JP2006259278A - トナー量検出装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーの吸光特性の影響を受けることの少ない、高精度のトナー量検出装置を提供すること、および像担持体へのトナー付着量を高精度で制御することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 感光体ドラム１に向けて複数の波長の光を照射する発光素子１５と、発光素子１５から照射された光が感光体ドラム１上で反射した反射光を受光する受光素子１６と、受光素子１６によって得られる、受光素子１６から照射された複数の波長の光それぞれの反射光の受光信号を用いて、感光体ドラム１上に担持されたトナーの量を求める演算回路１７とを備えた。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に使用されるトナー量検出装置およびそのトナー量検出装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置の分野において、電子写真のカラー化や印字品質の高度化が強く要求されている。そのため、感光体、中間転写体、または画像記憶材などの像担持体表面のトナー付着量を検出し、その検出値に応じて像担持体へのトナー付着量を制御することが広く行われている。

例えば、感光体、中間転写体、または画像記憶材表面に形成された黒トナーおよびカラートナーによるパッチの濃度を高精度で測定できるようにするため、パッチからの反射光を受光する受光素子と、パッチで正反射した光が受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する正反射用発光素子と、パッチで拡散反射した光が受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発光素子とを有し、正反射用発光素子と拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するようにした画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、画像形成装置の中には、フラッシュ定着方式の定着装置を採用した画像形成装置もあり、この定着装置ではフラッシュ光の波長の中でも特に赤外光領域を吸収することによりトナーが用紙に定着されるので、定着性を向上させるために、トナーに赤外吸収剤を含有させている場合がある。このようなトナーを用いた場合には、トナー中の赤外吸収剤の吸光特性が大きい波長域ではトナーの反射光量が小さくなりＳ／Ｎ比が低下するため、トナー量検出装置の動作が不安定になり、精度よくトナー量を検出することができないという問題がある。
特開２００１−１００４８１号公報（第２−３頁、図３）

本発明は、上記事情に鑑み、トナーの吸光特性の影響を受けることの少ない高精度のトナー量検出装置を提供すること、および像担持体へのトナー付着量を高精度で制御することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明のトナー量検出装置は、
トナーを担持するトナー担持体上で反射した反射光を受光して該トナー担持体上に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出装置において、
上記トナー担持体に向けて複数の波長の光を照射する光源と、
上記光源から照射された光が上記トナー担持体上で反射した反射光を受光する受光手段と、
上記受光手段によって得られる、上記光源から照射された複数の波長の光の反射光の受光信号を用いて、上記トナー担持体上に担持されたトナーの量を求める演算部とを有することを特徴とする。

ここで、トナー担持体とは、例えば電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体、中間転写体、あるいは画像記録媒体などの、表面にトナーを担持するものをいう。

本発明のトナー量検出装置によれば、例えば赤外線吸収剤を含有したトナーを用いた場合であっても、光源から照射する波長を複数の波長とすることにより、赤外線の波長とは異なる波長の光が照射され反射光量に対するトナー中の赤外線吸収成分の影響が減少し、トナー量検出時のＳ／Ｎ比が改善される。

ここで、上記光源が、互いに異なる波長の光を照射する複数の発光素子からなるものであってもよい。上記光源を、互いに異なる波長の光を照射する一つの発光素子からなるものとしてもよいが、本発明のトナー量検出装置の光源を上記のように複数の発光素子からなるものとした方が、より低コストでトナー量検出装置を構成することができる。また、複数の受発光素子をそれぞれ独立して取り付けることができるため、画像形成装置にトナー量検出装置を組み込む際のレイアウト上の自由度が大きくなる。

また、上記光源が、互いに異なる波長の光を互いに異なる投光角度で照射する複数の発光素子からなるものであってもよい。

本発明のトナー量検出装置を上記のように構成した場合は、波長に応じて投受光の角度を変えることによってトナー担持体表面の反射光量の影響が少なくなり、かつトナーによる反射光量が大きくなるのでＳ／Ｎ比が改善される。

また、上記光源が、上記複数の発光素子を互いに異なるタイミングで点灯するものであってもよい。

本発明のトナー量検出装置を上記のように構成した場合は、複数個所で反射光量を測定することができるので、測定個所によるばらつきの影響が減少する。また、光源としてＬＥＤなどを用いた場合にそれを駆動するドライバが小さい容量のもので済む。

また、上記光源が、光を発光する発光体と、該発光体の前面に配置された、互いに異なる波長の光を選択的に透過するフィルタとを備えたものであってもよい。

本発明のトナー量検出装置を上記のように構成した場合は、光源が一つで済むため装置をコンパクトなものとすることができる。

また、本発明の画像形成装置は、
トナーを担持するトナー担持体上で反射した反射光を受光して該トナー担持体上に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出装置において、前記トナー担持体に向けて複数の波長の光を照射する光源と、前記光源から照射された光が前記トナー担持体上で反射した反射光を受光する受光手段と、前記受光手段によって得られる、前記光源から照射された複数の波長の光の反射光の受光信号を用いて、前記トナー担持体上に担持されたトナーの量を求める演算部とを有するトナー量検出装置を備え、検出したトナーの量に応じて像担持体へのトナー付着量を制御することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、トナー量検出時のＳ／Ｎ比が改善されるので、像担持体へのトナー付着量を精度よく制御することができる。

本発明のトナー量検出装置によれば、トナーの吸光特性の影響を受けることの少ない高精度のトナー量検出装置を実現することができる。

また、本発明の画像形成装置によれば、像担持体へのトナー付着量を高精度で制御することのできる画像形成装置を実現することができる。

以下図面を参照して本発明のトナー量検出装置および画像形成装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明のトナー量検出装置が適用される画像形成装置を示す概略構成図である。

図１に示す画像形成装置１００は、矢印Ａ方向に回転し、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（サイアン）、Ｋ（ブラック）色のトナー像が形成される、直列に配列された４つの感光体ドラム１と、感光体ドラム１を均一に帯電させる帯電器２と、帯電した感光体ドラム１に画像情報に基づく露光光を照射して感光体ドラム１上に静電潜像を形成するレーザ３と、各レーザ３を駆動するレーザドライバ８と、感光体ドラム１上の静電潜像に対応する色のトナーで現像してトナー像を形成する現像器４と、駆動ロール１１、従動ロール１３、対向ロール１２に張架され４つの感光体ドラム１それぞれに接触しながら矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト１０と、中間転写ベルト１０を挟んで４つの感光体ドラム１それぞれとニップ部を形成し、感光体ドラム１上に形成された色トナー像を中間転写ベルト１０上に順次多重転写する１次転写ロール５と、用紙フィード部（図示せず）から供給される用紙Ｐおよび中間転写ベルト１０を一対のロールで挟んでニップ部を形成し、中間転写ベルト１０上に順次多重転写された複数色トナー像を用紙Ｐに２次転写する２次転写ロール６と、２次転写ロール６によって複数色トナー像が転写された用紙Ｐを挟んで、該複数色トナー像を加熱および加圧することにより定着して用紙Ｐ上に定着トナー画像を形成する定着器７と、感光体ドラム１上に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出装置１８とを備えている。

トナー量検出装置１８は、感光体ドラム１に向けて複数の波長の光を照射する光源と、該光源から照射された光が感光体ドラム１上で反射した反射光を受光する受光手段とからなるトナーセンサ１４とを備えている。トナーセンサ１４の詳細については後述する。

トナーセンサ１４によって得られる、上記光源から照射された複数の波長の光の反射光の受光信号は、トナー量検出装置１８内の演算回路１７に送られ、ここで感光体ドラム１上に担持されたトナー量が求められる。なお、この演算回路１７は、本発明にいう演算部に相当するものである。

この画像形成装置１００には、帯電器２、レーザ３、現像器４などの画像形成に関係する各部の動作を制御する画像形成制御部２０が備えられている。この画像形成制御部２０は、各感光体ドラム１上に所定のパッチ画像を形成させるよう帯電器２、レーザ３、現像器４などの各部の動作を制御する。各感光体ドラム１上に形成されたパッチ画像は各トナーセンサ１４により検知され、演算回路１７は各トナーセンサ１４からの検知信号に基づき各色ごとのトナー量を検出する。

画像形成制御部２０は演算回路１７により検出されたトナー量に基づき、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の画像作成条件を補正して各色の階調性と各色のカラーバランスを最適化させるよう制御するとともに、レーザ３の動作条件、現像器４の動作条件、現像器４へのトナー補給条件などを最適に制御する。

次に、この画像形成装置１００の動作について説明する。

先ず、画像形成制御部２０は、外部から入力された画像信号又は画像読取部（図示せず）で読み取った画像信号をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に色変換した後、レーザドライバ２２に送り、レーザドライバ２２は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応するレーザ３および現像器４を駆動して、各感光体ドラム１上に各色のトナー像を形成する。各感光体ドラム１上の各色のトナー像は、各１次転写ロール５により、中間転写ベルト１０上に順次重ね合わされて転写され、中間転写ベルト１０上に多重色のトナー像が形成される。中間転写ベルト１０上の多重色のトナー像は、２次転写ロール６により用紙Ｐ上に転写され、さらに定着器７により加熱および加圧されて用紙Ｐ上に定着され、カラー画像が形成される。

次に、本実施形態のトナー量検出装置１８の動作について説明する。

図２は、感光体ドラム表面からの反射光を示す図である。

図２に示すように、感光体ドラム１の表面１ａに、トナーセンサ１４の光源である発光素子１５から照射光２１が照射されると、感光体ドラム１の表面１ａからは、中心線に対して対称で投光角度θｔと同じ角度θｔで反射される多量の正反射光２２ｄと、この正反射光２２ｄの反射角度θｔ以外の全ての方向に反射される少量の拡散反射光とが反射される。

この実施形態のトナーセンサ１４には、受光角度θｊが５０°となる位置に受光素子１６が設けられているが、感光体ドラム表面１ａはほぼ鏡面であるため、ほとんどの反射光は正反射光２２となり、受光素子１６に入射される拡散反射光２３ｄは少量である。

図３は、トナー表面からの反射光を示す図である。

図３に示すように、トナーｔの表面ｔａに、トナーセンサ１４の発光素子１５から照射光２１が照射されると、トナー表面ｔａからは、図２におけると同様に、中心線に対して対称で投光角度θｔと同じ角度θｔで反射される多量の正反射光２２ｔと、この正反射光２２の反射角度θｔ以外の全ての方向に反射される少量の拡散反射光とが反射される。

しかし、この場合には、トナーｔの表面ｔａは粗面であるため、正反射光２２ｔの量は図２におけるよりも少なくなり、受光角度θｊが５０°の位置に設けられた受光素子１６に入射される拡散反射光２３ｔは図２におけるよりも多くなる。

このように、一般的に、感光体ドラム表面からの拡散反射光に比較して、トナー表面からの拡散反射光の方が光量が多い。

図４は、表面にトナーが形成された感光体ドラムからの反射光を示す図である。

図４に示すように、表面にトナーｔが形成された感光体ドラム１の表面１ａに、トナーセンサ１４の発光素子１５から照射光２１が照射されると、トナーｔの表面ｔａからは、図３におけると同様に、中心線に対して対称で投光角度θｔと同じ角度θｔで反射される正反射光２２ｔと、この正反射光２２ｔの反射角度θｔ以外の全ての方向に反射される拡散反射光とが反射される。

また、感光体ドラム１の表面１ａからは、中心線に対して対称で投光角度θｔと同じ角度θｔで反射される多量の正反射光２２ｄと、この正反射光２２ｄの反射角度θｔ以外の全ての方向に反射される少量の拡散反射光とが反射される。

こうして、受光角度θｊ：５０°の位置に設けられた受光素子１６には、トナーｔの表面ｔａからの拡散反射光２３ｔと、感光体ドラム１の表面１ａからの拡散反射光２３ｄとが総合された総合反射光２４が入射される。

感光体ドラム表面に付着したトナー量を検出するためにはトナー表面ｔａからの拡散反射光２３ｔが必要であるが、受光素子１６は総合反射光２４を検出することはできるが、感光体ドラム表面１ａからの拡散反射光２３ｄと、トナー表面ｔａからの拡散反射光２３ｔとをそれぞれ別個に検出することはできない。

そこで、トナー表面ｔａからの拡散反射光２３ｔを検出するために、本実施形態のトナー量検出装置１８では、先ず、受光素子１６により、感光体ドラム上にトナーがない状態での拡散反射光２３ｄを測定し、次に、感光体ドラム上にトナーが形成された状態での総合反射光２４を測定する。次に、演算回路１７により、総合反射光２４から拡散反射光２３ｄを引いた差分を演算し、その結果をトナー付着量信号として出力する。

図５は、トナーの分光感度曲線を示す図である。

図５には、赤外吸収剤が添加されていないトナーの分光感度曲線（各波長に対する反射光量）をＴ１として示し、赤外吸収剤が添加されているトナーの分光感度曲線をＴ２として示す。

トナー量検出装置の光源としては、一般的に８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光源が使われているが、図５に示すように、Ｔ２トナーの場合には８００ｎｍ〜９００ｎｍの波長の光源では反射光量が少ないためトナー量の検出が不安定になる。

また、Ｔ２トナーの感度曲線の中でも比較的に反射光量が大きい波長：６６０ｎｍや９５０ｎｍの何れか一方を使用したとしても、Ｔ１トナーに比べて反射光量が少なく、トナー付着量の検出が不安定になる。そこで、次の各実施例に示すような方法でトナー量の検出テストを行った。
（実施例１）
図６および図７は、本発明の実施形態のトナー量検出装置によるトナー量検出方法を示す図である。

図６に示すように、このトナーセンサ１４は、光源である発光素子１５と、反射光の受光手段である受光素子１６と、受光素子１６からの受光信号を用いてトナー量を求める演算回路１７（演算子）とを備えている。この発光素子１５には、調達が容易で比較的コストの低廉な汎用のＬＥＤの中から選ばれた、波長６６０ｎｍの光を照射するＬＥＤおよび波長９５０ｎｍの光を照射するＬＥＤが実装されている。

先ず、感光体ドラム１の表面１ａ上にトナーを付着させていない状態で、トナーセンサ１４の発光素子１５から投光角度θｔ：３０°で波長６６０ｎｍの照射光２１ａと、波長９５０ｎｍの照射光２１ｂを照射する。

照射光２１ａおよび照射光２１ｂは感光体ドラム表面１ａで反射し、受光角度θｊ：５０°の位置に設けた受光素子１６は、波長６６０ｎｍの反射光２４ａおよび波長９５０ｎｍの反射光２４ｂを受光する。受光素子１６はこれらの反射光２４ａ，２４ｂに応じた電圧値２５ａ，２５ｂを演算回路１７に出力する。演算回路１７は、入力された電圧値２５ａ，２５ｂを所定のメモリに記憶しておく。

次に、図７に示すように、感光体ドラム１上にトナーｔを付着させた状態で、発光素子１５から投光角度θｔ：３０°で波長６６０ｎｍの照射光２１ａと波長９５０ｎｍの照射光２１ｂの互いに異なる２波長の光を照射する。

照射光２１ａおよび照射光２１ｂはトナー表面ｔａおよび感光体ドラム表面１ａで反射し、受光角度θｊ：５０°の位置に設けた受光素子１６は、トナー表面ｔａからの波長６６０ｎｍの反射光と感光体ドラム表面１ａからの波長６６０ｎｍの反射光とが総合された総合反射光２６ａ、およびトナー表面ｔａからの波長９５０ｎｍの反射光と感光体ドラム表面１ａからの波長９５０ｎｍの反射光とが総合された総合反射光２６ｂを受光する。受光素子１６はこれらの総合反射光２６ａ，２６ｂに応じた総合電圧値２７ａ，２７ｂを演算回路１７に出力する。

演算回路１７は、入力された総合電圧値２７ａ，２７ｂから、前述のメモリに記憶された感光体ドラム１単体の反射光に基づく電圧値２５ａ，２５ｂを引算した値をトナー量信号として出力する。

ここで、投光角度θｔと受光素子１６が配置される受光角度θｊとは、投受光が正反射の関係になければ何度であってもよいが、θｔ＞θｊとすることが望ましい。

また、上記実施例１では、発光素子１５から波長６６０ｎｍおよび波長９５０ｎｍの互いに異なる２つの波長の光を発光した例を示したが、光源から照射される複数の波長の光の波長は、互いに異なる波長の光であればいかなる波長の光でもよく、また、トナー色に応じて波長を異ならせてもよい。

実施例１に示したように、互いに異なる２つの波長の照射光を用いたことにより、反射光量に対するトナー中の赤外線吸収成分の影響が減少し、Ｓ／Ｎ比が改善されるので、高精度でトナー量を検出することができる。

ここで、２つの波長の照射光の代わりに、３つ以上の波長の照射光を用いた場合は反射光量が稼げるので、さらにＳ／Ｎ比を改善することが可能である。理想的には、全波長域の白色光を用いることも考えられるがコストアップに留意する必要がある。また、赤外線波長と発光波長とが重なるとＳ／Ｎ比の改善が望めなくなるという問題がある。

上記の実施例１では、トナー担持体に向けて複数の波長の光を照射する光源を用いた例を示したが、次に、互いに異なる波長の光を照射する複数の発光素子からなる光源を用いた場合の実施例について説明する。
（実施例２）
図８は、互いに異なる波長の光を照射する２つの発光素子からなる光源を備えたトナーセンサを示す図（８ａ，８ｂ）である。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すトナーセンサ３０を矢印Ａ方向から見た図である。

図８に示すように、このトナーセンサ３０は、波長６６０ｎｍの光を照射する発光素子３５ａおよび波長９５０ｎｍの光を照射する発光素子３５ｂの２つの発光素子と、発光素子３５ａに対応する受光素子３６ａおよび発光素子３５ｂに対応する受光素子３６ｂとを備えている。

このトナーセンサ３０では、先ず、感光体ドラム１上にトナーｔを付着させない状態で、２つの光源、すなわち発光素子３５ａ，３５ｂから投光角度θｔ：３０°でそれぞれ波長６６０ｎｍの照射光３１ａと波長９５０ｎｍの照射光３１ｂを照射する。これらの照射光による感光体ドラム表面１ａからの反射光を、投光角度と異なる受光角度θｊ：５０°の位置に設けた２つの受光素子３６ａ，３６ｂで受光する。

受光素子３６ａは波長６６０ｎｍの反射光３４ａに応じた電圧値３７ａを演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値３７ａを記憶する。また、受光素子３６ｂは波長９５０ｎｍの反射光３４ｂに応じた電圧値３７ｂを演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値３７ｂを記憶する。

次に、感光体ドラム１上にトナーｔを付着させた状態で、発光素子３５ａ，３５ｂから投光角度θｔ：３０°でそれぞれ波長６６０ｎｍの照射光３１ａと波長９５０ｎｍの照射光３１ｂを照射する。これらの照射光による感光体ドラム表面１ａからの反射光を、投光角度と異なる受光角度θｊ：５０°の位置に設けた２つの受光素子３６ａ，３６ｂで受光する。

受光素子３６ａは波長６６０ｎｍの反射光３４ａ’に応じた電圧値３７ａ’を演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値３７ａ’を記憶する。同様に、受光素子３６ｂは波長９５０ｎｍの反射光３４ｂ’に応じた電圧値３７ｂ’を演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値３７ｂ’を記憶する。

次に、演算回路１７は、電圧値３７ａ’と電圧値３７ｂ’の総合電圧から、先に記憶された電圧値３７ａと電圧値３７ｂの総合電圧を引算した値をトナー付着量信号として出力する。

この実施例２によれば、２つの受発光素子をそれぞれ独立して取り付けることができるため、画像形成装置にトナー量検出装置を組み込む際の取付けの自由度が大きくなるという利点がある。

上記の実施例２では、互いに異なる波長の光を照射する複数の発光素子からなる光源を用いた例を示したが、次に、互いに異なる波長の光を互いに異なる投光角度で照射する複数の発光素子からなる光源を用いた場合の実施例について説明する。
（実施例３）
図９は、互いに異なる波長の光を互いに異なる投光角度で照射する複数の発光素子を備えたトナーセンサを示す図である。

図９に示すように、このトナーセンサ４０では、先ず、感光体ドラム１上にトナーｔを付着させない状態で、発光素子４５ａから投光角度θｔａ：３０°で波長６６０ｎｍの照射光４１ａを照射する。また、発光素子４５ａから投光角度θｔｂ：４０°で波長９５０ｎｍの照射光４１ｂを照射する。これらの照射光による感光体ドラム表面１ａからの反射光を、投光角度と異なる受光角度θｊ：５０°の位置に設けた受光素子４６で受光する。

受光素子４６は波長６６０ｎｍの反射光４４ａに応じた電圧値４７ａを演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値４７ａを記憶する。また、受光素子４６は波長９５０ｎｍの反射光４４ｂに応じた電圧値４７ｂを演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値４７ｂを記憶する。

次に、感光体ドラム１上にトナーｔを付着させた状態で、発光素子４５ａから投光角度θｔａ：３０°で波長６６０ｎｍの照射光４１ａを照射する。また、発光素子４５ａから投光角度θｔｂ：４０°で波長９５０ｎｍの照射光４１ｂを照射する。これらの照射光による感光体ドラム表面１ａからの反射光を、投光角度と異なる受光角度θｊ：５０°の位置に設けた受光素子４６で受光する。

受光素子４６は波長６６０ｎｍの反射光４４ａ’に応じた電圧値４７ａ’を演算回路１７に出力し、演算回路１７はその電圧値４７ａ’を記憶する。また、受光素子４６は波長９５０ｎｍの反射光４４ｂ’に応じた電圧値４７ｂ’を演算回路１７に出力する。

次に、演算回路１７は、電圧値４７ａ’と電圧値４７ｂ’の総合電圧から、先に記憶された電圧値４７ａと電圧値４７ｂの総合電圧を引算した値をトナー付着量信号として出力する。

この実施例３によれば、波長に応じた投受光角度とすることによってトナー担持体表面の反射光量の影響を少なくし、かつトナーによる反射光量を大きくすることができるのでＳ／Ｎ比を改善することができる。

図１０は、光源からの投光角度とトナーからの反射光量との関係を示す図であり、図１１は、光源からの投光角度と感光体ドラムからの反射光量との関係を示す図である。

図１０に示すように、波長６６０ｎｍでは投光角度が３０°でトナーからの反射光量が最も大きく、波長９５０ｎｍでは投光角度が４０°以上でトナーからの反射光量が最も大きくなる。このように、波長によってそれぞれ良好な投光角度は異なっている。

また、図１１に示すように、感光体ドラムからの反射光量は、波長６６０ｎｍでは２０°以上で良好、波長９５０ｎｍでは４０°以上で良好となる。このように感光体ドラム表面１ａの反射光量も波長によって良好な投光角度は異なっている。

拡散反射においては、トナー付着量の変化による反射光の変化が顕著になるという理由から、感光体ドラムの反射量は少ない（０に近い）方が望ましい。

次に、複数の発光素子を互いに異なるタイミングで点灯する光源を用いた場合の例について説明する。
（実施例４）
図１２は、複数の発光素子の点灯タイミングを示す図である。

実施例１で説明したトナーセンサ１４（図６参照）を用い、発光素子１５により波長６６０ｎｍの照射光Ａと波長９５０ｎｍの照射光Ｂを、図１１に示すタイミングで照射した。すなわち、先ず、照射光Ａのみを５ｍｓｅｃの間オンし、照射光Ａがオフから５ｍｓｅｃ後に照射光Ｂのみを５ｍｓｅｃの間オンする。照射光Ｂがオフから５ｍｓｅｃ経過した後に照射光Ａをオンする。この動作を繰り返し、各照射光が３回オンした後、演算回路１７（図１参照）でそれぞれの反射光の平均を算出し、トナー付着量信号として出力する。オン時間、オン〜オフ時間、繰返し回数はいくらに設定してもよい。

この実施例４によれば、２個所で反射光量を測定することができるので、測定個所によるばらつきの影響を減少させることができる。また、光源としてＬＥＤなどを用いた場合にそれを駆動するドライバを容量の小さいもので済ますことができるという利点がある。

次に、光源として、光を発光する発光体とその前面に配置された、互いに異なる波長の光を選択的に透過するフィルタとを備えたものを用いた場合の実施例について説明する。
（実施例５）
図１３は、ハロゲンランプとフィルタを用いたトナーセンサを示す図である。

このトナーセンサ５０には、光源として、ハロゲンランプ５１と、その前に配置されたスリット５２と、さらにその前方に配置された２つのフィルタ５３ａ，５３ｂとが用いられている。ハロゲンランプ５１から出射されスリット５２を経てフィルタ５３ａ，５３ｂを透過した光は、光ファイバ５４により投光角度θｔ：３０°で感光体ドラム１に向かって照射されるようになっている。

フィルタ５３ａは波長６６０ｎｍの光のみを透過するフィルタであり、フィルタ５３ｂは波長９５０ｎｍの光のみを透過するフィルタである。これら２つのフィルタ５３ａ，５３ｂはソレノイドで相互に切り替え可能な機構になっている。

フィルタ５３ａを透過した波長６６０ｎｍの光は照射光５５ａとして、また、フィルタ５３ｂを透過した波長９５０ｎｍの光は照射光５５ｂとして感光体ドラム１に照射される。受光角度θｊ：５０°の位置に設けた受光素子５７は、波長６６０ｎｍの反射光５６ａおよび波長９５０ｎｍの反射光５６ｂを受光し、それぞれの反射光に応じた電圧値５８ａ，５８ｂを演算回路１７（図１参照）に出力するようになっている。

このトナーセンサ５０による照射、受光、演算回路への出力を、感光体ドラム１上にトナーが付着していない状態、および感光体ドラム１上にトナーが付着している状態で実行し、トナー付着の有無による出力電圧値の差を演算することにより、前述のようにトナー付着量を検出することができる。

この実施例５によれば、光源は一つで済むため、トナーセンサをコンパクトに構成することが可能であり、画像形成装置などに実装する際のレイアウト上の制約を減らすことができる。

本発明のトナー量検出装置が適用される画像形成装置を示す概略構成図である。 感光体ドラム表面からの反射光を示す図である。 トナー表面からの反射光を示す図である。 表面にトナーが形成された感光体ドラムからの反射光を示す図である。 トナーの分光感度曲線を示す図である。 本発明の実施形態のトナー量検出装置によるトナー量検出方法を示す図である。 本発明の実施形態のトナー量検出装置によるトナー量検出方法を示す図である。 互いに異なる波長の光を照射する２つの発光素子からなる光源を備えたトナーセンサを示す図である。 互いに異なる波長の光を互いに異なる投光角度で照射する複数の発光素子を備えたトナーセンサを示す図である。 光源からの投光角度とトナーからの反射光量との関係を示す図である。 光源からの投光角度と感光体ドラムからの反射光量との関係を示す図である。 複数の発光素子の点灯タイミングを示す図である。 ハロゲンランプとフィルタを用いたトナーセンサを示す図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
１ａ 表面
２ 帯電器
３ レーザ
４ 現像器
５ １次転写ロール
６ ２次転写ロール
７ 定着器
８ レーザドライバ
１０ 中間転写ベルト
１１ 駆動ロール
１２ 対向ロール
１３ 従動ロール
１４ トナーセンサ
１５ 発光素子
１６ 受光素子
１７ 演算回路
１８ トナー量検出装置
２０ 画像形成条件制御部
２１，２１ａ，２１ｂ 照射光
２２ｄ，２２ｔ 正反射光
２３ｔ，２３ｄ 拡散反射光
２４ 総合反射光
２４ａ，２４ｂ 反射光
２５ａ，２５ｂ 電圧値
２６ａ，２６ｂ 総合反射光
２７ａ，２７ｂ 総合電圧値
３０ トナーセンサ
３４ａ，３４ｂ，３４ａ’，３４ｂ’ 反射光
３５ａ，３５ｂ 発光素子
３６ａ，３６ｂ 受光素子
３７ａ，３７ｂ，３７ａ’，３７ｂ’ 電圧値
４０ トナーセンサ
４１ａ，４１ｂ 照射光
４４ａ’，４４ｂ’ 反射光
４５ａ，４５ｂ 発光素子
４６ 受光素子
４７ａ，４７ｂ，４７ａ’，４７ｂ’ 電圧値
５０ トナーセンサ
５１ ハロゲンランプ
５２ スリット
５３ フィルタ
５４ 光ファイバ
５５ａ，５５ｂ 照射光
５６ａ，５６ｂ 反射光
５８ａ，５８ｂ 電圧値
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. トナーを担持するトナー担持体上で反射した反射光を受光して該トナー担持体上に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出装置において、
   前記トナー担持体に向けて複数の波長の光を照射する光源と、
   前記光源から照射された光が前記トナー担持体上で反射した反射光を受光する受光手段と、
   前記受光手段によって得られる、前記光源から照射された複数の波長の光の反射光の受光信号を用いて、前記トナー担持体上に担持されたトナーの量を求める演算部とを有することを特徴とするトナー量検出装置。
2. 前記光源が、互いに異なる波長の光を照射する複数の発光素子からなるものであることを特徴とする請求項１記載のトナー量検出装置。
3. 前記光源が、互いに異なる波長の光を互いに異なる投光角度で照射する複数の発光素子からなるものであることを特徴とする請求項１記載のトナー量検出装置。
4. 前記光源が、前記複数の発光素子を互いに異なるタイミングで点灯するものであることを特徴とする請求項２又は３記載のトナー量検出装置。
5. 前記光源が、光を発光する発光体と、該発光体の前面に配置された、互いに異なる波長の光を選択的に透過するフィルタとを備えたものであることを特徴とする請求項１記載のトナー量検出装置。
6. 請求項１に記載のトナー量検出装置を備え、検出したトナーの量に応じて像担持体へのトナー付着量を制御する画像形成装置。

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