JP2015075619A - Toner concentration sensor and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナー濃度センサー及び画像形成装置に関し、詳しくは、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a toner density sensor and an image forming apparatus, and more particularly to a toner density sensor and an image forming apparatus that can improve the detection accuracy of the toner density sensor and can be downsized.
電子写真プロセスで画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置では、感光体ドラムでトナー画像を現像し、そのトナー画像を中間転写ベルトへ転写し、さらに、その中間転写ベルトから印刷用紙にトナー画像を転写し、印刷用紙にトナー画像を定着させる。 In image forming apparatuses such as printers, copiers, facsimiles, and complex machines that form images by an electrophotographic process, a toner image is developed on a photosensitive drum, and the toner image is transferred to an intermediate transfer belt. The toner image is transferred from the intermediate transfer belt to the printing paper, and the toner image is fixed on the printing paper.
このような画像形成装置では、必要に応じて又は定期的に、トナー濃度補正や色ずれ補正が行われる。 In such an image forming apparatus, toner density correction and color misregistration correction are performed as necessary or periodically.
一般に、濃度補正処理では、基準となるトナーパターン(パッチ画像)を現像して中間転写ベルトへ転写し、光学的なセンサーを使用して中間転写ベルト上のそのトナーパターンのトナー濃度を特定し、そのトナー濃度に基づいて濃度補正を行う。さらに、カラー画像形成装置の場合には、光学的なセンサーを使用して中間転写ベルト上のそのトナーパターンの位置を特定し、その位置に基づいて色ずれ補正を行う。又、別の方法として、感光体ドラム又は中間転写ベルト上のトナー濃度を特定する方法がある。 In general, in the density correction process, a reference toner pattern (patch image) is developed and transferred to an intermediate transfer belt, and the toner density of the toner pattern on the intermediate transfer belt is specified using an optical sensor. Density correction is performed based on the toner density. Further, in the case of a color image forming apparatus, the position of the toner pattern on the intermediate transfer belt is specified using an optical sensor, and color misregistration correction is performed based on the position. Another method is to specify the toner density on the photosensitive drum or intermediate transfer belt.
トナー濃度を測定するためのトナー濃度センサーでは、発光ダイオードからの光から特定偏光成分(P偏光またはS偏光)がビームスプリッターにより分離され、その特定偏光成分を中間転写ベルト上のトナーパターンに入射させる。そして、トナーパターンからの反射光がビームスプリッターにより正反射成分と拡散反射成分とに分離され、受光素子で検出される。そして、正反射成分と拡散反射成分の強度からトナー濃度が特定される。例えば、トナーパターンへの入射光がP偏光である場合、正反射成分はP偏光となる。 In a toner density sensor for measuring toner density, a specific polarized component (P-polarized light or S-polarized light) is separated from light from a light emitting diode by a beam splitter, and the specific polarized component is incident on a toner pattern on an intermediate transfer belt. . Then, the reflected light from the toner pattern is separated into a regular reflection component and a diffuse reflection component by a beam splitter and detected by a light receiving element. The toner density is specified from the intensities of the regular reflection component and the diffuse reflection component. For example, when the incident light to the toner pattern is P-polarized light, the regular reflection component is P-polarized light.
ここで、センサーの光源として発光ダイオード(以下、LEDという)が使用される場合、LEDの駆動電流によるLED本体の発熱や画像形成装置の内部デバイスの発熱に起因して時間経過とともに発生する温度上昇によって、LEDからの光の波長がシフトする。 Here, when a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) is used as the light source of the sensor, a temperature rise that occurs with time due to heat generation of the LED main body or heat generation of the internal device of the image forming apparatus due to the LED drive current. This shifts the wavelength of light from the LED.
又、トナー濃度センサーにおいて特定偏光成分を分離するために使用される偏光分離素子の偏光特性は、入射光の波長に大きく依存している。そのため、LEDからの光の波長シフトに起因してビームスプリッターにおける特定偏光成分の透過率が大きく変動し、トナー濃度が正確に検出されない可能性がある。 Further, the polarization characteristics of the polarization separation element used to separate the specific polarization component in the toner density sensor greatly depend on the wavelength of the incident light. Therefore, there is a possibility that the transmittance of the specific polarization component in the beam splitter varies greatly due to the wavelength shift of the light from the LED, and the toner concentration may not be detected accurately.
そこで、特開2012−93655号公報(特許文献1)には、トナー画像に検出光を入射させ反射光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーが開示されている。このセンサーでは、前記検出光を生成する光源と、前記検出光のうち特定偏光成分を透過させる第1偏光素子と、前記反射光のうち特定偏光成分を透過させる第2偏光素子とを備え、前記第1偏光素子および前記第2偏光素子は、少なくとも前記検出光の波長シフト前の波長から連続使用による前記検出光の波長シフト後の波長までを含む透過波長帯域を有することを特徴とする。これにより、光源からの光に波長シフトが発生しても、トナー濃度が正確に検出されるとしている。 Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-93655 (Patent Document 1) discloses a toner density sensor that detects light density based on reflected light by making detection light incident on a toner image. The sensor includes a light source that generates the detection light, a first polarization element that transmits a specific polarization component of the detection light, and a second polarization element that transmits a specific polarization component of the reflected light, The first polarizing element and the second polarizing element have a transmission wavelength band including at least a wavelength before the wavelength shift of the detection light to a wavelength after the wavelength shift of the detection light by continuous use. As a result, even if a wavelength shift occurs in the light from the light source, the toner density is detected accurately.
前記特許文献1に記載の技術のように、トナー濃度センサーでは、LEDの発光素子から照射された光のうち、第1偏光素子のビームスプリッターの透過光を、トナー画像が形成された測定対象物へ照射し、当該測定対象物からの反射光を前記ビームスプリッターとは異なる第2偏光素子のビームスプリッターにて偏光分離し、異なる二つの受光素子で検知する。これにより、前記測定対象物上に形成されたトナー画像のトナー量を計測することが出来る。
As in the technique described in
ここで、トナー濃度センサーは、通常、カラープリンタ、カラー複合機等の画像形成装置に搭載されており、当該画像形成装置が、トナー濃度センサーを用いて、中間転写ベルト上に形成されたトナー像のトナー濃度を計測し、トナー量を計測することで、トナー量を制御するパラメータ(現像テーブル、露光テーブル、LUT等)に補正し、トナー量を制御する。 Here, the toner density sensor is usually mounted on an image forming apparatus such as a color printer or a color multifunction peripheral, and the image forming apparatus uses the toner density sensor to form a toner image formed on the intermediate transfer belt. The toner density is measured and the toner amount is measured, so that the toner amount is corrected to parameters (development table, exposure table, LUT, etc.) and the toner amount is controlled.
このトナー濃度センサーでは、中間転写ベルトに対向する位置の本体側に搭載されているため、中間転写ベルトとトナー濃度センサーとの間の距離は、組み立て公差や中間転写ユニットの寸法バラつきのために、多少の誤差が含まれており、精度に欠けるという問題がある。 Since this toner density sensor is mounted on the main body side facing the intermediate transfer belt, the distance between the intermediate transfer belt and the toner density sensor is due to assembly tolerances and dimensional variations of the intermediate transfer unit. There is a problem that some errors are included and accuracy is lacking.
又、中間転写ベルトの回転駆動により、当該中間転写ベルトとトナー濃度センサーとの距離に変動が生じることが判明しており、当該距離の変動により、トナー濃度の検知精度が悪化するという問題がある。 Further, it has been found that the distance between the intermediate transfer belt and the toner density sensor varies due to the rotation of the intermediate transfer belt, and there is a problem that the detection accuracy of the toner density deteriorates due to the variation in the distance. .
この距離の変動を抑制するためには、前記トナー濃度センサーの発光素子からの光をトナー像に対して略直角に入射し、その反射光を検知することが好ましいとされている。 In order to suppress this variation in distance, it is preferable that light from the light emitting element of the toner density sensor is incident at a substantially right angle to the toner image and the reflected light is detected.
しかしながら、上述した従来のトナー濃度センサー500の構成では、図5に示すように、発光素子501からの光をトナー像に対して略直角にし、トナー像への入射角αを小さくするためには、第一のビームスプリッター502への入射角を大きくする必要があり、言い換えると、第一のビームスプリッター502と発光素子501との間の距離を広げる必要がある。又、当該第一のビームスプリッター501からの透過光がトナー像を介して反射し、当該反射光が第二のビームスプリッター503を介してP偏光成分の透過光とS偏光成分の反射光に分離されるが、このP偏光成分の透過光を受光する第一の受光素子504と、このS偏光成分の反射光を受光する第二の受光素子505とは、発光素子501と同様に、第二のビームスプリッター503との間の距離を大きく広げる必要がある。そのため、トナー濃度センサーが大型化するという問題が生じる。
However, in the configuration of the conventional
又、図5に示すように、トナー濃度センサー500の配置位置は、中間転写ベルトB1に対向する位置であり、一般的に、レイアウト上、中間転写ベルトB1の面方向には、スペースに余裕があるが、中間転写ベルトB1の面方向と直角方向(中間転写ベルトB1とトナー濃度センサー500との配列方向)にはスペースに余裕が無い。そのため、上述のように発光素子501からの光の入射角αを小さくすると、第一のビームスプリッター502と発光素子501との間の距離と、第二のビームスプリッター503と第一の受光素子504との間の距離と、第二のビームスプリッター503と第二の受光素子505との間の距離とがそれぞれ広がってしまう。その結果、トナー濃度センサー500全体の大型化とコストアップに繋がるという問題がある。このような問題に対して、前記特許文献1に記載の技術では、解決することが出来ない。
As shown in FIG. 5, the
そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー及び画像形成装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a toner concentration sensor and an image forming apparatus capable of improving the detection accuracy of the toner concentration sensor and reducing the size. And
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るトナー濃度センサーは、トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーであって、以下の構成を採用する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the toner density sensor according to the present invention is a toner density sensor that detects the toner density based on light incident on the toner image and reflected from the toner image. Therefore, the following configuration is adopted.
即ち、本発明は、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部とを備え、前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とする。 That is, the present invention provides a light emitting element that emits light, a first polarizing element that reflects light from the light emitting element and enters the reflected light on a toner image, and transmits light reflected from the toner image. A second polarizing element that separates light into reflected light, a first light receiving element that receives transmitted light that has passed through the second polarizing element, and a first light receiving element that receives reflected light from the second polarizing element. A second light receiving element, and a detection unit that detects a toner density based on signals from the first light receiving element and the second light receiving element, wherein the second polarizing element is the first polarizing element. It is characterized by being the same.
又、トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーを備える画像形成装置であって、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部とを備え、前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とする。 An image forming apparatus including a toner density sensor that detects light density based on light incident on a toner image and reflected from the toner image, the light emitting element emitting light, and the light from the light emitting element A first polarizing element that reflects the reflected light into the toner image, a second polarizing element that separates the light reflected from the toner image into transmitted light and reflected light, and the second A first light receiving element that receives transmitted light that has passed through the polarizing element; a second light receiving element that receives reflected light from the second polarizing element; the first light receiving element; and the second light receiving element. And a detection unit that detects a toner density based on the signal, and the second polarizing element is the same as the first polarizing element.
本発明のトナー濃度センサー及び画像形成装置によれば、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能となる。 According to the toner density sensor and the image forming apparatus of the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of the toner density sensor and reduce the size.
以下に、添付図面を参照して、本発明のトナー濃度センサーを備えた画像形成装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベットSはステップを意味する。 Hereinafter, an embodiment of an image forming apparatus provided with a toner concentration sensor of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: The thing of the character which limits the technical scope of this invention is not. Moreover, the alphabet S added before the number in a flowchart means a step.
<画像形成装置>
以下、本発明に係るトナー濃度センサーを備えた画像形成装置1について説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置1の概略構成図である。
<Image forming apparatus>
Hereinafter, an
画像形成装置1は、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部A1、用紙を収容する用紙収容部2、画像形成部A1で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部3を備えている。又、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部4、定着の完了した用紙を排紙する排紙装置5、及び、排紙された用紙を受ける排紙トレイ7を備えている。さらに、画像形成装置1は、用紙収容部2から排紙装置5まで用紙を搬送する用紙搬送部6を備えている。
The
画像形成部A1は、中間転写ベルトB1(中間転写体)、中間転写ベルトB1をクリーニングするクリーニング部B2、並びに、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBを備える。 The image forming unit A1 includes an intermediate transfer belt B1 (intermediate transfer member), a cleaning unit B2 for cleaning the intermediate transfer belt B1, and each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B). Are provided with image forming units FY, FM, FC, and FB, respectively.
中間転写ベルトB1は、導電性を有する使用可能な用紙搬送方向に直角な方向の長さが最大の用紙より幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図1において時計回りに循環駆動される。 The intermediate transfer belt B1 is a belt-like member having an endless shape, that is, a loop shape, which is wider than a sheet having the maximum length in the direction perpendicular to the usable sheet conveying direction and having conductivity. Circulated around.
画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBは、中間転写ベルトB1に沿って、中間転写ベルトB1の移動方向において、クリーニング部B2より下流かつ二次転写部3の上流に、この順に配される。なお、各画像形成ユニットFY、FM、FC、FBの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成ユニットFY、FM、FC、FBの配置は、当該画像形成ユニット間の間隔が均等になるように配置される。 The image forming units FY, FM, FC, and FB are arranged in this order along the intermediate transfer belt B1 in the moving direction of the intermediate transfer belt B1, downstream from the cleaning unit B2 and upstream from the secondary transfer unit 3. . Note that the order of arrangement of the image forming units FY, FM, FC, and FB is not limited to this, but this arrangement is preferable in consideration of the influence of the color mixture on the completed image. The image forming units FY, FM, FC, and FB are arranged so that the intervals between the image forming units are equal.
次に、この画像形成装置1の画像形成動作を説明する。図2は、画像形成ユニットFY、FM、FC、FBの1つの詳細図である。各画像形成ユニットFY、FM、FC、FBはほぼ同等な構成となっている。
Next, an image forming operation of the
画像形成ユニットFYは、感光体ドラム(像担持体)10、帯電器11、露光装置12、黄色用の現像装置HY、一次転写ローラ(電圧印加部)20、感光体ドラム10のクリーニングブレード35、除電装置13、キャリア除去ローラ(キャリア除去部材)30を備える。
The image forming unit FY includes a photosensitive drum (image carrier) 10, a
尚、他の画像形成ユニットFM、FC、FBはそれぞれの色に対応した現像装置HM、HC、HBを備える。又、画像形成ユニットのうち、中間転写ベルトB1の移動方向の最下流側に位置する画像形成ユニットFBには、その下流に画像形成部が位置しないためキャリア除去ローラ30が設けられていないが、その他の構成は同一である。
The other image forming units FM, FC, and FB include developing devices HM, HC, and HB corresponding to the respective colors. Of the image forming units, the image forming unit FB located on the most downstream side in the moving direction of the intermediate transfer belt B1 is not provided with the
感光体ドラム10は、その表面に帯電(本実施形態ではプラス極性に帯電)したトナーを含むトナー像を担持することができるようになっていればよい。
The
本実施形態において、感光体ドラム10は、中間転写ベルトB1の移動方向に直角かつ中間転写ベルトB1の面方向に平行な回転軸を中心に回転可能に配される略円筒状の部材とする。又、感光体ドラム10は、中間転写ベルトB1の表面に、所定の一次転写位置10Sにて接するようになっている。そして、感光体ドラム10は、一次転写位置10Sでの移動方向が中間転写ベルトB1の移動方向と同方向になるように、つまり図2においては反時計回りに回転可能である。
In the present embodiment, the
クリーニングブレード35、除電装置13、帯電器11、露光装置12、黄色用の現像装置HYは、感光体ドラム10の回りに、上述の回転方向に沿って、一次転写位置から見てこの順に配される。
The
帯電器11は、感光体ドラム10表面を一様に帯電させることができる。露光装置12は、レーザースキャナユニット(LSU)等の光源を有し、上述の上位装置からの画像データに応じて、帯電した感光体ドラム10表面を画像データに応じた光で照射し、感光体ドラム10表面に静電潜像を形成可能である。
The
黄色用の現像装置HYは、黄色のトナー及びキャリアを含む現像剤を前記静電潜像に対向するように保持することで、静電潜像にトナーを付与し、静電潜像をトナー像として現像することができる。このトナー像は一次転写ローラ20によって中間転写ベルトB1に一次転写される。一次転写ローラ20の詳細については後述する。
The yellow developing device HY holds a developer containing yellow toner and a carrier so as to face the electrostatic latent image, thereby applying toner to the electrostatic latent image, and converting the electrostatic latent image into a toner image. Can be developed. This toner image is primarily transferred by the
クリーニングブレード35は、感光体ドラム10に接するように配されたブレード状の部材である。クリーニングブレード35は一次転写後、感光体ドラム10の表面に残留した現像剤を除去する。
The
除電装置13は光源を備え、クリーニングブレード35による現像剤除去後、感光体ドラム10の表面を光源からの光によって除電し、次の画像形成に備える。
The
一次転写ローラ20は、中間転写ベルトB1の裏面に、中間転写ベルトB1の移動方向において前記一次転写位置10Sより下流の電圧印加位置20Sで接するように配される。一次転写ローラ20には、図示しない電源からトナー像中のトナーとは逆極性(本実施形態ではマイナス)の電圧を印加されるようになっている。つまり、一次転写ローラ20は、電圧印加位置20Sにて、中間転写ベルトB1にトナーと逆極性の電圧を印加することができる。中間転写ベルトB1は導電性を有するので、この印加電圧によって、電圧印加位置20Sの中間転写ベルトB1の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。
The
そこで、本実施形態では、前記一次転写位置10Sを、この印加電圧によってトナーが中間転写ベルトB1側に引き付けられる範囲内に配する。その結果、感光体ドラム10から中間転写ベルトB1の表面へトナーが移動し、一次転写が行われる。
Therefore, in the present embodiment, the
このように一次転写が可能であれば、一次転写ローラ20の具体的な構成は特に限定されず、具体的な構成は適宜変更可能である。本実施形態においては、一次転写ローラ20は、感光体ドラム10の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム10と逆方向に回転可能な、つまり電荷印加位置20Sでの移動方向が中間転写ベルトB1と同方向になるように回転可能な、略円柱状の部材とする。
As long as primary transfer is possible in this way, the specific configuration of the
本実施形態では、キャリア除去ローラ30は、感光体ドラム10の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム10と同方向に回転可能な略円柱状の部材であるとするが、これに限定されるものではなく、中間転写ベルトB1の移動方向において電荷印加位置20Sよりも下流、二次転写位置よりも上流で中間転写ベルトB1表面からキャリアを除くことができればよい。具体的には、キャリア除去ローラ30は、中間転写ベルトB1の表面に接することによって、中間転写ベルトB1表面のキャリアを自身の表面に移動させることができるようになっていればよい。
In this embodiment, the
一次転写時には、トナーと共にキャリアも感光体ドラム10から中間転写ベルトB1へと少量転移することがある。このキャリアの転移は、下流側の画像形成部における一次転写を妨げて画像のぼけ及びにじみ等の画像の不具合を引き起こす場合がある。キャリア除去ローラ30を設けることによって、このような画像の不具合を防ぐことができる。
During primary transfer, a small amount of carrier may be transferred from the
本実施形態では、キャリア除去ローラ30が、中間転写ベルトB1の移動方向において前記電荷印加位置20Sよりも下流で中間転写ベルトB1の表面に接するように配置される。前記キャリア除去ローラ30は、上述のクリーニングブレード35と共に、クリーニングユニット31に組み込まれている。クリーニングユニット31は、画像形成ユニットFY内に設けられており、クリーニングブレード35及びキャリア除去ローラ30の他に、キャリア除去ローラ30の表面に接することでキャリア除去ローラ30表面に付着したキャリアを除去するキャリア除去ブレード31bと、キャリア除去ローラ30から除去されたキャリア、及び感光体ドラム10表面からクリーニングブレード35によって除去された現像剤(トナー及びキャリアを含む)とを、クリーニングユニット31の外部に搬送する搬送部材31cを備える。画像形成ユニットFYはさらに、搬送部材31cによって搬送されたキャリア及びトナーを再利用するため、キャリアとトナーとを分離する分離部等を備えてもよい。
In the present embodiment, the
次に、現像装置HYの構成について説明する。各色の現像装置HY、HM、HC、HBの構成は同等である。 Next, the configuration of the developing device HY will be described. The configurations of the developing devices HY, HM, HC, and HB for the respective colors are the same.
現像装置HYは、現像容器40、現像ローラ40a、磁気ローラ(マグローラ)40b、汲み上げローラ40c、撹拌スパイラル40d及び40e、磁気ローラドクターブレード40gを備える。
The developing device HY includes a developing
現像容器40は、内部に黄色のトナー(トナー粒子)とキャリアからなる現像剤を貯留する。撹拌スパイラル40d及び40eは、現像容器40の現像剤に全体が浸るように設けられ、現像剤を撹拌する。撹拌スパイラル40dと40eの回転によってトナーがキャリアに均一に分散される。
The developing
汲み上げローラ40cは現像容器の現像剤にその一部が浸るように配置され、現像剤をその表面に付着させて汲み上げる。この汲み上げローラ40cに接するようにして磁気ローラ40bが配置され、汲み上げローラ40cから現像剤の供給を受ける。磁気ローラ40bは現像ローラ40aのカウンター方向に回転し、ニップ近傍において、現像剤の引き剥がしと現像剤の載せとを同時に行っている磁気ローラドクターブレード40gが設けられる。磁気ローラドクターブレード40gは、磁気ローラ40bの表面の現像剤層厚を所定量になるように規制する。磁気ローラ40bと接するように現像ローラ40a(現像器ともいう)が配置され、その表面に磁気ローラ40bから現像剤が付与される。磁気ローラ40bの現像剤の層厚が所定値に規制されているので現像ローラ40aの表面に形成される現像剤の層厚も所定値に保たれる。この現像ローラ40aは感光体ドラム10と接し、感光体ドラム10の表面の静電潜像の電位と現像ローラ40aに印加される現像バイアス値の電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー像が感光体ドラム10表面に形成される(現像動作)。
The drawing-up
本発明の画像形成装置では、前記現像ローラ40aに印加される現像バイアス値(電圧値、単にバイアス値とする)を調整することで、トナー像の画像濃度補正を行うことを特徴としている。
The image forming apparatus of the present invention is characterized in that image density correction of a toner image is performed by adjusting a developing bias value (voltage value, simply referred to as a bias value) applied to the developing
又、感光体ドラム10への現像動作を終えた磁気ローラ40bの表面の現像剤は磁気ローラドクターブレード40gによって除去され、磁気ローラドクターブレード40gの表面に沿って流下し図示しない流路を通って現像容器40に貯留されている現像剤と混合される。
Further, the developer on the surface of the
又、現像容器にはトナー濃度センサー40hが配置され、現像容器40内の現像剤のトナー濃度を検出する。トナー濃度が所定値より低いことが検出された場合には、図示しないトナーカートリッジからトナー(所定値よりトナー濃度が高い現像剤)が現像容器40に供給され、トナー濃度が所定値より高い場合には図示しないキャリアカートリッジからキャリアがトナー容器40に供給される。
A
このような構成の下、パーソナルコンピュータ(PC)等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置1は、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットFY、FM、FC、FBを用いて形成する。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルトB1に転写されて、中間転写ベルトB1上で重ね合わされてカラートナー像となる。
Under such a configuration, the
このカラートナー像の形成と同期して用紙収容部2に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収容部2から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部6上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトB1への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部3に送り込まれ、二次転写部3で中間転写ベルトB1上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部4に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は排紙装置5によって画像形成装置1の外周に設けられた排紙トレイ部7に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトB1に残留したトナーは、クリーニング部B2によって中間転写ベルトB1から除去される。
In synchronism with the formation of the color toner image, the paper stored in the
又、所定のタイミングで中間転写ベルトB1に形成されたパッチのパッチ濃度及び中間転写ベルトB1の地肌濃度を検出するための2つのトナー濃度センサー605、606が、ブラックの画像形成ユニットFBと二次転写部3との間の所定の位置に設けられている。ブラックの画像形成ユニットFBは、他の画像形成ユニットFY、FM、FCと比較すると、中間転写ベルトB1の回転方向に対して最下流に位置する。そのため、トナー濃度センサー605、606は、複数の画像形成ユニットFY、FM、FC、FBのうち、いずれかによってパッチが中間転写ベルトB1上に形成されたとしても、いずれのパッチのパッチ濃度を検出できるよう構成されている。
Further, two
又、当該トナー濃度センサー605、606は、パッチが形成される中間転写ベルトB1の位置に対応した位置に予め設けられるが、本発明の実施形態では、中間転写ベルトB1の両端近傍にそれぞれ二つ設けられる。当該トナー濃度センサー605、606は、各色毎のパッチのパッチ濃度又は地肌濃度を検出可能なセンサーであれば、どのような形態でも構わないが、例えば、パッチ又は中間転写ベルトB1上の地肌を光源からの光で照射し、反射光強度を受光センサーで検出して光の強度情報を濃度に変換する反射型のトナー濃度センサー605、606が該当する。
The
尚、前記トナー濃度センサー605、606は、後述するベタ帯画像のトナー濃度の検出にも利用される。
The
図3は、本実施形態における画像形成装置1の制御関連の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram relating to control of the
画像形成装置1は、CPU(Central Processing Unit)301、RAM(Random Access Memory)302、ROM(Read Only Memory)303、HDD(Hard Disk Drive)304及び前記印刷における各駆動部に対応するドライバ305が内部バス306を介して接続されている。前記CPU301は、例えばRAM302を作業領域として利用し、ROM303やHDD304等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて前記ドライバ305とデータや命令を授受することにより前記図1に示した各駆動部の動作を制御する。又、前記駆動部以外の後述するトナー濃度センサー605、606の制御についても、CPU301がプログラムを実行することで各手段として動作する。
The
<本発明の実施形態>
次に、図4を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。図4は、本発明のトナー濃度センサーの概略図である。
<Embodiment of the present invention>
Next, the configuration and execution procedure according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of the toner density sensor of the present invention.
本発明に係るトナー濃度センサーでは、トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサー605、606であって、図4に示すように、光を発する発光素子610と、前記発光素子610からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子611と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子612と、前記第二の偏光素子612を透過した透過光を受光する第一の受光素子613と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子614と、前記第一の受光素子613と前記第二の受光素子614との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部615とを備えることを特徴とする。
In the toner density sensor according to the present invention, the
これにより、トナー濃度センサー605、606の検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能となる。
As a result, the detection accuracy of the
即ち、従来のトナー濃度センサーでは、トナー像に入射する光を、第一の偏光素子を透過した透過光としていたため、トナー濃度の検知精度を高めるために、トナー像へ入射する光の入射角αを小さくしようとすると、第一の偏光素子に照射する発光素子の光の入射角を大きくしなければならず、発光素子と第一の偏光素子との間の距離を大きくする必要があった。又、トナー像から反射する光を受光する第一の受光素子、第二の受光素子についても同様であった。 That is, in the conventional toner density sensor, the light incident on the toner image is transmitted light that has passed through the first polarizing element, so that the incident angle of the light incident on the toner image is increased in order to improve the toner density detection accuracy. In order to reduce α, the incident angle of light of the light emitting element that irradiates the first polarizing element had to be increased, and the distance between the light emitting element and the first polarizing element had to be increased. . The same applies to the first and second light receiving elements that receive light reflected from the toner image.
本発明のトナー濃度センサー605、606では、トナー像に入射する光を、第一の偏光素子611を反射した反射光としているため、トナー像へ入射する光の入射角βを小さくしようとすれば、第一の偏光素子611に照射する発光素子610の光を、第一の偏光素子611に対して略45度に入射させれば良い。そのため、発光素子610と第一の偏光素子611との間の距離が無駄に大きくならず、トナー像のある面と直角方向に広がらずに、トナー像のある面方向に広がるため、小型化を図ることが可能となるのである。
In the
更に、本発明のトナー濃度センサー605、606では、発光素子610と第一の偏光素子611との配置を、当該第一の偏光素子611から反射した反射光をトナー像のある面(例えば、中間転写ベルトB1)に対して略直角に入射することが出来る。図4に示すように、本発明のトナー濃度センサー605、606におけるトナー像に入射する光の入射角βが、従来のトナー濃度センサー500におけるトナー像に入射する光の入射角αと比較して小さいことが理解される。そのため、各種の組み立て公差や寸法バラつきがあったとしても、これらに影響されること無く、トナー濃度を精度高く検出することが可能となり、距離変動にロバスト性のある新規なトナー濃度センサーを提供することが可能となる。
Further, in the
ここで、発光素子610は、例えば、所定の波長スペクトルを有する光を出射する発光ダイオード(LED)を採用することが出来る。発光素子610は、画像形成装置1(制御回路)から指示を受けて光を出射するように構成される。尚、発光素子610と第一の偏光素子611との間に、当該発光素子610の光を絞る絞り部を設けてもよい。この絞り部は、例えば、円孔のアパーチャーを有し、当該アパーチャーの中心が発光素子610の光軸上に位置するように配置される。
Here, the
又、第一の偏光素子611、第二の偏光素子612は、入射した光を特定の偏光成分に分離するビームスプリッターとされ、例えば、入射した光のうち、P偏光成分を透過光として透過し、S偏光成分を反射光として反射する。尚、トナー像に入射される光は、第一の偏光素子611のS偏光成分の反射光となる。
The first
又、第一の偏光素子611、第二の偏光素子612は、どのような構成でも良いが、例えば、光透過性プレートと、当該光透過性プレートの光入射面側に設けられた誘電体多層膜と、当該光透過性プレートの光出射面側に設けられた反射防止膜とを有し、これらの膜の厚さ等の調節することで、各偏光素子の偏光透過特性を所望の特性に変更される。尚、ビームスプリッターの代わりに偏光版でも良い。
The first
又、第二の偏光素子612は、本発明の各部材の配置上、図4に示すように、前記第一の偏光素子611と同一とすることが出来る。これにより、第二の偏光素子612を、第一の偏光素子611に兼ねることで、偏光素子の必要枚数を1枚減らすことが可能となり、部材費、組み立て工程数を減らして、全体としてのコストダウンを図ることが可能となる。
Further, the second
又、第一の受光素子613、第二の受光素子614は、どのような構成でも良いが、例えば、フォトダイオードとされ、入射された光を検出し、その強度に応じた電圧の電気信号を出力する。第一の受光素子613は、第二の偏光素子612を透過したP偏光成分の光を電気信号として出力し、第二の受光素子614は、第二の偏光素子612を反射したS偏光成分の光を電気信号として出力する。
The first
尚、トナー像又はトナー像のある面(中間転写ベルトB1の表面)に入射した第一の偏光素子611のS偏光成分の光は、トナー像又は面(下地、地肌)から反射することで、正反射成分と拡散反射成分とを備え、その正反射成分は、第二の偏光素子612を介してP偏光となり、その拡散反射成分は、第二の偏光素子612を介してS偏光となる。
The light of the S polarization component of the first
又、検出部615は、トナー濃度センサー605、606に備えられていても、当該トナー濃度センサー605、606を有する画像形成装置1に備えられていても構わない。この検出部615が、第一の受光素子613の信号と第二の受光素子614の信号とに基づいてトナー濃度の測定値を演算する。画像形成装置1は、例えば、この測定値に基づいて、トナー濃度の補正を行う。トナー濃度は、具体的には、下記の式に基づいて算出される。
The
トナー濃度(%)={1−(P−S)/(Po−So)}×100
Pは、トナー像の反射光のうち、P偏光成分の第一の受光素子613の信号(電圧)(センサー出力値)であり、Sは、トナー像の反射光のうち、S偏光成分の第二の受光素子614の信号(電圧)(センサー出力値)であり、Poは、トナー像のない面(例えば、中間転写ベルトB1の下地)の反射光のうち、P偏光成分の第一の受光素子613の信号であり、Soは、トナー像のない面の反射光のうち、S偏光成分の第二の受光素子614の信号である。
Toner density (%) = {1− (PS) / (Po−So)} × 100
P is a signal (voltage) (sensor output value) of the first
この第一の受光素子613、第二の受光素子614と、検出部615との間には、例えば、増幅器等を設けて、受光素子からの信号を増幅するよう構成しても良い。
For example, an amplifier or the like may be provided between the first
尚、本発明のトナー濃度センサー605、606では、トナー像に入射する光を、第一の偏光素子611を反射した反射光としているため、発光素子610と第一の偏光素子611との配置は精度高くする必要がある。これは、発光素子610の入射光の入射角度のズレは、反射光において2倍の反射角度のズレとして反映されるからである。従って、発光素子610と第一の偏光素子611との配置は、寸法安定性の優れた部材により固定されると好ましい。
In the
このように、本発明は、発光素子610と、前記発光素子610からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子611と、第二の偏光素子612と、第一の受光素子613と、第二の受光素子614と、検出部615とを備えることを特徴とする。これにより、トナー濃度センサー605、606の検知精度を高めるとともに、コストダウン及び小型化を図ることが可能となる。
As described above, the present invention includes the light-emitting
尚、本発明では、カラー画像形成装置を想定したが、モノクロ画像形成装置でも構わない。又、本発明では、中間転写ベルトB1上のトナー像を想定したが、感光体ドラム上のトナー像でも構わない。 In the present invention, a color image forming apparatus is assumed, but a monochrome image forming apparatus may be used. In the present invention, the toner image on the intermediate transfer belt B1 is assumed, but the toner image on the photosensitive drum may be used.
又、本発明は、タッチダウン現像方式を想定したが、どのような画像形成装置でも構わない。尚、タッチダウン現像方式とは、トナー及びキャリアを含有する二成分の現像剤を担持する磁気ローラからトナーのみを転移させることにより現像スリーブ上にトナー薄層を形成させ、静電潜像が形成された感光体の表面に、前記トナー薄層からトナーを飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式のことである。 In the present invention, the touch-down development method is assumed, but any image forming apparatus may be used. In the touchdown development method, a toner thin layer is formed on the developing sleeve by transferring only toner from a magnetic roller carrying a two-component developer containing toner and carrier, and an electrostatic latent image is formed. In other words, the electrostatic latent image is developed as a toner image by flying toner from the thin toner layer onto the surface of the photoreceptor.
又、本発明では、画像形成装置1を想定したが、トナー濃度を測定するための装置、トナー濃度センサーを搭載する装置であれば、特に限定する必要は無い。
In the present invention, the
以上のように、本発明に係るトナー濃度センサー及び画像形成装置は、複合機はもちろん、複写機、プリンタ等に有用であり、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー及び画像形成装置として有効である。 As described above, the toner density sensor and the image forming apparatus according to the present invention are useful not only for a multifunction machine but also for a copying machine, a printer, and the like, and can improve the detection accuracy of the toner density sensor and can be downsized. It is effective as a toner density sensor and an image forming apparatus.
1 画像形成装置
605、606 トナー濃度センサー
610 発光素子
611 第一の偏光素子
612 第二の偏光素子
613 第一の受光素子
614 第二の受光素子
615 検出部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
光を発する発光素子と、
前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、
前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、
前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、
前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、
前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部と
を備え、
前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とするトナー濃度センサー。 A toner density sensor that detects light density based on light incident on a toner image and reflected from the toner image,
A light emitting element that emits light;
A first polarizing element that reflects light from the light emitting element and makes the reflected light incident on a toner image;
A second polarizing element that separates light reflected from the toner image into transmitted light and reflected light;
A first light receiving element that receives the transmitted light that has passed through the second polarizing element;
A second light receiving element for receiving reflected light from the second polarizing element;
A detection unit that detects a toner concentration based on signals from the first light receiving element and the second light receiving element;
The toner concentration sensor, wherein the second polarizing element is the same as the first polarizing element.
光を発する発光素子と、
前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、
前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、
前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、
前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、
前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部と
を備え
前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus including a toner concentration sensor that detects a toner concentration based on light incident on a toner image and reflected from the toner image,
A light emitting element that emits light;
A first polarizing element that reflects light from the light emitting element and makes the reflected light incident on a toner image;
A second polarizing element that separates light reflected from the toner image into transmitted light and reflected light;
A first light receiving element that receives the transmitted light that has passed through the second polarizing element;
A second light receiving element for receiving reflected light from the second polarizing element;
A detector that detects a toner density based on signals from the first light receiving element and the second light receiving element, wherein the second polarizing element is the same as the first polarizing element. An image forming apparatus.
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