JP2003156929A - 濃度測定装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】感光体に形成した基準トナー像の濃度を、拡散
反射光を用いてスモールサイズのものまで精度良く測定
し、高画質画像を提供する。 【解決手段】画像形成装置において、感光体が、入射光
を散乱して反射する光学特性を有するものであって、感
光体上に濃度測定用の基準トナー像を形成させる基準ト
ナー像形成手段、測定光を照射する光源と、感光体に担
持された基準トナー像が測定位置を通過することにより
減少する散乱反射光を受光する光センサと、光センサに
よる受光信号に基づいて濃度を求める演算部とを有する
濃度測定手段、および画像を形成するための作像条件を
基準トナー像の濃度に基づいて制御する制御手段を備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー像を担持し
て移動するトナー像担持体上に担持された濃度測定用の
基準トナー像で反射した反射光を受光してその基準トナ
ー像の濃度を測定する濃度測定装置、およびその濃度測
定装置を内蔵した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置の画質向上は目覚しく、ユ
ーザの画質変動に対する要求は益々厳しくなってきてい
る。

【０００３】しかし、静電プロセスを採用した電子写真
方式の画像形成装置などでは、画質再現性が温度や湿度
などの環境条件や装置の経時劣化などにより影響を受け
るため画質変動が大きく、安定した画質の画像を得るこ
とが大きな課題となっている。

【０００４】このような画質変動に対して、例えば、特
開平６−１０２７３４号公報では、低濃度基準トナー像
と高濃度基準トナー像それぞれを作成し、それらのトナ
ー像の濃度を測定して得た濃度値と、予め設定された濃
度目標値とにより、低濃度基準トナー像の偏差と高濃度
基準トナー像の偏差とを求め、予め記憶している関係
（各偏差と、補正する為に必要な現像電位Ｖｃｏｎｔと
クリーニング電位Ｖｃｌｎの関係）に基づいて作像条件
を制御する技術が開示されている。

【０００５】基準トナー像を作成しその基準トナー像を
用いて画質の再現状態を判断するこのようなフィードバ
ック制御方式（以下、この方式をＡＤＣ方式と略す）
は、従来より広く行われ、高精度で確度の高い画像が得
られるという利点がある。

【０００６】ＡＤＣ方式における基準トナー像の濃度測
定にあたっては、発光ダイオード等を照明光源として所
定の測定領域に照射し、その測定領域を通過する基準ト
ナー像の面積ないしはトナー量に応じて変化する、その
測定領域からの正反射光や拡散反射光を、フォトダイオ
ード等の受光センサで受光して変換された電気信号を出
力する方法が最も一般的である。

【０００７】基準トナー像濃度の検知は、例えば感光体
上の基準トナー像に対して照明光源から赤外光を照射し
その正反射光を受光センサで受光することによりトナー
付着量の変化によって減少する正反射光量の変化を検知
する方法がある。この方法は、感光体の基質表面が比較
的鏡面状態であって、トナー表面の正反射光量よりも感
光体表面からの正反射光量の方が大きいため、トナー付
着量が多くなると測定対象領域からの反射光量が次第に
減少することを利用して、トナー付着量を検知するもの
である。しかしながら、トナーの付着量が多くなるとト
ナー自体による反射光が利いてくるので反射光量の減少
傾向が飽和し受光感度が低下する。特にカラートナーで
は、黒トナーと異なり、トナー面での反射光量が大きい
ので、反射光量が逆に増加に転じてしまうという問題が
ある。

【０００８】これに対して、感光体上の基準トナー像に
対して照明光源から赤外光を照射しその拡散反射光を受
光センサで受光することによりトナー付着量の変化によ
って減少する拡散反射光量の変化を検知する方法があ
る。感光体の基質表面が比較的粗面状態であって、黒ト
ナーの反射率が感光体表面の反射率よりも低いので、正
反射光による場合と同様に、トナー付着量が多くなると
測定対象領域からの反射光量が次第に減少することを利
用し、トナー付着量を検知するものである。

【０００９】特開平１０−６２３４０号公報には、感光
体からの拡散反射光を用いて、黒トナーとカラートナー
双方の基準トナー像の濃度を測定する方法が開示されて
いる。

【００１０】この開示された技術では、カラートナーの
反射率が感光体表面の反射率よりも高くする必要がある
ため、感光体表面からの拡散反射光量が制約され、黒ト
ナーの濃度測定に用いる場合における反射光量の変化分
をあまり大きくできないので、濃度の微小変化に対する
感度が低下する。また、トナー付着量が少ない場合であ
っても、感光体表面がクリーニング装置による摩擦によ
り荒らされると感光体表面の反射率変動による影響が大
きく測定精度が低下するという問題がある。

【００１１】さらに、感光体表面の直接反射光による受
光センサの出力電圧では、ダイナミックレンジが小さ
く、Ｓ／Ｎが悪いため、画像の濃度階調を精度良く制御
できないという問題もある。

【００１２】特２５８４１３６号公報には、感光体素管
製造時に生じる削り方向（ヘアライン）と同一方向に測
定光を入射させて、ヘアラインからの散乱光入射を回避
し、トナーによる散乱光だけを受光することによりトナ
ー付着量の検出感度を増加させる技術が開示されてい
る。

【００１３】また、特開平４−１４９５７２号公報に
は、感光体に形成したモアレ防止溝と平行に測定光を入
射させて、モアレ防止溝での拡散反射成分の検出を回避
する技術が開示されている。

【００１４】しかしながら、ヘアラインと同一方向に測
定光を入射させたり、モアレ防止溝と平行に測定光を入
射させる方法では受光センサの取り付け方向が制約され
るとともに、高い取り付け精度が必要になるという難点
がある。

【００１５】一方、基準トナー像の大きさに関していえ
ば、濃度測定に用いる光源からの照射光強度は中心付近
が高く、周辺が低くなる傾向にあるので、測定精度の観
点から、一辺の長さを１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度にするの
が一般的である。

【００１６】しかしながら、カラー化の進展や画像形成
速度高速化の要請はめざましく、それらの要請に応じつ
つ高画質化の要請をも満たすためには、測定対象パッチ
数の増加にも対応しつつ濃度測定時間全体を短縮化する
必要がある。

【００１７】例えば、特開平１１−１４２３２９号公報
では、基準トナー像の濃度を検知するセンサ出力の立ち
上がり時間を短くするために遮蔽板を設けて基準トナー
像に照射する照射光のスポット径を小さくしたり、基準
トナー像が測定領域を通過する時間を短くするため基準
トナー像のサイズを小さくして、感光体の周方向に形成
する基準トナー像の数を増加する技術が開示されてい
る。

【００１８】しかし、スモールサイズの基準トナー像の
濃度測定精度を高めるためには、遮蔽板を基準トナー像
に極力近づける必要があり、それによってトナーが遮蔽
板に付着してしまいかえって測定精度が損なわれので限
界がある。これに対し、光源にレーザを用い、スポット
径を小さく、しかも均一な光量を得ることにより、基準
トナー像のサイズを数百μｍ以下にする方法も考えられ
るがコストが高くなるという難点がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、基準トナー像の濃度を、拡散反射光を用いてスモ
ールサイズのものまで精度良く測定することができる濃
度測定装置、およびその濃度測定装置を用いて感光体上
に形成された基準トナー像の濃度をその濃度測定装置を
用いて測定し、その測定結果に基づいてＡＤＣ制御を行
うことにより高画質画像の提供が可能な画像形成装置を
提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の濃度測定装置は、濃度測定用の基準トナー像を担持
して移動する、入射光を散乱して反射する光学特性を有
する像担持体上の基準トナー像の濃度を測定する濃度測
定装置であって、上記像担持体が上記基準トナー像を担
持して移動する途中の所定の測定位置において上記像担
持体に測定光を照射する光源と、上記光源から発せられ
た測定光が上記像担持体表面で散乱反射することにより
得られた散乱反射光を受光する位置に配置され、上記像
担持体に担持された基準トナー像が上記測定位置を通過
することにより減少する散乱反射光を受光する光センサ
と、上記光センサによる散乱反射光の受光によって得ら
れる受光信号に基づいて上記基準トナー像の濃度を求め
る演算部とを備えたことを特徴とする。

【００２１】ここで、上記測定位置を通過する基準トナ
ー像を結像する結像光学系を備え、上記光センサは、上
記散乱反射光を上記結像光学系を介在させて受光するも
のであることが好ましい。

【００２２】上記目的を達成する本発明の画像形成装置
は、移動しながら露光光の照射を受けて静電潜像が形成
され該静電潜像がトナーで現像されることによりトナー
像を担持する感光体を備え、該感光体上に形成されたト
ナー像を、最終的に所定の記録媒体上に定着することに
より、該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成
する画像形成装置において、上記感光体が、入射光を散
乱して反射する光学特性を有するものであって、上記感
光体上に濃度測定用の静電潜像を形成させ該静電潜像を
トナーで現像して該感光体上に濃度測定用の基準トナー
像を形成させる基準トナー像形成手段、上記感光体が上
記基準トナー像を担持して移動する途中の所定の測定位
置において上記感光体に測定光を照射する光源と、上記
光源から発せられた測定光が上記感光体表面で散乱反射
することにより得られた散乱反射光を受光する位置に配
置され、上記感光体に担持された基準トナー像が上記測
定位置を通過することにより減少する散乱反射光を受光
する光センサと、上記光センサによる散乱反射光の受光
によって得られる受光信号に基づいて上記基準トナー像
の濃度を求める演算部とを有する濃度測定手段、および
この画像形成装置における画像を形成するための作像条
件を上記濃度測定手段によって測定された上記基準トナ
ー像の濃度に基づいて制御する制御手段を備えたことを
特徴とする。

【００２３】ここで、上記感光体は、入射光を散乱反射
する光学特性を有する素管上に光を透過する感光体層が
形成された感光体ドラムであることも好ましい態様であ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の濃度測定装置と本
発明の画像形成装置の実施形態について説明する。

【００２５】以下、本発明の実施形態について説明す
る。

【００２６】図１は、本発明の実施形態の画像形成装置
を示す概略構成図である。

【００２７】所定のプリント開始信号を受けて、図示し
ない画像処理部より出力された画像データをレーザ露光
器１で光信号に変換し、矢印Ａ方向に回転する感光体ド
ラム３に照射する。感光体ドラム３表面は帯電器２によ
り例えば−７００Ｖに一様帯電されており、レーザ露光
器１からの光照射を受けて、その表面に静電潜像が形成
される。

【００２８】ここで、感光体ドラム３は、入射した光の
拡散反射光強度が強くなるように粗面加工が施されたア
ルミニウムの素管に、特定波長域の測定光は透過する感
光体層が形成され、レーザ露光器１によるレーザ光の照
射を受けると感光体層がそのレーザ光を吸収し、感光体
層には静電潜像が形成される。静電潜像は最大濃度部で
例えば−２００Ｖ程度まで減衰するが、このときレーザ
露光量を変化させると静電潜像の電位が変化し、最終的
に得られる画像濃度が変化する。感光体ドラム３の回転
に伴い、静電潜像は現像器４によりトナー像として顕像
化される。現像器４の内部には、トナーと、トナーを帯
電および搬送するキャリアとが混合されて充填されてお
り、この混合比率を変化させることで、最終的に得られ
る画像濃度が変化する。またトナーとキャリアを感光体
ドラム３表面に搬送する現像ロール１６には例えば−５
５０Ｖの現像バイアス電圧が印加されており、静電潜像
と現像バイアス電圧の間で作る電位差（現像コントラス
ト電位）によりトナーが現像ロール１６より感光体ドラ
ム３表面へ移動し、その感光体ドラム３表面にトナー像
が形成される。

【００２９】このとき現像バイアスを変化させると現像
コントラスト電位が変化し最終的に得られる画像濃度が
変化する。現像器４により感光体ドラム３の表面に形成
されたトナー像は転写補助帯電器２０によりその電荷が
調整されて転写部５に達する。一方、駆動ロール１７，
従動ロール１８により張架されて転写ベルト６が矢印Ｂ
方向に循環移動し、感光体ドラム３との間に転写部５を
形成している。また、給紙手段２２は、複数の用紙トレ
イ１９のうちから何れかを選択して画像が記録されるべ
き用紙を用紙搬送路２１を経由して転写部５に搬送す
る。転写部５へ搬送された用紙に、感光体ドラム３上の
トナー像が転写される。なお、このとき転写ベルト６に
は、転写バイアス印加ロール９を経由することによるト
ナーとは逆極性の電圧が印加されている。その後用紙
は、さらに用紙搬送路２１を経由して定着器１０に搬送
され、そこで熱と圧力によりトナーが恒久的に用紙に定
着される。用紙にトナーが定着され画像が形成された用
紙は、用紙搬送路２１を経由し排出ロール２４から画像
形成装置外に排出される。また、感光体ドラム３上に残
留したトナーはクリーナ１１で除去され、さらに除電器
１２により感光体ドラム３の表面が除電されて次の画像
形成に備えられる。

【００３０】トナーは図示しないトナー容器に貯蔵さ
れ、図示しないトナー補給モータの動作により現像器４
内に供給される。このトナー補給モータの駆動時間によ
り、現像器４内のトナーとキャリアとの混合比率を調整
することができる。

【００３１】転写ベルト６は、プリント中は転写部５に
おいて感光体ドラム３に接触しているが、プリント動作
が終了したときなどには接触離間ソレノイド２５の作動
により感光体ドラム３から転写ベルト６を離間させるこ
とができる。

【００３２】画像濃度は、プリント動作によるトナーの
消費、環境の変化による感光体ドラム３の電気特性の変
化やトナーの帯電量の変化、感光体ドラム３やキャリア
の経時的特性変化等により刻々と変化している。このよ
うな条件の下で画像濃度を一定に保つため、感光体ドラ
ム３上のトナー画像の濃度が定期的に測定される。具体
的には、制御部３０に備える基準トナー像形成手段３１
の指示によりレーザ露光器１で基準トナー像用の静電潜
像を形成し、現像器４でトナー顕像化して基準トナー像
を形成し、これを用紙に転写することなく、濃度測定装
置１３でその濃度を検出する。この時転写ベルト６には
トナーと同極性の電圧が印加され、感光体ドラム３から
転写ベルト６ヘ基準トナー像が転写されることを抑制し
ている。

【００３３】ここでは、濃度測定装置１３は、感光体ド
ラム３の回転方向Ａに関し、転写部５の下流側に配置さ
れているためトナーと同極性の電圧を印加して感光体ド
ラム３から転写ベルト６ヘ基準トナー像が転写されるの
を抑制する必要があるが、濃度測定装置１３は、必ずし
も転写部５の下流側に配置する必要はなく、転写部５の
上流側に配置することも可能であり、その場合には、ト
ナーと同極性の電圧を印加して感光体ドラム３から転写
ベルト６ヘ基準トナー像が転写されるのを抑制する必要
はない。

【００３４】次に、制御部３０は、濃度測定装置１３で
検出された基準トナー像の濃度（以後、ＡＤＣ濃度検出
値と称する）を、予め決定されているＡＤＣ濃度目標値
と比較し、その差分に応じて、レーザ露光量、現像バイ
アス電圧、トナー補給モータの駆動時間などの画像を形
成するための作像条件を制御する。

【００３５】さらに、帯電器２の帯電電圧、転写部５の
バイアス電圧、現像器４内のトナーとキャリアとの混合
比率などの作像条件を制御する１つのパラメータとして
環境温度や環境湿度などの環境を検知する環境センサ１
５が備えられている。

【００３６】本実施形態では、画像形成装置が転写ベル
トを用いる場合について説明したが、画像形成装置は、
転写ベルトを用いた間接転写方式のものに限らず、直接
転写方式のものであっても適用される。また、転写ベル
トを用いたものは、タンデム方式であってもよい。

【００３７】図２は、本実施形態の画像形成装置の感光
体の概略断面構成図である。

【００３８】図２において、感光体ドラム３は、アルミ
ニウムの素管３ａ上に、レーザ露光器１からレーザ光が
照射されると、そのレーザ光を吸収して静電潜像が形成
される感光体層３ｂが形成されている。素管３ａ表面
は、粗面加工３ｃされており、濃度測定装置の光源５０
から照射された光は、感光体層３ｂを透過し、アルミニ
ウムの素管３ａの粗面から概ね均一な強度で拡散反射す
る。

【００３９】ここで、粗面加工３ｃは、光源５０から照
射された光が、ランダムな方向に、概ね均一な強度で拡
散反射するように加工することができれば、サンドブラ
スト、電解研磨、塗料の塗布など何れの方法を用いても
良い。

【００４０】これによって、濃度測定時の拡散反射光の
強度が高くなるので、濃度変動時の受光センサの出力信
号を増加させ、感度を高めることができる。また、モア
レ防止の一助とすることもできる。

【００４１】図３は、素管表面が粗面加工された感光体
における反射率を示す図である。

【００４２】図３において、縦軸は反射率、横軸は黒ト
ナーの付着量を表わし、図中の実線（Ｉ）は、従来から
用いている感光体の拡散光の反射率をあらわし、実線
（II）は、本実施形態における、粗面加工された素管を
用いる感光体の拡散光の反射率を表わしている。

【００４３】トナー付着量（カバレッジ）が変化した場
合の変化分をΔｔとし、拡散反射率の変化分をΔＲと
し、トナー付着量の変化に対する拡散反射率の変化分の
割合（反射率勾配）をａとしたときに、従来から用いて
いる感光体の反射率勾配ａ１＝ΔＲ１／Δｔであるのに
対して、本実施形態に用いる感光体の反射率勾配ａ２＝
ΔＲ２／Δｔである。図から明らかなように、トナー付
着量が同じ場合の拡散反射率は、本実施形態に用いる感
光体の方が、従来から用いているものよりも大きく、Δ
Ｒ２＞ΔＲ１であることから、ａ２＞ａ１となり、受光
センサの感度（トナー付着量の変化に対する受光センサ
の信号出力レベル変化）が向上し、測定精度も向上す
る。また、従来用いている濃度測定と同じ測定精度が得
られる反射率勾配となるまで本実施形態に用いる感光体
ドラム上で濃度測定する場合は、ａ１＝ΔＲ１／Δｔ＝
ΔＲ２／Δｔ２において、Δｔ２＞Δｔとなるから、従
来よりも広範なカバレッジまで測定することができる。

【００４４】ここでは、実線（II）は、本実施形態にお
ける、粗面加工された素管を用いる感光体の拡散光の反
射率を、黒トナーの付着量を変化させて測定したもので
あるが、黒トナーに変えてカラートナーを用いる場合で
あっても、トナー付着量が一定の割合となるまでは、同
じような傾向曲線を得ることができる。したがって、素
管の粗面加工の程度によって測定可能なカバレッジが異
なってくるが、カラーの基準トナー像の濃度についても
同様にして測定することができる。

【００４５】図４は、感光体上に形成された基準トナー
像の平面図である。

【００４６】図４において、破線で囲まれた領域は濃度
測定装置の測定領域Ｓを示し、ハッチングで示す領域が
基準トナー像ｔ１を示す。

【００４７】基準トナー像形成手段３１は、濃度測定装
置１３により反射光量が測定される測定領域Ｓに合わせ
て、感光体ドラム３上に、大きさが５００μｍ×５００
μｍの矩形の基準トナー像ｔ１を形成する。

【００４８】基準トナー像ｔ１をこのように小さくする
ことにより、１つの基準トナー像ｔ１の濃度測定に要す
る時間を短縮するとともに、階調の異なる複数の基準ト
ナー像を配列させて一度に濃度測定を行えば濃度測定時
間全体を短縮化させることができる。またトナー消費量
の低減化や、クリーナの負荷の軽減化、廃トナーの低減
化を図ることもできる。

【００４９】ここで、本実施形態のプロセス方向におけ
る、測定領域Ｓと基準トナー像ｔ１との大きさの関係
は、Ｐａ＝１ｍｍ＞Ｐｔ＝５００μｍとなっている。

【００５０】したがって、基準トナー像ｔ１の大きさが
プロセス方向において変化しても、受光センサで充分捕
捉することができる。

【００５１】また、本実施形態の主走査方向における、
測定領域Ｓと基準トナー像ｔ１との大きさの関係は、Ｍ
ａ（３００μｍ）＜Ｍｔ（５００μｍ）となっている。

【００５２】したがって、基準トナー像ｔ１が主走査方
向において位置ずれを生じても、プロセス方向と同様に
受光センサで充分捕捉することができる。

【００５３】図５は、本実施形態の画像形成装置の濃度
測定装置の概略構成図である。

【００５４】ここで、本実施形態の画像形成装置の濃度
測定装置は、本発明の濃度測定装置の実施形態に相当す
る。

【００５５】一般に、濃度測定を行う基準トナー像ｔ１
の大きさを小さくする場合には、測定領域Ｓを限定する
必要がある。この測定領域Ｓの限定には、基準トナー像
ｔ１に照射される照射光のスポットを絞る方法と、結像
系などを用いて受光領域を絞る方法が考えられる。

【００５６】照射光のスポットを絞る方法は、第１に、
基準トナー像の一部をマスク部材で遮光することが考え
られる。しかし、誤差を少なくするためにマスク部材を
基準トナー像に接近させると、マスク部材がトナー像面
に接触してしまったり、マスク部材が測定領域に影を落
としてしまう。したがって、この方法では測定精度上問
題がある。第２に、レーザを用いてスポットをシャープ
に絞る方法が考えられる。しかし、この方法では、基準
トナー像の位置ずれやサイズ変動に対応できない上、コ
ストが高いという難点がある。

【００５７】そこで、本実施形態では、光源（例えばＬ
ＥＤ）から照射され基準トナー像で反射した反射光を受
光センサ（例えばＰＤ）で受光する受光側に結像光学系
を用いて測定領域を規制し、基準トナー像の大きさが小
さい場合でも照射光量分布むらにより濃度測定精度が低
下しないようにするとともに、集光により所定の光強度
が得られるようにしている。

【００５８】図５に示すように、濃度測定装置１３は、
基準トナー像ｔ１表面の法線に対して４５°の角度で光
を照射する光源５０と、基準トナー像ｔ１表面で反射し
た反射光のうち基準トナー像ｔ１表面の法線方向、すな
わち入射光に対して４５°の角度をなす反射光を受光す
る受光センサ５１と、基準トナー像ｔ１表面上の所定の
測定領域Ｓを受光センサ５１の受光面５１ａに結像させ
る結像レンズ５２と、受光センサ５１の出力から濃度を
算出する演算部５３とを備えている。

【００５９】結像レンズ５２は、基準トナー像ｔ１表面
に照射されているスポットエリアの広がりのうちの所定
の測定領域Ｓからの反射光に絞って受光センサ５１の受
光面５１ａに結像させることにより、照射光量分布を均
一化させるとともに、光を集光するために用いられ、基
準トナー像ｔ１のサイズ、光源５０からの照射光量、受
光センサ５１の受光開口５１ｂなどに応じて、レンズの
径、焦点距離、横倍率を任意に決定することができる。

【００６０】このように、濃度測定装置１３が結像光学
系を用いことにより、測定対象となる基準トナー像のサ
イズを小さくすることができる。

【００６１】なお、本実施形態では、濃度測定する基準
トナー像ｔ１が５００μｍ×５００μｍと小さいために
結像レンズ５２を用いているが、基準トナー像ｔ１の大
きさによっては、必ずしも結像レンズ５２を用いる必要
は無く、マスク部材を用いることもできる。

【００６２】受光センサ５１は、所定の測定領域Ｓ内で
反射した反射光のみを受光する受光開口５１ｂを有する
とともに、基準トナー像ｔ１の濃度に応じた反射光を受
光して電流に変換し、受光センサ５１に接続された演算
部５３は、その電流を電圧変換するとともに、あらかじ
め測定されて記憶されている、基準トナー像が転写され
た下地からの反射光を電圧変換した基準値に対する比を
算出することにより、基準トナー像の濃度を求める。

【００６３】光源５０は、赤外光を発光するＬＥＤを用
いているが、必ずしも赤外光を発光するＬＥＤに限定さ
れるものではなく、感光体層を透過する光を発光するも
のであればよいい。また、光源５０の照射光の入射角度
は、必ずしも４５°である必要はなく、３０°であって
もよく、任意に設定することができる。

【００６４】また、受光センサ５１は、ここではフォト
ダイオード（ＰＤ）を用いているが、ＰＤに限定する必
要は無く、フォトトランジスタであってもよい。

【００６５】ここで、本実施形態の濃度測定装置は、素
管を粗面加工した感光体ドラム上に形成された基準トナ
ー像の測定に用いているが、測定対象は必ずしも感光体
ドラム上に形成された基準トナー像に限定されず、ベル
ト上に形成された基準トナー像であってもよい。

【００６６】図６は、演算部によって電流電圧変換され
た電圧値を示す図である。

【００６７】図６において横軸は時間、縦軸は電圧値で
ある。受光センサ５１は、基準トナー像ｔ１が測定領域
Ｓを通過する間は基準トナー像ｔ１による反射光を受光
し続け、受光した反射光に応じた電流を演算部５３に出
力する。なお、受光センサ５１は、基準トナー像ｔ１に
よる反射光を受光する前後で、感光体の素管のみで反射
した反射光を受光する。図の縦軸の電圧Ｖ１は、感光体
の素管表面のみで反射した反射光に応じた電流を演算部
５３が電圧に変換した値である。また、電圧Ｖ２は、基
準トナー像ｔ１が通過する測定領域からの反射光に応じ
た電流を演算部５３が電圧に変換した内の最低電圧であ
る。このような波形となるのは、感光体の素管のほう
が、基準トナー像ｔ１よりも拡散光の反射率が高いため
である。

【００６８】本実施形態における濃度は、感光体素管表
面からの拡散反射光による電圧に対する、基準トナー像
ｔ１からの拡散反射光によるピーク電圧の比によって算
出した相対反射率（Ｖ２／Ｖ１）を用いる。

【００６９】このように、相対反射率を用いることによ
り、受光面５１ａの汚れや、受光センサ５１の経時変
化、温度変化により感度が変動しても、その変動分をキ
ャンセルして基準トナー像ｔ１の濃度を高精度に測定す
るためである。また、ピーク電圧Ｖ２を用いることによ
り、光源５０のプロセス方向の照度ムラによる影響を除
去することができる。

【００７０】図７は、本実施形態の画像形成装置の制御
部の機能ブロック図である。

【００７１】図７において、制御部３０には、操作量メ
モリ４１、目標値メモリ４３、および制御ルールメモリ
４４という３つのメモリが備えられている。操作量メモ
リ４１には、基準トナー像ｔ１作成時の作像条件である
操作量が記憶されている。

【００７２】ここで操作量とは、被制御対象の出力値を
変化させるパラメータの調整量、すなわち、画像処理部
が有する、入力された画像信号の階調補正のためのルッ
クアップテーブルの係数、帯電器の帯電電圧の設定値、
レーザ露光器の例えばレーザ出力設定値、現像器へのト
ナー供給量、現像器の現像バイアス電圧設定値、転写器
の転写電流設定値などを称する。

【００７３】本実施形態においては、レーザ露光器のレ
ーザ出力設定値（以下、ＬＰ設定値と略称する）を操作
量として用いている。操作量メモリ４１から読み出され
たＬＰ設定値は、操作量出力回路４２を経由して、ＩＯ
Ｔが備えるレーザ駆動回路３３に供給され、これにより
レーザ駆動回路３３はＬＰ設定値に応じたレーザ出力を
ＲＯＳ３４に供給する。

【００７４】また、目標値メモリ４３には目標値が記憶
されている。この目標値は、基準トナー像ｔ１の目標濃
度を、用紙Ｐの表面を基準とした相対反射率で表した値
である。さらに、制御ルールメモリ４４には制御ルール
が記憶されている。ここで制御ルールとは、基準トナー
像の濃度を相対反射率で表した値と操作量との対応関係
のことである。

【００７５】濃度測定装置１３から出力された、基準ト
ナー像ｔ１の濃度を表すデジタル信号は、制御部３０が
備える誤差演算器４５に入力される。誤差演算器４５
は、目標値メモリ４３に記憶された目標値と入力された
測定値との誤差を演算する。誤差演算器４５で求められ
た誤差は、操作量補正演算器４６に入力され、操作量補
正演算器４６は、目標値に対する測定値の誤差がゼロに
なるように、制御ルールメモリ４４内に記憶されている
制御ルールを用いて操作量の補正量を演算する。

【００７６】さらに、操作量補正演算器４６は、求めた
補正量を用いて、操作量メモリ４１内に既に記憶されて
いる基準トナー像形成時の操作量を補正する演算を行
い、その演算結果は操作量メモリ４１に、新たな操作量
として上書きされる。

【００７７】一方、基準トナー像形成手段３１は、基準
トナー像形成のタイミングに合わせて、基準トナー像ｔ
１の画像信号をレーザ駆動回路３３に出力する。これに
よって、基準トナー像ｔ１が感光体上に形成される。

【００７８】図８は、本実施形態の画像形成装置の作像
条件を制御するフローチャートである。

【００７９】図８において、基準トナー像形成手段３１
は、先ず、感光体ドラム３上に基準トナー像ｔ１を形成
する（Ｓ−１）。次に、濃度測定装置１３は、基準トナ
ー像ｔ１の濃度を測定する（Ｓ−２）。続いて、誤差演
算器４５により目標値メモリ４３に記憶された目標値
と、濃度測定装置１３から出力された測定値との誤差Δ
Ｄを演算する（Ｓ−３）。そして、操作量補正演算器４
６により操作量を補正する（Ｓ−４）。

【００８０】ここで、操作量補正演算器４６は、まず、
ＬＰ設定値の補正量ΔＬＰを次のようにして求める。 ΔＬＰ＝ΔＤ／Ａ１ ただし、Ａ１は制御ルールメモリ４４に記憶されている
制御ルールで、ＬＰ設定値と、基準トナー像の濃度を相
対反射率で表した値との対応関係を示す係数である。こ
の係数は、予め実験などにより求めておく。こうして求
めたΔＬＰを基準トナー像作成時のＬＰ設定値から減じ
ることで補正されたＬＰ設定値を得る。補正されたＬＰ
設定値は、操作量メモリ４１に記録される。

【００８１】次に、操作量メモリ４１に記憶された、補
正した操作量を使用する（Ｓ−５）。すなわち、補正し
たＬＰ設定値を、操作量出力回路４２を経由してＩＯＴ
のレーザ駆動回路３３に供給し、これによりレーザ駆動
回路３３はＬＰ設定値に応じたレーザ出力をＲＯＳ３４
に供給する。以上の動作により作像条件の１回の制御動
作が終了する。以後、この動作を定期的に繰り返すこと
により、出力画像の画質が一定に保たれる。

【００８２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の濃度測
定装置によれば、感光体に形成された基準トナー像の濃
度を、拡散反射光を用いてスモールサイズのものまで精
度良く測定することができる。また本発明の画像形成装
置によれば、感光体の素管が粗面加工されているので、
感光体からの拡散反射光レベルが高く、感光体上に形成
させた複数階調のスモールサイズの基準トナー像、特に
黒トナーによるものを、高精度に測定することができる
ので、その高精度の測定結果に基づいて作像条件を的確
に制御し、高画質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構
成図である。

【図２】本実施形態の画像形成装置の感光体の概略断面
構成図である。

【図３】素管表面が粗面加工された感光体における反射
率を示す図である。

【図４】感光体上に形成された基準トナー像の平面図で
ある。

【図５】本実施形態の画像形成装置の濃度測定装置の概
略構成図である。

【図６】演算部によって電流電圧変換された電圧値を示
す図である。

【図７】本実施形態の画像形成装置の制御部の機能ブロ
ック図である。

【図８】本実施形態の画像形成装置の作像条件を制御す
るフローチャートである。

【符号の説明】

１ レーザ露光器 ２ 帯電器 ３ 感光体ドラム ３ａ 素管 ３ｂ 感光体層 ３ｃ 粗面加工 ４ 現像器 ５ 転写部 ６ 転写ベルト ９ 転写バイアス印加ロール １０ 定着器 １１ クリーナ １２ 除電器 １３ 濃度測定装置 １５ 環境センサ １６ 現像ロール １７ 駆動ロール １８ 従動ロール １９ 用紙トレイ ２０ 転写補助帯電器 ２１ 用紙搬送路 ２２ 給紙手段 ２４ 排出ロール ２５ 接触離間ソレノイド ３０ 制御部 ３１ 基準トナー像形成手段 ３３ レーザ駆動回路 ３４ ＲＯＳ ４１ 操作量メモリ ４２ 操作量出力回路 ４３ 目標値メモリ ４４ 制御ルールメモリ ４５ 誤差演算器 ４６ 操作量補正演算器 ５０ 光源 ５１ 受光センサ ５１ａ 受光面 ５１ｂ 受光開口 ５２ 結像レンズ ５３ 演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB20 DD12 EE02 2H077 AD06 AD35 DA03 DA18 DA47 DA63 DA78 DA82 DB01 DB08 DB22 EA03 GA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】濃度測定用の基準トナー像を担持して移動
   する、入射光を散乱して反射する光学特性を有する像担
   持体上の基準トナー像の濃度を測定する濃度測定装置で
   あって、 前記像担持体が前記基準トナー像を担持して移動する途
   中の所定の測定位置において前記像担持体に測定光を照
   射する光源と、 前記光源から発せられた測定光が前記像担持体表面で散
   乱反射することにより得られた散乱反射光を受光する位
   置に配置され、前記像担持体に担持された基準トナー像
   が前記測定位置を通過することにより減少する散乱反射
   光を受光する光センサと、 前記光センサによる散乱反射光の受光によって得られる
   受光信号に基づいて前記基準トナー像の濃度を求める演
   算部とを備えたことを特徴とする濃度測定装置。
2. 【請求項２】前記測定位置を通過する基準トナー像を結
   像する結像光学系を備え、 前記光センサは、前記散乱反射光を前記結像光学系を介
   在させて受光するものであることを特徴とする請求項１
   記載の濃度測定装置。
3. 【請求項３】移動しながら露光光の照射を受けて静電潜
   像が形成され該静電潜像がトナーで現像されることによ
   りトナー像を担持する感光体を備え、該感光体上に形成
   されたトナー像を、最終的に所定の記録媒体上に定着す
   ることにより、該記録媒体上に定着トナー像からなる画
   像を形成する画像形成装置において、 前記感光体が、入射光を散乱して反射する光学特性を有
   するものであって、 前記感光体上に濃度測定用の静電潜像を形成させ該静電
   潜像をトナーで現像して該感光体上に濃度測定用の基準
   トナー像を形成させる基準トナー像形成手段、前記感光
   体が前記基準トナー像を担持して移動する途中の所定の
   測定位置において前記感光体に測定光を照射する光源
   と、前記光源から発せられた測定光が前記感光体表面で
   散乱反射することにより得られた散乱反射光を受光する
   位置に配置され、前記感光体に担持された基準トナー像
   が前記測定位置を通過することにより減少する散乱反射
   光を受光する光センサと、前記光センサによる散乱反射
   光の受光によって得られる受光信号に基づいて前記基準
   トナー像の濃度を求める演算部とを有する濃度測定手
   段、およびこの画像形成装置における画像を形成するた
   めの作像条件を前記濃度測定手段によって測定された前
   記基準トナー像の濃度に基づいて制御する制御手段を備
   えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】前記感光体は、入射光を散乱反射する光学
   特性を有する素管上に光を透過する感光体層が形成され
   た感光体ドラムであることを特徴とする請求項３記載の
   画像形成装置。