(57)【要約】【課題】パッチセンサのＬＥＤの露光によって感光体に帯状の帯電ムラが生じるのを防ぐと共に、精度の高い濃度制御を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、感光体１の非画像領域に形成されたパッチ画像３０５の濃度を検知するパッチセンサ１５を備え、パッチセンサ１５によりパッチ画像３０５の濃度を検知する際に、トナー像を感光体１から転写媒体に転写する転写手段（一次転写ローラ１４）の高圧を立ち下げ、所定電圧以下になってからパッチセンサ１５のＬＥＤ３０１の点灯を開始するよう制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の非画像領域に形成されたパッチ画像の濃度を検知するパッチセンサを備え、前記パッチセンサにより前記パッチ画像の濃度を検知する際に、トナー像を感光体から転写媒体に転写する転写手段の高圧を立ち下げ、所定電圧以下になってから前記パッチセンサのＬＥＤの点灯を開始するよう制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写手段に印加される電圧に応じて、前記ＬＥＤの点灯タイミングを変更することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写手段に印加される電圧を検知する電圧検知手段を有し、前記電圧検知手段が所定電圧以下と検知したときに、前記パッチセンサのＬＥＤの点灯を開始することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記パッチセンサのＬＥＤを消灯してから所定時間後に前記転写手段の高圧を再度立ち上げることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の濃度制御及び諧調制御を行うためのパッチセンサを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置は、像担持体としての例えばドラムのような感光体の表面を一様に帯電し、その表面に、例えばレーザのような露光装置で、画像信号に対応した露光を行い、静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を、現像剤としてトナーを有する現像装置にて現像し、可視画像（トナー像）にしている。
【０００３】
また、転写手段を用いてこのトナー像を記録紙もしくは中間転写体に転写し、最終的には定着装置を用いて記録紙に画像を定着させている。カラー複写機等の画像形成装置においては、上記未定着トナー像を形成するまでのプロセスは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の異なる色に関して各々行われる。
【０００４】
例えば、各々の色のトナー像を別々のドラムに形成し、各トナー像を、記録紙を搬送する手段に担持される同一中間転写体の上に重ね合わせる方法や、各々の色のトナー像を１つの感光体上に１回転するごとに１色ずつ重ね合わせる方法など様々である。
【０００５】
しかしながら、カラー画像は、各色の画像濃度がわずかに変化しても色味の変動がわかりやすく、そのため、各色の濃度を一定に保つ制御が必要となっている。
【０００６】
この濃度制御のひとつに、以下の方式が知られている。
【０００７】
感光体の非画像領域において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の各色の所定濃度のパッチ画像を形成し、感光体に向けて配置されたパッチセンサにてその濃度を読み取り、その濃度に基づいて現像されたトナーの過不足量を測定する。
【０００８】
この測定結果で、例えば、トナー不足の場合には対応する色の現像器に補給するトナー量を増やし、各色の画像濃度を一定に保つようにする。一方、パッチが濃い場合は現像器に補給する動作を中断もしくは回数を制限して画像濃度を一定に保つようにする。
【０００９】
また、上記の非画像領域とは、画像形成装置が画像形成動作を行う前、後、そして複数回の画像形成動作の間が考えられる。特許文献１では、上記の非画像領域に形成されたトナー像が転写するポイントを通過する際に転写手段の高圧バイアスを切り替えることで、トナー剤が転写バイアスによって転写ローラに付着して、最後には記録紙を汚してしまうことを防いでいる。この制御によって、パッチ画像の色及び濃度によってバイアスを切り替えることが可能であり、汚れに対しては非常に有効な手段であった。
【特許文献１】特開２００５−００４１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非画像領域に描いたトナー像の濃度を測定するパッチセンサは一般的には光学センサ（ＬＥＤ）であり、そのＬＥＤの波長は６００ｎｍ〜赤外線領域で用いられる。
【００１１】
感光体は、光によってその帯電状態が変わってしまうので、このパッチセンサのＬＥＤによってもその帯電状態が変化してしまう恐れがある。帯電状態が変化すると、その露光部分のみトナーが乗らなかったり、逆に濃度が濃くなってしまう。
【００１２】
パッチセンサのＬＥＤによる露光は、トナー像がパッチセンサの視野に入る前から始まり、トナー像が視野を十分に外れてからＬＥＤを消灯するのが一般的である。よって、トナー像よりも広い範囲においてパッチセンサのＬＥＤによる露光が行われ、感光体の帯電状態が他の部分と異なる状態が作られる。
【００１３】
複写機に一般的に使われるＯＰＣドラムの場合、転写バイアスがパッチセンサの近傍にかけられていると、転写バイアスの大きさによってパッチＬＥＤの露光領域で感光体上の電位が変動する。
【００１４】
その後、ＬＥＤアレイ等によって残電荷を除去して一次帯電器によって感光体の帯電を一様にしたときに、パッチセンサのＬＥＤが照射させられた部分だけ帯電状態が一様でなくなるため、画像領域に使われた時に帯状の画像ムラが生じてしまう。
【００１５】
一方で、パッチセンサの読み取り回数は、読み取り時にノイズの発生等によってバラつきが生じるため、複数回センサ値を読み込みして平均処理をするほうがよく、そのためには、早くパッチＬＥＤを点灯させてパッチの濃度を読み込む回数を増やす必要がある。
【００１６】
しかしながら、複数枚記録紙に画像形成する場合の紙間で濃度制御を行う時は、画像形成装置のＣＰＭ（１分当たりのコピー枚数）が速いほど記録紙と記録紙の間の時間は短くなり、パッチの検知回数が短くなるという課題がある。
【００１７】
本発明の目的は、パッチセンサのＬＥＤの露光によって感光体に帯状の帯電ムラが生じるのを防ぐと共に、精度の高い濃度制御を行うことができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、感光体の非画像領域に形成されたパッチ画像の濃度を検知するパッチセンサを備え、前記パッチセンサにより前記パッチ画像の濃度を検知する際に、トナー像を感光体から転写媒体に転写する転写手段の高圧を立ち下げ、所定電圧以下になってから前記パッチセンサのＬＥＤの点灯を開始するよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、感光体から転写媒体に転写する際の転写バイアスが十分に下がってからパッチセンサのＬＥＤの点灯を行う。このことで、パッチセンサのＬＥＤの露光によって感光体に帯状の帯電ムラが生じるのを防ぐと共に、最適なタイミングでパッチＬＥＤを点灯させることが可能で、読み取り回数をできるだけ多く取ることが可能になる。この結果、精度の高い濃度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。また図２は、図１の画像形成装置の要部拡大図である。
【００２２】
図１、図２に示すフルカラーの画像形成装置自体は周知の構造であるので、その構成、動作の説明は簡単なものに留める。
【００２３】
図１、図２において、ドラム状の感光体１の周囲には、一次帯電器２、レーザスキャナユニット３、現像ロータリー４、中間転写体５、クリーニング装置６が配置され、さらにその下流側近傍に残留電荷を除去する露光装置１２が配置されている。
【００２４】
現像ロータリー４の内部にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各々の現像器が格納されており、図示しない現像ロータリー駆動モータによって現像ロータリー５は矢印の方向に回転可能である。本実施の形態では現像器は４色分であるが、特に４色に限らない。
【００２５】
装置本体の下部には３段の給紙ユニット７があり、中間転写体５の下部には二次転写帯電器８と分離帯電器１３（図２）が当接している。また、中間転写体５の内側にあって、感光体１との当接部には、一次転写ローラ１４が設けられている。
【００２６】
分離帯電器１２の記録紙搬送方向下流側には、搬送ベルト９があり、さらにその下流側には定着装置１０がある。また、定着装置１０の下流側にあって装置本体の外側方には、排紙トレイ１１（図１）が設けられる。
【００２７】
また、図２に示すように、本発明の要部であるパッチセンサ１５が、現像ロータリー４と中間転写体５の間にあって、感光体１に対面して設けられている。
【００２８】
周知の電子写真プロセスにより、感光体１上の各色トナー像は順次中間転写体５上に重ね合わせ転写され、フルカラー画像が中間転写体５上に形成される。その後、給紙ユニット７から記録紙が所定のタイミングで給紙され、二次転写帯電器８と中間転写体５のニップ部に、トナー画像と同期を取って送り込まれる。そして、二次転写帯電器８の作用により、中間転写体５上のトナー像は記録紙に一括転写される。
【００２９】
記録紙は、その後、分離帯電器１３により中間転写体５から分離され、搬送ベルト９により、定着装置１０に搬送され、ここで、未定着トナー像が定着されて、記録紙は排紙トレイ１１に排紙される。
【００３０】
次にトナー濃度制御用のパッチに関して説明する。
【００３１】
図３は、図２におけるパッチセンサの構成図である。
【００３２】
図３において、パッチセンサ１５は、ＬＥＤ３０１、光センサ素子３０２、３０３、ビームスプリッタ３０４を有する。
【００３３】
ＬＥＤ３０１は、６００ｎｍ〜赤外線領域の波長を有している。図示しないＬＥＤのオン信号が本体から与えられ、ＬＥＤはオン／オフ可能である。このＬＥＤ３０１から発した光が感光体１上に形成されたパッチ画像３０５の表面に当たり反射される。反射光はＬＥＤ３０１に合わせた波長を分離できるビームスプリッタ３０４を通過し、透過光と散乱光に分離される。透過光は光センサ素子３０２で検知され、散乱光は光センサ３０３で検知される。この透過光と散乱光の比によってトナー濃度が決定される。
【００３４】
パッチトナー画像３０５は、図４に示したように、画像領域Ｔ１と画像領域Ｔ２の間（紙間）において感光体１上に形成される。パッチ画像３０５は紙間に１色ずつ形成される。
【００３５】
例えば、画像領域Ｔ１と画像領域Ｔ２の間にはイエローのみのパッチ画像Ｙｐが形成され、次の画像領域Ｔ２と画像領域Ｔ３の間にはマゼンタのみのパッチ画像Ｍｐが形成される。画像領域Ｔ１、Ｔ２及びＴ３に画像が形成された時には一次転写バイアスが印加され、中間転写材３上に画像が写し取られる。
【００３６】
図５は、図３のパッチセンサのＬＥＤによる露光で生じる感光体上のメモリの発生原理を示す図である。
【００３７】
図５の（１）は、一次帯電器２による初期の一次帯電後の感光体電位Ｖｄを示している。感光体１表面はＶｄ=−６００Ｖに一様に帯電させられている。（２）は、レーザスキャナユニット２からのレーザ露光によってパッチ画像３０５を感光体１上に潜像した時の電位を示す図である。パッチ潜像によって感光体電位を下げる。
【００３８】
（３）は、現像器によって（２）のパッチ潜像の上に負に帯電したトナーを乗せ、可視画像にした図である。その後、パッチセンサ１５のＬＥＤ点灯によって、（４）のように、パッチ潜像の周りにＬＥＤが点灯した領域だけさらに深い潜像が形成される。
【００３９】
本実施の形態では約−５０Ｖ程度の電位になる。このとき、一次転写バイアスを印加すると、（５）のように一様に電位が下げられる。このときの感光体電位は感光体特性と転写バイアスの大きさに起因している。
【００４０】
一次転写によって、潜像上のトナーは中間転写体５に写し取られ、再び感光体１の電位を一様にするために前露光ＬＥＤ（露光装置１２）を点灯させると、（６）のように、パッチセンサ１５のＬＥＤが点灯した領域だけ電荷がなくなる。その後、レーザスキャナユニット２からのレーザ露光を行うと、電荷が載らない領域だけ電位が一様でなくなってしまう。ここにトナーを現像させても所望の濃度にならないため、画像ムラが生じてしまう。
【００４１】
一次転写バイアスとして一次転写ローラ１４に２ＫＶ〜４ＫＶ程度の電圧が印加される。
【００４２】
図６は、図２における一次転写ローラに印加される一次転写バイアス回路の第１の例を示す図である。
【００４３】
電源４０３、４０４で与えられた電圧は、制御信号ＡまたはＢによってＴＲ（トランジスタ）１またはＴＲ２がスイッチングすることによってトランス４０１または４０２を介して昇圧される。ここで制御信号Ａがオン信号を出すと、トランス４０１によって正の電圧が出力され、制御信号Ｂがオン信号を出すと、トランス４０２によって負の電圧が出力される。
【００４４】
また、Ｃ１、Ｃ２及びＲ１、Ｒ２は一次転写バイアス回路内の定数であり、Ｃｔ及びＲｔは一次転写ローラ１４と本体との配置で決まる容量及び抵抗である。例えば、ＴＲ１がオンして正の電圧が出力されると回路内のＣ１及びＣＴに充電され、一次転写ローラ１４に電圧が印加される。逆にＴＲ１をオフした時は、このＣ１、ＣＴに充電された電荷がＲ１、ＲＴ及びＲ２を介して放電され、一次転写ローラ１４に印加される電圧が零になる。
【００４５】
つまり、一次転写バイアスにはＣ１もしくはＣ２及びＣＴの充放電にかかる時間が存在し、各々立ち上がり時間をＴｏｎ、立下り時間をＴｏｆｆと呼ぶ。ＣＴは一次転写ローラ１４の材質や電源供給部のコネクタ材や本体内の配置によるため、機種によってほぼ一意に決まるものである。よって一次転写バイアスの立ち上がり時間や立下り時間もバイアス値が一定であれば、ほぼ一意に決まるものである。
【００４６】
本体を制御する図示しないＣＰＵは上記の立ち上がり時間を記憶しており、一次転写バイアスの制御信号Ａ及びＢを制御可能である。
【００４７】
本実施の形態では、図８に示すように、一次転写バイアス（一次転写電圧）Ｖｔｒを、制御信号Ａをオフにすることによって立ち下げる。本実施の形態では、このときの電圧は２ＫＶ〜４ＫＶから０〜１００Ｖ付近まで立ち下げる。この時、Ｃ１、ＣＴの放電時間によって一次転写バイアスのオフ時間はＴｏｆｆだけかかる。
【００４８】
本実施の形態では数ｍｓから１０ｍｓ程度かかる。Ｔｏｆｆ後にパッチセンサ１５のＬＥＤ３０１を点灯させることで一次転写電圧ＶｔｒとＬＥＤの点灯が重なることを防ぐ。パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１はオン信号が入るとｎｓオーダーで点灯を開始できるため、一次転写バイアスの立下り時間Ｔｏｆｆのみ考慮すればよい。
【００４９】
画像形成中の一次転写バイアスは、環境温度または湿度によって変更できる。一次転写バイアスの立下り時間は、図８に示すように、バイアス電圧が低いほど立下り時間は短くなる。
【００５０】
パッチセンサ１５にて読み込む回数が増えるほど平均化処理によってノイズ等の影響を受けずに精度よくパッチ画像３０５の濃度を検知できることになる。よって、一次転写バイアスが立下ってすぐにパッチＬＥＤ３０１を点灯させた方がよいため、図示しない転写バイアス値によってＴｏｆｆの値を変化させ、ＬＥＤ３０１を点灯させることで、点灯時間を十分長くすることができる。
【００５１】
図９は、図２における一次転写ローラに印加される一次転写バイアス回路の第２の例を示す図である。
【００５２】
基本的な動作は、図６に示した回路と同等なので説明は省略する。図９の回路には、一次転写ローラ１４に印加されている電圧をモニタできる電圧検知手段４０５があり、その検知出力は図示しない本体ＣＰＵに入力される。
【００５３】
ＣＰＵでは閾値Ｖａが設定されており、図１０に示すように一次転写バイアスＶｔｒが閾値Ｖａ以下になった場合にパッチセンサ１５のＬＥＤ３０１を立ち上げる。Ｖａは零でなくてもよく、感光体１の波長に対する感度によってはＶａ＞０に設定して、早くパッチセンサ１５のＬＥＤ３０１を立ち上げることができるため、その分検知回数を増やすことができる。
【００５４】
記録紙間などでパッチ動作を行う場合など、一度一次転写バイアスを立ち下げ、パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１を立ち上げてパッチ濃度を検知する。この後、再び画像形成するためにパッチセンサ１５のＬＥＤ３０１を立ち下げて、一次転写バイアスを立ち上げる必要がある。このとき、パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１の光量が十分に下がってから一次転写バイアスを印加しないと、感光体１に同様の帯電ムラが生じてしまう。
【００５５】
これを防ぐために、図１１に示すように、パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１の光量が十分に立ち下がってから一次転写バイアスを立ち上げるようにする。パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１の光量は、ＬＥＤ３０１のオフ信号が与えられてから数μｓｅｃ程度かかり、その値はＬＥＤ３０１によって一意的に決まるものである。この立下り時間Ｔｌｅｄ分だけ本体のＣＰＵでタイマを動作させ、その後一次転写バイアスの制御信号を与える。
【００５６】
以上説明した本発明の画像形成装置は、感光体の非画像領域に形成されたパッチ画像の濃度を検知するパッチセンサ１５を備え、パッチセンサ１５によりパッチ画像の濃度を検知する際に、トナー像を感光体から転写媒体に転写する転写手段の高圧を立ち下げる。そして、所定電圧以下になってからパッチセンサ１５のＬＥＤ３０１の点灯を開始するよう制御する。
【００５７】
また、本発明の画像形成装置は、転写手段に印加される電圧に応じて、ＬＥＤ３０１の点灯タイミングを変更する。
【００５８】
また、本発明の画像形成装置は、転写手段に印加される電圧を検知する電圧検知手段４０５を有し、電圧検知手段４０５が所定電圧以下と検知したときに、パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１の点灯を開始する。
【００５９】
また、本発明の画像形成装置は、パッチセンサ１５のＬＥＤ３０１を消灯してから所定時間後に転写手段の高圧を再度立ち上げる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】図１の画像形成装置の要部拡大図である。
【図３】図２におけるパッチセンサの構成図である。
【図４】図１における感光体の画像領域と非画像領域に形成されるパッチトナー像を示すタイミング図である。
【図５】図３のパッチセンサのＬＥＤによる露光で生じる感光体上のメモリの発生原理を示す図である。
【図６】図２における一次転写ローラに印加される一次転写バイアス回路の第１の例を示す図である。
【図７】一次転写バイアスとパッチセンサのＬＥＤのオンタイミングを示す図である（１）。
【図８】一次転写バイアスと一次転写バイアスのオフ時間の関係を示す図である。
【図９】図２における一次転写ローラに印加される一次転写バイアス回路の第２の例を示す図である。
【図１０】一次転写バイアスとパッチセンサのＬＥＤのオンタイミングを示す図である（２）。
【図１１】一次転写バイアスとパッチセンサのＬＥＤのオフタイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  感光体
５  中間転写体
１４  一次転写ローラ
１５  パッチセンサ
３０１  ＬＥＤ
３０５  パッチ画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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