JP4534654B2 - トナー付着量センサ出力の処理方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に採用されているトナー付着量を検出するセンサの出力の処理方法及び該処理方法を実行する画像形成装置に関する。

画像形成装置では、感光体等の静電潜像担持体、使用トナー、周辺機器などが疲労、経時変化、周囲の温湿度変化などの影響を時々刻々受け、そのため、形成される画像の濃度が変化する。

そこで、画像濃度を再現性良好に安定化させるために、帯電装置による感光体の帯電電位、現像バイアス電位、画像露光装置の露光量等の画像形成条件を制御しなければならない。

例えば、色の異なる複数のトナーを用いるとともに中間転写体を用いて画像形成する電子写真方式のカラー画像形成装置についてみると、画像形成条件調整対象の各色トナーについて、例えば該中間転写体上にトナーパッチを形成し、該トナーパッチの濃度を測定した結果に基づいて画像形成条件を調整することで、各色のトナー像を適切な画像濃度で形成し、最終的に出力される画像の品位を向上させることが行われている。

このような画像形成条件調整を行うためには、前提として、該調整に供するトナーパッチの濃度、すなわち該トナーパッチにおけるトナー付着量を検出しなければならない。そのため画像形成装置には、通常、静電潜像担持体、中間転写体等の像担持体上に形成される画像形成条件調整のためのトナーパッチの濃度、すなわち、該パッチにおけるトナー付着量を検出するトナー付着量センサが搭載されている。

かかるトナー付着量センサを搭載した画像形成装置では、画像形成条件調整モード時に、像担持体（例えば中間転写ベルト）上にトナーパッチを描き、該パッチにおけるトナー付着量をトナー付着量センサで読み取り、センサ出力値からトナー付着量を推測し、それに基づき、画像形成条件調整後に適正な濃度の画像が出力されるように画像形成条件のうち少なくとも一つ（例えば現像条件）が制御される。

かかるトナー付着量センサとしては、図７に示すように、発光素子ＬＥからトナーパッチＴＰに光を照射して該パッチからの反射光を受光素子ＬＲで受光し、その受光量に基づきトナー付着量を推測する方式のものが広く用いられている。照射光、換言すればトナーパッチへの入射光は、主に赤外線や可視光が用いられる。

ところが、中間転写ベルト等の像担持体上に形成されるトナーパッチにおいては、該パッチ形成領域が完全にトナーで覆われる場合は別として、通常は、図８（Ａ）に示すように、トナー付着部分と像担持体裸面が露出した部分が生じ、このトナーパッチに光を照射すると、トナーが付着していない像担持体裸面では図８（Ｂ）のように正反射が生じるが、トナー付着部分では図８（Ｃ）に示すようにトナーＴ表面の凹凸によりあらゆる方向に反射光が散乱する乱反射が生じる。

従ってセンサにおいて受光する反射光には、像担持体裸面での正反射による反射光とトナー表面での乱反射による乱反射光が混ざっているので、トナーパッチによる反射光の量を直接センサ出力とする方式では、トナーパッチからの反射光中に像担持体裸面からの正反射光が未だ支配的に存在しているトナー付着量が中程度のときの該パッチからの反射光量と、トナーパッチからの反射光中にトナー付着部分からの乱反射光が支配的に存在するトナー付着量が高付着量の場合の該パッチからの反射光量とが一致する場合には、図９に示すように、トナーの中程度付着量ｍ１と高付着量ｍ２とでセンサ出力が同一となり、トナーの中程度付着量と高付着量を識別できなくなる。

このような現象が生じないようにするため、特開２００２−３１０９０１号公報は、図１０に示すように、受光素子としてＰ波成分受光用の素子ＬＲＰとＳ波成分受光用の素子ＬＲＳとを用い、素子ＬＲＰの前にＰ波用偏光板ＰＰを、素子ＬＲＳの前にＳ波用偏光板ＳＰを配置し、トナーパッチＴＰからの反射光をＰ波成分とＳ彼成分に偏光分離させて、Ｐ波成分、Ｓ波成分をそれぞれ独立した受光素子ＬＲＰ、ＬＲＳで検出する偏光分離方式のトナー付着量センサを開示している。

ここでＰ波とは反射面の法線に平行な偏光成分であり、Ｓ波とは該法線に直角な偏光成分である。
このように反射光をＰ波とＳ波に分離した場合、像担持体裸面、トナー付着部分それぞれからの反射光は次のように分類することができる。
反射光 像担持体裸面 トナー付着部分
Ｐ波成分 正反射によるＰ波 乱反射によるＰ波
Ｓ波成分 正反射によるＳ波 乱反射によるＳ波

トナー表面で生じる乱反射光は、あらゆる方向にランダムに反射されるため、乱反射光のＰ波成分の大きさと乱反射光のＳ波成分の大きさは、完全に同一となるわけではないがほぼ同じものとなる。よって、受光素子ＬＲＰからのＰ波成分出力から受光素子ＬＲＳからのＳ波成分出力を回路（図示省略）上で引き算することで、トナー付着部分からの乱反射光成分を低減することができる。偏光分離方式のトナー付着量センサは、トナー付着部分からの乱反射光成分を低減させることで実質上像担持体裸面からの反射光のみを検出し、トナーによる像担持体表面の隠蔽状態を読みとり、これをもってトナー付着量を検出できる、との考え方によるものである。この場合のトナー付着量検出特性曲線は図１１に示すように単調減少関数曲線となる。

特開２００２−３１０９０１号公報

しかしながら、Ｐ波出力からＳ波出力を引き算すると、Ｐ−Ｓ出力（Ｐ波成分−Ｓ波成分出力）が実際には負の値になることがある。この場合、偏光分離方式によるトナー付着量センサではセンサの回路上、負の値が出力されない。この問題を解決するために、センサの電源電圧を入れると、センサが発光していない状態でも、Ｐ波出力からＳ波出力を引き算したＰ−Ｓ出力として少量のセンサ出力（オフセット出力）が得られるようにすることが考えられる。

ところが、既述のとおり、トナー表面での乱反射光のＰ波成分の大きさとＳ波成分の大きさは全く同一な値ではないので、実際には、Ｐ波出力からＳ波出力を引き算させても、トナー表面での乱反射光を完全には消去することはできない。

また、トナー付着量検出対象のトナーパッチの色（使用トナーの色）によって、該パッチの入射光の波長に対する分光反射率が異なるために（図１２参照）、異なる色のトナーパッチについてそれらのトナー付着量を検出するときには、それらの色の異なるパッチ相互においてトナー付着量が同一、トナーによる像担持体表面の隠蔽状態も同一であったとしても、トナー付着部分での乱反射光のＰ波成分からＳ波成分を引き算した値が色によって異なる。

このため、トナー付着量とセンサ出力の関係を示すＰ−Ｓセンサ出力特件曲線に色によって違いが生じる。図１３はトナーパッチへの入射光に可視光を採用する偏光分離方式のセンサを採用した場合のトナー付着量とセンサ出力の関係を示すＰ−Ｓセンサ出力特件曲線を示しており、且つ、色によって該特性曲線に違いが生じることを示している。

一方、トナー付着量センサを搭載した画像形成装置では、センサの出力をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）によりデジタル値に変換し、このデジタル値を画像形成条件調整に供するのが一般的である。例えば、８ｂｉｔデジタル化の場合、像担持体裸面からの反射光に基づくセンサ出力を２５５とし、センサ出力の０値を０とするデジタル値（０−２５５）を用いる。この処理は規格化処理と称され、規格化処理して変換して得られる値は規格化センサ出力値と称されている。

前記の偏光分離方式のトナー付着量センサの出力を規格化処理する場合、センサの発光素子の発光波長に対する分光反射率の低い色のトナーパッチでは、トナー表面における乱反射光のＰ波成分とＳ波成分が微小でほぼ等しくなるため、像担持体裸面の大部分をトナーが覆うトナー高付着量のパッチになると、Ｐ−Ｓセンサ出力特性曲線はオフセット出力値に収束していくと考えられる。よって、分光反射率の低い色のトナーパッチでは、センサ出力値を規格化センサ出力値に変換する際に、例えば８ｂｉｔデジタル変換するとすれば、像担持体裸面でのセンサ出力の規格化センサ出力値を２５５、オフセット出力値の規格化センサ出力値を０とする規格化処理を行えばよい。

ところが、いずれの色のトナーパッチについても、像担持体裸面でのセンサ出力の規格化センサ出力値を２５５、オフセット出力値を０とする規格化処理を行うと、前述のようにトナーパッチの色によってＰ−Ｓセンサ出力特性曲線が異なるため、パッチの色によってはセンサ出力がオフセット出力値より低い値になるようなトナー高付着量のパッチがあり得るところ、そのようなトナー高付着量のパッチについてのトナー付着量を検出できなくなる。

また、いずれの色のトナーパッチについても、像担持体裸面でのセンサ出力の規格化センサ出力値を２５５、センサ出力の０（Ｖ）を０とする規格化処理を行うと、色によってはセンサ出力特性曲線が０（Ｖ）まで下がることがないことがあり得るところ、その場合、規格化センサ出力値の低い方の部分を使用することがなくなり、トナーパッチにおけるトナー付着量の大小がセンサ出力の大きい違いとなって明瞭にあらわれ難くなる。

そこで本発明は、画像形成装置における像担持体上に描かれる画像形成条件調整のためのトナーパッチのトナー付着量を検出するために該トナーパッチへトナー付着量検出用の光を入射し、該入射光に起因する反射光から偏光分離方式によりトナー付着量を検出するトナー付着量センサの出力の処理方法であって、トナーパッチの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチまで精度よくトナー付着量を把握することを可能にする画像形成装置におけるトナー付着量センサ出力処理方法を提供することを課題とする。

また、本発明は、像担持体上に描かれる画像形成条件調整のためのトナーパッチのトナー付着量を検出するトナー付着量検出装置を有する画像形成装置であって、該トナー付着量検出装置によるトナーパッチのトナー付着量の検出が、トナーパッチの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチまで精度よく行われ、ひいては該検出トナー付着量に基づいて画像形成条件の調整を適切に行える画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は次のトナー付着量センサ出力の処理方法及び画像形成装置を提供する。
（１）トナー付着量センサ出力の処理方法
画像形成装置における像担持体上に描かれるトナーパッチのトナー付着量を検出するために該トナーパッチへトナー付着量検出用の光を入射し、該入射光に起因する反射光から偏光分離方式によりトナー付着量を検出するトナー付着量センサからの出力の処理方法であり、該トナー付着量センサ出力をトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換する規格化処理を行い、該規格化処理にあたり、トナー付着量検出対象トナーパッチの前記入射光の波長に対する分光反射率の大きさに応じて規格化処理のために採用する該トナー付着量センサ出力の最小レベルを切り換える画像形成装置におけるトナー付着量センサ出力処理方法。

このトナー付着量センサ出力処理方法によると、偏光分離方式によるトナー付着量センサの出力が、トナーパッチにおける実際のトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換され、且つ、その規格化処理にあたっては、トナー付着量検出対象トナーパッチへのセンサ入射光の波長に対応する該トナーパッチの色の違いによる分光反射率の大きさに応じて規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルが切り換えられる。

さらに言えば、前記規格化処理にあたり、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを予め定めた低い第１のレベルに設定して規格化処理を行い、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い色のトナーパッチよりも該入射光の波長に対する分光反射率が低い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを前記第１のレベルより高い予め定めた第２のレベルに設定して規格化処理を行う。
従って、トナーパッチのトナーの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチまで精度よく該パッチのトナー付着量を把握することを可能にする規格化センサ出力値が得られ、ひいては、該規格化センサ出力値が示すトナー付着量に基づいて画像形成条件を適切に調整することができる。

トナー付着量センサで採用するトナーパッチへの入射光は赤外線光でもよいが、センサを安価なものにするうえでは、偏光板が安価に入手できる可視光の方が好ましい。

（２）画像形成装置
像担持体上に描かれるトナーパッチのトナー付着量を検出するトナー付着量検出装置を有する画像形成装置であり、該トナー付着量検出装置は、該トナーパッチへトナー付着量検出用の光を入射し、該入射光に起因する反射光から偏光分離方式によりトナー付着量を検出するトナー付着量センサと、該トナー付着量センサからの出力をトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換する規格化処理を行う規格化処理部とを含んでおり、該規格化処理部は該規格化処理にあたり、トナー付着量検出対象トナーパッチの前記入射光の波長に対する分光反射率の大きさに応じて規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを切り換える画像形成装置。

この画像形成装置によると、それに備えられているトナー付着量検出装置は、偏光分離方式によるトナー付着量センサの出力を規格化処理部において規格化処理して規格化センサ出力値に変換する。そして、規格化処理部は規格化処理にあたり、トナー付着量検出対象トナーパッチへのセンサ入射光の波長に対する該パッチの色の違いによる分光反射率の大きさに応じて規格化処理のためのトナー付着量センサ出力の最小レベルを切り換える。

さらに言えば、前記規格化処理部は、規格化処理にあたり、前記トナーパッチへの入射光の波長に対する分光反射率が高い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを予め定めた低い第１のレベルに設定して規格化処理を行い、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い色のトナーパッチよりも該入射光の波長に対する分光反射率が低い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを前記第１のレベルより高い予め定めた第２のレベルに設定して規格化処理を行う。
従って、トナーパッチのトナーの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチまで精度よく該パッチのトナー付着量を把握することを可能にする規格化センサ出力値が得られ、ひいては、該規格化センサ出力値が示すトナー付着量に基づいて画像形成条件を適切に調整することができる。

本発明に係る画像形成装置においても、トナー付着量センサで採用するトナーパッチへの入射光は赤外線光でもよいが、センサを安価なものにするうえでは、偏光板が安価に入手できる可視光の方が好ましい。

以上説明したトナー付着量センサ出力の処理方法、画像形成装置のいずれにおいても、トナー付着量センサとして、該センサに電源電圧を印加すると、トナーパッチへ光を照射（入射）するためのトナー付着量センサにおける発光がなされていない状態でも、センサ出力（Ｐ−Ｓ出力）として所定の小さい出力（オフセット出力）が得られるものを例示できる。

このようなトナー付着量センサを採用する場合、前記の分光反射率が低い色のトナーパッチ（例えばセンサ発光が可視光であればシアントナーパッチや黒トナーパッチ）についての規格化処理にはトナー付着量センサ出力の最小レベルとして該オフセット出力を採用し、分光反射率が高い色のトナーパッチ（例えば例えばセンサ発光が可視光であればマゼンタトナーパッチやイエロートナーパッチ）についての規格化処理にはトナー付着量センサ出力の最小レベルとして０〔Ｖ〕を採用することができる。

そして、例えば、分光反射率が低い色のトナーパッチについての規格化センサ出力値として、センサ出力がオフセット出力のとき「０」、像担持体裸面からの反射光によるセンサ出力を２５５（８ｂｉｔの場合）とするデジタル値（０−２５５）を用い、分光反射率が高い色のトナーパッチについての規格化センサ出力値として、センサ出力が０〔Ｖ〕のとき「０」、像担持体裸面からの反射光によるセンサ出力を２５５（８ｂｉｔの場合）とするデジタル値（０−２５５）を用いることができる。

以上説明したトナー付着量センサ出力の処理方法、画像形成装置のいずれにおいても、前記像担持体としては、現像により可視トナー像に変換可能の静電潜像を担持するための静電潜像担持体（例えば感光体ドラム、感光体ベルトのような感光体）、記録材へのトナー像２次転写に先立って該トナー像が感光体等から１次転写される中間転写体（例えば中間転写ベルト、中間転写ドラム）及び記録材を保持して該記録材にトナー像を直接転写するための転写体（例えば転写ベルト、転写ドラム）のうちのいずれかを挙げることができる。

以上説明したように本発明によると、画像形成装置における像担持体上に描かれる画像形成条件調整のためのトナーパッチのトナー付着量を検出するために該トナーパッチへトナー付着量検出用の光を入射し、該入射光に起因する反射光から偏光分離方式によりトナー付着量を検出するトナー付着量センサの出力の処理方法であって、トナーパッチの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチまで精度よくトナー付着量を把握することを可能にする画像形成装置におけるトナー付着量センサ出力処理方法を提供することができる。

また、本発明によると、像担持体上に描かれる画像形成条件調整のためのトナーパッチのトナー付着量を検出するトナー付着量検出装置を有する画像形成装置であって、該トナー付着量検出装置によるトナーパッチのトナー付着量の検出が、トナーパッチの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチまで精度よく行われ、ひいては該検出トナー付着量に基づいて画像形成条件の調整を適切に行える画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の１例の概略構成を示している。図２は図１の画像形成装置における制御回路の概略ブロック図である。
図１に示す画像形成装置は電子写真方式の画像形成装置であり、タンデム型のフルカラー画像形成装置である。

この画像形成装置は、プーリ７１、７２、７３に巻き掛けられて図中反時計方向（図中矢印方向）に回転駆動される無端ベルトの形態の中間転写体８を備えている。図中左下のプーリ７２には中間転写体８上の残留トナー等を除去するクリーナＣＬが臨んでおり、図中右側のプーリ７１には２次転写ローラ１０が臨んでいる。２次転写ローラ１０の上方には定着装置１１が設置されている。

プーリ７２、７１の間には中間転写体８に対し、プーリ７２から７１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、シアン画像形成部Ｃ、マゼンタ画像形成部Ｍ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。図１中７４は中間転写体８の張設用ローラである。
各画像形成部は、ドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電装置２、画像露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ６及び感光体上の残留トナー等を除去するクリーナ５がこの順序で配置されている。一次転写ローラ６は中間転写ベルト８を間にして感光体１に対向している。

各画像形成部の帯電装置２には、図２に示すように、制御部ＣＯＮＴの指示のもとに、その画像形成部用の出力可変帯電用電源ＹＰＷ２、ＣＰＷ２、ＭＰＷ２又はＫＰＷ２から感光体帯電用の所定の高電圧が所定のタイミングで印加される。各画像形成部の現像装置４の現像ローラ４１には、制御部ＣＯＮＴの指示のもとに、その画像形成部用の現像バイアス電源ＹＰＷ４、ＣＰＷ４、ＭＰＷ４又はＫＰＷ４から所定の現像バイアスが所定のタイミングで印加される。

各画像形成部の１次転写ローラ６や２次転写ローラ１０に対しても制御部ＣＯＮＴの指示のもとに図示省略の各転写ローラ用電源から所定の転写電圧が所定タイミングで印加される。
さらに、各画像形成部における画像露光装置３や、感光体１、現像装置４、一次転写ローラ６の各駆動モータ（図示省略）等、また、中間転写体を巻き掛けたプーリを駆動するモータや２次転写ローラ駆動モータ（いずれも図示省略）、定着装置１１等も制御部ＣＯＮＴの指示のもとに所定タイミングで動作するようになっている。

この画像形成装置は、図１に示すように、中間転写ベルト８に臨むトナー付着量センサ９も有している。図３は該センサ９と規格化処理部９０とからなるトナー付着量検出装置９００の回路構成を示している。

トナー付着量センサ９は、後述するように中間転写ベルト８上に形成される画像形成条件調整のためのトナーパッチのトナー付着量を検出するためのもので、図１０に示すセンサと同じく偏光分離方式によるトナー付着量センサであり、トナーパッチに光照射するための発光素子ＬＥ、Ｐ波成分受光用の素子ＬＲＰ、Ｓ波成分受光用の素子ＬＲＳ、素子ＬＲＰの前に配置されたＰ波用偏光板ＰＰ及び素子ＬＲＳの前に配置されたＳ波用偏光板ＳＰを含んでいる。

図３に示すように、発光素子ＬＥは本例では発光量一定化回路の制御のもとに一定光量の、略６６０ｎｍ〜６７０ｎｍの間に中心波長を有する可視光（図１２参照）をトナーパッチに照射するものである。発光素子ＬＥからの可視光照射によりトナーパッチから反射される反射光は、偏光板ＰＰ、ＳＰによりＰ波成分とＳ波成分に偏光分離され、Ｐ波成分は受光素子ＬＲＰに、Ｓ波成分は受光素子ＬＲＳに検出される。各受光素子の出力は増幅回路により増幅され、演算回路に入力される。該演算回路はＰ波成分からＳ波成分を引き算し、それにオフセット出力を付加したものをセンサ出力（Ｐ−Ｓ出力）としてを規格化処理部９０へ入力する。

ここでのオフセット出力は、トナー付着量センサ９に電源電圧Ｖｃｃを印加したとき、発光素子ＬＥが発光していない状態でも、センサ出力（Ｐ−Ｓ出力）として演算回路から出力される小さい出力値である。Ｐ波成分からＳ波成分を引き算すると負の値が得られる場合があり得るが、回路構成上、負の値は出力されないので、センサ９の電源電圧Ｖｃｃを入れると、発光素子ＬＥが発光していない状態でも、Ｐ波成分からＳ波成分を引き算したときに少量の出力（オフセット出力）が得られるようにし、これにより、トナー高付着量のトナーパッチについてトナー付着量を検出する場合でも、演算回路出力（Ｐ−Ｓ出力）が正の値になるようにしている（図４参照）。

規格化処理部９０は本例では制御部ＣＯＮＴに組み込まれている（図２参照）。規格化処理部９０はセンサ９のＰ−Ｓ出力をトナーパッチにおけるトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換し、画像形成条件調整に供する。
さらに説明すると、図４に示すように、発光素子ＬＥの発光波長（ここでは発光素子ＬＥからの可視光の中心波長）に対する分光反射率の高い、マゼンタやイエローのトナーパッチのトナー付着量検出においては、センサ出力特性曲線が、トナー高付着量パッチになると０〔Ｖ〕に収束していき、分光反射率の低い、シアンやクロ（黒）のトナーパッチのトナー付着量検出においては、センサ出力特性曲線が、トナー高付着量パッチになるとオフセット値に収束していく。

そこで、規格化処理部９０はセンサ９の演算回路から入力されてくるセンサ出力（Ｐ−Ｓ出力）をＡ／Ｄ変換し、センサ出力デジタル表示値として読み取る。センサ出力は、センサ９の電源電圧Ｖｃｃ以上の値は出力されないので、センサ出力デジタル表示値の最大値をセンサ電源電圧とする。例えばＶｃｃ＝５．０〔Ｖ〕のとき、８ｂｉｔ表示を採用する場合、センサ出力の０〔Ｖ〕を「０」、センサ出力の５．０〔Ｖ〕を「２５５」とするセンサ出力デジタル表示値（０−２５５）を用いる。

このセンサ出力デジタル表示値を用いて、センサ出力をトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換する。まず、トナーパッチの付着量を検出する前に、センサ９のオフセット値を検出する。センサ９のオフセット値はセンサ９の発光素子ＬＥを発光させずに電源電圧のみを入れた状態でセンサ出力値を読み取ることで検出する。次に、中間転写ベルト８のベルト裸面でのセンサ出力値を読み取る。

そして、規格化処理部９０は、トナー付着量検出対象トナーパッチにおけるトナー付着量を検出する場合のセンサ出力を規格化センサ出力値に変換するにあたっては、該検出対象トナーパッチの色に応じて規格化処理のために採用するセンサ出力の最小レベルを切り換えて、すなわち、マゼンタ、イエローのパッチについては最小レベルを０〔Ｖ〕とし、シアン、クロのパッチについては最小レベルをオフセット値としてセンサ出力を規格化センサ出力値に変換する。その変換のために次の規格化式を用いてセンサ出力を規格化センサ出力値に変換する。なお、以下の規格化式において、「トナーパッチ検出値」とは、トナーパッチからの反射光中のＰ波成分からＳ波成分を引き算した出力値であり、「ベルト裸面検出値」とは、中間転写ベルト８のベルト裸面からの反射光中のＰ波成分からＳ波成分を引き算した出力値である。

クロ、シアンのトナーパッチについては、
規格化センサ出力値＝〔（トナーパッチ検出値−オフセット値）／（ベルト裸面検出値− オフセット値）〕×２５５
マゼンタ、イエローのトナーパッチについては、
規格化センサ出力値＝（トナーパッチ検出値／ベルト裸面検出値）×２５５ である。
このようにして計算された規格化センサ出力値から、あらかじめ実験等による測定により求めておいた規格化センサ出力値−トナー付着量テーブル（図５参照）で、トナー付着量を求めることができる。

以上説明した画像形成装置によると、次のように画像形成がなされる。
画像形成にあたっては、最終的に形成されるべき画像に応じて、画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ及びＫのうち少なくとも一つにおいて画像形成される。
画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像が形成され、中間転写ベルト８に一次転写される。

すなわち、イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中時計方向に回転駆動され、電源ＹＰＷ２（図２参照）から帯電用高電圧を印加された帯電装置２にて感光体１表面が一様に所定電位に帯電せしめられ、該帯電域に画像露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４の現像バイアスを印加された現像ローラ４１にて現像されて可視イエロートナー像となり、該トナー像が一次転写電圧を印加された一次転写ローラ６にて中間転写ベルト８上に転写される。

同様にして、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写され、マゼンタ画像形成部においてマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。

これらイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト８上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして中間転写ベルト８上に形成された多重トナー像は中間転写ベルト８の回動により２次転写ローラ１０へ向け移動する。

一方、図示省略の記録材供給部から、中間転写ベルト８上の多重トナー像と同期をとって記録材Ｓが中間転写ベルト８と２次転写ローラ１０との間に供給され、２次転写電圧を印加された２次転写ローラ１０にて多重トナー像が記録材Ｓ上に転写れる。その後記録材Ｓは定着装置１１に通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録材Ｓに定着され、所定のカラー画像が形成される。

以上説明した画像形成装置では画像濃度を適切なものとするための画像形成条件を次のように調整することができる。
すなわち、制御部ＣＯＮＴ内に予め設定されたタイミング、例えば画像形成装置本体電源投入のタイミングや、所定枚の画像形成毎、所定時間経過のタイミング等で画像形成条件調整モードに入ると、制御部ＣＯＮＴの指示のもとに、制御部ＣＯＮＴ内に予め設定された色順序で各色トナーについて、複数個ずつ矩形のトナーパッチが中間転写ベルト８上に中間転写ベルト表面進行方向に沿って形成される。

各色トナーについての複数個のトナーパッチは、例えば、制御部ＣＯＮＴの指示のもとに、それらパッチを形成する画像形成部において感光体帯電用電源の電圧を切り替えて感光体ドラムの帯電電位を切り替えることで、画像濃度（トナー付着量）を変えて形成される。

このようにして中間転写ベルト８上に形成される各色毎に複数のトナーパッチのそれぞれにおけるトナー付着量が前記のトナー付着量センサ９により検出され、該センサ出力（Ｐ−Ｓ出力）が制御部ＣＯＮＴに内蔵された規格化処理部９０に入力され、規格化センサ出力値を算出し、さらに該規格化センサ出力値をトナー付着量に変換する。そして、複数個のトナーパッチに対するトナー付着量の結果から、制御部ＣＯＮＴ内に予め設定されたトナー付着量になるような、感光体帯電電位を得る帯電用電源出力を設定する。かくして、所定の画像濃度を得ることができる画像形成条件の調整がなされる。

以上説明したトナー付着量センサ９では、発光素子ＬＥとして可視光を発するものを採用したが、赤外線光を発するものを採用することもできる。その場合、トナーパッチの色の違いによる分光反射率の相違によるセンサ出力特性曲線はトナーパッチの色に応じて図６に例示するようになる。この場合、規格化処理部９０は、センサ出力の規格化処理にあたり、クロトナーパッチについてはセンサ出力の最小レベルとしてオフセット出力を採用し、シアン、マゼンタ、イエローの各色トナーパッチについては、センサ出力の最小レベルとして０〔Ｖ〕を採用するように構成すればよい。

以上説明した画像形成装置では、各色トナーについての画像濃度の異なる複数のトナーパッチの形成を感光体帯電用電源の出力を切り替えること、換言すれば、感光体帯電電位を切り替えることで行ったが、現像バイアス電位の切り替え、画像露光装置の露光量の切り替え、感光体と現像ローラの周速比の切り替え等で行うことも可能である。

また、以上説明した画像形成装置はタンデム型のカラー画像形成装置であったが、本発明に係るトナー付着量センサ出力の処理方法を実行できる画像形成装置はこれに限定されるものではなく、所謂４サイクル型のカラー画像形成装置やモノカラー画像形成装置であってもよい。

本発明はカラー画像形成装置等の画像形成装置において、画像形成条件調整のためのトナーパッチのトナー付着量検出を該トナーパッチの色の違いに拘らず、また、トナー高付着量のトナーパッチについても精度よく行って、適切な濃度の画像を形成することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置の１例の概略構成を示す図である。 図１に示す画像形成装置の制御回路を示す概略ブロック図である。 トナー付着量検出装置の回路構成を示す図である。 トナーパッチの分光反射率の違いによるセンサ出力特性曲線の違い等を示す図である。 規格化センサ出力値とトナー付着量の関係を示すテーブルである。 センサ発光に赤外線光を使用する場合のトナーパッチの分光反射率の違いによるセンサ出力特性曲線の違いを示す図である。 トナー付着量センサの従来例を示す図である。 図８（Ａ）はトナーパッチを例示する図であり、図８（Ｂ）は該パッチにおける像担持体裸面からの正反射光を、図８（Ｃ）は該パッチにおけるトナー付着部分からの乱反射光を示す図である。 トナーパッチからの反射光量を直接センサ出力とする場合のセンサ出力とトナー付着量の関係を示す図である。 偏光分離方式のトナー付着量センサの原理を示す図である。 図１０に示すセンサによるセンサ出力とトナー付着量の関係を示す図である。 センサ発光波長に対するトナーパッチの分光反射率の違いを示す図である。 トナーパッチの分光反射率の違いによるセンサ出力特性曲線の違いを示す図である。

符号の説明

Ｙ イエロー画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 画像露光装置
４ 現像装置
４１ 現像ローラ
５ クリーナ
６ １次転写ローラ
７１、７２、７３ プーリ
８ 中間転写ベルト
９００ トナー付着量検出装置
９ トナー付着量センサ
９０ 規格化処理部
ＬＥ 発光素子
ＬＲＰ Ｐ波成分受光用の素子
ＬＲＳ Ｓ波成分受光用の素子
ＰＰ Ｐ波用偏光板
ＰＳ Ｓ波用偏光板
１０ ２次転写ローラ
１１ 定着装置
ＹＰＷ２、ＣＰＷ２、ＭＰＷ２、ＫＰＷ２
感光体帯電用電源
ＹＰＷ４、ＣＰＷ４、ＭＰＷ４、ＫＰＷ４
現像バイアス電源
ＣＯＮＴ 制御部

Claims (6)

1. 画像形成装置における像担持体上に描かれるトナーパッチのトナー付着量を検出するために該トナーパッチへトナー付着量検出用の光を発光素子から入射し、該入射光に起因する反射光のＰ波成分をＰ波成分受光素子で、Ｓ波成分をＳ波成分受光素子でそれぞれ受光し、該Ｐ波成分受光素子の出力から該Ｓ波成分受光素子の出力を差し引いて得られる出力に基づいてトナー付着量を検出する偏光分離方式のトナー付着量センサからの出力の処理方法であり、
   該トナー付着量センサ出力をトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換する規格化処理を行い、該規格化処理にあたり、トナー付着量検出対象トナーパッチの前記入射光の波長に対する分光反射率の大きさに応じて規格化処理のために採用する該トナー付着量センサ出力の最小レベルを切り換え、
   該トナー付着量センサ出力の最小レベルの切り換えは、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを予め定めた低い第１のレベルに設定し、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い色のトナーパッチよりも該入射光の波長に対する分光反射率が低い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを前記第１のレベルより高い予め定めた第２のレベルに設定することで行い、
   前記第１のレベルとして０〔Ｖ〕を採用し、前記第２のレベルとして前記発光素子が発光していない状態での前記トナー付着量センサのオフセット出力（＞０〔Ｖ〕）を採用することを特徴とするトナー付着量センサ出力処理方法。
2. 前記トナーパッチへトナー付着量検出用の光を入射するにあたっての該入射光が可視光であり、該入射光の波長に対する分光反射率が高い予め定めた色のトナーパッチはイエロートナーパッチ又はマゼンタトナーパッチであり、該入射光の波長に対する分光反射率が低い予め定めた色のトナーパッチは黒トナーパッチ又はシアントナーパッチである請求項１記載のトナー付着量センサ出力処理方法。
3. 前記像担持体は、現像により可視トナー像に変換可能の静電潜像を担持するための静電潜像担持体、記録材へのトナー像２次転写に先立って該トナー像が１次転写される中間転写体及び記録材を保持して該記録材にトナー像を直接転写するための転写体のうちのいずれかである請求項１又は２記載のトナー付着量センサ出力処理方法。
4. 像担持体上に描かれるトナーパッチのトナー付着量を検出するトナー付着量検出装置を有する画像形成装置であり、該トナー付着量検出装置は、該トナーパッチへトナー付着量検出用の光を発光素子から入射し、該入射光に起因する反射光のＰ波成分をＰ波成分受光素子で、Ｓ波成分をＳ波成分受光素子でそれぞれ受光し、該Ｐ波成分受光素子の出力から該Ｓ波成分受光素子の出力を差し引いて得られる出力に基づいてトナー付着量を検出する偏光分離方式のトナー付着量センサと、該トナー付着量センサからの出力をトナー付着量に対応する規格化センサ出力値に変換する規格化処理を行う規格化処理部とを含んでおり、
   該規格化処理部は該規格化処理にあたり、トナー付着量検出対象トナーパッチの前記入射光の波長に対する分光反射率の大きさに応じて規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを切り換え、
   該規格化処理部は該トナー付着量センサ出力の最小レベルの切り換えを、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを予め定めた低い第１のレベルに設定し、前記入射光の波長に対する分光反射率が高い色のトナーパッチよりも該入射光の波長に対する分光反射率が低い予め定めた色のトナーパッチについては規格化処理のために採用するトナー付着量センサ出力の最小レベルを前記第１のレベルより高い予め定めた第２のレベルに設定することで行い、前記第１のレベルとして０〔Ｖ〕を採用し、前記第２のレベルとして前記発光素子が発光していない状態での前記トナー付着量センサのオフセット出力（＞０〔Ｖ〕）を採用することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記トナーパッチへトナー付着量検出用の光を入射するにあたっての該入射光が可視光であり、該入射光の波長に対する分光反射率が高い予め定めた色のトナーパッチはイエロートナーパッチ又はマゼンタトナーパッチであり、該入射光の波長に対する分光反射率が低い予め定めた色のトナーパッチは黒トナーパッチ又はシアントナーパッチである請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体は、現像により可視トナー像に変換可能の静電潜像を担持するための静電潜像担持体、記録材へのトナー像２次転写に先立って該トナー像が１次転写される中間転写体及び記録材を保持して該記録材にトナー像を直接転写するための転写体のうちのいずれかである像担持体である請求項４又は５記載の画像形成装置。