JP3661446B2

JP3661446B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3661446B2
Application number: JP31359698A
Authority: JP
Inventors: 直哉山▲崎▼; 徹吉田; 俊一郎宍倉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: JP2000137378A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子及び受光素子を利用した濃度検出センサにより制御用のトナー像の濃度を検知し、その検知結果に応じて作像条件を制御する複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、特に、その濃度検知センサの感度補正に有用な改良を施した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、一般に、感光体等の像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に記録用紙等に転写して定着することにより画像形成を行うようになっている。そして、このような画像形成装置では、そのトナー像が予め設定した作像条件に沿って適正にかつ安定して形成されることを維持させる必要性から、例えば、像担持体上に制御用のトナー像（パッチ）を形成してそのトナー像の濃度を濃度検知センサにより検知し、かかる検知結果を作像条件を制御する制御手段にフィードバックさせて必要な作像条件について設定変更するように構成されている。
【０００３】
上記濃度検知センサとしては、発光ダイオード等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを備え、その発光素子からの光を像担持体上の制御用トナー像に照射し、そのときの反射光（正反射光又は拡散反射光）を受光素子で受光して得られる出力値から制御用トナー像の濃度について検出するものが多く使用されている。ちなみに、この濃度検知センサには、大別すると、反射光のうち正反射光を受光するように構成された正反射型のセンサと、反射光のうち拡散反射光を受光するように構成された拡散反射型のセンサとがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような濃度検知センサを備えた画像形成装置においては、そのセンサの発光素子や受光素子の感度が温度等の環境変化や素子そのものの経時的劣化やトナー等の付着汚れ等が原因で変動してしまい、これにより初期の性能が維持されず正確な濃度検出が困難となり、ひいては正確な作像条件の制御ができなくなるという問題があった。
【０００５】
また、このような問題を解決するため、以下のような各種の対策法が提案されているが、そのいずれも何らかの課題があり、十分に満足のできるものではなかった。
【０００６】
すなわち、特開平５−３２２７６０号公報には、濃度検知センサと検出すべき画像との間に、その画像との濃度を比較する基準パッチを挿入又は貼付する可動基準板を回動自在に設け、これにより、濃度比較が必要でないとき（非検出時）には常にその可動基準板をセンサと画像との間に位置させることによってそのセンサや基準パッチがトナーにより汚れることを防止したり、光センサの補正を行うようにした濃度検出装置が示されている。しかし、この従来例の場合は、特に、基準パッチのある可動基準板が変位する構造であるため、その基準パッチと濃度検知センサとの位置関係（角度等を含む）が変動するおそれがあり、センサの補正結果がばらつくことがある。
【０００７】
また、特開平７−２２５５０１号公報には、濃度検知センサを非検出時には、蓋を有する収容容器内に移動手段により移動させて蓋をして収容するとともに、その収容容器内に設けた構成部材を用いて校正するようにし、これにより、そのセンサのトナーによる汚染を防止したり、長期にわたる安定した濃度検出を可能とし、また、外光の影響をなくしたセンサの正確な校正を可能にした画像形成装置が示されている。しかし、この従来例の場合は、濃度検知センサそのものが変位する構造であるため、前記した従来例の場合と同様に、やはりそのセンサと検出すべき画像との位置関係が変動するおそれがあり、センサの補正結果がばらつくことがある。
【０００８】
さらに、特開平９−６１２１号公報には、濃度検知センサを、その校正時には必ず測定面（受光面）を露光装置側に向けるように変位させた後、その露光装置からの光を利用してそのセンサの校正を行うようにし、これにより、濃度検知センサの校正を常に正確に行えるようにした画像形成装置が示されている。しかし、この従来例の場合にも、濃度検知センサそのものが変位する構造であるため、やはり前記した従来例の場合と同様の問題がある。
【０００９】
ちなみに、本出願人による提案である実公平８−６７９号公報には、発光素子の光量をモニタ手段により検出し、その検出結果と基準発光量との偏差を解消するように光量調整手段により発光素子の基準光量を調整した後、発光素子からの調整後の光によりトナー像から反射される光を受光素子により検出した結果と基準受光量との偏差を解消するように受光素子における受光信号を補正し、これにより、発光素子の劣化および感光材の劣化に影響されることなく、濃度検出を正確に行えるようにした濃度検出装置が示されている。しかし、この従来例の場合は、濃度検知センサにおける受光素子の他に発光量検出用のモニタ手段が必要であるためコスト高となり、また、そのモニタ手段のロット間等の性能バラツキに起因してセンサの補正結果がばらつくおそれがある。
【００１０】
この他、従来の濃度検知センサはいずれも、トナー像を担持する像担持体が用紙搬送ベルトや中間転写ベルト等のベルト部材のような低反射率のものであったりあるいは拡散反射光の拡散率が多いものである場合には、その像担持体からの反射光が少なくなるうえ、受光素子により受光される光の量もごく僅かとなる。このため、例えば、その像担持体上に制御用のトナー像がある場合とない場合とにおけるセンサの各出力値を対比してトナー像の濃度を検出しようとしても、特にそのトナー像のない場合における像担持体を検出したときの出力値が小さくなってしまう結果、上述したような対比を行って濃度を検出することは困難であった。
【００１１】
従って、本発明は、以上の問題点を解決し、大幅なコストアップを招くことなく、濃度検知センサの感度が変動してもきわめて簡易にしかも的確に補正された検知結果が安定して得られ、ひいては作像条件の制御を長期にわたり正確にかつ安定して行うことができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成し得る本発明（請求項１に係る発明）は、トナー像を像担持体上に形成する作像システムと、この作像システムで像担持体上に形成される制御用のトナー像の濃度を発光素子から発する光を照射したときの反射光を受光素子で受光して得られる出力値により検知する濃度検知センサと、この濃度検知センサにより得られる検知結果に応じて前記作像システムの作像条件を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、前記濃度検知センサとして、前記発光素子と１つの前記受光素子とを内部に収容設置する箱状の支持体を有するとともに、その支持体の内部に発光素子から発する光の一部を反射させてその１つの受光素子に受光させる基準反射面を具備するセンサを使用し、かつ、前記支持体の内部には、発光素子から発する光を照射対象物にむけて支持体内から出光させるように導くための出光用光路と、その照射対象物から反射される反射光の一部を支持体内に入光させて当該受光素子に導くための入光用光路と、発光素子から発する光の一部を基準反射面に導くための第１光路と、その基準反射面で反射された光を当該受光素子に導くための第２光路とが形成されているものである。
【００１３】
また、この画像形成装置は、濃度検知センサの感度を基準反射面で反射されて受光素子に入る発光素子からの光を受光したときに得られる当該センサの出力値を利用して補正する感度補正手段が設けられているものである。
【００１４】
感度補正手段は、例えば、制御用トナー像を検知したときの出力値をそのトナー像がない状態の像担持体を検知したときの出力値で除した値を濃度検知センサの検知結果とする処理を行うように構成される。
【００１５】
このような濃度検知センサを備えた画像形成装置によれば、発光素子から基準反射面で反射された後に受光素子に入る光を受光したときに得られる当該センサの出力値を基準値として使用することができ、これにより、拡散反射光を検知する場合であっても、濃度検知に必要なレベルの出力値が得られるようになる。
【００１６】
また、このような濃度検知センサと感度補正手段を備えた画像形成装置によれば、従来例のような校正用の基準板を当該センサの外部に設けることなく、そのセンサの補正を簡易に行うことができる。さらに、そのセンサの補正に際しては、濃度検知センサを回動させたり変位させる必要もなく常に固定した状態にしておくことができるため、そのセンサの補正をばらつくこともなく的確に行うことができる。しかも、基準反射面がセンサの支持体内部に配設されているため、かかる反射面がトナーにより汚染されることがなく（厳密には、センサ支持体に形成される発光用開口や受光用開口には光透過性の防塵部材を配設する必要がある）、基準反射面のトナー汚れに起因したセンサ補正のばらつきを回避することもできる。
【００１７】
さらに、この画像形成装置における濃度検知センサは、拡散反射型センサである場合には、制御用トナー像がない状態の像担持体を検知したときの受光量が最大濃度の制御用トナー像を検知したときの受光量の１〜５０％の範囲、より好ましくは５〜３０％の範囲となるように設定される。また、その濃度検知センサが正反射型センサである場合には、最大濃度の制御用トナー像を検知したときの受光量が制御用トナー像がない状態の像担持体を検知したときの受光量の１〜５０％の範囲、より好ましくは５〜３０％の範囲となるように設定される。
【００１８】
この場合、いずれのタイプのセンサであっても、その受光量の範囲が５０％を超えると、濃度検知センサを広範囲の感度領域で使用することができなくなり感度の悪いものとなってしまう。反対に、その受光量の範囲が１％未満になると、基準反射面から受光素子に入る光がほとんどない状態になってしまう。この結果、特に感度補正手段において制御用トナー像を検知したときの出力値をそのトナー像がない状態の像担持体を検知したときの出力値で除した値を濃度検知センサの検知結果とする処理を行う場合には、そのトナー像がない状態の像担持体を検知したときの出力値が変動すると、その除した値も大きく変動してしまい、感度補正をする際の基準値として使用できなくなる。
【００１９】
また、濃度検知センサの基準反射面は、支持体の所定部位に別体である基準反射部材を取り付けたものであるほか、支持体の一部を反射面としたものであってもよい。
【００２０】
支持体の一部を基準反射面として構成した場合には、その支持体の成形時に一体成形することが可能となり、その基準反射面の各支持体（センサ）間における差を少なくする（すべて同等の基準反射面とする）ことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明を適用したカラー画像形成装置の概要図である。このカラー画像形成装置は、水平方向に順次並べて配設されて、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の４色のトナー像のいずれか１つを専用に形成する４つの画像形成システム（作像システム）１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃと、この各画像形成システム１０で形成されるトナー像が転写される各転写位置を記録材としての記録用紙Ｐをそれぞれ通過させるように搬送する用紙搬送装置２０と、各画像形成システム１０の転写位置で記録用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱加圧して定着させる定着器３０等を備えたものである。
【００２３】
画像形成システム１０は、そのいずれも像担持体としての感光体ドラム１１、コロナ放電式の帯電装置１２、レーザビーム式の露光装置１３、前記４色のカラートナーのいずれかを収容する現像装置１４、ロール式の転写装置１５、ドラムクリーナ１６等の構成部品によってその主要部が構成されている。
【００２４】
このうち、感光体ドラム１１は、図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向に回転するようになっている。帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接近して配設されるコロトロン帯電器を有し、そのコトロン帯電器に図示しない電源から所定の帯電用電圧を印加することによって感光体ドラム１１を所定の表面電位に帯電させるようになっている。露光装置１３は、半導体レーザや光学系などを有し、図示しない画像処理装置等から送信される画像情報（信号）に応じて半導体レーザから発振されるレーザビームＢｍを感光体ドラム１１の表面に光学系により導いて照射することにより静電潜像を形成するようになっている。ちなみに、画像情報は、例えばこの画像形成装置が複写機である場合には原稿読み取り装置により読み取られる複写用原稿の画像情報であり、また、プリンタである場合には外部機器等にて作成されて入力されるプリント情報である。なお、帯電装置１２としては帯電ロール式等の接触型のものを使用したり、また露光装置１３としてはＬＥＤアレイ式のものを使用してもよい。
【００２５】
また、現像装置１４は、感光体ドラム１１と対向した位置で回転する現像ロールを有し、その現像ロールにより装置内に収容されているトナーを感光体ドラム１１との対向位置（現像領域）に供給するとともに、その現像ロールに図示しないバイアス電源から所定の現像バイアスを印加することによって感光体ドラム１１の潜像部分にのみトナーを静電的に付着させるようになっている。転写装置１５は、感光体ドラム１１に接して回転する転写ロールを有し、その転写ロールに図示しない電源から所定の転写電流を印加することによって感光体ドラム１１上のトナー像を記録用紙Ｐ側に静電的に転移させるようになっている。
【００２６】
用紙搬送装置２０は、複数のロール２２〜２５（ロール２２が駆動用ロール）に架張されて矢印Ｂ方向に回転する無端状の用紙搬送ベルト２１を、そのロール２２とロール２３の間となるベルト２１部分が各画像形成システム１０の感光体ドラム１１と転写装置１５の間（転写位置）を通過するような状態で配設したものである。そして、用紙搬送ベルト２１に、用紙収容トレイ２６からフィードロール２７やレジストレーションロール２８により供給される記録用紙Ｐを吸着させた状態で前記した各転写位置を順次通過させるようにして搬送するようになっている。また、用紙搬送ベルト２１は、後述する制御用のトナー像を形成するための像担持体としても使用されるようになっている。図中の２９はベルトクリーナである。
【００２７】
定着器３０は、圧接された状態で回転する加熱ロール３１及び加圧ロール３２を備えたロール式のものである。また、この定着器３０は、記録用紙Ｐが通過する部分が開口したカバー３３を有しており、さらに、その加熱ロール３１の表面温度が図示しない温度センサにより測定され、その測定結果が加熱ロール３１の加熱源の制御部にフィードバックされて加熱ロール３１が所定の定着温度に加熱されるようになっている。
【００２８】
そして、このカラー画像形成装置においては、画像形成システム１０Ｃの下流側に、所定の画像形成システム１０により形成される制御用のトナー像（パッチ：patch ）の濃度を検知するための１つの濃度検知センサ４０が用紙搬送ベルト２１の搬送面側に近接対向した状態で配設されている。
【００２９】
この濃度検知センサ４０は、図２に示すように、発光ダイオード等の発光素子４１と、フォトダイオード等の受光素子４２と、これら発光素子４１及び受光素子４２を収容設置して支持する支持体としてのプラスチック製のホルダ４３と、基準反射面４４とでその主要部が構成されている。
【００３０】
ホルダ４３は、その外観がほぼ直方体形状からなるいわば箱状の形態からなるものであり、その内部が、発光素子４１から発する光Ｈ₁を照射対象物（この例では制御用トナー像Ｔ_patch又は用紙搬送ベルト２１）にむけてホルダ４３内から出光させるように導くための出光用光路４５と、上記照射対象物から反射される反射光のうち特定の拡散反射光Ｈ₂をホルダ４３内に入光させて受光素子４２に受光させるように導くための入光用光路４６と、発光素子４１から発する光Ｈ₃の一部を基準反射面４４に導くための第１光路４７と、その光Ｈ₃の反射光（以下、単に「直接反射光」ともいう）Ｈ₄を受光素子４２に導くための第２光路４８とが形成されている。図２中の符号５６は出光用開口、５７は入光用開口、５８は開口５６、５７を塞ぐように取り付けられるガラス、透明プラスチック等からなる光透過性の防塵部材を示す。
【００３１】
ちなみに、このセンサ４０は、照射対象物からの特定の拡散反射光Ｈ₂を受光して濃度を検出する、いわゆる拡散反射型のセンサである。また、基準反射面４４は、ホルダ４３の一部をそのまま反射面として形成したものであり、この実施形態における反射面４４はホルダ４３のプラスチック成形時に一体成形して形成したものである。この基準反射面４４の反射特性は、平滑面であってもそれ以外（例えば微細凹凸面、鋸歯状の面）のものであってもよく特に制約されるものではないが、通常、後述する基準受光量の設定条件に従って適宜設定される。
【００３２】
また、この濃度検知センサ４０は、一般に、図４に示すように、正反射型センサ及び拡散反射型センサのいずれであっても、制御用トナー像がない場合における受光素子４２の受光量が大きいとそのセンサ出力が飽和して感度（出力値の差分）が低くなってしまうため、これを回避する観点から、その受光素子４２の受光量を低めの「基準受光量」に設定している。その基準受光量の設定（調整）は、第１光路４７及び第２光路４８の寸法（特にその光路の断面積）や、基準反射面４４の反射特性や、発光素子４１の発光量等を適宜設定することによって行っている。第１光路や第２光路の寸法により基準受光量を設定する場合には、上記第１光路４７又は第２光路４８に光量調整手段を設け、その調整手段により行うように構成してもよい。
【００３３】
この実施の形態では、濃度検知センサ４０が拡散反射型センサであるため、その基準受光量が、制御用トナー像として最大の濃度を使用して検知したときに得られる受光量の１０％程度となるように第１光路４７及び第２光路４８の寸法（絞り）を適宜調整することにより設定している。図５は、このような基準受光量を設定した場合におけるセンサ４０の出力感度を概念的に示すものである。この図５に示すように、最大濃度の制御用トナー像における出力値（受光量に相当）を「１００」とした場合、この実施形態のセンサ４０は基準受光量を上記したように最大濃度の制御用トナー像を検知したときの受光量の１０％程度の値となるように設定しているため、その出力特性曲線（図中の実線）の勾配が大きくなり、感度が高いものとなっている。これに対して、同図の二点鎖線で示すように、その基準受光量を５０％を超える高い値に設定した場合には、その出力特性曲線の勾配が小さくなり、感度が低いものとなってしまう。
【００３４】
さらに、この濃度検知センサ４０は、センサコントローラ５２と接続されている。このセンサコントローラ５２は、発光素子４１の発光光量を制御したり、受光素子４２の受光により得られる出力値を中央制御部５１に送信するようになっている（図３参照）。
【００３５】
また、このカラー画像形成装置においては、図３に示すように、濃度検知センサ４０からの出力値を必要な感度補正処理を行った後に得られる値をセンサの検知結果とし、その検知結果に応じて画像形成プロセス条件を適宜設定するための制御系が装備されている。
【００３６】
図３において、符号５０Ｋ，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃは、各画像形成システム１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ毎のプロセス条件を個別に制御する第１〜第４コントローラであり、そのいずれも各画像形成システム１０における帯電装置１２の帯電電位、露光装置１３の露光量（潜像電位）、現像装置１４の現像バイアス、転写装置１５の転写電流などの画像形成プロセス条件を必要に応じて適宜設定変更できるようになっている。
【００３７】
また、符号５１は、このカラー画像形成装置全体の動作を制御するための中央制御部（ＣＰＵ）である。この中央制御部５１には、前記した各コントローラ５１が接続されているほか、濃度検知センサ４０用のセンサコントローラ５２、前記した濃度検知センサ４０の感度を補正するための後述する処理を行うための制御プログラムや画像形成プロセス条件の設定に関する処理を行うための制御プログラム等が格納されているリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）５３、所要の処理情報を記憶したり読み出したりするためのランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５４、電源スイッチやスタートスイッチや各種機能ボタンや表示部等が配設されている操作表示部５５等が接続されている。従って、この制御部５１は、濃度検知センサ４０の感度を補正するための所定の処理を行うとともに、その補正処理されたセンサの検知結果からプロセス条件の設定変更の要否を判断して必要な設定変更に関する情報を前記各コントローラ５０に対してそれぞれ送信する機能を備えている。
【００３８】
ちなみに、この実施の形態では、濃度検知センサ４０による濃度検知は、装置本体の電源投入時や、規定時間経過時や、画像形成枚数の規定枚数到達時等の予め設定された時期に行われるようになっている。また、その濃度検知時に形成される制御用のトナー像Ｔ_patchは、各画像形成システム１０によって所定の濃度や寸法形状からなる各色の単色トナー像として形成され、その後、用紙搬送ベルト２１上にそれぞれ転写されて濃度検知センサ４０の直下を通過する際に個々に検知されるようになっている。
【００３９】
次に、このカラー画像形成装置の動作について説明する。
【００４０】
まず、フルカラー画像を形成する画像形成プロセスについて説明する。はじめに操作表示部５５におけるスタートボタンが押されて画像形成（コピー又はプリント）の開始命令を受けると、各画像形成システム１０、用紙搬送装置２０、定着器３０等が所定のタイミングで始動する。
【００４１】
各画像形成システム１０ではいずれも、回転する感光体ドラム１１の表面が帯電装置１２により所定の表面電位に均一に帯電された後、露光装置１３により画像情報に応じてレーザビームＢｍが照射されて所定の表面電位からなる静電潜像が形成され、続いて、その静電潜像は所定の現像バイアスが印加された状態の現像装置１４により現像されることにより、感光体ドラム１１上に所定色のトナー像が形成される。
【００４２】
続いて、各画像形成システム１０にて形成されたブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各トナー像は、所定のタイミングで用紙搬送装置２０の搬送ベルト２１に供給されて各転写位置を通過するように搬送される記録用紙Ｐに対し、所定の転写電流が印加された状態の転写装置１５により静電的に、しかも重ね合わせられるようにして順次転写される。
【００４３】
そして、画像形成システム１０Ｃによる転写が終了した後の記録用紙Ｐは、用紙搬送装置２０の搬送ベルト２１から剥離された後、定着器３０に送り込まれて定着処理される。すなわち、所定の定着温度に加熱された加熱ロール３１と加圧ロール３２との圧接部内を転写後の記録用紙Ｐが通過することにより、トナー像のトナーが加熱・加圧されて用紙Ｐ上に融着される。
【００４４】
最後に、定着後の記録用紙Ｐは、定着器３０から送り出されるとともに、排出ロール３５によって装置本体１の外に排出される。以上のプロセスを経ることによって、基本的なフルカラー画像の形成動作が終了する。
【００４５】
このような画像形成が行われるカラー画像形成装置においては、各画像形成システム１０で形成される各色のトナー像は予め設定された基準濃度でもって形成されるようになっているが、その後、種々の要因によってその基準濃度で形成されなくなる場合がある。このため、予め設定された所定の時期に濃度検知センサ４０によって濃度検知を行い、その検知結果に応じて必要な画像形成プロセス条件の設定変更が行われる。また、濃度検知センサ４０は、温度等の環境条件や素子の経時劣化等によってその感度が変動又は低下する（図１０、図１１参照）。そこで、このカラー画像形成装置では、前述したような濃度検知センサ４０についての感度補正を行う制御系が設けられている。
【００４６】
次に、このカラー画像形成装置における濃度検知、感度補正及び画像形成プロセス条件設定に関する制御系の動作について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４７】
この画像形成装置における制御系の場合、前記したように予め設定された濃度検出時期になったと判断されると（ステップ１：Ｓ１）、中央制御部５１とセンサコントローラ５２により、濃度検知センサ４０の感度補正用の処理と制御用トナー像の濃度検知が所定の制御プログラムに従って実行される（Ｓ２）。
【００４８】
初めに、この実施の形態で使用されている拡散反射型の濃度検知センサ４０の特性について説明するに、制御用トナー像の単位面積当たりのトナー量に対するセンサ出力の特性は、図８に示すような結果が得られるようになっている。すなわち、この実施形態における濃度検知センサ４０は、そのセンサ出力値が、同図に併せて示す従来の拡散反射型センサのセンサ出力に比べ、発光素子４１から発する一部の光Ｈ₃がホルダ４３内の基準反射面４４で反射されて受光素子４２に直接入る直接反射光Ｈ₄の出力分：Ｖ_H4が付加されたものとなる。これにより、特に、従来の拡散反射型センサではほとんど得られなかった（ほぼゼロに近い）、制御用トナー像のない（クリーンな）用紙搬送ベルト２１のみにおけるセンサ出力値：Ｖ_cleanが、直接反射光Ｈ₄の出力分：Ｖ_H4を加えた値（Ｖ_clean＋Ｖ_H4）として得られるようになる。つまり、従来の拡散反射型センサにおいては、用紙搬送ベルト２１は低反射率のものであったり拡散反射光の拡散率が多いものであるため、そのベルト２１面で反射されて受光素子４２に実際に受光される光Ｈ₂の量がきわめて少なくなり、その結果、センサ出力値：Ｖ_cleanがほぼゼロに近い値になっていたのである。
【００４９】
また、従来の拡散反射型センサにより、例えば、制御用トナー像のないクリーンな用紙搬送ベルト２１の反射特性を検知したときに得られる出力値：Ｖ_cleanを基準にし、その後、制御用トナー像（パッチ）を検知したときに得られる出力値：Ｖ_patchを前記基準とする出力値：Ｖ_cleanで除した値（Ｖ_patch／Ｖ_clean）を検知結果として使用しようとした場合、その除した値は、図９に示すように、センサ出力値：Ｖ_cleanが前述したようにほぼゼロに近い小さな値であるため、急激に増加する値になるか或いは無限大に大きな値になってしまう。これにより、制御用トナー像が濃くなる程（トナー量が多くなる程）センサ出力が飽和状態になり正確な検知測定ができなくなってしまう。しかも、制御用トナー像のない用紙搬送ベルト２１のセンサ出力値：Ｖ_cleanが少しでも変動した場合には、検知結果として使用しようとする前記除した値（Ｖ_patch／Ｖ_clean）も大きく変動してしまうこととなり、このことによっても正確な検知測定ができなくなる。
【００５０】
そこで、この実施の形態では、上記直接反射光Ｈ₄が得られる濃度検知センサ４０（図２）を使用することに加え、ステップ２において、図７のフローチャートで示すように、先ず感度補正用処理の前工程として、その濃度検知センサ４０により制御用トナー像のないクリーンな用紙搬送ベルト２１の検知が行われるようになっている（Ｓ１０）。そして、そのときに得られる出力値：（Ｖ_clean＋Ｖ_H3）は例えばＲＡＭ５４に一時的に記憶される。このときの用紙搬送ベルト２１の検知は、後述する制御用トナー像を形成する位置となるベルト２１の部位について（その制御用トナー像が形成される直前に）行うことが望ましい。
【００５１】
続いて、濃度検知動作として、その用紙搬送ベルト２１上に画像形成システム１０により所定の制御用トナー像（パッチ）Ｔ_patchを形成し、そのトナー像の濃度検知センサ４０による検知を行う（Ｓ１１）。しかる後、感度補正用処理の後工程として、その濃度検知時に得られるセンサ出力値：（Ｖ_patch＋Ｖ_H4）を先の記憶したセンサ出力値：（Ｖ_clean＋Ｖ_H4）で除した値：｛（Ｖ_patch＋Ｖ_H4）／（Ｖ_clean＋Ｖ_H4）｝…▲１▼を演算する（Ｓ１２）。
【００５２】
このようなステップ２（ステップ１０〜１２）における感度補正用の処理と濃度検知を行った後、先に演算された値▲１▼が濃度検知センサ４０の検知結果として確定される（Ｓ３）。そして、その検知結果（センサ出力値）が予め設定された許容範囲内にあるか否かが判断され（Ｓ４）、その許容範囲内であれば画像形成プロセス条件の設定変更は不要とされるが、その許容範囲を超える場合にはその条件の設定変更は必要とされ、所定のプロセス条件の設定が行われる（Ｓ５）。この濃度検知の結果に応じて設定するプロセス条件としては、例えば、露光光量、帯電電位、現像バイアス電位、トナー濃度等であるが、これに限定されるものではない。
【００５３】
このような感度補正をすることにより、図９に示すように、制御用トナー像の濃度が高くても（トナー量が多くても）、センサの感度が飽和することなく、そのトナー像の濃度がセンサ４０により確実に検知測定されるようになる。また、制御用トナー像のないクリーンな用紙搬送ベルト２１のセンサ出力値：Ｖ_cleanが変動することがあっても、その値：Ｖ_cleanに比べて直接反射光Ｈ₄のセンサ出力値：Ｖ_H4が十分に大きな値でありかつ一定しているため、Ｖ_cleanの値が変動したとしても、基準反射面４４で反射される直接反射光Ｈ₄によるセンサ出力値Ｖ_H4が常にほぼ一定した十分な値として得られるようになる。この結果、前記除した値▲１▼が全体としては大きく変動することがなくなる。
【００５４】
ちなみに、基準反射面４４は、図２に示すように、ホルダ４３の内部に設置されており、そのホルダ４３の内部には防塵部材５８によってトナー等の粉塵が侵入してこないようになっているため、その反射面４４がトナー等の付着により汚染されることがなく、その結果、その反射面４４で反射される直接反射光Ｈ₄の光量も当該反射面４４の変化が原因で変動することがない。したがって、その反射光Ｈ₄によるセンサ出力値Ｖ_H4も安定した値として得られるのである。
【００５５】
また、このような感度補正を行うことにより、例えば、図１０ａに示すように濃度検知センサ４０のセンサ出力が温度変化により使用初期の出力特性に対して変動しても、制御用トナー像を検出したときの濃度検知センサ４０の出力値をそのトナー像のない用紙搬送ベルトを検出したときの出力値で除した値▲１▼をセンサの検知結果とする処理を行うことによって、基準反射面４４で反射されて受光される直接反射光Ｈ₄によるセンサ出力値Ｖ_H4も発光素子４１や受光素子４２の温度変化に起因する変動にともなって同様に変化するため、使用初期の場合における出力特性とほぼ同じ出力特性が得られるようになる（同図ｂ）。この結果、センサ４０の感度が容易かつ的確に補正される。
【００５６】
さらに、図１１ａに示すように、濃度検知センサ４０のセンサ出力が発光素子４１や受光素子４２の経時変化により使用初期の出力特性やそれ以外に予め設定した規定時期における規定の出力特性に対して変動しても、前記と同様に除した値▲１▼をセンサの検知結果とする処理を行うことによって、基準反射面４４で反射されて受光される直接反射光Ｈ₄によるセンサ出力値Ｖ_H4も発光素子４１や受光素子４２の経時変化による変動にともなって同様に変化するため、使用初期や前記規定時期における出力特性とほぼ同じ出力特性が得られるようになる（同図ｂ）。この結果、センサ４０の感度が容易かつ的確に補正される。
【００５７】
以上のことから、この画像形成装置においては、温度変化や経時変化により濃度検知センサ４０の感度が変動しても、その感度をきわめて簡易に補正することができ、ひいては正確な画像形成プロセス条件を設定することができるようになる。
【００５８】
［他の実施の形態］
実施の形態１では、濃度検知センサ４０として、ホルダ４３に第１光路４７及び第２光路４８を形成し、そのホルダ４３の一部を基準反射面４４として使用する構成からなるセンサについて例示したが、本発明では、図１２や図１４に示すように、ホルダ４３とは別体の基準反射板５９をホルダ４３内に配設してその反射板５９の表面を基準反射面４４とする構成からなるセンサを使用してもよい。この場合、基準反射板５９は、前記した基準受光量の設定に必要な反射特性の得られる表面（片面）を有するものであれば、その材質や構造等については特に制約されるものではない。この実施の形態では、その基準反射板５９として例えば、合成樹脂等にて白色又は灰色の平板として形成され、その表面において拡散反射光が得られるように構成したものを使用している。
【００５９】
図１２に示す濃度検出センサ４０は、そのホルダ４３の内部に実施の形態１と同じ第１光路４７と第２光路４８を出光用光路４５と入光用光路４６との間に形成し、その第１光路４７と第２光路４８の交わる部分に基準反射板５９を取り付けたものである。この場合、基準反射板５９の取付け方法としては、例えば、図１３ａに示すようにホルダ４３の所定位置に基準反射板５９の形状と相応する形状からなる取付け溝部４３ａを形成し、その取付け溝部４３ａに基準反射板５９を単に嵌め合いにするか更に接着剤を併用して固定する方法を採用することができる。さらに、この場合においては、その取付け溝部４３ａの上端部側に、図１２ｂに示すような係止突起４３ｂを形成し、その係止突起４３ｂにより取付け溝部４３ａに装着した基準反射板５９の上面を係止して固定する方法を採用することもできる。このような取付け方法を採用した場合には、その取付け溝部４３ａや係止突起４３ｂをホルダ４３の成形時に一体成形して形成することができるため、取付け溝部４３ａや係止突起４３ｂをホルダ４３毎にばらつくこともなく同等にかつ正確に形成することができる。また、これにより基準反射板５９を所定の位置に簡単にかつ精度よく（各センサ間でのばらつきもなく）取付けことができる。
【００６０】
一方、図１４に示す濃度検知センサ４０は、そのホルダ４３として広い内部空間４３ｃを有するものを使用し、その内部空間４３ｃ内に設置した発光素子４１と受光素子４２の間に対向するような状態で定してすることができようにを確実かつ正確に固定するように基準反射板５９を取り付けたものである。この場合、基準反射板５９の取付け方法としては、例えば、図１５に示すようにホルダ４３の所定位置に基準反射板５９を載置する取付け突片４３ｄを形成し、その取付け突片４３ｄ上に基準反射板５９を載置するように取り付けて固定する方法を採用することができる。ただし、このセンサ４０の場合には、発光素子４１から発する光の一部が受光素子４２に（基準反射板を介さず）直接受光されるようになる。この直接的に受光される光の割合が基準反射面４４で反射されて受光される光に比べて少ない場合には、この直接的に受光される光があっても構わないが、この直接的に受光される光により基準反射面４４からの反射光Ｈ₄の占める割合が減少して、その反射光Ｈ₄によるセンサの感度補正特性が低下してしまうことを確実に解消する観点からは、発光素子４１と受光素子４２の間に、図１４に二点鎖線で示すような上記直接光を遮断するための遮光部材４３ｅを設けて上記直接的に受光される光をなくすことが望ましい。
【００６１】
また、実施の形態１では、濃度検知センサ４０として拡散反射型のものを使用した場合について説明したが、本発明では、図１６に例示するように、発光素子４１から発する光Ｈ₁が制御用トナー像又は用紙搬送ベルト２１において正反射される正反射光Ｈ₅を受光素子４２で受光する、正反射型のセンサ４０を使用することも可能である。そして、このような正反射型の濃度検知センサ４０を使用する場合には、例えば、図１７に示すように、その基準受光量（最大濃度の制御用トナー像を検知したときの受光量）が、制御用トナー像のない用紙搬送ベルト２１を検知したときに得られる受光量の１０％程度となるように、その第１光路４７や第２光路４８の寸法等を適宜調整することにより設定される。
【００６２】
さらに、実施の形態１では、制御用トナー像を用紙搬送ベルト２１に形成するタイプのカラー画像形成装置を適用した場合を説明したが、この発明は、図１８に例示するように中間転写ベルト８０に制御用トナー像を形成し、それを濃度検知センサ４０により検知するタイプのカラー画像形成装置を適用してもよく、この場合も実施の形成１と同様の作用効果が得られる。図１８において符号８１はロール式の二次転写装置、８２は二次転写後の記録用紙Ｐを搬送するための用紙搬送ベルトである。このような中間転写ベルト８０（中間転写方式）を利用したカラー画像形成装置の場合には、各画像形成システム１０で形成されたトナー像は一旦中間転写ベルト８０上に（多重）転写された後、記録用紙Ｐに二次転写されるようになる点で異なるのみで、それ以外については実施の形態１に係る画像形成装置と同様のプロセスにてカラー画像が形成されるようになっている。
【００６３】
また、本発明は、制御用トナー像をベルト形態の像担持体（２１、８０）に形成する画像形成装置に限らず、制御用トナー像をドラム形態の像担持体（用紙搬送ドラム、中間転写ドラムなど）に形成する画像形成装置にも同様に適用することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光素子からの光の一部が支持体内にある基準反射面で反射されてから直接入る構造の濃度検知センサを使用しているので、濃度検知時には、制御用トナー像又は像担持体からの反射光のほかに、その基準反射面で反射されて受光される光も併せて受光素子に受光されるようになり、その双方の光を受光したときに得られる出力値を利用することが可能となる。これにより、たとえ拡散反射光により濃度検知を行う場合であっても、その濃度検知に必要なレベルの出力値が得られるようになる。また、その出力値を利用することにより濃度検知センサの感度補正を行うこともできる。
【００６５】
また、その基準反射面で反射されて受光される光を含めた受光量により得られるセンサ出力値を使用して濃度検知センサの感度補正を行うようにしているため、濃度検知センサの感度が経時変化等の要因により変動しても、きわめて簡易にしかも的確に補正された検知結果が安定して得られ、ひいては作像条件の制御を長期にわたり正確にかつ安定して行うことができるようになる。
【００６６】
さらに、従来例のようにセンサ校正用の校正（基準）板やモニタ検出手段などを設ける必要がなく、その校正板やセンサそのものを校正時に移動させる必要もない。このため、大幅なコストアップを招くことがなく、濃度検知センサそのものを簡易な構造のものとすることができる。また、そのセンサを移動させる必要もその移動のための移動機構を設ける必要もないことから、その移動による感度の低下やばらつきを誘発したりあるいは移動機構の繰り返し動作による故障の発生を誘発させるおそれもない。しかも、基準反射面は、支持体内にあるため、トナー等によって汚染されることもなく、清浄な状態で一定に保たれるようになり、このことによってもセンサの感度のばらつきやその後の作像条件の制御のばらつきの発生を抑止することができる。
【００６７】
また、濃度検知センサにおいて、制御用トナー像がない状態の像担持体を検知したときの受光量を特定することにより、かかるセンサを感度よく使用することができる。しかも、制御用トナー像を検知したときの出力値をそのトナー像がない状態の像担持体を検知したときの出力値で除した値を濃度検知センサの検知結果として使用する場合、そのトナー像がない状態の像担持体を検知したときの出力値が変動してもほぼ一定した検知結果が得られるようになり、正確な感度補正やその後の作像条件の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る画像形成装置の要部概要図である。
【図２】実施の形態１における（拡散反射型）濃度検知センサとその関連部品を示す断面説明図である。
【図３】濃度検知とその検知結果に応じて行う画像形成プロセス条件の設定に関する制御系を示すブロック説明図である。
【図４】反射型センサにおける受光量と感度特定との関係を示す相関図で、（ａ）は正反射型センサの場合、（ｂ）は拡散反射型センサの場合を示す。
【図５】図２の濃度検知センサにおける基準受光量の設定例を示す説明図である。
【図６】濃度検知、感度補正及びプロセス条件設定に係る制御系の動作内容を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１における感度補正に係る制御系の動作内容を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１及び従来例における拡散反射型センサの出力特性を示す説明図である。
【図９】実施の形態１及び従来例における拡散反射型センサの出力値を利用して得られる検知結果（除した値）の様子を示す説明図である。
【図１０】実施の形態１における濃度検知センサの感度補正による効果を示すもので、（ａ）は環境変化によるセンサ出力の変動の様子を示し、（ｂ）は感度補正を行って得られる検知結果（除した値）を示す。
【図１１】実施の形態１における濃度検知センサの感度補正による効果を示すもので、（ａ）は経時変化によるセンサ出力の変動の様子を示し、（ｂ）は感度補正を行って得られる検知結果（除した値）を示す。
【図１２】濃度検知センサ（特に基準反射面）の他の実施形態を示す要部概要図である。
【図１３】図１２の基準反射板の取付け構造を示す要部断面図である。
【図１４】濃度検知センサ（特に基準反射面とホルダ内の構造）の他の実施形態を示す要部概要図である。
【図１５】図１４の基準反射板の取付け構造を示す要部断面図である。
【図１６】正反射型の濃度検知センサとその関連部品を示す断面説明図である。
【図１７】図１６の濃度検知センサにおける基準受光量の設定例を示す説明図である。
【図１８】本発明が適用される画像形成装置の他の構成例を示す要部概要図である。
【符号の説明】
１０…画像形成システム（作像システム）、１１…感光体ドラム（像担持体）、２１…用紙搬送ベルト（像担持体）、４０…濃度検知センサ、４１…発光素子、４２…受光素子、４３…ホルダ（支持体）、４４…基準反射面、５９…基準反射板、８０…中間転写ベルト（像担持体）、Ｔ_patch…制御用トナー像。

Claims

トナー像を像担持体上に形成する作像システムと、
この作像システムで像担持体上に形成される制御用のトナー像の濃度を発光素子から発する光を照射したときの反射光を受光素子で受光して得られる出力値により検知する濃度検知センサと、
この濃度検知センサにより得られる検知結果に応じて前記作像システムの作像条件を制御する制御手段とを有する画像形成装置において、
前記濃度検知センサとして、前記発光素子と１つの前記受光素子とを内部に収容設置する箱状の支持体を有するとともに、その支持体の内部に発光素子から発する光の一部を反射させてその１つの受光素子に受光させる基準反射面を具備するセンサを使用し、
かつ、前記支持体の内部には、発光素子から発する光を照射対象物にむけて支持体内から出光させるように導くための出光用光路と、その照射対象物から反射される反射光の一部を支持体内に入光させて当該受光素子に導くための入光用光路と、発光素子から発する光の一部を基準反射面に導くための第１光路と、その基準反射面で反射された光を当該受光素子に導くための第２光路とが形成されていることを特徴とする画像形成装置。
濃度検知センサの感度を基準反射面で反射されて受光素子に入る発光素子からの光を受光したときに得られる当該センサの出力値を利用して補正する感度補正手段が設けられ、
かつ、この感度補正手段が、制御用トナー像を検知したときの出力値をそのトナー像がない状態の像担持体を検知したときの出力値で除した値を濃度検知センサの検知結果とする処理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
濃度検知センサは、拡散反射型センサである場合には、制御用トナー像がない状態の像担持体を検知したときの受光量が最大濃度の制御用トナー像を検知したときの受光量の１〜５０％の範囲となるように設定され、また、正反射型センサである場合には、最大濃度の制御用トナー像を検知したときの受光量が制御用トナー像がない状態の像担持体を検知したときの受光量の１〜５０％の範囲となるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。