JP3951517B2

JP3951517B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP3951517B2
Application number: JP27416699A
Authority: JP
Inventors: 直哉山▲崎▼; 悟鳥丸; 徹吉田; 俊一郎宍倉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2001100481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装置において、感光体上に形成されたトナー像やトナー濃度測定用の基準パッチなどの濃度を測定し、その測定結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置が知られている。
【０００３】
例えば、特開昭６１−２０９４７０号公報には、感光体上のトナー濃度を光学式のセンサで検出しその検出結果に基づいてトナー補給量を制御する方式のカラー画像形成装置が開示されている。一般に、黒トナー像とカラートナー像とでは光学的特性が異なるので、黒トナー像とカラートナー像の濃度を同じ条件で測定しその測定結果に基づいて画像形成条件を制御したのでは高画質の画像を形成することはできない。そこで、このカラー画像形成装置では、黒トナーによるパッチの濃度測定時には正反射光受光センサで受光し、カラートナーによるパッチの濃度測定時には拡散反射光受光センサで受光するように２つの受光センサの取付角度を機械的に切換えて濃度測定を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このカラー画像形成装置の方式では、黒トナーによるパッチの濃度測定とカラートナーによるパッチの濃度測定とを連続して行う場合、ＬＥＤ発光の安定時間の確保が必要なため正反射光測定と拡散反射光測定の切換えに時間がかかり生産性に悪影響があるばかりではなく、この画像形成装置に採用されている濃度測定センサの取付角度を機械的に切換える方式ではコスト、スペース、および測定精度などの点で問題が多い。
【０００５】
また、特開平１０−１８６８２７号公報には、感光体上のトナー像の濃度を測定するトナー像濃度センサからの出力信号を処理する信号処理回路に、カラートナー像の信号を増幅する回路と黒トナー像の信号を増幅する回路をそれぞれ設けた画像形成装置が開示されている。しかし、この方式では、カラー用の増幅回路と黒用の増幅回路とが必要であり、コスト高を招く恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、感光体上に形成した黒トナーおよびカラートナーによるパッチの濃度を高精度でかつ高速に測定することのできる低コストの画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
表面に静電潜像が形成される感光体を有し、その感光体上に静電潜像を形成して、その静電潜像を、黒トナーを含む複数色のカラートナーで現像して上記感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像が所定の像担持体または画像記録材上に転写され、最終的に該画像記録材上にカラー画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体、上記像担持体、または上記画像記録材のうちの少なくとも一つに、黒トナーおよび他の色のカラートナーによるパッチを形成するパッチ形成手段と、
各パッチの濃度を測定する、パッチで反射した光を受光する受光素子と、パッチで正反射した光が上記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する正反射用発光素子と、パッチで拡散反射した光が上記受光素子に入射する方向からパッチに光を照射する拡散反射用発光素子とを有するパッチ濃度測定手段とを備え、
上記パッチ濃度測定手段が、上記正反射用発光素子と上記拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で上記黒トナーによるパッチの濃度を測定するものであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、上記パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子を点灯させるとともに上記拡散反射用発光素子をも点灯させるものであってもよく、また、上記パッチ濃度測定手段が、上記拡散反射用発光素子を常時点灯させておくものであってもよい。
【０００９】
また、上記パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子からの、パッチへの光の照射を停止させるものであることが好ましい。
【００１０】
さらに、上記パッチ濃度測定手段は、上記正反射用発光素子と上記拡散反射用発光素子とのうちの上記正反射用発光素子のみ点灯したときに上記受光素子により得られる最大の信号レベルと、上記拡散反射用発光素子のみ点灯したときに上記受光素子により得られる最大の信号レベルとが略同一となるように調整されたものであることも好ましい態様の一つである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の画像形成装置をタンデム型のカラー複写機に適用した場合の実施形態を示す概要図である。
【００１３】
図１に示すように、このカラー複写機は、表面にトナー像を担持しながら矢印Ａ方向に搬送する中間転写ベルト１１、中間転写ベルト１１を張架する複数のロール１２、感光体ドラム１と、帯電器２と、静電潜像形成装置３と、現像器４と、転写器５とをそれぞれ備え、中間転写ベルト１１上に画像に基づくトナー像またはテスト用のパッチを形成する、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する４組のトナー像形成部１０、中間転写ベルト１１上に形成されたパッチ１３の濃度を光学的に検出するパッチ濃度センサ１４、パッチ濃度センサ１４により検出されたパッチ濃度に基づいて画像形成条件（本実施形態では各現像器４へのトナー補給量）を制御する制御部１５を備えており、トナー像形成部１０により形成され、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像を最終的に所定の画像記録材（図示せず）上に定着することによりその画像記録材上に画像を形成するように構成されている。
【００１４】
本実施形態における中間転写ベルト１１は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、本実施形態におけるトナー像形成部１０は、本発明にいうパッチ形成手段に相当するものであり、本実施形態におけるパッチ濃度センサ１４は、本発明にいうパッチ濃度測定手段に相当するものである。
【００１５】
なお、本実施形態では、本発明の画像形成装置をタンデム型の画像形成装置に適用した例を示したが、本発明はタンデム型の画像形成装置に限られるものではなく、例えば、ロータリー型の現像器を用いた画像形成装置など他のタイプの画像形成装置にも適用することができる。
【００１６】
図２は、図１に示すタンデム型のカラー複写機に用いられるパッチ濃度センサの概要図である。
【００１７】
図２に示すように、このカラー複写機のパッチ濃度センサ１４は、像担持体（中間転写ベルト１１）上に形成されたパッチ２１の濃度を測定するものであり、パッチ２１からの反射光２２を受光する受光素子２３と、パッチ２１で正反射した光が受光素子２３に入射する方向からパッチ２１に光を照射する正反射用発光素子２４と、パッチ２１で拡散反射した光が受光素子２３に入射する方向からパッチ２１に光を照射する拡散反射用発光素子２６とを備えている。
【００１８】
このパッチ濃度センサ１４は、本実施形態においては、正反射用発光素子２４と拡散反射用発光素子２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するように構成されている。さらに、このパッチ濃度センサ１４は、黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子２４を点灯させるとともに拡散反射用発光素子２６をも点灯させるものであってもく、また、このパッチ濃度センサ１４は、拡散反射用発光素子２６を常時点灯させておくものであってもよい。これらの態様の詳細については後述する。
【００１９】
本実施形態のパッチ濃度センサ１４には、正反射光受光用および拡散反射光受光用として１個の受光素子２３が共用されている。このように、１個の受光素子２３が共用されている理由について次に説明する。
【００２０】
図３は、中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光のセンサ出力との関係を示す図であり、図４は、中間転写ベルト上のトナー付着量と拡散反射光のセンサ出力との関係を示す図である。
【００２１】
図３に示すように、正反射光の場合は、黒トナーからのセンサ出力はトナー付着量の増加に伴って減少するので、黒トナーによるパッチの濃度は正反射光により測定することができる。それに対して、カラートナーからのセンサ出力はトナー付着量の増加に伴って減少後に増加するので、センサ出力とトナー付着量とは一対一の対応関係を持たずカラートナーによるパッチの濃度は正反射光では測定することができない。
【００２２】
図４に示すように、拡散反射光の場合は、黒トナーからのセンサ出力はトナー付着量に関係なくほぼ一定なので、黒トナーによるパッチの濃度は拡散反射光によっては測定することができない。それに対して、カラートナーからの受光センサ出力はトナー付着量に伴って増加するのでカラートナーによるパッチの濃度は拡散反射光により測定することができる。そこで、従来の画像形成装置においては、通常、黒トナーによるパッチの濃度は正反射光で測定し、カラートナーによるパッチの濃度は拡散反射光で測定するように構成されている。
【００２３】
図５は、従来の画像形成装置におけるパッチ濃度測定センサのタイミングチャートである。
【００２４】
従来の画像形成装置では、黒トナーによるパッチ、続いて各カラートナーによるパッチの順序でパッチを形成しこの順序で各パッチの濃度を測定する方式と、各カラートナーによるパッチ、続いて黒トナーによるパッチの順序でパッチを形成しこの順序で各パッチの濃度を測定する方式とがある。図５には、黒トナーによるパッチ、続いて各カラートナーによるパッチの順序で各パッチの濃度を測定する方式における各パッチ測定のタイミング、および正反射用発光素子と拡散反射用発光素子の点灯オン／オフのタイミングが示されている。
【００２５】
通常、発光素子は点灯してから発光素子の出力が安定するまでに約数１０秒の発光安定時間を必要とし、その間はトナー濃度測定を行うことはできない。従って、図５に示すように、ｔ２の時点でＫ（黒）トナーによるパッチの濃度測定を開始するにはそれに先立ちｔ１の時点で正反射用発光素子２４（図２参照）を点灯しておかなければならない。すなわち、正反射用発光素子２４の発光安定時間Ｔ１だけのロスタイムが発生する。また、黒トナーによるパッチの濃度測定が終了した時点ｔ３において拡散反射用発光素子２６（図２参照）を点灯しても、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間Ｔ２経過後のｔ４の時点になるまでは、Ｃ，Ｍ，Ｙの各カラートナーによるパッチ濃度測定を開始するわけにはいかない。
【００２６】
ここで、パッチからの正反射光および拡散反射光の双方を１個の受光素子で受光した場合の、受光センサからの合成出力とトナー付着量との関係について以下に説明する。
【００２７】
図６は、中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光および拡散反射光の合成出力との関係を示す図である。
【００２８】
図６に示すように、黒トナーの合成出力はトナー付着量の増加に伴って減少するので、正反射光および拡散反射光の合成出力により黒トナーによるパッチの濃度測定は可能であることがわかる。そこで、本発明の各実施形態におけるパッチ濃度センサ１４（図１参照）は、正反射用発光素子２４と拡散正反射用発光素子２６との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するように構成されている。
【００２９】
しかし、図６に示すように、カラートナーの場合、正反射光および拡散反射光の合成出力はトナー付着量の増加に伴って減少後に増加するので、センサ出力とトナー付着量とは一対一の対応関係を持たずカラートナーによるパッチの濃度を測定することはできない。そこで、本実施形態では、カラートナーによるパッチの濃度を測定する時には、拡散反射光のみで測定を行うようにしている。
【００３０】
以下に、本発明のいくつかの実施形態について順次説明する。
【００３１】
図７は、本発明の第１の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【００３２】
図７に示すように、この第１の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）が、Ｋ（黒）トナーによるパッチの濃度測定に先立ち正反射用発光素子２４を点灯するとともに拡散反射用発光素子２６をも点灯するように構成されている。すなわち、ｔ２の時点における黒トナーによるパッチの濃度測定に先立ち、ｔ１の時点において正反射用発光素子２４を点灯するとともに拡散反射用発光素子２６をも点灯する。こうすることにより、正反射用発光素子２４の発光安定時間Ｔ１の間に拡散反射用発光素子２６の発光を安定化させることができるので、黒トナーによるパッチの濃度測定終了時点ｔ３において直ちにＣ，Ｍ，Ｙのカラートナーによるパッチの濃度測定を開始することができ、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間Ｔ２のロスタイムをなくすことができる。
【００３３】
従って、時点ｔ１から時点ｔ５までの全測定時間は、図５に示した従来例よりも発光安定時間Ｔ２分だけ短縮され、その時間に対応する画像形成コストを低減させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３５】
図８は、本発明の第２の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【００３６】
図８に示すように、この第２の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）が、拡散反射用発光素子２６を常時点灯させておくように構成されている。すなわち、この画像形成装置の電源スイッチをオンにしたｔ０の時点で、拡散反射用発光素子２６は点灯を開始し、以後電源スイッチをオフにするまで点灯させたままの状態に保たれる。こうすることにより、拡散反射用発光素子２６は電源スイッチオンと同時に点灯が行われ安定化された状態に保たれているので、拡散反射用発光素子２６の発光安定時間を実質的になくすことができる。さらに、この第２の実施形態では、拡散反射用発光素子２６をオンオフするための切換え制御回路やＩ／Ｏ端子が不要となるので、その分だけコストを低減させるという効果もある。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３８】
この第３の実施形態は、パッチ濃度測定手段が、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子からパッチへの光の照射を停止させるものである。この、正反射用発光素子からの光の照射を停止させるための装置の態様を図９に示す。
【００３９】
図９は、本発明の第３の実施形態における正反射用発光素子からの光の照射を停止させるシャッタ装置の平面図（ａ，ｂ）および側面図（ｃ）である。
【００４０】
図９に示すように、この第３の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）に、黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子２４（図２参照）からの、パッチへの光の照射を停止させるシャッタ装置３０が備えられている。
【００４１】
このシャッタ装置３０は、開口３２と、カム状突起部３３と、回転軸３４を有し、正反射用発光素子２４からの光を遮断する閉位置３１ａまたは正反射用発光素子２４からの光を開口３２を通じて通過させる開位置３１ｂのいずれかの位置に切替自在なシャッタ板３１、シャッタ板３１のカム状突起部３３に係合してシャッタ板３１を閉位置３１ａまたは開位置３１ｂに切り替えるための係合部材３５、係合部材３５を駆動する駆動ロッド３６、および駆動ロッド３６を駆動するソレノイド３７などからなる。
【００４２】
この第３の実施形態では、図９に示すシャッタ装置３０のシャッタ板３１を用いて黒トナーによるパッチの濃度測定終了後かつ各カラートナーによるパッチの濃度測定開始前に、正反射用発光素子２４からパッチへの光の照射を停止させる。すなわち、この第３の実施形態は、図７に示した第１の実施形態および図８に示した第２の実施形態における正反射用発光素子２４の点灯操作および消灯操作を、シャッタ板３１の開閉操作に置き換えたものであり、ｔ１時点で正反射用発光素子２４の点灯操作の代わりに、シャッタ板３１を開位置３１ｂに切り替え、ｔ３時点で正反射用発光素子２４の消灯操作を行う代わりに、シャッタ板３１を閉位置３１ａに切り替える。この第３の実施形態によれば、正反射用発光素子２４を電気的にオンオフするための制御回路が不要となるので、その分だけコストを低減させることができる。
【００４３】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００４４】
図１０は、通常のパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【００４５】
通常のパッチ濃度測定手段では、図１０に示すように、正反射光センサの最大出力レベルＬ１の方が拡散反射光センサ出力の最大信号レベルＬ２よりも高い。従って、センサから出力された信号を処理する増幅回路などを別系統とする必要がありコストアップの一因となる恐れがある。
【００４６】
図１１は、本発明の第４の実施形態におけるパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【００４７】
図１１に示すように、第４の実施形態では、パッチ濃度センサ１４（図２参照）は、正反射用発光素子２４と拡散反射用発光素子２６とのうちの正反射用発光素子２４のみを点灯したときに受光素子２３により得られる最大信号レベルＬ１と、拡散反射用発光素子２６のみ点灯したときに受光素子２３により得られる最大の信号レベルＬ２とが略同一となるように調整されている。このように、正反射光および拡散反射光のそれぞれの最大信号レベルが略同一になるように調整することで共通の増幅回路を使用することができるので、さらにコストダウンを図ることができる。また、黒トナーによるパッチとカラートナーによるパッチを同じ分解能で検出することができるので階調制御の精度バランスを良好なレベルに保つことができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の画像形成装置によれば、感光体、像担持体、または画像記録材の少なくとも一つに黒トナーおよびカラートナーによるパッチを形成するパッチ形成手段、および受光素子と、正反射用発光素子と、拡散反射用発光素子とを有するパッチ濃度測定手段を備え、パッチ濃度測定手段が、正反射用発光素子と拡散反射用発光素子との双方を点灯させた状態で黒トナーによるパッチの濃度を測定するものとしたことにより、感光体、像担持体、または画像記録材の少なくとも一つに形成された黒トナーおよびカラートナーによるパッチの濃度を高精度でかつ高速に測定することのできる低コストの画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置をタンデム型のカラー複写機に適用した場合の実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示すタンデム型のカラー複写機に用いられるパッチ濃度センサの概要図である。
【図３】中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光のセンサ出力との関係を示す図である。
【図４】中間転写ベルト上のトナー付着量と拡散反射光のセンサ出力との関係を示す図である。
【図５】従来の画像形成装置におけるパッチ濃度測定センサのタイミングチャートである。
【図６】中間転写ベルト上のトナー付着量と正反射光および拡散反射光の合成出力との関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態におけるパッチ濃度測定のタイミングチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態における正反射用発光素子からの光の照射を停止させるシャッタ装置の平面図（ａ，ｂ）および側面図（ｃ）である。
【図１０】通常のパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【図１１】本発明の第４の実施形態におけるパッチ濃度測定手段における正反射光および拡散反射光のセンサ出力曲線である。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電器
３静電潜像形成装置
４現像器
５転写器
１０トナー像形成部
１１中間転写ベルト
１２ロール
１３パッチ
１４パッチ濃度センサ
１５制御部
２１パッチ
２２反射光
２３受光素子
２４正反射用発光素子
２６拡散反射用発光素子
３０シャッタ装置
３１シャッタ板
３２開口
３３カム状突起部
３４回転軸
３５係合部材
３６駆動ロッド
３７ソレノイド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus used for an electrophotographic copying machine, a printer, or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or printer, the density of a toner image formed on a photoreceptor or a reference patch for measuring toner density is measured, and image forming conditions are determined based on the measurement result. There is known an image forming apparatus for controlling the above.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-209470 discloses a color image forming apparatus that detects the toner density on a photoconductor with an optical sensor and controls the amount of toner replenishment based on the detection result. . In general, the black toner image and the color toner image have different optical characteristics. Therefore, if the density of the black toner image and the color toner image is measured under the same conditions and the image forming conditions are controlled based on the measurement results, the image quality is high. An image cannot be formed. Therefore, in this color image forming apparatus, the two light receiving sensors are attached so that light is received by the regular reflection light receiving sensor when measuring the density of the patch using black toner, and light is received by the diffuse reflection light receiving sensor when measuring the density of the patch using color toner. The concentration is measured by mechanically switching the angle.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this color image forming apparatus method, when the density measurement of the patch using the black toner and the density measurement of the patch using the color toner are continuously performed, it is necessary to ensure the stable time of the LED emission, so Not only does it take a long time to switch the diffuse reflected light measurement, which adversely affects productivity, but the method of mechanically switching the mounting angle of the density measurement sensor used in this image forming apparatus also costs, space, and measurement accuracy. There are many problems.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-186827 discloses a signal processing circuit that processes an output signal from a toner image density sensor that measures the density of a toner image on a photoconductor, a circuit that amplifies a color toner image signal, and a black signal. An image forming apparatus provided with a circuit for amplifying a toner image signal is disclosed. However, this method requires a color amplifier circuit and a black amplifier circuit, which may increase the cost.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a low-cost image forming apparatus capable of measuring the density of a patch made of black toner and color toner formed on a photoconductor with high accuracy and high speed. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus of the present invention that achieves the above object provides:
A photosensitive member having an electrostatic latent image formed on the surface, forming the electrostatic latent image on the photosensitive member, and developing the electrostatic latent image with a plurality of color toners including black toner; In an image forming apparatus that forms a toner image on the photoreceptor, the toner image is transferred onto a predetermined image carrier or an image recording material, and finally forms a color image on the image recording material.
Patch forming means for forming a patch of black toner and other color toner on at least one of the photosensitive member, the image carrier, or the image recording material;
A light-receiving element that measures the density of each patch, receives light reflected by the patch, a regular-reflection light-emitting element that irradiates light to the patch from the direction in which light regularly reflected by the patch enters the light-receiving element, and a patch Patch density measuring means having a diffuse reflection light emitting element that irradiates the patch with light from the direction in which the diffusely reflected light is incident on the light receiving element;
The patch density measuring means measures the patch density of the black toner in a state where both the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element are turned on.
[0008]
Here, the patch density measuring unit may turn on the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element prior to measuring the density of the patch with black toner, and the patch density may also be turned on. The measuring means may keep the diffuse reflection light-emitting element lit at all times.
[0009]
Further, the patch density measuring means stops the irradiation of light from the regular reflection light emitting element after the density measurement of the black toner patch and before the start of the density measurement of each color toner patch. Preferably there is.
[0010]
Further, the patch density measuring means includes a maximum signal level obtained by the light receiving element when only the regular reflection light emitting element of the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element is turned on, and It is also a preferable aspect that the maximum signal level obtained by the light receiving element is adjusted to be substantially the same when only the diffuse reflection light emitting element is turned on.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0012]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment when the image forming apparatus of the present invention is applied to a tandem type color copying machine.
[0013]
As shown in FIG. 1, the color copying machine includes an intermediate transfer belt 11 that conveys a toner image on the surface thereof in the direction of arrow A, a plurality of rolls 12 that stretch the intermediate transfer belt 11, a photosensitive drum 1 and , A charger 2, an electrostatic latent image forming device 3, a developing device 4, and a transfer device 5, each of which forms a toner image or a test patch based on an image on an intermediate transfer belt 11. Detected by four sets of toner image forming units 10 corresponding to magenta, cyan, and black, a patch density sensor 14 that optically detects the density of the patch 13 formed on the intermediate transfer belt 11, and the patch density sensor 14. A control unit 15 that controls image forming conditions (the amount of toner replenished to each developing device 4 in the present embodiment) based on the patch density, and is formed by the toner image forming unit 10. Is configured to form an image on the image recording material by fixing the toner image transferred onto the transfer belt 11 on the final predetermined image recording material (not shown).
[0014]
The intermediate transfer belt 11 in the present embodiment corresponds to the image carrier referred to in the present invention, and the toner image forming unit 10 in the present embodiment corresponds to the patch forming unit referred to in the present invention. The patch density sensor 14 in the embodiment corresponds to the patch density measuring means referred to in the present invention.
[0015]
In this embodiment, an example in which the image forming apparatus of the present invention is applied to a tandem type image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to a tandem type image forming apparatus. The present invention can also be applied to other types of image forming apparatuses such as an image forming apparatus using a developing device.
[0016]
FIG. 2 is a schematic diagram of a patch density sensor used in the tandem type color copying machine shown in FIG.
[0017]
As shown in FIG. 2, the patch density sensor 14 of this color copying machine measures the density of the patch 21 formed on the image carrier (intermediate transfer belt 11), and the reflected light 22 from the patch 21. , A regular reflection light emitting element 24 that irradiates the patch 21 with light that is regularly reflected by the patch 21, and light diffusely reflected by the patch 21. And a light emitting element for diffuse reflection 26 that irradiates the patch 21 with light from the direction of incidence on the light.
[0018]
In this embodiment, the patch density sensor 14 is configured to measure the density of the patch with black toner in a state where both the regular reflection light emitting element 24 and the diffuse reflection light emitting element 26 are turned on. . Further, the patch density sensor 14 may turn on the regular reflection light emitting element 24 and the diffuse reflection light emitting element 26 prior to measuring the density of the patch using black toner. The sensor 14 may be one in which the diffuse reflection light emitting element 26 is always lit. Details of these modes will be described later.
[0019]
In the patch density sensor 14 of the present embodiment, one light receiving element 23 is shared for receiving regular reflection light and diffuse reflection light. The reason why one light receiving element 23 is shared in this way will be described next.
[0020]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the toner adhesion amount on the intermediate transfer belt and the sensor output of specular reflection light, and FIG. 4 is the relationship between the toner adhesion amount on the intermediate transfer belt and the sensor output of diffuse reflection light. FIG.
[0021]
As shown in FIG. 3, in the case of specular reflected light, the sensor output from the black toner because decreases with increasing amount of toner adhesion, the concentration of the patch by black toner can be measured by the specular reflection light. On the other hand, the sensor output from the color toner increases as the toner adhesion amount increases and then decreases, so there is no one-to-one correspondence between the sensor output and the toner adhesion amount, and the color toner patch density is regular reflection. It cannot be measured with light.
[0022]
As shown in FIG. 4, in the case of diffusely reflected light, the sensor output from the black toner is substantially constant regardless of the amount of toner attached, and therefore the density of the patch with black toner cannot be measured by the diffusely reflected light. On the other hand, since the output of the light receiving sensor from the color toner increases with the toner adhesion amount, the density of the patch with the color toner can be measured by diffuse reflected light. Therefore, the conventional image forming apparatus is usually configured such that the density of the patch with black toner is measured with specular reflection light, and the density of the patch with color toner is measured with diffuse reflection light.
[0023]
FIG. 5 is a timing chart of the patch density measurement sensor in the conventional image forming apparatus.
[0024]
In a conventional image forming apparatus, a patch is formed in the order of patches with black toner and then patches with each color toner, and the density of each patch is measured in this order, and patches with each color toner and subsequently with black toner There is a method of forming patches in the order of patches and measuring the density of each patch in this order. FIG. 5 shows the timing of each patch measurement in the method of measuring the density of each patch in the order of patches of black toner and then patches of each color toner, and lighting of the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element is turned on. / Off timing is shown.
[0025]
Normally, a light emission stabilization time of about several tens of seconds is required from when the light emitting element is lit until the output of the light emitting element is stabilized. During this time, the toner density cannot be measured. Therefore, as shown in FIG. 5, in order to start the patch density measurement with the K (black) toner at the time t2, the specular reflection light emitting element 24 (see FIG. 2) should be turned on at the time t1. There must be. That is, a loss time corresponding to the light emission stabilization time T1 of the regular reflection light emitting element 24 occurs. Further, even if the diffuse reflection light emitting element 26 (see FIG. 2) is turned on at the time point t3 when the patch density measurement with the black toner is finished, at the time point t4 after the light emission stabilization time T2 of the diffuse reflection light emitting element 26 has elapsed. Until that time, it is impossible to start patch density measurement using C, M, and Y color toners.
[0026]
Here, the relationship between the combined output from the light receiving sensor and the toner adhesion amount when both the regular reflection light and the diffuse reflection light from the patch are received by one light receiving element will be described below.
[0027]
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the toner adhesion amount on the intermediate transfer belt and the combined output of regular reflection light and diffuse reflection light.
[0028]
As shown in FIG. 6, the combined output of the black toner decreases with increasing amount of toner adhesion, density measurement patches according to the black toner by the combined output of the specular reflection light and diffuse reflection light is found to be possible . Therefore, the patch density sensor 14 (see FIG. 1) in each embodiment of the present invention adjusts the density of the black toner patch with both the regular reflection light emitting element 24 and the diffuse regular reflection light emitting element 26 turned on. It is configured to measure.
[0029]
However, as shown in FIG. 6, in the case of a color toner, the combined output of specular reflection light and diffuse reflection light increases after decreasing as the toner adhesion amount increases, so there is a one-to-one correspondence between the sensor output and the toner adhesion amount. It is not possible to measure the density of a patch made of color toner without a corresponding relationship . Therefore, in this embodiment, when measuring the density of a patch made of color toner, the measurement is performed using only diffuse reflected light.
[0030]
Hereinafter, several embodiments of the present invention will be sequentially described.
[0031]
FIG. 7 is a timing chart of patch density measurement in the first embodiment of the present invention.
[0032]
As shown in FIG. 7, in the first embodiment, the patch density sensor 14 (see FIG. 2) turns on the regular reflection light emitting element 24 and measures diffuse reflection before measuring the density of the patch with K (black) toner. The light emitting element 26 is also turned on. That is, prior to the patch density measurement with black toner at time t2, the regular reflection light emitting element 24 is turned on and the diffuse reflection light emitting element 26 is also turned on at time t1. By doing so, the light emission of the diffuse reflection light emitting element 26 can be stabilized during the light emission stabilization time T1 of the regular reflection light emitting element 24. Therefore, immediately after the patch density measurement time t3 with the black toner, C, It is possible to start patch density measurement using M and Y color toners, and to eliminate the loss time of the light emission stabilization time T2 of the diffuse reflection light emitting element 26.
[0033]
Therefore, the total measurement time from the time point t1 to the time point t5 is shortened by the light emission stabilization time T2 as compared with the conventional example shown in FIG. 5, and the image forming cost corresponding to that time can be reduced.
[0034]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0035]
FIG. 8 is a timing chart of patch density measurement in the second embodiment of the present invention.
[0036]
As shown in FIG. 8, in the second embodiment, the patch density sensor 14 (see FIG. 2) is configured such that the diffuse reflection light emitting element 26 is always lit. That is, at time t0 when the power switch of the image forming apparatus is turned on, the diffuse reflection light-emitting element 26 starts to be lit and is kept lit until the power switch is turned off thereafter. By doing so, the diffuse reflection light emitting element 26 is turned on at the same time as the power switch is turned on and kept in a stable state, so that the light emission stabilization time of the diffuse reflection light emitting element 26 can be substantially eliminated. it can. Further, in the second embodiment, since a switching control circuit and an I / O terminal for turning on / off the diffuse reflection light emitting element 26 are not required, there is an effect of reducing the cost accordingly.
[0037]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
[0038]
In the third embodiment, the patch density measuring unit stops irradiating light from the regular reflection light emitting element to the patch after the density measurement of the patch with the black toner is finished and before the density measurement of the patch with each color toner is started. It is something to be made. FIG. 9 shows an aspect of the apparatus for stopping the irradiation of light from the regular reflection light emitting element.
[0039]
FIG. 9 is a plan view (a, b) and a side view (c) of the shutter device for stopping the irradiation of light from the regular reflection light emitting element in the third embodiment of the present invention.
[0040]
As shown in FIG. 9, in the third embodiment, regular reflection is performed by the patch density sensor 14 (see FIG. 2) after the patch density measurement with the black toner is finished and before the patch density measurement with each color toner is started. A shutter device 30 is provided to stop the irradiation of light from the light emitting element 24 (see FIG. 2) to the patch.
[0041]
The shutter device 30 has an opening 32, a cam-like projection 33, and a rotation shaft 34. The shutter device 30 receives light from the closed position 31 a that blocks light from the regular reflection light emitting element 24 or from the regular reflection light emitting element 24. The shutter plate 31 can be switched to the closed position 31a or the open position 31b by engaging with the shutter plate 31 that can be switched to any position of the open position 31b that passes through the opening 32 and the cam-like protrusion 33 of the shutter plate 31. The engaging member 35 includes a driving rod 36 that drives the engaging member 35, a solenoid 37 that drives the driving rod 36, and the like.
[0042]
In the third embodiment, the specular reflection light-emitting element 24 is used after the patch density measurement with the black toner is completed using the shutter plate 31 of the shutter device 30 shown in FIG. 9 and before the patch density measurement with each color toner is started. To stop the light from being applied to the patch. That is, in the third embodiment, the lighting operation and extinguishing operation of the regular reflection light emitting element 24 in the first embodiment shown in FIG. 7 and the second embodiment shown in FIG. Instead of switching on the regular reflection light emitting element 24 at time t1, instead of switching on the shutter plate 31 to the open position 31b at time t1, and switching off the regular reflection light emitting element 24 at time t3. Then, the shutter plate 31 is switched to the closed position 31a. According to the third embodiment, since a control circuit for electrically turning on / off the regular reflection light emitting element 24 is not required, the cost can be reduced accordingly.
[0043]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0044]
FIG. 10 is a sensor output curve of regular reflection light and diffuse reflection light in a normal patch density measuring means.
[0045]
In the normal patch density measuring means, as shown in FIG. 10, the maximum output level L1 of the regular reflection light sensor is higher than the maximum signal level L2 of the diffuse reflection light sensor output. Therefore, it is necessary to use a separate system for the amplifier circuit that processes the signal output from the sensor, which may contribute to an increase in cost.
[0046]
FIG. 11 is a sensor output curve of specular reflection light and diffuse reflection light in the patch density measurement unit according to the fourth embodiment of the present invention.
[0047]
As shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, the patch density sensor 14 (see FIG. 2) includes only the regular reflection light emitting element 24 out of the regular reflection light emitting element 24 and the diffuse reflection light emitting element 26. The maximum signal level L1 obtained by the light receiving element 23 when turned on and the maximum signal level L2 obtained by the light receiving element 23 when only the diffuse reflection light emitting element 26 is turned on are adjusted to be substantially the same. . As described above, since the common amplifier circuit can be used by adjusting the maximum signal levels of the regular reflection light and the diffuse reflection light to be substantially the same, the cost can be further reduced. Further, since the patch made of black toner and the patch made of color toner can be detected with the same resolution, the accuracy balance of gradation control can be kept at a good level.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, the patch forming means for forming a patch of black toner and color toner on at least one of the photoreceptor, the image carrier, or the image recording material, and the light receiving element And a patch density measuring means having a specular reflection light emitting element and a diffuse reflection light emitting element, and the patch density measuring means turns on both the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element. By measuring the density of patches with black toner, the density of patches with black toner and color toner formed on at least one of the photoconductor, image carrier, or image recording material can be measured with high accuracy and at high speed. A low-cost image forming apparatus that can be measured can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment when an image forming apparatus of the present invention is applied to a tandem type color copying machine.
FIG. 2 is a schematic diagram of a patch density sensor used in the tandem type color copying machine shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a toner adhesion amount on an intermediate transfer belt and a sensor output of regular reflection light.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a toner adhesion amount on an intermediate transfer belt and a sensor output of diffuse reflected light.
FIG. 5 is a timing chart of a patch density measurement sensor in a conventional image forming apparatus.
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the toner adhesion amount on the intermediate transfer belt and the combined output of regular reflection light and diffuse reflection light.
FIG. 7 is a timing chart of patch density measurement according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart of patch density measurement according to the second embodiment of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are a plan view (a, b) and a side view (c) of a shutter device for stopping irradiation of light from a regular reflection light emitting element according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sensor output curve of regular reflection light and diffuse reflection light in a normal patch density measurement unit.
FIG. 11 is a sensor output curve of specularly reflected light and diffusely reflected light in a patch density measuring unit according to the fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Charger 3 Electrostatic latent image forming apparatus 4 Developing device 5 Transfer device 10 Toner image forming unit 11 Intermediate transfer belt 12 Roll 13 Patch 14 Patch density sensor 15 Control unit 21 Patch 22 Reflected light 23 Light receiving element 24 Positive Light-emitting element for reflection 26 Light-emitting element for diffuse reflection 30 Shutter device 31 Shutter plate 32 Opening 33 Cam-like protrusion 34 Rotating shaft 35 Engaging member 36 Drive rod 37 Solenoid

Claims

A photosensitive member having an electrostatic latent image formed on the surface; forming the electrostatic latent image on the photosensitive member; and developing the electrostatic latent image with a plurality of color toners including black toner. In an image forming apparatus that forms a toner image on the photoreceptor, the toner image is transferred onto a predetermined image carrier or an image recording material, and finally forms a color image on the image recording material.
Patch forming means for forming a patch of black toner and other color toner on at least one of the photosensitive member, the image carrier, or the image recording material;
A light-receiving element that measures the density of each patch, receives light reflected by the patch, a light-emitting element for regular reflection that irradiates the patch from the direction in which light regularly reflected by the patch enters the light-receiving element, and a patch A patch density measuring unit having a diffuse reflection light emitting element that irradiates the patch with light from a direction in which the diffusely reflected light is incident on the light receiving element;
The patch density measuring means measures the density of the patch with the black toner in a state where both the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element are turned on;
An image forming apparatus characterized in that the specular reflection light emitting element is turned off after the density measurement of a patch with black toner is completed and before the density measurement of a patch with color toner is started .

The patch density measuring means, a point and a time prior to the regular reflection light emitting element and the front Symbol diffuse reflection light emitting element to the light emission of at least regular reflection light emitting element is stabilized to initiate patch density measurement by black toner The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is lighted.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the patch density measuring unit is configured to always light the diffuse reflection light emitting element.

The patch density measuring means stops the irradiation of light from the regular reflection light emitting element after the density measurement of the patch with black toner is completed and before the density measurement of the patch with each color toner is started. The image forming apparatus according to claim 1.

The patch density measuring means includes a maximum signal level obtained by the light receiving element when only the regular reflection light emitting element among the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element is turned on, and the diffuse reflection. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is adjusted so that a maximum signal level obtained by the light receiving element is substantially the same when only the light emitting element is turned on.

A black toner image forming means for forming a black toner patch;
Color toner image forming means for forming a color toner patch other than black;
An intermediate transfer member to which a black toner patch formed by the black toner image forming unit and the color toner image forming unit and a color toner patch other than black are transferred;
A light receiving element for receiving the light reflected by the toner patch;
A light emitting element for specular reflection that irradiates the toner patch with light from the direction in which the light regularly reflected by the toner patch is incident on the light receiving element;
A patch density measuring unit having a diffuse reflection light emitting element that irradiates the patch with light from a direction in which the light diffusely reflected by the toner patch is incident on the light receiving element;
The patch density measuring means includes
At the time of measuring the black toner patch, while measuring both the regular reflection light emitting element and the diffuse reflection light emitting element, the density of the black toner patch is measured,
An image forming apparatus characterized in that the specular reflection light emitting element is turned off after the density measurement of a patch with black toner is completed and before the density measurement of a patch with color toner is started .