(57)【要約】【課題】定着後のトナー像の色み検知をするカラーセンサを搭載した画像形成装置において、小型、低コストで、色み検知精度を向上させることができる画像形成装置の提供。【解決手段】シートＰにパッチパターン８１を形成する二次転写ローラ６０ａ、定着器６１と、形成されたパッチパターンをカラーセンサＳ１ａと、搬送方向に平行なシートＰの中心線Ｌを対称軸としてカラーセンサＳ１ｂと線対称となる位置に配置されるカラーセンサＳ１ｂと、カラーセンサＳ１ａとカラーセンサＳ１ｂの読取結果に基づきトナー画像の濃度を制御する制御部とを備え、カラーセンサＳ１ａの読取範囲にはシートＰ上にパッチパターン８１を形成し、カラーセンサＳ１ｂの読取範囲にはシートＰ上にパッチパターンを形成しないこととし、制御部は、カラーセンサＳ１ａとカラーセンサＳ１ｂによる読取結果の差に基づき、シートＰ上に形成するトナー画像の濃度を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体に形成された前記トナー画像を読み取る第一の読取手段と、搬送方向に平行な前記記録媒体の中心線を対称軸として前記第一の読取手段と線対称となる位置に配置される第二の読取手段と、前記第一の読取手段と前記第二の読取手段の読取結果に基づきトナー画像の濃度を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、
前記画像形成手段は、前記第一の読取手段の読取範囲には、前記記録媒体上にトナー画像を形成し、前記第二の読取手段の読取範囲には、前記記録媒体上にトナー画像を形成しないこととし、
前記制御手段は、前記第一の読取手段と前記前記第二の読取手段による読取結果の差に基づき、記録媒体上に形成するトナー画像の濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
中間転写体上にトナー画像を転写する転写手段と、前記中間転写体上に転写された前記トナー画像を読み取る第一の読取手段と、前記中間転写体の中心線を対称軸として前記第一の読取手段と線対称となる位置に配置される第二の読取手段と、前記第一の読取手段と前記第二の読取手段の読取結果に基づきトナー画像の濃度を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、
前記転写手段は、前記第一の読取手段の読取範囲には、前記中間転写体上にトナー画像を転写し、前記第二の読取手段の読取範囲には、前記中間転写体上にトナー画像を転写しないこととし、
前記制御手段は、前記第一の読取手段と前記前記第二の読取手段による読取結果の差に基づき、前記中間転写体に転写するトナー画像の濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、
像担持体上に潜像を形成する露光手段を備え、
前記制御手段は、前記第一の読取手段と前記第二の読取手段による読取結果の差に基づき、前記露光手段の露光位置を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものであり、詳しくは、感光体に形成された潜像をトナーにより現像し、記録媒体にトナー画像を転写、定着して記録を行う電子写真方式の画像形成装置の構成に関するものである。特に複写機、プリンタ等の機能を有する画像記録装置やそれらの機能を兼ね備える複合機、ワークステーション等の出力機器として用いられるカラー画像形成装置で用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラープリンタがネットワークで複数のホストコンピュータに接続されて共用され、小ロットの商業印刷（ＰＯＤ）用に利用されることが多い。代表的なカラープリンタとして、ランニングコストが低く、故障が少ない電子写真方式のカラー画像形成装置がある。
【０００３】
電子写真方式のカラー画像形成装置の短所としては、環境の変化や長時間の使用により装置各部の変動があると、得られる画像の色が変動するということがある。
【０００４】
このような短所を克服するために、特許文献１で示されるように、メディア（記録媒体）に印刷された印字サンプルの色みを簡単な検知手段により検知し、検知結果を用いて、現像、転写などの設定を制御することを提案している。これにより、色変動を防止する手法（以降、カラーセンサと略す）が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−０１１２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１で開示されている手法では、カラーセンサによる色み検知精度の向上を記録媒体の搬送性を低下させることなく行うために、カラーセンサの検知部に記録媒体を付勢する手段を配置している。そして、検知を行う際は付勢し、それ以外は付勢を解除する状態を設けている。
【０００６】
このような２つの状態を実現するためには、カム、ギア、ソレノイドなどの機構部品を使用する必要があり、カラーセンサを有するカラー画像形成装置を小型、低コストにて実現することを困難にしていた。
【０００７】
また、記録媒体を付勢する手段が記録媒体を搬送する妨げになるので、特に高温高湿環境において腰の弱い記録媒体を安定して搬送することが困難であった。
【０００８】
また、カラーセンサによらず、濃度センサによる濃度／位置ずれの場合にも同様の問題が想定される。
【０００９】
本発明は、定着後のトナー像の色み検知をするカラーセンサを搭載した画像形成装置において、小型、低コストで、色み検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供することを第１の課題とする。
【００１０】
また、未定着のトナー像を検知する場合においても、小型、低コストで、濃度検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供することを本発明の第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、以下の構成を備える。
【００１２】
（１）記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体に形成された前記トナー画像を読み取る第一の読取手段と、搬送方向に平行な前記記録媒体の中心線を対称軸として前記第一の読取手段と線対称となる位置に配置される第二の読取手段と、前記第一の読取手段と前記第二の読取手段の読取結果に基づきトナー画像の濃度を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、前記画像形成手段は、前記第一の読取手段の読取範囲には、前記記録媒体上にトナー画像を形成し、前記第二の読取手段の読取範囲には、前記記録媒体上にトナー画像を形成しないこととし、前記制御手段は、前記第一の読取手段と前記前記第二の読取手段による読取結果の差に基づき、記録媒体上に形成するトナー画像の濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
（２）中間転写体上にトナー画像を転写する転写手段と、前記中間転写体上に転写された前記トナー画像を読み取る第一の読取手段と、前記中間転写体の中心線を対称軸として前記第一の読取手段と線対称となる位置に配置される第二の読取手段と、前記第一の読取手段と前記第二の読取手段の読取結果に基づきトナー画像の濃度を制御する制御手段とを備える画像形成装置であって、前記転写手段は、前記第一の読取手段の読取範囲には、前記中間転写体上にトナー画像を転写し、前記第二の読取手段の読取範囲には、前記中間転写体上にトナー画像を転写しないこととし、前記制御手段は、前記第一の読取手段と前記前記第二の読取手段による読取結果の差に基づき、前記中間転写体に転写するトナー画像の濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、定着後のトナー像の色み検知をするカラーセンサを搭載した画像形成装置において、小型、低コストで、色み検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供できる。
【００１５】
また、未定着のトナー像を検知する場合においても、小型、低コストで、濃度検知精度を向上させることができる画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００１７】
まず、図１を用いて画像形成装置全体について説明する。
【００１８】
図１は本発明を、４つの像担持体である感光ドラムを備えたフルカラー画像形成装置に実施したときの概略を示す断面図である。
【００１９】
まず、色み（色度）検知を行わない通常プリントモードの動作について説明する。
【００２０】
図示した画像形成装置は４ドラムフルカラー方式のカラー画像形成装置である。ここで、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは感光ドラム（像担持体）で、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像材（トナー）を備えた各画像形成ステーションに設けられている。
【００２１】
各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの表面（像担持体上）には、それぞれに対応したレーザスキャナ装置５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ（露光手段）から、次のように潜像が形成される。すなわち、図示しない画像データ入力部からの画像データに基づいて発せられたレーザ光により露光され潜像が形成される。そして、さらにそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像材であるトナーによって現像されトナー像が形成される。
【００２２】
５２は中間転写ベルトで、各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋで形成された各色のトナー像が、一次転写ローラ４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで一次転写される。給紙カセット５３には記録媒体であるシートＰが積載されており、給紙ローラ５４により給紙され、フィード・リタードローラ対５５、搬送ローラ対５６、５７により搬送され、駆動停止しているレジストローラ対５９に搬送される。
【００２３】
シートＰは、レジストローラ対５９により斜行が補正された後、所定のタイミングで二次転写部である二次転写装置６０へ搬送されて中間転写ベルト５２上（中間転写体上）のトナー像が転写される。次いで二次転写装置６０の二次転写ローラ６０ａと中間転写ベルト５２（中間転写体）により、定着器６１（定着手段）に搬送されてトナー像の定着が行なわれる。
【００２４】
画像形成面を下にして排紙するＦＤ（フェイスダウン）排紙が指定された場合、フラッパ６７を図示しない制御装置（制御手段）及び駆動装置（駆動手段）により動かす。これにより、定着器６１を通過したシートＰは、フラッパ６７の上側を通過し、搬送ローラ対６２に搬送され記録紙搬送経路７７に搬送される。記録紙搬送経路７７に搬送されたシートＰは搬送ローラ対６８、排紙ローラ対６３によって搬送され、排紙トレー６４上に画像形成面を下にして排出積載される。
【００２５】
また、画像形成面を上にして排紙するＦＵ（フェイスアップ）排紙が指定された場合、フラッパ６７を図示しない制御装置及び駆動装置により動かす。これにより、定着器６１を通過したシートＰは、フラッパ６７の下側を通過し、排紙ローラ対６５によって搬送され、排紙トレー６６上に画像形成面を上にして排出積載される。なお、７０は搬送ローラ対である。
【００２６】
次に本発明の請求項１に係る発明の実施例について、図２、図３により詳細に説明する。
【００２７】
図２にカラーセンサＳ１（第一の読取手段、第二の読取手段）を含む記録紙搬送ユニット１００を示す。これは図１における定着後の記録紙搬送経路７７内における記録紙搬送部である。記録紙であるシートＰは図２中上矢印方向に複数のガイドリブおよび図示されていない複数の対向ガイドリブによって形成される空間内を、搬送方向の上流側の搬送ローラ対６２および下流側の搬送ローラ対６８によって狭持搬送される。ここで、ＣＲはカラーセンサＳ１に対向して配置される対向ローラである。
【００２８】
図３にカラーセンサＳ１ユニット部を含む要部拡大図を示す。
【００２９】
カラーセンサＳ１ユニット部は、カラーセンサＳ１を支持し、記録紙搬送ユニット１００に対して揺動自在に指示される。そして、図示されていない付勢部材によって、対向ローラＣＲに向かって押圧されるセンサーフォルダ１０１、センサーフォルダ１０１に回転自在に指示され、対向ローラＣＲに対して、シートＰを介して従動回転する従動ローラにより、構成されている。なお、Ｒはカラーセンサコロ対である。
【００３０】
次に、色みを検知するテストモードの動作について説明する。
【００３１】
プリンタ上の図示しない操作パネルまたはプリンタに接続されたパーソナルコンピュータ等でテストモードが指定された場合の動作を説明する。この動作は、図示しない制御部（制御手段）が環境の変化、装置各部の変動等の検知結果により自動的にテストモードを行う場合にも行なわれる。すなわち、図示しない信号発生回路からテストパターン（パッチ）信号を発生し、テストパターン（パッチ）信号データに基づいて発せられたレーザ光により各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの表面が露光され潜像が形成される。
【００３２】
以下通常プリントモードの動作と同じプロセスにて中間転写ベルト５２上にテストパターンが形成された後、二次転写ローラ６０ａ（画像形成手段）部にて別途搬送されたシートＰ上にテストパターントナー像（トナー画像）が転写される。その後、更に定着器６１（画像形成手段）へ搬送されてテストパターントナー像が記録シートＰ上に定着される。このようにして、シートＰ上にテストパターントナー像が形成される。
【００３３】
図４にシートＰ上に形成されたパッチパターン８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・（以下、単にパッチパターン８１ともいう）（トナー画像）およびカラーセンサＳ１等の設置状態を示す。カラーセンサＳ１はシートＰ上の表面となるＰ１側に形成されたパッチパターン８１をパッチパターン８１ａから順次検知し、各パッチパターンの色みを得る。そして、検知した結果を図示しない画像形成部へフィードバックし、記録媒体上に形成するトナー画像の色み制御を行う。なお、カラーセンサにより検知される色みにはＬ＊ａ＊ｂ＊が含まれており明度Ｌ＊を検知しているということで、カラーセンサにより色みを検知することを濃度を検知するということもある。
【００３４】
その後、搬送ローラ対６８で搬送されたシートＰは排紙ローラ対６３によって搬送され排紙トレー６４上にパッチ形成面を下にして排出積載される。
【００３５】
カラーセンサＳ１は、シートＰの搬送方向に対して等しく、幅方向（搬送方向に対して垂直な方向）に対してシートＰの中心に対して対称に２つ配置されている。すなわち、カラーセンサＳ１は、シートＰの中心線Ｌ（搬送方向に対して平行な中心線）を対称軸として、線対称となる位置に２つ配置されている。カラーセンサＳ１の一方Ｓ１ａ（第一の読取手段）は、シートＰの幅方向、検知用のトナー像（パッチパターン８１）に対向する位置に配置されている。また、パッチパターン８１は、カラーセンサＳ１ａの読取範囲に形成されている。一方、カラーセンサＳ１の他方Ｓ１ｂ（第二の読取手段）は、検知用のトナー像（パッチパターン８１）に対向しない位置に配置されている。
【００３６】
図５にカラーセンサＳ１ユニット部を含む要部側断面図を示す。
【００３７】
カラーセンサＳ１の筐体の一部は、シートＰと接触するガイドを構成している。カラーセンサＳ１の内部には、発光素子としてＬＥＤ２０１、受光素子としてフォトダイオード２０２が配置されていて、ＬＥＤ２０１が発光した光の反射光量をフォトダイオード２０２によって検知可能となっている。
【００３８】
ここで、図６のグラフを用いて説明する。図６は、検知用のトナー像（パッチパターン８１）を印字されたシートＰが、搬送ローラ対６２、搬送ローラ対６８に狭持され、カラーセンサＳ１上を通過したときに得られる時間を横軸にとっている。また、カラーセンサＳ１ａ内に配置されているフォトダイオード２０２、カラーセンサＳ１ｂ内に配置されているフォトダイオード２０２により検知される反射光量を縦軸にプロットしている。
【００３９】
カラーセンサＳ１ａに配置されているフォトダイオード２０２により検知される反射光量Ｖａ（読取結果）は、次のような量である。すなわち、トナー像（パッチパターン８１）の載り量に応じた反射光量とシートＰとフォトダイオード２０２との距離の微小な変動、すなわちシートＰのバタツキによる反射光量の微小な変動が重畳された結果である。
【００４０】
カラーセンサＳ１ｂ内に配置されているフォトダイオード２０２により検知される反射光量Ｖｂ（読取結果）は、シートＰとフォトダイオード２０２との距離の微小な変動、すなわちシートＰのバタツキによる反射光量の微小な変動が検知された結果である。
【００４１】
カラーセンサＳ１ａ、カラーセンサＳ１ｂの反射光量検知位置、および搬送ローラ対６２、搬送ローラ対６８の配置は、シートＰの中心線Ｌに対して、線対称に配置されている。このため、カラーセンサＳ１ａ、カラーセンサＳ１ｂの反射光量検知位置においてシートＰのバタツキは等しい。
【００４２】
すなわち、シートＰのバタツキによる影響を除いた、トナー像（パッチパターン８１）の載り量に応じた反射光量は、Ｖａ−Ｖｂとなる。
【００４３】
以上説明したように本実施例によれば、簡単な構成でシートＰの影響を除いた、トナー像の載り量に応じた反射光量をシートＰの搬送を妨げることなく検知できるカラーセンサシステムを実現することが可能である。このため、環境の変化や長時間の使用により装置各部の変動によらず、得られる画像の色みが安定する、小型、低コストで搬送性能良好なカラー画像形成装置を提供するという本発明の目的が達成される。
【００４４】
定着後のシートＰで色みを検知するので、ユーザが使用する最終的に得られるシートＰ上での色みが安定する。
【００４５】
本実施例で説明したセンサシステムにより、トナー像の検知パターンをトナー像の位置を検知するために適するパターンに変更すれば、同様に簡単な構成で記録媒体の微小なバタツキの影響を除いた、シートＰ上のトナー像の位置を検知できる。検知によって得られるトナー像位置情報を用いて、感光ドラム５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ上の潜像位置（露光位置）を制御し、トナー像位置を制御することが可能である。これにより、環境の変化や長時間の使用により装置各部の変動によらず、得られる画像の色ずれが少ない、小型で低コストのカラー画像形成装置を提供するという本発明の目的が達成される。定着後のシートＰ上でトナー像位置を検知するので、ユーザが使用する最終的に得られる記録媒体での色ずれを低減できる。
【実施例２】
【００４６】
本発明は、最終的に得られる記録媒体であるシートＰ以外に転写されたトナー像によって、色みを検知し、トナー画像を制御する場合にも適用される。
【００４７】
実施例１で説明した図１におけるＤ１は、一次転写ローラ４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ（転写手段）で中間転写ベルト５２上に転写されたトナー像の色みを検知するための濃度センサである。なお、本実施例のフルカラー画像形成装置は、実施例１で説明した図１の構成と同様であるので、説明を省略し同じ符号を使用する。
【００４８】
濃度センサＤ１、中間転写ベルト５２、二次転写ローラ６０ａ近傍の拡大側断面図を図７に示す。中間転写ベルト５２は３本のローラにより張架されていて、内１本の近傍に濃度センサＤ１が配置されている。濃度センサＤ１を中間転写ベルト５２の搬送方向（図中矢印）に対して等しく、搬送方向に直交する方向に異なる位置に配置する。すなわち、中間転写ベルト５２の中心線を対称軸として、線対称となる位置に２つ配置する。また、濃度センサＤ１ａ（第一の読取手段）は、パッチパターン８０（トナー画像）に対向する位置、濃度センサＤ１ｂ（第二の読取手段）は、パッチパターン８０に対向しない位置に、各々配置されている。
【００４９】
図８は、濃度センサＤ１とパッチパターン８０（８０ａ，８０ｂ，８０ｃ・・・）の配置を示す上方概念図である。
【００５０】
濃度センサＤ１ａで検知用のトナー像（パッチパターン）８０と中間転写ベルト５２の微小なバタツキを含んだ反射光量を検知し、濃度センサＤ１ｂで中間転写ベルト５２の微小なバタツキのみによる反射光量を検知する。そして、その差分を算出することでトナー像（パッチパターン）８０による反射光量を正確に読み取ることが可能になる。
【００５１】
以上説明したように本実施例によれば、簡単な構成で中間転写ベルト５２の微小なバタツキの影響を除いた、トナー像の載り量に応じた反射光量を検知できる濃度センサシステムを実現することが可能である。これにより、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動によらず、得られる画像の色みが安定し、小型で低コストのカラー画像形成装置を提供するという本発明の目的が達成される。
【００５２】
また、色み検知時に最終的に得られる記録媒体であるシートＰを使用しないので、ユーザが最終に得られるシートＰを、ユーザが目的とする画像形成のみの用途に使用できる。
【００５３】
本実施例で説明したセンサシステムにより、トナー像の検知パターンをトナー像の転写位置を検知するために適するパターンに変更すれば、同様に簡単な構成で中間転写ベルト５２の微小なバタツキの影響を除いた、トナー像の転写位置を検知できる。検知によって得られるトナー像位置情報を用いて、感光ドラム５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ上の潜像位置（露光位置）を制御し、トナー像位置を制御することが可能である。これにより、環境の変化や長時間の使用により装置各部の変動によらず、得られる画像の色ずれが少ない、小型で低コストのカラー画像形成装置を提供するという本発明の目的が達成される。
【００５４】
トナー像位置検知時に最終的に得られるシートＰを使用しないので、ユーザが最終的に得られるシートＰを、ユーザが目的とする画像形成のみの用途に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】カラー画像形成装置全体を示す側断面概念図
【図２】記録紙搬送ユニット構成を示す斜視図
【図３】実施例１に係るカラーセンサユニット構成を示す斜視図
【図４】実施例１に係るカラーセンサとパッチパターン配置を示す上方概念図
【図５】実施例１に係るカラーセンサとパッチパターン配置を示す側断面概念図
【図６】実施例１に係るカラーセンサで色み検知を行った際の時間と反射光量のプロット図
【図７】実施例２に係る濃度センサとパッチパターン配置を示す上方概念図
【図８】実施例２に係る濃度センサとパッチパターン配置を示す上方概念図
【符号の説明】
【００５６】
４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ  一次転写ローラ（転写手段）
５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ  感光ドラム（像担持体）
５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ  レーザスキャナ装置（露光手段）
５２    中間転写ベルト（中間転写体）
５３    給紙カセット
５４    給紙ローラ
５５    フィード・リタードローラ
５６，５７，７０  搬送ローラ対
５９    レジストローラ対
６０    二次転写部（二次転写装置）
６０ａ  二次転写ローラ（転写手段）（画像形成手段）
６１    定着器（画像形成手段）
６２，６８  搬送ローラ対
６３，６５  排紙ローラ対
６４，６６  排紙トレー
６７    フラッパ
７７    記録紙搬送経路
８１    濃度パッチ
１００  搬送ユニット
１０１  センサーフォルダ
２０１  ＬＥＤ（発光素子）
２０２  フォトダイオード（受光素子）
ＣＲ    対向ローラ
Ｄ１    濃度センサ
Ｄ１ａ  濃度センサ（第一の読取手段）
Ｄ１ｂ  濃度センサ（第二の読取手段）
Ｐ      シート（記録媒体）
Ｒ      カラーセンサコロ対
Ｓ１    カラーセンサ
Ｓ１ａ  カラーセンサ（第一の読取手段）
Ｓ１ｂ  カラーセンサ（第二の読取手段）
【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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