JP5124171B2 - 画像形成装置及び検出センサ汚染管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ・複写機・ファクシミリ、或いはこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に、像担持体表面のトナー濃度を検出する検出センサを備えた画像形成装置及び検出センサ汚染管理プログラムに関する。

従来から、プリンタ・複写機・ファクシミリ、或いはこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置では、環境によって現像特性が大きく変化し易いため、これを補正して常に一定の画像を得るために、像担持体上のトナー像の反射濃度を検出センサで測定し、その検出値に基づいて現像器のトナー補給や現像器に印加するバイアス電圧等の現像条件、帯電器の帯電条件やレーザー走査光学系のレーザーパワー等の露光条件を制御している（例えば、特許文献１〜３参照）。

この際、検出センサーは、像担持体表面からのトナーの飛散等によって検出面が汚染されると検出精度に悪影響を及ぼす虞があるため、検出センサを使用しない際には収容器内に収容して汚染を防止したりクリーニングして検出精度を維持している。

一方、近年の画像形成装置は、カラー化に伴い、その色調整システムには、感光体や中間転写体等の像担持体の表面トナー量を検出して、帯電量・現像バイアス・露光（光量）・転写バイアス・ガンマ補正等にフィードバックを掛けてトナー量（トナー濃度補正）を安定させて所望の色再現（色調整）を行う方式を採用している。

このような場合、上述した像担持体の表面トナー量（反射濃度）を検出する検出センサーには、光反射型若しくは透過型の検出センサを用いている。
特開平０７−２２５５０１号公報 特開２０００−２５８９６６号公報 特開平０５−３２２７６０号公報

ところが、上述した検出センサを備えた画像形成装置にあっては、検出センサが飛散トナー等によって汚染されていた場合、校正部材を用いて検出センサが検出した検出値と基準値とを比較して検出センサの汚染度合いを求め、その汚染度合いに応じて検出精度を補正する技術は開示されているものの、検出センサは汚染されたままであるため、その検出精度の信頼性は低いという問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、検出センサの検出精度の信頼性を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体表面のトナー濃度を検出する検出センサと、該検出センサの表面を払拭するための清掃部材と、前記検出センサの検出精度を確認するための校正部材と、前記清掃部材及び前記校正部材とを常時は前記検出センサ表面から退避した位置で支持する支持部材と、前記像担持体の表面にトナー画像を形成するためのトナー制御部と、前記校正部材を用いて前記検出センサの検出精度を確認する際及び前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭する際に前記支持部材を駆動変位させる駆動部と、該駆動部を用いて前記検出センサの検出精度を確認する際及び前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭する際に前記駆動部を駆動制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記校正部材を用いた前記検出センサの検出値を予め設定された基準値と比較し、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭するように前記駆動部を制御すると共に、前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭した後に再度前記校正部材を用いた前記検出センサの再検出値と前記基準値とを比較し、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行うことを特徴とする。

この際、前記制御回路は、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には報知部にセンサ異常信号を出力するのが好ましい。

また、本発明の検出センサ汚染管理プログラムは、校正部材を用いて検出センサの検出値を求める検出ステップと、前記検出値と予め設定された基準値とを比較する比較ステップと、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合にはトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には清掃部材によって検出センサ表面を払拭する第１制御ステップと、検出センサ表面を払拭した後に校正部材を用いて検出センサの再検出値を求める再検出ステップと、前記再検出値と前記基準値とを再比較する再比較ステップと、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合にはトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合にはセンサ異常を出力する第２制御ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、検出センサの検出精度の信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置をカラープリンタに適用し、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図、図３は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の平面図、図４は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の表面図、図５は本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路の制御ルーチンのフロー図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ１１は、プリンタ本体１２の内部に、転写紙（図示せず）を収納する給紙カセット１３と、給紙カセット１３から転写紙を取り出す給紙部１４と、給紙カセット１３又は図示を略する手差トレイから供給された転写紙に画像形成処理を行う画像形成処理部１５と、給紙カセット１３又は手差トレイから供給された転写紙を転写紙搬送経路１６で案内しつつ画像形成処理部１５で画像形成処理したトナー像を転写する転写部１７と、転写後のトナー像を定着する定着部１８とを備えている。

画像形成処理部１５は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を用いて画像形成を行うタンデム方式が採用されており、これら各色の補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ１９と、これら各色のトナーを図示を略するパーソナルコンピュータから送信された印刷データに含まれる画像データに基づいてトナー像を形成する感光体２０と、感光体２０にトナーを供給する現像器２１と、感光体２０に形成されたトナー像が転写される無端状の中間転写ベルト（像担持体）２２とを備えている。

各感光体２０は、その表面に露光器２６から出射されたレーザービームに基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト２２にトナー像を転写するためのものであり、現像器２１と共に中間転写ベルト２２の下方に配置されている。

各現像器２１は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト２２の下方に回動移動方向に沿って隣接配置されている。

中間転写ベルト２２は、プリンタ本体１２内で水平方向に延びて配置された無端ベルトであり、画像形成動作に伴って循環駆動される。中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像は、給紙カセット１３又は手差トレイから転写紙搬送経路１６を通って搬送されてきた転写紙に対し転写部１７で転写する。また、中間転写ベルト２２は、現像器２１と転写部１７との間に配置された検出センサ２３によってトナー濃度が検出される。さらに、中間転写ベルト２２は、検出センサ２３とは略反対側に配置されたクリーニングデバイス２４によって残トナー等が除去される。

尚、転写部１７でトナー像を転写した転写紙は転写紙搬送経路１６を通って定着部１８で定着された後、転写紙搬送経路１６の終端部へと案内されてプリンタ本体１２の上面として兼用する排紙トレイ１２ａに向けて排出される。

検出センサ２３は、中間転写ベルト２２のトナー像の反射濃度を測定し、その検出値に基づいて各現像器２１のトナー補給や現像器２１に印加するバイアス電圧等の現像条件、帯電器２５の帯電条件や露光器２６のレーザーパワー等の露光条件を制御するために用いている。また、検出センサ２３は、図２に示すように、筐体２７の内部に発光ダイオード等の検出光源２８と、光量補正用受光素子２９と、フォトダイオード等の受光素子３０，３１とを備えている。

検出光源２８から出射された検出光は、偏向プリズム３２並びに保護部材３３を透過して中間転写ベルト２２で反射される。その反射光は、保護部材３３を透過した後に、一部は偏向プリズム（ハーフミラー等でも良い）３４を透過して受光素子３０に受光され、他の一部は偏向プリズム３４に屈折されて受光素子３１に受光される。

各受光素子３０，３１は、その受光した反射光の光量値を電圧値に変換する検出部３５に出力する。また、検出部３５は、その検出値（電圧値）を制御回路３６に出力する。

制御回路（ＣＰＵ）３６は、ＲＯＭ等のメモリ３７に格納された各種制御プログラムに基づいて画像形成処理全般に係わる制御を行う。また、メモリ３７には、本発明のカラープリンタ１１のトナー濃度補正制御並びに検出センサ汚染管理プログラムに係わる制御プログラムも格納されており、この制御プログラムを実行する制御回路３６とでマイクロコンピュータを構成している。尚、画像形成処理を実行する際の画像データ等は、このメモリ３７とは別のＲＡＭ３８又はＨＤＤ等の記憶媒体（図示せず）に一時的に記憶される。

具体的には、制御回路３６は、検出部３５から出力された検出値から、メモリ３７に格納されたトナー濃度補正制御プログラムに従って上述した現像条件や露光条件等に基づくトナー濃度補正制御をトナー制御部３９に実行させる。

また、制御回路３６は、例えば、所定枚数の連続画像形成処理が実行された場合や所定時間継続して画像形成処理が実行された場合、或いは、ユーザー操作等によって、検出センサ２３の汚染状態を確認したうえでトナー濃度補正制御を実行する。

この検出センサ２３の汚染状態を確認する際には、検出センサ２３の表面となる保護部材３３の表面に中間転写ベルト２２の反射率等を考慮して反射率設定された校正部材４０を配置し、検出光源２８から出射された検出光をこの校正部材４０で反射させ、その反射光を受光素子３０，３１に受光させて検出値を求める。

校正部材４０は、図３及び図４に示すように、常時は検出センサ２３の表面（検出面）から退避するように支持部材４１に支持されている。

この支持部材４１には、常時は検出センサ２３の表面から退避されて検出センサ２３の表面（保護部材３３の表面）に付着した飛散トナー等を払拭するブラシ等の清掃部材４２と、校正部材４０と清掃部材４２とを検出センサ２３の表面から退避させた状態で中間転写ベルト２２のトナー量を検出するために検出光並びに反射光が通過する開口４３とを備えている。また、支持部材４１は、検出センサ２３の表面に対する校正部材４０及び清掃部材４２の対向・退避時、並びに、清掃部材４２による保護部材３３の表面払拭時に、駆動部としてのモータ４４の駆動をピニオンギヤ４５を介して伝達されることで変位するラックギヤ４６が設けられている。尚、図３及び図４において、４７は検出センサ２３等を指示する制御回路基板である。

以下、図５のフロー図を用いて、制御回路３６による検出センサ汚染管理方法を説明する。

（ステップＳ１）
ステップＳ１では、制御回路３６は、所定枚数の連続画像形成処理が実行された場合や所定時間継続して画像形成処理が実行された場合等を所定条件として検出センサ２３の汚染状態を確認するために、モータ４４を駆動させて保護部材３３の表面に校正部材４０が対向するように支持部材４１を変位させた後、校正部材４０に向けて検出光を出射し、その校正部材４０からの反射光を受光素子３０，３１に受光させ、ステップＳ２へと移行する。

（ステップＳ２）
ステップＳ２では、制御回路３６は、受光素子３０，３１に受光した反射光に基づく検出値とメモリ３７に予め設定記憶された基準値とを比較する。

この際、例えば、受光素子３０は反射光のＳ波を検出部３５に出力し、受光素子３１は反射光のＰ波を検出部３５に出力する。また、メモリ３７には、これらＰ波とＳ波の基準電圧値を基準値として記憶しており、本実施の形態では、Ｐ波の基準値は３Ｖ、Ｓ波の基準値は１Ｖに設定されている。

制御回路３６は、この校正部材４０を用いた検出センサ２３の検出値と基準値とを比較し、検出値と基準値との差が所定範囲（例えば、±５％）にある場合には検出センサ２３が汚染されていないと判断してステップＳ３へと移行し、検出値と基準値との差が所定範囲を超えている場合にはステップＳ４へと移行する。

（ステップＳ３）
ステップＳ３では、制御回路３６は、検出センサ２３が汚染されていないことから、中間転写ベルト２２のトナー量検出結果に基づく現像器２１のトナー補給や現像器２１に印加するバイアス電圧等の現像条件、帯電器２５の帯電条件や露光器２６のレーザーパワー等の露光条件等のトナー濃度補正をトナー制御部３９に実行させてこのルーチンを終了する。

（ステップＳ４）
ステップＳ４では、制御回路３６は、モータ４４を駆動させて清掃部材４２が保護部材３３の表面に対向するよう支持部材４１を変位させた後、支持部材４１を往復変位させて保護部材３３の表面に付着した飛散トナー等を払拭してステップＳ５へと移行する。

（ステップＳ５）
ステップＳ５では、制御回路３６は、再び、モータ４４を駆動させて保護部材３３の表面に校正部材４０が対向するように支持部材４１を変位させた後、校正部材４０に向けて検出光を出射し、その校正部材４０からの反射光を受光素子３０，３１に受光させ、ステップＳ６へと移行する。

（ステップＳ６）
ステップＳ６では、制御回路３６は、受光素子３０，３１に受光した反射光に基づく再検出値と基準値とを比較し、再検出値と基準値との差が所定範囲（例えば、±５％）にある場合には検出センサ２３の汚染が解除されたと判断してステップＳ７へと移行し、検出値と基準値との差が所定範囲を超えている場合にはステップＳ８へと移行する。

（ステップＳ７）
ステップＳ７では、制御回路３６は、ステップＳ２での比較結果がトナー汚染に起因しており、そのトナー汚染が解除されたとして、公知の透磁率センサの制御値を小さくするといったトナー／キャリア比変更を行った（二成分現像トナーの場合）後、ステップＳ３へと移行して上述したトナー濃度補正を実行し、このルーチンを終了する。

（ステップＳ８）
ステップＳ８では、制御回路３６は、ステップＳ２及びステップＳ６の何れの比較結果においても、検出値・再検出値と基準値との差が所定範囲（例えば、±５％）を超えていたことから、検出センサ２３が静電気による回路破損の発生等に起因するセンサ異常或いは校正部材４０の汚染等に起因するセンサ異常であると判断し、プリンタ本体１２に設けたブザーや表示部（共に図示せず）を報知部４８として、ブザーの鳴動やエラー表示等のエラーを放置してこのルーチンを終了する。

尚、ステップＳ２及びステップＳ６において、検出値・再検出値と基準値との差がマイナス（−）となる要因は主として検出センサ２３の汚染であり、検出値・再検出値と基準値との差がプラス（＋）となる要因は主として検出センサ２３の異常であることから、例えば、ステップＳ２でプラス（＋）方向に差が所定値以上発生した場合には、直接ステップＳ８に移行するなど、制御回路３６の制御例は上記実施の形態に限定されるものではない。

このように、本発明の画像形成装置としてのカラープリンタ１１によれば、検出センサ２３の表面（保護部材３３の表面）に対する清掃前後の校正部材４０に対する検出値と基準値並びに再検出値と基準値との比較結果に基づいて検出センサ２３の汚染状態を判断することにより、検出センサの検出精度の信頼性を向上させることができる。

ところで、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置をカラープリンタ１１に適用して説明したが、例えば、複写専用機・ファクシミリ専用機・複合機のように、画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の平面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の表面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路の制御ルーチンのフロー図である。

符号の説明

１１…カラープリンタ
２２…中間転写ベルト（像担持体）
２３…検出センサ
３６…制御回路
３９…トナー制御部
４０…校正部材
４１…支持部材
４２…清掃部材
４４…モータ（駆動部）

Claims (6)

1. 像担持体表面のトナー濃度を検出する検出センサと、該検出センサの表面を払拭するための清掃部材と、前記検出センサの検出精度を確認するための校正部材と、前記清掃部材及び前記校正部材とを常時は前記検出センサ表面から退避した位置で支持する支持部材と、前記像担持体の表面にトナー画像を形成するためのトナー制御部と、前記校正部材を用いて前記検出センサの検出精度を確認する際及び前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭する際に前記支持部材を駆動変位させる駆動部と、該駆動部を用いて前記検出センサの検出精度を確認する際及び前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭する際に前記駆動部を駆動制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記校正部材を用いた前記検出センサの検出値を予め設定された基準値と比較し、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には、前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭しないように前記駆動部を制御すると共に前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭するように前記駆動部を制御すると共に、前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭した後に再度前記校正部材を用いた前記検出センサの再検出値と前記基準値とを比較し、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行い、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行なわないように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御回路は、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には報知部にセンサ異常信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 像担持体表面のトナー濃度を検出する検出センサと、該検出センサの表面を払拭するための清掃部材と、前記検出センサの検出精度を確認するための校正部材と、前記清掃部材及び前記校正部材とを常時は前記検出センサ表面から退避した位置で支持する支持部材と、前記像担持体の表面にトナー画像を形成するためのトナー制御部と、前記校正部材を用いて前記検出センサの検出精度を確認する際及び前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭する際に前記支持部材を駆動変位させる駆動部と、該駆動部を用いて前記検出センサの検出精度を確認する際及び前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭する際に前記駆動部を駆動制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記校正部材を用いた前記検出センサの検出値を予め設定された基準値と比較し、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えており且つ該差がマイナス値である場合には前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭するように前記駆動部を制御すると共に、前記清掃部材によって前記検出センサ表面を払拭した後に再度前記校正部材を用いた前記検出センサの再検出値と前記基準値とを比較し、前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には前記トナー制御部によってトナー濃度補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御回路は、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えており且つ該差がプラス値である場合及び前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には報知部にセンサ異常信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 校正部材を用いて検出センサの検出値を求める検出ステップと、
   前記検出値と予め設定された基準値とを比較する比較ステップと、
   前記検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合には清掃部材によって検出センサ表面を払拭しないように制御すると共にトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合には清掃部材によって検出センサ表面を払拭する第１制御ステップと、
   検出センサ表面を払拭した後に校正部材を用いて検出センサの再検出値を求める再検出ステップと、
   前記再検出値と前記基準値とを再比較する再比較ステップと、
   前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合にはトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合にはトナー濃度補正を行い、センサ異常を出力する第２制御ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする検出センサ汚染管理プログラム。
6. 校正部材を用いて検出センサの検出値を求める検出ステップと、
   前記検出値と予め設定された基準値とを比較する比較ステップと、
   前記検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合にはトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えており且つ該差がマイナス値である場合には清掃部材によって検出センサ表面を払拭する第１制御ステップと、
   検出センサ表面を払拭した後に校正部材を用いて検出センサの再検出値を求める再検出ステップと、
   前記再検出値と前記基準値とを再比較する再比較ステップと、
   前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲にある場合にはトナー濃度補正を行い、前記検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えており且つ該差がプラス値である場合及び前記再検出値と前記基準値との差が所定範囲を超えている場合にはセンサ異常を出力する第２制御ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする検出センサ汚染管理プログラム。

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