JPH11160927A

JPH11160927A - 画像濃度制御装置および画像形成装置

Info

Publication number: JPH11160927A
Application number: JP9337683A
Authority: JP
Inventors: Takao Ogata; 隆雄尾形; Shigeo Kimura; 木村　　茂雄; Tsuneji Masuda; 恒司桝田; Kazuhiro Hasegawa; 和弘長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】コストアップを招くことなく、現像剤の濃度
変動を精度良く検知でき、画像濃度を安定化させること
のできる画像濃度制御装置を得る【解決手段】色トナーの近赤外線光反射側と、黒トナ
ーの吸収側とで反射光量に関わる増幅率をそれぞれ別に
設定する。フルレンジ５Ｖで、色トナーの場合、反射光
量が０．５Ｖになるようにゲイン１を設定し、黒トナー
の場合、反射光量が５Ｖになるようにゲイン２を設定す
る。例えば、センサ出力電圧が２．０Ｖであれば、色ト
ナーの場合ゲイン１を０．２５倍に、黒トナーの場合ゲ
イン２を２．５倍に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やプリンタ等の画像形成装置および該画像形成装置
の画像濃度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８には従来のカラー画像形成装置の概
略構成図を示す。

【０００３】本例のカラー画像形成装置は、上部にデジ
タルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プ
リンタ部を有する。

【０００４】リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラ
ス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査した原
稿３０からの反射光像を、レンズ３３によりフルカラー
センサ３４に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カ
ラー色分解画像信号に、（図示しない）増幅回路を経
て、（図示しない）ビデオ処理ユニットにて処理を施
し、プリンタ部に送出する。

【０００５】プリンタ部において、像担持体である感光
ドラム１を矢印方向Ｒ１に回転自在に担持し、感光ドラ
ム１の周りに前露光ランプ１１、コロナ帯電器２、露光
光学系３、電位センサ１２、４個の現像器４ｙ、４ｃ、
４ｍ、４ｂｋ、パッチ検センサ（画像濃度検知手段）１
３、転写装置５、クリーニング器６を配置する。

【０００６】レーザビーム露光光学系３は、リーダ部か
らの画像信号を入力し、レーザ出力部（不図示）にて光
信号に変換した後、レーザ光をポリゴンミラー３ａで反
射し、レンズ３ｂおよびミラー３ｃを通って、感光ドラ
ム１の面を線状に走査（ラスタスキャン）する光像Ｅに
変換する。

【０００７】プリンタ部にて画像形成時には、まず、感
光ドラム１を矢印方向Ｒ１に回転させ、前露光ランプ１
１で除電した後、コロナ帯電器２により一様に帯電し、
各分解色ごとに光像Ｅを照射して潜像を形成する。

【０００８】つぎに、各分解色ごとに所定の現像器を動
作させて、感光ドラム１上の潜像を現像し、感光ドラム
１上に樹脂を基体としたトナーによる画像を形成する。
現像器は、偏心カム２４ｙ、２４ｃ、２４ｍ、２４ｂｋ
の動作により、各分解色に応じて択一的に感光ドラム１
に接近するようにしている。

【０００９】さらに、感光ドラム１上のトナー画像を、
記録材カセット７より搬送系および転写装置５を介して
感光ドラム１と対向した位置に供給された記録材に転写
する。転写装置５は、本例では転写ドラム５ａ、転写帯
電器５ｂ、記録材を静電吸着させるための吸着帯電器５
ｃとこれと対向する吸着ローラ５ｇ、内側帯電器５ｄ、
外側帯電器５ｅとを有し、回転駆動されるように軸支さ
れた転写ドラム５ａの周面開口域には誘電体からなる記
録材担持シート５ｆを円筒状に一体的に張設している。
記録材担持シート５ｆはポリカーボネートフィルム等の
誘電体シートを使用している。

【００１０】転写ドラム５ａを回転させるにしたがって
感光ドラム１上のトナー像は転写帯電器５ｂにより記録
材担持シート５ｆに担持された記録材上に転写する。

【００１１】このように記録材担持シート５ｆに吸着搬
送される記録材には所望数の色画像が転写され、フルカ
ラー画像を形成する。

【００１２】４色モードの場合、このようにして４色の
トナー像の転写を終了すると記録材を転写ドラム５ａか
ら分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂおよび分離帯電器
５ｈの作用によって分離し、熱ローラ定着器９を介して
トレイ１０に排紙する。

【００１３】他方、転写後感光ドラム１は、表面の残留
トナーをクリーニング器６で清掃した後、再度画像形成
工程に供する。

【００１４】記録材の両面に画像を形成する場合には、
定着器９を排出後、すぐに搬送パス切替ガイド１９を駆
動し、排紙縦パス２０を経て、反転パス２１ａに導いた
後、記録材を一旦停止させ、反転ローラ２１ｂの逆転に
より、送り込まれた際の後端を先頭にして送り込まれた
方向と反対向きに退出させ、記録材を裏返して中間トレ
イ２２にストックする。その後再び上述した画像形成工
程によってもう一方の面に画像を形成する。

【００１５】また、転写ドラム５ａ上の記録材担持シー
ト５ｆ上は、感光ドラム１、現像装置４、クリーニング
器６等からの粉体の飛散付着、また記録材のジャム（紙
づまり）時にトナーが付着すること、両面画像形成時に
記録材上のオイルが付着する場合があること、等により
汚染されるが、ファーブラシ１４と記録材担持シート５
ｆを介して該ブラシ１４に対向するバックアップブラシ
１５や、オイル除去ローラ１６と記録材担持シート５ｆ
を介して該ローラ１６に対向するバックアップブラシ１
７の作用により清掃された後、再度画像形成プロセスに
供せられる。このような清掃は前回転時、後回転時に行
い、また、ジャム発生時に随時行う。

【００１６】また、本例においては、転写ドラム偏心カ
ム２５を動作させ、転写ドラム５ｆと一体化しているカ
ムフォロワ５ｉを作動させることにより、記録材担持シ
ート５ａと感光ドラム１とのギャップを所定タイミング
で所定間隔に設定可能な構成としている。例えば、スタ
ンバイ中または電源オフ時には、転写ドラムと感光ドラ
ムの間隔を離し、感光ドラムの回転駆動から転写ドラム
の回転を独立させることが可能な構成である。

【００１７】また、図９に示すように、各現像器４は第
１および第２の攪拌・搬送手段４２Ａ、４２Ｂを備えて
おり、両者は現像剤を互いに反対方向に搬送するように
構成されている。また、第１攪拌・搬送手段４２Ａの上
方には現像スリーブ４１が配置されている。

【００１８】上記の一連の画像形成動作において現像器
４は、以下のように動作している。静電潜像が現像位置
に達するときに、現像バイアス電源４０からＡＣ、ＤＣ
重畳された現像バイアスが現像スリーブ４１に印加さ
れ、図示されていない現像スリーブ駆動装置により現像
スリーブ４１が矢印Ｂ方向に回転し、現像器４は現像加
圧カム２４（図８参照）により感光ドラムの方へと加圧
され、静電潜像を可視像化する。

【００１９】また、画像濃度検知手段（パッチ検セン
サ）１３の発光素子としては、近赤外光のＬＥＤを用
い、受光素子としては、フォトダイオードが一般的であ
るが、この場合には、図１０よりわかるようにイエロ
ー、マゼンタ、シアンの色トナーは、濃度信号レベルが
大きくなり画像濃度が大きくなるにしたがい、センサー
出力電圧は大きくなる。逆に、黒（ブラック）トナー
は、濃度信号レベルが大きくなり画像濃度が大きくなる
にしたがい、センサー出力は小さくなる。

【００２０】そのため現像剤の初期設定時には、感光ド
ラムにトナーの付着のない状態で、パッチ検センサ１３
の出力値を２．５Ｖになるように調整する。現像剤濃度
検知用のパッチ潜像が形成されたときには、現像バイア
ス電源４０から電界を現像スリーブ４１に印加し、不図
示の現像スリーブ駆動装置により現像スリーブ４１を矢
印Ｂ方向に回転させ、パッチ潜像を可視像化（Ｐ１）
し、パッチ検センサ１３によって画像濃度信号を読み取
る。この動作を各色分行い初期基準値としてＣＰＵ（不
図示）にバックアップする。

【００２１】そして通常の画像形成時には、非画像域に
パッチ画像を形成して、現像剤濃度を常に一定になるよ
うに制御して、変動させることにより適正画像を得るよ
うにしている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記の画像濃度制御に
おいては、複数個の濃度検知センサ１３を具備して各セ
ンサごとに各色の設定を行ったり、あるいは同一センサ
を用いた場合にもその出力レンジを２分して使用するこ
とが行われていた。

【００２３】しかしながら、前者は当然コストアップを
招き、後者はコストを抑えることができ、精度もある
が、さらなる高画質高安定な画像に対する精度としては
不十分であった、従って、本発明の目的は、コストアッ
プを招くことなく、現像剤の濃度変動を精度良く検知で
き、画像濃度を安定化させることのできる画像濃度制御
装置、および該画像濃度制御装置を備えた画像形成装置
を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いる複数個
の現像手段により、像担持体上に形成された所定画像の
濃度を検知するための発光素子および受光素子を含む光
学センサを備えた画像濃度検知手段と、前記像担持体を
照射したときの反射光量を所定の基準値に増幅し、増幅
率として保管する機構とを有する画像濃度制御装置にお
いて、一つの前記画像濃度検知手段は前記増幅率を複数
個有することを特徴とする画像濃度制御装置である。

【００２５】本発明による他の態様によれば、潜像が形
成される像担持体と、トナーとキャリアからなる２成分
現像剤を用い、前記像担持体上に形成した潜像を可視像
化する複数個の２成分現像手段と、前記像担持体上に作
像した所定画像の濃度を検知するための発光素子および
受光素子を含む光学センサを備えた画像濃度検知手段お
よび前記像担持体を照射したときの反射光量を所定の基
準値に増幅し、増幅率として保管する機構を有する画像
濃度制御装置と、を備えた画像形成装置において、一つ
の前記画像濃度検知手段は前記増幅率を複数個有するこ
とを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００２６】上記発明において、前記画像濃度検知手段
が得る複数個の前記像担持体からの反射光量は、一つは
前記画像濃度検知手段の最大検知出力の１０から２０％
であり、他方は８０から９０％であることが好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像濃度制御
装置および画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明
する。なお、下記の実施例の説明においては、本発明は
前出の画像形成装置に具現化するものとし、したがっ
て、画像形成装置の全体的構成、機能についての詳しい
説明は省略し、本発明の特徴部分について説明する。

【００２８】実施例１本発明の第１実施例について図１〜図５により説明す
る。

【００２９】図１にトナー画像濃度を検知する濃度検知
手段である光学センサ１３の構成を簡単に示す。同図に
おいて、発光素子１３１は近赤外光を発するＬＥＤであ
り、受光素子１３２はフォトダイオードである。一般的
にイエロー、マゼンタ、シアンの色トナーは、近赤外光
を反射し、各色の画像濃度信号レベルが大きくなり、画
像濃度が大きくなるに従い、センサー出力は小さくな
る。

【００３０】この光学センサ１３の電圧を５Ｖフルレン
ジで使用した場合、従来では図１０に示したようにドラ
ム反射光量を２．５Ｖになるように光学センサの増幅率
を決定して使用していた。

【００３１】本実施例では、図２に示すように、光学セ
ンサ１３の電圧を５Ｖフルレンジで使用することによっ
て濃度信号の分解能を大きくして濃度変動の感度が大き
くなるようにようにした。

【００３２】さらに説明すると、色トナーの近赤外光反
射側と、黒トナーの吸収側とで増幅率をそれぞれ別に設
定する。センサ出力電圧の最大電圧である５Ｖをフルに
使用できるように色トナーの増幅率をゲイン１とした
時、ドラム反射光量を０．５Ｖになるようにゲイン値を
設定し、黒トナーの増幅率はドラム反射光量を５Ｖにな
るようにゲイン２を設定する。その時の濃度信号レベル
に対するセンサ出力電圧を示したのが図２である。

【００３３】例えばセンサを照射した時のセンサ出力値
が２．０Ｖであれば、色トナーによる画像濃度を検知す
るときには、ゲイン１を０．２５倍に設定し、黒トナー
を検知するときにはゲイン２を２．５倍に設定すること
によってそれぞれの検知信号を０．５Ｖ、５Ｖに設定す
ることができる。

【００３４】図３、４は本実施例での現像剤濃度別の濃
度信号レベル対センサ出力値の色トナーと黒トナーのイ
メージ図である。図５に示した従来の色トナーと黒トナ
ーにおける現像剤濃度別の濃度信号レベル対センサ出力
値と比較してわかるように、本実施例では、現像剤濃度
変化に対する検知出力、つまり感度がほぼ倍の出力値を
得ることができる。なお、図３〜５において、各トナー
の濃度は５ｗｔ％、６ｗｔ％、７ｗｔ％とした。

【００３５】上記にて理解されるように、光学センサの
検知精度をアップすることにより、画像濃度制御の精度
アップを達成できる。

【００３６】実施例２第１実施例では、光学センサの出力レンジをフルに使用
することによって濃度信号の分解能が大きくし濃度変動
の感度を大きくして画像濃度を精度よく制御することと
したが、装置の使用状況によっては現像器からのトナー
飛散等によって光学センサの検知部が汚れ、初期に設定
したドラムの反射光量からずれてくることがある。第１
実施例でも述べたが、色トナーは近赤外光を反射するた
め、トナーの量が増加すれば、出力値は自然と増加す
る。逆に黒トナーは、吸収するため出力値は減少する。
つまり、センサ出力のフルレンジを使用してしまうとセ
ンサの汚れを補正することが難しくなる。

【００３７】本実施例においては、図６に示すごとくト
ナーの反射光量とは逆方向にセンサ出力電圧の余裕分を
持たせることによってセンサの汚れ等の補正を可能とす
る。なお、その余裕分の幅は色トナーでは１０〜２０
％、黒トナーでは８０〜９０％が好ましい。

【００３８】図７はセンサ出力電圧が４．０Ｖ、５．０
Ｖのときの黒トナーの出力値が示される。同図にて、例
えば、画像濃度を制御するために濃度信号レベルを６４
レベルで、常に検知し制御したとすると、センサ汚れ等
でセンサ出力電圧が４．０Ｖ、５．０Ｖと変わると、検
知すべき濃度信号レベルの出力が点Ａから点Ｂへと変化
してしまい、この変動分を画像濃度変動と見なして現像
剤濃度を変化させてしまう恐れがある。

【００３９】そこでこの感光ドラム反射出力レベルの補
正を行うことにより、検知するための出力レンジは多少
狭くなるが、耐久（長期間使用）を含めた経時変化を補
正することができ、画像濃度を安定に保つことができ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、一つの画像濃度検知手段が像担持体からの反
射光量の増幅率を複数個有することにより、コストアッ
プを招くことなく、現像剤の濃度変動を精度良く検知で
き、画像濃度を安定化させることのできる画像濃度制御
装置、および該画像濃度制御を装置を備えた画像形成装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像濃度検知センサーの概略構成図である。

【図２】実施例１の画像濃度検知センサーの出力特性図
である。

【図３】現像剤濃度差（色トナー）による画像濃度検知
センサーの出力特性図である。

【図４】現像剤濃度差（黒トナー）による画像濃度検知
センサーの出力特性図である。

【図５】従来の画像濃度検知センサーの濃度別の出力特
性図である。

【図６】実施例２の画像濃度検知センサーの出力特性図
である。

【図７】経時変化による濃度検知センサー出力変化であ
る。

【図８】デジタル複写機の基本構成図である。

【図９】現像器の概略構成図である。

【図１０】従来の画像濃度検知センサーのトナー別の出
力特性図である。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）４現像手段１３光学センサ（画像濃度検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷川和弘東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーとキャリアからなる２成分現像剤
を用いる複数個の現像手段により、像担持体上に形成さ
れた所定画像の濃度を検知するための発光素子および受
光素子を含む光学センサを備えた画像濃度検知手段と、
前記像担持体を照射したときの反射光量を所定の基準値
に増幅し、増幅率として保管する機構とを有する画像濃
度制御装置において、一つの前記画像濃度検知手段は前
記増幅率を複数個有することを特徴とする画像濃度制御
装置。
【請求項２】前記画像濃度検知手段が得る前記像担持
体からの複数個の反射光量は、一つは前記画像濃度検知
手段の最大検知出力の１０から２０％であり、他方は８
０から９０％であることを特徴とする請求項１の画像濃
度制御装置。
【請求項３】潜像が形成される像担持体と、トナーと
キャリアからなる２成分現像剤を用い、前記像担持体上
に形成した潜像を可視像化する複数個の２成分現像手段
と、前記像担持体上に作像した所定画像の濃度を検知す
るための発光素子および受光素子を含む光学センサを備
えた画像濃度検知手段および前記像担持体を照射したと
きの反射光量を所定の基準値に増幅し、増幅率として保
管する機構を有する画像濃度制御装置と、を備えた画像
形成装置において、一つの前記画像濃度検知手段は前記
増幅率を複数個有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記画像濃度検知手段が得る前記像担持
体からの複数個の反射光量は、一つは前記画像濃度検知
手段の最大検知出力の１０から２０％であり、他方は８
０から９０％であることを特徴とする請求項３の画像形
成装置。