JP2015075619A - Toner concentration sensor and image forming apparatus - Google Patents

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厚史 石▲崎▼
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact toner concentration sensor 605, 606 configured to improve detection accuracy thereof.SOLUTION: A toner detection sensor 605, 606 includes: a light-emitting element 610 which emits light; a first polarization element 611 which reflects the light from the light-emitting element 610 and makes the reflected light incident on a toner image; a second polarization element 612 which splits the light reflected from the toner image into transmission light and reflection light; a first light-receiving element 613 which receives the transmission light having transmitted through the second polarization element 612; a second light-receiving element 614 which receives the light reflected from the second polarization element; and a detection unit 615 which detects toner concentration, on the basis of signals of the first and second light-receiving elements 613, 614. The second polarization element is the same as the first polarization element.

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.

特開2012−93655号公報JP 2012-93655 A

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 Patent Document 1, in the toner density sensor, the measurement object on which the toner image is formed is transmitted light from the beam splitter of the first polarizing element among the light emitted from the light emitting element of the LED. The reflected light from the measurement object is polarized and separated by a beam splitter of a second polarizing element different from the beam splitter, and detected by two different light receiving elements. Thereby, the toner amount of the toner image formed on the measurement object can be measured.

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 toner density sensor 500 described above, as shown in FIG. 5, in order to make the light from the light emitting element 501 substantially perpendicular to the toner image and reduce the incident angle α to the toner image. The incident angle to the first beam splitter 502 needs to be increased, in other words, the distance between the first beam splitter 502 and the light emitting element 501 needs to be increased. Further, the transmitted light from the first beam splitter 501 is reflected through the toner image, and the reflected light is separated into the transmitted light of the P-polarized component and the reflected light of the S-polarized component through the second beam splitter 503. However, the first light-receiving element 504 that receives the transmitted light of the P-polarized component and the second light-receiving element 505 that receives the reflected light of the S-polarized component are the same as the light-emitting element 501. It is necessary to greatly increase the distance between the beam splitter 503 and the beam splitter 503. Therefore, there arises a problem that the toner density sensor is increased in size.

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 toner density sensor 500 is disposed at a position facing the intermediate transfer belt B1, and generally there is a space in the surface direction of the intermediate transfer belt B1 in terms of layout. However, there is no space in the direction perpendicular to the surface direction of the intermediate transfer belt B1 (the arrangement direction of the intermediate transfer belt B1 and the toner density sensor 500). Therefore, when the incident angle α of the light from the light emitting element 501 is reduced as described above, the distance between the first beam splitter 502 and the light emitting element 501, the second beam splitter 503, and the first light receiving element 504. And the distance between the second beam splitter 503 and the second light receiving element 505 are increased. As a result, there is a problem that the entire toner density sensor 500 is increased in size and cost. Such a problem cannot be solved by the technique described in Patent Document 1.

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.

本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an exemplary embodiment. 画像形成ユニットの1つの詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of one image forming unit. 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。2 is a schematic configuration diagram relating to control of the image forming apparatus 1 in the present embodiment. FIG. 本発明のトナー濃度センサーの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a toner concentration sensor of the present invention. 従来のトナー濃度センサーの概略図である。It is a schematic diagram of a conventional toner concentration sensor.

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 image forming apparatus 1 including a toner concentration sensor according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus 1 of the present embodiment.

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 image forming apparatus 1 transfers a toner image formed by the tandem-type image forming unit A1 that forms a toner image based on image data, a paper storage unit 2 that stores paper, and the image forming unit A1 onto the paper. A next transfer unit 3 is provided. The image forming apparatus further includes a fixing unit 4 that fixes the transferred toner image on the paper, a paper discharge device 5 that discharges the fixed paper, and a paper discharge tray 7 that receives the discharged paper. Further, the image forming apparatus 1 includes a paper transport unit 6 that transports paper from the paper storage unit 2 to the paper discharge device 5.

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 image forming apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a detailed view of one of the image forming units FY, FM, FC, and FB. The image forming units FY, FM, FC, and FB have almost the same configuration.

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 charger 11, an exposure device 12, a yellow developing device HY, a primary transfer roller (voltage application unit) 20, a cleaning blade 35 for the photosensitive drum 10, A static eliminator 13 and a carrier removal roller (carrier removal member) 30 are provided.

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 carrier removing roller 30 because the image forming unit is not located downstream thereof. Other configurations are the same.

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 photoreceptor drum 10 only needs to be able to carry a toner image including toner charged on its surface (charged positively in this embodiment).

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 photosensitive drum 10 is a substantially cylindrical member that is arranged to be rotatable about a rotation axis that is perpendicular to the moving direction of the intermediate transfer belt B1 and parallel to the surface direction of the intermediate transfer belt B1. The photosensitive drum 10 is in contact with the surface of the intermediate transfer belt B1 at a predetermined primary transfer position 10S. The photosensitive drum 10 can rotate so that the moving direction at the primary transfer position 10S is the same as the moving direction of the intermediate transfer belt B1, that is, in FIG.

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 cleaning blade 35, the charge eliminating device 13, the charger 11, the exposure device 12, and the yellow developing device HY are arranged around the photosensitive drum 10 in this order as seen from the primary transfer position along the rotation direction described above. 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 charger 11 can uniformly charge the surface of the photosensitive drum 10. The exposure device 12 has a light source such as a laser scanner unit (LSU), and irradiates the surface of the charged photosensitive drum 10 with light according to the image data in accordance with the image data from the above-described host device. An electrostatic latent image can be formed on the surface of the drum 10.

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 primary transfer roller 20 to the intermediate transfer belt B1. Details of the primary transfer roller 20 will be described later.

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 cleaning blade 35 is a blade-like member disposed so as to be in contact with the photosensitive drum 10. The cleaning blade 35 removes the developer remaining on the surface of the photosensitive drum 10 after the primary transfer.

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 neutralization device 13 includes a light source. After the developer is removed by the cleaning blade 35, the surface of the photosensitive drum 10 is neutralized by light from the light source to prepare for the next image formation.

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 primary transfer roller 20 is disposed so as to contact the back surface of the intermediate transfer belt B1 at a voltage application position 20S downstream from the primary transfer position 10S in the moving direction of the intermediate transfer belt B1. A voltage having a polarity opposite to that of the toner in the toner image (minus in this embodiment) is applied to the primary transfer roller 20 from a power source (not shown). That is, the primary transfer roller 20 can apply a voltage having a polarity opposite to that of the toner to the intermediate transfer belt B1 at the voltage application position 20S. Since the intermediate transfer belt B1 has conductivity, the applied voltage attracts toner to the surface side of the intermediate transfer belt B1 at the voltage application position 20S and the periphery thereof.

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 primary transfer position 10S is disposed within a range in which toner is attracted to the intermediate transfer belt B1 side by the applied voltage. As a result, the toner moves from the photosensitive drum 10 to the surface of the intermediate transfer belt B1, and primary transfer is performed.

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 primary transfer roller 20 is not particularly limited, and the specific configuration can be changed as appropriate. In the present embodiment, the primary transfer roller 20 can rotate in the opposite direction to the photosensitive drum 10 around a rotation axis parallel to the rotation axis of the photosensitive drum 10, that is, the movement direction at the charge application position 20S is intermediate. It is a substantially cylindrical member that can be rotated in the same direction as the transfer belt B1.

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 carrier removal roller 30 is a substantially cylindrical member that can rotate in the same direction as the photosensitive drum 10 around a rotational axis parallel to the rotational axis of the photosensitive drum 10. The carrier is not limited, and it is sufficient that the carrier can be removed from the surface of the intermediate transfer belt B1 downstream of the charge application position 20S and upstream of the secondary transfer position in the moving direction of the intermediate transfer belt B1. Specifically, the carrier removing roller 30 only needs to be able to move the carrier on the surface of the intermediate transfer belt B1 to its own surface by contacting the surface of the intermediate transfer belt B1.

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 photosensitive drum 10 to the intermediate transfer belt B1 together with the toner. This carrier transfer may interfere with primary transfer in the downstream image forming unit and cause image defects such as image blurring and blurring. Providing the carrier removal roller 30 can prevent such an image defect.

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 carrier removal roller 30 is disposed so as to contact the surface of the intermediate transfer belt B1 downstream of the charge application position 20S in the moving direction of the intermediate transfer belt B1. The carrier removal roller 30 is incorporated in the cleaning unit 31 together with the cleaning blade 35 described above. The cleaning unit 31 is provided in the image forming unit FY. In addition to the cleaning blade 35 and the carrier removing roller 30, the cleaning unit 31 is in contact with the surface of the carrier removing roller 30 to remove the carrier attached to the surface of the carrier removing roller 30. The carrier removal blade 31b, the carrier removed from the carrier removal roller 30, and the developer (including toner and carrier) removed from the surface of the photosensitive drum 10 by the cleaning blade 35 are conveyed to the outside of the cleaning unit 31. A transport member 31c is provided. The image forming unit FY may further include a separation unit that separates the carrier and the toner in order to reuse the carrier and the toner conveyed by the conveyance member 31c.

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 container 40, a developing roller 40a, a magnetic roller (mag roller) 40b, a drawing roller 40c, stirring spirals 40d and 40e, and a magnetic roller doctor blade 40g.

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 container 40 stores therein a developer composed of yellow toner (toner particles) and a carrier. The stirring spirals 40d and 40e are provided so as to be entirely immersed in the developer in the developing container 40, and stir the developer. The toner is uniformly dispersed in the carrier by the rotation of the stirring spirals 40d and 40e.

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 roller 40c is arranged so that a part of the drawing-up roller 40c is immersed in the developer in the developing container, and the developer is pumped up by adhering to the surface. A magnetic roller 40b is arranged in contact with the pumping roller 40c, and a developer is supplied from the pumping roller 40c. The magnetic roller 40b rotates in the counter direction of the developing roller 40a, and in the vicinity of the nip, a magnetic roller doctor blade 40g is provided that simultaneously peels off the developer and places the developer. The magnetic roller doctor blade 40g regulates the developer layer thickness on the surface of the magnetic roller 40b to a predetermined amount. A developing roller 40a (also referred to as a developing device) is disposed so as to be in contact with the magnetic roller 40b, and a developer is applied to the surface thereof from the magnetic roller 40b. Since the developer layer thickness of the magnetic roller 40b is regulated to a predetermined value, the developer layer thickness formed on the surface of the developing roller 40a is also kept at the predetermined value. The developing roller 40a is in contact with the photosensitive drum 10, and responds to an image instructed to be formed from the host apparatus by the potential difference between the electrostatic latent image potential on the surface of the photosensitive drum 10 and the developing bias value applied to the developing roller 40a. A toner image is formed on the surface of the photosensitive drum 10 (development operation).

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 roller 40a.

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 magnetic roller 40b after the developing operation on the photosensitive drum 10 is removed by the magnetic roller doctor blade 40g, flows down along the surface of the magnetic roller doctor blade 40g, and passes through a flow path (not shown). The developer stored in the developer container 40 is mixed.

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 toner concentration sensor 40h is disposed in the developing container, and detects the toner concentration of the developer in the developing container 40. When it is detected that the toner concentration is lower than a predetermined value, toner (a developer having a toner concentration higher than the predetermined value) is supplied from a toner cartridge (not shown) to the developing container 40, and the toner concentration is higher than the predetermined value. The carrier is supplied to the toner container 40 from a carrier cartridge (not shown).

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 image forming apparatus 1 that has received an instruction for image formation from a host device such as a personal computer (PC) or the like forms toner images of each color corresponding to the received image data in the image forming units FY, FM. , FC, and FB. The toner image formed in each image forming unit is transferred to the intermediate transfer belt B1, and is superimposed on the intermediate transfer belt B1 to form a color toner image.

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 paper storage unit 2 is taken out from the paper storage unit 2 one by one by a paper feeding device (not shown) and transported on the paper transport unit 6. Then, the sheet is fed to the secondary transfer unit 3 in synchronization with the primary transfer to the intermediate transfer belt B1, and the color toner image on the intermediate transfer belt B1 is secondarily transferred to the sheet by the secondary transfer unit 3. The sheet on which the color toner image has been transferred is further conveyed to the fixing unit 4 where the color toner image is fixed on the sheet by heat and pressure. Further, the paper is discharged by a paper discharge device 5 to a paper discharge tray section 7 provided on the outer periphery of the image forming apparatus 1. The toner remaining on the intermediate transfer belt B1 after the secondary transfer is removed from the intermediate transfer belt B1 by the cleaning unit B2.

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 toner density sensors 605 and 606 for detecting the patch density of the patch formed on the intermediate transfer belt B1 at the predetermined timing and the background density of the intermediate transfer belt B1 include a black image forming unit FB and a secondary image sensor. It is provided at a predetermined position between the transfer unit 3. The black image forming unit FB is located on the most downstream side with respect to the rotation direction of the intermediate transfer belt B1 as compared with the other image forming units FY, FM, and FC. Therefore, the toner density sensors 605 and 606 detect the patch density of any of the plurality of image forming units FY, FM, FC, and FB even if the patch is formed on the intermediate transfer belt B1. It is configured to be able to.

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 toner density sensors 605 and 606 are provided in advance in positions corresponding to the positions of the intermediate transfer belt B1 where the patch is formed. In the embodiment of the present invention, two toner density sensors 605 and 606 are provided near both ends of the intermediate transfer belt B1. Provided. The toner density sensors 605 and 606 may have any form as long as they can detect the patch density or background density of the patch for each color. For example, the background on the patch or the intermediate transfer belt B1 is used as a light source. Reflective toner density sensors 605 and 606 that irradiate with light from the light source, detect reflected light intensity with a light receiving sensor, and convert light intensity information into density.

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 toner density sensors 605 and 606 are also used for detecting the toner density of a solid band image to be described later.

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 image forming apparatus 1 in the present embodiment.

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 image forming apparatus 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 301, a RAM (Random Access Memory) 302, a ROM (Read Only Memory) 303, a HDD (Hard Disk Drive) 304, and a driver 305 corresponding to each driving unit in the printing. They are connected via an internal bus 306. The CPU 301 uses, for example, the RAM 302 as a work area, executes a program stored in the ROM 303, the HDD 304, or the like, and exchanges data and commands with the driver 305 based on the execution result, as shown in FIG. The operation of each driving unit is controlled. Further, control of toner density sensors 605 and 606, which will be described later, other than the drive unit also operates as each unit when the CPU 301 executes a program.

<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 toner density sensors 605 and 606 detect the toner density based on the light incident on the toner image and reflected from the toner image. As shown in FIG. A light emitting element 610 that emits light, a first polarizing element 611 that reflects light from the light emitting element 610 and makes the reflected light incident on a toner image, and light reflected from the toner image as transmitted light and reflected light. A second polarizing element 612 that separates the first polarizing element, a first light receiving element 613 that receives the transmitted light that has passed through the second polarizing element 612, and a second light that receives the reflected light from the second polarizing element. And a detector 615 that detects toner density based on signals from the first light receiving element 613 and the second light receiving element 614.

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 toner density sensors 605 and 606 can be increased and the size can be reduced.

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 toner density sensors 605 and 606 of the present invention, the light incident on the toner image is reflected light reflected by the first polarizing element 611. Therefore, if the incident angle β of the light incident on the toner image is to be reduced. The light of the light emitting element 610 that irradiates the first polarizing element 611 may be incident on the first polarizing element 611 at approximately 45 degrees. Therefore, the distance between the light emitting element 610 and the first polarizing element 611 does not become unnecessarily large, and does not spread in the direction perpendicular to the surface on which the toner image is present but spreads in the surface direction on which the toner image is present. It is possible to plan.

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 toner density sensors 605 and 606 of the present invention, the arrangement of the light emitting element 610 and the first polarizing element 611 is such that the reflected light reflected from the first polarizing element 611 is the surface on which the toner image is present (for example, an intermediate The light can enter the transfer belt B1) at a substantially right angle. As shown in FIG. 4, the incident angle β of light incident on the toner image in the toner density sensors 605 and 606 of the present invention is compared with the incident angle α of light incident on the toner image in the conventional toner density sensor 500. It is understood that it is small. Therefore, even if there are various assembly tolerances and dimensional variations, the toner concentration can be detected with high accuracy without being affected by these, and a new toner concentration sensor that is robust to distance fluctuation is provided. It becomes possible.

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 light emitting element 610 may employ, for example, a light emitting diode (LED) that emits light having a predetermined wavelength spectrum. The light emitting element 610 is configured to emit light in response to an instruction from the image forming apparatus 1 (control circuit). Note that a diaphragm portion that restricts light from the light emitting element 610 may be provided between the light emitting element 610 and the first polarizing element 611. The aperture portion has, for example, a circular aperture, and is arranged so that the center of the aperture is located on the optical axis of the light emitting element 610.

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 polarizing element 611 and the second polarizing element 612 are beam splitters that separate incident light into specific polarization components. For example, among the incident light, the P polarization component is transmitted as transmitted light. The S-polarized component is reflected as reflected light. The light incident on the toner image is reflected light of the S-polarized component of the first polarizing element 611.

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 polarizing element 611 and the second polarizing element 612 may have any configuration. For example, a light transmissive plate and a dielectric multilayer provided on the light incident surface side of the light transmissive plate. A film and an antireflection film provided on the light emitting surface side of the light transmissive plate. By adjusting the thickness of these films, etc., the polarization transmission characteristics of each polarizing element can be changed to desired characteristics. Be changed. A polarizing plate may be used instead of the beam splitter.

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 polarizing element 612 can be the same as the first polarizing element 611 as shown in FIG. As a result, the second polarizing element 612 is also used as the first polarizing element 611, so that the required number of polarizing elements can be reduced by one, reducing the member cost and the number of assembly steps, and the overall cost. It is possible to go down.

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 light receiving element 613 and the second light receiving element 614 may have any configuration. For example, the first light receiving element 613 and the second light receiving element 614 may be photodiodes, detect incident light, and output an electric signal having a voltage corresponding to the intensity. Output. The first light receiving element 613 outputs the light of the P-polarized component transmitted through the second polarizing element 612 as an electrical signal, and the second light receiving element 614 has the S-polarized component reflected by the second polarizing element 612. Outputs light as an electrical signal.

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 polarizing element 611 incident on the toner image or the surface on which the toner image is present (the surface of the intermediate transfer belt B1) is reflected from the toner image or the surface (base, background). A regular reflection component and a diffuse reflection component are provided. The regular reflection component becomes P-polarized light through the second polarizing element 612, and the diffuse reflection component becomes S-polarized light through the second polarizing element 612.

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 detection unit 615 may be provided in the toner density sensors 605 and 606 or in the image forming apparatus 1 having the toner density sensors 605 and 606. The detection unit 615 calculates a measured value of the toner density based on the signal from the first light receiving element 613 and the signal from the second light receiving element 614. For example, the image forming apparatus 1 corrects the toner density based on the measured value. Specifically, the toner density is calculated based on the following equation.

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 light receiving element 613 of the P-polarized component of the reflected light of the toner image, and S is the first of the S-polarized component of the reflected light of the toner image. The signal (voltage) (sensor output value) of the second light receiving element 614, Po is the first received light of the P-polarized component of the reflected light from the surface without the toner image (for example, the ground of the intermediate transfer belt B1). This is a signal of the element 613, and So is a signal of the second light receiving element 614 of the S polarization component in the reflected light of the surface without the toner image.

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 light receiving element 613, the second light receiving element 614, and the detection unit 615 so as to amplify a signal from the light receiving element.

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 toner density sensors 605 and 606 of the present invention, the light incident on the toner image is reflected light reflected from the first polarizing element 611. Therefore, the arrangement of the light emitting element 610 and the first polarizing element 611 is as follows. It is necessary to increase the accuracy. This is because the deviation of the incident angle of the incident light of the light emitting element 610 is reflected as a deviation of the double reflection angle in the reflected light. Therefore, the arrangement of the light emitting element 610 and the first polarizing element 611 is preferably fixed by a member having excellent dimensional stability.

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 element 610, the first polarizing element 611 that reflects the light from the light-emitting element 610, and enters the reflected light into the toner image, the second polarizing element 612, and the like. The first light receiving element 613, the second light receiving element 614, and a detection unit 615 are provided. As a result, the detection accuracy of the toner density sensors 605 and 606 can be increased, and the cost and size can be reduced.

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 image forming apparatus 1 is assumed. However, the image forming apparatus 1 is not particularly limited as long as it is an apparatus for measuring toner density and an apparatus equipped with a toner density sensor.

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 SYMBOLS 1 Image forming apparatus 605,606 toner density sensor 610 light emitting element 611 1st polarizing element 612 2nd polarizing element 613 1st light receiving element 614 2nd light receiving element 615 detection part

Claims (2)

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、
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.
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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