JP2002214856A

JP2002214856A - 画像形成装置

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Publication number: JP2002214856A
Application number: JP2001011938A
Authority: JP
Inventors: 高志 ▲濱▼; Takashi Hama; Hiroshi Nakazato; 博中里
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: JP3770088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のローラにベルト状像担持体が掛け渡さ
れた構造において、ベルト状像担持体に付着するトナー
量を高精度に測定することができる画像形成装置を提供
する。【解決手段】実際のトナー量測定に先立って、ローラ
の偏心成分が求められる。そして、実際のトナー量測定
にあたっては、この偏心成分を用いて、実際にトナー量
を測定するために得られたサンプリングデータ、つまり
光量信号比を補正することによってローラ偏心に起因す
るセンサと中間転写ベルトとのセンシング距離の変動が
補正される（ステップＳ７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のローラに
掛け渡されたベルト状像担持体に付着するトナー量を測
定する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、複写機およびファクシミリ装
置などの電子写真方式の画像形成装置では、ベルト状像
担持体上にトナー像を形成するものがある。例えば、特
開平１１−２５８８７２号公報に記載された装置では、
２つのローラに掛け渡された転写ベルト（ベルト状像担
持体）に沿って４つのプロセスユニットが配置されてい
る。各プロセスユニットは感光体上に潜像を形成し、該
潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。これらの
プロセスユニットで形成されるトナー像は互いに異なる
トナー色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）を
有しており、各トナー像は相互に重なり合うように転写
ベルトに転写される。こうして、カラー画像が転写ベル
トに形成される。

【０００３】また、この装置では、トナー像の画像濃度
を調整するために、転写ベルト上に所定パターンのトナ
ー像（パッチ画像）を形成し、その濃度を濃度センサで
測定している。この濃度センサは、転写ベルトに光を照
射する発光素子と、転写ベルトから反射された光を受光
する受光素子とを備えており、受光素子からの出力に基
づき転写ベルトに付着するトナー量を求めることでトナ
ー像の画像濃度を測定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、転写ベ
ルトは複数のローラに掛け渡されており、一部のローラ
が少なからず偏心を有しているため、次のような問題が
あった。すなわち、この種の装置では、ローラの偏心に
よりセンサから転写ベルト（ベルト状像担持体）までの
距離（以下「センシング距離」という）が不安定に変動
し、その距離変動によってセンサ出力が不安定になる。
その結果、正確な測定が困難となっている。

【０００５】また、上記従来例では次のような問題もあ
った。すなわち、ローラから離れた位置では、転写ベル
トはベルト移動方向に対してほぼ直交する方向にばたつ
いており、センシング距離がランダム、あるいは不安定
に変動し、その距離変動によってセンサ出力が不安定に
なって正確な測定が困難になっている。

【０００６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、複数のローラにベルト状像担持体が掛け渡された
構造において、ベルト状像担持体に付着するトナー量を
高精度に測定することができる画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる画像形
成装置は、複数のローラに掛け渡されたベルト状像担持
体と、前記複数のローラのうちの一のローラの近傍に配
置されて前記ベルト状像担持体からの光を受光し、その
受光量に応じた信号を出力するセンサと、前記センサか
らの出力に基づき前記ベルト状像担持体に付着するトナ
ー量を求める制御手段とを備えた画像形成装置であっ
て、上記目的を達成するため、前記ベルト状像担持体の
周長は前記一のローラの周長の整数倍で、かつ、前記一
のローラが２回以上回転することで前記ベルト状像担持
体を１周させるように構成し、しかも、前記ベルト状像
担持体へのトナー像の形成に先立って、前記ベルト状像
担持体を回転移動させながら、前記センサからの出力信
号をサンプリングし、このサンプリング出力に基づき前
記ローラの偏心成分を求めておき、前記ベルト状像担持
体上のトナー像の画像濃度を求める際には前記ベルト状
像担持体で反射された光を受光する前記センサからの出
力を、前記偏心成分によって補正し、その補正値に基づ
き前記トナー像の画像濃度を求めている。

【０００８】このように構成された発明では、一のロー
ラが２回以上回転することでベルト状像担持体を１周さ
せるように構成してもよく、この場合、ベルト状像担持
体を１周させながら、センサからの出力をサンプリング
し、このサンプリング出力に基づきローラの偏心成分が
求められる。この偏心成分はセンシング距離の変動成分
となるため、この偏心成分を正確に求めておくことはセ
ンシング距離の変動による誤測定を解消する上で非常に
有用な情報となる。そして、ベルト状像担持体にトナー
像を形成した際に、受光素子からの出力を偏心成分によ
って補正し、その補正値に基づきトナー像の画像濃度を
求めているので、ローラの偏心によるセンシング距離の
変動にかかわらずトナー像の画像濃度を正確に測定する
ことができる。

【０００９】また、ベルト状像担持体の周長が前記一の
ローラの周長の整数倍となっているため、次のような作
用効果が得られる。すなわち、従来より周知のように、
ベルト状像担持体により反射される光の光量は、ベルト
状像担持体上に形成されたトナー像のみならず、ベルト
状像担持体の表面状態による影響を受けることが知られ
ている。そこで、この影響を排除するにはベルト状像担
持体の１周分の表面状態を示す周期プロファイルを予め
求めておき、上記偏心成分と周期プロファイルとによる
サンプリング出力を補正することが考えられる。しかし
ながら、上記のようにベルト状像担持体の周長が一のロ
ーラの周長の整数倍となっている場合には、上記のよう
にして求めた偏心成分内に周期プロファイルが含まれて
おり、この偏心成分によりサンプリング出力を補正すれ
ば足り、少ない処理ステップで高精度なトナー量の測定
を行うことができる。

【００１０】ここで、センサを発光素子と受光素子とで
構成し、その発光素子からの光を巻き掛け領域に照射す
るとともに、この巻き掛け領域で反射された光を受光素
子で受光してセンサ出力を得るように構成するのが好ま
しい。というのも、このように巻き掛け領域で測定を行
う場合、ベルト移動方向に対してほぼ直交する方向にお
けるベルト状像担持体の不安定なばたつきが抑止され、
故にセンサとベルト状像担持体との距離（センシング距
離）の変動が効果的に抑制されるからである。

【００１１】さらに、ベルト状像担持体上のトナー量を
測定する場合、ベルト状像担持体からトナーが浮遊落下
してセンサに付着するおそれがあるが、センサを前記一
のローラと水平対向位置、あるいは水平対向位置よりも
上方で、かつ前記一のローラに対向する位置に配置する
と、センサのセンシング面が垂直あるいは下向きとな
り、トナーによるセンシング面の汚れが防止され、測定
精度の向上を図ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、この発明にかかる画像形
成装置の一実施形態を示す図である。この画像形成装置
は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、
ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラ
ー画像を形成する装置であり、ホストコンピュータなど
の外部装置から画像信号が制御ユニット（図２中の符号
１）に与えられると、この制御ユニットによってエンジ
ン部Ｅの各部が制御されて転写紙、複写紙やＯＨＰシー
トなどのシートＳに画像信号に対応する画像が形成され
る。

【００１３】このエンジン部Ｅでは、プロセスユニット
２の感光体２１にトナー像を形成可能となっている。す
なわち、プロセスユニット２は、図１の矢印方向に回転
可能な感光体２１を備えており、さらに感光体２１の周
りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ロー
ラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ，２３Ｃ，２３
Ｍ，２３Ｋ、および感光体用クリーナブレード２４がそ
れぞれ配置されている。

【００１４】この装置では、帯電ローラ２２が感光体２
１の外周面に当接して外周面を均一に帯電させた後、感
光体２１の外周面に向けて露光ユニット３からレーザ光
Ｌが照射される。この露光ユニット３は、同図に示すよ
うに、画像信号に応じて変調駆動される半導体レーザな
どの発光素子３１を備えており、この発光素子３１から
のレーザ光Ｌが高速モータ３２によって回転駆動される
多面鏡３３に入射されている。そして、多面鏡３３によ
って反射されたレーザ光Ｌはレンズ３４およびミラー３
５を介して感光体２１上に主走査方向（同図の紙面に対
して垂直な方向）に走査して画像信号に対応する静電潜
像を形成する。なお、符号３６は主走査方向における同
期信号を得るための水平同期用読取センサである。

【００１５】こうして形成された静電潜像は現像部２３
によってトナー現像される。すなわち、この実施形態で
は現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、シア
ン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、およ
びブラック用の現像器２３Ｋがこの順序で感光体２１に
沿って配置されている。これらの現像器２３Ｙ，２３
Ｃ，２３Ｍ，２３Ｋは、それぞれ感光体２１に対して接
離自在に構成されており、制御ユニット１からの指令に
応じて、上記４つの現像器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２
３Ｋのうちの一の現像器が選択的に感光体２１に当接す
るとともに、高電圧が印加されて選択された色のトナー
を感光体２１の表面に付与して感光体２１上の静電潜像
を顕在化する。

【００１６】現像部２３で現像されたトナー像は、ブラ
ック用現像器２３Ｋと感光体用クリーナブレード２４と
の間に位置する一次転写領域で転写ユニット４の中間転
写ベルト４１（ベルト状像担持体）上に一次転写され
る。また、一次転写領域から周方向（図１の矢印方向）
に進んだ位置には、感光体用クリーナブレード２４が配
置されており、一次転写後に感光体２１の外周面に残留
付着しているトナーを掻き落とす。

【００１７】この転写ユニット４は７個のローラ４２〜
４８を有しており、二次転写ローラ４８を除く６個のロ
ーラ４２〜４７に無端状の中間転写ベルト４１が掛け渡
されている。そして、カラー画像をシートＳに転写する
場合には、感光体２１上に形成される各色のトナー像を
中間転写ベルト４１上に重ね合わせてカラー像を形成す
るとともに、カセットや手差しトレイから取り出された
シートＳが上ガイド部材５Ｕおよび下ガイド部材５Ｄの
間を通過して二次転写領域に搬送し、当該シートＳにカ
ラー像を二次転写することでカラー画像を得ている（カ
ラー印字処理）。また、モノクロ画像をシートＳに転写
する場合には、感光体２１上のブラックトナー像のみを
中間転写ベルト４１上に形成し、カラー画像の場合と同
様にして二次転写領域に搬送されてきたシートＳに転写
してモノクロ画像を得る（モノクロ印字処理）。

【００１８】また、ローラ４６に対向してベルトクリー
ナ４９が設けられている。このベルトクリーナ４９は、
二次転写後に中間転写ベルト４１に残存する残留トナー
をクリーニング除去するものであり、次のように構成さ
れている。すなわち、このベルトクリーナ４９では、ク
リーナケース４９１にクリーナブレード４９２が取り付
けられ、クリーナカバー４９３内で中間転写ベルト４１
に対して離当接可能に構成されるとともに、ベルトクリ
ーナ用駆動部（図示省略）によって離当接駆動される。
なお、図１中の符号４９４はクリーナすくいシートであ
る。

【００１９】また、ローラ４３の下方位置には、中間転
写ベルト４１の基準位置を検出するためのセンサ４０が
配置されており、主走査方向とほぼ直交する副走査方向
における同期信号、つまり垂直同期信号を得るための垂
直同期用読取センサとして機能する。また、ローラ４３
に掛け渡された中間転写ベルト４１上に付着しているト
ナー量を検出するセンサ６が中間転写ベルト４１を挟ん
でローラ４３に対向配置されている。このように、この
実施形態ではローラ４３が本発明の「一のローラ」とな
っている。

【００２０】図２は中間転写ベルト上のトナー量を検出
するセンサの構成を示す図である。このセンサ６は、中
間転写ベルト４１の表面領域のうちローラ４３に巻き掛
けられた巻き掛け領域４１ａに光を照射するＬＥＤなど
の発光素子６０１を有している。また、このセンサ６に
は、照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームス
プリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０
４および照射光量調整ユニット６０５が設けられてい
る。

【００２１】この偏光ビームスプリッター６０３は、同
図に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト４１
との間に配置されており、中間転写ベルト４１上におけ
る照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、
垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そし
て、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト４１に入
射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター
６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユ
ニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４から
照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５
に出力される。

【００２２】この照射光量調整ユニット６０５は、受光
ユニット６０４からの信号と、ＣＰＵ１１およびメモリ
１２を備えて装置全体を制御する制御ユニット１からの
光量制御信号Ｓlcとに基づき発光素子６０１をフィード
バック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト４１
に照射される照射光量を光量制御信号Ｓlcに対応する値
に調整する。このように、この実施形態では、照射光量
を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。

【００２３】また、この実施形態では、照射光量モニタ
用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出
力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光
量制御信号Ｓlcがある信号レベルを超えない限り、発光
素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されてい
る。その具体的な電気的構成は図３に示す通りである。
図３は図１の装置において採用された受光ユニット６０
４の電気的構成を示す図である。この受光ユニット６０
４では、フォトダイオードなどの受光素子ＰＳのアノー
ド端子は電流−電圧（Ｉ／Ｖ）変換回路を構成するオペ
アンプＯＰの非反転入力端子に接続されるとともに、オ
フセット電圧６４１を介して接地電位に接続されてい
る。また、受光素子ＰＳのカソード端子は、オペアンプ
ＯＰの反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒを介
してオペアンプＯＰの出力端子に接続されている。この
ため、受光素子ＰＳに光が入射されて光電流ｉが流れる
と、オペアンプＯＰの出力端子からの出力電圧Ｖ0は、Ｖ0＝ｉ・Ｒ＋Ｖoff （ただし、Ｖoffはオフセット電圧値である）となり、
反射光量に対応した信号が受光ユニット６０４から出力
される。このように構成した理由について以下説明す
る。

【００２４】入力オフセット電圧６５１を印加しない場
合には、図４の破線で示すような光量特性を示す。つま
り、光量制御信号Ｓlc(0)を制御ユニット１から照射光
量調整ユニット６０５に与えると、発光素子６０１は消
灯状態となり、光量制御信号Ｓlcの信号レベルを高める
と、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト４１上へ
の照射光量も信号レベルにほぼ比例して増大する。しか
しながら、光量特性は周辺温度の影響や照射光量調整ユ
ニット６０５の構成などによって図４に示す一点鎖線や
二点鎖線のように平行シフトすることがあり、仮に同図
の一点鎖線のようにシフトしてしまうと、制御ユニット
１から消灯指令、つまり光量制御信号Ｓlc(0)を与えて
いるにもかかわらず、発光素子６０１が点灯しているこ
とがある。

【００２５】これに対し、本実施形態の如く、入力オフ
セット電圧６５１を印加して予め同図の右手側にシフト
させて不感帯（信号レベルＳlc(0)〜Ｓlc(1)）を設けて
いる場合（同図の実線）には、制御ユニット１から消灯
指令、つまり光量制御信号Ｓlc(0)を与えることで確実
に発光素子６０１を消灯することができ、装置の誤作動
を未然に防止することができる。

【００２６】一方、信号レベルＳlc(1)を超える光量制
御信号Ｓlcが制御ユニット１から照射光量調整ユニット
６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間
転写ベルト４１にｐ偏光が照射光として照射される。す
ると、このｐ偏光は中間転写ベルト４１で反射され、反
射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏
光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応す
る信号が制御ユニット１に出力される。

【００２７】この反射光量検出ユニット６０７は、図２
に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビーム
スプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１
を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応す
る信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビーム
スプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、その
ｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６
７０ｓとを備えている。この受光ユニット６７０ｐで
は、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１
からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出
力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号を
ｐ偏光の光量に相当する信号として受光ユニット６７０
ｐから出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受
光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびア
ンプ回路６７３ｓを有している。このため、反射光の光
成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏
光）の光量を独立して求めることができる。

【００２８】また、この実施形態では、受光素子６７２
ｐ，６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ，
６７４ｓがそれぞれ印加されており、アンプ回路６７３
ｐ，７３ｓから制御ユニット１に与えられる信号の出力
電圧Ｖp，Ｖsは図５に示すようにプラス側にオフセット
されている。各受光ユニット６７０ｐ，７０ｓの具体的
な電気的構成については、受光ユニット６０４と同一で
あるため、ここでは図示説明を省略する。このように構
成された受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓにおいても、
受光ユニット６０４と同様に、反射光量がゼロであると
きであっても、各出力電圧Ｖp，Ｖsはゼロ以上の値を有
し、しかも反射光量の増大に比例して出力電圧Ｖp，Ｖs
も増大する。このように出力オフセット電圧６７４ｐ，
６７４ｓを印加することで図４の不感帯の影響を確実に
排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力
することができる。

【００２９】これら出力電圧Ｖp，Ｖsの信号は制御ユニ
ット１に入力され、Ａ／Ｄ変換された後、中間転写ベル
ト４１上に付着するトナー量が制御ユニット１によって
求められる。この実施形態では、実際のトナー量の測定
に先立って予め次のようにしてローラ４３の偏心成分が
求められ、メモリ１２に記憶されている。以下、偏心成
分の導出手順と、実際のトナー量測定手順とに分けて説
明する。

【００３０】図６は、実際のトナー量の測定に先立って
行われる偏心成分の導出手順を示すフローチャートであ
る。この装置では、制御ユニット１は消灯指令に相当す
る光量制御信号Ｓlc(0)を照射光量調整ユニット６０５
に出力して発光素子６０１を消灯する（ステップＳ
１）。特に、この実施形態では上述したように、入力オ
フセット電圧６５１を印加することで不感帯（図４の信
号レベルＳlc(0)〜Ｓlc(1)）が設定されているので、光
量制御信号Ｓlc(0)を与えた際に発光素子６０１が確実
に消灯される。

【００３１】そして、この消灯状態でのｐ偏光の受光量
を示す出力電圧Ｖp0と、ｓ偏光の受光量を示す出力電圧
Ｖs0を検出し、制御ユニット１のメモリ１２に記憶する
（ステップＳ２）。すなわち、消灯状態でのセンサ出
力、つまり暗出力電圧を検出して記憶している。

【００３２】次に、光量制御信号Ｓlcとして不感帯を超
える信号レベルの信号Ｓlc(2)を設定し、この光量制御
信号Ｓlc(2)を照射光量調整ユニット６０５に与えて発
光素子６０１を点灯させる（ステップＳ３）。すると、
発光素子６０１からの光が中間転写ベルト４１に照射さ
れるとともに、中間転写ベルト４１で反射された光のｐ
偏光およびｓ偏光の光量が反射光量検出ユニット６０７
によって検出され、各受光光量に対応する出力電圧Ｖ
p，Ｖsが制御ユニット１に入力される。（ステップＳ
４）。

【００３３】そこで、制御ユニット１はｐ偏光に関して
出力電圧Ｖpから暗出力電圧Ｖp0を差し引いてトナー量
に対応するｐ偏光の光量を表す光量信号ＳigＰを求めて
いる（ステップＳ５）。また、ｓ偏光についても、ｐ偏
光と同様に、出力電圧Ｖsから暗出力電圧Ｖs0を差し引
いてトナー量に対応するｓ偏光の光量を表す光量信号Ｓ
igＳを求めている（ステップＳ５）。さらに、こうして
補正された光量信号ＳigＰ，ＳigＳの比をサンプリング
データとして求める（ステップＳ５）。このように、こ
の実施形態では、測定された出力電圧Ｖp，Ｖsから暗出
力電圧Ｖp0，Ｖs0をそれぞれ取り除いているので、トナ
ー量に対応する光量を精度良く求めることができ、例え
ば装置周辺温度などの周辺環境や装置構成部品の経時変
化などによって暗出力が変動したとしても、その影響を
受けることなく、トナー量の指標を求めることができ
る。

【００３４】より具体的には、次のようにしてサンプリ
ングデータを求めている。この実施形態にかかる画像形
成装置では、本発明の「ベルト状像担持体」に相当する
中間転写ベルト４１の周長はセンサ対向ローラ４３の周
長の整数倍となっており、センサ対向ローラ４３が５周
するごとに中間転写ベルト４１が１周するように構成さ
れている。そして、中間転写ベルト４１が１周するのに
３０００ｍｓを要し、中間転写ベルト４１からの反射光
量を１０ｍｓ間隔でサンプリングし、各サンプリング位
置Ｘでの出力電圧Ｖpから消灯時の出力電圧Ｖp0を差し
引き、この光量信号ＳigＰ（＝Ｖp−Ｖp0）を求めると
ともに、各サンプリング位置Ｘでの出力電圧Ｖsから消
灯時の出力電圧Ｖs0を差し引き、この光量信号ＳigＳ
（＝Ｖs−Ｖs0）を求めた後、これらの光量信号比（＝
ＳigＰ／ＳigＳ）を各サンプリング位置Ｘでのサンプリ
ングデータＤ(X)としてメモリ１２に記憶する（図７,図
８）。なお、この実施形態では、ローラ４３が５周する
ごとに中間転写ベルト４１が１周し、その間に３００個
のサンプリングデータＤ(X)が得られるのであるが、後
述するようにローラ４３の偏心成分を少ないメモリ容量
で、しかも短時間に求めるため、ローラ４３が６周する
間に得られる３６０個のサンプリングデータＤ(0)〜Ｄ
(359)をサンプリングし、メモリ１２に記憶している。

【００３５】次のステップＳ６では、サンプリングデー
タＤ(0)，Ｄ(1)，…Ｄ(359)に基づきローラの偏心成分
を求め、メモリ１２に記憶する。その詳細について、図
７および図８を参照しつつ説明する。この実施形態で
は、ローラ４３が５周するごとに中間転写ベルト４１が
１周するため、上記サンプリングデータＤ(X)から連続
する６０（＝３００÷５）個のサンプリングデータを取
り出すと、それら６０個のサンプリングデータ中にロー
ラ４３の１周分の成分が含まれていることとなる。ここ
で、ローラ４３の偏心成分に着目すると、センサ対向ロ
ーラ４３の１周分の平均値をとると、偏心成分を考慮す
る必要がなくなる。というのは、センサ対向ローラ４３
が１周する間には偏心によりセンシング距離が遠くなる
場合と近くなる場合の両方が含まれ、平均値をとること
により各々の影響が打ち消しあって、結局、設計上のセ
ンシング距離における平均値とほぼ等価と考えることが
できるからである。

【００３６】そこで、連続する６０個のサンプリングデ
ータを１つの区間として３０１個の区間、つまり区間Ｄ
(0)〜Ｄ(59)、区間Ｄ(1)〜Ｄ(60)、…、区間Ｄ(300)〜
Ｄ(359)を規定し、各区間の中心位置Ｘ（Ｘ＝３０，３
１，…，３３０）でのローラ４３の１周分の平均値ＡＶ
(X)を求める。つまり、ＡＶ(30)＝（Ｄ(0)＋…＋Ｄ(3
0)＋…＋Ｄ(59)）／６０ＡＶ(31)＝（Ｄ(1)＋…＋Ｄ(31)＋…＋Ｄ(60)）／６０ＡＶ(32)＝（Ｄ(2)＋…＋Ｄ(32)＋…＋Ｄ(61)）／６０ … ＡＶ(330)＝（Ｄ(300)＋…＋Ｄ(330)＋…＋Ｄ(359)）／６０を求める。上式では、例えばサンプリング位置「０」〜
「５９」の６０個のサンプリングデータの中心を３０と
しているが、厳密に中心は「２９」と「３０」の間であ
り上式は、ＡＶ(29)＝（Ｄ(0)＋…＋Ｄ(30)＋…＋Ｄ(59)）／６０（以下同様）と処理してもよい。

【００３７】このようにして求められた平均値ＡＶ(X)
はローラ４３の偏心成分をキャンセルしたものであり、
サンプリングデータＤ(X)から平均値ＡＶ(X)を減算する
ことによって各サンプリング位置Ｘでのローラ４３の偏
心成分Ｅ(X)を求めることができる。つまり、Ｅ(X)＝Ｄ(X)−ＡＶ(X) （ただし、Ｘ＝３０，３１，…，３２９である。）によ
ってローラ４３の偏心成分Ｅ(X)を求めることができ
る。

【００３８】なお、この実施形態では、上記したように
中間転写ベルト４１が１周するために必要なローラ４３
の回転数ｎ（ｎ＝５）より１回転余分にローラ４３を回
転させて３６０個のサンプリングデータを求め、これら
のデータに基づきローラ４３の偏心成分Ｅ(X)を求めて
いるが、変形例としてローラ４３を回転数ｎ（ｎ＝５）
だけ回転させながら３００個のデータを求め、これら３
００個のデータに基づきローラ４３の偏心成分Ｅ(X)を
求めるようにしてもよい。ただし、この実施形態によれ
ば、変形例に比べて有利な作用効果が得られる。それに
ついて説明する。

【００３９】変形例の如く中間転写ベルト４１の１周分
のデータしかサンプリングしない場合には、ベルト１周
分の偏心成分を算出する際に、図９に示すように、ベル
ト先端部近傍の計算にベルト終端部近傍のサンプリング
データを、またベルト終端部近傍の計算にベルト先端部
近傍のサンプリングデータを補完しなければならない。
そのため、３００個のデータがメモリ１２に記憶された
後でなければ平均値ＡＶ(X)、さらには偏心成分Ｅ(X)を
演算することができない。したがって、メモリ１２に３
００個分のサンプリングデータを記憶するためのメモリ
空間を準備しておく必要がある。

【００４０】これに対し、本実施形態によれば、余分に
ローラ４３を１回転させており、データのサンプリング
を開始してから６０個のデータが得られた時点で直ちに
最初の平均値ＡＶ(X)を演算し、さらに偏心成分Ｅ(X)を
求めることができる。しかも、偏心成分が導出される
と、その先頭データは不要となる。それ以降のサンプリ
ング位置Ｘでの偏心成分についても全く同様であり、演
算上、必要となるメモリ１２に設けなければならないメ
モリ空間は６０個分のサンプリングデータを記憶するた
めの空間で十分であり、メモリサイズを小さくすること
ができる。また、サンプリング動作と、偏心成分の演算
処理とを一部並行して行うことができ、全体の処理速度
を高めることができる。

【００４１】次に、実際のトナー量の測定手順について
図１０を参照しつつ説明する。この図１０は図１の画像
形成装置におけるトナー量測定動作を示すフローチャー
トである。この装置では、制御ユニット１は、偏心成分
の導出動作におけるステップＳ１〜Ｓ５と同様の手順を
実行することによって、トナー量の指標となる光量信号
比（＝ＳigＰ／ＳigＳ）をサンプリングデータＤ(X)と
して算出し、メモリ１２に記憶する。

【００４２】次のステップＳ７では、上記のようにして
得られた光量信号比に対して偏心成分Ｅ(x)による補正
を行う。ここで問題となるのは、図１１に示すように、
ローラ４３の偏心成分Ｅ(X)を求めるためにデータサン
プリングを行った（サンプリングＡ）後、トナー量測定
のためにデータサンプリング（サンプリングＢ）を開始
するタイミングは常に一定というわけではないため、上
記のようにして求めた偏心成分Ｅ(30)，Ｅ(31)，…Ｅ(3
29)と、トナー量測定のためにサンプリングしたデータ
Ｄ（0），Ｄ（1），…Ｄ(299)とを如何に整合させるか
という点にある。そこで、この実施形態では、同図に示
すように、別のカウント値ｘを設けることによって、か
かる問題の解消を図っている。すなわち、ここでは、偏
心成分を求めるためのデータサンプリングＡを完了した
後、ローラ４３の回転に伴って１０ｍｓ間隔で、カウン
ト値ｘを３０から１ずつカウントアップしていくととも
に、３２９までカウントされると再度３０に戻るという
循環的なカウント処理を実行する。したがって、サンプ
リングＢでの最初のデータＤ（0)をサンプリングした時
点でのカウント値ｘ0は、３０〜３２９のうち、サンプ
リングＡの終了からサンプリングＢの開始までの間隔Δ
Ｔに対応した値をとることになり、当該間隔ΔＴにかか
わらず偏心成分Ｅ(x)とサンプリングデータＤ（X）とが
適切に対応し、上記問題が解決される。

【００４３】そして、サンプリングデータＤ（X）が得
られるごとに、そのデータＤ（X）から対応する偏心成
分Ｅ(x)を差し引く、つまり、次式Ｄ(0)−Ｅ(x0) Ｄ(1)−Ｅ(x1) … Ｄ(299)−Ｅ(x299) にしたがって、ローラの偏心成分を補正することができ
る。その後、その補正結果に基づきトナー量を測定する
（ステップＳ８）。

【００４４】以上のように、この実施形態によれば、ロ
ーラの偏心成分Ｅ(x)を求め（ステップＳ６）、この偏
心成分Ｅ(x)を用いて、実際にトナー量を測定するため
に得られたサンプリングデータＤ(X)を補正することに
よってローラ偏心に起因するセンサ６と中間転写ベルト
４１とのセンシング距離の変動を補正している（ステッ
プＳ７）ので、ローラ偏心の影響を抑えて測定精度の向
上を図ることができる。

【００４５】また、上記した従来装置、つまり特開平１
１−２５８８７２号公報に記載された装置では、ローラ
から離れた位置にセンサが配置され、中間転写ベルト４
１はベルト移動方向に対してほぼ直交する方向にばたつ
いている。そのため、センサ６から中間転写ベルト４１
までのセンシング距離がランダム、あるいは不安定に変
動し、その距離変動によってセンサ出力が不安定になっ
ている。これに対し、この実施形態によれば、ローラ４
３に巻き掛けられた中間転写ベルト表面領域、つまり巻
き掛け領域４１ａに光が照射されるとともに、この巻き
掛け領域４１ａで反射された光が受光素子６７２ｐ，６
７２ｓで受光され、センサ６から出力される信号に基づ
きトナー量の測定が行われる。この巻き掛け領域４１ａ
ではベルト移動方向に対してほぼ直交する方向における
中間転写ベルト４１の不安定なばたつきを防止すること
ができる。

【００４６】また、中間転写ベルト４１上のトナー量を
測定する場合、中間転写ベルト４１からトナーが浮遊落
下してセンサ６に付着するおそれがあるが、センサ６を
センサ対向ローラたるローラ４３の水平対向位置に配置
しているため、センシング面が垂直となり、浮遊落下す
るトナーがセンシング面に付着するのを効果的に防止す
ることができ、測定精度の向上を図ることができる。こ
の作用効果については、センサ６をローラ４３の水平対
向位置（図２）の上方で、かつローラ４３に対向する位
置に配置した場合にも同様、あるいはそれ以上となる。

【００４７】また、この実施形態では、中間転写ベルト
４１からの反射光の光成分のうちｐ偏光の光量を表す光
量信号ＳigＰ、およびｓ偏光の光量を表す光量信号Ｓig
Ｓを独立して求め、それらの光量信号比（＝ＳigＰ／Ｓ
igＳ）に基づき中間転写ベルト４１上に付着するトナー
量を測定しているので、ノイズの影響や中間転写ベルト
４１への照射光量の変動の影響を受け難く、高精度なト
ナー量測定が可能となる。

【００４８】また、暗出力を求める際には、発光素子６
０１を確実に消灯する必要があるが、この実施形態によ
れば、上記したように入力オフセット電圧６５１を印加
することで発光素子６０１を確実に消灯することができ
る。

【００４９】なお、本発明は上記した実施形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて
上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。例えば、上記実施形態では、本発明の「一のロー
ラ」たるローラ４３に対向してセンサ６を配置している
が、ローラに対向してセンサ６を配置すること自体は偏
心成分Ｅ(x)によるサンプリングデータＤ(X)を補正する
上での必須構成要件ではなく、「一のローラ」たるロー
ラ４３の近傍に配置すればよい。ただし、上記した作用
効果を考慮すればセンサ６をローラ４３に対向配置する
のが望ましい。

【００５０】また、ローラ４３に対向配置する代わり
に、中間転写ベルト４１が掛け渡されている他のローラ
４２，４４〜４７に対向してセンサ６を配置するように
してもよい。ただし、上記実施形態では複数のローラ４
２〜４７のうちローラ４４がテンションローラとなって
いるため、予め装置本体に対して固定配置されて当該固
定位置で回転自在となっている他のローラの一に対して
センサ６を設けるのが望ましい。なんとなれば、所定位
置で回転自在に固定配置されたローラに対向してセンサ
６を配置した場合、該ローラとセンサ６との距離は一定
となっているからである。

【００５１】これに対し、テンションローラ４４は中間
転写ベルト４１に対して進退移動するように構成されて
いるため、予め固定配置されたセンサ６とテンションロ
ーラ４４との距離が変動しやすく、テンションローラ４
４に掛け渡されたベルト領域とセンサ６との距離が変動
してしまい、測定精度の低下要因となってしまうためで
ある。これを防止するためには、例えばテンションロー
ラ４４とセンサ６とを機械的に連結しておき、テンショ
ンローラ４４の変動に伴ってセンサ６も連動するように
構成すればよい。

【００５２】また、上記実施形態では、トナー量の指標
値として光量信号比（＝ＳigＰ／ＳigＳ）を用いている
が、その他の指標値、例えば出力電圧Ｖp，Ｖs、光量信
号ＳigＰ，ＳigＳ、光量信号和（＝ＳigＰ＋ＳigＳ）や
光量信号差（＝ＳigＰ−ＳigＳ）などを用いることがで
きる。

【００５３】また、上記実施形態では、図２に示すよう
に、照射光と反射光とを含む入射面（図２の紙面）がセ
ンサ対向ローラ４３の回転軸とほぼ直交するように発光
素子６０１および受光素子６７２ｐ，６７２ｓが配置さ
れているが、これらの配置関係はこれに限定されるもの
ではなく、例えば上記入射面がローラ回転軸とほぼ平行
となるようにセンサ６を構成してもよい。また、入射面
とローラ回転軸が平行でない場合、ローラの偏心などに
よりセンシング距離が変動するだけでなくローラ表面
（反射面）の角度の変化による反射光量の変化を招く
が、入射面とローラ回転軸を平行にすることにより、反
射面の角度をより安定させることができる。また、同じ
理由により、反射面の角度を安定させるために、入射面
とローラ回転軸が同一平面にあるように構成してもよ
い。

【００５４】また、上記実施形態では、中間転写ベルト
４１が１周するために必要なローラ４３の回転数ｎが
「５」の場合について説明したが、回転数ｎはこれに限
定されるものではなく、回転数ｎが２以上の整数である
画像形成装置全般に本発明を適用することができる。

【００５５】また、上記実施形態では、中間転写ベルト
４１をベルト状像担持体とする画像形成装置に本発明を
適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定される
ものではなく、感光体ベルトにトナー像を形成する画像
形成装置などにも適用可能であり、複数のローラに掛け
渡されたベルト状像担持体を備えた画像形成装置全般に
本発明を適用することができる。

【００５６】さらに、上記実施形態では、４色のトナー
を用いたカラー画像を形成することができる画像形成装
置であったが、本発明の適用対象はこれに限定されるも
のではなく、モノクロ画像のみを形成する画像形成装置
にも当然に適用することができる。また、上記実施形態
にかかる画像形成装置は、ホストコンピュータなどの外
部装置より与えられた画像を複写紙、転写紙、用紙およ
びＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに形成するプリン
タであるが、本発明は複写機やファクシミリ装置などの
電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ベル
ト状像担持体を回転移動させながら、センサからの出力
をサンプリングし、このサンプリング出力に基づきロー
ラの偏心成分を求めておき、この偏心成分に基づきロー
ラ偏心に起因するセンサとベルト状像担持体とのセンシ
ング距離の変動を補正しているので、ローラ偏心の影響
を抑えて測定精度の向上を図ることができる。

【００５８】また、ベルト状像担持体を挟むように複数
のローラのうちの一のローラに対向して発光素子を配置
し、ベルト状像担持体の表面領域のうち当該センサ対向
ローラに巻き掛けられた巻き掛け領域に光を照射するよ
うに構成することによって、センサとベルト状像担持体
との距離（センシング距離）の変動を効果的に抑制する
ことができ、トナー量の測定精度をさらに向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態
を示す図である。

【図２】中間転写ベルト上のトナー量を検出するセンサ
の構成を示す図である。

【図３】図１の装置において採用された受光ユニットの
電気的構成を示す図である。

【図４】図１のトナー量測定装置における光量制御特性
を示す図である。

【図５】図１のトナー量測定装置における反射光量に対
する出力電圧の変化の様子を示すグラフである。

【図６】実際のトナー量の測定に先立って行われる偏心
成分の導出手順を示すフローチャートである。

【図７】センサから出力されるサンプリングデータの一
例を示すグラフである。

【図８】偏心成分の導出手順を説明するための模式図で
ある。

【図９】変形例における偏心成分の導出手順を説明する
ための模式図である。

【図１０】図１の画像形成装置におけるトナー量測定動
作をフローチャートである。

【図１１】サンプリングデータの補正手順を説明するた
めの模式図である。

【符号の説明】

１…制御ユニット（制御手段）６…センサ１１…ＣＰＵ１２…メモリ４１…中間転写ベルト（ベルト状像担持体）４１ａ…巻き掛け領域４２〜４７…ローラ４３…ローラ（一のローラ）６０１…発光素子６７２ｐ，６７２ｓ，ＰＳ…受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA09 DE02 DE07 DE10 EC06 EC11 HA14 2H032 AA15 BA09 CA14 CA15 2H035 CA05 CB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のローラに掛け渡されたベルト状像
担持体と、前記複数のローラのうちの一のローラの近傍
に配置されて前記ベルト状像担持体からの光を受光し、
その受光量に応じた信号を出力するセンサと、前記セン
サからの出力に基づき前記ベルト状像担持体に付着する
トナー量を求める制御手段とを備えた画像形成装置にお
いて、前記ベルト状像担持体の周長は前記一のローラの周長の
整数倍で、かつ、前記一のローラが２回以上回転するこ
とで前記ベルト状像担持体を１周させるように構成され
ており、しかも、前記制御手段は、前記ベルト状像担持体へのトナー像の
形成に先立って、前記ベルト状像担持体を回転移動させ
ながら、前記センサからの出力信号をサンプリングし、
このサンプリング出力に基づき前記ローラの偏心成分を
求めておき、前記ベルト状像担持体上のトナー像の画像
濃度を求める際には前記ベルト状像担持体で反射された
光を受光する前記センサからの出力を、前記偏心成分に
よって補正し、その補正値に基づき前記トナー像の画像
濃度を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記センサは、前記ベルト状像担持体を挟むように前記一のローラに対
向して配置され、前記ベルト状像担持体の表面領域のう
ち前記一のローラに巻き掛けられた巻き掛け領域に光を
照射する発光素子と、前記ベルト状像担持体から反射された光を受光し、その
受光量に応じた信号を出力する受光素子とを有している
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記センサは、水平対向位置、あるいは
水平対向位置よりも上方で、かつ前記一のローラに対向
する位置に配置されている請求項１または２記載の画像
形成装置。