JP2005326806A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全ての色のトナー像の濃度検出に必要なダイナミックレンジを確保できるようにすると共に、従来方式に比べて装置構成や検出制御を複雑にすることなく、トナー濃度を精度良く検出できるようにする。
【解決手段】 発光素子及び受光素子を有して中間転写ベルト６上の黒トナー像およびカラートナー像の濃度を検出する濃度検出装置１１と、濃度検出装置を制御する制御手段１５とを備え、制御手段１５は、中間転写ベルト６上に担持される黒トナー像の濃度を検出する場合は、中間転写ベルト６上の非画像領域を検出した場合の受光光量が第１の所定の受光光量となるように発光素子の駆動電圧を制御し、像担持体に担持されるカラートナー像の濃度を検出する場合には、中間転写ベルト６上の非画像領域を検知した場合の受光光量が第２の所定の受光光量となるように発光素子の駆動電圧を制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、像担持体に担持される黒トナー像およびイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）色等のカラートナー像の濃度検知に関するものであり、特に、前記濃度検知に基づき現像装置の現像条件を制御するカラー画像形成装置に関するものである。

近年、各色のカラートナー像を形成する感光体を中間転写体に対向して順次並べてカラー画像形成を行うタンデム型のカラー複写機、カラープリンタ、カラー複合機等が使用されている。これらのカラー画像形成装置では、各色毎の感光体、画像書き込み装置および現像装置と、中間転写体と、２次転写手段とを備える。カラー画像形成に際しては、各色用の画像書き込み装置により、各色毎の画像情報に基づいて感光体に像露光して静電潜像を形成し、現像装置で感光体上に形成された静電潜像を各色毎のトナーで現像して各色毎のカラートナー像を形成し、感光体上の各色毎のカラートナー像を順次中間転写体に１次転写して中間転写体上で各色のカラートナー像が重ね合わされ、中間転写体上の重ね合わされたカラートナー像を用紙に一括して２次転写することでカラー画像形成が行われる。

この種のカラー画像形成装置においては、定期的又は不定期的に、現像条件制御モードが実行される。現像条件制御モードとは、当該複写機を一定時間以上停止していた場合や、画像形成ページ数が所定枚数出力された場合、当該複写機の周囲湿度が所定湿度以上に変化した場合等において、基準濃度パッチにより形成されたパッチトナー像の濃度を検出して最適な現像トナー量となるように現像装置による感光体上の静電潜像の現像条件を変更する制御を行うことをいう。

前記現像条件制御モードを実行する場合には、感光体上に基準濃度パッチによるパッチトナー像を形成し、該パッチトナー像を中間転写体上に転写し、該中間転写体上のパッチトナー像の濃度を検出して最適な現像トナー量となるように現像装置による感光体上の静電潜像の現像条件を変更するように制御される。該パッチトナー像の濃度を検出するために濃度検出装置が使用される。該濃度検出装置は、発光素子及び受光素子から構成される反射型の光学式センサと、駆動制御を行うセンサ駆動制御系から構成される。

従来、黒トナー像およびＹ、Ｍ、Ｃのカラートナー像の濃度を検出するに場合には、１つの前記濃度検出装置が用いられ、発光素子による発光光量も所定の同一の発光光量で照射されている。

１つの濃度検出装置により黒トナー像およびＹ、Ｍ、Ｃのカラートナー像の濃度を検出した場合の検出特性を図７に示す。図７は、従来例に係わるセンサ検出電圧の出力特性例を示す図である。図７において、縦軸は、センサ検出電圧ＶＳであり、横軸は中間転写ベルト上のトナー量である。センサ検出電圧Ｖ０は、トナー無しの中間転写ベルトのセンサ検出電圧である。出力特性例Ａ−２は、黒パッチトナー像を検出した時の出力特性例であり、出力特性例Ｂ−２は、Ｙ、Ｍ、Ｃの代表例としてＹのカラーパッチトナー像を検出した時の出力特性例である。なお、ＭおよびＣのカラーパッチトナー像も同様の傾向の出力特性となる。

出力特性例Ａでは、右肩下がりの出力特性となり、中間転写体上でトナー量が多くなるとセンサ検出電圧ＶＳが低下する傾向を示している。一方、出力特性例Ｂでは、右肩上がりの出力特性となり、中間転写体上でカラートナー量が多くなると、黒パッチトナー像の検出時とは逆にセンサ検出電圧ＶＳが上昇する傾向を示している。

黒トナー像およびＹ、Ｍ、Ｃのカラートナー像の濃度の検出を１つの濃度検知装置で行う場合においては、全てのトナー像のセンサ検出電圧を濃度検出装置の検出可能な範囲内に入れる必要がある。従来においては、それぞれの黒トナー像と、Ｙ、Ｍ、Ｃのカラートナー像に対して検出出力範囲を２分して検出範囲内としている。このために、１つの濃度検出装置により検出する場合には、使用できるセンサ出力範囲が制限されることととなり、必然的に絶対的な検出感度が低くなり、検出精度が悪いという問題を有している。

前述のように検出精度が悪いことにより、阻害要因の影響を受け易くなっている。例えば特許文献１には、経時環境変化による反射光量の変化を解消して実用に耐える検出精度を確保しようとする技術が開示されている。

特許文献１には、中間転写体上のトナー付着量を検出する前に、トナー付着がない中間転写体上を発光素子により光照射し、受光素子により検出された反射光量に基づいて検量線を補正し、補正された検量線に基づいて基準濃度パッチのトナー付着量を補正することで経時環境変化に対しても検出精度を維持することが記載されている。

また、特許文献２には、黒トナー像とＹ、Ｍ、Ｃのカラートナー像の検出に際して、発光素子の発光光量は一定の発光光量とし、受光素子からの検出素子電圧を黒トナー像とカラートナー像で異なる増幅率で増幅してセンサ出力値とすることで検出感度を向上することが記載されている。

特開平１１−３８７０７号公報 特開平１１−１６０９２７号公報

しかしながら、特許文献１では、センサ出力範囲を黒トナー像とカラートナー像でそれぞれ２分して使用するために本質的に検出精度が悪いという問題を有する。

また、特許文献２では、検出のための発光光量が一定であるため、一方の増幅率を他方の増幅率よりも大きくした場合においては、必然的にノイズの影響も大きく受けることとなり、検出精度が悪くなると共に黒トナー像とカラートナー像の検知において増幅率を変えているために、黒トナー像とカラートナー像の検出精度に差を有するという問題を有し、何れか一方の検出精度は従来に比べて改善されるものとはなっていない。

そこで、本発明は上述した課題を解決したものであって、全ての色のトナー像の濃度検出に必要なダイナミックレンジを確保できるようにすると共に、従来方式に比べて装置構成や検出制御を複雑にすることなく、カラートナー像の濃度を精度良く検出でき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。

上記目的は、（１）黒トナー像およびカラートナー像を形成する複数の現像装置と、前記黒トナー像およびカラートナー像を担持する像担持体と、発光素子及び受光素子を有し、前記像担持体上の黒トナー像およびカラートナー像の濃度を検出する濃度検出装置と、前記濃度検出装置を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記像担持体上に担持される黒トナー像の濃度を検出する場合は、前記像担持体上の非画像領域を検出した場合の受光光量が第１の所定の受光光量となるように前記発光素子の駆動電圧を制御し、前記像担持体に担持されるカラートナー像の濃度を検出する場合には、前記像担持体上の非画像領域を検知した場合の受光光量が第２の所定の受光光量となるように前記発光素子の駆動電圧を制御する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。

また、上記目的は、（２）前記制御手段は、前記像担持体に担持される前記黒トナー像及びカラートナー像に基づき、前記発光素子の駆動電圧を切り換えることを特徴とする（１）に記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（３）前記第１の所定の受光光量は、前記第２の所定の受光光量よりも高く設定されることを特徴とする（１）又は（２）に記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（４）前記第１の所定の受光光量となる前記濃度検知装置の第１の基準検出電圧および前記第２の所定の受光光量となる第２の基準検出電圧を記憶手段に記憶することを特徴とする（１）から（３）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（５）前記濃度検出装置は、前記受光素子により検出される検出素子電圧を増幅してセンサ検出電圧を出力する増幅器を有し、黒トナー像の濃度を検出して前記受光素子から出力される検出素子電圧と、カラートナー像の濃度を検出して前記受光素子から出力される検出素子電圧を、前記増幅器により同一の増幅率で増幅してセンサ検出電圧を出力することを特徴とする（１）から（４）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（６）前記増幅器は、１個であることを特徴とする（５）に記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（７）前記濃度検出装置は、反射型の光学式センサであることを特徴とする（１）から（６）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（８）前記濃度検知装置によるトナー像の濃度検出前に前記発光素子の駆動電圧を補正することを特徴とする（１）から（７）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（９）前記制御手段は、前記濃度検知装置によるトナー像の濃度検出前に初期駆動電圧により非画像領域を検出し、該検出結果に基づきトナー像の濃度を検出する場合の前記発光素子の駆動電圧を補正し、補正された駆動電圧によりトナー像の濃度を検出することを特徴とする（１）から（８）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（１０）前記第１の所定の受光光量となる前記発光素子の初期駆動電圧及び第２の所定の受光光量となる前記発光素子の初期駆動電圧を記憶手段に記憶することを特徴とする（９）に記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（１１）前記制御手段は、前記濃度検出装置により検出された検出結果に基づき、前記現像装置の現像条件を変更することを特徴とする（１）から（１０）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

また、上記目的は、（１２）前記現像条件は、現像バイアスであることを特徴とする請求項１１に記載のカラー画像形成装置によって達成される。

（１３）前記像担持体は、中間転写体であることを特徴とする（１）から（１２）の何れか１つに記載のカラー画像形成装置によって達成される。

従って、黒トナー像及びカラートナー像毎に濃度検出信号の初期値を別々に設定できるので、全ての色のトナー像の濃度検出に必要なダイナミックレンジを確保することができる。

本発明によれば、黒トナー像およびカラートナー像の濃度検出結果に基づいて発光素子を駆動制御する制御手段を備え、この制御手段は、像担持体上に担持される黒トナー像の濃度を検出する場合は、像担持体上の非画像領域を検出した場合の受光光量が第１の所定の受光光量となるように発光素子の駆動電圧を制御し、像担持体に担持されるカラートナー像の濃度を検出する場合には、像担持体上の非画像領域を検知した場合の受光光量が第２の所定の受光光量となるように発光素子の駆動電圧を制御するようになされる。

この構成によって、全ての色のトナー像の濃度検出に必要なダイナミックレンジを確保できるばかりか、従来方式に比べて装置構成や検出制御を複雑にすることなく、カラートナー像の濃度を精度良く検出できるようになる。これにより、濃度検出制御系を廉価に構成できるので、カラー画像形成装置のコストダウンを図ることができる。

以下、本発明に係るカラー画像形成装置の実施の形態としてのカラー複写機１００を例にとり、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例としてのカラー複写機１００の構成例を示す概念図である。

図１において、カラー複写機１００は、複写機本体１０１と原稿読取装置１０２から構成される。原稿読取装置１０２は複写機本体１０１の上部に配置され、自動原稿給送部２０１と読取部２０２から構成される。自動原稿給送部２０１の原稿載置トレイ３０上に載置された原稿Ｄは、搬送手段により搬送され、読取部２０２の光源３１により原稿Ｄが露光され、原稿からの反射光が原稿の画像としてラインイメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ画像信号は、画像処理手段において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換処理、シェーディング補正処理及び画像圧縮処理等がなされ、デジタル形式の画像データＤ０とされる。該画像データは、画像メモリに記憶された後に、画像形成手段６０を構成する各色毎の各画像書き込みユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋへ送られる。

該複写機本体１０１は、各色毎の感光体を有する複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋから構成される画像形成手段６０と、該複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにて形成される各色毎のトナー像が転写される中間転写体としての無終端状の中間転写ベルト６と、トナー像を定着するための定着装置１７と、当該画像形成手段６０へトナー像を転写する用紙Ｐを給紙する給紙手段２０とを備えている。なお本発明の濃度検出装置は、像担持体として前記感光体又は前記中間転写ベルト６に適用できるが、中間転写ベルト６に適用することが好ましい。中間転写ベルト６上の濃度を検出して、現像条件にフィードバックすることにより、現像装置による感光体の現像特性および感光体から中間転写ベルト６へ転写する転写特性の両方を調整できる。

給紙手段２０は画像形成手段６０の下方に設けられ、例えば、３つの給紙カセット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃから構成される。画像形成手段６０は、給紙手段２０から給紙された用紙Ｐにカラー画像を形成するために、４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを有している。イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、イエローのトナー像を形成する感光体１Ｙと、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、画像書き込みユニット３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。

マゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニット１０Ｍ、シアン（Ｃ）の画像形成ユニット１０Ｃおよび黒（ＢＫ）の画像形成ユニット１０Ｋは、前述のイエローの画像形成ユニット１０Ｙと同様な構成としている。

帯電手段２Ｙと画像書き込みユニット３Ｙ、帯電手段２Ｍと画像書き込みユニット３Ｍ、帯電手段２Ｃと画像書き込みユニット３Ｃ及び帯電手段２Ｋと画像書き込みユニット３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋによる現像方式は、使用するトナー極性と同極性、本実施態様においては負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加する反転現像方式である。中間転写ベルト６は、複数のローラに巻回されて回動可能に支持され、各々の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各トナー像が転写される。

ここで画像形成プロセスの概要について以下に説明をする。画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋにより形成された各色のトナー像は、使用するトナーと反対極性、本実施態様においては正極性の１次転写バイアスが印加される１次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより、回動する中間転写ベルト６上に逐次１次転写され、中間転写ベルト６上にて各色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。該カラートナー像は中間転写ベルト６から用紙Ｐへ２次転写される。

給紙カセット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ内に収容された用紙Ｐは、給紙カセット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃにそれぞれ設けられる送り出しローラ２１及び給紙ローラ２２Ａにより給紙され、搬送ローラ２２Ｂ、２３、２２Ｃおよびレジストローラ２８等を経て、２次転写ローラ７Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラートナー像が一括して転写される。

カラートナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１７により定着処理され、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に排紙される。転写後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの周面上に残った転写残トナーは、クリーニング手段８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋによりクリーニングされ次の画像形成サイクルに入る。

両面の画像形成時には、片面にカラートナー像が形成されて定着装置１７から排出された用紙Ｐは、分岐手段２６により分岐されて下方の通紙路２７Ａに搬送され、反転搬送路２７Ｂにて表裏が反転された後に、再給紙経路２７Ｃ、搬送ローラ２３等を経由して、レジストローラまで搬送される。反転搬送された用紙Ｐは、レジストローラ２８から、再度、２次転写ローラ７Ａへ再給紙され、用紙Ｐの裏面上にカラートナー像が一括して転写される。

一方、２次転写ローラ７Ａにより用紙Ｐにカラートナー像が転写された後の中間転写ベルト６は、中間転写ベルト用のクリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

上述のクリーニング手段８Ａの上流側には、濃度検出装置１１が設けられ、画像形成手段６０によって形成された中間転写ベルト６上のトナー像の濃度を検出して、センサ出力電圧ＶＳを出力するようになされる。濃度検出装置１１には反射型の光学センサが使用される。

本発明におけるカラー画像形成装置は、通常の画像形成を行う通常モードと、適正な現像条件に変更する現像条件制御モードを有する。複写機本体１０１には制御手段１５が設けられ、当該カラー複写機１００を一定時間以上停止していた場合や、画像形成ページ数が所定枚数出力された場合、当該カラー複写機１００の周囲湿度が所定湿度以上に変化した場合等において、中間転写ベルト６に転写されたパッチトナー像の濃度を検出して現像条件制御モードを実行する。この現像条件制御モードにおいて、制御手段１５は、中間転写ベルト６上に担持されるカラートナー像の種類に応じて濃度量検出装置１１の駆動電圧を制御してカラートナー像の濃度を検出する。

図２は、カラー複写機１００の制御系の構成例を示すブロック図である。図３は、図１に示したカラー複写機１００から現像条件制御モード実行時の構成例を抜き出した図である。図４はセンサ駆動制御系１０３の構成例を示すブロック図である。図２に示すカラー複写機１００において、波線で囲んだ部分はセンサ駆動制御系１０３であり、濃度検出装置１１、制御手段１５、メモリ５１から構成される（図４参照）。

図２に示す制御手段１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）５３及びワーク用のＲＡＭ（Random Access Memory）５４及びＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理ユニット）５５を有している。ＲＯＭ５３には当該カラー複写機全体を制御するためのシステム制御プログラムが格納される。ＲＡＭ５４には、各種モード実行時の制御コマンド等を一時記憶するようになされる。ＣＰＵ５５は電源がオンされると、ＲＯＭ５３からシステム制御プログラムを読み出してシステムを起動し、当該カラー複写機全体を制御するようになされる。

また、ＣＰＵ５５は、通常モードと現像条件制御モードの実行を制御する。

制御手段１５には、原稿読取装置１０２、画像処理手段１２、画像メモリ１３、通信手段１９、給紙手段２０、操作パネル４８及び画像形成手段６０が接続される。原稿読取装置１０２は、図１に示した原稿Ｄの画像を読み取って赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）用の画像データＳ０を出力する。原稿読取装置１０２には画像処理手段１２が接続され、画像処理手段１２では画像データＳ０が入力されて画像処理を行う。画像処理手段１２では、例えば、Ｒ、Ｇ及びＢ用の画像データＳ０をＹ用の画像データＤｙ、Ｍ用の画像データＤｍ、Ｃ用の画像データＤｃ及びＢＫ用の画像データＤｋから構成されるカラー用の画像データＤ０に色変換処理がなされる。

また、操作パネル４８は、制御手段１５に接続され、タッチパネルから構成される操作手段１４と、液晶表示パネルから構成される表示手段１８から構成される。操作パネル４８にはＧＵＩ（Graphic User Interface）方式の入力ツールが使用される。電源スイッチ等は、操作パネル４８に設けられる。表示手段１８は、操作手段１４と連動して表示動作する。操作パネル４８は、画像形成条件や給紙カセット２０Ａ〜２０Ｃを選択する際に操作される。なお、操作パネル４８で設定された画像形成条件等は、操作データＤ２となってＣＰＵ５５に出力される。

また、制御手段１５には通信手段１９が接続され、当該カラー複写機１００に接続された外部機器と通信処理をするようになされる。例えば、上位のパーソナルコンピュータ等から送信されたカラー用の画像形成データＤ１を画像メモリ１３又は画像処理手段１２へ転送するようになされる。

更に、制御手段１５は、給紙手段２０が接続され、操作パネル４８で設定されたサイズの用紙を画像形成手段６０へ搬送するように制御する。通常モードにおいては、画像形成手段６０は、画像メモリ１３から読み出される画像データＤ０又は外部機器から送信された画像データＤ１に基づくＹ色用の画像データＤｙ、Ｍ色用の画像データＤｍ、Ｃ色の画像データＤｃ及びＢＫ用の画像データＤｋに基づいて、カラー画像形成する。

また、現像条件制御モードにおいては、画像形成手段６０は、図１に示した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに各色毎のパッチトナー像を形成するようになされる。この例で、制御手段１５には、各色用のパッチデータ用のメモリ３３が接続され、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢＫのカラーパッチトナー像を形成するためのパッチデータＤＰを記憶するようになされる。パッチデータＤＰは、現像条件制御モード時に、制御手段１５の読出し制御を受けて画像形成手段６０に転送される。

パッチデータＤＰは、例えば、Ｙパッチトナー像を形成するためのパッチデータＤＰｙと、Ｍパッチトナー像を形成するためのパッチデータＤＰｍと、Ｃパッチトナー像を形成するためのパッチデータＤＰｃと、ＢＫパッチトナー像を形成するためのパッチデータＤＰｋから構成される。

この例で、図３に示すカラー複写機１００は、現像条件制御モード実行時に、中間転写ベルト６上に黒パッチトナー像及び各色のカラーパッチトナー像を形成するようになされる。

図３において、Ｙ用の感光体１Ｙは、帯電手段２Ｙによって所定の電位に帯電される。書き込みユニット３Ｙは、帯電後の感光体１Ｙに、パッチデータＤＰｙに基づきレーザ光を照射して、Ｙ用のパッチ静電潜像を形成する。現像装置４Ｙは、当該パッチ静電潜像をＹトナーで現像する。この現像により、感光体１ＹにＹパッチトナー像Ｐｙが形成される。

同様にして、Ｍ用の感光体１Ｍには、パッチデータＤＰｍに基づき、Ｍパッチトナー像Ｐｍが形成され、Ｃ用の感光体１Ｃには、パッチデータＤＰｃに基づき、Ｃパッチトナー像Ｐｃが形成され、ＢＫ用の感光体１Ｋには、パッチデータＤＰｋに基づきＢＫパッチトナー像Ｐｋが形成される。

各感光体に形成された各色のパッチトナー像は、中間転写ベルト６に転写される。転写後の各色のパッチトナー像は、中間転写ベルト６が副走査方向に移動されることで、濃度検出装置１１まで搬送される。

濃度検出装置１１と中間転写ベルト６との間を常に一定距離に保って検出精度を向上するために、中間転写ベルト６を挟んだ濃度検出装置１１の対向部には、ベルト張架部材１６が配置され、ベルト走行性を安定させるために当該中間転写ベルト６に当接されることが好ましい。

濃度検出装置１１は、中間転写ベルト６上に転写された各色のパッチトナー像の濃度を検出してセンサ検出電圧ＶＳを制御手段１５に出力する。制御手段１５は、各色のパッチトナー像の濃度検出時に、発光素子の駆動電圧ＶＤを制御してセンサ検出電圧ＶＳを制御する。

例えば、制御手段１５は、濃度検出前に、中間転写ベルト上のトナー像のない非画像領域をＢＫ用又はＹＭＣ用の初期駆動電圧ＶＤ０１又はＶＤ０２にて発光素子を駆動制御して光照射し、受光素子６２から出力されるセンサ検出電圧ＶＳが基準検出電圧Ｖ１又はＶ２となるように発光素子６１の駆動電圧を補正して光量調整を行う。

図４は、図２に示したカラー複写機１００の構成例からセンサ駆動制御系１０３の構成例を抜き出したブロック図である。センサ駆動制御系１０３は、制御手段１５、濃度検出装置１１及びメモリ５１から構成される。

メモリ５１は、ＢＫ用の基準検出電圧Ｖ１、ＹＭＣ用の基準検出電圧Ｖ２、ＢＫ用の初期駆動電圧ＶＤ０１、ＹＭＣに共通のＹＭＣ用の初期駆動電圧ＶＤ０２、ＢＫ用の補正後の駆動電圧ＶＤ１、ＹＭＣに共通のＹＭＣ用の補正後の駆動電圧ＶＤ２を電圧設定情報として記憶する。なお、ＢＫ用の基準検出電圧Ｖ１は、ＹＭＣに共通のＹＭＣ用の基準検出電圧Ｖ２よりも高く設定されている。

この例では、中間転写ベルト６に形成されるトナー像の色が、少なくとも、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの４色の場合であって、センサ検出電圧ＶＳの値は、ＢＫが最も高い電圧値に設定され、他のＹ、Ｍ、Ｃの３色はＢＫよりも低い同一の電圧値に設定される。

制御手段１５は、ＢＫか、ＹＭＣかによって、メモリ５１からＢＫ用の基準検出電圧Ｖ１又はＹＭＣ用の基準検出電圧Ｖ２のいずれかを選択し、メモリ５１から読み出して設定する。

濃度検出装置１１は制御手段１５に接続され、中間転写ベルト６上のトナー像を検出してセンサ検出電圧ＶＳを制御手段１５に出力する。濃度検出装置１１には、発光素子６１及び受光素子６２を有した反射型の光学式センサが使用される。発光素子６１には図示しない窓部を有した拡散板６３が取り付けられる。受光素子６２にも図示しない窓部を有した拡散板６４が取り付けられる。受光素子６２から得られる検出素子電圧は、増幅器６５により増幅されてセンサ検出電圧となる。

制御手段１５は、例えば、ＢＫトナー像の濃度検出を行う場合、濃度検出前に、基準検出電圧Ｖ１およびＢＫ用の初期駆動電圧ＶＤ０１を読み出して駆動電圧ＶＤを初期駆動電圧ＶＤ０１に設定する。次に、トナー像が作成されていない中間転写ベルト６の濃度検知を、最初はＢＫ用の初期駆動電圧ＶＤ０１にて発光素子を駆動して濃度検知を行いセンサ検出電圧ＶＳを収得する。制御手段１５は、検知されたセンサ検出電圧ＶＳと基準検出電圧Ｖ１とを比較し、センサ検出電圧ＶＳと基準検出電圧Ｖ１とが一致するか不一致であるかの整合判定を実行する。例えば、センサ検出電圧ＶＳと基準検出電圧Ｖ１とが一致しない場合には、制御手段１５は、センサ検出電圧ＶＳが基準検出電圧Ｖ１となるように、発光素子６１の駆動電圧ＶＤを補正して、当該発光素子６１の発光光量を調整する。

また、制御手段１５は、ＹＭＣトナー像の濃度検出を行う場合、濃度検出前に、ＹＭＣ用の基準検出電圧Ｖ２およびＹＭＣ用の初期駆動電圧ＶＤ０２を読み出して、駆動電圧ＶＤを初期駆動電圧ＶＤ０２に設定する。以下、ＢＫトナー像の濃度検出を行う場合と同様にしてセンサ検出電圧ＶＳが前記基準検出電圧Ｖ２となるように、発光素子６１の駆動電圧ＶＤを補正して、当該発光素子６１の発光光量を調整する。このように濃度検出装置１１の駆動電圧ＶＤの初期補正を行うことで、トナー像検出時のトナー量の変化に対して、より高感度にトナー像の濃度を検出できるようになる。

図５は、本発明におけるセンサ検出電圧対中間転写ベルト上のトナー量の関係例を示す図である。図５において、縦軸は濃度検出装置１１におけるセンサ検出電圧ＶＳであり、横軸は中間転写ベルト６上のトナー量である。ＡはＢＫパッチトナー像の検出時の出力特性例であり、Ｂはカラーパッチトナー像の検出時の出力特性例である。

この例で、ＢＫパッチトナー像の濃度検出時のセンサ検出電圧ＶＳとして、基準検出電圧Ｖ１が設定される。すなわち、ＢＫパッチトナー像の検出時の出力特性例Ａ−１において、中間転写ベルト６上にトナーが無い場合のセンサ検出電圧ＶＳは、基準検出電圧Ｖ１となる。

また、ＹＭＣパッチトナー像の濃度検出時のセンサ検出電圧ＶＳとして、基準検出電圧Ｖ０が設定される。すなわち、ＹＭＣパッチトナー像の検出時の出力特性例Ｂ−１において、中間転写ベルト６上にトナーが無い場合のセンサ検出電圧ＶＳは、基準検出電圧Ｖ２となる。ＢＫパッチトナー像の濃度検出時の基準検出電圧Ｖ１は、他のＹ、Ｍ、Ｃのパッチトナー像の基準検出電圧Ｖ２よりも高く設定する。

この例で、濃度検出装置１１における受光素子６２のフル検出レンジ範囲は、０〜１２Ｖであるが、出力特性例Ａ−１においては、出力下限に近い領域が非線形な飽和特性を有している。また、出力特性例Ｂ−１においては、出力上限に近い領域が非線形な飽和特性を有している。

ここで、現像条件制御モード実行時、中間転写ベルト６上で必要とされるＹＭＣパッチトナー像のトナー量の最大値をａとし、ＢＫパッチトナー像のトナー量の最大値をｂとしたとき、受光素子特性として、最大トナー量ａ，ｂを越える上下０．５Ｖを検出レンジ範囲から除くようになされる。

従って、ＢＫパッチトナー像の濃度検出時の有効検知領域として使用できる領域は、基準検出電圧Ｖ１からセンサ検出電圧ＶＳ＝０．５［Ｖ］に至る範囲となる。また、ＹＭＣパッチトナー像の濃度検出時の有効検知領域として使用できる領域は、基準検出電圧Ｖ２からセンサ検出電圧ＶＳ＝１１．５［Ｖ］に至る範囲となる。

続いて、本発明に係る実施例としてのカラー複写機における現像条件制御モードについて説明する。図６は、カラー複写機１００における現像条件制御モードの実行例を示すフローチャートである。この実施例では、当該複写機１００が一定時間以上停止していた場合や、印字ページ数が所定量出力された後や、複写機周囲の湿度が所定湿度以上変化した場合に現像条件制御モードを実行する場合を例に挙げる。また、この例では、ステップＡ１〜Ａ３で濃度検出装置１１の駆動電圧ＶＤＫ及びＶＤＣを決定し、その後、ステップＡ４〜Ａ８で駆動電圧を前記駆動電圧ＶＤＫ又は前記駆動電圧ＶＤＣに切り替えつつ、現像条件制御モードを実行する場合を例に挙げる。

図６に示すフローチャートのステップＡ１にて、制御手段１５は、現像条件制御モード実行指令を画像形成手段６０やセンサ駆動制御系１０３等に発行する。現像条件制御モード実行指令は、当該複写機１００の一定時間以上の停止、印字ページ数の所定枚数への到達、複写機周囲の湿度の所定湿度以上の変化、等の情報により実行指令が出される。

そして、ステップＡ２にて、画像形成手段６０やセンサ駆動制御系１０３等は、現像条件制御モード実行指令に基づいて動作を開始する。このとき、図１や図３に示した感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ及び現像装置４Ｙ〜４Ｃが駆動され、帯電手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが通電され、１次転写ローラ７Ｙ〜７Ｋ及び中間転写ベルト６が図示しないベルト駆動装置等により駆動される。

そして、ステップＡ３で、最初に、濃度検出装置１１の発光素子６１にＢＫ用の初期駆動電圧ＶＤ０ｋが供給され、発光を開始する。濃度検出装置１１は、トナー付着無し状態での中間転写ベルト６の表面を検出してセンサ検出電圧ＶＳを制御手段１５に出力する。このとき、メモリ５１からＢＫ用の基準検出電圧Ｖ１及びＹＭＣ用の基準検出電圧Ｖ２が読み出される。また、制御手段１５は、補正を行うトナー色の情報に基づき基準検出電圧Ｖ１又は基準検出電圧Ｖ２のいずれかを選択して設定する。

制御手段１５は、検知されたＢＫ用のセンサ検出電圧ＶＳと基準検出電圧Ｖ１とを比較して、一致又は不一致の整合判定を行う。例えば、センサ検出電圧ＶＳと基準検出電圧Ｖ１とが一致しない場合、制御手段１５は、センサ検出電圧ＶＳが基準検出電圧Ｖ１となるように、発光素子６１の駆動電圧ＶＤを可変制御して、当該発光素子６１の発光光量を調整する。この光量調整の結果によって、ステップＡ３１で制御手段１５は、ＢＫパッチトナー像Ｐｋの濃度検出時の駆動電圧ＶＤＫを決定する。

引き続きステップＡ３２にて制御手段１５は、ＹＭＣ用の基準検出電圧Ｖ２とセンサ検出電圧ＶＳとを比較して、一致又は不一致の整合判定を行う。センサ検出電圧ＶＳと基準検出電圧Ｖ２とが一致しない場合、制御手段１５は、センサ検出電圧ＶＳが基準検出電圧Ｖ２となるように、発光素子６１の駆動電圧ＶＤを可変制御して、当該発光素子６１の発光光量を調整する。この光量調整の結果によって、ステップＡ３２で制御手段１５は、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色パッチトナー像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃの濃度検出時の駆動電圧ＶＤＣを決定する。ここで決定された駆動電圧ＶＤＫ及びＶＤＣはＲＡＭ５４等に格納される。これらは駆動電圧の切り替え時にＲＡＭ５４から駆動電圧ＶＤＫ及び駆動電圧ＶＤＣを読み出して使用するようになされる。

ステップＡ３までの処理が完了するとステップＡ４にて、制御手段１５は、濃度検出用のパッチ形成動作に移行する。制御手段１５は、パッチデータ用メモリ３３からパッチデータＤＰを読み出す。

その後、ステップＡ５に移行して画像形成手段６０は、制御手段１５からの書き込み制御信号Ｓ２に基づいて図１に示した感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに濃度検出用パッチを各々書き込む。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成された各々のパッチ潜像は、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに所定の現像バイアスを印加して現像することにより感光体上に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ色の各パッチトナー像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋが形成される。

これらのＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの各パッチトナー像Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋは、中間転写ベルト６上に順次１次転写される。中間転写ベルト６上に転写された各色毎のパッチトナーＰｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｋは、中間転写ベルト６上に担持され、中間転写ベルト６の副走査方向への移動に伴い、濃度検出装置１１まで搬送される。

次にステップＡ５１にて、制御手段１５は、補正されたＢＫ用の駆動電圧ＶＤＫをＲＡＭ５４から読み込み設定する。その後、濃度検出装置１１にて、ＢＫパッチトナー像Ｐｋが検出され、センサ検出電圧ＶＳが出力される。

また、ステップＡ５２にて、制御手段１５は、補正されたＹＭＣ用の駆動電圧ＶＤＫをＲＡＭ５４から読み込み設定する。その後、濃度検出装置１１にて、ＹＭＣパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙの濃度がそれぞれ検出され、センサ検出電圧ＶＳが出力される。このとき、濃度検出装置１１に搬送されたトナー像が、カラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙであるか、Ｂｋパッチトナー像Ｐｋであるか否かは、書き込み開始指令からの経過時間により判断される。制御手段１５は、この経過時間により、濃度検出装置１１内のＬＥＤの発光光量を決定する駆動電圧ＶＤＫ又はＶＤＣを切り替えるように制御する。この駆動電圧の切り替え制御に基づいて、濃度検出装置１１は、カラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙの濃度を各々検出して、トナー検出電圧ＶＳを出力する。

そして、ステップＡ６に移行して制御手段１５は現像条件制御を実行する。例えば、ステップＡ６１でＢＫパッチトナー像Ｐｋの検出時のセンサ検出電圧ＶＳと、予め準備されたトナー量目標値とを比較する。また、ステップＡ６２でカラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙの各々の濃度検出時のトナー検出電圧ＶＳと、予め準備されたトナー量目標値とを比較する。

その後、ステップＡ７に移行して制御手段１５は、ＢＫパッチトナー像Ｐｋに関するトナー検出電圧ＶＳとトナー量目標値との一致及び、カラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙに関する各色毎のトナー検出電圧ＶＳとトナー量目標値との一致を各々判別する。トナー量目値は、例えば、予めメモリ５１に記憶させておき、メモリ５１から読み出される。ＢＫパッチトナー像Ｐｋ及びカラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙに関して、トナー検出電圧ＶＳとトナー量目標値とが共に一致している場合は、現像条件制御モードを終了する。

また、ＢＫパッチトナー像Ｐｋ及びカラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙにおけるトナー検出電圧ＶＳとトナー量目標値とのいずれかが一致していない場合は、ステップＡ８に移行して、制御手段１５は、現像条件の変更処理を実行する。例えば、ＢＫパッチトナー像Ｐｋにおいて、ステップＡ８１でＢＫ色パッチの現像条件を変更する。トナー量が少ない場合は、トナー量を増加するように制御手段１５は、現像装置４Ｋの現像バイアスを所定値だけ大きくするように変更する。反対に、トナー量が多い場合は、トナー量を減少するように制御手段１５は、現像装置４Ｋの現像バイアスを所定値だけ小さくするように変更する。

同様にして、カラーパッチトナー像Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｙにおいて、ステップＡ８２でＹＭＣパッチの現像条件の変更処理を実行する。トナー量が少ない場合は、トナー量を増加するように制御手段１５は、現像装置４Ｃの現像バイアスを所定値だけ大きくするように変更する。反対に、トナー量が多い場合は、トナー量を減少するように制御手段１５は、現像装置４Ｃの現像バイアスを所定値だけ小さくするように変更する。他のＭ及びＹパッチトナー像Ｐｍ，Ｐｙにおいても同様な処理がなされる。

その現像条件を変更した後は、ステップＡ４に戻って、トナー検出電圧ＶＳとトナー量目標値とが一致するまで、同様の処理が繰り返される。

上述したように、実施例としてのカラー複写機１００によれば、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに書き込まれた静電潜像を現像する場合であって、ＢＫパッチトナー像Ｐｋ及びＹＭＣパッチトナー像Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙの濃度を検出して現像条件制御を実行する場合に、制御手段１５は、中間転写ベルト６に形成されたＢＫパッチトナー像Ｐｋ及びＹＭＣパッチトナー像Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙの種類に応じて発光素子を異なる駆動電圧ＶＤにて駆動するように制御する。

ＢＫパッチトナー像Ｐｋの濃度を検出する場合は、基準検出電圧Ｖ０が得られるような駆動電圧ＶＤＫを供給し、かつ、ＹＭＣパッチトナー像Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙの濃度を検出する場合は、ＢＫパッチトナー像Ｐｋの濃度を検出する場合の基準検出電圧Ｖ０よりも低い基準検出電圧Ｖ１が得られるような駆動電圧ＶＤＣを供給するように制御する。

従って、ＢＫパッチトナー像Ｐｋ及びカラーパッチトナー像Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｙ毎に基準検出電圧Ｖ１又はＶ２に別々に設定できるので、全てのＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのパッチトナー像の濃度検出に必要なダイナミックレンジを確保することができる。しかも、ＢＫパッチトナー像の濃度検出時の基準検出電圧Ｖ１をカラーパッチトナー像の濃度検出時の基準検出電圧Ｖ２に対して高く設定しているので、ＢＫパッチトナー像及びカラーパッチトナー像の両者に対して高精度な濃度検出を実行することが可能となった。また、従来方式に比べて装置構成や検出制御を複雑にすることなく、安定性の良いカラー画像を形成出力できるようになった。これにより、濃度検出制御系を廉価に構成できるので、カラー複写機等のコストダウンを図ることができる。

この発明は、感光体に書き込まれた静電潜像を現像する場合に、定期的又は不定期的に、トナー像の濃度を検出して現像条件制御を実行するカラープリンタ、カラーデジタル複写機、複合機等に適用して極めて好適である。

本発明の実施例としてのカラー複写機１００の構成例を示す概念図である。 カラー複写機１００の制御系の構成例を示すブロック図である。 図１に示したカラー複写機１００から現像条件制御モード実行時の構成例を抜き出した図である。 センサ駆動制御系１０３の構成例を示すブロック図である。 センサ検出電圧対中間転写ベルト上のトナー量の関係例を示す図である。 カラー複写機１００における現像条件制御モードの実行例を示すフローチャートである。 従来例に係わる濃度検出装置のセンサ検出電圧の出力特性例を示す図である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体ドラム（像担持体）
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 画像書き込みユニット
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像装置
６ 中間転写ベルト（像担持体）
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成ユニット（画像形成手段）
１１ 濃度検出装置
１２ 画像処理手段
１３ 画像メモリ
１４ 操作手段
１５ 制御手段
１８ 表示手段
４８ 操作パネル（表示手段＋操作手段）
５１ メモリ（記憶手段）
５４ ＲＡＭ（制御手段）
５５ ＣＰＵ（制御手段）
６０ 画像形成手段
１００ カラー複写機
１０１ 複写機本体
１０２ 原稿読取装置
２０１ 自動原稿給紙装置
２０２ 原稿画像走査露光装置

Claims (13)

1. 黒トナー像およびカラートナー像を形成する複数の現像装置と、
   前記黒トナー像およびカラートナー像を担持する像担持体と、
   発光素子及び受光素子を有し、前記像担持体上の黒トナー像およびカラートナー像の濃度を検出する濃度検出装置と、
   前記濃度検出装置を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記像担持体上に担持される黒トナー像の濃度を検出する場合は、前記像担持体上の非画像領域を検出した場合の受光光量が第１の所定の受光光量となるように前記発光素子の駆動電圧を制御し、
   前記像担持体に担持されるカラートナー像の濃度を検出する場合には、前記像担持体上の非画像領域を検知した場合の受光光量が第２の所定の受光光量となるように前記発光素子の駆動電圧を制御することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記像担持体に担持される前記黒トナー像及びカラートナー像に基づき、前記発光素子の駆動電圧を切り換えることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記第１の所定の受光光量は、前記第２の所定の受光光量よりも高く設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記第１の所定の受光光量となる前記濃度検知装置の第１の基準検出電圧および前記第２の所定の受光光量となる第２の基準検出電圧を記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
5. 前記濃度検出装置は、前記受光素子により検出される検出素子電圧を増幅してセンサ検出電圧を出力する増幅器を有し、黒トナー像の濃度を検出して前記受光素子から出力される検出素子電圧と、カラートナー像の濃度を検出して前記受光素子から出力される検出素子電圧を、前記増幅器により同一の増幅率で増幅してセンサ検出電圧を出力することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
6. 前記増幅器は、１個であることを特徴とする請求項５に記載のカラー画像形成装置。
7. 前記濃度検出装置は、反射型の光学式センサであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
8. 前記濃度検知装置によるトナー像の濃度検出前に前記発光素子の駆動電圧を補正することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記濃度検知装置によるトナー像の濃度検出前に初期駆動電圧により非画像領域を検出し、該検出結果に基づきトナー像の濃度を検出する場合の前記発光素子の駆動電圧を補正し、補正された駆動電圧によりトナー像の濃度を検出することを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
10. 前記第１の所定の受光光量となる前記発光素子の初期駆動電圧及び第２の所定の受光光量となる前記発光素子の初期駆動電圧を記憶手段に記憶することを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成装置。
11. 前記制御手段は、前記濃度検出装置により検出された検出結果に基づき、前記現像装置の現像条件を変更することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
12. 前記現像条件は、現像バイアスであることを特徴とする請求項１１に記載のカラー画像形成装置。
13. 前記像担持体は、中間転写体であることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか１つに記載のカラー画像形成装置。
    
    

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