JP2011022474A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体に残留トナーが付着していたり、傷が発生した場合であっても、トナー像の正確な濃度検知が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１に形成したトナー像の濃度を、正反射光により検出する濃度検知センサと、乱反射光により検出する濃度検知センサとを備え、濃度検知センサの検出値及び補正された検出値に基づいてトナー像の濃度検出を行う画像形成装置であって、初期時の光量と次回のタイミングの光量を記憶手段に記憶し、正反射光出力と乱反射光出力との演算結果に応じて、初期時の光量と次回のタイミングの光量との比を正反射光出力電圧と乱反射光出力電圧に掛け合わせて、初期の下地情報を用いて濃度検知センサの検出値を算出する制御部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を転写材に転写する、例えば電子写真方式或いは静電記録方式の画像形成装置に関し、特に、像担持体上に形成されたトナー像の濃度測定技術に関するものである。

図１３には、従来の電子写真方式のカラー画像形成装置の概略構成を示す。このカラー画像形成装置１００Ａは、上部にデジタルカラー画像リーダ部１００Ｒ、下部にデジタルカラー画像プリンタ部１００Ｐを有する。

リーダ部１００Ｒにおいて、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査した原稿３０からの反射光像を、レンズ３３によりフルカラーセンサ３４に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号に、増幅回路（不図示）を経て、ビデオ処理ユニット（不図示）にて処理を施し、プリンタ部１００Ｐに送出する。

プリンタ部１００Ｐには、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１が矢印方向Ｒｌに回転自在に担持されている。感光体ドラム１の周りには、前露光ランプ１１、コロナ帯電器２、露光光学系３、電位センサ１２、４個の現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ、濃度検知センサ１３、転写装置５、クリーニング器６が配置されている。

レーザビームを利用する露光光学系３は、リーダ部からの画像信号を入力し、レーザ出力部（不図示）にて光信号に変換した後、レーザ光をポリゴンミラー３ａで反射し、レンズ３ｂ及びミラー３ｃを通って、感光体ドラム１の面を線状に走査（ラスタスキャン）する光像Ｅに変換する。

プリンタ部にて画像形成時には、まず、感光体ドラム１を矢印方向Ｒｌに回転させ、前露光ランプ１１で除電した後、コロナ帯電器２により−様に帯電し、各分解色ごとに光像Ｅを照射して潜像を形成する。

次に、各分解色ごとに所定の現像器を動作させて、感光体ドラム１上の潜像を現像し、感光体ドラム１上に樹脂を基体としたトナーによる画像を形成する。

感光体ドラム１上のトナー画像は、記録材カセット７（７ａ、７ｂ、７ｃ）より搬送系および転写装置５を介して感光体ドラム１と対向した位置に供給された記録材に転写する。

つまり、記録材は、転写装置５を構成する転写ドラム５ａの記録材担持シート５ｆに担持され、転写ドラム５ａを回転させるにしたがって感光体ドラム１上のトナー像は、転写帯電器５ｂにより記録材上に転写される。

このように、記録材担持シート５ｆに吸着搬送される記録材には所望数の色画像が転写され、フルカラー画像を形成する。

４色モードの場合、このようにして４色のトナー像の転写を終了すると記録材を転写ドラム５ａから分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂおよび分離帯電器５ｈの作用によって分離し、熱ローラ定着器９を介してトレイ１０に排紙する。

他方、転写後、感光体ドラム１は、表面の残留トナーをクリーニング器６で清掃した後、再度画像形成工程に供する。

また、濃度検知センサ１３は、発光素子として近赤外光のＬＥＤ、受光素子としてフォトダイオードを用いて、顕像化されたトナー像を担持した感光体ドラム１上の正反射光及び乱反射光を検出する。

こうして検出したトナー像濃度から、トナー／キャリア濃度を制御したり、帯電バイアスを制御したりしている。

従来、トナー像の量（或いは、濃度）を正確に検出する要望に応えるため、各種の技術が開発、提案されている。

特許文献１は、トナー像の濃度との一次相関関係が低下する高濃度側領域では、正反射光の濃度検知センサの検出値を、乱反射光量を検出する濃度検知センサの検出値により補正することを提案している。特許文献１の発明は、この構成により、全濃度領域において、濃度との一次相関関係を有する検出値を得ている。

特開２００１−２１５８５０号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、クリーニング器６のクリーニング性能が低下したり、感光体上に残留トナーが付着している状態では、正確な濃度検知ができない。

また、感光体ドラム１に何らかの原因で微細な傷が発生している場合には、下地情報が初期のドラム特性と変化している。そのため、下地情報を使い、トナー濃度を算出している場合には、正確な検知ができない。

上述のように、感光体ドラムの下地情報を用いてトナー像の濃度（或いは、トナー濃度）を算出する場合、下地情報が初期特性と異なっている場合には、トナー濃度が誤って算出されしまう恐れがある。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解決するものであり、像担持体に残留トナーが付着していたり、傷が発生した場合であっても、トナー像の正確な濃度検知が可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体上に形成したトナー像の濃度を、正反射光により検出する濃度検知センサと、乱反射光により検出する濃度検知センサとを備え、前記濃度検知センサの検出値及び補正された検出値に基づいてトナー像の濃度検出を行う画像形成装置であって、
初期時の光量と次回のタイミングの光量を記憶手段に記憶し、正反射光出力と乱反射光出力との演算結果に応じて、初期時の光量と次回のタイミングの光量との比を正反射光出力電圧と乱反射光出力電圧に掛け合わせて、初期の下地情報を用いて濃度検知センサの検出値を算出する制御部を有する、ことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、像担持体に残留トナーが付着していたり、傷が付いたとしても、正確にトナー濃度を検出することが可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 実施例１の正反射型センサを示す模式図である。 実施例１の乱反射型センサを示す模式図である。 正反射型センサでの濃度に対する光量を示すグラフである。 乱反射型センサでの濃度に対する光量を示すグラフである。 トナー濃度に対するパッチシグナルを示すグラフである。 実施例１における濃度検知作動態様を説明する図である。 実施例２の正反射型と乱反射型センサの一体型の濃度検知センサを示す模式図である。 Ｐ波出力電圧とＳ波出力電圧の関係を示すグラフであり、（ａ）は感光ドラムに傷が付いていない場合、（ｂ）は感光ドラムに傷が付いた場合をしめす。 感光ドラムに傷が付いた場合のＰ波出力電圧とＳ波出力電圧の関係を示すグラフである。 光量補正方法を説明するためのＰ波出力電圧とＳ波出力電圧の関係を示すグラフである。 実施例２における濃度検知作動態様を説明する図である。 従来の画像形成装置の一例の概略構成図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１を参照して、本発明に係る画像形成装置１００の一実施例を説明する。本実施例の画像形成装置１００は、図１３を参照して説明したカラー画像形成装置１００Ａと同様の構成とされ、濃度検知センサの構成において異なる。従って、画像形成装置１００の全体構成の説明は、同じ機能及び構成の部材には、同じ参照番号を付し、上記説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。

上述したように、本実施例の画像形成装置１００は、従来の画像形成装置１００Ａとの違いは、濃度検知センサ１３の構成にある。

つまり、従来の画像形成装置１００Ａでは、感光体ドラム１上のトナー像を検知する濃度検知センサとして１つの光センサ１３が配置されていたが。本実施例では、濃度検知センサとして２つの光センサ１３（１３ａ、１３ｂ）が感光体ドラム１に対向して配置されている。

本実施例にて、濃度検知センサの１つは正反射光を検知する正反射光センサ１３ａで、もう１つは乱反射光を検知する乱反射光センサ１３ｂである。各センサ１３ａ、１３ｂの概略構成を、それぞれ、図２及び図３に示す。各センサ１３ａ、１３ｂの構成については、後で詳しく説明する。

先ず、各センサ１３ａ、１３ｂにおけるトナー像濃度に対する光量の関係を、図４及び図５に示す。

尚、以下の説明において、添え字ｐは正反射光量を、添え字ｓは乱反射光量を示すものとする。

対象となるトナー像は、黒色像（単色）、或いは、カラー像のいずれも検知することが可能であるが、カラー像である場合には、単色像の場合に比べると、高濃度領域での補正が重要となる。

図４に示すように、トナー像の濃度検出の際の正反射光センサ１３ａの出力、即ち、正反射光の光量（Ｔｐ）による出力は、濃度１．０以上では飽和状態となり十分なセンサ感度が得られない。

従って、本実施例では、濃度１．０未満を、正反射光の光量が所定光量未満となるトナー像の濃度との一次相関関係が得られる「低濃度側領域」として扱う。そして、濃度１．０以上を、正反射光量が該所定光量以上となることで出力が飽和してしまいトナー像の濃度との一次相関関係が低下する「高濃度側領域」として扱う。

一方、図５に示すように、乱反射光センサ１３ｂの出力、即ち、乱反射光の光量（Ｔｓ）による出力は、濃度１．０近傍を底としたＵ字型をしており（この底の部分の検出値を検出値の最低値とする）、センサ出力から濃度を一意に決定できないことが分かる。

次に、本実施例の正反射光センサ１３ａ及び乱反射光センサ１３ｂについて説明する。

正反射光センサ１３ａは、図２に示すように、感光体ドラム１の表面に光を投光する投光手段１３ａｃと、投光手段１３ａｃの投光光によって正反射する光を受光する受光手段１３ａｄとを有している。

投光手段１３ａｃは、ＬＥＤなどの光源１３ａｃ１を備えている。受光手段１３ａｄは、受光素子であるフォトダイオード１３ａｄ１を備えている。投光手段１３ａｃの光源１３ａｃ１と、受光手段１３ａｄのフォトダイオード１３ａｄ１は、感光体ドラム１の法線方向に対して所定角度傾いた角度（例えば、α＝４５°）で配置されている。

正反射光センサ１３ａにおいて、投光手段１３ａｃの光源１３ａｃ１から感光体ドラム１に付着したトナーパッチ（トナー像）ＴＧに測定光を投光すると、トナーパッチＴＧの入射光Ｐは、表面で一部が反射し、一部がトナー層を透過する。トナー層を透過した光は、さらに感光体ドラム１の表面で反射する。

トナーパッチＴＧの表面で反射した光を正反射光Ｔｐとし、感光体ドラム１の表面で反射した光を正反射光Ｂｐとすると、この正反射光Ｔｐ、Ｂｐがフォトダイオード１３ａｄで受光され、その光量が検出される。

一方、乱反射光１３ｂは、図３に示すように、感光体ドラム１の表面に光を投光する投光手段１３ｂｃと、投光手段１３ｂｃの投光光によって反射する光を受光する受光手段１３ｂｄとを有している。

投光手段１３ｂｃは、ＬＥＤなどの光源１３ｂｃ１を備え、受光手段１３ｂｄは、受光素子であるフォトダイオード１３ｂｄ１を備えている。投光手段１３ｂｃの光源１３ｂｃ１と、受光手段１３ｂｄのフォトダイオード１３ｂｄ１は、感光体ドラム１の法線方向に対して所定角度傾いた角度β（例えば、β＝４５°）で配置されている。本実施例にて、受光手段１３ｂｄのフォトダイオード１３ｂｄ１は、感光体ドラム１の法線方向に配置されている。

乱反射光センサ１３ｂにおいては、投光手段１３ｂｃの光源１３ｂｃ１から感光体ドラム１に付着したトナーパッチＴＧに測定光を投光する。トナーパッチＴＧの入射光Ｐは、表面で反射する。

トナーパッチＴＧの表面で反射する乱反射する光Ｔｓを受光手段１３ｂｄのフォトダイオード１３ｂｄ１で受光される。トナー層を透過した光Ｂｓは、感光体ドラム表面に傷がない場合には、感光体ドラム１の表面で正反射し、乱反射光センサ１３ｂの受光手段１３ｂｄによって受光されることはない。

上記したセンサ１３ａ、１３ｂを備えた濃度測定装置で測定したトナーパッチＴＧの測定量は、正反射光の光の場合が図４に示す測定曲線となり、乱反射光の光の場合が図５に示す測定曲線となる。

ただ、図４に示す測定曲線は、正反射光センサ１３ａにて、トナーパッチＴＧによる反射光Ｔｐと感光体ドラム１の反射光Ｂｐとによってトナー量を測定している。そのため、トナーパッチＴＧが所定の付着量となるまでは受光手段１３ａｄの受光素子（フォトダイオード）１３ａｄ１の受光量が減少し、その受光量からトナー濃度を測定することができる。しかし、トナーパッチＴＧの付着量が多くなるとトナーパッチＴＧによる反射光Ｔｐが増加して受光素子１３ａｄ１が飽和状態となる。

ここで、正反射光センサ１３ａの受光素子１３ａｄ１が受光するＴｐ、Ｂｐのうち、光ＢｐはトナーパッチＴＧを通過した光であるので、これらの光ＢｐはトナーパッチＴＧの付着量によって変化する。つまり、トナーパッチＴＧの付着量が多い時は、光Ｂｐは減少し、トナーパッチＴＧの付着量が少ない時は光Ｂｐは増加する。そこで、光Ｂｐを計測することにより、トナーパッチＴＧの付着量を知ることができる。

上記した受光素子１３ａｄ１が受光する光Ｔｐ、Ｂｐのうち、光ＴｐはトナーパッチＴＧによって反射した光であり、乱反射センサ１３ｂの受光素子１３ｂｄ１が受光するトナーパッチＴＧによって反射した光Ｔｓと比例関係にある。

従って、受光素子１３ｂｄ１の出力信号に所定の係数ｋを乗ずることにより、光Ｔｐと近似な値を求めることができる。この結果、受光素子１３ａｄ１の出力信号から、受光素子１３ｂｄ１の出力信号に所定の係数ｋを乗じた値を引くことにより光Ｂｐが求められる。

つまり、受光素子１３ａｄ１の出力信号をＶｏｐ、受光素子１３ｂｄ１の出力信号をＶｏｓとすると、以下の式が成り立つ。
Ｖｏｐ＝Ｂｐ＋Ｔｐ
Ｖｏｓ＝Ｔｓ
Ｔｐ＝ｋＴｓ
上記式よりＢｐが求められる。
Ｂｐ＝Ｖｏｐ−ｋ＊Ｖｏｓ

受光素子１３ａｄ１、１３ｂｄ１は、各々の反射光を光電変換して出力信号Ｖｏｐ、Ｖｏｓを出力する。この出力信号Ｖｏｐ、Ｖｏｓは、図１に示す制御部である、ＣＰＵ、記憶手段等を含む信号処理回路５０に送られる。信号処理回路５０は、内部でＡ／Ｄ変換しその値から上記式Ｂｐ＝Ｖｏｐ−ｋ＊Ｖｏｓを演算してＢｐを算出し、測定データとして出力する。通常、ｋ＝０〜０．９である。

図６は、トナーパッチ濃度に対する算出されたＢｐの関係を示すグラフである。このようにしてトナーパッチＴＧの付着量が測定される。なお、出力信号が小さい場合は、不図示の増幅器を用いてに一定増幅率を与えるようにする。

感光体ドラム１に傷が発生した場合も、上述と同様の考え方を適用し得る。

つまり、感光体ドラム１に傷が発生した場合には、センサ１３ａ、１３ｂにおいては、トナー層を透過し感光体ドラム１に投光された光は、正反射光の光Ｂｐと乱反射光の光Ｂｓとになって反射する。

これら反射光Ｂｐ、Ｂｓは、正反射光の光Ｂｐが、正反射光センサ１３ａの受光手段１３ａｄによって受光され、乱反射光の光Ｂｓが、乱反射光センサ１３ｂの受光手段１３ｂｄによって受光される。

そこで、本実施例では、上記に示した理由から、正反射光と乱反射光を組み合わせることで低濃度部から高濃度部まで一意に濃度を検知する方法として、以下の方法を採用した。

濃度シグナル＝（パッチ正反射光出力電圧−パッチ乱反射光出力電圧×係数）／（下地の
正反射光出力電圧−下地の乱反射光出力電圧×係数） （式１）
とした。

ここで、（パッチ正反射光出力電圧−パッチ乱反射光出力電圧×係数）を「パッチシグナル」と呼び、（下地の正反射光出力電圧−下地の乱反射光出力電圧×係数）を「下地シグナル」と呼ぶ。

光量補正は、ＳＮ比を稼ぐために必要不可欠な技術である。従来どおりの制御方法では、このように感光体ドラムに傷がついてしまうとトナー濃度を誤認識してしまう。傷がついたからといってすぐさま感光体ドラム交換となるのでは、コストの面で不適である。

そこで、本発明では、感光体ドラムに傷がついていても、高濃度側でトナー濃度を正確に検知できる。以下に、本実施例における制御方法について説明する。

感光体ドラムに傷がつくと正反射光量が低下するため、正反射光量が従前と同じとなるまで光量補正が行われる。すなわち、正反射光量はある一定光量となる。そのときの光量をＬ’とする。一方で、感光体ドラムに傷がほぼない状態のときの光量をＬとする。

本実施例における補正方法を図７に示す。図７を参照して、次に説明する。

（１）ステップ１００：
画像形成装置にて、感光体ドラムに傷がない画像形成作動初期時において、光量補正を行った時の光量補正結果である光量Ｌを信号処理回路の記憶部に記憶する。この光量Ｌにて検出した、トナーパッチが存在しない状態での、下地である感光体ドラムの正反射光、乱反射光の出力電圧を測定し、記憶する。

（２）ステップ１０１
そして所定のタイミング（次回タイミング）で次回の光量補正を行う。ここでのタイミングとは、例えば、装置本体放置後、所定の時間経過後の場合は必ず光量補正を行うこととし得る。また、本体装置を起動する度に行ってもよい。

次回のタイミングで光量補正を行った結果での光量Ｌ’を記憶する。そのとき検出した濃度シグナル、即ち、パッチシグナル及び下地シグナルを記憶する。
（３）ステップ１０２：
パッチシグナル、即ち、（パッチ正反射光出力電圧−パッチ乱反射光出力電圧×係数）＞０、即ち、（Ｐ−ｋＳ）＞０、であるか否かを判断する。

（４）ステップ１０４：
Ｐ−ｋＳ＞０でない、即ち、Ｎｏのとき、高濃度域と判定し、Ｌ／Ｌ’（初期時と次回タイミングの光量比）を正反射光及び乱反射光の出力電圧にそれぞれ掛け合わせる。つまり、本実施例では、高濃度域に対して初期時の光量値をパッチ濃度演算に用いる。

この計算では、傷がついている感光体ドラムでは、光量補正によって光量比の分だけ正反射光出力、乱反射光出力が倍増されているため、その逆計算をすることを意味する。

初期時での光量補正結果で得られた下地シグナル（下地情報）でのパッチシグナルを、式１を適用し、そのとき算出された濃度シグナルをトナー濃度とする。

ここで初期時に記憶した下地シグナルを使うことが本発明のもっとも特徴的な箇所である。このことによって感光体ドラムに傷ついたとしても、感光体ドラムに傷がついていないときと同等の性能を維持でき、高精度に検知できる。
（５）ステップ１０３：
Ｐ−ｋＳ＞０のとき、即ち、Ｙｅｓのとき、得られた出力電圧のまま、即ち、パッチ出力電圧を式１を適用し、濃度シグナルをトナー濃度とする。

本実施例では、顕像化されたトナー像（トナーパッチ）の濃度を正反射光により検出する光センサ１３ａと、乱反射光により検出する光センサ１３ｂとを有する。該センサ１３ａ、１３ｂにより色トナー像濃度を検出する際、次回の光量補正のタイミングで、正反射光出力と乱反射光出力との演算結果に応じて、正反射光量と乱反射光量でのトナー像濃度補正方法を変える。初期での光量Ｌと次回での光量Ｌ’の比Ｌ／Ｌ’を各パッチの正反射光量、乱反射光量の出力電圧に掛け、初期の下地シグナルを用いて濃度シグナルを算出する。これにより、感光体ドラムに傷がついていたりしたときでも、トナー像をより高濃度部まで検知することができる。

尚、低濃度領域と高濃度領域の区分は限定されるものではなく、センサの出力状態や、検知対象となるトナー像の色や濃度の具合によって、適宜に変更し得る。感光体ドラムに傷がついた状態のときを中心的に記したが、クリーニング不良によって感光体ドラムにトナーが付着した状態でも、傷がついた状態とセンサ検出として同等と見なせるため、同じ効果を得ることができる。

実施例２
本実施例では、実施例１で用いた２つのセンサ１３ａ、１３ｂを一体型とした濃度検知センサを用いる点に特徴を有している。

本実施例にて、実施例１と同一の部分は省略し、異なる部分のみ説明する。本実施例では、図８に示すような正反射光と乱反射光を同時に検出することができる一体型のセンサ１３を用いた。一体型のセンサ１３は、感光体ドラム１の表面に光を投光する光源（ＬＥＤ）１３ｃと、受光素子としてのフォトダイオード１３ｅ、１３ｆ、１３ｇと、偏光分離プリズム１３ｈ、１３ｉと、を一つの筐体１３Ｓに保持している。光源１３ｃは感光体の法線方向に対して傾いた角度α（例えば、α＝４５°）で備えている。

光源１３ｃから感光体ドラム１に付着したトナーパッチＴＧに測定光を投光すると、Ｐ偏光の光ＰとＳ偏光の光Ｓとを含んだ測定光は偏光分離プリズム１３ｈに入り、プリズム１３ｈにより分離される。光Ｓはフォトダイオード１３ｅに照射され、光ＰのみがトナーパッチＴＧに投光される。トナーパッチＴＧの入射光Ｐは、表面で一部が反射し、一部がトナー層を透過する。トナー層を透過した光は、さらに感光体ドラム１の表面で反射する。

反射光は、トナーパッチＴＧの表面で反射した光は、その偏光が乱され、Ｐ偏光の光ＴｐとＳ偏光の光Ｔｓとを含むようになり、また、感光体ドラムの表面で反射した光は、偏光は乱されることなくＰ偏光の光Ｂｐとなる。

なお、感光体ドラム１に傷が発生した場合には、トナー層を透過し感光体ドラム１に投光された光は、偏光が乱され、Ｐ偏光の光ＢｐとＳ偏光の光Ｂｓとになって反射する。

トナーパッチＴＧ及び感光体ドラム１の表面で反射した光Ｐは、プリズム１３ｉを通過してフォトダイオード１３ｆに入射し、正反射光を検出し、光Ｓはフォトダイオード１３ｇに入射し、乱反射光を検出する。

つまり、これら反射光Ｔｐ、Ｔｓ、Ｂｐ、Ｂｓは、偏光分離プリズムに入射し、Ｐ成分のＴｐ、ＢｐとＳ成分の光Ｔｓ、Ｂｓとに分離される。このように分離された光は、Ｐ偏光の光Ｔｐ、Ｂｐが受光素子１３ｆによって受光され、Ｓ偏光の光Ｔｓ、Ｂｓが受光素子１３ｇによって受光される。

このような一体型センサ１３においても、上記トナー像濃度に対する正反射光（Ｔｐ、Ｂｐ）、乱反射光（Ｔｓ、Ｂｓ）は、図４、図５に示したと同様の挙動を示した。

従って、実施例１と同様に光量比を用いて補正を行うことで、トナー像を高濃度部まで検出することができ、さらにセンサが一体的な構成で済むことから、スペースやコストの点でも効果的であった。

図９に、Ｐ波出力電圧とＳ波出力電圧の関係を示す。黒点は同じ濃度を示す。左に位置している線概形「ａ」は、感光体ドラム１の下地が傷ついていない状態である。

「Ａ」は、感光体ドラム１そのもののＰ波出力電圧、Ｓ波出力電圧の点を示している。

感光体ドラム１に付着したトナー量が増加する（濃度が上がる）に従い、左斜め下へ落ち、ある屈曲点により、傾きを変える。そして、次に右斜め上へ上がる。センサは、ＳＮ比を保つため、Ｐ波出力を一定に保つようにセンサ出力に増幅器を用いて光量補正を行っている。

「Ａ’」は、下地が傷ついている感光体ドラム１の、下地でのＰ波出力電圧、Ｓ波出力電圧の点を示す。傷は、幅約１２μｍ、深さ約１μｍである。

ＡからＡ’は、右側へシフトし、概形全体もシフトしていることが分かる。Ａに比べてＡ’での光量は、およそ２倍であった。この光量をＡでの光量と同じものにしたところ、図１０に示す「Ａ”」のようになった。感光体ドラム１に傷がついていない状態の場合のシグナルと線の傾きは同じであった。高濃度部において（屈曲点以降）は傷がついていない時の出力と傷がついている時の出力とはほぼ同じ出力が得られた。

ここにおいて、係数「ｋ」は、図１０に示すＰ波出力電圧とＳ波出力電圧の関係における、線概形の屈曲点と原点を通る直線の傾きとした。通常、ｋ＝０〜０．９である。

また、あるパッチ正反射光出力電圧（即ち、本実施例のＰ波出力電圧）と、あるパッチ乱反射光出力電圧（即ち、本実施例のＳ波出力電圧）から求められるパッチシグナルは、（パッチ正反射光出力電圧−パッチ乱反射光出力電圧×係数）、即ち、Ｐ−ｋＳである。従って、パッチシグナルは、パッチ正反射光出力電圧とパッチ乱反射光出力電圧の点を通リ、傾きがｋの直線の切片であることが分かる。

これは下地シグナルについても同様のことが言える。つまり、Ａ点における下地シグナルは、Ａ点を通過する傾きｋの直線の切片である。

これは高濃度部においては、光量が増加することによって、出力信号が見かけ上増大していると考えられる。

図１１を使い詳細に説明する。縦軸はＰ波出力電圧、横軸はＳ波出力電圧である。

上述の通り、下地シグナル、パッチシグナルは、ある濃度の点を通り傾きｋとされる直線の切片である。

ここで、Ａ点の下地シグナルをＡ０、ある濃度の点Ａ１のパッチシグナルをＡ１ｓ、高濃度側の点Ａ２のパッチシグナルをＡ２ｓとする。また任意の点をＡｎ、Ａ’ｎとする。そしてそのときのパッチシグナルをＡｎｓ、Ａ’ｎｓとする。

Ａ’点の下地シグナルをＡ’０ｓ、ある濃度の点Ａ’１のパッチシグナルをＡ’１ｓ、高濃度側の点Ａ’２のパッチシグナルをＡ’２ｓとする。各点線の切片が、下地シグナル、パッチシグナルである。

濃度シグナル計算では、上記式１より
傷がついていない感光体ドラムでは、
濃度シグナル＝Ａ１ｓ／Ａ０ｓ
傷がついている感光体ドラムでは、
濃度シグナル＝Ａ’１ｓ／Ａ’０ｓ
である。

三角形の相似の関係からＡ１ｓ／Ａ０ｓ＝Ａ’１ｓ／Ａ’０ｓである。これにより、高濃度域前（屈曲点前の濃度域）では濃度シグナルは、感光体ドラムに傷がついていてもいなくても正確に検知できている。

一方、高濃度側の各点について濃度シグナルを算出すると、
傷がついていない感光体ドラムでは、
濃度シグナル＝Ａ２ｓ／Ａ０ｓ
傷がついている感光体ドラムでは、
濃度シグナル＝Ａ’２ｓ／Ａ’０ｓ
である。

この濃度シグナル同士は値が異なり、傷がついたドラムでは正確に検知できていないこととなる。

傷がついている感光体ドラムは、傷がついていない感光体ドラム上にトナーが付着している状態と検知されている。

光量補正は、ＳＮ比を稼ぐために必要不可欠な技術である。従来どおりの制御方法では、このように感光体ドラムに傷がついてしまうとトナー濃度を誤認識してしまう。傷がついたからといってすぐさま感光体ドラム交換となるのでは、コストの面で不適である。

そこで、本発明では、感光体ドラムに傷がついていても、高濃度側でトナー濃度を正確に検知できる。以下に、本実施例における制御方法について説明する。

感光体ドラムに傷がつくと正反射光量が低下するため、正反射光量が従前と同じとなるまで光量補正が行われる。すなわち、正反射光量はある一定光量となる。そのときの光量をＬ’とする。一方で、感光体ドラムに傷がほぼない状態のときの光量をＬとする。

本実施例における補正方法を図１２に示す。図１２をも参照して、次に説明する。

（１）ステップ１００：
画像形成装置にて、感光体に傷がない画像形成作動初期時において、光量補正を行った時の光量補正結果である光量Ｌを制御部５０の記憶部に記憶する。この光量Ｌにて検出した、トナーパッチが存在しない状態での、下地である感光体ドラムのＰ波（正反射光）、Ｓ波（乱反射光）の出力電圧を測定し、記憶する。

（２）ステップ１０１
そして所定のタイミング（次回タイミング）で次回の光量補正を行う。ここでのタイミングとは、例えば、装置本体放置後、所定の時間経過後の場合は必ず光量補正を行うこととし得る。また、本体装置を起動する度に行ってもよい。

次回のタイミングで光量補正を行った結果での光量Ｌ’を記憶する。そのとき検出したＡ’ｎ点での濃度シグナル、即ち、パッチシグナルパッチシグナル及び下地シグナルを記憶する。

（３）ステップ１０２：
Ａ’ｎ点でのパッチシグナルＡ’ｎｓの正負を判断する。例えば、図１１にて、Ａ’２点では負であり、Ａ’１点では正である。

（４）ステップ１０４：
Ａ’ｎ点でのパッチシグナルＡ’ｎｓ≦０のとき、即ち、Ｎｏのとき、高濃度域と判定し、Ｌ／Ｌ’（初期時と次回タイミングの光量比）をＡ’ｎの検出したＰ波、Ｓ波の出力電圧にそれぞれ掛け合わせる。

この計算では、傷がついている感光体ドラムでは、光量補正によって光量比の分だけＰ波出力、Ｓ波出力が倍増されているため、その逆計算をすることを意味する。

初期時での光量補正結果で得られたＡ点での下地シグナルＡｏｓ、Ａ’ｎでのパッチシグナルＡ’ｎｓを、式１を適用し、そのとき算出された濃度シグナルをトナー濃度とする。つまり、高濃度域に対して初期時の光量値をパッチ濃度演算に用いる。

ここで初期時に記憶したＡ点での下地シグナルを使うことが本発明のもっとも特徴的な箇所である。このことによってドラムに傷ついたとしても、ドラムに傷がついていないときと同等の性能を維持でき、高精度に検知できる。

（５）ステップ１０３：
Ａ’ｎ点でのパッチシグナルＡ’ｎｓ＞０のとき、即ち、Ｙｅｓのとき、得られた出力電圧のまま、すなわちパッチ出力電圧を式１を適用し、濃度シグナルをトナー濃度とする。ただし、本実施例では、正反射光出力電圧はＰ波出力電圧、乱反射光出力電圧はＳ波出力電圧である。

本実施例では、顕像化されたトナー像（トナーパッチ）の濃度をＰ波（正反射光）により検出する光センサ１３ｆと、Ｓ波（乱反射光）により検出する光センサ１３ｇとを有する。該センサ１３ｆ、１３ｇにより色トナー像濃度を検出する際、次回の光量補正のタイミングで、正反射光出力と乱反射光出力との演算結果に応じて、正反射光量と乱反射光量でのトナー像濃度補正方法を変える。初期での光量Ｌと次回での光量Ｌ’の比Ｌ／Ｌ’を各パッチのＰ波、Ｓ波出力電圧に掛け、初期の下地シグナルを用いて濃度シグナルを算出する。これにより、感光体ドラムに傷がついていたりしたときでも、トナー像をより高濃度部まで検知することができる。

尚、低濃度領域と高濃度領域の区分は限定されるものではなく、センサの出力状態や、検知対象となるトナー像の色や濃度の具合によって、適宜に変更し得る。感光体に傷がついた状態のときを中心的に記したが、クリーニング不良によって感光体にトナーが付着した状態でも、傷がついた状態とセンサ検出として同等と見なせるため、同じ効果を得ることができる。

また、上記実施例では、実施例１、２に記載するような補正方法を説明したが、これらの補正方法と異なる補正方法を適宜用いることも可能である。

更に、トナー像濃度を像担持体としての感光体ドラム上ではなく、像担持体として転写体（記録紙の紙面上を含む）や、転写体を搬送する転写ベルトや、中間転写体上で検出しても本発明による効果を得ることができる。

記録材のような転写体や、転写ベルトや、中間転写体上に形成したトナー像を濃度検知センサで検出する構成の画像形成装置は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。

１ 感光体ドラム（像担持体）
１３ 濃度検知センサ
１３ａ 正反射光センサ
１３ｂ 乱反射光センサ
１３ｃ ＬＥＤ
１３ｄ フォトダイオード

Claims (4)

1. 像担持体に形成したトナー像の濃度を、正反射光により検出する濃度検知センサと、乱反射光により検出する濃度検知センサとを備え、前記濃度検知センサの検出値及び補正された検出値に基づいてトナー像の濃度検出を行う画像形成装置であって、
   初期時の光量と次回のタイミングの光量を記憶手段に記憶し、正反射光出力と乱反射光出力との演算結果に応じて、初期時の光量と次回のタイミングの光量との比を正反射光出力電圧と乱反射光出力電圧に掛け合わせて、初期の下地情報を用いて濃度検知センサの検出値を算出する制御部を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
2. 高濃度域に対して初期時の光量値をパッチ濃度演算に用いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記正反射光の濃度検知センサと、前記乱反射光の濃度検知センサを共に有する一体型の濃度検知センサを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体は、感光体であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。

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