JP2007021799A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学濃度検知手段の出力値が変動した場合でも、装置が不本意に停止したり、適正な制御目標値から外れてしまうのを防止することが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 被検知媒体６上に形成された画像形成条件制御用トナー像５０の濃度を光学濃度検知手段２０７によって検知するとともに、前記光学濃度検知手段２０７の出力値を、基準反射板６０の出力値を用いて補正した結果に基づき、画像形成条件を制御する画像形成装置において、前記光学濃度検知手段２０７の基準反射板６０の出力値が所定の範囲から外れたとき、前記基準反射板６０の出力値をあらかじめ設定された別の値に置き換えて制御する制御手段２０１を備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子写真方式を用いたプリンターや複写機、あるいはファクシミリ、これらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に関し、より詳しくは画像濃度あるいは二成分現像器内のトナー濃度を制御するためのテストパッチを光学濃度センサで検知した結果に基づいて制御動作を実行する画像形成装置に関するものである。

特開平４−２４９２８４号公報 特開２００３−２５５７５３号公報

従来、この種の電子写真方式を用いたプリンターや複写機、あるいはファクシミリ、これらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置においては、画像濃度あるいは二成分現像器内のトナー濃度を制御するためのトナー像からなるテストパッチを、感光体ドラム上や中間転写ベルト上に形成し、当該テストパッチの濃度を光学濃度センサにより検知した結果に基づいて、画像濃度やトナー濃度を制御する制御動作を実行するように構成されている。

その際、上記光学濃度センサとして鏡面反射型の濃度センサを用いた場合、当該鏡面反射型濃度センサは、テストパッチを照明する照射光量が変化すると、制御用のテストパッチの濃度が変化していなくても、センサの出力値が変化してしまうことになる。そのため、上記光学濃度センサとして鏡面反射型の濃度センサを用いた場合には、照射光量の変化分を補正するために、テストパッチを形成する下地のセンサ出力とテストパッチのセンサ出力値とを用いて、例えば、テストパッチの出力値と下地の出力値の比をとるように構成されている。

これに対して、上記光学濃度センサとして拡散反射型の濃度センサの場合には、下地のセンサ出力がほとんどないため、当該下地の出力値を照射光量の変化を補正することに利用することができないという難点を有している。

そこで、特開２０００−２５０３０４号公報に開示された技術では、その一実施の形態として、センサの内部に基準反射板を設け、当該基準反射板の出力値とテストパッチの出力値の比をとることで照射光量の変化分を補正するようにしている。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２０００−２５０３０４号公報に開示された技術の場合には、基準反射板の出力値が通常の値から大きく外れると、異常と判断して、処理を切り替える必要がある。特に、テストパッチの出力値はほとんど変化していないにも拘わらず、基準反射板の出力値が通常の値から大きく外れた場合は、画像濃度やトナー濃度が目標値から外れた状態に制御されてしまう虞れがあるという問題点を有していた。

そこで、かかる問題点を解決し得る技術としては、特公平１−６０１４３号公報に開示されているように、現像器内のトナー濃度の読取値に上限値と下限値を設定し、これらの上限値と下限値を越えた場合には、異常と判断し、装置を停止させるか、あるいは検知結果を無視して、定量トナー補給に切り替えるように構成したものがある。

更に説明すると、上記特公平１−６０１４３号公報に係るトナー補給方法は、受光素子を用いて、トナー濃度の検知を行ない、検知されたトナー濃度に応じて、トナー補給を行なうトナー補給方法であって、受光素子の出力において、トナー補給用の使用する出力領域の上限値をＬｍａｘ、下限値をＬｍｉｎとし、受光素子の出力Ｌを、上記Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎと比較し、Ｌ＞ＬｍａｘもしくはＬ＜Ｌｍｉｎのとき、異常表示を行なうとともに、予め定めされた量のトナーを補給する定量補給に切換えるように構成したものである。

かかる特公平１−６０１４３号公報に開示された技術を適用した場合には、基準反射板の出力値に上限値と下限値を設定し、当該基準反射板の出力値が上限値又は下限値を越えた場合には、異常と判断し、装置を停止させるか、あるいは検知結果を無視し、定量トナー補給に切り替える必要がある。

したがって、上記特公平１−６０１４３号公報に開示された技術の場合には、装置が停止してしまうか、あるいは定量トナー補給に切替えると、画像形成動作を繰り返すと、徐々に適正なトナー濃度等から外れてしまうという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光学濃度検知手段の出力値が変動した場合でも、装置が不本意に停止したり、適正な制御目標値から外れてしまうのを防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。

まず、本発明者らは、光学濃度センサにおいて、内部基準板の出力値が異常となる理由を検討した結果、(1) 照射光量が異常となる、(2) 内部基準板の反射特性が異常となる、(3) 内部基準板を照射光路あるいは受光光路が異常となる場合があることが判明した。

これらの原因のうち、光学濃度センサでは、通常、照射用の光源としてＬＥＤを用いているため、部品の信頼性が高く、理由(1) は考え難い。

これに対して、上記光学濃度センサでは、内部基準板を測定する際に、テストパッチを測定する光路から別の光路に光路を切り替えるように構成されている。そのため、上記光学濃度センサでは、基準反射板の表面を光路切替え部材が擦ってしまい、当該基準反射板の反射性が変化したり、光路形成部材が擦れて反射性が変化しまい、理由(2)(3)の要因が発生することが判った。

そこで、内部の基準反射板等の反射性の変動に起因して出力値が異常となった場合には、あらかじめ設定されている所定の基準値に切替えることによって、画像濃度やトナー濃度等の制御は、適正値から多少外れるものの、支障のない状態の動作を可能にすることができる。

しかも、上述した理由(2)(3)の異常は、基準反射板の表面を光路切替え部材が擦ってしまい、当該基準反射板の反射性が変化したり、光路形成部材が擦れて反射性が変化しまうことによって発生するため、経時につれて徐々に変化するものである。これに対して、徐々に変化せず、一度に大幅に変化した場合は、(2) 、(3) 以外の理由でセンサに異常が生じたと考えられるため、この場合には異常と判断することによって適正な対応が可能となる。

すなわち、請求項１に記載された発明は、被検知媒体上に形成された画像形成条件制御用トナー像の濃度を光学濃度検知手段によって検知するとともに、前記光学濃度検知手段の出力値を、基準反射板の出力値を用いて補正した結果に基づき、画像形成条件を制御する画像形成装置において、
前記光学濃度検知手段の基準反射板の出力値が所定の範囲から外れたとき、前記基準反射板の出力値をあらかじめ設定された別の値に置き換え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である。

また、請求項２に記載された発明は、前記制御手段は、前記基準反射板の出力値に上限値又は下限値の少なくとも一方を設定し、当該基準反射板の出力値が上限値を越えた場合、あるいは下限値を下回った場合には、前記基準反射板の出力値を上限値あるいは下限値に置き換えて制御することを特徴とする画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記制御手段は、前記光学濃度検知手段の基準反射板の出力値が所定の範囲から外れたときであって、当該基準反射板の前回の出力値との差分が許容範囲を請えた場合は、異常と判断することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記光学濃度検知手段は、拡散反射光を検知する方式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記基準反射板は、前記光学濃度検知手段の内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記基準反射板は、前記光学濃度検知手段の内部に配置されており、当該基準反射板を検知するときの光路と、前記画像形成条件制御用トナー像を検知するときの光路を切り替える切替手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記光学濃度検知手段は、照射光量が所定値の範囲から外れた場合、当該照射光量をあらかじめ設定された別の値に置き換えて制御することを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、光学濃度センサの出力値が変動した場合でも、装置が不本意に変動したり、適正なトナー濃度から外れてしまうのを防止することが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタを示すものである。

図１において、１は画像形成装置本体としてのフルカラープリンタの本体を示すものであり、このフルカラープリンタ本体１の内部には、中央よりもやや右上部に、像担持体としての感光体ドラム２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、図示しない駆動手段により、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。上記感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２の略真下に配置された帯電手段としての帯電ロール３によって所定の電位に帯電された後、これ又感光体ドラム２直下の離れた位置に配置された露光手段としてのＲＯＳ４ （Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）によって、レーザービーム（ＬＢ）による画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを周方向に沿って配置したロータリー式の現像装置５によって現像され、所定の色のトナー像となる。

その際、上記感光体ドラム２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。上記ロータリー式の現像装置５は、対応する色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが、感光体ドラム２と対向する現像位置に移動する。例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して合計４回繰り返され、当該感光体ドラム２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ （Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。上記トナー像を形成するにあたって感光体ドラム２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ３サイズであれば、感光体ドラム２が２乃至３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム２の表面には、感光体ドラム２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。

上記感光体ドラム２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム２の外周に中間転写体としての中間転写ベルト６が巻き付けられた一次転写位置において、当該中間転写ベルト６上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール７によって一次転写される。この中間転写ベルト６上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、二次転写ロール８によって、所定のタイミングで給紙される記録用紙９上に一括して二次転写される。記録用紙９は、フルカラープリンタ本体１の下部に配置された給紙カセット１０から、フィードロール１１によって送り出されるとともに、当該フィードロール１１及びリタードロール１２によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、用紙搬送路１３を介してレジストロール１４によって中間転写ベルト６上に転写されたトナー像と同期した状態で、搬送ガイド１５を通って中間転写ベルト６の二次転写位置へと搬送される。なお、図２中、１６、１７はプリンタ本体１内の温度及び湿度を検知する温度センサ及び湿度センサをそれぞれ示している。

上記中間転写ベルト６は、複数のロールによって張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム２の回転に伴って従動される。この中間転写ベルト６は、感光体ドラム２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト６のラップ位置を特定するラップインロール１８と、感光体ドラム２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６上に転写する一次転写ロール７と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト６のラップ位置を特定するラップアウトロール１９と、二次転写ロール８に中間転写ベルト６を介して当接するバックアップロール２０と、中間転写ベルト６のクリーニング装置２１に対向する第１のクリーニングバックアップロール２２と、第２のクリーニングバックアップロール２３とによって、所定の張力で張架されている。

また、上記中間転写ベルト６は、上記の如く、複数のロール７、８、１８〜２０、２２、２３によって張架されているが、この実施の形態では、フルカラープリンタ本体１の小型化を図るため、中間転写ベルト６が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

さらに、この実施の形態では、図１に示すように、フルカラープリンタの全体が可能な限り小型化されているが、フルカラープリンタ本体１の大きなスペースをロータリー式の現像装置５が占めている。そのため、上記フルカラープリンタ本体１は、装置の小型化を達成しつつ、中間転写ベルト６やロータリー式の現像装置５などのメンテナンス性を向上させるように設計されている。具体的に、上記中間転写ベルト６は、図２に示すように、感光体ドラム２や帯電ロール３、二次転写ロール８を含めて、一体的に交換ユニットとしての画像形成ユニット２４を構成しており、フルカラープリンタ本体１の上部カバー２５を開くことによって、画像形成ユニット２４の全体がフルカラープリンタ本体１に着脱可能（自在）となるように構成されている。上記画像形成ユニット２４は、中間転写ベルト６を含む中間転写ユニット２６から、更に感光体ドラム２と帯電ロール３とクリーニング装置２７とからなる感光体ユニット２８が、別個に着脱可能となっており、当該感光体ユニット２８を単独で交換することも可能となっている。また、上記現像装置５の上部には、現像剤カートリッジ４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋが未使用か否かを検知する未使用検知センサ２９が配設されている。また、上部カバー２５は、図１に示すように、支点２５ａを中心にして開閉するように構成されており、当該支点２５ａの近傍には、上部カバー２５の開閉を検知する開閉検知センサ２５ｂが設けられている。

また、上記中間転写ベルト６のクリーニング装置２１は、図１に示すように、第１のクリーニングバックアップロール２２によって張架された中間転写ベルト６の表面に当接するように配置されたスクレーパ３０と、第２のクリーニングバックアップロール２３によって張架された中間転写ベルト６の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ３１とを備え、これらのスクレーパ３０やクリーニングブラシ３１によって除去された残留トナーや紙粉は、クリーニング装置２１の内部に回収されるようになっている。なお、上記クリーニング装置２１は、揺動軸３２を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト６の表面から離間した位置に退避しているとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト６の表面に当接するように構成されている。

さらに、上記中間転写ベルト６からトナー像が転写された記録用紙９は、図１に示すように、定着器３３へと搬送され、この定着器３３の加熱ロール３３ａ及び加圧部材３３ｂによって熱及び圧力でトナー像が記録用紙９上に定着され、定着ユニット３４に設けられた排出ロール３５によって、排出口３６を介してプリンタ本体１の上部に設けられた排出トレイ３７上に排出される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム２の表面は、当該感光体ドラム２が１回転する毎に、感光体ドラム２の斜め下方に配置されたクリーニング装置２７のクリーニングブレード３８によって、残留トナーなどが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

ところで、この実施の形態では、被検知媒体上に形成された画像形成条件制御用トナー像の濃度を光学濃度検知手段によって検知するとともに、前記光学濃度検知手段の出力値を、当該光学濃度検知手段の内部に設けられた基準反射板の検知値を用いて補正した結果に基づき、画像形成条件を制御する画像形成装置において、前記光学濃度検知手段の基準反射板の検出値が所定の範囲から外れたとき、前記基準反射板の検出値をあらかじめ設定された別の値に置き換えて制御する制御手段を備えるように構成されている。

すなわち、この実施の形態では、図１に示すように、二次転写ロール８の中間転写ベルト６の移動方向に沿った上流側に、被検知媒体としての中間転写ベルト６上に形成されたトナー像からなる画像形成条件制御用トナー像としてのテストパッチ（以下、「トナーパッチ」という。）５０の濃度を、光学的に検知する光学濃度検知手段としての光学濃度センサ２０７が配設されている。

上記トナーパッチ５０Ｙ100%、５０Ｍ100%、５０Ｃ100%、５０Ｋ100%、５０Ｙ70% 、・・・としては、図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像濃度や、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ内のトナー濃度を検知するため、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色で、しかも、１００％、５０％、３０％等の複数の濃度で形成した、１０〜２０ｍｍ四方のトナー像が用いられる。

また、上記光学濃度センサ２０７は、図４に示すように、ＬＥＤ等からなる正反射用の発光素子５１及び拡散反射用の発光素子５２と、これら２つの発光素子５１、５２からそれぞれ発せられる照射光が上記中間転写ベルト６上のトナーパッチ５０で反射される反射光を共に受光し得るフォトダイオード等からなる共用の受光素子５３と、これら発光素子５１、５２及び受光素子５３を収容設置して支持するプラスチック製の遮光性センサホルダ（支持体）５４とでその主要部が構成されている。

そして、この光学濃度センサ２０７は、正反射用の発光素子５１から発せられる照射光Ｈ１（図中の一点鎖線等はその各光の光軸をも示す。以後も同様である）がトナーパッチ５０で反射されたときの正反射光Ｈ2 を共用の受光素子５３により受光させることにより「正反射型のセンサ」として使用することができるとともに、拡散反射用の発光素子５２から発せられる照射光Ｈ３がトナーパッチ５０で反射されたときの所定の拡散反射光Ｈ４を共用の受光素子５３により受光させることにより「拡散反射型のセンサ」としても使用することができるようになっている。図中の５５ａは発光素子５１の出光用光路、５５ｂは発光素子５２の出光用光路、５５ｃは受光素子各光路内に５３の入光用光路、５６はホルダ５４に形成される各光路５５ａ〜ｃの開口を覆って、そのトナー等の異物が侵入するのを防ぐための透明なプラスチック材料等からなる光透過性の防塵部材である。

このような正反射型及び拡散反射型のいずれのセンサとしても使用可能な上記光学濃度センサ２０７は、図４や図５に示すように、正反射用の発光素子５１から発する照射光Ｈ１の光軸と共用の受光素子５３に受光される正反射光Ｈ２の光軸とがなす交差角θ１を二等分する直線Ｌを含む平面Ｓでセンサホルダ５４の内部を二分割したときに得られる２つの空間５４ａ、５４ｂを想定した場合、その拡散反射用の発光素子５２と共用の受光素子５３とがその同じ空間５４ａ（又は５４ｂ）側に存在し、しかも、その正反射用の発光素子５１がその残りの空間５４ｂ（又は５４ａ）側に存在するように配置されている。

また、この光学濃度センサ２０７では、図４に示すように、拡散反射用の発光素子５２から発する照射光Ｈ３の光軸が中間転写ベルト６の表面となす照射角をθ３、共用の受光素子５３に受光される拡散反射光Ｈ４の光軸が中間転写ベルト６の表面となす受光角をθ４としたとき、θ３＜θ４という関係を満たすようにその発光素子５２及び受光素子５３が配置されている。

さらに、この光学濃度センサ２０７では、拡散反射用の発光素子５２から発する照射光Ｈ３の光軸と共用の受光素子５３に受光される拡散反射光Ｈ４の光軸とがなす交差角をθ２としたとき、θ１＜θ２という関係をも満たすようにその発光素子５２及び受光素子５３が配置されている。

一方、センサコントローラ６０は、各発光素子５１、５２の発光動作等を制御したり、受光素子５３の受光による出力値を必要に応じて予め設定された制御プログラムにしたがって補正処理し、その補正後の出力値をセンサの検知結果として画像形成装置の画像形成プロセス条件を制御する処理を行うための中央制御部等に送信するようになっている。

ちなみに、この実施の形態では、光学濃度センサ２０７による濃度検知は、予め設定された時期（例えばプリンタ本体の電源投入時や、規定時間が到来した時や、プリント枚数が規定枚数に到達した時等）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パッチ５０は、プリンタの作像システム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中間転写ベルト６上に形成され、その後、中間転写ベルト６の移動にともなって光学濃度センサ２０７の直下を通過する際に検知されるようになっている。

次に、この実施の形態に係る光学濃度センサ２０７の特性について図面を参照しながら説明する。

図６は、各発光素子５１、５２や受光素子５３の配置条件とそのときの受光出力の特性との関係について示したものである。まず、この図６では、正反射用の発光素子５１の照射角（図４の「θ１＋θ４」に相当する）を１００°程度に設定した場合、共用の受光素子５３の受光角θ４に対する受光出力の特性を示している。これにより、受光素子５３の受光角θ４が８０°程度において正反射光に対する受光出力がピーク領域となっている。また、この図６では、受光素子５３をその受光角θ４が上記ピーク領域に相当する角度 （８０°程度）となるように設定した後に拡散反射用の発光素子５２の受光角度θ３を種々変更した場合、その拡散反射光に対する受光出力の特性を示している。これにより、発光素子５２の照射角θ３が６０〜９０°程度であるときに受光素子５３の受光出力が大きな値にあることがわかる。

図６から拡散反射用の発光素子５２と共用の受光素子５３の間の光軸の交差角θ２が小さい方がその受光素子５２の受光量が大きくなることがわかるが、センサホルダ５４内における各素子の設置スペースによる制約や、拡散反射用受光素子５２が正反射光を受光しないような各素子の配置による制約や、受光出力値の大きさの確保要求による制約から、結局、この実施の形態ではθ１＝２０°、θ２＝３５°、θ３＝４５°、θ４＝８０°に設定している。これにより、この光学濃度センサ２０７は、正反射型センサと拡散反射型センサのいずれでも正確な濃度検知を行うことが可能なものとなる。この結果、光学濃度センサ２０７は、黒トナーからなるトナーパッチ５０の濃度検知時には正反射型センサとして使用してその検知を良好に行うことができ、一方、カラートナーからなるトナーパッチ５０の濃度検知時には拡散反射型センサとして使用してその検知を良好に行うことができるようになっている。

図７は、拡散反射用の発光素子５２の配置条件に対するカラートナー像のトナー量とセンサ出力特性との関係について示したものである。図７に示されるように、拡散反射用の発光素子５２を共用の受光素子５３と同じ空間側に配置した場合（(1) ）には、カラートナー像Ｔpatch のトナー量に応じた十分な出力が得られる。これに対し、その拡散反射用の発光素子５２を正反射用の発光素子５１を配置した他の空間側に配置した場合（(2) ）には、その出力特性が劣ることがわかる。特に、このような他の空間側に配置する場合には、発光素子５２からの照射光による正反射光が受光素子５３に受光されないようにする必要性から、その発光素子５２の照射角をより小さくしなければならず、これが原因でそのトナー量に対するセンサ出力の特性が劣る傾向もある。

図８及び図９は、受光素子５３の配置条件とトナー像からの反射特性との関係を示すものである。まず、図８は、この実施の形態（図４）に係る光学濃度センサ２０７の場合について示したもので、拡散反射用の発光素子５２が一定の照射角θ３で配置されているときに受光素子５３の受光角θ４を「θ３＜θ４」という関係を満たすように配置した場合、その当該受光素子５３の検知位置：Ｐ１からみたトナーパッチ５０を構成するトナー粒子の状態（同図ａ）と、そのトナー像を側面からみた状態（同図ｂ）を示している。一方、図９は受光素子５３の受光角θ４を「θ３＞θ４」という関係を満たすように配置した場合（図８参照）におけるトナー像の図８の場合と同様の状態をそれぞれ示すものである。なお、図８及び図９における環状の点線は、光学濃度センサ２０７（受光素子５３）で実際に検出される領域を示す。

この図８及び図９に示されるように、拡散反射用の発光素子５２に対して受光素子５３を高度側の検知位置（Ｐ１）に配置した場合（図８）には、その受光素子５３と対向し合うトナー粒子個々の光照射領域面Ｔａが比較的多くなるため、その各トナー粒子から拡散反射された受光素子５３に受光される拡散反射光Ｈ４の割合も多くなる。これに対し、その受光素子５３を低度側の検知位置（Ｐ２）に配置した場合（図９）には、その受光素子５３と対向し合うトナー粒子個々の光照射領域が隣りのトナー粒子の陰に隠れるため検出される光照射領域面Ｔａが比較的少なくなり、逆に光の当たらない非照射領域面Ｔｂが増えるため、結果的に、その各トナー粒子から拡散反射された受光素子５３に受光される拡散反射光Ｈ4 の割合が少なくなる傾向にある。これにより、受光素子５３は、拡散反射用の発光素子４２に対して高度側の検知位置（Ｐ１）に配置すること（換言すればθ３＞θ４とすることを）が有利である。

図１０は、正反射用の発光素子４１と共用の受光素子５３の各光軸の交差角θ１の設定条件に対するトナー像のトナー付着量とセンサ出力との関係を示すものである。この図１０に示すように、正反射型センサにより黒トナーからなるトナーパッチ５０の濃度検知を行う場合、そのセンサ出力は交差角θ１が大きいと、トナー付着量が少ないうちからセンサ感度が飽和して正確な検知結果が得られにくくなるため、その交差角θ１はできるだけ小さくすることが望ましい。

また、この実施の形態のように「θ３＜θ４」という関係を満たして受光素子５３を配置する場合には可能な限りθ２を小さな角度にする方が受光出力が大きくなるため望ましいが、センサホルダ５４の内部の各素子の設置スペースによる制約や、共用の受光素子５３が正反射光を受光しないように各素子を調整して配設するための制約がある。従って、センサ内部の各素子の設置スペースだけを考慮すればよい正反射用の発光素子５１の方が拡散反射用の発光素子５２によりも受光素子５３との交差角を小さくできるので、「θ１＜θ２」という関係を満たすように発光素子５１、５２や受光素子５３を配置するとよく、受光素子５３が正反射光を受光しないように配置し、しかもその受光素子５３に対して拡散反射用の発光素子５２の交差角θ２を可能な限り小さい角度に設定するとよい。このため、この実施の形態のように「θ３＜θ４」という関係を満たすように受光素子５３を配置している場合には、上記正反射型センサにおける十分なセンサ出力を得るようにする観点からは、「θ１＜θ２」という関係を満たすように発光素子５１、５２や受光素子５３を配置するとよい。

さらに、上記光学濃度センサ２０７は、図４に示すように、当該光学濃度センサ２０７にセンサ感度補正用の基準光量を得るための基準反射面６０に設けるように構成されている。

すなわち、この光学濃度センサ２０７は、出光用光路５５ｂと入光用光路５５ｃの間となるセンサホルダ５４の内部に基準反射面６０を設け、その基準反射面６０に拡散反射用の発光素子５２から発せられる照射光Ｈ３の一部が照射され、その反射面６０で反射された反射光Ｈ８が共用の受光素子５３に受光されるように基準反射用の光路５５ｄが形成されている。また、この光学濃度センサ２０７は、その基準反射面６０と共用の受光素子５３の間の光路５５ｄと入光用光路５５ｃとを切り換えて使用するための光路切り換え機構７０を設けている。

基準反射面６０は、ホルダ５４の一部をそのまま反射面として形成したものであり、この実施の形態ではホルダ５４のプラスチック成形時に一体成形して形成している。この基準反射面６０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、基準受光量の設定条件に従って適宜設定される。この他、基準反射面６０は、ホルダ５４とは別体の基準反射板 （部材）をホルダ５４内の基準反射面６０を形成すべき部位に取り付けてその反射板の表面を基準反射面６０とするように構成してもよい。この場合、その基準反射板６０は、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。具体的には、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（又は正反射光）が得られるように構成したものが使用可能である。

上記光路切り換え機構７０は、図１１に示すように、各光路の断面形状とほぼ一致する１つ又は複数の開口孔７１を設けた遮光性を有する円板７０を、光路５５ｃ、５５ｄの双方を完全に横切った状態で回転軸７２を中心にして回転するように配置したものを使用している。そして、この機構７０は、その円板７０ａを電動で回転させて開口孔７１がいずれかの光路と対向する位置で停止させることにより、開口孔７１と対向する光路が開口 （開放）して使用可能となり、開口孔７１と対向していない光路が閉口（遮光）されて使用不能となるようになっている。これにより、光路５５ｃ側を開口させたり（同図ａ）あるいは光路５５ｄ側を開口させる（同図ｂ）ことができる。なお、この光路切り換え機構７０は、所定の光路を切り換えて使用することができるものであれば、その構成等については特に制約されない。

そして、このような基準反射面６０を設けた光学濃度センサ２０７は、図４（ａ）に示すように光路切り換え機構７０を作動させて入光用光路５５ｃを開口させた状態において、カラートナーパッチ５０から拡散反射光Ｈ４をその光路５５ｃを通して共用の受光素子５３に受光させ、そのときの出力値ＮC を得る。一方、図４（ｂ）に示しように光路切り換え機構７０を作動させて基準反射用の光路５５ｄを開口させた状態において、基準反射面６０からの反射光Ｈ８をその光路５５ｄを通して共用の受光素子５３に受光させ、そのときの出力値Ｅを基準光量として得る。この基準反射面６０からの反射光Ｈ６を検知する時期は、トナー像の検知時であるほか、トナー像の検知時とは関係のない予め設定された時期であってもよい（この場合には、その出力値Ｅを記憶しておき、その後のトナー検知時に利用する）。

次いで、この光学濃度センサ２０７では、そのセンサコントローラ５０等において、カラートナー像の拡散反射光に対する出力値ＮC を基準光量としての出力値Ｅで除した（割った）値、即ち「ＮC ／Ｅ」を光学濃度センサ２０７の検知結果とする処理を行うようになっている。このような基準光量を利用したセンサの検知結果に関する処理を行うことにより、温度変化や経時変化により各発光素子や受光素子の感度（光学濃度センサ２０７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可能となる。なお、このような基準光量の出力値Ｅを利用してセンサの検知結果を補正する方法は、黒トナー像からの正反射光Ｈ２に対する出力値ＮBKについても「ＮBK／Ｅ」を検知結果とする処理を行うように構成してもよい。

図１２はこの発明の実施の形態１に係るフルカラープリンタの制御回路２００を示すブロック図である。

図１２において、２０１はフルカラープリンタの動作を制御する制御手段としてのＣＰＵ、２０２はプログラムＲＯＭ、２０３はＲＡＭ、２０４は本体ＮＶＭ、２５ｂは開閉検知センサ、１６は温度センサ、１７は湿度センサ、２９は未使用検知センサ、２０５はトナー有無検知センサ、２０７は光学濃度検知手段としての光学濃度センサ、２０８は廃トナー満杯センサ、２０９はセンサＩ／Ｆ回路、２１０は通信Ｉ／Ｆ回路、２１１はネットワーク、２１２はホスト装置、２１３はＵＩ装置（図１及び図１９参照）、２１４はＵＩ制御回路、２１５は画像描画回路、２１６はプロセス制御回路、２１７は画像形成部Ｉ／Ｆ回路、２１８は画像形成部、２１９は用紙搬送部制御回路、２２０は用紙搬送部、２２２はシステムバスをそれぞれ示している。

以上の構成において、この実施の形態に係るプリンタでは、次のようにして、光学濃度検知手段の出力値が変動した場合でも、装置が不本意に停止したり、適正な制御目標値から外れてしまうのを防止することが可能となっている。

すなわち、上記フルカラープリンタでは、図１及び図３に示すように、装置の電源投入時等の所定のタイミングで、中間転写ベルト６上に画像濃度や現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ内のトナー濃度を検知するためのトナーパッチ５０Ｙ100%、５０Ｍ100%、５０Ｃ100%、５０Ｋ100%、５０Ｙ70% 、・・・が形成され、当該トナーパッチ５０の濃度が光学濃度センサ２０７によって検知される。

その際、上記光学濃度センサ２０７では、図４（ｂ）に示すように、光路切り換え機構７０を作動させて基準反射面６０の出力を検知し、図１３に示すように、当該基準反射面６０の出力検知値をＶｒｅｆとする（ステップ１０１) 。

次に、ＣＰＵ２０１は、上記基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒより小さいか否かを判別し（ステップ１０２) 、出力値Ｖｒｅｆが所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒより小さい場合は、当該出力値Ｖｒｅｆが所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒより大きいか否かを判別する（ステップ１０３) 。そして、上記出力値Ｖｒｅｆが所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒより大きい場合は、光路切り換え機構７０を作動させて光路を切り換えて、トナーパッチ５０の濃度を検知し、当該トナーパッチ５０の出力検知値Ｖｐａｔｃｈを求める（ステップ１０４) 。

また、上記出力値Ｖｒｅｆが所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒ以上である場合は、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒに置き換えるとともに（ステップ１０５) 、出力値Ｖｒｅｆが所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒ以下である場合は、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒに置き換えるようになっている（ステップ１０６) 。

その理由は、本発明の制御を実行しない場合には、光路切り換え機構７０の動作等に起因して、光学濃度センサ２０７の基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、図１４に示すように、時間（日）の経過に伴って変化してしまい、従来技術では、プリンタの動作が停止してしまうか、定量のトナー補給に切り替えられてしまう。

そこで、本実施の形態では、光学濃度センサ２０７の基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、上限値Ｖｕｐｐｅｒ以上となった場合であっても、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒに置き換えて制御を継続するようにするためである。

次に、ＣＰＵ２０１は、図４（ａ）に示すように、光路切り換え機構７０を作動させて光路を切り換えて、トナーパッチ５０の濃度Ｖｐａｔｃｈを検知した後、当該トナーパッチ５０の濃度Ｖｐａｔｃｈと、基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆとの比を求めて（ステップ１０７) 、トナーパッチ５０の検出値とし、画像濃度やトナー濃度を制御するようになっている。

このように、上記実施の形態では、図１５に示すように、ＣＰＵ２０１は、光学濃度センサ２０７の基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、上限値Ｖｕｐｐｅｒ以上となった場合であっても、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒに置き換えて制御を継続するようになっている。

上記の如く制御した場合であっても、光学濃度センサ２０７の基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが変動する理由は、光路切り換え機構７０の動作等に起因していることが予め判っているため、光学濃度センサ２０７の基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、上限値Ｖｕｐｐｅｒ以上となった場合であっても、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒに置き換えても、画像濃度やトナー濃度の制御に支障が生じることはない。

ただし、上記の図１３に示す制御では、何らかの原因によって、図１５に示すように、
突発的に、光学濃度センサ２０７の基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、上限値Ｖｕｐｐｅｒ以上となった場合であっても、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒに置き換えて制御を継続してしまい、支障が生じる虞れがあるため、図１６に示すような制御が望ましい。

図１６は上記実施の形態１の変形例を示すフローチャートである。

ＣＰＵ２０１は、図１６に示すように、装置の電源投入時等の所定のタイミングで、中間転写ベルト６上に画像濃度や現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ内のトナー濃度を検知するためのトナーパッチ５０Ｙ100%、５０Ｍ100%、５０Ｃ100%、５０Ｋ100%、５０Ｙ70% 、・・・を形成し、当該トナーパッチ５０の濃度が光学濃度センサ２０７によって検知するようになっている。

その際、上記光学濃度センサ２０７では、図４（ｂ）に示すように、光路切り換え機構７０を作動させて基準反射面６０の出力を検知し、図１３に示すように、当該基準反射面６０の出力検知値をＶｒｅｆとする（ステップ１０１) 。なお、ＣＰＵ２０１は、予め前回の基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆ＿ｂｅｆｏｒｅを記憶している。

次に、ＣＰＵ２０１は、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆから前回の基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆ＿ｂｅｆｏｒｅを減算して絶対値を求め、当該絶対値が所定値Ａよりも小さいか否かを判別するようになっている。

そして、上記ＣＰＵ２０１は、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆから前回の基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆ＿ｂｅｆｏｒｅを減算して絶対値が、所定値Ａ以上である場合には、エラーとして当該制御を終了するようになっている。

また、ＣＰＵ２０１は、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆから前回の基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆ＿ｂｅｆｏｒｅを減算して絶対値が、所定値Ａより小さい場合には、上述した動作と同様に、基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆが、所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒより小さいか否かを判別し（ステップ１０２) 、出力値Ｖｒｅｆが所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒより小さい場合は、当該出力値Ｖｒｅｆが所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒより大きいか否かを判別する（ステップ１０３) 。そして、上記出力値Ｖｒｅｆが所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒより大きい場合は、光路切り換え機構７０を作動させて光路を切り換えて、トナーパッチ５０の濃度を検知し、当該トナーパッチ５０の出力検知値Ｖｐａｔｃｈを求める（ステップ１０４) 。

また、上記出力値Ｖｒｅｆが所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒ以上である場合は、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒに置き換えるとともに（ステップ１０５) 、出力値Ｖｒｅｆが所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒ以下である場合は、当該出力値Ｖｒｅｆを所定の下限値Ｖｌｏｗｅｒに置き換えるようになっている（ステップ１０６) 。

次に、ＣＰＵ２０１は、図４（ａ）に示すように、光路切り換え機構７０を作動させて光路を切り換えて、トナーパッチ５０の濃度Ｖｐａｔｃｈを検知した後、当該トナーパッチ５０の濃度Ｖｐａｔｃｈと、基準反射面６０の出力値Ｖｒｅｆとの比を求めて（ステップ１０７) 、トナーパッチ５０の検出値とし、画像濃度やトナー濃度を制御するようになっている。

図１７は上記実施の形態１の他の変形例を示すフローチャートである。

次に、ＣＰＵ２０１は、図１６に示すように、直ちに、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆから前回の基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆ＿ｂｅｆｏｒｅを減算して絶対値を、所定値Ａと比較するのではなく、図１７に示すように、まず、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆから前回の基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆ＿ｂｅｆｏｒｅを減算して絶対値を、ΔＶと置いた後に、出力値Ｖｒｅｆを所定の上限値Ｖｕｐｐｅｒ又は下限値Ｖｌｏｗｅｒと比較しつつ、併せてΔＶがＡより小さいか否かによって動作を切り替えるように構成されている。

また、ＣＰＵ２０１は、図１８に示すように、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆとして移動平均値を算出して、当該移動平均値に基づいて、光学濃度センサ２０７の出力を制御するように構成しても良い。

即ち、ＣＰＵ２０１は、図１８に示すように、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆとして移動平均値を、
（最新）移動平均値＝［前回移動平均値＊（Ｘ−１）＋最新出力値］／Ｘ
に基づいて算出する。なお、前回の移動平均値は、ＮＶＭに保管しておき、初期値は予め設定されている。また、回数Ｘは、日に何回プロセスコントロールを実施するかによって、合計値から算出される値であり、何回にわたって基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆを平均するかを決定する値である。

また、上記ＣＰＵ２０１は、移動平均値が閾値１を越えた場合か、又は最新出力値が閾値２を越えた場合のいずれかによって（閾値１＜閾値２）、異常と判断する。

そして、ＣＰＵ２０１は、制御用の補正値として次の値を使用する。
補正用ｒｅｆ＝基準ｒｅｆ＋（最新ｒｅｆ−移動平均値ｒｅｆ）

このように、制御することによって、ＣＰＵ２０１は、基準反射面６０の出力検知値Ｖｒｅｆの変動に応じた木目の細かい制御が可能となる。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタを示す構成図である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタにおけるユニットの交換状態を示す構成図である。 図３は中間転写ベルト上に形成されるトナーパッチを示す説明図である。 図４は光学濃度センサを示す構成図である。 図５は光学濃度センサを示す概略斜視図である。 図６は光学濃度センサの受光出力の角度依存性を示すグラフである。 図７は光学濃度センサの受光特性を示す説明図である。 図８はトナー像の反射特性を示す模式図である。 図９はトナー像の反射特性を示す模式図である。 図１０は光学濃度センサの受光特性を示す説明図である。 図１１は光学濃度センサの光路切り換え機構を示す正面図である。 図１２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタの制御回路を示すブロック図である。 図１３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタの動作を示すフローチャートである。 図１４は光学濃度センサの出力特性を示すグラフである。 図１５は光学濃度センサの出力特性を示すグラフである。 図１６はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタの動作を示すフローチャートである。 図１７はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタの動作を示すフローチャートである。 図１８は光学濃度センサの出力特性を示すグラフである。

符号の説明

６：中間転写ベルト（被検知媒体）、５０Ｙ100%、５０Ｍ100%、５０Ｃ100 % 、５０Ｋ100%、５０Ｙ70% 、・・・：トナーパッチ（画像形成条件制御用トナー像）、２０１：ＣＰＵ（制御手段）。

Claims (7)

1. 被検知媒体上に形成された画像形成条件制御用トナー像の濃度を光学濃度検知手段によって検知するとともに、前記光学濃度検知手段の出力値を、基準反射板の出力値を用いて補正した結果に基づき、画像形成条件を制御する画像形成装置において、
   前記光学濃度検知手段の基準反射板の出力値が所定の範囲から外れたとき、前記基準反射板の出力値をあらかじめ設定された別の値に置き換え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。
2. 前記制御手段は、前記基準反射板の出力値に上限値又は下限値の少なくとも一方を設定し、当該基準反射板の出力値が上限値を越えた場合、あるいは下限値を下回った場合には、前記基準反射板の出力値を上限値あるいは下限値に置き換えて制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記光学濃度検知手段の基準反射板の出力値が所定の範囲から外れたときであって、当該基準反射板の前回の出力値との差分が許容範囲を請えた場合は、異常と判断することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記光学濃度検知手段は、拡散反射光を検知する方式であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記基準反射板は、前記光学濃度検知手段の内部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記基準反射板は、前記光学濃度検知手段の内部に配置されており、当該基準反射板を検知するときの光路と、画像形成条件制御用トナー像を検知するときの光路を切り替える切替手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記光学濃度検知手段は、照射光量が所定値の範囲から外れた場合、当該照射光量をあらかじめ設定された別の値に置き換えて制御することを特徴とする画像形成装置。

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