以下に図面を含めて本発明における濃度検出装置及び画像形成装置について説明する。
図1は画像形成装置に備えられた本発明の濃度検出装置の構造を示す側面図、図2は図1における濃度検出装置における較正及び画質補正にかかる切換え構成の一具体例を示すもので、濃度検出センサと被検出位置までの距離を一定にするための構成図、図3は本発明にかかる画像形成装置における画像形成モードによる切換機構にかかる一例を示す側面図、図4は上述した濃度検出装置を備える画像形成装置の全体構造を示すデジタル複写機の構成図である。
図4を参照にして本発明にかかるデジタル複写機の構成を説明する。なお、図4にてデジタル複写機を例に説明するが、このような複写機でなく、画像データをネットワーク等の通信回線を通じて入力し画像出力するプリンタにおいもて本発明を実施できることは勿論である。つまり、電子写真方式を用いて画像を再生し、出力する画像形成装置全般において実施可能である。
本発明におけるデジタル複写機は、図4に示すように、デジタル複写機1本体の上部には、原稿が載置される透明な原稿台111及び後に説明する操作パネル等が設けられている。原稿台111の上面には、該原稿台111に対して開閉可能な状態に支持され、原稿台111に対して所定の位置関係をもって両面自動原稿搬送装置(RADF;Reversing Automatic Document Feeder)112が装着されている。このデジタル複写機1本体の内部には、上記原稿台111上に載置された原稿の画像を読取る画像読取部110、及びその下部に画像形成部210が設けられている。
両面自動原稿搬送装置112は、載置台に載置された原稿を1枚ずつ原稿台111へと送り込み、画像読取部110による読取りが完了すれば、排出トレイと排出すると同時に、次の原稿の搬送を開始し、その原稿を自動的に原稿台111へと送り込むようになっている。また、両面に画像が形成された原稿の場合には、両面自動原稿搬送装置112は、先に一方の面を原稿台111へと搬送し、その面の読取りが完了すれば、該原稿を排出することなく表裏面を反転させて再度原稿台2へと送り、その原稿の反対面の画像を読取った後、該原稿を排出すると共に次の原稿の一方の面を原稿台111へと送り込むようにしている。
上記両面自動原稿搬送装置112にて原稿台111へと送り込まれた原稿の画像を読取るための画像読取部110は、原稿台111に対して平行に往復移動される第1の走査ユニット113及び第2の走査ユニット114とを備えている。第1の走査ユニット113には、原稿を照明する露光ランプ及び原稿からの反射光を目的の位置へと反射するミラー等が支持されている。また、第2の走査ユニット114には、上記ミラーにて反射された反射光像を画像読取部110を構成する結像レンズ115を介して読取素子であるCCD116へと反射する1対の反射ミラーが支持されている。
第1の走査ユニット113は、原稿の画像を読取る時に、ホームポジション(図4において左側)より所定の走査速度で走行される。そして、第2の走査ユニット114は同方向に上記走査速度の1/2の速度で走行される。これにより、原稿の画像は順次CCD116に結像レンズ115を介して縮小された状態で結像され、CCD116より光電変換された読取データが出力される。CCD116は、原稿がカラーでれば、その画像を色分解して読取るためにR,G,B用のCCDが設けられるか、また色分解フィルタ等を光路中に配置し、色分解された読取データを出力する。CCD116より出力される読取データは、後に説明するが画像形成部210にてカラー画像等を形成するための画像処理を施す処理回路を介して画像データとして画像形成部210へと送られる。
上記画像読取部110を介して得られる画像データを可視画像としてシート上に再生するための画像形成部210は、下部に給紙装置211を設けている。給紙装置211は、例えばシートPを給紙カセット又はトレイに収容し、該シートを1枚ずつ分離して送り出す給紙手段を設けている。この給紙装置211にて送り出されたシートは、画像形成位置の手前に配置されたレジストローラ212へと送り込まれる。レジストローラ212は周知の通りであり、シートを画像形成位置へとタイミングを合わせて搬送制御されるものである。
給紙装置211の上部には、画像形成部210を構成するシート保持体である転写ベルト216を走行可能に保持する転写ベルトユニット213が設けられている。転写ベルトユニット213は、エンドレス形状に形成された転写ベルト216を張架する駆動ローラ214と、従動ローラ215を設けている。この転写搬送ベルト216は、シートPを静電的に吸着させて搬送するように構成されている。そのため、従動ローラ215側をレジストローラ212側に対応して配置し、該従動ローラ214に転写ベルト216を介して圧接されるように成した帯電ローラ228を設けている。
また、上記転写ベルトユニット213の駆動ローラ214側には、シートP上に転写されたトナー像をシートに転写するための定着装置217が配置されている。シートPは、定着装置217の定着ローラニップ間を通過しることで、表面のトナーが溶融されシート表面に融着し定着される。またシートPは、定着装置217にて定着されると共に搬送され、搬送方向切換ゲート218を経て排出ローラ219により複写機1本体の外部に突出するように設けられた排紙トレイ220に排出される。
なお、切換ゲート218は、定着後のシートを上述したように排紙トレイ220へと排出させるか、再び画像形成部210の画像形成位置へと再供給するかを選択的に切換え、シートPの搬送経路を切換えている。もし、シートPへの両面への画像形成が選択されている場合には、上記切換ゲート218は、スイッチバック搬送経路221へと案内するように切換制御される。これにより、シートPは、スイッチバック搬送経路221を経由し、表裏面が反転された後、給紙装置211と転写ベルトユニット213との間に形成されている搬送路を経由し、画像形成部210における画像形成位置手前のレジストローラ212へと再度搬送される。
一方、画像形成部210は、上述した転写ベルトユニット213、特に転写ベルト216の直線部(水平部)の上部に、転写ベルト216に近接して搬送方向上流側から順に、第1、第2、第3及び第4画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdを並設している。転写ベルト216は、上述したように駆動ローラ214及び従動ローラ215との間に張架されており、駆動ローラ214の回転により矢印Z方向に走行駆動される。そして、レジストローラ212を介して搬送されてくるシートを、帯電ローラ228の作用により、転写ベルト216に静電的に吸着させるようにして保持させる。このシートPは、転写ベルト216の走行により、上記各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdへと順次搬送されていく。
各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdは、実質同一構成で、図中矢印F方向に回転駆動されるドラム形状の感光体222a,222b,222c,222dを含む構成である。各感光体222a,222b,222c,222dの周辺には、それぞれ感光体を一様に帯電する帯電器223a,223b,223c,223dと、感光体に形成された静電潜像を各色のトナーにて可視像化する現像装置224a,224b,224c,224dと、現像されたトナー像をシートへと転写するため上記転写ベルト216の背面と接触状態で設けられた構成の転写ローラ225a,225b,225c,225dと、転写後に感光体表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置226a,226b,226c,226dとが、感光体の回転方向に沿って順次配置されている。
また、各感光体222a,222b,222c,222dの上部には、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザ素子、半導体レーザ素子からの光を主走査方向に偏向させる偏向装置240a,240b,240c,240d、偏向装置により偏向されたレーザ光を感光体表面に結像(露光)させるためのf−θレンズ等から構成されるレーザ走査光学系(LSU)227a,227b,227c,227dが、それぞれに設けられている。上記偏向装置240a,240b,240c,240dは、一般的に回転多面鏡(ポリゴンミラー)を設けており、該多面鏡を高速回転させるためのミラーモータが組み込まれている。
レーザ走査光学系227aには、例えばカラー原稿画像の黒色成分像に対応する画像データが入力され、レーザ走査光学系227bにはカラー原稿画像のシアン成分像に対応する画像データが入力され、レーザ走査光学系227cにはカラー原稿画像のマゼンタ成分像に対応する画像データが入力され、そしてレーザ走査光学系227dにはカラー原稿画像のイエロー成分像に対応する画像データが入力される。
これにより、各画像形成位置の感光体222a,222b,222c,222d上には、色変換された原稿の色に応じた静電潜像が形成される。そして、各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdの現像装置224aには黒トナーが、現像装置224bにはシアントナーが、現像装置224cにはマゼンタトナーが、現像装置224dにはイエロートナーが、それぞれ収容されている。そのため、上述した各色に応じた潜像は、それぞれの色のトナーにて現像され、原稿の色画像に応じたトナー像として再現される。
また、第1の画像形成ステーションPaと、レジストローラ212との間には、上述したように転写ベルト216にシートを吸着させるための帯電ローラ228が設けられているため、レジストローラ212を介して送り込まれてきたシートPは、転写ベルト216に確実に静電的に吸着され、その状態で転写ベルトユニット213の駆動により、上述した第1乃至第4画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdへとずれることなく順次搬送される。そのため、シートPは、各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdにて形成された感光体222a,222b,222c,222d上の各色のトナー像が順次重ねられるようにして転写され、カラー画像の再現が成される。
そして、第4の画像形成ステーションPdと定着装置217との間には、転写ベルトユニット213の駆動ローラ214のほぼ真上部分に除電器229が設けられている。そのため、第4の画像形成ステーションPdを通過したシートPには、イエロー、マゼンタ、シアンの3色、又はブラックを含む4色のトナー像が重ねて合わされて転写されており、上記除電器229の作用により、転写ベルト216との静電的な吸着状態が解かれ、該シートPは転写ベルト216から分離され、定着装置217へと送り込まれる。上記除電器229に交流電圧が供給され、交流コロナ放電を行なうことで帯電電荷を除去する。
上述のような構成によるカラーデジタル複写機1において、シート上に画像を形成するために、該シートPが給紙機構211を構成する給紙カセット又はトレイ上に収容され、該カセット等から1枚ずつ送りされる。送り出されたシートPは、各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdにおけるトナー像の各転写位置へと送り込むためにレジストローラ212に搬送経路に設けられた搬送ローラ等を介して給送される。給送されるシートP先端は、図示しないセンサ等にて検知され、このセンサから出力される信号によって、上述したレジストローラ212の位置に一旦停止される。そして、各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdへとタイミングをとって、図4に示す矢印Z方向に回転している転写ベルト216側に送り込まれる。
この時、帯電ローラ228の作用により、転写ベルト216は、所定の帯電が施され、シートPは転写ベルト216に静電的に吸着される。これにより、上記各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdを通過する間に、吸着された状態で安定した搬送が行われ、各ステーションで形成された各色のトナー画像が順次重ねられようにして転写されていく。
つまり、各画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdにおいては、各色のトナー像が感光体222a,222b,222c,222d上に形成されており、上記転写ベルト216により静電的に吸着された搬送されるシートPの表面上に順次重ね合わせられて転写される。そして、最終的に第4の画像形成ステーションPdによるトナー像の転写が完了すれば、該シートPの先端部から除電器229の作用を受け、転写ベルト216より剥離される。そして、剥離されたシートPは定着装置217へと導かれ、シートP上に重ね合わされて転写されたカラーのトナー画像が、溶融され定着され、排紙トレイ220に排出される。
(本発明の最適な実施形態)
ここで、カラーデジタル複写機1は、操作パネル上に設けられたコピーモードの選択キー(モードキー)を操作し、カラーモードが選択されれば、上述したように全ての画像形成ステーションPa,Pb,Pc,Pdが動作状態となり、カラー画像をシートP上に形成する。そして、白黒モードが選択されれば、画像形成ステーションPaのみ動作状態となり、他の画像形成ステーションPb,Pc,Pdは非動作状態となる。この時、転写ベルト216は各感光体222b,222c,222dより離間されるようになっている。そのため、黒トナーによる単色のトナー画像がシートP上に形成され、白黒コピーを出力する。
以上の構成の具体例を図3を用いて詳細に説明する。図3に示すように、転写ベルトユニット213は、転写ベルト216を張架する駆動ローラ214、従動ローラ215、テンションローラ231等を支持するフレーム本体10を備えている。フレーム10は、上流側の比較的短い固定フレーム11と、固定フレーム11の下流側端部から下流側に比較的長く伸びる可動フレーム12とから構成されている。
固定フレーム11は、図示しない複写機1本体のフレームに固定されており、これには、従動ローラ214、テンションローラ231および第1転写ローラ225aが支持されている。可動フレーム12の上流側端部が旋回軸13を介して固定フレーム11の下流側端部に取り付けられ、これにより、可動フレーム11が旋回軸13を中心に上下に回動しうるように構成される。可動フレーム12には、駆動ローラ214、テンションローラ231および第2〜第4転写用ローラ225a〜225dが支持されている。
複写機1本体のフレームに、図示しない適当な駆動手段(電動モータ等)により駆動されて可動フレーム12の上下方向位置を切換える駆動軸14が支持されている。駆動軸14には、その軸心に対して偏心したカム部14aが設けられている。このカム部14aは、可動フレーム12に形成された長穴15にはめられている。駆動軸14は、図示しないベルト位置切換え用の電動モータによって180度ずつ回転させられる。カム部14aが上側に偏心した図3(a)に示す上側位置と、カム部14bが下側に偏心した図3(b)に示す下側位置に切換えられる。このモータと駆動軸は、転写ベルト216の離接手段を構成している。
図3(a)において、駆動軸14が上側位置に切換えられると、可動フレーム12は上側位置に切換えられ、ベルト216が全ての感光体ドラム222a〜222dと接触する。逆に、図3(b)に示すように、駆動軸14が下側位置に切り替えられると、可動フレーム14は下側位置に切換えられ、ベルト216は、第1感光体ドラム222aとだけ接触し、他の感光体ドラム222b〜222dから離間する。
複写機1本体のフレームには、可動フレーム12が下側位置に切り替えられたことを検知するベルト位置判別センサ16が設けられている。可動フレーム12は、カラー印字やプロセスコントロール(画質補正制御)を行うとき等は上側位置に切換えられ、モノクロ印字やキャリブレーション(本発明にかかるセンサの出力較正)を行うとき等は下側位置に切換えられる。また、電源投入直後のウォームアップ時には、可動フレーム14を上側位置と下側位置に切り替える動作が行われる。
なお、カラーモード及び白黒モードにおいて可動フレーム12を回動させ、感光体とベルト216との接離を行うようにしている。これとは別に、転写ベルトユニット213は、全体を複写機1本体より引き出し可能としており、ジャム処理、ベルトの交換等を容易に行うようにしている。そのためにも、固定フレーム11及び可動フレーム12を支持したフレームユニット10そのものが、複写機1本体のフレーム本体に対し、上下移動可能に設けられている。
またフレームユニット10は、フレーム本体に対し上下移動可能で、かつ下位置への移動により図4において手前側へと引き出し(スライド)可能に設けられている。フレームユニット10が上位置へと移動させることで図4において、感光体がベルトに接触し、下位置へと移動されると全ての感光体からベルト216が離間される。このフレームユニット10に固定フレーム11が固定されており、可動フレーム12は、固定フレーム11に上述したように回動可能に設けられ、転写ベルトユニット213がフレームユニット10に支持されている。そして、フレームユニット10を複写機1本体内に装着し、上移動させると図3の状態となる。これにより、カラーモードであれば、感光体にベルトを接触させ、白黒モードにおいては、カラーにかかる感光体をベルトより離間できる。
以上の構成における実施形態においては、転写ベルト216が本発明にかかる像担持体を構成するもので、画像形成モード、つまりカラーモード時には図3(a)の位置に切換えされる。また白黒モードにおいては、図3(b)に示す位置に切換え制御される。
また、本実施形態の説明の構成において、画像形成ステーションPb〜Pdがカラー画像形成部を構成し、画像形成ステーションPaが白黒モードにおける黒画像形成部を構成している。この場合、カラーモードにおいては、黒画像形成部を含めて画像形成が行われる。
図1及び図2は、本発明における較正(キャリグレーション)、また画質調整を行うためのトナーパッチ像の濃度検出等を行う濃度検出センサの配置位置を示すと同時に、その部分拡大図を示す。特に、濃度検出センサ31は、定着装置217と転写ベルトユニット213の可動ユニット12の下流側端部との間に配置されている。この図1及び図2の(a)は可動フレーム14が上側位置に切換えられた状態を、図1及び図2(b)は可動フレーム14が下側位置に切換えられた状態をそれぞれ示している。
なお、濃度検出センサ31は、周知のとおりであり、発光素子及び受光素子から構成されている。発光素子は、駆動(電圧供給)により発光し、被検出面へと光照射し、受光素子は被検出面からの反射光(正反射光又は乱反射光)を受光し、その時の被検出面の状態、例えば濃度に応じた値の信号を出力する。例えば、電圧等を上げると、発光素子の光量が多くあり、受光素子による受光量が多くなる。また、受光素子の受光したレベル値をシフトすることで受光信号を調整できる。
図1に示すように、上記定着装置217は、上側の定着ローラ20と、下側の加圧ローラ21とを備えている。
定着装置217の上流側の複写機1本体のフレームに用紙Pを定着装置217に案内するための板状の固定ガイド部材30が設けられている。この固定ガイド部材30の下面(用紙を案内する面と反対側の面)に本発明の濃度検出センサ31を保持する支持体22が固定されている。濃度検出センサ31は、駆動ローラ214に巻きかけられたベルト216の部分に対向するように上記支持体22が取り付けられている。濃度検出センサ31は、後で詳細する移動可能に設けられる保持部材を介して設けられている。上記支持体22を取り付けた面と反対面である固定ガイド部材30の上面は、用紙Pを案内するガイド面となっている。
可動フレーム14の下流側端部の上部に、用紙Pを固定ガイド部材30に案内するための可動部材である板状の可動ガイド部材32の上流側端部が旋回軸35を介して回動自在に取り付けられている。可動ガイド部材32は重力によって下方に回動し、その下流側端部が固定ガイド部材30の上に乗っている。
上記可動ガイド部材32の下部には、濃度検出センサ31の較正用(キャリブレーション用)の基準色(グレー)のシート状の基準パッチ33が、上記濃度検出センサ31と対向できるように設けられている。この基準パッチ33は、可動フレーム12の下流側端部に折り曲げされた支持片(基準部)34に貼り付けられている。可動ガイド部材32の上面は、用紙Pを案内するガイド面となっている。
ここで、上記基準色である基準パッチ33は、シート状に形成され、これを支持片34に貼り付ける一例を示したが、このようなものでなく、基準色を直接支持片34に塗布等の方法で形成してもよい。また、支持片34は本発明の基準部を構成している。
本発明にかかる濃度検出センサ31は、図2に示すように支持体22に対し、特に上記基準パッチ33と対向する方向へと移動可能に設けられている。支持体22には、転写ベルトユニット213側に折り曲げられた折り曲げ片23を一体形成している。この折り曲げ片23には、用紙Pの搬送方向(基準パッチと対向する方向)に沿って長孔24が形成されており、その長孔24に2個のピン25,25が貫通されている。ピン25,25は、濃度検出センサ31を保持してなる保持部材26に固定されており、これにより保持部材26は、形成された長孔24の長さの範囲内で移動可能に設けられている。
上記ピン25、25は、保持部材26と反対側に長孔25からの脱落を防止する防止部材が取り付けられている。この保持部材26には、転写ベルトユニット213のベルト216側へと付勢するスプリング27が介在されている。スプリング27は、一端が支持体22側に係止され、他端が保持部材26側に係止された圧縮スプリングであって、保持部材26をベルト216側へと付勢する付勢部材を構成する。
これに対し、保持部材26と対向するベルト216側の端部には、これに対応させて保持部材26をスプリング27の付勢方向と反対方向へと押圧するための押圧機構36が設けられている。押圧機構36は、基準パッチ33が貼り付けられている支持片34に固定されたコロ支持部37、該コロ支持部37の端部側(保持部材26と対向する側)に、回転自在にコロ38を軸支して構成されている。
押圧機構36のコロ38は、濃度検出センサ31を保持してなる保持部材26の端部側に対向接触するようになっている。保持部材26のコロ38と対向する側の端部である接触部分は、湾曲形状又は傾斜形状に形成されている。図1及び図2(a)の状態で、コロ38は、保持部材26の端部の上部に接した状態、又は多少離間した状態で位置している。このときの濃度検出センサ31は、第1検出位置に待機されている。
そして、可動フレーム12が下方向に回動されると、コロ38が保持部材26の湾曲形状の端部に押圧し、可動フレーム12の回動角度により、スプリング27の付勢力に抗して徐々に図において左方向に押圧される。これにより、保持部材26は、図1及び図2(b)に示すように、定着装置217側へと移動される。
この時、基準パッチ33が、保持部材26に保持された濃度検出センサ31による第2検出位置に対向する被検出位置に配置される。これとは逆に、可動フレーム12が上位置側に回動保持されている状態では、図1及び図2(a)の状態で、濃度検出センサ31は、転写ベルト216の第1検出位置に維持され、ベルト表面を検出する第1光路が確立される。
ここで、本発明は、濃度検出センサ31の較正を行うために基準パッチ33を検出する時の被検出面までの距離と、濃度検出センサ31による濃度検出のためにベルト216までの検出距離とをほぼ同一になるようにしている。そのために、押圧機構36は、コロ38を含むコロ支持部材37の長さが、濃度検出センサ31とベルト216(トナーパッチの検出部)との間の間隔(光路長)L1と、濃度検出センサ31と基準パッチとの間の間隔(光路長)L2とがほぼ同一なるように調整されている。
また、本発明によれば、濃度検出センサ31の較正を行う場合と、トナーパッチを検出する画質補正制御のための濃度検出を行う場合とで、特別の構成を及び駆動部材を別途設けることなく、従前より備わったモード設定のための切換え機構をそのまま用いることができる。このため、構造が簡単になる。
つまり、図1及び図2(a)に示すように、可動フレーム14が上側位置に切換えられた状態では、可動ガイド部材33はほぼ水平になっており、基準パッチ33が濃度検出センサ31の検出光路から上方に外れ、濃度検出センサ31はベルト216に対向し、トナーパッチの濃度検出を行う第1検出光路が確立される。
また、図1及び図2(b)に示すように、可動フレーム14が下側位置に切換えられた状態では、可動フレーム14の下方への回動に伴って、可動ガイド部材32の上流側が下側に回動し、基準パッチ33が濃度検出センサ31の第1光路を遮断して、濃度検出センサ31が基準パッチ33に面し第2検出光路が確立される。可動フレーム14が上側位置と下側位置のいずれにある場合でも、用紙Pは、ベルト216から可動ガイド部材32および固定ガイド部材30の上面によって定着装置217に案内される。
以上の動作において、基準パッチ33は、濃度検出センサ31の検出光路の近付く位置に配置される。しかし、本発明では、押圧機構36が濃度検出センサ31の保持部材26をベルト216から遠のく方向へと移動される。これにより、濃度検出センサ31は、基準パッチ33を検出するときの第2検出光路長は、ベルト216表面に形成されるトナーパッチの濃度検出時の第1光路長と同一になり、同一の検出条件の較正が可能となる。
なお、上述の説明おいて省いたが、図3に示す符号32aは、可動ガイド部材32の用紙搬送方向と直交する側の両側端部を下側に折り曲げた曲げ片、図1のレジストローラ212近辺に配置されている符号39は、温度、湿度等を検出する環境を検出するための環境変化検出センサである。
以上の構成において、固定ガイド部材30及び可動ガイド部材32の下部に濃度検出センサ31を含む基準色33等の濃度検出装置が配置されている。このような構成は、トナーやダストの影響を抑制する目的を達成するための一例である。また、可動ガイド部材32に折り曲げ片32aを設けることで側面側からのトナーやダストの影響を抑制する効果がされに高められる。
(較正制御等にかかる実施例)
次に、本発明にかかる複写機の制御構成を図5のブロック図を参照に説明する。図5において、複写機全体を制御するための制御部40は、図4において説明し画像形成部210を構成するプロセス部である各帯電器223a〜223d、各現像装置224a〜224d、各転写部材225a〜225d、各レーザビームスキャナユニット227a〜227d等を制御する。この制御部40は、ベルト位置判別センサ16、濃度検出センサ31、環境変化検出センサ39からの各検出信号を入力しており、さらに操作部41からの操作入力を受け、操作にかかる複写制御を実行すると共に、操作部41に設けられた表示部を適宜表示制御する。
また、制御部40には、画像形成部210を制御する過程において、それぞれの動作状況を記憶する記憶部42が接続され、その状況に応じて順次シーケンス制御を実行していく。さらに、制御部40には、濃度検出センサ31による較正、濃度検出にかかるプロセス制御を実行するために、上記環境変化検出センサ39とは別に、複写機の動作時間等をカウントするタイマ44、複写を行ったときの枚数カウントを行うカウンタ43等が接続さている。これにより、制御部40は、複写動作を実行していない時間帯、所定枚数の複写を実行した時、また環境変化検出センサ39からの出力等に応じて、濃度検出センサの較正制御、濃度検出による画質調整を行う時に、転写ベルト位置切換え用のモータ45の駆動制御を実行する。
以上の構成おいて、特に本発明による濃度検出センサの較正制御、画質補正の制御について図6を参照して説明する。図6は、特に複写機1本体の電源投入時において本発明の制御を実行するものである。
ステップS1において複写機1本体の電源が投入されると、所定のウォームアップが開始される(S2)。そして、このウォームアップ動作中に、可動フレーム12すなわちベルト216が下側位置にあるか否かが判断され(S3)、下側位置になければ、ステップS4に進んで、ベルト216が下側位置に切換えられるようモータ44を駆動する。このモータ44の駆動で、図3(b)で示す位置になれば、モータ44の駆動が停止される。つまり、ステップS3の判断にて、センサ16がベルト216の下位置への移動を検出することで、制御部40は、次の制御を実行(S5)する。
ステップS5では、ベルト216は下側位置にあり、濃度検出センサ31は、可動フレーム12の下側位置への移動で、基準パッチ33が被検出位置に移動され、これと対向している。この時、濃度検出センサ31は、先に説明したようにベルト216に形成されるトナーパッチ濃度の検出における第1検出光路長(L1)と、同一光路長の関係で基準パッチ33を読み込む。この読み込んだ受光出力は、制御部40にて基準値と比較される。その比較結果の大小関係に応じて所定の較正動作が行われる。つまり、濃度検出センサ31の出力状態が予め決められた一定の状態となるように調整制御される。
以上のステップS5によるキャリブレーション動作が終了すると、次にS6において、ベルト216が上側位置に切換え制御が実行される。これは、制御部40にて切換え用モータ44を駆動し、図3(a)の状態になると駆動を停止する。つまり、制御部40は、モータ44を駆動制御し、駆動軸14が180°回動されると停止される。
ベルト216の上側位置への切換え制御が完了すれば、次のようなプロセスコントロール動作が行われる(S7)。このステップS7において、濃度検出センサ31はベルト216に対向した第1検出光路を確立している。また、濃度検出センサ31とベルト216までの検出光路長は、先の基準パッチ33の検出のための光路長と同一距離関係にある。
このような状態で、まず、上述したプロセス部の帯電器等を制御し、各画像形成ステーションPa〜Pdにおいてベルト216上に、例えば各色4つの濃度の異なるトナーパッチ(図7参照)が形成される。形成されたトナーパッチは、キャリブレーションが終了した状態での濃度検出センサ31によりトナーパッチが読み取られる。これにより、制御部40により、この読み取り結果に基づいて現像バイアス電圧、帯電電圧等のプロセスコントロールが行われ、画質にかかる調整、設定を実行する。
次に、各画像形成ステーションPa〜Pdにおいて、調整し、設定された上述した現像バイアス電圧値等を用いてベルト216上に中間調補正用のトナーパッチが形成される。これが、濃度検出センサ31により読み取られ、制御部40によりこの読み取り結果に基づいて、中間調補正値の設定が行われる。そして、ステップS8においてウォームアップ動作が終了すると、複写動作が可能なレディ状態として待機状態なる(S9)。
以上のように本発明においては、較正及び画質補正において濃度検出センサによる被検出面を検出する条件を一致させることができる。つまり、検出条件として、濃度検出センサ31と被検出面(トナーパッチ又は基準色)との検出光路長を一致させている。したがって、濃度検出センサ31による検出条件が一致することで、較正を行った後のトナーパッチの濃度検出においては、較正を行った時の条件と同一の状態での濃度検出が行える。そのため、較正した後での濃度検出が正確になり、これによる画質補正制御(プロセスコントロール)が正確に行える。
(キャリブレーションの実行タイミングの形態)
以上の説明では、電源投入後のキャリブレーションと、その後にプロセスコントロール(画質補正制御)について説明したが、プロセスコントロールは、これ以外に、たとえば、電源投入後所定時間が経過したとき、所定枚数の画像形成が行われたとき等、所定の条件に合致した場合に実行される。
このプロセスコントロールを実行する前に、上述したように本発明による濃度検出センサ31のキャリブレーションを実行することもできる。つまり、濃度検出前に、常に濃度検出センサ31の出力状態を一定に維持し、正確な画質調整にかかるプロセスコントロールを実行できる。
そのため、キャリブレーションを実行するタイミングとしては、図5においてカウンタ43が一定の複写枚数をカウントしたタイミングでその都度実行するようにできる。例えば、複写機1本体による複写枚数に対し500枚毎に実行できる。この枚数としては、任意に設定すればよい。また、決まった枚数毎でなく、1000枚、900枚、800枚、・・100枚といったように、徐々に実行するタイミングを早くするようにすることもできる。
カウンタ43は、枚数をカウントするだけでなく、実際にベルト216や、感光体222の回転数をカウントするようにしてもよい。これは、実質複写枚数に対応したものとなる。しかも、ジャムした状態では、枚数カウンタのカウントアップは行われないが、ジャムした時の感光体への画像形成が実行されているような場合にも、回転数をカウントすることで対応でき、より正確な状態でのキャリブレーションを行えることにもなる。
さらに、カウンタ43のカウント値でなく、時間経過に応じて実行することもできる。そのため、タイマ42の時間カウントに基づいて、キャリブレーションのタイミングを調整することもできる。つまり、電源投入時に実行したときに、タイマの時間カウントをクリアし、所定時間、例えば3時間毎に実行させることができる。実行した時には、タイマ43の時間カウントをクリアし、初期状態から時間カウントを開始させる。この時間は、任意に設定すればよい。
また、本発明における濃度検出センサ31のキャリブレーションの最も適切な実行タイミングとしては、環境変化検出センサ39による検出値に基づいて実行する。つまり、濃度検出センサ31は、温度や湿度に大きく影響されるため、温度変化、湿度変化の検出時点で実行すると効果的である。そのため、環境変化に左右されずに、正確なキャリブレーションを実行した後、画質調整を行うプロセスコントロールにおいても、良好なる制御を実行でき、良好なる画質を維持できる。
(他の実施形態の説明)
上記の実施形態では、転写ベルト216により搬送されている記録用紙Pに感光体ドラム222a〜222dから画像が転写されるようになっているが、感光体ドラム222a〜222dから転写ベルトに画像を一旦転写し、転写ベルトに転写されたトナー画像を、記録用紙に転写するように構成した複写機においても本発明を実施できる。
図8はその事例を示すもので、図4との異なる部分のみ説明する。そこで、同一構成及び作用を有する部分については同一符号を付している。図8の転写ベルト216は、用紙を搬送するものでなく、レジストローラがベルトに対向して設けられておらず、各画像形成ステーションPa〜Pdの感光体222a〜222dに形成されたトナー像が順次重ねられて転写される。
転写ベルト216は、転写ベルトユニット213に設けられ、可動フレームにおいて、白黒モード、カラーモードで感光体より離間、接触するように構成されている。これは、先の説明の通りである。図において、左側には本発明の濃度検出センサ31が配置されており、図示しない基準パッチ33等が図1及び図2で説明したようにベルト側に設けられている。そして、キャリブレーションを実行する場合には、白黒モードと同様にベルトが下側位置へと移動される。この時、濃度検出センサ31の検出位置に、基準パッチ33が対向配置され、同時に濃度検出センサ31の位置が図1及び図2(b)に示すように移動されることで、検出位置までの距離が一定に保たれる。
用紙Pは、給紙ユニット211より給送され、レジストローラ212を経由してベルト216の下部へと搬送される。ベルト216の下部位置には、ベルト216に転写されたトナー像を用紙Pに転写するための中間ローラ232が設けられている。その中間ローラ232に対向するようにしてトナー像が形成されたベルト216と対接するように2次転写ローラ233が設けられている。この2次転写ローラ233は、定着装置217の位置に近接されて設けられた駆動ローラ234との間に搬送ベルト235が張架されている。
用紙Pは、中間ローラと2次転写ローラとの圧接部分にレジストローラ212による画像形成位置のタイミング調整制御が行われて送り込まれ、2次転写ローラ233の作用により用紙上にトナー像が転写される。転写された用紙Pは、転写位置より搬送ベルト235による吸引搬送(エアー吸引等を利用した搬送)により分離され、搬送される。この用紙Pは、定着装置217を経て、未定着のトナー像が加熱定着された後、排出トレイ220へと排出処理される。
以上の構成の複写機において、同様に転写ベルト216を、画像形成モードに応じて移動可能に設けており、この移動動作によりキャリブレーションが実行される。そして、キャリブレーションが実行された後、画質補正のためのプロセスコントローラが行われ、転写ベルト216上に濃度検出用のトナーパッチが形成され、検出される。
以上説明した構成によれば、像担持体は、転写ベルト216であり、該転写ベルト216にトナー像が転写される。また、この構成においても画像形成モードにおいて、転写ベルト216の位置が切換え制御される。この切換えのための移動構成を利用して、濃度検出センサ31の較正制御が実行される。その較正制御が行われた後、画質補正のためのプロセスコントロールが実行される。
この時、濃度検出センサ31とトナーパッチが形成される転写ベルトの検出部との距離、つまり第1検出光路の長さと、濃度検出センサ31と基準パッチ33との距離、つまり第2検出光路の長さが一致するように濃度検出センサ31が移動され、基準パッチ33の切換え動作が実行される。これにより、先の実施形成同様、厳正なる濃度検出センサ31の較正が実施され、画質補正のためのトナーパッチの濃度検出も正確に行え、安定した画質制御を実行できる。
なお、図8において、画像形成装置の転写ベルトの右端部に示す符号240は、転写ベルト216表面に残るトナーをクリーニングするクリーニング装置を示し、241は転写ベルト216表面に当接しトナーを削りとるクリーニングブレードである。
(その他の実施形態)
本発明においては、濃度検出センサ31を移動可能に設け、該移動を画像形成装置に備わる画像形成モードに応じて像担持体の切換え移動を行う構成をそのまま利用している。しかし、本発明の目的としては、濃度検出センサ31による較正のための検出条件と、画質調整のための検出条件を一致させることであり、上述した実施形態の構成そのものが必須のものではない。
つまり、濃度検出センサ31を移動可能に設け、トナーパッチを検出する時の状態から、較正制御のための基準パッチの検出を行う時に、基準パッチ33を形成してなる基準部が濃度検出センサ31の検出光路に切換え移動されたときに、上記濃度検出センサ31を移動させる。この時の移動は、基準パッチ33が濃度検出センサ31の被検出位置に切換えられると、該基準パッチ33と濃度検出センサ31の第2検出光路の長さ(L2)を、濃度検出センサ31にてトナーパッチの濃度検出を行う時の第1検出光路の長さ(L1)と同一条件にする。
この場合、基準パッチ33を形成してなる基準部を他の移動部材に設け、該移動部材を較正制御時点で移動させ、この移動を利用して図1、図2で説明した押圧機構を、別の構成要素として別途設けることで、そのまま用いることで簡単に実施できる。
このような構成によれば、カラーモードや白黒モードに応じて画像形成できるカラーデジタル複写機1でなく、白黒による画像形成を行う画像形成装置にそのまま適用できる。白黒による画像形成を行える画像形成装置において、感光体そのものが像担持体を構成することになり、図4における一つの画像形成ステーションPaでの画像形成が行われ、転写ベルトを用いることなく、レジストローラ212を介して送られてくる用紙Pを、感光体222aと転写ローラ225aとの間に送り込み、黒トナーによる画像形成を実現できる。
そして、濃度検出センサ31は、感光体222aの現像装置224aより回転方向下流側に対向するように配置する。例えば転写ローラ225aと現像装置224aとの間に設ける。この位置関係において、濃度検出センサ31を感光体と対向する方向へ移動可能に設け、基準パッチ33については感光体と濃度検出センサ31との間の光路間に対向配置できるように設けられた移動部材側に設ける。この移動部材が濃度検出センサ31の検出光路に対向配置される時に、その移動に連動するように図1等に示す押圧機構にて濃度検出センサ31を感光体より遠のく方向へと移動させ、このときの検出光路の長さを、先の感光体上に形成されるトナーパッチを検出する検出光路の長さに一致させるように構成する。
以上の構成とすることで、白黒画像形成装置においても、本発明の濃度検出装置を設けることができる。そして、較正制御を実行する場合には、移動部材を移動させ、その移動部材に設けた基準パッチ33を濃度検出センサ31に対向配置させる。この状態で、較正制御が実行され、その終了後に移動部材を待機位置、つまりトナーパッチを濃度検出センサ31にて検出する光路より対比させる。
このような実施形態においても、濃度検出センサ31による較正制御及びトナーパッチを読み取ることで実施されるプロセスコントロールを厳正に行うことで、常時安定した画質を維持できる。
なお、図4、図8等において説明したディジタルカラー複写機の全体構成、各部の構成等は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
また、本発明は、上記のようなディジタルカラー複写機以外のカラー画像形成装置にも適用できることは勿論であり、その実施形態について説明した通りである。しかも、カラー複写機、カラー画像形成装置以外でも、転写ベルトを用いて画像形成を行うもの以外、例えば白黒の画像形成装置を含む電子写真方式を採用してなる画像形成装置全てに適用できる。