JP2005275143A - 光学センサおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる種類の情報を良好に検出することができる光学センサおよび画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 Ｐセンサ８に発光素子８１の正反射光を検出する第１受光素子８２と、発光素子８１の拡散反射光を受光する第２受光素子８３とを備えることで、トナー濃度の検出、感光体表面の劣化の検出を正確に行うことができる。また、トナー濃度および感光体表面の劣化を正反射光と拡散反射光とを組み合わせて検出することで、より正確なトナー濃度の検出、感光体表面の劣化の検出を行うことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、発光手段と、この発光手段から照射された入射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する、受光手段とを有する光学センサおよびこの光学センサを備えた画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置においては、安定した画像濃度を得るために、感光体や、中間転写ベルト等の像担持体にトナーからなる基準パターンを作成し、その基準パターン上のトナー付着量を光学センサ（以下、Ｐセンサ）により検出してトナー濃度を検知するものがある（例えば、特許文献１、２）。この画像形成装置では、そのＰセンサによる検知結果に基づき、潜像形成用の書込光強度、帯電バイアス、現像バイアス等を変更して現像ポテンシャルを調節したり、２成分現像方式の場合には現像器内のトナー濃度の目標値を調節したりするような画像濃度制御を行う。このＰセンサは、発光手段と受光手段とを備えた反射型光学センサが一般的に用いられている。

また、上記Ｐセンサを用いて、トナー濃度を検知するとともに、像担持体の表面状態を検出して、像担持体表面の劣化やフィルミングなどの像担持体表面の不具合を検知するものが知られている（特許文献３）。

特開平０８−８２５９９号公報 特開２００２−６２７０８号公報 特開２００２−２７８３８３号公報

上記特許文献３のＰセンサの受光手段は、発光手段の正反射光が検出できる位置、または発光手段の拡散反射光が検出できる位置に配置されている。発光手段の正反射光が検出できる位置に受光手段を配置した場合、照射対象物である像担持体表面が平滑面であるため、発光手段からの照射光のほとんどが正反射され、反射光のほとんどが受光手段に検出される。その結果、感光体の表面状態を良好に検出することができ、像担持体表面の劣化やフィルミングなどの像担持体表面の不具合を良好に検知することができる。しかし、受光手段を発光手段の正反射光が検出できる位置に配置した場合、発光手段から照射対象物である基準パターンの表面は凹凸であるので、照射された光のほとんどが拡散反射され反射光のほとんどが受光手段に検出されない。その結果、トナー濃度を良好に検出することができない場合があった。一方、受光手段を発光手段の拡散反射光が検出できる位置に配置した場合は、逆に、トナー濃度は良好な検出結果が得られるが、像担持体の表面状態は良好な検出結果が得られない場合があった。このように、Ｐセンサで像担持体の劣化とトナー濃度という異なる情報を検知しようとする場合、両方を精度よく検出することができなかった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、異なる種類の情報を良好に検出することができる光学センサおよび画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された照射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサにおいて、上記反射光のうち、正反射光を受光する正反射光受光手段と、上記反射光のうち拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、発光手段と、該発光手段から照射された照射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサにおいて、該発光手段から該照射対象物に照射される照射光のスポット径が互いに異なる発光手段を複数有することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された照射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサにおいて、該発光手段から該照射対象物に照射される照射光のスポット径が互いに異なる発光手段を複数有することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３光学センサにおいて、上記受光手段は、上記反射光のうち、正反射光または拡散反射光の何れか一つを受光することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２または３の光学センサにおいて、上記反射光のうち、正反射光を受光する正反射光受光手段と、上記反射光のうち拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２、３、４または５の光学センサにおいて、上記照射対象物がトナーからなる基準パターン像および該基準パターン像を担持する像担持体表面であり、該基準パターン像表面に照射される光のスポット径は、該像担持体表面に照射される光のスポット径より大きいことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４または５の光学センサにおいて、上記照射対象物がトナーからなる基準パターン像であり、該基準パターン像表面に照射される光のスポット径［ｍｍ］は、人間の視覚感度が最大となる空間周波数［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数以下に設定することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の光学センサにおいて、上記光のスポット径が、１［ｍｍ］以下とすることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、トナー像を担持する像担持体と、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された入射光が該像担持体によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサとを備えた画像形成装置において、上記光学センサは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８の光学センサであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、トナー像を担持する像担持体と、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された入射光が該像担持体によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサとを備えた画像形成装置において、該光学センサを上記像担持体表面移動方向に対して横切る方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記光学センサは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８の光学センサであることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０、１１の画像形成装置において、上記移動手段で光学センサを移動させながら、像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出するときの像担持体表面に照射される光のスポット径を、像担持体表面の副走査線方向の反射光量を検出するときの像担持体表面に照射される光のスポット径よりも小さくすることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の画像形成装置において、像担持体表面の副走査線方向の反射光量を検出し、該検出値が基準値に対して所定値以上の変化があった場合は、像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１２または１３の画像形成装置において、上記像担持体の停止時に、上記像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１２または１３の画像形成装置において、上記像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出するとき、上記像担持体表面は移動していることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５の画像形成装置において、上記光学センサを停止して、上記像担持体表面の反射光量を検出することを特徴とするものである。

請求項１、７乃至９、１１乃至１６の発明によれば、正反射光を受光する正反射光受光手段を有しているので、照射対象物の表面が平滑な面であってもその表面状態を正確に検知することができる。また、拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段を有するので、照射対象物の表面に凹凸があっても、その表面状態を正確に検知することができる。その結果、表面が平滑な照射対象物の情報と、表面に凹凸のある照射対象物の情報と異なる２種類の情報を良好に検知することができる。

また、請求項２乃至６の発明によれば、異なるスポット径を照射対象物に照射できるようにしているので、照射対象物の得たい情報に合わせてスポット径を選択することができる。例えば、照射対象物の正確な情報を得たい場合は、小さなスポット径で照射対象物を検知すれば、照射対象物を詳細に検知することができ正確な情報を得ることができる。また、照射対象物の全体の情報を得たい場合は、大きなスポット径で照射対象物を検知すれば、広い範囲で照射対象物の状態を検知することができ照射対象物の全体の情報を得ることができる。これにより、照射対象物の詳細な情報と、照射対象物の全体の情報と異なる２種類の情報を良好に検知することができる。

また、請求項１０の発明によれば、光学センサを上記像担持体表面移動方向に対して横切る方向に移動させるようにして、像担持体の主走査線方向の表面を検知することができるようにしている。これにより、像担持体表面の副走査線方向の情報と像担持体表面の主走査線方向の情報と異なる２種類の情報を検知することができる。また、像担持体は回転するので光学センサと主走査線方向で対向する像担持体の表面を異ならせることができる。よって、像担持体の回転動作と光学センサの移動動作を組み合わせれば、像担持体全体の劣化状態を検知することができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、タンデムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置に用いた実施形態について説明する。
まず、この複写機の基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、プリンタ部１００、給紙部２００、プリンタ部１００の上部に固定されたスキャナ部３００、これに取り付けされた原稿自動搬送装置（以下、ＡＤＦという）４００などを備えている。また、複写機内の各装置の動作を制御する図示しない制御部も備えている。

上記スキャナ部３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ３３で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。制御部は、受け取った上記画像情報に基づいてプリンタ部１００の露光装置２１内に配設された図示しないレーザやＬＥＤ等を制御して感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋに向けてレーザ光を照射させる。この照射により、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの表面には静電潜像が形成され、所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。これら４つの感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、プリンタ部１００のタンデム画像形成部２０内に配設されている。

上記給紙部２００は、ペーパーバンク４３内に多段に設けられた複数の給紙カセット４４、紙搬送路４６、これの途中に適宜設けられた複数の搬送ローラ対４７などを備えている。それぞれの給紙カセット４４は、カセット内部に収容された転写紙を一番上のものから順次送り出す給紙ローラ４２を有している。また、給紙ローラ４２によって重送されてしまった複数の転写紙を個々に分離してから紙搬送路４６に送り出す分離ローラ４５なども有している。搬送ローラ対４７は、給紙カセット４４から受け取った転写紙を後段の搬送ローラ対４７に向けて送り出す。本実施形態に係る複写機においては、かかる構成の給紙部２００による給紙の他に、手差し給紙も可能となっている。そして、この手差し給紙を実現するための、手差しトレイ５１をプリンタ部１００の側面に備えている。手差しトレイ５１は給紙ローラ５０や分離ローラ５２を備えており、これらによって転写紙をプリンタ部１００内に送り出す。

上記給紙部２００や手差しトレイ５１から送り込まれた転写紙は、レジストローラ対４９に挟まれる。このレジストローラ対４９は、挟み込んだ転写紙を所定のタイミングで２次転写ニップに送り込む。この２次転写ニップとは、中間転写ベルト１０と、２次転写ローラ２２との当接によって形成されるニップである。

ユーザーは、カラーコピーをとるために、まず、原稿をＡＤＦ４００の原稿台３０上にセットするか、あるいはＡＤＦ４００の開操作によって露出させたスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上にセットする。そして、図示しないスタートスイッチを押す。すると、ＡＤＦ４００からコンタクトガラス３２上に搬送された原稿、あるいは初めからコンタクトガラス３２上にセットされた原稿の画像情報を読み取るために、スキャナ部３００の駆動が開始される。具体的には、第１走行体３３の走行を開始してその光源から発した光を原稿面で反射させて第２走行体３４に向けて送る。そして、同じく走行を開始した第２走行体３４のミラーによってこの反射光を受けて結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れて画像情報を読み取る。

上記制御部は、スキャナ部３００から画像情報を受け取ると、上述のようなレーザ書込や現像プロセスによって感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋトナー像を形成せしめる。なお、記号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの略である。

図２は、上記プリンタ部１００の一部構成を拡大して示す拡大構成図である。図において、タンデム画像形成部２０は、４つのプロセスユニット１８Ｙ，Ｍ、Ｃ、Ｋを有している。各プロセスユニットは、使用するトナーの色が互いに異なっているが、その他の構成についてはほぼ同様である。よって、Ｙトナーを用いるプロセスユニット１８Ｙだけについてその構成を詳述し、他のプロセスユニットの説明については説明を省略する。プロセスユニット１８Ｙは、感光体４０Ｙ、帯電器６４Ｙ、現像器６１Ｙ、ドラムクリーニング装置６３Ｙなどを有している。潜像担持体たる感光体４０Ｙは、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動されながら、帯電器６４Ｙによってその表面が一様帯電せしめられ、非画像部電位Ｖとなる。そして、一様帯電後の表面に上述のレーザ書込光が照射されて画像部電位Ｖ_Lとなることによって静電潜像が形成される。この静電潜像は、像形成物質たるＹトナーを用いる現像器６１ＹによってＹトナー像に現像される。感光体４０Ｙ上のＫトナー像は、後述の中間転写ベルト１０上に中間転写される。中間転写工程を経た感光体４０Ｙ表面は、ドラムクリーニング装置６３Ｙによってその表面の転写残トナーがクリーニングされる。他のプロセスユニット１８Ｍ、Ｃ、Ｋでも同様のプロセスが実施されて、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像が形成される。

一方、中間転写体たる中間転写ベルト１０は、３つの張架ローラ１４，１５，１６に張架されながら、何れか１つの張架ローラが図示しない駆動手段によって回転駆動されることにより、図中時計回りに無端移動せしめられる。中間転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが中間転写ベルト１０を感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ方向にそれぞれ抑えるような配設により、各感光体と中間転写ベルト１０との間には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の４つの中間転写ニップが形成される。中間転写ローラ６２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、電源９Ｙ、Ｍ、ＣＫからそれぞれ中間転写バイアスが印加されることによって中間転写電界が作用する。感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像は、この中間転写電界やニップ圧の影響を受けて中間転写ベルト１０上に中間転写される。この中間転写は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋトナー像という順で、順次重ね合わされるように行われる。これにより、中間転写ベルト１０上には４色重ね合わせトナー像が形成される。

２次転写部は、紙搬送ベルト２４、２つの張架ローラ２２、２３などを有している。紙搬送ベルト２４は、一方の張架ローラ２２、２３が図示しない駆動手段によって回転駆動されることで、図中反時計回りに無端移動せしめられる。もう一方の張架ローラ２２は、紙搬送ベルト２４と中間転写ベルト１０とを介して張架ローラ１６に当接している。この当接により、中間転写ベルトと紙搬送ベルトとの間には２次転写ニップが形成される。この２次転写ニップには、図示しない電源から張架ローラ２２に２次転写バイアスが印加されることで２次転写電界が作用している。

先に図２に示したように、プリンタ部１００内に給紙された転写紙は、レジストローラ対４９に挟まれる。このレジストローラ対４９は、挟み込んだ転写紙を中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像に重ね合わせうるタイミングを見計らって２次転写ニップに送り出す。２次転写ニップにおいては、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像が２次転写電界やニップ圧の影響を受けて転写紙上に２次転写される。転写紙は白色を呈しているため、４色重ね合わせトナー像が２次転写されると、これがフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された転写紙は、紙搬送ベルト２４の無端移動に伴って定着装置２５内に送られる。そして、加熱ローラと加圧ローラとの間に挟まれてフルカラー画像が表面に定着せしめられた後、排紙ローラ対５６を経由して機外の排紙トレイ５７上に排出される。

尚、本実施形態の画像形成装置には、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に形成するトナー像の画像濃度を調整する濃度調整手段としての反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという）８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが、現像器よりも感光体４０の回転方向下流側にそれぞれ設けられている。これらＰセンサ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋにより、画像形成中のトナー濃度を制御する際に、感光体４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に形成された基準画像の光学濃度を検出している。そして、この検出結果に基づいて、所定の濃度に近づけるように、図示しない制御部によって、必要な量のトナーを現像器６１Ｙ、Ｍ、ＣＫの現像剤攪拌部へ補給させるなどの画像形成条件を変更している。

図３は、Ｐセンサの概略構成図である。Ｐセンサの構成は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋで同じであるので、以下の説明では色分け符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋについては適宜省略する。Ｐセンサ８は、図３に示すように、発光ダイオードなどからなる発光素子８１と、正反射光を受光する第１受光素子８２と、拡散反射光を受光する第２受光素子８３とから構成されている。第１受光素子８２及び第２受光素子８３は、Ｓｉフォトトランジスタや、ＰＤ（フォトダイオード）などを用いる。各素子３１，３２，３３は、ケース８５に封入されており、ケース中の各素子８１，８２，８３は、プリント基板８４上に実装されている。また、発光素子８１は、図４に示すように、発光素子８１から発せられた光が検出対象の感光体４０の垂線に対してθ_１の角度で入射するようにプリント基板８４に実装されている。また、正反射光を受光する第１受光素子８２は、反射する光のうち感光体４０の垂線に対してθ_２の角度で反射する光を受光するように実装される。このとき、θ_１＝θ_２とすることで、第１受光素子８２で正反射光を検出することができる。拡散反射光を受光する第２受光素子８３は、任意の角度でプリント基板８４に実装する。プリント基板８４には、コネクタ８９が実装されている。このコネクタ８９には、発光素子に電圧を供給するハーネス（図示省略）や、受光素子の出力用のハーネス（図示省略）等が取り付けられている。また、図４に示すように、ケース８５の射出光路上に集光レンズ８６が配置されている。この構成においては、発光素子８１からの射出光は、集光レンズ８６により屈折して、感光体４０の表面の照射目標に集光される。また、入射光路上にも、集光レンズ８７、８８が配置されている。

Ｐセンサ８による、トナー付着量の検出は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度等の画質を適正化するためのプロセスコントロール動作（以下、「プロコン動作」という。）を実行する。トナー付着量の検出は、まず、基準パターンを、感光体４０上に形成する。そして、Ｐセンサ８の発光素子８１からの照射光が基準パターンに照射され、その反射光量が第１および第２受光素子８２、８３によって検出される。この検出結果は、Ｐセンサ８から直流電圧としてコネクタ８９を介して制御部９０に出力される。上記反射光量は感光体４０上の所定位置におけるトナー付着量によって変化する。即ち、Ｐセンサ８からの出力電圧値は、感光体上の所定位置におけるトナー付着量によって変化する。そして、この出力値は、プリント基板８４に設けられたコネクタ８９から制御部９０へ送られ、この出力値に基づいてトナー付着量を換算し、制御部９０から現像装置、帯電装置等の各プロセスユニットに、トナー付着量が狙いの量となるように適宜設定することで、画像濃度が調整される。

上記Ｐセンサ８は、タンデムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置に限らず、種々の画像形成装置に適用可能である。例えば、図５に示す、タンデムフルカラー直接転写タイプや、図６に示す１ドラムフルカラー中間転写タイプや、図７に示すモノクロ直接タイプの画像形成装置にも適用可能である。

上記構成の画像形成装置において、各感光体４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上表面には、現像ローラ６５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、中間転写ベルト１０、クリーニングローラ６６Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ等が接触するよう設けられている。そして、感光体４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ表面が経時で徐々に磨耗してしまうことは避けられない。また、トナー中に添加されているシリカ、酸化チタン及びワックスなどが付着すして、フィルミングが発生してしまう恐れもある。さらに、図５や図７のように感光体と転写紙が直接接触するタイプの画像形成装置においては、感光体４０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ表面に転写部での転写紙との接触によって転写紙の塗料として使用されている炭酸カルシウムやシリカ等が付着する。これらは、画像劣化の原因となるため、感光体の劣化やフィルミング発生の有無を適宜検出することが望まれるところである。そこで、本実施形態においては、上記Ｐセンサ８を用いて、感光体表面の劣化やフィルミング等による感光体表面の不具合を検出できるようにしている。

このＰセンサ８による感光体不具合の検出は、以下のように行う。まず、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行った後に行われるプロコン動作時に実行する。感光体を一回転以上回転駆動させ、感光体表面に基準パターンを形成する前に、Ｐセンサ８で感光体４０の表面の劣化を検出する。感光体表面に傷やフィルミングのない場合、感光体表面は平滑であるので、ほとんどが正反射する。すなわち、正反射光を受光する第１受光素子８２の出力値の方が、拡散反射光を受光する第２受光素子８３の出力値に比べて大きい値を示す。一方、感光体表面に傷や異物などが付着してフィルミング等により、感光体表面が荒れてくると、第１受光素子８２の出力値が減少し、第２受光素子８３の出力値が増加する。このような出力値を制御部９０に送り、第１受光素子８２の出力値の減少量および第２受光素子８３の出力値の増加量に基づいて感光体表面の劣化を判断する。劣化度合の判断は、例えば、まず、制御部９０のメモリに予め感光体４０が平滑な時の第１受光素子８２の出力値と第２受光素子８３の出力値の平均値を記憶しておく。次に、感光体表面を実際に測定して、制御部９０に送られた第１受光素子８２の出力値と第２受光素子８３の出力値のそれぞれの平均値を算出する。そして、これらの出力値の平均値と上記メモリに記憶されている出力値との差を算出する。これにより、第１受光素子の出力値の減少量および第２受光素子の出力値の増加量を求めることができる。これら差の値（第１受光素子の出力値の減少量および第２受光素子の出力値の増加量）が小さい場合は、感光体表面が十分平滑であり、画像に影響を与えないと判断し画像形成条件を変更しない。これら差がある程度ある場合は、転写バイアスを最適値に変更したり、現像剤のトナー濃度を高めたりする。さらに、これらの差が大幅に開いた場合は、感光体の寿命と判断し、図示しない操作パネル等に感光体の交換を表示して、ユーザーに警告するようにする。また、これと同時に第１受光素子８２および第２受光素子８３の感光体表面の全周に渡って測定したアナログデータの出力値に、あるレベルの出力値が検出された場合は、致命的な傷があるとして、操作パネル等に感光体の交換を表示して、ユーザーに警告する。この感光体不具合の検出を行った後、感光体４０の表面上に基準パターンを作成し、トナー付着量の検出を行い、その結果に基づき最適な画像形成条件を変更して、プロコン動作を終了する。

上述では、感光体表面の劣化をプロコン動作時に行っているが、これに限られない。例えば、プリント動作中の非画像形成領域で行っても良い。

本実施形態のＰセンサは、発光素子８１の正反射光を検出する第１受光素子８２と、発光素子８１の拡散反射光を受光する第２受光素子８３とを備えている。感光体４０の表面上のトナー付着量の検出する場合、トナー像は、正反射光より、拡散反射光の方が多いので、正反射光を検出するより拡散反射光を検出する方がより正確な検出を行うことができる。一方、感光体表面の劣化の検出する場合、感光体表面は平滑な面であるので、拡散反射光より正反射光の方が多く、拡散反射光を検出するより正反射光を検出する方がより正確な検出を行うことができる。よって、Ｐセンサに発光素子８１の正反射光を検出する第１受光素子８２と、発光素子８１の拡散反射光を受光する第２受光素子８３とを備えることで、トナー付着量の検出、感光体表面の劣化の検出を正確に行うことができる。また、正反射光の検出と拡散反射光の検出とを組み合わせることで、より正確なトナー付着量の検出、感光体表面の劣化の検出を行うことができる。

上記Ｐセンサ８は、発光素子８１の正反射光を検出する第１受光素子８２と、発光素子８１の拡散反射光を受光する第２受光素子８３を備えているが、どちらか一方を備えていれば、トナー付着量および感光体の劣化を検出することができる。図８および図９は、発光素子８１と、拡散反射光を受光する受光素子８３からなるＰセンサ１０８である。このように、Ｐセンサ１０８の受光素子を一個にすることで、安価にＰセンサを製造することができる。このＰセンサ１０８で感光体４０の表面劣化の検出は、感光体４０が劣化するに従って、拡散反射光が増加するので、受光素子８３からの出力値が増加する。制御部９０のメモリに出荷時の感光体表面の出力値を記憶しておき、メモリの記憶と出力値との差分の結果から、それぞれ最適な画像形成条件に設定する。

図１０は、Ｐセンサが主走査線方向に移動可能としたものである。上述のＰセンサ８、１０８は、感光体表面の中央部付近のみしか感光体の劣化度合や、トナー付着量を検出することができない。そのため、中央部付近以外の感光体の劣化を検出することができない。特に、副走査線方向に延びる摺接傷等は、検出することは困難である。しかし、図１０に示すように、Ｐセンサ８を主走査線方向に移動可能とすることで、感光体表面の劣化を幅方向で検出することができ、副走査線方向に延びる摺接傷も検出することができる。図１１は、Ｐセンサ８の移動手段を示したものである。図１１に示す、Ｐセンサ８の移動手段は、Ｐセンサ８を積載するスライド台座２０１を貫通して感光体４０に並行に延在するスクリュー軸２０２を有している。また、このスクリュー軸２０２と一定間隔をおいて並行に延在するスライドガイド２０３、スクリュー軸２０２を正逆回転させるパルスモータ２０４も有している。そして、スライド台座２０１のスクリュー軸２０２が貫通する貫通孔の内周面には、スクリュー軸２０２の螺子溝に螺合するよう螺子溝が形成されている。また、スライド台座２０１は、スライドガイド２０３と遊貫している。このスライドガイド２０３でスライド台座２０１のスクリュー軸２０２回りの回動を規制し、スクリュー軸２０２の回転で、スライド台座２０１がスクリュー軸上を軸方向に移動する。
Ｐセンサ８のプリント基板８４のコネクタ８９には、発光素子に電圧を供給するハーネス（図示省略）や、受光素子の出力用のハーネス（図示省略）等が取り付けられているが、Ｐセンサ８の移動によりハーネスが弛んで感光体４０の表面に接触するおそれがある。そこで、上記ハーネスをフレキシブルケーブルとしたり、ハーネスが弛んでも感光体４０の表面に接触しない範囲でPセンサ８を移動させたりする。また、Pセンサ８の移動によりハーネスが弛まないようにハーネスを巻き取る等のハーネスが弛まないような機構を設けても良い。

また、Ｐセンサ８の移動手段は、これに限らず、例えば、図１２のように構成しても良い。図１２に示すPセンサの移動手段は、Ｐセンサ８を積載する長板状のスライド台座１１０と、このスライド台座１１０の上下に設置され、それぞれ感光体４０に並行に延在する上側スライドガイド１１１ａ、下側スライドガイド１１１ｂとを備えている。上側スライドガイド１１１ａおよび下側スライドガイド１１１ｂには、溝部がそれぞれ設けられており、上側スライドガイド１１１ａの溝部がスライド台座１１０の上端部を保持し、下側スライドガイド１１１ｂの溝部がスライド台座１１０下端部をそれぞれ保持している。また、図中右側には、スライド台座１１０の両側面を挟持する一対の駆動ローラ１１２を備えている。。駆動ローラ表面は、ゴムなどのグリップ力のある部材で構成し、スライド台座１１０と駆動ローラ１１２との摩擦力でスライド台座１１０を移動させるようにする。また、これに限らず、駆動ローラ１１２の表面およびスライド台座１１０にピッチを切ってこれらのピッチを噛合わせることで、スライド台座を移動させるようにしても良い。このように駆動ローラ１１２を構成し、駆動ローラを正逆回転させることでスライド台座１１０を図中の左右に移動させることができる。このＰセンサ移動手段においても、Ｐセンサ８のコネクタ８９に各種ハーネスが取り付けられており、上述同様にハーネスが弛んで感光体表面に接触しないようにしている。

このように、Pセンサ８を移動可能とすれば、感光体４０を駆動させることなく主走査線方向の感光体表面の劣化度合を判定することができる。例えば、画像形成装置の電源投入後等のプロコン動作時に、感光体を駆動させて、感光体表面に基準パターンを形成する前に感光体表面の副走査線方向の劣化度合を検出する。その後、感光体表面に基準パターンを形成してトナー付着量を検出する。感光体の停止後、Pセンサを移動させて、感光体表面の主走査線方向の劣化度合を検出し、これら複数の情報から、最適な画像形成条件を設定して、高品位な画像を形成できるようにする。また、感光体の主走査線方向の劣化検出は、感光体を駆動する必要がないので、短時間で感光体の劣化度合を検出することができる。このため、画像形成動作が終わり、感光体が停止している合間に主走査線方向の感光体の劣化を検出することができる。このように、プリント動作終了毎にプロコン動作を実施することができ、常に最適な条件で画像形成することができる。

また、上記のようにＰセンサが移動可能でない場合は、中央部のみしか感光体の劣化を判断できなかったため、検出部分以外の摺接傷などは、検出することができず、プロコン動作を行っても画像が改善されないなどの問題がおきていた。しかし、感光体が停止する毎に主走査線方向の感光体の劣化を検出することで、毎回異なる感光体表面の主走査線方向の劣化を検出することができる。これにより、一定の期間をかけて、感光体表面のほぼ全周の劣化度合を検出することができるようになる。

また、プロコン動作毎にＰセンサを副走査線方向に１ライン移動させるようにすることで、一定期間をかけて感光体表面全体の劣化度合を検出することも可能である。まず、電源投入後、プロコンを実施して、副走査線方向１ライン分の感光体の劣化と、トナー付着量を検出する。検出終了後、Ｐセンサを主走査線方向１ライン分移動させる。次に、再びプロコンが実行されたときは、先程検出した副走査線方向のラインから１ライン主走査線方向にずれた副走査線方向の感光体の劣化と、トナー付着量を検出する。そして、先程と同様にＰセンサを主走査線方向１ライン分移動させる。これを繰り返すことで、結果的に感光体表面のほぼ全周の劣化度合を検出することができる。

また、感光体を駆動させた状態でＰセンサを連続的に移動させることで、感光体表面全体の劣化を検出するようにしても良い。例えば、プロコンを実行して感光体が回転した状態で、Ｐセンサを主走査線方向に往復運動させて、感光体表面の劣化を検出する。これにより、感光体表面をＰセンサが螺旋状に検出していくこととなる。このとき、発光素子から照射されて感光体表面に反射された反射光が受光素子に受光されるように、Ｐセンサの移動速度や、発光素子や受光素子の取り付け角度は最適に設定されている。このように、Ｐセンサが螺旋状に感光体表面を検出していくことで、効率よく感光体表面の主走査方向と副走査線方向の劣化を検出することができる。

また、感光体を駆動させた状態で、Ｐセンサを段階的に移動させるようにして感光体表面全体の劣化を検出するようにしても良い。上記のようにＰセンサを連続的に移動させて検出する場合、発光素子からの照射光が反射した時の反射光を受光素子で正しく検知できない場合がある。そこで、Ｐセンサを段階的に移動させるようにするようにする。具体的には、感光体の表面の劣化を検出する場合、ある一定時間Ｐセンサを停止させて、感光体表面の劣化を検出する。そして、一定時間経過したら、Ｐセンサを移動させて停止し、停止した状態で再び感光体表面の劣化を検出するようにする。これにより、感光体表面全体の劣化を正確に検出ことができる。

感光体４０の表面上のトナー付着量を検出する場合は、スポット径が大きい方が全体的な付着量情報が得られ、好ましい。一方、感光体表面の劣化を検出する場合、スポット径が１ｍｍ以下と狭い方が、感光体表面の細かい傷も検出することができ、その検出結果に基づき、より最適な画像形成条件を得ることできる。そこで、本実施形態においては、発光素子から照射される光のスポット径を可変として、それぞれの検出条件に最適なスポット径を得られるようにしている。

図１３は、発光素子８１から照射される光のスポット径を可変とした１実施例である。図１３に示すように、発光素子８１から照射される光のスポット径を可変とするには、矢印Ａのように発光素子８１を図中上下に移動可能としたり、矢印Ｂにあるように、集光レンズ８６を図中上下に移動可能としたり、矢印Ｃに示すように集光レンズ８６と発光素子８１とを一体に図中上下に移動可能としたりするなどして行うことができる。そして、図示しないマイクロモータにより、集光レンズ８６または発光素子８１を上下させる。また、これらを適宜組み合わせて、発光素子８１から照射される光のスポット径を変えることもできる。スポット径をどこまで絞れるかは、集光レンズ８６の性能によるので、所望のスポット径を達成できる集光レンズを選ぶことが必要である。感光体４０の劣化を検出する場合は、スポット径を絞って１ｍｍ以下のスポット径で検出を行い、トナー付着量を検出する場合は、スポット径を数ｍｍ大に広げて検出を行う。

図１３に示すように、集光レンズ８６や発光素子８１などを移動させることで、スポット径を可変とする場合、これらを移動させるために、マイクロモータなどの移動機構を設ける必要がある。しかし、このような移動機構を狭いケース内部に設けることは、困難である。そこで、図１４では、スポット径の異なる発光素子を２つ設けるようにしている。図１４に示す、第１の発光素子８１ａは、大径スポットを形成するよう構成されており、第２の発光素子８１ｂは、小径スポットを形成するよう構成されている。また、第１の発光素子８１ａは、第１の発光素子８１ａからの照射光の拡散反射光が受光素子８３で検出されるような位置に配置する。一方、第２の発光素子８１ｂは、第２の発光素子８１ｂからの照射光の正反射光が受光素子８３で検出されるような位置に配置する。トナー付着量を検出する場合は、第１の発光素子８１ａで行う。第１の発光素子８１ａは、上述したとおり、大径スポットなので、広い範囲でトナー付着量を検出することができる。また、第１の発光素子から照射された光のうち、トナー付着量検出に有利な拡散反射光だけが受光素子８３で検出されるようにしている。このため、正確なトナー付着量を検出することができる。また、感光体４０の劣化度合は、第２の発光素子８１ｂで行う。第２の発光素子８１ｂは、上述したとおり、小径スポットなので、感光体表面の細かい傷まで検出することができる。また、第２の発光素子８１ｂから照射された光のうち、感光体の劣化検出に有利な正反射光だけが受光素子８３で検出されるようにしているため、正確な感光体の劣化を検出することができる。

図１４においては、大径スポットを形成する第１発光素子８１ａは、第１の発光素子から照射された光のうち、拡散反射光だけが受光素子８３で検出され、小径スポットを形成する第２発光素子８１ｂは、第２の発光素子から照射された光のうち、正反射光だけが受光素子８３で検出されるようにしているが、これに限られない。例えば、第１発光素子８１ａの位置と第２の発光素子８１ｂの位置とを入れ替えても良い。この場合、大径スポットを形成する第１発光素子８１ｂは、第１の発光素子から照射された光のうち、正反射光だけが受光素子８３で検出され、小径スポットを形成する第２発光素子８１ｂは、第２の発光素子から照射された光のうち、拡散反射光だけが受光素子８３で検出されるようになる。図７に示すモノクロ機の場合、トナーの付着量の検出は、拡散反射光より正反射光の方が有利となり、このような配置のＰセンサが好ましい。また、第１発光素子８１ａと第２発光素子８１ｂとを、受光素子８３が拡散反射光のみを受光する位置に並べて配置したり、その逆に、受光素子８３が正反射光のみを受光する位置に並べて配置したりしても良い。また、ミラーを設けて第１発光素子８１ａからの照射光と、第２発光素子８１ｂからの照射光とを同じ光軸上に載せてもよい。しかしながら、図１４に示す配置が、スペース上、コスト的に有利である。

小径スポットで感光体４０の劣化度合を検出することで、細かな傷が検出でき、最適な画像形成条件を得ることができる。しかし、このような小径スポットでは、感光体の劣化を感光体表面の広い範囲で検出することができない。一方、大径スポット径で感光体の劣化を検出すれば、感光体表面の広い範囲で感光体の劣化状態を判断することができる。しかし、大径スポットで感光体の劣化を検出すると、細かな傷が検出できず、最適な画像形成条件を得ることができない。そこで、通常は、感光体の劣化の検出を大径スポットで行い、感光体の広い範囲で感光体表面の変化を検出し、異常ありと判断したときは、小径スポットで感光体表面の劣化を詳細に検出して、最適な画像形成条件に変更するようにする。

図１５は、この感光体劣化検出を示すプロセスフローチャートである。図１５に示すように、まず、図１３、図１４に示した、大径スポットと小径スポットを照射できるＰセンサを用いて、大径スポット径で感光体劣化を検出する（Ｓ１）。検出するタイミングは、上述にしたように、感光体表面にトナー付着量検出用の基準パターンを形成する前や、プリント動作中の非画像形成領域で実行する。また、このとき、Ｐセンサを主走査線方向に移動させて検出しても良い。そして、この検出した出力値を制御部９０に送り、制御部９０のメモリに記憶されている基準値との差分を算出する（Ｓ２）。差分の絶対値が規定値ａよりも小さい場合（Ｓ２のＮＯ）は、感光体表面状態が変化していないので終了する（Ｓ３）。一方、差分の絶対値が規定値ａよりも大きい場合（Ｓ２のＹＥＳ）は、感光体表面状態が変化したと判断して、小径スポットで感光体表面の劣化を検出する（Ｓ４）。このとき、Ｐセンサを主走査線方向に移動させても良い。この検出結果に基づき、転写バイアスを変更するなど、画像形成条件を最適に変更する（Ｓ５）。そして、上記メモリの基準値を大径スポットで感光体表面の劣化を検出した出力値に変更して（Ｓ６）、終了する。

また、感光体表面に付着したフィルミングは、主走査線方向と副走査線方向にある程度の幅を持っているので、副走査線方向の感光体の劣化検出でも検出することができ、大径スポットでも十分検出することができる。一方、感光体表面にできる細かな傷は、ほとんどが副走査線方向に延びる摺接傷であり、このような傷は小径スポットでＰセンサを主走査線方向に移動しないと検出することができない。そこで、副走査線方向の感光体の劣化の検出は、大径スポット径で行い、主走査線方向の感光体の劣化の検出は小径スポットで行うようにしても良い。

この場合、まず、感光体表面にトナー付着量検出用の基準パターンを形成する前や、プリント動作中の非画像形成領域中において、大径スポット径で感光体の副走査線方向の劣化検出を行う。この検出結果に基づき最適な画像形成条件に変更する。次に、画像形成動作が終わり、感光体が停止している間にＰセンサを主走査線方向に移動して小径スポットで主走査線方向の感光体の劣化を検出する。この主走査線方向の検出によって、感光体表面に形成された微細な摺接傷を検出することができる。そして、この検出結果に基づいて、最適な画像形成条件に変更する。

本実施形態においては、Ｐセンサ８による、感光体４０の表面上のトナー付着量を検出して各色の画質を適正化している。また、Ｐセンサ８によって、感光体の表面の劣化度合を検出して、各色の画質を適正化している。しかし、画質を構成する要素は、これだけでなく、画像の粒状性も大きく関与してくる。特に、高画質を実現するためには、この粒状性を低い状態に維持するようなプロセスコントロールが必要である。そこで、本実施形態においては、Ｐセンサ８で、この粒状性を検出し、各色の画像の粒状性を適正化するためのプロコン動作を実行する。

画像の粒状性は、画像が形成されている平面空間における濃度ムラであることが知られている。つまり、濃度ムラのある画像は、ザラツキ感のある粒状性の悪い画像と言える。しかし、全ての濃度ムラが粒状性に影響するのではなく、人間が感知することができる濃度ムラが多いと、ザラツキ感のある粒状性の悪い画像となる。一般に、人間の視覚感度は、図１６に示すように、１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとした空間周波数特性を有している。すなわち、人間が最も感知することができる空間周波数は、１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］であるということができる。よって、Ｐセンサ８で１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数の濃度ムラを検出して、プロコン動作で人間が感知できる濃度ムラを抑えることで、ザラツキ感のない粒状性の良好な画像を得ることができる。そこで、Ｐセンサ８で濃度ムラを検出できるように、Ｐセンサ８のスポット径を、人間が最も感知することができる空間周波数特性の逆数以下とする。具体的には、人間が最も感知することができる空間周波数は、１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］なので、Ｐセンサ８のスポット径を１ｍｍ以下とする。

濃度ムラは、Ｐセンサ８による感光体４０の表面上のトナー付着量を検出することで、得ることができる。トナー付着量を検出結果をそのまま用いれば、画像濃度情報を得ることができ、このトナー付着量をフーリエ変換などの公知の手法で空間周波数に変換すれば濃度ムラ情報を得ることができる。

濃度ムラの検出は、まず、基準パターンを感光体４０上に形成する。そして、Ｐセンサの発光素子からの照射光が基準パターンに照射され、その反射光量が受光素子によって検出される。受光素子によって基準パターン全体に渡って測定されたアナログデータの出力値を制御部９０にて高速フーリエ変換等の公知の手法を施し空間周波数特性を算出する。この得られたデータの１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数のノイズ量と、予め制御部のメモリに記憶されている出荷時の１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数のノイズ量との差を算出して、その差に応じて粒状性を最適化する画像形成条件に変更する。

スポット径を１ｍｍ以下とすれば、Ｐセンサで濃度ムラ、感光体表面劣化、画像濃度の３つを検出することができる。

上述の実施形態のＰセンサにおいては、現像器よりも感光体の回転方向下流側に設けて、感光体表面の劣化および、感光体表面のトナー付着量を検出しているが、これに限られない。例えば、図２、図６に示すように中間転写ベルトと対向する位置に上記Ｐセンサ８ａを設けて、中間転写ベルト表面の劣化および、トナー付着量を検出するようにしてもよい。図２に示すタンデムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置は、感光体表面でトナー付着量を検出する場合、４つのＰセンサを用いる必要がある。しかし、中間転写ベルトの表面でトナー付着量を検出する場合は、Ｐセンサが一つで済み、経済的である。また、中間転写ベルトと対向する位置にのみＰセンサを用いた場合、感光体の劣化は、トナー付着量から判断することとなる。また、感光体表面に付着したトナー付着量の検出は、現像装置の特性を検出することとなるが、中間転写ベルトと対向する位置にＰセンサを配置すれば、一次転写特性を含めた検出を行うことができる。中間転写ベルト上のトナー付着量を検出する場合は、全色を検出することとなるので、発光素子は、赤外光とするのが好ましい。また、中間転写ベルトと対向する位置と、感光体表面に対向する位置の両方にＰセンサを配置しても良い。このように、両方にＰセンサを配置することで、感光体表面および中間転写ベルトの劣化両方を判断することができる。また、図５に示すように、転写搬送体と対向する位置にＰセンサ８ａを設けても良い。この場合は、転写搬送体の劣化状態を検出して、その結果に基づき画像形成条件を変更することとなる。

以上、本実施形態のＰセンサによれば、発光手段としての発光素子８１の正反射光を検出する正反射光受光手段としての第１受光素子８２と、発光素子８１の拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段としての第２受光素子８３とを備えている。像担持体としての感光体４０の表面上のトナー基準パターンに光を照射する場合、基準パターン像からの反射光は、正反射光より拡散反射光の方が多い。このため、基準パターンのトナー付着量からトナー濃度を検出する場合は、正反射光を検出するより拡散反射光を検出する方がより正確な検出を行うことができる。一方、感光体表面に光を照射する場合、感光体表面は平滑な面であるので、感光体表面からの反射光は、拡散反射光より正反射光の方が多い。このため、感光体表面の劣化状態を検出する場合は、拡散反射光を検出するより正反射光を検出する方がより正確な検出を行うことができる。よって、光学センサとしてのＰセンサに発光素子８１の正反射光を検出する第１受光素子８２と、発光素子８１の拡散反射光を受光する第２受光素子８３とを備えることで、トナー濃度の検出、感光体表面の劣化の検出を正確に行うことができる。また、トナー濃度および感光体表面の劣化を正反射光と拡散反射光とを組み合わせて検出することで、より正確なトナー濃度の検出、感光体表面の劣化の検出を行うことができる。
また、本実施形態のＰセンサは、発光素子から照射対象物としての感光体表面に照射される光のスポット径を可変にしている。スポット径を可変にすることで、スポット径を小さくして、感光体表面を詳細に検出することもでき、スポット径を大きくして広い範囲で感光体表面の状態を検出することもができる。これにより、感光体表面状態の得たい情報に合わせてスポット径を選択することができる。
また、本実施形態のＰセンサは、感光体表面に照射される光のスポット径が異なる２つの発光素子を有している。感光体表面の広い範囲の情報を得たい場合は、２つの発光素子のうち、スポット径の大きい方の発光素子である第１発光素子８１ａで検知を行い、感光体表面の細かな劣化情報を検出する場合は、２つの発光素子のうち、スポット径の小さい方の発光素子である第２発光素子８１ｂで検知を行うことができる。これにより、感光体表面劣化の得たい情報に合わせてスポット径を選択することができる。また、発光素子や集光レンズを上下させることで感光体表面に照射するスポット径を異ならせる場合は、集光レンズや発光素子などを移動させる移動機構を設ける必要があり、そのスペースを確保する必要がある。しかし、感光体表面に照射される光のスポット径が異なる２つの発光素子を設けることで、発光素子などを移動させる移動機構を設けずに大径スポットと小径スポットを切り替えることができる。これにより、省スペース化、低コスト化を図れることができる。
また、Ｐセンサの受光素子を一つにして、拡散反射光または正反射光のうちどちらか一つの反射光を受光して、トナー付着量および感光体の劣化を検出するようにしている。このように、Ｐセンサ１０８の受光素子を一個にすることで、安価にＰセンサを製造することができる。また、省スペース化を図ることができる。
また、感光体４０の表面上の基準パターンからトナー付着量を検出してトナー濃度を検出する場合は、スポット径を大きくして全体的なトナー付着量情報を得るようにする。一方、感光体表面の劣化を検出する場合は、スポット径を１ｍｍ以下として、感光体表面の細かい傷をも検出できるようにする。トナー付着量を検出する場合は、全体的なトナー付着量情報を得る方がより正確なトナー濃度情報を検出することができる。また、感光体表面の劣化は、細かい傷まで見ることで、感光体表面の正確な劣化情報を検出することができる。これらの正確な情報から画像形成条件を変更することで、経時にわたり良好な画像を維持することができる。
また、Ｐセンサ８のスポット径を、人間が最も感知することができる空間周波数特性（１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）の逆数（１［ｍｍ］）以下にして、感光体４０表面の基準パターンのトナー付着量を検出する。そして、この結果をフーリエ変換などの公知の方法で変換して、１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数の濃度ムラを検出する。そして、この濃度ムラ情報を得て、各色の画像の粒状性を適正化するための画像形成条件を変更する。このようにＰセンサによって濃度ムラを検出して、その検出結果に基づいて画像形成条件を変更することで、粒状性を低い高品位な画像を得ることができる。
また、Ｐセンサを感光体移動方向に対して横切る方向に移動できるようにしている。これにより、感光体表面の主走査線方向および副走査線方向両方を検出することができる。そして、その検出結果に基づいて画像形成条件を変更することで、良好な画像を得ることができる。
また、副走査線方向の感光体の劣化の検出は、大径スポット径で行い、主走査線方向の感光体の劣化の検出は小径スポットで行う。大径スポットで感光体の副走査線方向の劣化検出を行うことで、広範囲に感光体表面に付着したフィルミングを検知することができる。また、小径スポットで主走査線方向の感光体の劣化を検出することで、副走査線方向に延びる摺接傷を検知することができる。これにより、感光体表面の劣化を精度良く検出することができる。よって、最適な画像形成条件に変更することができ、経時にわたり、良好な画像を維持することができる。
また、通常は、大径スポットで副走査線方向の感光体の劣化の検出を行い、感光体の広い範囲で感光体表面の変化を検出し、異常ありと判断したときのみ、小径スポットで主走査線方向の感光体表面の劣化を詳細に検出して、最適な画像形成条件に変更する。通常は、トナー濃度を検知するのに良好な大径スポットで感光体表面の状態を監視するので、感光体の劣化の状態を検知した後に、トナー濃度を検知するために大径スポットに変更する必要がない。このため短時間で感光体表面の劣化とトナー濃度の検知を行うことができる。そして、検出値が基準値に対して所定値以上の変化があった場合は、感光体表面の主走査線方向の反射光量を検出する。これにより、詳細な感光体の劣化状態が検出することができる。よって、最適な画像形成条件に変更することができ、経時にわたり、良好な画像を維持することができる。
また、Pセンサ８を移動可能とすることで、感光体４０を駆動させることなく主走査線方向の感光体表面の劣化度合を判定することができる。これにより、短時間で感光体の劣化度合を検出することができる。このため、画像形成動作が終わり、感光体が停止している合間に主走査線方向の感光体の劣化を検出することができる。このように、プリント動作終了毎にプロコン動作を実施することができ、常に最適な条件で画像形成することができる。その結果、経時にわたり、良好な画像を維持することができる。
また、感光体を駆動させた状態でＰセンサを連続的に往復移動させて感光体表面の劣化を検出する。これにより、感光体表面をＰセンサが螺旋状に検出していくこととなる。その結果、感光体表面全体の劣化状態を効率よく検出することができる。
また、感光体を駆動させた状態で、Ｐセンサを段階的に移動させて、Ｐセンサが停止時に感光体の劣化を検出するようにする。これにより、正確に感光体の主走査線方向と副走査線方向の劣化状態を検出することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図 プリンタ部１００の一部構成を拡大して示す拡大構成図 Ｐセンサの概略構成図 Ｐセンサの投受光部を示す概略構成図 タンデムフルカラー直接転写タイプの画像形成装置の概略構成図 １ドラムフルカラー中間転写タイプの画像形成装置の概略構成図 モノクロ直接タイプの画像形成装置 他のＰセンサの概略構成図 他のＰセンサの投受光部を示す概略構成図 Ｐセンサを主走査線方向に移動可能とした例を示す図 Ｐセンサの移動手段を示す概略構成図 Ｐセンサの他の移動手段を示す概略構成図 発光素子から照射される光のスポット径を可変としたＰセンサを示す概略構成図 スポット径の異なる発光素子を設けたＰセンサの概略構成図 スポット径を異ならせて感光体表面の劣化検出を行うプロセスフローチャート 視覚の空間周波数特性を示す図

符号の説明

８ Ｐセンサ
９ 転写バイアス電源
１０ 中間転写ベルト
１０ａ 転写搬送ベルト
１８Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂ 画像形成手段
２０ タンデム画像形成部
２２ 二次転写装置
２５ 定着装置
２６ 定着ローラ
２７ 加圧ローラ
４０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ 感光体

Claims (16)

1. 少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された照射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサにおいて、
   上記反射光のうち、正反射光を受光する正反射光受光手段と、上記反射光のうち拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段とを有することを特徴とする光学センサ。
2. 発光手段と、該発光手段から照射された照射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサにおいて、
   該発光手段から該照射対象物に照射される照射光のスポット径が互いに異なる発光手段を複数有することを特徴とする光学センサ。
3. 少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された照射光が照射対象物によって反射した時の反射光を受光する少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサにおいて、
   該発光手段から該照射対象物に照射される照射光のスポット径が互いに異なる発光手段を複数有することを特徴とする光学センサ。
4. 請求項２または３光学センサにおいて、上記受光手段は、上記反射光のうち、正反射光または拡散反射光の何れか一つを受光することを特徴とする光学センサ。
5. 請求項２または３の光学センサにおいて、上記反射光のうち、正反射光を受光する正反射光受光手段と、上記反射光のうち拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段とを有することを特徴とする光学センサ。
6. 請求項２、３、４または５の光学センサにおいて、上記照射対象物がトナーからなる基準パターン像および該基準パターン像を担持する像担持体表面であり、該基準パターン像表面に照射される光のスポット径は、該像担持体表面に照射される光のスポット径より大きいことを特徴とする光学センサ。
7. 請求項１、２、３、４または５の光学センサにおいて、上記照射対象物がトナーからなる基準パターン像であり、該基準パターン像表面に照射される光のスポット径［ｍｍ］は、人間の視覚感度が最大となる空間周波数［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数以下に設定することを特徴とする光学センサ。
8. 請求項７の光学センサにおいて、上記光のスポット径が、１［ｍｍ］以下とすることを特徴とする光学センサ。
9. トナー像を担持する像担持体と、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された入射光が該像担持体によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサとを備えた画像形成装置において、上記光学センサは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８の光学センサであることを特徴とする画像形成装置。
10. トナー像を担持する像担持体と、少なくとも１つの発光手段と、該発光手段から照射された入射光が該像担持体によって反射した時の反射光を受光する、少なくとも１つの受光手段とを有する光学センサとを備えた画像形成装置において、該光学センサを上記像担持体表面移動方向に対して横切る方向に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０の画像形成装置において、上記光学センサは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８の光学センサであることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１０、１１の画像形成装置において、上記移動手段で光学センサを移動させながら、像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出するときの像担持体表面に照射される光のスポット径を、像担持体表面の副走査線方向の反射光量を検出するときの像担持体表面に照射される光のスポット径よりも小さくすることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２の画像形成装置において、像担持体表面の副走査線方向の反射光量を検出し、該検出値が基準値に対して所定値以上の変化があった場合は、像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１２または１３の画像形成装置において、上記像担持体の停止時に、上記像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１２または１３の画像形成装置において、上記像担持体表面の主走査線方向の反射光量を検出するとき、上記像担持体表面は移動していることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１５の画像形成装置において、上記光学センサを停止して、上記像担持体表面の反射光量を検出することを特徴とする画像形成装置。

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