JP2007086525A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ高精度に像担持体表面に形成された画像の濃度を検知して画像形成に関する制御を行うことができる画像形成装置。
【解決手段】ＡＤＣセンサ６からの検知結果は入力回路５を介してＣＰＵ３３に出力される。入力回路５は、入力された検知結果を第１出力ゲインで第１ＡＩポート４０に出力すると共に、抵抗Ｒ１とＲ２の直列回路によって第２出力ゲインで第２ＡＩポート４２に出力する。ＣＰＵ３３は、第１ＡＩポート４０に入力された中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果が基準電圧Vref未満の場合は、中間転写ベルト３に形成された基準画像の第１ＡＩポート４０に入力された検知結果を用いて、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果が基準電圧Vref以上の場合には、中間転写ベルト３に形成された基準画像の第２ＡＩポート４２に入力された検知結果を用いる。
【選択図】図４

Description

本発明は、像担持体表面に形成した画像の濃度等を検知して、画像形成の制御を行うことができる画像形成装置に関する。

現在広く普及している画像形成装置には、感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで可視化し、このトナー像を中間転写体に転写し、最終的な記録媒体に転写するような電子写真方式を採用した画像形成装置がある。このような画像形成装置では、中間転写体に転写されたトナー像の濃度を検知する検知センサを設け、トナーの供給量や露光量などを検知センサの検知結果に基づいて制御し、トナー像の濃度を制御して画質の劣化を防止する方法が広く採用されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。

トナー濃度を検知する検知センサは、一般的には、発光素子と受光素子とから構成されている。検知センサは、発光素子により中間転写体に対して検知光を出射し、中間転写体に形成した所定パターンのトナー像（基準画像）で反射した反射光を受光素子で受光して出力する。トナー濃度を制御するコントローラ側では、この受光量（検知結果）をＡ／Ｄ変換してトナー濃度を算出している。
特開２００２−３５１２６９号公報 特開平０７−０２８３２４号公報

しかしながら、中間転写体表面の反射効率は劣化状態に応じて変動する。特に、中間転写体の初期状態では中間転写体表面の反射効率は非常に高い。このため、検知センサの出力レベルは、コントローラの基板の基準電圧Vrefを超えないように予めゲイン調整されている。中間転写体は経時劣化すると反射効率が低下するが、反射効率が低下すると中間転写体表面に対する基準画像の検知濃度も初期状態に比べて低下するため変動が大きくなり、予め検知センサの出力レベルがゲイン調整された状態では更に検知精度が低下する、という問題が発生していた。

この問題は、コントローラ側で分解能の高いＡ／Ｄ変換器を使用すれば解決するが、分解能の高いＡ／Ｄ変換器を使用するとコストが高くなる、という問題が生じる。

また、検知センサ側で経時に伴って適宜ゲインを切り替えることも可能だが、検知センサ本体がコストアップするだけでなく、検知センサに接続するハーネス経路等、さまざまなコストアップ要因が発生する。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、低コストかつ高精度に像担持体表面に形成された画像の濃度を検知して画像形成に関する制御を行う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。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体表面に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体表面の画像が形成されていない非画像部分及び画像が形成されている画像部分に向けて出射された検知光の反射光を検知する検知手段と、前記検知手段から検知結果を入力し、該入力した検知結果を第１出力ゲイン及び第１出力ゲインより小さい第２出力ゲインで出力可能な入力回路と、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には、前記入力回路から第１出力ゲインで出力された前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果を用いて前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行い、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には、前記入力回路から前記第２出力ゲインで出力された前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果を用いて前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行う制御手段と、を含んで構成されている。

この画像形成装置で、画像形成手段の画像形成に関する制御を行うときには、像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果が用いられる。なお、この画像形成に関する制御を行うときに、像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果の絶対値を用いてもよいが、像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果の、像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果に対する相対値を用いてもよい。

ただし、この画像形成装置では、像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には、入力回路から第２出力ゲインより大きい第１出力ゲインで出力された検知結果を用い、像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には、入力回路から第１出力ゲインよりも小さい第２出力ゲインで出力された検知結果を用いる。

従って、経時的劣化や環境変化などにより像担持体表面の反射効率が変動する場合であっても、それに応じた出力ゲインで出力された検知結果を用いて画像形成に関する制御を行うことができるため、高精度に像担持体表面に形成された画像の濃度を検知して画像形成に関する制御を行うことができる。また、入力回路によって複数の異なる出力ゲイン（第１出力ゲイン、第２出力ゲイン）で検知結果を出力することができるため、検知手段は、従来の検知手段をそのまま使用することができ、低コストで高精度に画像の濃度を検知できる。

なお、画像形成に関する制御とは、例えば、現像器に対するトナー供給量の制御や、画像形成条件（例えば、露光装置の露光量）の制御などのプロセスコントロールをいう。

また、像担持体は、画像形成手段が画像を形成することができるものであれば、特に限定されず、例えば、中間転写体であってもよいし、感光体であってもよい。

なお、前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果が第１出力ゲイン及び第２出力ゲインで出力されるように前記入力回路を構成し、前記制御手段は、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には前記第１出力ゲインで出力された検知結果を選択し、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には前記第２出力ゲインで出力された検知結果を選択し、該選択した検知結果を用いて前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行うようにすることができる。

この場合の入力回路は、上記検知結果が第１出力ゲイン及び第２出力ゲインで同時に出力されるように構成してもよいし、異なるタイミングで出力されるように構成してもよい。

また、前記入力回路は、出力ゲインを切り替え可能に構成され、前記制御手段は、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には、前記入力回路の出力ゲインを第１出力ゲインに切り替え、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には、前記入力回路の出力ゲインを第２出力ゲインに切り替え、前記切り替えられた出力ゲインで前記入力回路から出力された前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果を用いて、前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行うようにしてもよい。

このように入力回路の出力ゲインを切り替えれば、例えば検知結果が電圧で出力される場合、切り替えにより制御手段側に大電圧が入力されることを防止でき、制御手段側に所定値以上の電圧の入力を制限するための回路などを設けずにすむ。

なお、本発明の画像形成装置に、前記像担持体の非画像部分で反射した反射光の検知結果が前記像担持体の使用時間に応じて定まる基準値から所定値以上乖離していた場合に、異常発生を報知する報知手段を更に備えてもよい。

これにより、像担持体が何らかの原因により著しく劣化した場合や、検知手段自体に何らかの不具合が生じた場合に、ユーザに報知することができる。

以上説明したように、本発明によれば、低コストかつ高精度に像担持体表面に形成された画像の濃度を検知して画像形成に関する制御を行うことができる、という優れた効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は本実施の形態に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略構成図である。同図において、感光体ドラム（以下、単に「感光体」という）１は図示しないモータで矢印Ａの方向に回転されるように設けられている。感光体１の周囲には、帯電ロール８、露光装置９、現像装置１０、第１次転写器２、及びクリーニング装置１１が配置されている。

帯電ロール８は、感光体１の表面を所定の電位に帯電し、露光装置９は、入力画像データに応じて、帯電した感光体１の表面をレーザビームによって露光して静電潜像を形成する。

現像装置１０には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像器１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが周方向に沿って配置されており、各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、感光体１上の静電潜像をそれぞれＣ，Ｍ、Ｙ、Ｋ色のトナーで現像する。現像する際には、図示しないモータによって現像装置１０を矢印Ｒ方向に回転させ、当該色の現像器が感光体１に当接するように位置合わせされる。なお、各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋには、トナーディスペンサ３６（図３参照）によって適宜トナーが供給される。

感光体１上に現像された各色のトナー像は、第１次転写器２によって中間転写ベルト３に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。中間転写ベルト３はロール１２，１３，１４，１５に張架されている。これらのうち、ロール１２は図示しない駆動源に結合されて中間転写ベルト３を駆動する駆動ロールとして機能し、ロール１３は中間転写ベルト３の張力を調節するテンションロールとして機能し、ロール１４は第２次転写器４のバックアップロールとして機能する。

中間転写ベルト３を挟んでロール１５と対向する位置にはベルトクリーニング１６が設けられ、中間転写ベルト３上の残留トナーがクリーニングブレードで掻き落とされる。

記録紙カセット１７，１８から引き出しロール１９，２０で搬送路に引き出された記録紙はロール対２１，２２，２３によってニップ部、つまり第２次転写器４と中間転写ベルト３との当接部に給送される。中間転写ベルト３上に形成されたトナー像はこのニップ部で記録紙上に転写され、定着装置２４で熱定着されてトレイ２５又はトレイ２６（本体上面）に排出される。

中間転写ベルト３にはトナー濃度センサ（ＡＤＣ（Auto Density Control）センサ）６が対向して配置されている。本実施の形態の画像形成装置では、中間転写ベルト３上にＣＭＹＫの各色毎にテストパターンとしての基準画像を形成し、ＡＤＣセンサ６による基準画像の濃度測定値に基づいて濃度制御（例えば、トナーディスペンサ３６のトナー供給量の制御や露光装置９の露光量の制御など）を行う。

図２は、ＡＤＣセンサ６の概略構成図である。このＡＤＣセンサ６は、中間転写ベルト３上の基準画像面や中間転写ベルト３表面に対して所定の角度（例えば４５度）で光（検知光）を照射するＬＥＤ６ａと、不図示のレンズと、レンズを介して基準画像や中間転写ベルト３表面からの反射光を基準画像や中間転写ベルト３表面に対し所定の角度（例えば９０°）で受光するフォトダイオード６ｂとを備えている。

また、ＡＤＣセンサ６は、フォトダイオード６ｂから出力された電流を電圧に変換する不図示の電流電圧変換器を備え、変換した電圧を上記反射光の検知結果として後述するメインコントロールユニット（ＭＣＵ）３０のＣＰＵ３３に出力する。

図３は、画像形成装置における濃度制御に関する制御系の構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像形成装置は、画像形成装置全体を制御するＭＣＵ３０を備えている。ＭＣＵ３０は、ＣＰＵ３３（図４参照）、ＲＡＭ、及びＲＯＭ（このＲＡＭ及びＲＯＭは図示を省略する）を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＭＣＵ３０には、ＡＤＣセンサ６、露光制御部３２、及びトナーディスペンサ駆動部３４が接続されている。ＭＣＵ３０は、ＡＤＣセンサ６から入力した電圧値（検知結果）をＡ／Ｄ変換した後、基準画像の濃度を算出し、これに基づいて露光制御部３２及びトナーディスペンサ駆動部３４に制御信号を送出して濃度制御を行う。

露光制御部３２は、ＭＣＵ３０からの制御信号に基づいて露光装置９の感光体１に照射するレーザビームのレーザパワーや照射タイミングを制御する。

トナーディスペンサ駆動部３４は、ＭＣＵ３０からの制御信号に基づいて各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに現像剤（トナー）を供給するトナーディスペンサ３６を駆動する。これにより、各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋには最適な量のトナーが供給される。

図４は、ＡＤＣセンサ６とＭＣＵ３０のＣＰＵ３３とを接続する入力回路５の構成を示した構成図である。

入力回路５は、一端がＡＤＣセンサ６に接続され、他端がＣＰＵ３３の第１ＡＩ（アナログ入力）ポート４０に接続された第1ライン５ａを備えている。第1ライン５ａと接地間には、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とが直列に接続された直列回路が接続されている。更に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点には、第２ライン５ｂの一端が接続され、第２ライン５ｂの他端は、ＣＰＵ３３の第２ＡＩポート４２に接続されている。

ＡＤＣセンサ６から出力された電圧（アナログ信号）は、入力回路５の第１ライン５ａに入力される。入力された電圧は、第１ライン５ａの終端である第１ＡＩポート４０にそのままのスケールで（第１出力ゲインｇ１＝1.0で）出力されると共に、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の直列回路に出力される。直列回路に入力された電圧は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２によって分圧されて第２ライン５ｂに出力され、第２ライン５ｂの終端である第２ＡＩポート４２に出力される。すなわち、第２ＡＩポート４２には、ＡＤＣセンサ６から出力された電圧が第１出力ゲインｇ１よりも小さい出力ゲイン（第２出力ゲインｇ２、ここでは1.0未満）で出力される。

なお、第２出力ゲインｇ２は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値を予め調整することで所望の値に調整することができる。例えば、１／２の出力レベルにしたい場合には、抵抗Ｒ１とＲ２を同一の抵抗値とすることができる。ここでは、中間転写ベルト３の反射効率が高い場合であっても、常に基準電圧Ｖrefより小さい値が第２ＡＩポート４２に出力されるように直列回路を構成する。

なお、中間転写ベルト３は、新品状態と劣化状態とでは反射効率が異なり、新品状態では反射効率が高く、経時劣化するに従って反射効率が低下する。従って、中間転写ベルト３が新品の状態からしばらくの間は、基準電位Ｖrefよりも高い電圧がＡＤＣセンサ６から出力されるが、ここではＣＰＵ３３側の基板をＶrefにクランプしておき、大きな電圧がＣＰＵ３３には入力されないように構成されている。

次に、本実施の形態の画像形成装置において実行されるトナー濃度制御について説明する。図５は、ＣＰＵ３３で行われるトナー濃度制御の流れを示すフローチャートである。

ステップ１００では、何も画像が転写されていない中間転写ベルト３表面（以下、クリーン面と呼称）のＡＤＣセンサ６による検知結果を読み込む。具体的には、ＡＤＣセンサ６のＬＥＤ６ａを点灯させて中間転写ベルト３のクリーン面に対して検知光を照射させる。該検知光のクリーン面に対する反射光がフォトダイオード６ｂで受光され、その検知結果は不図示の電流電圧変換器で電圧に変換され、検知結果として図４に示した入力回路５の第１ライン５ａに出力される。

第１ライン５ａに検知結果（電圧）が入力されると、該検知結果がそのまま（第１出力ゲインｇ１＝1.0で）第１ＡＩポート４０に出力される。また、第２ＡＩポート４２には検知結果を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧した分圧値（第２出力ゲインｇ２で出力された電圧）が出力される。各ＡＩポートに入力された電圧は、Ａ／Ｄ変換される。

ステップ１０２では、上記第１ＡＩポート４０に入力されたクリーン面の検知結果が基準電圧Ｖref未満であるか否かを判断する。ここで、第１ＡＩポート４０に入力された検知結果が基準電圧Ｖref以上であると判断した場合には、中間転写ベルト３が新品状態（クリーン面の反射効率が高い状態）であると判断できる。従って、ステップ１０６に移行し、第２ＡＩポート４２に入力された検知結果を使用してトナー濃度制御を行う。

まず、トナー濃度制御用の基準画像として、５０％濃度（ここでいう濃度は、網点カバレッジ）の基準画像及び１００％濃度の基準画像を感光体１表面に形成し、中間転写ベルト３に転写する。中間転写ベルト３に転写された基準画像の濃度をＡＤＣセンサ６で検出する。以下、基準画像の濃度の検出方法を具体的に説明するが、ここでは、説明を簡単にするため、ＣＭＹＫのＫ色を代表して説明する。

ＣＰＵ３３の第２ＡＩポート４２に、ＡＤＣセンサ６から、中間転写ベルト３のクリーン面で反射した反射光の検知結果Ｖbelt、Ｋ色の５０％及び１００％の基準画像で反射した反射光の検知結果Ｖｋ₅₀、Ｖｋ₁₀₀が入力回路５に入力される。

入力回路５に入力された電圧は、入力回路５の抵抗Ｒ１及びＲ２からなる直列回路によって、第２出力ゲインｇ２で第２ＡＩポート４２に出力される。これにより、第２ＡＩポート４２には、クリーン面の検知結果として、ｇ２×Ｖbeltが入力され、５０％の基準画像の検知結果として、ｇ２×Ｖｋ₅₀が入力され、１００％の基準画像の検知結果として、ｇ２×Ｖｋ₁₀₀が入力される。

ＣＰＵ３３は、第２ＡＩポート４２に入力された検知結果を用いて、ブラックの５０％濃度の基準画像の画像濃度をＤｋ₅₀及び１００％濃度の基準画像の画像濃度Ｄｋ₁₀₀を以下のようにして算出する。
Ｄｋ₅₀＝（ｇ２×Ｖｋ₅₀）／（ｇ２×Ｖbelt）・・・（１）
Ｄｋ₁₀₀＝（ｇ２×Ｖｋ₁₀₀）／（ｇ２×Ｖbelt）・・・（２）
このように、基準画像の濃度として中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果に対する相対値を用いる理由は、ＡＤＣセンサ６の汚れや、経時変化、温度変化によりＬＥＤ光量やＰＤ感度などの変動が生じても、基準画像の濃度を高精度に測定するためである。なお、ＡＤＣセンサ６の出力変動を考慮しない場合には、相対値ではなく、Ｖｋ₅₀、Ｖｋ₁₀₀を基準画像の濃度として用いることができる。

ＣＰＵ３３は、ここで算出した基準画像の濃度Ｄｋ₅₀及びＤｋ₁₀₀を用いて、露光装置９のレーザパワーの補正値を算出したり、露光装置９を駆動するための画像信号を生成するための変換テーブル等を変更したり、現像器１０Ｋに対するトナー供給量を算出して制御したりする。これにより、画質の良好な出力画像を形成することができる。

一方、ステップ１０２で、第１ＡＩポート４０に入力されたクリーン面の検知結果が基準電圧Ｖref未満であると判断した場合には、中間転写ベルト３は劣化してクリーン面の反射効率が低下した状態であるため、ステップ１０４に移行し、第１ＡＩポート４０に入力された検知結果を使用してトナー濃度制御を行う。

トナー濃度制御の方法は、上記ステップ１０６と同様である。ただし、第１ＡＩポート４０には第１出力ゲインｇ１（ここでは1.0）で出力された検知結果が出力されるため、基準画像の濃度は、以下のように算出される。
Ｄｋ₅₀＝（ｇ１×Ｖｋ₅₀）／（ｇ１×Ｖbelt）・・・（３）
Ｄｋ₁₀₀＝（ｇ１×Ｖｋ₁₀₀）／（ｇ１×Ｖbelt）・・・（４）
（１）式と（３）式、（２）式と（４）式は、出力ゲインが異なるだけであり、両者とも同じ精度で濃度を算出できる。

図６は、ＡＤＣセンサ６から入力回路５を介して第１ＡＩポート４０及び第２ＡＩポート４２に出力された出力値と中間転写ベルト３の使用時間との関係を示したグラフである。

初期状態では中間転写ベルト３の反射効率が高いため、第１ＡＩポート４０に対して、基準電圧Vrefを超えた値が出力される。ただし、ここでは基準電圧Ｖrefにクランプされているため、基準電圧Ｖrefを超えた値は入力されない。従って、第１ＡＩポート４０に対する出力値を示すグラフにおいて、基準電圧Ｖrefを超えた部分は点線で示してある。一方、第２ＡＩポート４２に対する出力値は、入力回路５の抵抗Ｒ１とＲ２によって常に基準電圧Ｖrefより小さい値となっている。

図６に示すように、本実施の形態では、第１ＡＩポート４０に対する出力値が基準電圧Ｖref以上の期間（ｔ１）の場合には、第２ＡＩポート４２への出力値を用いたトナー濃度制御が行われる（下側の太線部分）。第１ＡＩポート４０に対する出力値が基準電圧Ｖref未満の期間（ｔ２）の場合には、第１ＡＩポート４０への出力値を用いたトナー濃度制御が行われる（上側の太線部分）。すなわち、図６のゲイン切り替えポイントＰ以前は第２出力ゲインｇ２で出力された検知結果が用いられ、ゲイン切り替えポイントＰ以降は第１出力ゲインｇ１で出力された検知結果が用いられる。

このように、出力ゲインの異なる第１ＡＩポート４０への出力値及び第２ＡＩポート４２への出力値のいずれか一方を中間転写ベルト３のクリーン面のＡＤＣセンサ６の検知結果に応じて用いるため、経時変化によって中間転写ベルト３の反射効率が変化しても、分解能を低下させることなく高精度にトナー濃度制御を行うことができる。また、ＡＤＣセンサ６側では出力レベルを抑制しないため、分解能の高い検知結果が得られる。

なお、上記実施の形態では、トナー濃度制御の度に中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果を読み込んで、第１ＡＩポート４０と第２ＡＩポート４２のどちらのポートに出力された検知結果を使用するかを判断するようにしているが、ゲイン切り替えポイントＰ以降は、そうした判断を行わずに常に第１ＡＩポート４０に出力された検知結果を用いてトナー濃度を制御するようにしてもよい。

また、中間転写ベルト３の交換時には必ず、クリーン面の検知結果から第１ＡＩポート４０と第２ＡＩポート４２のどちらのポートに出力された検知結果を使用するかを判断し、トナー濃度を制御するようにすることが好ましい。

また、上記実施の形態では、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果が１回でも基準電圧Ｖrefを下回ったら第２ＡＩポート４２に代えて第１ＡＩポート４０に出力された検知結果を用いるようにしたが、ＡＤＣセンサ６の出力値は多少ばらつきがあるため、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果が基準電圧Ｖrefを下回る状態がある程度続いたときに、第１ＡＩポート４０に出力された検知結果を用いるように切り替えてもよい。

なお、上記画像形成装置に表示装置を設け、ＡＤＣセンサ６による中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果について異常が発生した場合に、該表示装置に警告メッセージを表示するようにしてもよい。

具体的には、ＡＤＣセンサ６による、中間転写ベルト３の使用時間に応じて定まる標準的なクリーン面の検知結果（これを基準値と呼称する）を予めＭＣＵ３０のＲＯＭ等に記憶しておき、該基準値と、実際に中間転写ベルト３を使用して得られた検知結果とが所定値以上乖離していた場合に、画像形成装置の表示装置に警告メッセージを表示する。

これにより、中間転写ベルト３が何らかの原因により著しく劣化した場合や、ＡＤＣセンサ６自体に不具合が生じた場合に、ユーザに報知することができる。ユーザは、それに応じて画像形成装置のメンテナンス作業を行うことができ、トナー濃度制御の精度が低下することを防止できる。

［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、入力回路から異なる２つの出力ゲインで検知結果を出力し、該出力された２つの検知結果を２つのＡＩポートに同時に出力し、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果に応じてどちらか一方の検知結果を用いてトナー濃度制御を行う例について説明したが、ＣＰＵにＤＯ（デジタル出力）ポートを設け、ＤＯポートのオンオフによって入力回路の出力ゲインを切り替えるようにしてもよい。本実施の形態では入力回路の出力ゲインを切り替える例について説明する。なお、本実施の形態の画像形成装置の全体構成は、第１の実施の形態の図１〜図３で説明した構成と同様であるため、説明を省略する。ただし、ＭＵＣ３０のＣＰＵに設けられたポート構成と、ＡＤＣセンサ６とＭＵＣ３０のＣＰＵとを接続する入力回路の構成が異なるため、これら構成について図７を参照して説明する。

図７は、ＤＯポートで出力ゲインを切り替えることができる入力回路７の構成を示した構成図である。

入力回路７は、一端がＡＤＣセンサ６に接続され、他端が抵抗Ｒ１の一端に接続された第１ライン７ａを備えている。抵抗Ｒ１の他端は、第２ライン７ｂの一端と、抵抗Ｒ２の一端に接続されている。第２ライン７ｂの他端は、ＭＣＵ３０を構成するＣＰＵ３５のＡＩポート４４に接続されている。抵抗Ｒ２の他端には、トランジスタＴＲのコレクタが接続され、エミッタは接地されている。トランジスタＴＲのベースには第３ライン７ｃの一端が接続され、第３ライン７ｃの他端はＤＯポート４６に接続されている。ＣＰＵ３５はＤＯポート４６をオンオフすることにより、トランジスタＴＲのオンオフを制御する。

トランジスタＴＲがオフの状態では、ＡＤＣセンサ６の検知結果は、第１ライン７ａ、抵抗Ｒ１、第２ライン７ｂを介してＡＩポート４４に入力される（第１出力ゲイン＝1.0で出力される）。なお、抵抗Ｒ１は、第１ライン７ａに直列に接続されたダンパー抵抗であって、ノイズの電圧を下げる働きをするが、トランジスタＴＲがオン状態にならない限り、出力ゲインに対する影響はほとんど無い。

トランジスタＴＲがオンの状態になると、ＡＤＣセンサ６の検知結果が抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧されて（すなわち、第１出力ゲインよりも小さい第２出力ゲインで）ＡＩポート４４に出力される。

なお、この入力回路７は出力ゲインの切り替えが可能なため、トランジスタＴＲをオンオフして出力ゲインを調整しさえすればＣＰＵ３５に大電圧が入力されることはない。従って、本実施の形態では、ＣＰＵ３５の基板側で基準電圧Vrefにクランプするような構成にはなっていない。

次に、本実施の形態の画像形成装置において実行されるトナー濃度制御について図８を参照して説明する。図８は、本実施の形態のＣＰＵ３５で行われるトナー濃度制御の流れを示すフローチャートである。なお、本実施の形態では、初期状態では第２出力ゲインで出力し、中間転写ベルト３が劣化して出力ゲインを第１出力ゲインに切り替えた後は、中間転写ベルト３を交換するまで中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果の判断は行わずに、常に第１出力ゲインで出力する場合の制御を例に挙げて説明する。

ステップ２００では、中間転写ベルト３を交換した直後か否かを判断する。中間転写ベルト３を交換した直後であると判断した場合には、ステップ２０２で、ＤＯポート４６をオンに（トランジスタＴＲをオンに）設定する。この設定は、後述するステップ２１０で設定がオフに変更されるまで保持される。

ステップ２００で中間転写ベルト３を交換した直後でないと判断した場合及びステップ２０２の処理後は、ステップ２０４に移行し、現在のＤＯポート４６の設定を確認する。

ステップ２０４で、現在のＤＯポート４６の設定がオンであると判断した場合にはステップ２０６に移行し、中間転写ベルト３のクリーン面のＡＤＣセンサ６による検知結果をＡＩポート４４から読み込む。

ステップ２０８では、ＡＩポート４４に入力されたクリーン面の検知結果が閾値ｔｈ未満であるか否かを判断する。ここで検知結果と比較される閾値ｔｈは、基準電圧Ｖrefが抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって分圧されたときの分圧値（すなわち基準電圧Vrefに第２出力ゲインを乗じた値）が設定されている。

ステップ２０８で、ＡＩポート４４に入力されたクリーン面の検知結果が閾値ｔｈ未満であると判断した場合には、中間転写ベルト３が劣化して反射効率が低下したと判断できる。従って、ステップ２１０に移行し、ＤＯポート４６をオフに（トランジスタＴＲをオフに）設定変更する。これにより、ＡＩポート４４には、第１出力ゲインで出力された、すなわち、ＡＤＣセンサ６から出力された出力値がほぼそのまま入力される。

ステップ２１２では、ＡＩポート４４に入力された検知結果を使用してトナー濃度制御を行う。なお、トナー濃度制御の方法については、第１の実施の形態で説明した通りであるため、説明を省略する。

一方、ステップ２０８で、ＡＩポート４４に入力されたクリーン面の検知結果が閾値ｔｈ以上であると判断した場合には、中間転写ベルト３のクリーン面の反射効率が高い状態にあると判断できる。従って、ステップ２１０はスキップし、ＤＯポート４４の現在の設定（オン）のままで、ステップ２１２のトナー濃度制御処理を実行する。なお、ＤＯポート４６がオンに設定されている間は、第２出力ゲインで出力された検知結果がＡＩポート４４に入力されることになる。

また、ステップ２０４で、現在のＤＯポート４６の設定がオフであると判断した場合には、中間転写ベルト３が劣化して出力ゲインを第２出力ゲインに切り替えた後（すなわち、ＤＯポート４６をオフに設定した後）であるため、そのままの設定で、ステップ２１２のトナー濃度制御処理を実行する。

以上説明したように、入力回路の出力ゲインを中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果に応じて切り替えるため、経時変化によって中間転写ベルト３の反射効率が変化しても、分解能を低下させることなく高精度にトナー濃度制御を行うことができる。

また、第１の実施の形態に比べて、必要なＡＩポートの数が１つですみ、ＣＰＵ３５側に大電圧の入力を制限するための回路を設ける必要もなくなる、という利点もある。

なお、ここでは、一度ＤＯポートをオフに設定した後は、中間転写ベルト３を交換するまで、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果の判断は行わず、設定を変更しない例について説明したが、トナー濃度制御の度に中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果を読み込んで判断し、出力ゲインを切り替えるようにしてもよい。

また、ここでは、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果が１回でも閾値ｔｈを下回ったらＤＯポートをオフに設定する例について説明したが、これに限定されず、ＡＤＣセンサ６の出力値は多少ばらつきがあるため、中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果が閾値ｔｈを下回る状態がある程度続いたときに、ＤＯポートをオフに設定するようにしてもよい。

また、本実施の形態の画像形成装置にも表示装置を設け、ＡＤＣセンサ６による中間転写ベルト３のクリーン面の検知結果について異常が発生した場合に、該表示装置に警告メッセージを表示するようにしてもよい。

なお、上記第１及び第２の実施の形態では、トナー濃度制御を行うために基準画像を形成してその濃度を検知する例について説明したが、これに限定されず、例えば、ＣＭＹＫ各色の位置ずれを補正するために基準画像を形成して、その濃度から位置を検知する場合も、上記第１の実施の形態のように異なる出力ゲインで出力された検知結果のいずれかを用いて制御したり、第２の実施の形態のように入力回路の出力ゲインを切り替えて制御したりすることができる。

また、上記実施の形態では、基準画像を形成する像担持体を中間転写ベルト３に転写し、転写された基準画像をＡＤＣセンサ６により検知してトナー濃度制御を行う例について説明したが、これに限定されず、例えば、感光体１に形成された基準画像をＡＤＣセンサ６により検知してトナー濃度制御を行うようにしてもよい。感光体１も経時劣化するため、上記と同様に制御すれば上記と同様の効果を奏する。

第１、第２の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの概略構成図である。 ＡＤＣセンサの概略構成図である。 第１及び第２の画像形成装置における濃度制御に関する制御系の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態における、ＡＤＣセンサとＭＣＵのＣＰＵとを接続する入力回路の構成を示した構成図である。 第１の実施の形態において、ＣＰＵで行われるトナー濃度制御の流れを示すフローチャートである。 ＡＤＣセンサから入力回路を介して第１ＡＩポート及び第２ＡＩポートに出力された出力値と中間転写ベルトの使用時間との関係を示したグラフである。 第２の実施の形態における、ＡＤＣセンサとＭＣＵのＣＰＵとを接続する入力回路の構成を示した構成図である。 第２の実施の形態において、ＣＰＵで行われるトナー濃度制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 感光体
３ 中間転写ベルト
５、７ 入力回路
６ ＡＤＣセンサ
３０ ＭＣＵ
３３、３５ ＣＰＵ
４０ 第１ＡＩポート
４２ 第２ＡＩポート
４４ ＡＩポート
４６ ＤＯポート

Claims (4)

1. 像担持体表面に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体表面の画像が形成されていない非画像部分及び画像が形成されている画像部分に向けて出射された検知光の反射光を検知する検知手段と、
   前記検知手段から検知結果を入力し、該入力した検知結果を第１出力ゲイン及び第１出力ゲインより小さい第２出力ゲインで出力可能な入力回路と、
   前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には、前記入力回路から第１出力ゲインで出力された前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果を用いて前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行い、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には、前記入力回路から前記第２出力ゲインで出力された前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果を用いて前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行う制御手段と、
   を含む画像形成装置。
2. 前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果が第１出力ゲイン及び第２出力ゲインで出力されるように前記入力回路を構成し、
   前記制御手段は、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には前記第１出力ゲインで出力された検知結果を選択し、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には前記第２出力ゲインで出力された検知結果を選択し、該選択した検知結果を用いて前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行う請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記入力回路は、出力ゲインを切り替え可能に構成され、
   前記制御手段は、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値未満の場合には、前記入力回路の出力ゲインを第１出力ゲインに切り替え、前記像担持体表面の非画像部分で反射した反射光の検知結果が所定値以上の場合には、前記入力回路の出力ゲインを第２出力ゲインに切り替え、前記切り替えられた出力ゲインで前記入力回路から出力された前記像担持体表面の画像部分で反射した反射光の検知結果を用いて、前記画像形成手段の画像形成に関する制御を行う請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の非画像部分で反射した反射光の検知結果が前記像担持体の使用時間に応じて定まる基準値から所定値以上乖離していた場合に、異常発生を報知する報知手段を更に備えた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の画像形成装置。

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