JPH02140764A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、粉体現像剤を使用する複写機、プリンタ等の
画像形成装置に関するものである。

（従来の技術） 粉体現像剤を使用する画像形成装置では、静電潜像に付
着するトナー量の多少が画像の品質を決定するうえて大
きな要素である。

そのため、従来、静電潜像担体や転写材の上に濃度検出
用のパターン像を形成し、これを照明して得られる反射
光の光量より反射濃度を測定し、その値からトナー付着
量を評価して現像器のトナー濃度又は現像条件等を調整
する反射法による画像濃度制御方法が提案されている。

なお、反射濃度とは、標準白色面とパターン像との反射
光量比の対数値をいう。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、前記画像濃度制御方法において、照明装
置と受光装置とを転写材の法線に対して同一直線上に配
置することは物理的に不可能で、トナー粒子の背景に生
じる影の影響が受光装置の測定値に含まれ、真のトナー
付着量を評価することができないという欠点を有してい
た。

また、トナー付着量と測定値との関係は、パターン像の
表面にトナー粒子が飽和するまでの状態と、飽和したの
ちの状態とでは異なる。即ち、反射濃度とトナー付着量
との関係は、パターン像がトナー粒子で飽和するまでは
トナー粒子の間から露出している下地部の面積によって
決定され、−旦パターン像がトナー粒子で飽和するとト
ナーの層厚によらず、トナー表面層によって決定される
ので、飽和の前後で著しく異なった変化状態を示す。定
着像ではトナーの広がり及びトナー層表面状態が変わり
、上記傾向は顕著となる。

具体的に、反射法によって画像濃度を測定すると、第１
２図において“・“で示すように、トナー付着量の少な
い領域ではトナー付着量と反射濃度とは直線的な比例関
係を示すが、トナー付着量が０　、５　ｍｇ／ｃｍ”以
上になると比例関係が崩れ、次第に曲線の傾きが緩くな
る。そして、トナー付着量が０　、８　ｍｇ／ｃｍ’以
上になると、トナー付着量の増加に拘わらず反射濃度は
一定になる。

以上のことから、反射法による画像濃度制御では、反射
濃度からトナー付着量を正確に評価できず、トナー濃度
管理が不正確で、現像器に過剰なトナーが供給されて画
像上にかぶり、濃度むらが現れて、画質不良を招（とい
う問題点を有していた。

そこで、本発明者は種々検討を重ねた結果、紙などの透
光性の転写材では、トナーの付着した転写材を照明し、
その透過光量を測定して計算された透過濃度は、第７図
において“○”で示すように、トナー付着量とほぼ直線
的な比例関係を示すことを知見した。

（課題を解決するめの手段） 本発明は、前記知見に基づいてなされたもので、一実施
例を示す第１，６図を参照して説明すると、粉体現像剤
を使用する画像形成装置〔複写機〕（１）に、トナー像
が転写された転写材を搬送する通路（２９）と、該通路
（２９）を搬送される転写材を照明する照明手段〔発光
素子］（３１ａ）と、該照明手段（３１ａ）によって照
明された転写材からの透過光を検出する受光手段［受光
素子］（３１ｂ）と、該受光手段（３１ｂ）からの信号
をもとに前記転写材に付着したトナー量を評価する評価
手段〔第２ＣＰＵＰ（６０）等（第６図参照）と、を設
けたものである。

（作用） 前記画像形成装置では、トナー像の転写された転写材は
通路（２９）を搬送される際に照明手段（３１ａ）で照
明され、その透過光が受光手段（３１ｂ）で検出される
。

受光手段（３１ｂ）は、受光量に応じたレベルの信号を
評価手段（６０）等に出力し、その出力値に応じて透過
濃度が演算され、これによってトナー付着量が評価され
る。

ここで、透過濃度とトナー付着量は、第１２図に示すよ
うに、直線的な比例関係にあるので、精度よくトナー付
着量が評価される。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明にかかる画像形成装置である複写機（１
）の概略構成を示す断面図で、この複写機（１）では次
のようにして画像が形成される。

開閉カバー（２）で覆われた原稿台ガラス（３）上に置
かれた原稿は、イメージリーグユニット（４）の移動と
ともに露光ランプ（５）によって照明され、その反射光
がレンズアレイ（６）を介してラインセンサ（７）に露
光され、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）
の３原色の色信号として読み取られる。

このＲ，Ｇ、Ｂの色信号は画像処理回路によって、Ｙ（
イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、若しくは
これらにＢｋ（ブラック）を加えた３値又は４値の信号
に変換されるとともに、レーザ光学系（８）に伝えられ
る。本実施例の複写機は３色分画像を有しておらず、各
色作像時にイメージリーグユニット（４）は毎回スキャ
ンし、これに基づいて順次Ｙ、Ｍ、Ｃ又はＹ、Ｍ、Ｃ，
Ｂｋの信号がレーザ光学系（８）に伝えられる。

レーザ光学系（８）は、前記Ｙ、Ｍ、Ｃ又はＹ。

Ｍ、Ｃ，Ｂｋの信号に基づいた各色についての像形成用
レーザ光をポリゴンミラー（９）、ｆθレンズ（１０）
、反射ミラー（１１）を介して感光体ドラム（１２）に
向けて照明する。

感光体ドラム（１２）は帯電チャージャ（１３）にて帯
電され、前記レーザ光の露光によって静電潜像が形成さ
れる。

この静電潜像は感光体ドラム（１２）の回転とともに矢
印（ａ）方向に移動し、現像器（１４）、〜（１７）と
の対向部でトナーが供給されて現像される。なお、現像
器（１４）、〜、（１７）はトナーとキャリアとからな
る二成分系の粉体現像剤を使用するもので、現像器（１
４）はイエロートナー、現像器（１５）はマゼンタトナ
ー、現像Ｗ（１６）はシアントナー、そして現像１ａｓ
（１７）はブラックトナーを収容しており、現像によっ
て消費された量に見合う量のトナーが夫々トナー補給装
置（４１）、〜（４４）から補給される。

現像器（１４）、〜、（１７）によって形成されたトナ
ー像は、転写チャージャ（１８）との対向部で転写材で
あるベーパ（図示せず）に転写される。

ナオ、ベーパは給紙カセット（２１）から給仕ローラ（
２２）の回転に基づいてタイミングローラ（２３）の所
まで一旦搬送され、そこでタイミングをとってタイミン
グローラ（２３）にて転写ドラム（２４）の下部に搬送
される。転写ドラム（２４）の下に搬送されたベーパは
、チャック（２５）に先端を保持され、転写ドラムく２
４）の回転に基づいて外周面に保持されて転写チャージ
ャ（１８）との対向部を通過していく。また、トナー像
とベーパとのタイミングは、転写ドラム（２４）の側部
に設けた転写ドラムスインチ（２６）でチャック（２５
）を検出し、その検出信号を基準としてレーザ光学系（
８）の駆動することにより取られている。

転写チャージャ（１８）との対向部を通過した感光体ド
ラム（１２）の表面はクリーニング装置（１９）で残留
トナーが除去されたのち、イレーザランプ（２０）の光
照射により残留電荷が消去されて次回の現像に備える。

作成される画像が多色画像の場合、イメージリーダユニ
ット（４）が複数回スキャンし、その度にレーザ光学系
（８）からレーザを発射して再現すべき色に応じた静電
潜像を形成するとともに、その色に応じて現像器の駆動
を切り換えて前述の現像動作を繰り返し、ベーパの上に
多色の未定着カラートナー像を形成する。

すべての現像、転写が終了すると、ベーパは転写ドラム
（２４）から分離され、コンベア（２７）で定着装置（
２８）に搬送され、前記未定着カラートナー像がベーパ
に加熱定着され、通路（２９）を介してυト祇トレー（
３０）に排出される。

第２図は複写機の操作パネル（１００）を示し、そこに
はプリントキー（１０１）、テンキー（１０２）、クリ
ア／ストップキー（１０３）、画像サンプル作成スイッ
チ（１０４）、この画像サンプル作成スイッチ（１０４
）が押されたことを表示するＬＥＤ（＋０５）、現像器
セレクトキー（１０６）、同時多色複写モード選択キー
（１０７）、同時多色複写モードが選択されていること
を表示するＬＥＤ（１０８）、現像器セレクトキー（１
０６）によって選択された現像器のトナー色を表示する
ための１、ＥＤ（１１１）、〜、（１１５）が設けであ
る。

第３図は複写機の制御回路図で、第１ｃＰＵ（５０）は
、操作パネル（＋００）に設けた各種スイッチ等からの
信号を受は付けるとともに、必要な情報を出力してり、
　Ｅ　Ｄ等が点灯又は消灯するとともに、メインモータ
、現像モータ、給紙ローラクラッチ、タイミングローラ
クラッチ、帯電チャージャ（１３）、イレーザランプ（
２０）、転写チャージャ（１８）、トナー浦給モータ（
４５）、〜、（４８）等を動作制御する。

前記構成の複写機の画像濃度制御について説明する。

第４図のフローチャート、及び第５図のタイムチャート
に示すように、操作パネル（１００）上の画像サンプル
作成スイッチ（１０４）が押されると（ステップＳｌ）
、メインモータ、現像モータ、帯電及び転写チャージャ
がオンされて感光体ドラム（１２）及び周辺機器が現像
可能な状態にセットされ、イエロートナーを内蔵した現
像器（１４）が現像可能な状態に設定される。また、タ
イマ（Ｔ　−Ａ　）、（Ｔ−Ｂ）がスター・トされると
ともに、給紙ローラクラッチのオン動作に基づいて給紙
ローラ（２２）でベーパが給紙カ七ノ）（２１）から供
給される（ステップＳ２）。なお、タイマ（Ｔ−Ａ）は
、給紙カセット（２１）から供給されたベーパが、その
先端をタイミングローラ（２３）に当接し、そしてルー
プを形成する程度の長さに設定しである。

タイマ（Ｔ−Ａ）が終了すると（ステップＳ３）、給紙
ローラクラッチがオフされ、給紙カセット（２１）から
の給紙動作が停止する（ステップＳ４）。

続いて、タイマ（Ｔ　−Ｂ　）が終了するとくステップ
Ｓ５）、タイミングローラクラッチがオンしてタイミン
グローラ（２３）を回転し、ベーパの先端を転写ドラム
（２４）のチャック（２５）に保持させ、転写ドラム（
２４）を回転してペーパを転写チャージャ（１８）との
対向部に導く。また、イレーザランプ（２０）をオンし
、タイマ（Ｔ　−Ｃ）、（Ｔ−Ｄ）及び（Ｔ　−Ｅ　）
がスタートされる（ステップＳ６）。

ここで、タイマ（Ｔ　−Ｃ）はタイマ（Ｔ−Ｄ）、（Ｔ
Ｅ）に比べて相当長く設定してあり、タイマ（ＴＣ）が
カウント中はステップＳ８から８１０までの画像サンプ
ル作成動作が繰り返し実行される。

この画像サンプル作成動作において、タイマ（ＴＥ）の
カウント中に、次の動作が実行される。

すなわち、レーザ光学系（８）からレーザが感光体ドラ
ム（１２）に露光されて画像サンプル用のパターンｉｋ
）像が形成され、このパターン潜像は現像器（１４）か
らイエロートナーが供給されてイエロートナー像として
顕像化され、転写チャージャ（１８）との対向部で転写
紙に転写される。一方、イエロートナー像を失った感光
体ドラム（１２）は、クリーニング装置（１９）で表面
から残留トナーが除去されたのちイレーザランプ（２０
）の光照射によって残留電荷が消去される。

タイマ（Ｔ−Ｅ）が終了すると（ステップＳ９）、イレ
ーザランプ（２０）を消灯する（ステップ５１０）。

続いて、タイマ（Ｔ−Ｄ）が終了すると、再びイレーザ
ランプ（２０）が点灯されるとともに、タイマ（Ｔ−Ｄ
）、（Ｔ−Ｅ）が再セットされ（ステップ５１１）、現
像モータの駆動がイエロー現像器（１４）からマゼンタ
トナーを内蔵したマゼンタ現像器（１５）に切り換えら
れ（ステップ５１２）、前述と同様にしてベーパ上にマ
ゼンタトナーの画像サンプルが形成される。

タイマ（Ｔ−Ｃ）が終了するまで、以上の画像サンプル
作成動作が繰り返し実行され、ベーパ上には複写機に装
着されている現像器の数だけ画像サンプルが形成される
。なお、本実施例の複写機は、イエロー、マゼンタ、シ
アン、ブラックのトナーを内蔵した４つの現像ｍ（１４
）、〜、（１７）が装着されているので、それらの色で
作成されたパターン像がベーパ上に形成される。

タイマ（Ｔ　−Ｃ）が終了するとくステップＳ７）、現
像モータ、帯電及び転写チャージャ、タイミングローラ
クラッチがオフされるとともに、タイマ（Ｔ−Ｆ）がセ
ットされ（ステップ３１３）、イレーザランプ（２０）
の光照射によって感光体ドラム（１２）の表面から残留
電荷を消去する。

タイマ（Ｔ　−Ｆ　）が終了すると、メインモータ、イ
レーザランプ（２０）をオフして本サブルーチンを終了
する。

このように１で作成された画像サンプルは、定着装置（
２８）でベーパ上に定着され、排紙トレー（３０）に排
出されるまでの通路（２９）を通過する際に画像濃度検
出センサ（３１）、〜、（３４）で透過濃度が読み取ら
れる。

画像ｔａ度検出センサ（３１）、〜、（３４）は発光素
子（３］　ａ）、　〜、　（３４ａ）と受光素子（３ｌ
　ｂ）、　〜、　（３４ｂ）とからなり、これらは感光
体ドラム（１２）の軸方向に配置され、通路（２７）を
挾んで素子（３１ａ）と（３１ｂ）、（３２ａ）と（３
２ｂ）、（３３ａ）と（３３ｂ）、、（３４ａ）と（３
４ｂ）が夫々対向している。

第６図に画像濃度検出センサ（３１）を含む画像濃度制
御回路の構成が示してあり、（６０）は第２ＣＰＵ、（
６１）、（６２）、（６３）は抵抗、（６５）はアンプ
、（６４）、（６６）は比較器、（６７）はモータ駆動
回路である。なお、図示しないが、その他の画像濃度検
出センサ（３２）、〜、（３４）を含む回路も同様に構
成されている。

第７図は受光素子（３１ａ）から比較器（６４）への出
力Ａ、第８図は比較器（６４）から第２ＣＰＵ（６０）
への出力Ａ゛、第９図はアンプ（６５）から比較器（６
Ｇ）への出力Ｂ、第１０図は比較器（６６）から第２Ｃ
ＰＵ（６０）への出力Ｂ′を示す。

第７，９図に示すように、定着装置（２８）を通過して
通路（２９）を通り濃度検出センサ（３１）の対向部に
ベーパの先端が進入すると（時刻Ｔ。の時点）、発光素
子（３１ａ）からの光を受ける受光素子（３１ｂ）の受
光量は、前記光がペーパに遮られて低下し、それにより
出力Ａ、Ｂはそれぞれ低下する。なお、出力Ｂについて
はアンプ（６５）で増幅されているので、その出力電圧
■８は出力Ａの出力電圧■いよりも全体的に高電位であ
る。

ざらにベーパが搬送され、ペーパ上のイエロートナーの
画像サンプルが画像濃度検出センサ（３１）との対向部
に到達すると、受光素子（３１ｂ）の受ける受光量（透
過光量）が更に低下して出力ＡＢは共に更に低下しく時
刻Ｔ、の時点）、その後前記画像サンプルがセンサ（３
１）の対向部を通過すると、出力Ａ、Ｂは時刻Ｔ。から
Ｔ１までの状態に回復する。そして、画像濃度検出セン
サ（３１）との対向部をペーパの後端が通過すると、出
力Ａ。

Ｂは元の状態に（Ｋ帰する。

比較器（６４）、（６６）では、出力Ａ、Ｂの電圧値Ｖ
Ａ、Ｖ、と基準電圧Ｖ０とをそれぞれ比較し、Ｖ、、Ｖ
、≧Ｖｏならば“Ｈｉｇｈｔ”（Ｈ）信号を第２ＣＰＵ
（６０）に出力し、 Ｖ、、Ｖ、＜Ｖ、ならば“Ｌｏｗ”（Ｌ）信号を第２Ｃ
ＰＵ（６０）に出力する。

なお、基準電圧■。は、イエロー現像器（１４）に収容
されているイエロー！・ナーの濃度を管理する基準値に
対応している。

ここで、前述したように、比較器（６６）への出力Ｂは
アンプ（６５）で増幅されて出力Ａよりも高電位である
から、比較器（６４）の出力Ａ°は、第８図に示すよう
に、ペーパが画像濃度検出センサ（３１）の対向部を通
過する間、（Ｌ　）信号を継続的に出力するのに対し、
比較器（６６）の出力Ｂ′は、第１０図に示すように、
ベーパ上の画像サンプルが画像濃度検出センサ（３１）
の対向部を通過する間（時刻Ｔ１からＴ、の間）だけ（
Ｌ）信号を出力する。

第２ＣＰＵ（６０）では、比較器（６４）からの出力Ａ
°が（Ｈ）から（Ｌ）に切り換わるタイミング、即ち時
刻Ｔ０のタイミングを検出し、時刻（Ｔ、）から（Ｔ、
）の間に発せられる読み取り信号（第１１図参照）に基
づいて出力Ｂ′が（Ｔ４）か（Ｌ）かを判定する。

そして、比較器（６６）からの信号が（Ｈ）ならばイエ
ロートナーによる画像サンプルの濃度が所定の基準〆農
度よりも低いことを意味し、このときモータ駆動回路（
６７）を通じてトナー補給モータ（４５）を駆動し、現
像器（１４）に必要量のトナーを補給する。また、比較
器（６６）からの信号が（し）ならば画像サンプルの濃
度が基準濃度よりも高いことを意味し、このときトナー
は補給されない。

ここで、画像サンプルのトナー付着量と透過濃度とは、
第１２図に示すように、直線的な比例関係にあり、発光
素子（３１ａ）からベーパに照明された光の透過光量は
画像サンプルの濃度と比例関係を示すので、比較的高濃
度領域で画像濃度を調整することができる。

同様にして、マゼンタトナー、シアントナーブラックト
ナーの画像サンプルについてもトナー濃度検出センサ（
３２）、（３３）、（３４）でそれぞれ透過濃度が測定
され、必要な現像器に必要量のトナーが補給される。

なお、以上の実施例では、操作パネル（１００）に設け
た画像サンプル作成スイッチ（１０４）を押すことによ
り透過光を測定して画像濃度制御を行うものとしたが、
画像サンプル作成スイッチ（１０４）とプリントスイッ
チ（１０１）とを兼用し、プリントスイッチ（１０１）
を押したときに、ペーパ上に通常の画像を作成するとと
もに、ベーパの隅に前記画像サンプルを作成し、これを
もとに画像濃度を管理するようにしてもよい。

また、前記実施例では、ペーパの搬送方向に対して定着
装置（２８）の下流側に画像濃度検出センサ（３１）等
を設け、これにてベーパ上に定着された画像サンプルを
検出するものとしたが、前記画像濃度検出センサ（３１
）等を定着装置（２８）の上流側に設け、定着前の画像
サンプルから画像濃度を評価するようにしてもよい。

さらに、濃度管理は前記画像濃度検出センサ（３１）等
だけで行うことなく、現像器に磁気センサ等を設け、こ
れにて常時現像器のトナー濃度を測定し、その結果をも
とにトナー濃度を一定に維持するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明にかかる画像形成
装置によれば、転写材のトナー付着量と透過濃度とはほ
ぼ直線的な比例関係にあるので、透過光量をもとに評価
されるトナー付着量は極めて正確となる。

したがって、その評価結果をもとに調整される画像ａ度
が適正なものとなり、現像器からこぼれるトナーは少な
く、安定した濃度の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる画像形成装置である複写機の断
面図、第２図は操作パネルの平面図、第３図は画像作成
に関する制御回路図、第４図は画像サンプル作成サブル
ーチンのフローチャート、第５図はタイムチャート、第
６図は画像濃度評価に関する回路図、第７〜ＩＩ図は第
６図の回路における各部の出力を示す図、第１２図は第
２ＣＰＵにおける読み取り信号の出力を示す図である。 １・・・複写機、３１．〜，３４・・・画像濃度検出セ
ンサ、３１　ａ、　＋＋、　３４　ａ−発光素子、３　
ｌｂ、　〜、　３４　ｂ・・・受光素子、６０−・・第
２ＣＰＵ。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代理人　弁理士　前出　葆　はか１名 第 図 第 図 ｏＴ１ 第 図 Ｔ。 ＄ｌＯ図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉体現像剤を使用する画像形成装置に、トナー像
   が転写された転写材を搬送する通路と、該通路を搬送さ
   れる転写材を照明する照明手段と、該照明手段によって
   照明された転写材からの透過光を検出する受光手段と、
   該受光手段からの信号をもとに前記転写材に付着したト
   ナー量を評価する評価手段と、を設けたことを特徴とす
   る画像形成装置。