JPH10319667A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラー画像形成装置において、濃度制御用の複
数色のパッチパターンの位置基準となる位置決めパッチ
の濃度不足に起因するトナー像の色ズレや位置ズレを防
止する。 【解決手段】所定色（例えばイエロー）で位置決めパッ
チＹ０を形成し、これを濃度センサで検知して基準位置
とする。これを基準として、各色（イエロー、マゼン
タ、シアン）の濃度制御用のパッチパターンを形成し、
これを濃度センサで検知しその結果に基づいて制御手段
によって画像形成条件（現像バイアス等）を変更して濃
度制御を行う。イエローのトナーの残量が少なくなる
と、位置決めパッチＹ０の濃度が低下し、濃度センサの
出力が一定値に達せず、基準位置を精度よく設定できな
いで、カラートナー像に色ズレや位置ズレが発生する。
そこで、イエロー以外の、濃度センサの出力が一定値以
上となる色（例えばマゼンタ）で位置決めパッチＭ０を
形成する。これにより、基準位置が精度よく決まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザー
ビームプリンタ等のカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中間転写体（例えば、中間転写ドラム）
を使用した４色フルカラーの画像形成装置においては、
画像形成に先立ち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラ
ックの各色について、中間転写体上に、例えば１４mm×
１６mmの大きさの濃度制御用のトナー像（以下「パッチ
パターン」という）を濃度を変えて代えて何種類か印字
する。このパッチパターンの濃度を中間転写体近傍に設
けた濃度センサで検知し濃度を測定する。測定される濃
度の中で目標とする濃度に近い値、又は目標とする濃度
に近い大小の値の平均値を計算して、適正濃度になるよ
うに、例えば現像バイアスやドラム電位にフィードバッ
クを行う。このようにして印字濃度の適正条件が得られ
た後、画像データ信号に基づき感光ドラム上にイエロー
のトナー像を形成し、このトナー像を中間転写体上に一
次転写する。この一次転写を、他の３色、すなわち、マ
ゼンタ、シアン、ブラックについても行って、中間転写
体上に４色のトナー像を重ねる。その後、４色のトナー
像は、二次転写ローラによって紙等の転写材上に一括し
て二次転写される。二次転写後の転写材は、定着装置に
てトナー像が定着される。一方、二次転写後の中間転写
体は、クリーニング装置によって二次転写残トナーが除
去される。

【０００３】上述の画像濃度は、画像形成装置を使用す
る環境、プリント枚数等の諸条件によって中間転写体表
面が汚れると変化して、本来の正しい色調が得られなく
なる。そこで、電源オン時、感光ドラム交換時、現像器
交換時、所定枚数印字後、環境変化時等に、正しい色調
を得るために中間転写体上に各色ごとに、濃度検知用の
パッチパターンを形成し、その濃度を濃度センサによっ
て自動的に検知し、その検知結果を露光量、現像バイア
スなどの画像形成条件にフィードバックし、本来のカラ
ー画像を形成すべく濃度制御を行っている。

【０００４】上述の濃度センサにおいて、まず、中間転
写体の表面濃度について発光部（赤外光波長９５０nmの
スポット光を発光）と受光部とにより検知される出力値
が２．０Ｖになるよう設定される。この設定によると、
純白（キヤノン株推奨カラーレーザコピーＣＬＣ用紙５
枚以上重ね）での出力値は５．０Ｖである。この中間転
写体上に例えば黒トナーでパッチパターンが印字される
とトナー濃度が濃くなるにつれ２．０Ｖから出力値が低
下し、ベタ黒ではほぼ０Ｖ近い値を示すようになる。ま
た色トナーにおいてはトナー濃度が上がるに従って発光
部からの反射光量が多くなり受光部による出力値は５．
０Ｖに近づく。

【０００５】濃度検知は、図２に示すように、矢印Ｒ５
方向に回転する中間転写ドラム５１１にパッチパターン
Ｐを形成し、これを濃度センサ８１で読み取る。このと
き、パッチパターンＰの位置と、濃度制御用センサ８１
の読み取るタイミングとが同期するように、すなわち、
パッチパターンＰの回転方向についての中央に濃度制御
用のセンサのセンサ光源の照射光が当たり、この中央か
らの反射光を受光センサで読み取れるように、３色（マ
ゼンタ、シアン、イエロー）のパッチパターンＰを印字
する前に、イエローのトナーによって位置基準となるト
ナー像（以下「位置決めパッチ」という。このうち特に
イエローのものを「パッチＹ０」という）を印字してそ
の同期をとるよう構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ユーザ
によって各色のトナーの使用量は均一ではなく、例えば
イエローをよく使うユーザにあっては、イエローのトナ
ーが他の色のトナーよりも多く消費されるため、パッチ
Ｙ０の濃度が十分に得られなくなる場合がある。この場
合、濃度センサ８１でパッチＹ０の検知ができなくなる
ことがあり、以下のような問題が発生していた。 画像の書き出し位置が色によって異なるため、２色以
上重ねて画像を出力しても各色に色がズレて画像品位が
劣化した。 １枚の転写材の中で書き出し先端位置が大きくズレ、
給紙タイミングと合わず余白部が大きすぎたり、また書
き出し部が欠けていたりする場合がある。

【０００７】そこで、本発明は、色ズレや、画像先端の
位置ズレを防止するようにしたカラー画像形成装置を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、複数色のトナー像が順次に重ねられる移動可能な画
像形成面を有する像担持体と、該像担持体上にそれぞれ
の色のトナーで形成された濃度検知用のパッチパターン
の濃度を検知する濃度検知手段と、該濃度検知手段の出
力に基づいて画像形成条件を変更してトナー像の濃度を
調整する制御手段とを備えた画像形成装置において、前
記濃度検知手段は、前記各色のパッチパターンの印字位
置精度及び読取精度を向上させるべく、前記各色のパッ
チパターンの形成に先立って前記像担持体上に所定色で
形成される位置基準用の位置決めパッチの位置を読み取
り、前記制御手段は、前記濃度検知手段の出力に基づい
て前記パッチパターンの位置を調整するとともに、前記
濃度検知手段による前記所定色の位置決めパッチの検知
時に前記濃度検知手段からの出力が一定値に達しない場
合、前記位置決めパッチを形成するトナーの色を、一定
値以上の出力が可能な他の色に変更する、ことを特徴と
する。

【０００９】請求項２に係る本発明は、前記濃度検知手
段が、スポット光を照射する投光部と、前記スポット光
のうち、前記像担持体上のトナー像によって反射された
光を受光する受光部とを有する反射形光センサである、
ことを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る本発明は、前記画像形成面
の移動方向についての前記位置決めパッチのパッチパタ
ーンの幅を、前記スポット光のスポット径とほぼ同じに
設定し、前記画像形成面の移動に伴って前記位置決めパ
ッチ上を走査するスポット光の反射光がピーク値にとな
った位置を基準位置に設定する、ことを特徴とする。

【００１１】〔作用〕以上構成に基づく主な作用（請求
項１に対応する作用）は次のとおりである。濃度検知手
段によって所定色の位置基準用の位置決めパッチの濃度
を検知したときに、その濃度が低くて濃度検知手段から
の出力が一定値に達しない場合、位置決めパッチを形成
するトナーの色を、一定値以上の出力が可能な他の色に
変更することにより、この変更後の位置決めパッチを濃
度検知手段によって検知すると一定値以上の出力なされ
るので、この位置決めパッチを基準として、各色の濃度
制御用のパッチパターンの印字位置精度及び読取精度を
良好に保持することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１３】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係るカ
ラー画像形成装置の概略構成を模式的に示す。なお、同
図に示す画像形成装置は、４色フルカラーのレーザービ
ームプリンタである。また、本発明の請求項１ないし請
求項３でいうところの「像担持体」は、図１において
は、中間転写ドラム５１に対応する。

【００１４】同図に示すレーザービームプリンタ（以下
「画像形成装置」という）は、電子写真方式のドラム型
の感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えてい
る。

【００１５】感光ドラム１は、金属製のドラム基体の外
周面に、ＯＰＣ（有機光半導体）等による感光層を設け
て構成されており、表面はトナー像が形成される画像形
成面となる。感光ドラム１は、駆動手段（不図示）によ
って矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１の周
囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に帯電手段２、露
光手段３、現像手段４、転写手段５、クリーニング手段
６等が配設されている。

【００１６】転写手段２は、感光ドラム１表面に接触配
置された帯電ローラ（帯電部材）２１とこれに帯電バイ
アスを印加する帯電バイアス電源（不図示）を有し、感
光ドラム１表面を所定の極性、所定の電位に一様に帯電
する。

【００１７】露光手段３は、レーザー発振器、ポリゴン
ミラー（いずれも不図示）等を有し、画像情報に基づい
て感光ドラム１表面を光照射し、感光ドラム表面に静電
潜像を形成する。

【００１８】現像装置４は、固定的に配置されたブラッ
ク（Ｂｋ）用の現像器４Ｂｋと、ロータリ４Ａに搭載さ
れて移動可能な３個の現像器、すなわち、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）用の現像器４
Ｙ、４Ｍ、４Ｃとを有する。これら移動可能な３個の現
像器は、ロータリ４Ａの回転によって、感光ドラム１上
の静電潜像の現像に供される現像器が感光ドラム１に対
向する現像位置に配置される。なお、同図では、イエロ
ーの現像器４Ｙが現像位置に配置されている。現像手段
４は、これら現像器によって感光ドラム１上の静電潜像
にトナーを付着させてトナー像として現像する。

【００１９】転写手段５は、円筒状に形成された中間転
写ドラム（像担持体）５１を備えている。中間転写ドラ
ム５１は、接地されるとともに、矢印Ｒ５方向に回転駆
動される。中間転写ドラム５１には、一次転写バイアス
電源５２によって一次転写バイアスが印加され、これに
より、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ドラム５１
上に一次転写される。

【００２０】クリーニング手段６は、感光ドラム１表面
に接触配置したクリーニングブレード（不図示）を有
し、中間転写ドラム５１に一次転写されないで感光ドラ
ム１上に残った一次転写残トナーを除去する。

【００２１】中間転写ドラム５１の下方には、二次転写
ローラ５３と駆動ローラ５４とに掛け渡された二次転写
ベルト５５が配設されている。二次転写ローラ５３に
は、二次転写バイアス電源（不図示）から二次転写バイ
アスが印加され、これにより、レジストローラ７１を介
して給送された紙等の転写材Ｓに、中間転写ドラム５１
上の４色のトナー像が一括して二次転写される。トナー
像の二次転写後の転写材Ｓは、定着装置７２によって加
熱加圧されて表面にトナー像が定着される。一方、二次
転写後の中間転写ドラム５１は、転写材Ｓに転写されな
いで表面に残った二次転写残トナーが、クリーニング装
置５６によって除去される。なお、クリーニング装置５
６は、中間転写ドラム５１上の二次転写残トナーを逆極
性に帯電するものであり、この逆極性に帯電された二次
転写残トナーは、感光ドラム１上のトナー像の中間転写
ドラム５１上への一次転写と同時に、逆に中間転写ドラ
ム５１から感光ドラム１に転移されて、上述のクリーニ
ング手段６によって除去される。

【００２２】さらに、中間転写ドラム５１表面に対向す
るようにして、濃度制御用の濃度センサ８１が配設され
ている。濃度センサ８１は、発光部と受光部（いずれも
不図示）とを備えており、中間転写ドラム５１表面に形
成されたパッチパターンに対して発光部からスポット光
を照射し、その反射光を受光部で受光し、このときの光
量によって濃度を検知するものである。濃度センサ８１
は、制御装置８２に接続されており、制御装置８２は、
濃度センサ８１の出力に基づいて、露光手段３の露光
量、現像手段４の現像バイアス等の画像形成条件を変更
して、画像濃度が適切になるように制御する。

【００２３】上述構成の画像形成装置においては、ま
ず、感光ドラム１を矢印Ｒ１方向に回転させ、帯電ロー
ラ２１によって感光ドラム１表面を所定の極性、所定の
電位に一様に帯電する。次に、露光手段３によってイエ
ローの画像情報に基づいた露光を行い、感光ドラム１上
にイエロー用に静電潜像を形成する。ロータリ４Ａを回
転させてイエローの現像器４Ｙを現像位置に配置し、感
光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させてイエロー
のトナー像として現像する。このトナー像を、一次転写
バイアス電源５２によって中間転写ドラム５１に一次転
写バイアスを印加することで、中間転写ドラム５１上に
一次転写する。トナー像の一次転写後の感光ドラム１
は、クリーニング手段６によって一次転写残トナーが除
去され次の色のトナー像の形成に供される。

【００２４】上述の一連の動作を、他の３色、すなわ
ち、シアン、マゼンタ、ブラックについても行い、中間
転写ドラム５１上に４色のトナー像を重ねる。この４色
のトナー像は、二次転写ローラ５３に二次転写バイアス
を印加することで、転写材Ｓ上に一括して二次転写さ
れ、その後、定着装置７２によって転写材Ｓ上に定着さ
れる。中間転写ドラム５１上の二次転写残トナーは、ク
リーニング装置５６によって逆極性に帯電され、感光ド
ラム１上に転移された後、クリーニング装置５６によっ
て除去される。以上により、４色フルカラーの画像が形
成される。

【００２５】以上、構成及び動作を説明した画像形成装
置において、画像形成装置本体の電源がオンされると、
中間転写ドラム５１と感光ドラム１とのクリーニング動
作を行う。その後、中間転写ドラム５１上に、前述のパ
ッチパターンを印字するに先立ち、図２に示す濃度セン
サ８１と中間転写ドラム５１上のパッチパターンＰとの
位置合わせするために、イエローのトナーで位置基準用
のパッチ（位置決めパッチ）Ｙ０を印字する。このパッ
チＹ０は、副走査方向（中間転写ドラム５１の回転方
向。図３では縦方向。）には、濃度センサ８１の発光部
が中間転写ドラム５１表面を照射するスポット径に対し
て同等又は少し小さい幅である６mmで印字され、また主
走査方向（図３の横方向）にはスポット径よりも十分に
広い１６mmに印字される。

【００２６】図３の下の図は、中間転写ドラム５１上の
パッチＹ０の移動距離に対する受光部の出力値（センサ
出力値）Ｖを示す。センサ出力値のピークは、スポット
中心がパッチＹ０の副走査方向の中心にほぼ一致したと
きに４．０Ｖを示す。

【００２７】この４．０Ｖのピーク値を示す位置を基準
位置として各色のパッチパターンＰを形成し、また画像
形成を行う。すなわち、基準が決まった後、まずマゼン
タのトナーで副走査方向１４mm、主走査方向１６mmのパ
ッチパターンを８段階に順次に現像バイアスを変化させ
て印字する。このときのパッチパターンの濃度を濃度セ
ンサ８１で読み、目標とするセンサ出力値から適正なマ
ゼンタの現像バイアスを求める。以下、他色についても
同様に適正現像バイアスを求める。

【００２８】その後、例えばホストコンピュータ（不図
示）からプリント命令が入力されると、各色に対応する
静電潜像が感光ドラム１上に順次に形成され、マゼン
タ、シアン、イエロー、ブラックの順で、先に調整され
た現像バイアスで順次に現像される。これらのトナー像
は、中間転写ドラム５１に順次に一次転写された後、給
紙カセット（不図示）からレジストローラ７１等を介し
て供給された転写材Ｓに、二次転写ローラ５３等によっ
て一括して二次転写され、その後、定着装置７２によっ
て定着される。

【００２９】本実施の形態１においては、上述の方法に
よって、イエロートナーによって濃度制御の位置基準と
なるパッチＹ０を形成する。しかし、イエロートナーの
消費が多く、パッチＹ０を印字したときにセンサ出力が
十分に得られなくなった場合、図４に示すようにパッチ
Ｙ０の最大出力が２．５Ｖ以下になったとき、すなわち
中間転写ドラム５１の下地の出力２．０Ｖに対してコン
トラストが０．５Ｖ以下になったときには、イエローの
パッチＹ０に代わって、マゼンタのパッチＭ０を形成
し、これを基準として各色のパッチパターンＰを印字し
て濃度制御を行う。これにより、イエロートナーで位置
決めが難しくなっても、他色により位置決めができ、鮮
明な画像が得られる。

【００３０】〈実施の形態２〉イエロートナーでのパッ
チＹ０の出力が十分に得られない場合で、ホストコンピ
ュータ側からの指令がイエロー以外の単色の場合（例え
ば、ブラックの場合）は、濃度センサ８１と中間転写ド
ラム５１上のパッチパターンＰとの位置合わせをするた
めに、ブラックトナーでパッチＢｋ０を印字する。すな
わちホストコンピュータ側からの指令が単色の場合、そ
の色に合わせた位置決めパッチを印字する。本実施の形
態２の場合はブラックのパッチＢｋ０であり、大きさは
実施の形態１と同じように６mm×１４mmとする。パッチ
Ｂｋ０の場合、図５に示すように中間転写ドラム５１の
下地２．０Ｖに対して、ピーク値は０．７Ｖ程度とな
る。このように単色の場合はユーザの使用する色に合わ
せた位置決めパッチＢｋ０とパッチパターンＰとを使う
ことで、効率の良いトナー消費を行うことができ、適正
な画像が得られる。

【００３１】〈実施の形態３〉マゼンタ、シアン、イエ
ロー各色の位置決めパッチの出力が十分に得られない場
合、２色以上を重ねて位置決めパッチを形成するように
してもよい。例えば図６に示すように各色単色では２．
５Ｖ以下であっても、マゼンタとシアンとを重ねること
で３Ｖ近いセンサ出力が得られる。本実施の形態３にお
いては、色トナーを重ね合わせることで位置決めパッチ
を形成する。この場合、ブラックトナーだけで形成され
る画像では適正な画質が得られる。

【００３２】本発明は、図１に示すカラー画像形成装置
に限らず、他の一般的なカラー画像形成装置においても
広く適用することができる。例えば、上述と同じ中間転
写体を使用するものであっても、上述の中間転写ドラム
５ではなく、ベルト状の中間転写ベルトを使用したも
の、また、転写ドラム表面に転写材を巻き付け、感光ド
ラム上に複数色のトナー像を順次に形成し、これらのト
ナー像を上述の転写ドラム上の転写材に順次に転写し
て、転写材上で直接トナー像を重ねるもの等に対しても
適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
位置決めパッチを形成する所定色のトナーのトナー量が
減少して、濃度検知手段の出力が不十分になったとき
に、他の色のトナーで位置決めパッチを形成することに
より、濃度検知手段の出力を一定値以上にして基準位置
を精度よく検知することができるので、この基準位置を
基に形成した複数色のパッチパターンの印字位置精度及
び読取精度を精度よく保持することができ、したがっ
て、色ズレや位置ズレのない鮮明なカラー画像を形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。

【図２】中間転写ドラム、濃度センサ、Ｙ０パッチ、パ
ッチパターンの位置関係を示す図。

【図３】Ｙ０パッチにおける、スポット光の副走査方向
の位置と、センサ出力との関係を示す図。

【図４】Ｙ０パッチ及びＭ０パッチにおける、スポット
光の副走査方向の位置と、センサ出力との関係を示す
図。

【図５】Ｂｋパッチにおける、スポット光の副走査方向
の位置と、センサ出力との関係を示す図。

【図６】２色重ねパッチにおける、スポット光の副走査
方向の位置と、センサ出力との関係を示す図。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電手段 ３ 露光手段 ４ 現像手段 ４Ｂｋ ブラックの現像器 ４Ｃ シアンの現像器 ４Ｍ マゼンタの現像器 ４Ｙ イエローの現像器 ５ 転写手段 ６ クリーニング手段 ５１ 像担持体（中間転写ドラム） ８１ 濃度検知手段（濃度センサ） ８２ 制御手段 Ｂｋ０ ブラックの位置決めパッチ Ｍ０ マゼンタの位置決めパッチ Ｙ０ イエローの位置決めパッチ Ｐ 濃度検知用のパッチパターン Ｓ 転写材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色のトナー像が順次に重ねられる移
   動可能な画像形成面を有する像担持体と、該像担持体上
   にそれぞれの色のトナーで形成された濃度検知用のパッ
   チパターンの濃度を検知する濃度検知手段と、該濃度検
   知手段の出力に基づいて画像形成条件を変更してトナー
   像の濃度を調整する制御手段とを備えた画像形成装置に
   おいて、 前記濃度検知手段は、前記各色のパッチパターンの印字
   位置精度及び読取精度を向上させるべく、前記各色のパ
   ッチパターンの形成に先立って前記像担持体上に所定色
   で形成される位置基準用の位置決めパッチの位置を読み
   取り、 前記制御手段は、前記濃度検知手段の出力に基づいて前
   記パッチパターンの位置を調整するとともに、前記濃度
   検知手段による前記所定色の位置決めパッチの検知時に
   前記濃度検知手段からの出力が一定値に達しない場合、
   前記位置決めパッチを形成するトナーの色を、一定値以
   上の出力が可能な他の色に変更する、 ことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記濃度検知手段が、スポット光を照射
   する投光部と、前記スポット光のうち、前記像担持体上
   のトナー像によって反射された光を受光する受光部とを
   有する反射形光センサである、 ことを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画像形成面の移動方向についての前
   記位置決めパッチのパッチパターンの幅を、前記スポッ
   ト光のスポット径とほぼ同じに設定し、前記画像形成面
   の移動に伴って前記位置決めパッチ上を走査するスポッ
   ト光の反射光がピーク値にとなった位置を基準位置に設
   定する、 ことを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置。