサＤＳは図６（ａ）に示すような
支持部材２０に固設した発光ダイオードＬＥＤの中心線
とフォトトランジスタＰＴの中心線が一平面上にあって
例えば４０°角度をもって感光体ドラム１０の表面で交
わる位置関係にあって、発光ダイオードＬＥＤからは基
体と感光層とからなる感光体ドラム１０を７０％以上の
透過率をもって透過する赤外光が検知性能上好ましく使
用され、感光体ドラム１０の周面のトナー像付着位置に
スポット状に照光し、その反射光はフォトトランジスタ
ＰＴが受光するよう構成されている。なお、受光素子と
しては、フォトトランジスタＰＴの代わりにフォトダイ
オードを用いることができる。又赤色光は、カラートナ
ーに対して同様な反射率を有していることから、検知出
力の点からも好ましい。濃度センサＤＳは共通化しても
よいし、色毎に対応して設けてもよい。

【００５２】この濃度検知センサＤＳは、図６（ｂ）に
示す電気回路と組合わされて濃度検出装置を形成してい
る。発光素子である発光ダイオードＬＥＤの陽極端子に
は最大出力１０Ｖの可変直流電源Ｖｒｅｔが接続され発
光ダイオードＬＥＤの放射光量を変化させることができ
る。発光ダイオードＬＥＤは電流制御用の抵抗Ｒ₈及び
半固定抵抗ＶＲ₁と直列に接続され直流電源から１０Ｖ
の電圧が印加されていて、半固定抵抗ＶＲ₁によって発
光ダイオードＬＥＤの抵抗値のバラツキを調節した後固
定できるようになっている。発光ダイオードＬＥＤは端
子Ｔｅをアースに接続すると点灯される。

【００５３】受光素子であるフォト・トランジスタＰＴ
は負荷抵抗Ｒ₇と直列に接続され、直流電源から１０Ｖ
の電源が印加される。発光ダイオードＬＥＤの光で照射
されたトナー像からの反射光を受光するフォト・トラン
ジスタＰＴの出力電流は反射光の強さに応じて変化し、
負荷抵抗Ｒ₇の両端にはフォト・トランジスタＰＴの出
力電流に比例した電圧が生じる。この電圧は演算増幅器
であるＩＣ１の（＋）入力端子に入力され増幅される。
その結果、出力端と（−）入力端子との間に接続された
抵抗をＲ₅とし、（−）入力端子とアースとの間に接続
された抵抗をＲ₆とするとき、抵抗Ｒ₅の両端に接続する
出力端子Ｏａ，Ｏｂ間にはＶｏｕｔ＝Ｒ₅／Ｒ_６×Ｖｉ
ｎの電圧が出力される。ここでＶｉｎはＩＣ１の（＋）
入力端子に加わる電圧で、この場合の増幅回路の電圧利
得（電圧ゲイン）Ｖｏｕｔ／ＶｉｎはＲ₅／Ｒ₆となる。
Ｃ１はサージ電圧やその他のノイズのバイパス用コンデ
ンサである。

【００５４】最大濃度維持制御を行うには、電位センサ
で帯電電位と、最大露光光量を調整した後、先ず図７
（ａ）に示すように、像形成体（感光体ドラム）１０上
に最大濃度維持制御用のテストパッチの潜像を副走査方
向に数ｍｍの間隔をおいて書き込まれる。このときの露
光レベルは一定で例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）で８ビ
ットのディジタル信号の場合はベタ黒に相当するレベル
２５５でパッチ露光が行われる。このテストパッチは現
像器の現像スリーブの回転数又は現像スリーブの回転数
を一定にして現像バイアスをテストパッチ潜像毎に変え
て反転現像が行われ、図７（ｂ）に示す濃度の異なる複
数のテストパッチ像となる。この最大濃度維持制御用の
テストパッチ像は前記の濃度検知センサＤＳによって濃
度検出が行われ、パッチ濃度データのうち予め設定した
規定濃度範囲に入った現像スリーブの回転数（線速）又
は現像バイアスを検出し、画像形成時にはこの回転数
（線速）を用いるよう現像スリーブの回転数（線速）又
は現像バイアス条件の固定を行う。ここで上記の規定濃
度は黒トナーについては１．４に設定される。これは濃
度１．３５以上であればコピー画像の品位は十分である
からである。かかる制御によってあらゆる環境で画像濃
度は１．４以上が確保されていることが保証される。な
おこの最大濃度維持制御は現像剤のトナー濃度（混合
比）の変更や現像スリーブ上の現像剤の搬送量を変更す
ることによってもできる。

【００５５】階調補正制御を行うには、最大濃度維持制
御と同様に感光体ドラム１０は帯電され、階調性補正用
のテストパターン信号が露光光学系１２に送出される。
このテストパターンは例えば８ビットのディジタル信号
の０〜２５５レベルの場合８レベル飛びのＰＷＭ信号が
露光光学系１２に送出され、感光体ドラム１０上には図
８（ａ）に示すような複数のテストパッチの潜像が副走
査方向に数ｍｍおきに書き込まれる。この潜像は現像ス
リーブの回転数が先の最大濃度維持制御によって固定さ
れた現像器によって反転現像され、図８（ｂ）に示す濃
度の異なる複数の階調補正用テストパッチ像となり、濃
度検知センサＤＳによって濃度検出がなされる。

【００５６】ここでテストパッチ像の濃度検出装置の出
力からパッチ像の濃度に換算する方法について説明す
る。

【００５７】上記階調補正用テストパッチ像のＰＷＭレ
ベルを０，８，１６，２４・・・ｎ・・・２５５とした
パッチ像の濃度検出装置の出力電圧をＶ₀，Ｖ₁，Ｖ₂，
Ｖ₃・・・Ｖｎ・・・Ｖ₃₁とするとき、それぞれの仮の
濃度をＤ_PnとするとＤ_P0＝−ｌｏｇＶ₀／Ｖ₀ Ｄ_P8＝−ｌｏｇＶ₈／Ｖ₀ Ｄ_P16＝−ｌｏｇＶ₁₆／Ｖ₀ Ｄｎ＝−ｌｏｇＶｎ／Ｖ₀ Ｄ_P31＝−ｌｏｇＶ₂₅₅／Ｖ₀ としてＤ_Pnを求め、Ｄ_P31が前記最大濃度である例えば
１．４になるように全てのＤ_Pnを正規化する。また、転
写紙の濃度は例えば０．０８であるから全てのＤ_Pnに
０．０８を加える。このようにしてコピー画像とした定
着した転写紙上のパッチ像の濃度に換算される。

【００５８】上記階調補正データは補間されて図９
（ａ）に示す連続カーブとなり、このカーブはプリンタ
特性を表していることになる。補間方法は直線補間でも
十分利用できる。この逆関数を取ると図９（ｂ）に示す
カーブとなり、これが階調補正カーブとなる。上記図９
の（ａ）のカーブと（ｂ）のカーブの積を取ると（ｃ）
に示す４５°の直線（γ＝１．０）となる。中間調画像
では一般にγ＝１．０に決められるが、この階調補正カ
ーブは文字画像では硬めの再現を行うため（Ｃ）のγ特
性を点線で示したような階調補正カーブに決められる。
このような階調補正カーブは画像形成装置のＲＡＭに記
憶され、画像形成に当たっては、ＲＡＭから呼び出され
た階調補正カーブに従って画像信号は補正された後露光
光学系１２に入力されて潜像形成が行われる。

【００５９】本発明のカラー画像形成装置では、電源が
ＯＮされた時点や、所定枚数のコピーがなされた時点に
おいて、像形成体の帯電特性の変動等を考慮し、電位セ
ンサＰＳ、濃度センサＤＳを用いての画像形成条件のチ
ェックと補正が次に説明する順序に従って行われる。図
１０はこの制御ブロック図を示している。画像形成条件
の補正モードとなると、制御部９０はまずＲＯＭ９１か
ら電位測定プログラムを呼び出して、感光体ドラム１０
の帯電特性の測定が行われる。即ち一定速で回転する感
光体ドラム１０に対し、スコロトロン帯電器１１（Ｙ）
又は１１（Ｍ）によって所定の電位保持されたグリッド
とコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって感光体を
一様帯電させたのち、当該箇所の表面電位を電位センサ
ＰＳによって測定する。測定された感光体の表面電位は
予め設定されているメモリ９３に記憶された表面電位と
比較回路９４によって比較され、これに基づいて制御部
９０は帯電器１１（Ｙ）又は１１（Ｍ）の電源部に対し
て修正された放電印加電圧を出力し、再度回転する感光
体ドラム１０に対しコロナ放電を行い、当該箇所の表面
電位を電位センサＰＳによって測定する。測定された感
光体の表面電位と先に設定されている所定の表面電位と
の差が予め設定された許容値以内であれば、修正された
放電印加電圧をＲＡＭ９２に記録し、その後の画像形成
に当たってはＲＡＭ９２に記録された修正された放電印
加電圧によって帯電器１１（Ｙ）又は１１（Ｍ）による
コロナ放電が行われる。また帯電器１１（Ｃ），１１
（Ｋ）について帯電器１１（Ｙ），１１（Ｍ）による修
正された放電印加電圧条件をそのまま、または補正係数
を加えた形でＲＡＭ９２に記録され、その後の画像形成
がなされる。

【００６０】ついで、感光体ドラム１０に対して帯電器
１１（Ｙ）又は１１（Ｍ）によって修正された放電印加
電圧によって一様帯電を行い、当該箇所に対し露光光学
系１２（Ｙ）又は１２（Ｍ）により予め設定された所定
の出力によってベタ部の潜像を形成し、当該箇所の潜像
部分の電位は電位センサＰＳによって測定される。測定
された潜像電位は予め設定されているメモリ９３に記憶
された潜像電位と比較され、この差が許容値以内となる
ように露光光学系１２（Ｙ）又は１２（Ｍ）の出力電圧
の調整を行い、この新たに調整された出力電圧はＲＡＭ
９２に記録され、その後の画像形成に当たっては露光光
学系１２（Ｙ）又は１２（Ｍ）は新たに調整された出力
電圧によって画像形成が行われる。また露光光学系１２
（Ｃ），１２（Ｋ）の出力についても露光光学系１２
（Ｙ），１２（Ｍ）の調整された出力電圧をそのまま、
または補正係数を加えた形がＲＡＭ９２に記録され、そ
の後の画像形成がなされる。

【００６１】ついで先に説明した最大濃度維持制御がな
される。制御部９０はＲＯＭ９１から濃度パターンプロ
グラムを呼び出し、感光体ドラム１０上には帯電器１１
（Ｙ），１１（Ｍ），１１（Ｃ）又は１１（Ｋ）によっ
て補正された放電電圧によって一様帯電がなされたの
ち、これに対応する露光光学系１２（Ｙ），１２
（Ｍ），１２（Ｃ）又は１２（Ｋ）によって新たに調整
された出力電圧でベタ部に対応する光量出力をもって潜
像パターンを回転方向に若干の間隔をもって複数組形成
し、これに対応する現像器１３（Ｙ），１３（Ｍ），１
３（Ｃ）又は１３（Ｋ）によって予めセットされた数種
の現像バイアス条件（印加する交流バイアスの周波数
ｆ，ピーク・ピーク電圧Ｖ_P-P）で非接触の反転現像を
行う。そして濃度センサＤＳで検知されたパターンのト
ナー濃度が所定値以上となる現像バイアス条件を求め、
当該現像器１３の現像バイアス条件をその条件にセット
する。

【００６２】ついで階調補正を行う。制御部９０はＲＯ
Ｍ９１から階調補正用の濃度パターンプログラムを呼び
出して、既に説明した各色毎の階調補正カーブが求めら
れ、ＲＡＭ９２に記憶される。画像形成に当たっては、
各色の画像データはＲＡＭ９２から呼び出された階調補
正カーブに従って画像信号は補正されたのち、露光光学
系１２（Ｙ），１２（Ｍ），１２（Ｃ）又は１２（Ｋ）
に入力されて潜像形成が行われる。

【００６３】以上説明した画像形成条件の補正を可能と
した本発明のカラー画像形成装置では、電位センサＰＳ
はトナー等により汚染して検知精度が低下する危惧が低
いので、長期に渡り良好な画像形成条件が検知され、設
定・維持されることとなった。

【００６４】また図１に示した実施例ではイエロー
（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）の帯電、露光制御を中心とし
てカラー画像形成条件を良好に保持するよう構成されて
いるが、黒色（Ｋ）成分はカラー画像上での画質に強く
作用するので、電位センサＰＳの上流側にイエロー
（Ｙ）又はマゼンタ（Ｍ）に代えて黒（Ｋ）用の帯電器
１１（Ｋ），露光光学系１２（Ｋ），現像器１３（Ｋ）
を配設するよう構成することも可能である。

【００６５】

【発明の効果】本発明により、露光手段を像形成体に内
包する形式のカラー画像形成装置においても、一般の装
置における場合と同様、像形成体を帯電手段，現像手段
等と共にバランスのとれたレイアウトをもってカートリ
ッジ内に一体化し、簡易な操作により高い精度をもって
装置本体に対し着脱させる構造をとることが可能とな
り、電位センサもトナー汚れの最も少ない感光体ドラム
の周縁部に配設され、また濃度センサも感光体ドラムの
内側に設置されているので、その結果、画像形成条件の
補正が適切に行われて、長期に渡って良質のカラー画像
が得られる、コンパクトでメンテナンスの作業性も良い
高速プリントの可能なカラー画像形成装置が提供される
こととなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置の構成を示す断面
図。

【図２】前記装置の要部断面図。

【図３】カートリッジの着脱形式を示す斜視図。

【図４】カートリッジ内のレイアウトを示す配置図。

【図５】電位センサの一例を示すブロック図。

【図６】濃度センサとその回路図。

【図７】最大濃度繊維制御用のテストパッチとテストパ
ッチ像。

【図８】階調補正用のテストパッチとテストパッチ像。

【図９】階調補正の説明図。

【図１０】画像形成条件の制御ブロック図。

【符号の説明】

１０感光体ドラム，像形成体１１帯電器，スコロトロン帯電器１２露光光学系，像露光手段１３現像器１４Ａ転写器１４Ｂ除電器１５給紙カセット１７定着装置１９クリーニング装置２０支持部材３０カートリッジ４０基板５０架台ＰＳ電位センサ，表面電位計ＤＳ濃度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体に対し複数の帯電器、像露光手
段、現像器を配置し、帯電、像露光及び現像を繰り返し
て前記像形成体上にトナー像を重ね合わせて形成後、転
写材に一括転写を行うカラー画像形成装置において、前記像形成体はドラム状像形成体であって、前記ドラム
状像形成体の回転中心を通る垂直線に対し左右位置にそ
れぞれ２個ずつ現像器を配置すると共に、像形成体の表
面電位を測定する電位センサを垂直線近傍で像形成体に
対向配置したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】前記像形成体内部に前記複数の像露光手
段を有す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。
【請求項３】最下流に位置した現像器とクリーニング
部との間で、像形成体に付着したトナー濃度を検知する
トナー濃度検知手段を設けたことを特徴とする請求項１
又は２に記載のカラー画像形成装置。