JP2012103567A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer.
従来、電源が投入された直後やプリントアウト枚数の累積が所定枚数に達したとき等の所定のタイミングに、正反射光と拡散反射光の両方を同時に検出可能な正反射光受光素子と拡散反射光受光素子とを有する光学的検出手段である光学センサを用いてプロセスコントロールなどの作像条件調整制御を実施する画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a regular reflection light receiving element and diffuse reflection that can detect both specular reflection light and diffuse reflection light at the same time immediately after the power is turned on or when the cumulative number of printouts reaches a predetermined number. An image forming apparatus that performs image forming condition adjustment control such as process control using an optical sensor that is an optical detection unit having a light receiving element is known (for example, see Patent Document 1).
作像条件調整制御は、例えば次のように行われる。まず、光学センサの発光素子から発した光を像担持体である中間転写ベルトの表面の地肌部(トナーが付着していない部分)で反射させ、反射した正反射光を光学センサの正反射光受光素子で受光し正反射光に応じた出力値を出力する。次に、予め定められた形状の基準トナー像を感光体の表面に形成し、その基準トナー像を中間転写ベルト上に転写して、発光素子から発した光を基準トナー像で反射させ、反射した拡散反射光を拡散反射光受光素子で受光し拡散反射光に応じた出力値を出力する。そして、中間転写ベルト表面の地肌部における前記出力値を基準値として、この基準値と基準トナー像における前記出力値とを比較して基準トナー像のトナー濃度(単位面積あたりにおけるトナー付着量)を把握する。このようにして把握したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体の一様帯電電位、現像バイアス、感光体に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する。このような作像条件調整制御により、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。 The image forming condition adjustment control is performed as follows, for example. First, the light emitted from the light emitting element of the optical sensor is reflected by the background portion (the portion where the toner is not attached) on the surface of the intermediate transfer belt as an image carrier, and the reflected regular reflected light is reflected by the optical sensor. Light is received by the light receiving element and an output value corresponding to the specularly reflected light is output. Next, a reference toner image having a predetermined shape is formed on the surface of the photoconductor, the reference toner image is transferred onto the intermediate transfer belt, and the light emitted from the light emitting element is reflected by the reference toner image. The diffuse reflected light is received by the diffuse reflected light receiving element, and an output value corresponding to the diffuse reflected light is output. Then, using the output value at the background portion of the surface of the intermediate transfer belt as a reference value, the reference value and the output value of the reference toner image are compared, and the toner density (toner adhesion amount per unit area) of the reference toner image is determined. To grasp. Based on the toner density thus grasped, control of the uniform charging potential of the photosensitive member, the developing bias, the optical writing intensity to the photosensitive member, and the toner concentration of the developer so that the toner density becomes a desired density. Adjust imaging conditions such as target values. Such image forming condition adjustment control makes it possible to perform a printout with a stable image density over a long period of time.
しかしながら、光学センサに中間転写ベルトからの正反射光を受光する正反射光受光素子と、トナー像からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光素子とをそれぞれ別個の受光素子で設けると、コストが増大するといった問題が生じる。 However, if the optical sensor is provided with a specular reflection light receiving element that receives specular reflection light from the intermediate transfer belt and a diffuse reflection light receiving element that receives diffuse reflection light from the toner image as separate light receiving elements, the cost is reduced. There arises a problem that increases.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、低コスト化を図りつつ、トナー濃度を検出できる画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of detecting the toner density while reducing the cost.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、画像形成装置において、表面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記像担持体の垂線のうち上記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が上記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をm1、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をm2、前記受光手段の受光領域をd、前記受光領域dが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ1、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ1との成す角のうち最も狭角である角度をθ2、前記発光中心からの照射光開き角度をθ3、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ4とした場合に、d=(m1+m2)×{tan(θ1+θ2)−tanθ2}の関係を満たし、且つ、θ4<θ2と(θ3+θ4)>(θ1+θ2)との少なくとも一方の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記光学的検出手段と上記像担持体とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、前記光学的検出手段による前記像担持体の検出方向が、前記光学的検出手段と前記像担持体とのどちらか一方の移動方向と平行であ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1、2または3の画像形成装置において、上記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも上記光学的検出手段による上記像担持体からの正反射光の検出値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段によるトナー像からの拡散光の検出値を用いて、トナー濃度を算出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1、2または3の画像形成装置において、上記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも上記光学検出手段による上記像担持体からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記光学検知検出手段による検出値の最大値を用いてトナー濃度を算出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1、2または3の画像形成装置において、上記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも上記光学検出手段による上記像担持体からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合には、前記光学的検知手段による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、前記像担持体からの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、前記像担持体からの正反射光を受光した際の検出値とを差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値を用いることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, a straight line that intersects a light emission center of the light emitting means and a straight line that connects a point at which the straight line intersects the image carrier among the perpendicular lines of the image carrier. M1, the distance between the straight line that intersects the light receiving center of the light receiving means and the straight line that intersects the point where the straight line intersects the image bearing body, m2, the light receiving area of the light receiving means d, The light receiving area d maintains a specular reflection angle at which the specular reflection light from the image carrier can be received, and the irradiation light opening angle from the light emission center is θ1, and a straight line that intersects the light emission center among the perpendicular lines of the image carrier. And the irradiation light opening angle θ1 is the narrowest angle θ2, the irradiation light opening angle from the light emission center is θ3, and the straight line intersecting the light emission center among the perpendiculars of the image carrier and the Formation with irradiation light from the emission center When the narrowest angle among the angles is θ4, the relationship d = (m1 + m2) × {tan (θ1 + θ2) −tanθ2} is satisfied, and θ4 <θ2 and (θ3 + θ4)> (θ1 + θ2) It is characterized by satisfying at least one of the relationships.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second aspect, any one of the optical detection means and the image carrier is movable in a direction parallel to the opposing surfaces, The detection direction of the image carrier by the optical detection means is parallel to the moving direction of one of the optical detection means and the image carrier.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, or third aspect, the toner density calculating means calculates at least the image carrier by the optical detection means when calculating the density of a black toner image. Using the detection value of specularly reflected light from the body, when calculating the density of a toner image of a color different from black, the toner density is calculated using at least the detection value of diffused light from the toner image by the optical detection means It is characterized by doing.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, or third aspect, the toner density calculating means calculates at least the image carrier by the optical detecting means when calculating the density of a black toner image. When the density of a toner image having a color different from black is calculated using the output value of specularly reflected light from the toner, the toner density is calculated using the maximum value of the detected value by the optical detection detecting means. Is.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, or third aspect, the toner density calculating means calculates at least the image carrier by the optical detecting means when calculating the density of a black toner image. When calculating the density of the toner image having a color different from black using the output value of the regular reflection light from the image, the image holding is performed for each of a plurality of detection timings set in advance by the optical detection unit. Calculating a difference value obtained by subtracting a detection value when receiving regular reflection light from the image carrier from a detection value when receiving regular reflection light from the body and diffuse reflection light from the toner image; A cumulative value obtained by accumulating the difference values is used.
本発明においては、光学的検出手段が有する受光手段で受光した反射光の検出値を、トナー濃度算出手段により前記正反射光成分と前記拡散反射光成分とに分離してトナー像のトナー濃度を算出することができる。これにより、像担持体からの正反射光を受光する正反射光受光手段と、トナー像からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段とをそれぞれ別個で設ける必要がない。よって、受光手段の数を減らせる分、低コスト化を図ることができる。 In the present invention, the detected value of the reflected light received by the light receiving means included in the optical detecting means is separated into the regular reflected light component and the diffuse reflected light component by the toner density calculating means to obtain the toner density of the toner image. Can be calculated. Accordingly, it is not necessary to separately provide the regular reflection light receiving unit that receives the regular reflection light from the image carrier and the diffuse reflection light reception unit that receives the diffuse reflection light from the toner image. Therefore, the cost can be reduced by reducing the number of light receiving means.
以上、本発明によれば、低コスト化を図りつつ、トナー濃度を検出できるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that the toner density can be detected while reducing the cost.
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ(以下、プリンタという)100に適用した場合の実施形態について説明する。
図2は、このプリンタ100の概略構成を示す構成図である。このプリンタ100は、図2に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体と、転写材Sを収納する引き出し可能な給紙カセット21とを備えている。装置本体の中央部には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンダ(M)、黒(Bk)の各色のトナー像を形成するための画像形成ユニット1Y、1C、1M、1Bkを備えている。以下、各符号の添字Y、C、M、Bkは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a full-color printer (hereinafter referred to as a printer) 100 as an image forming apparatus will be described.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the
図3は、像形成手段の概略構成を示す構成図である。図2及び図3に示すように本実施形態においては、像担持体としてのドラム状の感光体2Y,2C,2M,2Bk、帯電手段としての帯電ローラ3Y,3C,3M,3Bk、画像書込手段(露光手段)としてのレーザー露光装置20及び現像手段としての現像装置4Y,4C,4M,4Bk、感光体表面の転写残トナーを除去するクリーニング装置6Y,6C,6M,6Bkを少なくとも有するユニットとして、各色の画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Bkが複数組(本実施形態では4組)構成され、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)の各色の上記画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Bkが、ループ状に走行する像担持体としての中間転写ベルト7の水平な張架面に対向して、その下部に左からY、C、M、Bkの順に配設されている。また、各色の画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Bkは4組とも同じ構成にしてある。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the image forming means. As shown in FIGS. 2 and 3, in the present embodiment, drum-
帯電ローラ3Y,3C,3M,3Bkは、それぞれ所定の電位に保持されたトナーと同極性の帯電(本実施形態においてはマイナス帯電)によって感光体2Y,2C,2M,2Bkに対して帯電作用を行い、感光体2Y,2C,2M,2Bkに一様な電位を与える。なお、帯電手段としては帯電ローラに限るものではなく、帯電ブラシや帯電チャージャ等の種々のものを適宜使用することができる。
The
レーザー露光装置20は、帯電ローラ3Y,3C,3M,3Bkに対して感光体2Y,2C,2M,2Bkの回転方向下流側で現像装置4Y,4C,4M,4Bkの上流側を露光する。また、また、レーザー露光装置20は、感光体2Y,2C,2M,2Bkの回転軸と平行に主走査方向に露光走査するように配置されている。
The
レーザー露光装置20は、例えば、半導体レーザー(LD)からなる光源と、コリメートレンズやシリンドリカルレンズ等からなるカップリング光学系(またはビーム整形光学系)と、回転多面鏡等からなる光偏向器と、光偏向器で偏向されたレーザー光を感光体2上に集光する結像光学系等からなり、別構成で設けた図示しない画像読み取り装置によって読み取られメモリに記録された各色の画像データ(あるいはパーソナルコンピュータ等の外部機器から入力された各色の画像データ)に従って強度変調されたレーザー光LY,LC,LM,LBkによって各色用の感光体2Y,2C,2M,2Bkの感光層を像露光し、各色毎の静電潜像を形成する。なお、画像書込手段(露光手段)としては、上記のレーザー露光装置20の他に、発光ダイオードアレイ(LEDアレイ)とレンズアレイ等を組み合わせたLED書き込み装置なども用いることができる。
The
感光体2Y,2C,2M,2Bkは、導電性円筒状支持体の表面に形成された下引き層上に、上記感光層として電荷発生層(下層)、電荷輸送層(上層)の順、またはこの逆の順にこれらの感光層が積層されている。また、上記電荷輸送層または上記電荷発生層の表面にさらに公知の表面保護層、例えば熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを主体とするオーバーコート層などが形成されていてもよい。また、本実施形態では、感光体2Y,2C,2M,2Bkの導電性円筒状の支持体は接地されている。
The
現像装置4Y,4C,4M,4Bkは、感光体2の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体2の回転方向と順方向に回転する円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミニウム材で形成された現像スリーブ41Y,41C,41M,41Bkを有し、現像装置4内部には各色毎の現像色に従いイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)の一成分あるいは二成分現像剤を収容している。本実施形態においては、一例として現像装置4内部にトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤(本実施形態においてトナーはマイナス帯電)を収容しており、この場合、現像スリーブ41内には、複数の固定磁石あるいは複数の磁極が着磁されたマグネットロールが配置される。また、各色の現像装置4Y,4C,4M,4Bkには、容器内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌・搬送部材42や、各色のトナーボトル37からトナーが補給される補給部43が設けられている。さらに各色の現像装置4Y,4C,4M,4Bkには、必要に応じて容器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ44Y,44C,44M,44Bkが設けられる。
The developing
各色の現像装置4Y,4C,4M,4Bkの現像スリーブ41Y,41C,41M,41Bkは図示しない突き当てコロ等により、感光体2Y,2C,2M,2Bkのドラム面と所定の間隙、例えば100[μm]から500[μm]の間隙を開けて非接触に保たれており、その現像スリーブ41Y,41C,41M,41Bkに対して直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加することにより、接触または非接触の反転現像を行い、感光体2Y,2C,2M,2Bkの表面上にトナー画像を形成する。
The developing
クリーニング装置6Y,6C,6M,6Bkは、例えばクリーニングブレード61とクリーニングローラ(またはクリーニングブラシ)62を有し、クリーニングブレード61は、感光体表面のカウンタ方向に当接して設けられている。
The
中間転写体であり像担持体である中間転写ベルト7は、二次転写バックアップローラを兼ねる駆動ローラ8、支持ローラ9、テンションローラ10a,10b及びバックアップローラ11に内接して張架され、中間転写ベルト7の回転方向が図中の矢印で示す反時計方向になるように設けられている。
The
また、駆動ローラ8に対向して中間転写ベルト7を介して二次転写ローラ14が設けられている。そしてベルトクリーニング装置12のクリーニングブレード12aが支持ローラ9の位置の中間転写ベルト7に、カウンタ方向に当接して設けられている。また、同様に、中間転写ベルト7を挟んで各色毎の一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Bkが感光体2Y,2C,2M,2Bkに対向して設けられている。
Further, a
この中間転写ベルト7は、体積抵抗が106[Ω・cm]から1012[Ω・cm]の無端ベルトであり、例えばポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)等の樹脂材料や、EPDM、NBR、CR、ポリウレタン等のゴム材料にカーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりしたものが用いられ、厚みは、樹脂材料の場合50[μm]から200[μm]程度、ゴム材料の場合は300[μm]から700[μm]程度の設定にすることが好ましい。なお、樹脂ベルト上にゴム層を設けたり、さらに表層にコーティング層を設けたりすることもある。また、中間転写ベルト7の表面にトナーが固着することを防止するためやクリーニング性の向上のために、ベルト表面にフッ素系樹脂等の離型剤または潤滑剤を塗布する手段を設けることもある。
This
中間転写ベルト7の駆動は図示しない駆動モータによる駆動ローラ8の回転によって行われる。駆動ローラ8は、例えばステンレス鋼等の導電性芯金(図示せず)の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴムや樹脂材料にカーボン等の導電性フィラーを分散させた導電性または半導電性材料を被覆したものが用いられる。
The
一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Bkは、中間転写ベルト7を挟んで感光体2Y,2C,2M,2Bkに対向して設けられ、中間転写ベルト7と感光体2Y,2C,2M,2Bkとの間に転写域を形成する。一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Bkには、図示しない直流電源によりトナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の直流電圧を印加し、上記転写域に転写電界を形成することによって、感光体2Y,2C,2M,2Bk上に形成される各色のトナー像が中間転写ベルト7上に転写される。
The
この各色毎の第1の転写手段である一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Bkは、例えば外径8[mm]のステンレス鋼等の導電性芯金(図示せず)の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりして、体積抵抗が105[Ω・cm]から109[Ω・cm]程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが5[mm]、ゴム硬度が20[°]から70[°]程度(Asker−C)の半導電性弾性ゴム(図示しない)を被覆して形成される。
The
転写材Sの表面に転写を行う二次転写ローラ14は中間転写ベルト7を挟んで接地された駆動ローラ8に対向して設けられ、トナーの帯電極性とは反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の直流電圧が直流電源によって印加され、中間転写ベルト7上に担持された重ね合わせトナー画像を転写材Sの表面に二次転写ローラ14を介して転写する。
The
中間転写ベルト7上のカラートナー像を転写材S上に再転写する第2の転写手段である二次転写ローラ14は、例えば外径16[mm]のステンレス鋼等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりして、体積抵抗が105[Ω・cm]から109[Ω・cm]程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが7[mm]、ゴム硬度が20[°]から70[°]程度(Asker−C)の半導電性弾性ゴム(図示しない)を被覆して形成される。この二次転写ローラ14は一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Bkと異なり、トナーが接するため表面に半導電性のフッ素樹脂やウレタン樹脂等の離型性の良いものを被覆する場合がある。また、駆動ローラ8は前述したように、ステンレス鋼等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、EPDM、シリコン等のゴムや樹脂材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりした半導電性材料を、厚さが0.05[mm]から0.5[mm]程度に被覆して形成される。
The
感光体2Y,2C,2M,2Bkや中間転写ベルト7の表面に接したクリーニングブレード61,12aは、板金ホルダー上に厚み1[mm]から3[mm]でJIS−A硬度が60[°]から80[°]の板状のウレタンゴムを接着し、自由長が5[mm]から12[mm]程度になるようにしたものであり、荷重5[gf]から50[gf]程度で感光体2Y,2C,2M,2Bkや中間転写ベルト7に当接されている。また、ブレードが捲れあがらないようにブレード先端部にふっ素コーティングを施したり、相手側が帯電しないように導電性のウレタンゴムを使用したりすることもある。
The
転写紙等の転写材Sは給紙カセット21等から給紙ローラ27により一枚ずつ搬送され、レジストローラ13を経て二次転写ローラ14と駆動ローラ8に挟まれた中間転写ベルト7に重ねられるように搬送され、二次転写部で中間転写ベルト7からトナー像の転写を受けて定着手段である定着装置15に送られ、定着装置15の定着ローラ15aと加圧ローラ15bによる熱溶着による定着がなされて排紙部18に排紙される。
The transfer material S such as transfer paper is conveyed one by one by a
なお、本実施形態においては、感光体2Y,2C,2M,2Bkの帯電手段として帯電ローラ3Y,3C,3M,3Bkを用い、一次転写部材として一次転写ローラ5Y,5C,5M,5Bkを用いており、有害なオゾンの発生の抑制という観点からは好ましいが、これに限られるものでなく、コロトロン放電器を非接触の状態の帯電手段や一次転写手段として使うこともできる。
In the present embodiment, charging
また、上記二次転写部より中間転写ベルト7の回転方向下流側に、中間転写ベルト7における駆動ローラ17への掛け回し箇所に対してそのおもて面側から所定の間隙を介して対向する、光学的検出手段としての光学センサ160を複数設けた光学センサユニット16が配設されている(図4参照)。この光学センサユニット16は、中間転写ベルト7上に形成された作像条件調整制御用のトナー濃度(トナー付着量)を階調的に変化させた複数のトナー像からなる階調パターンを検出することができる。具体的には、図4に示すように、光学センサユニット16には、Bk色の階調パターンSkを検出する光学センサ160Bk、M色の階調パターンSmを検出する光学センサ160M、C色の階調パターンScを検出する光学センサ160C、Y色の階調パターンSyを検出する光学センサ160Yを備えている。(以下の説明において、各色の光学センサを区別しない場合は、色符号を削除して、説明を行う。)
Further, the
図1に示すように、トナー状態検出装置である光学的検出手段の光学センサ160は、反射型の光学センサであり、光学センサ160と中間転写ベルト7それぞれの対向面(光学センサ160の底面160a及び中間転写ベルト7の表面)が平行となるように、光学センサ160が中間転写ベルト7の表面に対向して配設されている。そして、光学センサ160の発光部161から照射され中間転写ベルト7や中間転写ベルト7上のトナー像で反射された反射光を受光部162で受光し検出する。ここで、中間転写ベルト7には中間転写ベルト7の一部とみなせる部材などを含む(中間転写ベルト7に反射特性の異なる部材が加工されている場合など)。また、発光部161にはLEDなどの光源を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the
図5に作像条件調整制御に係るブロック図を示す。
光学センサ160から得られたアナログ信号は、ADC(ADコンバータ)151でのデジタル変換処理によってデジタル化されて、トナー濃度算出手段として機能するCPU152によりトナー濃度をROM153やRAM154などに記憶された情報を用いて算出などにより推定し、その推定したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体2の一様帯電電位、現像バイアス、感光体2に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する作像条件調整制御を制御デバイス155によって行う。これにより、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
FIG. 5 is a block diagram relating to image forming condition adjustment control.
The analog signal obtained from the
光学センサ160の詳細図を図6に示す。
光学センサ160の発光部161の発光中心と受光部162とが中間転写ベルト7の表面に対向しており、中間転写ベルト7の垂線のうち発光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト7と交わる点を結んだ直線の距離をm1、中間転写ベルト7の垂線のうち受光部162の受光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト7と交わる点を結んだ直線の距離をm2、受光部162の受光領域をd、受光領域dが中間転写ベルト7からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する発光中心からの照射ビーム開き角度をθ1、中間転写ベルト7の垂線のうち発光中心と交わる直線と照射ビーム開き角度θ1との成す角のうち最も狭角である角度をθ2、発光中心からの照射ビーム開き角度をθ3、中間転写ベルト7の垂線のうち発光中心と交わる直線と発光中心からの照射ビームとの成す角のうち最も狭角である角度をθ4とした場合に、数1の関係を満たす。
A detailed view of the
The light emission center of the
本実施例に用いた各値は、m1=10[mm]、m2=5[mm]、θ1=7[度]、θ2=14[度]であり、受光部162の受光領域は、d=2[mm]となっている。このとき、発光部161からの光束は、θ3=10.1[度]、θ4=12[度]から成る領域で、中間転写ベルト7または中間転写ベルト7上のトナー像へ照射される。
The values used in this example are m1 = 10 [mm], m2 = 5 [mm], θ1 = 7 [degree], θ2 = 14 [degree], and the light receiving area of the
上記の光学センサ160により、中間転写ベルト7上のトナー像を検出する。
光学センサ160による検知方向が図6に図示した矢印方向の場合、検知側である光学センサ160)が図中矢印方向に移動する場合や、被検知側である中間転写ベルト7が図中矢印方向に移動する場合が考えられるが、どちらが移動しても相対的な位置関係は同等となるので、本実施形態では中間転写ベルト7が図中矢印方向に移動する場合について説明する。
The toner image on the
When the detection direction by the
中間転写ベルト表面の光沢度は、光沢度計:JIS8741、20度光沢度:Rs=100[%]、明度は、分光光度計:X−rite、Lab:L=5の場合、マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト7が、トナー状態検出状態の検知領域を通過すると、図7(i)のような出力信号が得られた。これは、主に、中間転写ベルト7からの正反射光成分(ii)とトナーからの拡散反射光成分(iii)の合成によるものと考えた。
When the glossiness of the surface of the intermediate transfer belt is a gloss meter: JIS8741, 20 ° glossiness: Rs = 100 [%], and the brightness is a spectrophotometer: X-rite, Lab: L = 5, a magenta toner image is obtained. When the carried
中間転写ベルト7からの正反射光成分(ii)は、トナー像が無い状態では所定の出力信号を出力するが、トナー像が光学センサ160の正反射光を検知する検知領域内に入ってくると、中間転写ベルト地肌部からの正反射光が減少し、光学センサ160の正反射光を検知する検知領域内にから出ていくと、再び、中間転写ベルト地肌部からの正反射光が上昇する。
The specularly reflected light component (ii) from the
トナーからの拡散反射光成分(iii)は、トナー像が光学センサ160の拡散反射光を検知する検知領域内に入ってくると、トナーによる拡散反射光が増え、トナー像が光学センサ160の拡散反射光を検知する検知領域内から出て行くと、トナーによる拡散反射光が減少する。
The diffuse reflection light component (iii) from the toner increases when the toner image enters the detection area where the
ここで、本願発明者は、図7のロとニ及びニ’とロ’の、正反射光と拡散反射光の出力変化点のタイミングの差に着目した。そして、正反射光と拡散反射光の出力変化点に差があるということから、光学センサ160の一つの出力から正反射光成分と拡散反射光成分とを分離して、拡散反射光を取り出すことが可能であると考えるに至った。すなわち、光学センサ160から出力された同一の出力値から、正反射光成分と拡散反射光成分とを完全に分離させることが可能であると見出したのである。
Here, the inventor of the present application paid attention to the difference in the timing of the output change points of the regular reflection light and the diffuse reflection light between B and D and D 'and B' in FIG. Since there is a difference between the output change points of the specular reflected light and the diffuse reflected light, the specular reflected light component and the diffuse reflected light component are separated from one output of the
光学センサ160が有する受光部162で受光した反射光の出力値(検出値)を、CPU152により正反射光成分と拡散反射光成分とに分離してトナー像のトナー濃度を算出することができることで、中間転写ベルト7からの正反射光を受光する正反射光受光部と、トナー像からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光部とをそれぞれ別個で設ける必要がなく、受光部の数を減らせる分、低コスト化を図ることができる。
By allowing the
ここで、正反射光成分と拡散反射光成分とを分離して、拡散反射光を抽出することが可能である条件としては、光学センサ160の正反射光を検知する検知領域と、光学センサ160の拡散反射光を検知する検知領域とが完全に一致しないことが重要になる。
Here, as conditions under which the specular reflection light component and the diffuse reflection light component can be separated and the diffuse reflection light can be extracted, a detection region for detecting the specular reflection light of the
光学センサ160より、中間転写ベルト7やトナー像に光が照射されると、正反射光は鏡面反射角を保持する受光範囲内でしか受光できない。一方、拡散反射光は空間に拡散するので、鏡面反射角にかかわらず受光領域へ突入することが可能である。このことから、数2と数3との少なくとも一方の関係を満たすことで、光学センサ160から出力された同一の出力値から、正反射光成分と拡散反射光成分とを分離して拡散反射光を抽出することが可能となる。
When light is irradiated from the
ここで、光学センサ160と中間転写ベルト7とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、光学センサ160による中間転写ベルト7の検出方向が、光学センサ160と中間転写ベルト7とのどちらか一方の移動方向と平行であることで、数1の関係を満たし、且つ、数2と数3との少なくとも一方の関係を満たすことを維持することができる。
Here, either one of the
本実施例の場合、図7におけるイ−ロ間の出力は、光学センサ160の検知領域がベルト地肌部領域であることを意味している。図7におけるロ−ニ間の出力は、光学センサ160の検知領域にトナー像が突入しはじめ、非トナー像領域の中間転写ベルト7からの出力と、トナー像領域からの出力(拡散反射光)が混在し、また、正反射光受光領域にはまだトナー像が突入していないことを意味している。図7におけるニ−ニ’間の出力は、光学センサ160の正反射光受光領域にトナー像領域が突入していることを意味している。
In this embodiment, the output between the arrows in FIG. 7 means that the detection area of the
したがって、ロ−ニ間の出力やニ’−ロ’間の出力の変化量が、トナーによる拡散反射光成分のみの出力の変化量と言え、この領域の情報を用いることで、トナー濃度を推定することができる。 Therefore, the output change between the lonely and the output between the two '--ro' can be said to be the change in the output of only the diffuse reflected light component by the toner, and the toner density is estimated by using the information in this region. can do.
ここで、黒色のトナーは光の大部分を吸収してしまう特性から、拡散光はほとんど得られない。すなわち、黒色のトナーは拡散反射光がほとんどないため正反射光が支配的になり、図7におけるロ−ニ間やニ’−ロ’間の領域での拡散反射光成分の出力がほとんどない。 Here, since the black toner absorbs most of the light, hardly any diffused light can be obtained. That is, since the black toner has almost no diffuse reflection light, the specular reflection light is dominant, and there is almost no output of the diffuse reflection light component in the region between the ronies and between the two '-ro' in FIG.
そこで、黒色のトナー像の場合には、ニ−ニ’間の領域の情報、言い換えれば、光学センサ出力の最小値を用いる。黒色のトナー像の場合には、検出時のノイズとなる拡散反射光がほとんどないことから、拡散反射光が入ってもよい構成をとることができる。すなわち、上述の光学センサ160で何ら問題はなく、逆に、従来のように拡散反射光を排除するような複雑な光学センサ160の構成(光路を絞ったり、アパーチャー形状を工夫したり)をとることで生じていた課題が解消されることになるため、黒色のトナー像の検知としても効果は大きい。
Therefore, in the case of a black toner image, information on the area between the knees, in other words, the minimum value of the optical sensor output is used. In the case of a black toner image, since there is almost no diffuse reflection light that becomes noise at the time of detection, a configuration in which diffuse reflection light may enter can be adopted. That is, there is no problem with the above-described
黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度推定方法としては、以下を考案した。
画像形成装置における光学センサ160の出力は、予め校正しておく必要がある。例えば、トナーがない地肌部やトナーや中間転写ベルト7とは別の基準体を光学センサ160で検知した際に、所定の出力となるようにしておく。ここで、光学センサ160の制御フローを図8に示す。光学センサ160による検知を行う際に光源であるLEDをONにし(S1)、LEDの出力が安定するLED安定時間を待った後に(S2)、センサ出力を読み取り(S3)、その後、LEDをOFFにして検知を終了する(S4)。
The following was devised as a method for estimating the toner density of a toner image having a color different from black.
The output of the
画像形成装置において、CPU152でトナー濃度を推定するモードが実行されると、所定のタイミングより、光学センサ160によって中間転写ベルト表面やその表面に形成されたトナー像の検出を始める。
In the image forming apparatus, when the
画像形成装置は、少なくとも1色以上で1つ以上のトナー像を中間転写ベルト7上に作成する。作成されるトナー像としては、ベタパターンやラインパターンやディザパターンなど目的に応じて適正に設定するのが望ましい。
The image forming apparatus creates one or more toner images of at least one color on the
作像された中間転写ベルト7上のトナー像が光学センサ160の検知領域内を順次通過する。トナー像の通過タイミングにあわせて、光学センサ160の出力値取得トリガ、サンプリング時間、サンプリング間隔、サンプリング数、が規定されている。取得した光学センサ160の出力をVp(n);n=1,2,3・・・m、(mは所定のサンプリング数)とする。
The formed toner image on the
光学センサ160が検出したVp(n)のうち出力が最大値となる値をVmaxとする(図9参照)。そして、光学センサ160の出力値Vmaxあるいは出力値Vmaxを用いた算出値と、ROM153が有している予め作成しておいたトナー濃度変換表とを参照して、トナー付着量を推定する。なお、光学センサ160の出力値Vmaxあるいは出力値Vmaxを用いた算出値をトナー濃度に変換する際に変換表ではなく変換式を用いても良い。
Of Vp (n) detected by the
ここで、1つのトナー像において光学センサ160の出力値Vmaxが複数得られる場合(光学センサ160によるトナー像の検知領域突入時や脱出時)は、例えば、それぞれをVmax1、Vmax2とすると、トナー付着量変換表を作成する際に、Vmax1もしくはVmax2もしくはVmax1とVmax2とを用いて算出される値(Vmax1とVmax2の平均値など)のうち、トナー付着量と相関のよい値を採用するのが望ましい。
Here, when a plurality of output values Vmax of the
黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度推定方法の他例を説明する。
まず、中間転写ベルト地肌部の出力Vsgを検出するが、前述したように取得したVp(n);n=1,2,3・・・mのうち、適正な値を使用する。この際、予め定めたVp(n)(光学センサ160により検出された中間転写ベルト地肌部に該当する位置の少なくとも1つ以上の所定の範囲のn)の平均値などで、中間転写ベルト地肌部の出力Vsgを算出するのが望ましい。
Another example of a toner density estimation method for a toner image having a color different from black will be described.
First, the output Vsg of the intermediate transfer belt background portion is detected, and an appropriate value is used among Vp (n); n = 1, 2, 3,. At this time, the intermediate transfer belt background portion is determined by an average value of a predetermined Vp (n) (n in a predetermined range of at least one position corresponding to the intermediate transfer belt background portion detected by the optical sensor 160). It is desirable to calculate the output Vsg.
Vsg≦Vp(n)の範囲において、数4に示すようにVsgとVp(n)の差分を累積したものをVsとする。これにより、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報を得ることができる。
In the range of Vsg ≦ Vp (n), Vs is obtained by accumulating the difference between Vsg and Vp (n) as shown in
すなわち、本構成例では、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に、光学センサ160による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、中間転写ベルトからの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、中間転写ベルトからの正反射光を受光した際の検出値を差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値であるVsを用いる。これにより、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報が得られるので、その情報から黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度(トナー付着量)算出が可能となる。
In other words, in this configuration example, when the density of a toner image having a color different from black is calculated, the specularly reflected light and toner from the intermediate transfer belt are respectively detected for a plurality of preset detection timings by the
そして、光学センサ160の出力値から算出されるVsと、ROM153が有している予め作成しておいたトナー濃度変換表とを参照して、CPU152がトナー濃度を推定する。なお、Vsをトナー濃度に変換する際に変換表ではなく変換式を用いても良い。
The
ここで、1つのトナー像において、Vsが複数得られる場合(光学センサ160によるトナー像の検知領域突入時や脱出時)は、例えば、それぞれをVs1、Vs2とすると、トナー濃度変換表を作成する際に、Vs1もしくはVs2もしくはVs1とVs2を用いて算出される値(Vs1とVs2の平均値や合計値など)のうち、トナー濃度と相関のよい値を採用するのが望ましい。 Here, when a plurality of Vs are obtained in one toner image (when the detection area of the toner image enters or exits by the optical sensor 160), for example, assuming that Vs1 and Vs2 respectively, a toner density conversion table is created. At this time, it is desirable to employ a value having a good correlation with the toner density among the values calculated using Vs1, Vs2, or Vs1 and Vs2 (average value or total value of Vs1 and Vs2, etc.).
さらに、黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度推定方法の他例を説明する。
まず、中間転写ベルト地肌部の出力Vsgを検出するが、前述したように取得したVp(n)のうち、適正な値を使用する。この際、予め定めたVp(n)(地肌部に該当する少なくとも1つ以上の所定の範囲のn)の平均値などでVsgを算出するのが望ましい。
Furthermore, another example of a toner density estimation method for a toner image having a color different from black will be described.
First, the output Vsg of the intermediate transfer belt background portion is detected, but an appropriate value is used among Vp (n) acquired as described above. At this time, it is desirable to calculate Vsg based on an average value of Vp (n) (at least one predetermined range of n corresponding to the background portion).
そして、最初にVp(n)>Vsgとなった点をt1とし、Vpが減少に転じた点をt2とすると、CPU152により数5を用いてt2とt1との差分からΔt1を算出する。これにより、CPU152によって光学センサ160がトナー像からの拡散反射光を受光している時間の一部を推定することができる。
Then, assuming that the point where Vp (n)> Vsg is first reached is t1, and the point where Vp starts to decrease is t2, the
そして、光学センサ160がトナー像からの拡散反射光を受光している時間の一部であるΔt1の範囲において、数6に示すようにVsgとVp(n)の差分を累積したものをVsとする。これにより、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報を得ることができる。
Then, in the range of Δt1, which is a part of the time during which the
そして、光学センサ160の出力値から算出されるVsと、ROM153が有している予め作成しておいたトナー濃度変換表とを参照して、CPU152がトナー濃度を算出して推定する。なお、Vsをトナー濃度に変換する際に変換表ではなく変換式を用いても良い。
Then, the
ここで、1つのトナー像において、Vsが複数得られる場合(光学センサ160によるトナー像の検知領域突入時や脱出時)は、例えば、それぞれをVs1やVs2とすると、トナー濃度変換テーブルを作成する際に、Vs1もしくはVs2もしくはVs1とVs2との両方を用いて算出される算出値(Vs1とVs2の平均値や合計値など)のうち、トナー濃度と相関のよい値を採用するのが望ましい。 Here, when a plurality of Vs are obtained in one toner image (when the detection area of the toner image enters or exits by the optical sensor 160), for example, assuming that each is Vs1 or Vs2, a toner density conversion table is created. At this time, it is desirable to employ a value having a good correlation with the toner density among calculated values (average value or total value of Vs1 and Vs2) calculated using Vs1, Vs2, or both Vs1 and Vs2.
これらの方式で、黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度を算出し、黒色のトナー像はVsp_minからトナー濃度を算出することで、単一のセンサで且つロバスト性の高いトナー濃度検知が可能となる。 With these methods, the toner density of a toner image of a color different from black is calculated, and the toner density of a black toner image is calculated from Vsp_min, so that it is possible to detect toner density with high robustness with a single sensor. It becomes.
図10にトナー濃度算出制御に係るフローチャートの一例を示す。
まず、光学センサ160によって中間転写ベルト表面やその表面に予め形成された作像条件調整制御用のトナー像を検出する(S1)。次に、光学センサ出力から中間転写ベルト地肌部の出力をCPU152によって算出する(S2)。そして、光学センサ160によって検出されたトナー像が黒トナーを用いたものであった場合には(S3でYES)、算出した中間転写ベルト地肌部の出力値を基準値として光学センサ出力の最小値をCPU152で算出し(S4)、前記最小値とROM153が有しているトナー濃度変換表とを参照して、CPU152が黒色のトナー像のトナー濃度を算出して推定し、トナー濃度を算出する一連の制御を終了する。一方、光学センサ160によって検出されたトナー像が黒色とは異なるトナーを用いたものであった場合には(S3でNO)、算出した中間転写ベルト地肌部の出力値を基準値として光学センサ出力の最大値をCPU152で算出し(S6)、前記最大値とROM153が有しているトナー濃度変換表とを参照して、CPU152が黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度を算出して推定し、トナー濃度を算出する一連の制御を終了する。
FIG. 10 shows an example of a flowchart relating to toner density calculation control.
First, the surface of the intermediate transfer belt and a toner image for image forming condition adjustment control previously formed on the surface are detected by the optical sensor 160 (S1). Next, the
そして、このように推定したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体2の一様帯電電位、現像バイアス、感光体2に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する作像条件調整制御を制御デバイス155によって行うことで、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
Then, based on the toner density estimated in this way, the uniform charging potential of the
以上、本実施形態によれば、画像形成装置において、表面にトナー像を担持する像担持体である中間転写ベルト7と、中間転写ベルト7の表面にトナー像を形成する画像形成ユニット1や一次転写ローラ5などからなるトナー像形成手段と、中間転写ベルト7の表面や前記表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段である発光部161と発光部161から照射され前記表面やトナー像で反射した反射光を受光する受光手段である受光部162とを有する光学的検出手段である光学センサ160と、光学センサ160の検出値を、中間転写ベルト7から正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いてトナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段であるCPU152と、CPU152が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御をトナー像形成手段に行う制御手段である制御デバイスとを備える。これにより、光学センサ160に正反射光受光素子と拡散反射光受光素子とをそれぞれ別個の受光素子で設けることなく、正反射光成分の出力と拡散反射光成分の出力とを得ることができるので、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、中間転写ベルト7の垂線のうち発光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト7と交わる点を結んだ直線の距離をm1、中間転写ベルト7の垂線のうち受光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト7と交わる点を結んだ直線の距離をm2、受光部162の受光領域をd、受光領域dが中間転写ベルト7からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する発光中心からの照射ビーム開き角度をθ1、中間転写ベルト7の垂線のうち発光中心と交わる直線と照射ビーム開き角度θ1との成す角のうち最も狭角である角度をθ2、発光中心からの照射ビーム開き角度をθ3、中間転写ベルト7の垂線のうち発光中心と交わる直線と発光中心からの照射ビームとの成す角のうち最も狭角である角度をθ4とした場合に、d=(m1+m2)×{tan(θ1+θ2)−tanθ2}の関係を満たし、且つ、θ4<θ2と(θ3+θ4)>(θ1+θ2)との少なくとも一方の関係を満たすことで、光学センサ160の正反射光を検知する検知領域と、光学センサ160の拡散反射光を検知する検知領域とが完全に一致しないようにすることができる。よって、光学センサ160から出力された同一の出力値から、正反射光成分と拡散反射光成分とを分離することができる。
また、本実施形態によれば、光学センサ160と中間転写ベルト7とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、光学センサ160による中間転写ベルト7の検出方向が、光学センサ160と中間転写ベルト7とのどちらか一方の移動方向と平行であることで、d=(m1+m2)×{tan(θ1+θ2)−tanθ2}の関係を満たし、且つ、θ4<θ2と(θ3+θ4)>(θ1+θ2)との少なくとも一方の関係を満たすことを維持することができる。
また、本実施形態によれば、CPU152は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学的検出手段によるトナー像からの正反射光の検出値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学検出手段によるトナー像からの拡散光の検出値を用いて、トナー濃度を算出することで、黒色とは異なる色のトナー像においては正反射光出力を含まない情報を用いるので、トナー濃度変動以外に起因する情報変動を低減させることができる。また、正反射光出力を拡散反射光のほとんどない黒色のトナー像にしか使用しないので、拡散反射光が入っても構わない、言い換えれば、ロバスト性のある正反射光学系を用いることができる。
また、本実施形態によれば、CPU152は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学検出手段による中間転写ベルト7からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に光学検知検出手段による検出値の最大値を用いてトナー濃度を算出する。受光光量が最大になったという情報は、トナー像が拡散光検知領域から正反射光検知領域へ入ったことがわかるので、拡散反射光検知領域のみの出力情報を用いることで、黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度算出が可能となる。
また、本実施形態によれば、CPU152は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学検出手段による中間転写ベルト7からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合には、光学センサ160による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、中間転写ベルト7からの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、中間転写ベルト7からの正反射光を受光した際の検出値とを差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値を用いる。これにより、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報が得られるので、その情報から黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度算出が可能となる。また、光学センサ160がトナー像からの拡散反射光を受光している時間を推定する推定手段でもあるCPU152の推定結果をも用いて、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出するようにしても良い。
As described above, according to the present embodiment, in the image forming apparatus, the
Further, according to the present embodiment, the distance between the straight line that intersects the light emission center and the straight line that intersects the
Further, according to the present embodiment, one of the
Further, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the
1 画像形成ユニット
2 感光体
3 帯電ローラ
4 現像装置
5 一次転写ローラ
6 クリーニング装置
7 中間転写ベルト
8 駆動ローラ
9 支持ローラ
10a テンションローラ
10b テンションローラ
11 バックアップローラ
12 ベルトクリーニング装置
12a クリーニングブレード
13 レジストローラ
14 二次転写ローラ
15 定着装置
15a 定着ローラ
15b 加圧ローラ
16 光学センサユニット
17 駆動ローラ
18 排紙部
20 レーザー露光装置
21 給紙カセット
27 給紙ローラ
37 トナーボトル
41 現像スリーブ
42 撹拌・搬送部材
43 補給部
44 トナー濃度センサ
61 クリーニングブレード
100 プリンタ
151 ADC
152 CPU
153 ROM
154 RAM
155 制御デバイス
160 光学センサ
160a 底面
161 発光部
162 受光部
DESCRIPTION OF
152 CPU
153 ROM
154 RAM
155
Claims (7)
前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、
前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、
前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that carries a toner image on the surface;
Toner image forming means for forming a toner image on the surface of the image carrier;
Optical detection having light emitting means for irradiating light on the surface of the image carrier or a toner image carried on the surface, and light receiving means for receiving reflected light irradiated from the light emitting means and reflected by the surface or the toner image Means,
The detection value of the optical detection means is separated into a specularly reflected light component from the image carrier and a diffusely reflected light component from the toner image, and the toner image is obtained using the specularly reflected light component and the diffusely reflected light component. Toner concentration calculating means for calculating the toner concentration of
And a control unit that controls the toner image forming unit to adjust a toner image forming condition so as to obtain a desired toner density based on the toner density calculation value calculated by the toner density calculating unit. Forming equipment.
上記像担持体の垂線のうち上記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が上記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をm1、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をm2、前記受光手段の受光領域をd、前記受光領域dが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ1、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ1との成す角のうち最も狭角である角度をθ2、前記発光中心からの照射光開き角度をθ3、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ4とした場合に、d=(m1+m2)×{tan(θ1+θ2)−tanθ2}の関係を満たし、且つ、θ4<θ2と(θ3+θ4)>(θ1+θ2)との少なくとも一方の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The distance between the straight line that intersects the light emission center of the light emitting means and the straight line that intersects the point where the straight line intersects the image carrier is m1, and the light receiving center of the light receiving means is the vertical line of the image carrier. The distance between the straight line intersecting the line and the point where the straight line intersects the image carrier is m2, the light receiving area of the light receiving means is d, and the light receiving area d can receive the specularly reflected light from the image carrier. The irradiation light opening angle from the light emission center that holds the specular reflection angle is θ1, and is the narrowest angle among the angles formed by the irradiation light opening angle θ1 and the straight line that intersects the light emission center among the perpendicular lines of the image carrier. The angle is θ2, the irradiation light opening angle from the light emission center is θ3, and the angle that is the narrowest angle among the angles formed by the straight line intersecting the light emission center and the irradiation light from the light emission center among the perpendicular lines of the image carrier Where d = (m1 + M2) × {tan (θ1 + θ2) −tan θ2} and satisfy at least one of θ4 <θ2 and (θ3 + θ4)> (θ1 + θ2).
上記光学的検出手段と上記像担持体とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、
前記光学的検出手段による前記像担持体の検出方向が、前記光学的検出手段と前記像担持体とのどちらか一方の移動方向と平行であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2.
Either one of the optical detection means and the image carrier is movable in a direction parallel to the opposing surfaces;
An image forming apparatus, wherein a detection direction of the image carrier by the optical detector is parallel to a moving direction of one of the optical detector and the image carrier.
上記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも上記光学的検出手段による上記像担持体からの正反射光の検出値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段によるトナー像からの拡散光の検出値を用いて、トナー濃度を算出することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3.
When calculating the density of the black toner image, the toner density calculation means uses at least the detection value of the regular reflection light from the image carrier by the optical detection means, and the density of the toner image having a color different from black When calculating the toner density, the toner density is calculated using at least the detection value of the diffused light from the toner image by the optical detection means.
上記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも上記光学検出手段による上記像担持体からの正反射光の出力値を用い、
黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記光学検知検出手段による検出値の最大値を用いてトナー濃度を算出することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3.
The toner density calculation means uses at least the output value of the regular reflection light from the image carrier by the optical detection means when calculating the density of the black toner image,
An image forming apparatus, wherein when calculating the density of a toner image having a color different from black, the toner density is calculated using a maximum value detected by the optical detection detection means.
上記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも上記光学検出手段による上記像担持体からの正反射光の出力値を用い、
黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合には、前記光学的検知手段による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、前記像担持体からの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、前記像担持体からの正反射光を受光した際の検出値とを差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値を用いることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3.
The toner density calculation means uses at least the output value of the regular reflection light from the image carrier by the optical detection means when calculating the density of the black toner image,
When calculating the density of a toner image having a color different from that of black, for each of a plurality of detection timings set in advance by the optical detection means, the regular reflection light from the image carrier and the toner image Calculating a difference value obtained by subtracting a detection value when the regular reflection light from the image carrier is received from a detection value when the diffuse reflection light is received, and using a cumulative value obtained by accumulating the difference values. An image forming apparatus.
上記光学的検出手段がトナー像からの拡散反射光を受光している時間を推定する推定手段を有しており、
上記トナー濃度算出手段は、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記推定手段の推定結果も用いることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6.
The optical detection means has an estimation means for estimating the time during which diffuse reflected light from the toner image is received;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner density calculation unit uses the estimation result of the estimation unit when calculating the density of a toner image having a color different from black.
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