(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と受光部とを備え、発光部からの光が測定対象を経て受光部へ達し、受光部からの出力値に基づいてその測定対象の濃度を検出する濃度測定装置において、発光部から測定対象を経て受光部に至る第一の光路と、上記第一の光路とは異なる光路であり、発光部から当該発光部と受光部との間に介在される透明体の第一の光路上に位置する汚れ部分のみを経て受光部に至る第二の光路と、第一の光路による受光部からの第一の出力値と第二の光路による受光部からの第二の出力値とに基づいて上記出力値を補正する補正手段とを備えることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
発光部と受光部とを備え、発光部からの光が測定対象を経て受光部へ達し、受光部からの出力値に基づいてその測定対象の濃度を検出する濃度測定装置において、発光部から当該発光部と受光部との間に介在される透明体を透過して測定対象で反射し、再度透明体を透過して受光部に至る第一の光路と、上記第一の光路とは異なる光路であり、発光部から当該発光部と受光部との間に介在される透明体を透過し、当該透明体の第一の光路上の表面に付着したトナーで拡散反射し、当該トナーで拡散反射した光が再度透明体を透過して受光部に至る第二の光路と、第一の光路による受光部からの第一の出力値と第二の光路による受光部からの第二の出力値とに基づいて上記出力値を補正する補正手段とを備えることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項３】
上記発光部は、第一の発光部と第二の発光部とを有し、上記第一の光路は、第一の発光部から測定対象を経て受光部に至り、上記第二の光路は、第二の発光部から第一の光路上の汚れ部分を経て受光部に至る請求項１又は２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
上記受光部は、第一の受光部と第二の受光部とを有し、上記第一の光路は、発光部から測定対象を経て第一の受光部に至り、上記第二の光路は、発光部から第一の光路上の汚れ部分を経て第二の受光部に至る請求項１乃至３のいずれかに記載の濃度測定装置。
【請求項５】
上記発光部及び上記受光部はそれぞれ単一であり、単一の発光部からの光が第一の光路又は第二の光路のいずれか一方を通過するように光を遮蔽する遮蔽部材を備え、上記補正手段は、第一の光路を遮蔽して第二の光路による受光部からの第二の出力値を得て、第二に光路を遮蔽して第一の光路による受光部からの第一の出力値を得る請求項１又は２に記載の濃度測定装置。
【請求項６】
所定の画像形成条件に基づいて画像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と、画像担持体上に基準トナー像を形成させる基準トナー像発生手段と、基準トナー像の濃度を測定する濃度測定手段と、測定される基準トナー像の濃度に基づいて画像担持体上に形成するトナー像が所望の濃度となるように画像形成条件を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、濃度測定手段は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の濃度測定装置である画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、トナー像の濃度制御を行うために測定対象の濃度を測定する濃度測定装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いる画像形成装置、例えば複写機においては、感光体への帯電、感光体への原稿像の露光、露光により感光体表面に形成された静電潜像の現像、現像されたトナー像の記録シートへの転写、転写像の定着、感光体表面のクリーニング等のプロセスを繰り返すことにより転写シートへ連続的に原稿画像を複写している。
【０００３】
このような画像形成装置では、感光体、中間転写体、記録シート等の画像担持体上に形成される基準トナー像の濃度を光学的な濃度センサで測定して、所望のトナー濃度となるように種々の電子写真プロセスを制御することが一般的に行われている。このような画像形成装置に利用される濃度センサにおける大きな問題は、現像剤等による汚れにより、濃度測定装置の測定精度が経時的に劣化してしまうということである。すなわち、画像形成装置内にはトナーが浮遊しており、特に、光学式の濃度センサは、未定着のトナー画像が形成される担持体表面に近接して計測する必要があるため、トナーが濃度センサに付着しやすい。付着したトナー等の汚れは、光を遮蔽し、正確なトナー濃度を測定することがきなくなってしまう。その結果として、濃度制御が適切に行われなくなってしまう。
【０００４】
図１６は、従来の拡散反射型の光学式濃度センサの構成の概略を示すものである。画像担持体上には基準トナー像が形成されている。この濃度センサは、その基準トナー像が形成されている面に対峙して設けられるハウジングと、ハウジング内の発光素子及び受光素子とからなっている。また、ハウジングの基準トナー像と対峙している面は透明体により構成されている。初期状態では、透明体にトナー等のよごれが付着しておらず、発光素子から照射される光は略すべて基準トナー像の所定部分に入射し、その反射光は略すべて受光素子へ入射する。一方、経時的使用により、透明体表面にトナー等の汚れが付着すると、発光素子から照射される光の一部が付着した汚れに遮られる。また、基準トナー像からの反射光の一部も付着した汚れに遮られる。その結果、同一濃度の基準トナー像を測定しても、濃度センサの出力が低下してしまう。
【０００５】
図１７は、図１６で示した透明体表面に付着するトナー汚れの量と濃度センサの出力との関係を示したグラフである。すなわち、透明体表面に付着するトナー汚れ量を０．０００、０．０６４、０．１８５、０．４０８、０．６１２［ｍｇ／ｃｍ2 ］と変化させ、その際の基準トナー像の濃度［ｍｇ／ｃｍ2 ］と濃度センサの出力［Ｖ］との関係をグラフにしたものである。なお、透明体表面に付着するトナー及び基準トナー像の色は共にイエローを用いた。このグラフから、透明体表面に多くのトナー汚れが付着すると、濃度センサの出力が低下することが分かる。
【０００６】
このような問題に対して、従来から様々な対策が提案されている。例えば、濃度センサに付着した汚れを直接的に除去する提案として、▲１▼定期的に作業者が濃度センサ表面を掃除するもの、▲２▼自動的に濃度センサ表面を掃除するもの（特開平４−２６００７７号公報参照）、また濃度センサに付着した汚れの影響を補正する提案として、▲３▼画像担持体のセンサ出力と基準トナー像のセンサ出力との比をとるもの、▲４▼基準となる濃度部材のセンサ出力により目的となる濃度を変更するもの（特開平７−３０６５５５号公報参照）、濃度センサに付着する汚れを防止する提案として、▲５▼濃度センサの透明体にバイアス電圧を印加するもの（特開昭６２−１２７６４８号公報参照）等が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、▲１▼の提案では非常に多くの手間がかかる。▲２▼〜▲５▼の提案は人の手間は削減することができるが、▲２▼の提案では自動的に掃除を行うための機構、▲４▼の提案では基準となる濃度部材、▲５▼の提案では電源装置等、その構成が複雑になるため、それぞれ設置スペースや動作信頼性、コストの面で不利となる。▲３▼の提案ではこれら設置スペース等の問題は少ないが、画像担持体と基準トナーとの反射特性が共通する場合には、適切に汚れの影響を補正することが難しい。
【０００８】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成であり、また画像担持体の反射特性を問わずに、濃度測定装置に付着した汚れの影響を補正することができる画像形成装置の濃度測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光部と受光部とを備え、発光部からの光が測定対象を経て受光部へ達し、受光部からの出力値Ｖout に基づいてその測定対象の濃度を検出する濃度測定装置において、発光部から測定対象を経て受光部に至る第一の光路と、上記第一の光路とは異なる光路であり、発光部から第一の光路上の汚れ部分を経て受光部に至る第二の光路と、第一の光路による受光部からの第一の出力値Ｖ1 と第二の光路による受光部からの第二の出力値Ｖ2 とに基づいて上記出力値Ｖout を補正する補正手段とを備えるものである。
【００１０】
このようにして得られる第一の出力値Ｖ1 は、第一の光路上の汚れ部分の影響と測定対象の影響とが混在したものである。一方、第二の出力値Ｖ2 は、第一の光路上の汚れ部分のみの影響を表している。これら第一の出力値Ｖ1 と第二の出力値Ｖ2 とに基づいて、補正手段が第一の出力値Ｖ1 から第一の光路上の汚れ部分の影響を取り除いて出力値Ｖout とすることで、画像担持体上の測定対象の濃度を正確に測定することができる。
【００１１】
ここで、第一及び第二の経路の構成は任意であり、発光部を複数有するものや受光部を複数有するものでもよい。すなわち、上記発光部は、第一の発光部と第二の発光部とを有し、上記第一の光路は、第一の発光部から測定対象を経て受光部に至り、上記第二の光路は、第二の発光部から第一の光路上の汚れ部分を経て受光部に至るものでもよい。また、上記受光部は、第一の受光部と第二の受光部とを有し、上記第一の光路は、発光部から測定対象を経て第一の受光部に至り、上記第二の光路は、発光部から第一の光路上の汚れ部分を経て第二の受光部に至るものでもよい。
【００１２】
発光部と受光部のいずれを複数設けるかは、使用する発光部と受光部との性能ばらつきの頻度やばらつきの大小により決定することが望ましい。すなわち、使用する発光部の方が受光部よりも製品間の性能ばらつきが生じやすい場合には、受光部を複数とし、発光部を単一で構成することが好ましい。逆に、使用する受光部の方が発光部よりも製品間の性能ばらつきが生じやすい場合には、発光部を複数とし、受光部を単一で構成することが好ましい。より正確な第一及び第二の出力値Ｖ1 、Ｖ2 を得るためである。なお、一般的には発光部の方が製品間の性能ばらつきが生じやすい。
【００１３】
また、発光部又は受光部の製品間による性能ばらつきによる濃度測定誤差を排除する観点からは、第一及び第二の経路を、単一の発光部及び単一の受光部によって構成することがより好ましい。その場合には、単一の発光部からの光が第一の光路又は第二の光路のいずれか一方を通過するように光を遮蔽する遮蔽部材を備え、上記補正手段は、第一の光路を遮蔽して第二の光路による受光部からの第二の出力値Ｖ2 を得て、第二に光路を遮蔽して第一の光路による受光部からの第一の出力値Ｖ1 を得ることにより構成することができる。この遮蔽部材は、例えばシャッター、ソレノイド、バネ等の弾性体等によって構成し、第一又は第二の光路をシャッターを移動させて遮蔽することもできるが、装置の小型化を図る観点からは液晶シャッターを第一及び第二の光路上に設け、電圧を印加することで液晶シャッターの所定領域の光透過性を変更し、第一又は第二の光路を遮蔽することが好ましい。
【００１４】
ここで、発光部としては、例えば発光ダイオード、ハロゲン等の光源を使用することができ、受光部としては、例えばＣＣＤイメージセンサ、フォトトランジスタ、フォトダイオード等を使用することができる。また、測定対象としては、例えば画像担持体上のトナー画像、画像担持体表面、記録シート搬送ベルト等をいい、画像担持体とは、その表面にトナー画像を保持するものであり、例えば感光体ドラム、感光体ベルト、中間転写ベルトドラム、中間転写ベルト、記録用紙やＯＨＰシート等の記録シート、記録シート搬送ドラム、記録シート搬送ベルト等をいう。
【００１５】
また、第一の光路は発光部からの光が受光部へ正反射するもの、拡散反射するもの、測定対象を透過するものの何れでもよく、濃度測定装置の設置スペースや測定対象の光反射特性等に応じて適宜選択することができる。すなわち、正反射するものは、取付け位置誤差による出力の変動は大きいが、感度に優れ、ブラックトナーの濃度の検出も行うことができるという利点を有し、拡散反射するものは、ブラックトナーの濃度検出は困難であるが、取付け位置誤差による出力の変動が小さく、トナー濃度に対する出力特性がリニアであるという利点を有し、測定対象を透過するものは、計測対象を担持するものがある程度の光透過性を有する必要があるが、取付け位置誤差による出力の変動が小さく、ブラックトナーの濃度の検出も行うことができるという利点を有する。
【００１６】
一方、第二の光路も発光部からの光が受光部へ正反射するもの、拡散反射するもの、測定対象を透過するものの何れでもよいが、一般に拡散反射光を受光すれば、その出力値Ｖ2 を容易に得ることができる。
【００１７】
また、本発明はこれらの濃度測定装置を画像形成装置に適用するものでもある。すなわち、所定の画像形成条件に基づいて画像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と、画像担持体上に基準トナー像を形成させる基準トナー像発生手段と、基準トナー像の濃度を測定する濃度測定手段と、測定される基準トナー像の濃度に基づいて画像担持体上に形成するトナー像が所望の濃度となるように画像形成条件を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、濃度測定手段がこれらの濃度測定装置であるものである。
【００１８】
画像形成装置をこのような構成とすることより、測定対象である基準トナー像の濃度を正確に測定することができるため、基準トナー像の濃度に基づいて行われる濃度制御をより適切に行うことができる。
【００１９】
なお、画像形成条件とは、トナー像の濃度に影響を与える各電子写真形成プロセスのパラメータをいい、例えば、帯電プロセスにおける感光体表面の帯電電位、露光プロセスにおける露光光量、現像プロセスにおける現像バイアス電位、トナー供給量、転写電流／電圧、定着温度、画像データに対するガンマ変換テーブル等をいう。
【００２０】
【発明の実施による形態】
次に、実施例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置の制御系をブロック図を用いて説明するものである。所定の画像形成条件に基づいて画像担持体上にトナー像を形成する画像形成部と、画像担持体上に基準トナー像を形成させる基準トナー像発生手段と、基準トナー像の濃度を測定する濃度測定手段と、測定される基準トナー像の濃度に基づいて画像担持体上に形成するトナー像が所望の濃度となるように画像形成条件を制御する制御手段とを備えるものである。
【００２１】
画像形成部は、通常の画像形成時には、所定の画像形成条件に基づいて画像担持体上にトナー像を形成するものである。また、濃度制御時には、制御手段が基準トナー像発生手段に指示を送信し、基準トナー像発生手段は、画像形成部に対して画像担持体上に基準トナー像を形成させる。その基準トナー像の濃度を濃度測定手段は測定し、基準トナー像の濃度情報Ｄ’を制御手段に送信する。制御手段は、予め基準トナー像の濃度の目的値Ｄを有しており、目的値Ｄと測定値Ｄ’とを比較し、測定値Ｄ’が目的値Ｄよりも低い場合には、制御手段はトナー像の濃度がより高くなるように画像形成部の画像形成条件を変更する。逆に、測定値Ｄ’が目的値Ｄよりも高い場合には、制御手段はトナー像の濃度がより低くなるように画像形成部の画像形成条件を変更する。
【００２２】
図２及び図３はこの発明に係る濃度測定装置を適用したカラー画像形成装置の一例をより具体的に示すものである。
【００２３】
このカラー画像形成装置は、図２に示すように、装置本体１０の上部に原稿の画像を読み取るための画像読取部１１が載置された状態に配設されているとともに、装置本体１０の内部には、カラー画像を形成するためのカラー画像形成部１２が配設されている。上記画像読取部１１は、プラテンガラス１３上に載置された原稿１４を、光源及び走査ミラー等からなる走査光学系によって走査し、この走査光学系によって走査された原稿１４の画像を、カラーＣＣＤセンサー１５を備えたイメージスキャナーによりＲＧＢのアナログ画像信号として読み取るように構成されている。そして、上記カラーＣＣＤセンサー１５によって読み取られたＲＧＢのアナログ画像信号は、画像処理部１６によってＫＹＭＣの画像信号に変換されるとともに所定の画像処理が施された後、画像処理部１６の内部に設けられたメモリーに一時蓄積される。そして、上記画像処理部１６からは、後述するカラー画像形成部１２の黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７ＣのレーザービームＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｃａｎｅｒ）２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃに所定のタイミングで各色の画像データが順次出力される。
【００２４】
上記カラー画像形成部１２は、図２及び図３に示すように、黒（Ｋ）色の画像を形成する黒色画像形成部１７Ｋと、イエロー（Ｙ）色の画像を形成するイエロー色画像形成部１７Ｙと、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成するマゼンタ色画像形成部１７Ｍと、シアン（Ｃ）色の画像を形成するシアン色画像形成部１７Ｃの４つの画像形成部を備えており、これらの４つの画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃは、互いに一定の間隔をおいて水平に配置されている。
【００２５】
上記黒色、イエロー色、マゼンタ色及びシアン色の４つの画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃは、すべて同様に構成されており、これら４つの画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃでは、上述したように、それぞれ黒色、イエロー色、マゼンタ色及びシアン色のトナー像を順次形成するように構成されている。上記各色の画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃは、図３に示すように、感光体ドラム１８を備えており、この感光体ドラム１８の表面は、一次帯電用のスコロトロン１９によって一様に帯電された後、レーザービームＲＯＳ２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ（図２に示す）から出射される像形成用のレーザー光２１が画像情報に応じて走査露光され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１８の表面に形成された静電潜像は、現像器２２によってそれぞれ黒色、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、転写前帯電器２３により転写前帯電を受けた後、転写帯電器２４の帯電により転写ベルト２５上に保持された転写用紙２６に順次転写される。
【００２６】
また、上記各色の画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃの感光体ドラム１８から順次トナー像の転写を受ける転写用紙２６は、図２に示すように、給紙カセット２７から給紙ロール２８によって送り出されるとともに、レジストロール２９によって所定のタイミングで転写ベルト２５まで搬送され、この転写ベルト２５上に図示しない押圧ロール及び帯電器の帯電によって静電的に保持された状態で搬送され、各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃの感光体ドラム１８の下方に位置する転写位置へと順次搬送される。そして、上記各感光体ドラム１８から順次各色のトナー像が転写された転写用紙２６は、転写ベルト２５から分離されて定着器ユニット３０へと搬送され、この定着器ユニット３０によって転写用紙２６上に各色のトナー像が重合わされてカラーの画像が定着されて、排紙トレイ３１上に排出される。
【００２７】
一方、上記トナー像の転写が終了した各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃの感光体ドラム１８の表面は、図３に示すように、クリーニング前処理コロトロン３２によって除電されるとともに、感光体クリーナー３３によって残留トナー等が除去された後、感光体除電ランプ３４によって残留電荷が消去されて次のカラー画像形成工程に備える。
【００２８】
また、上記転写ベルト２５としては、例えば、厚さ７０μｍ、幅３４０ｍｍ、周長１９２０ｍｍの透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなるものが用いられる。また、この転写ベルト２５は、ドライブロール３５及び従動ロール３６に５Ｋｇｆのテンションで掛け回されているとともに、ドライブロール３５によって１６０ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で回転駆動されるようになっている。
【００２９】
さらに、上記転写ベルト２５の周囲には、図３に示すように、第４の画像形成部であるシアン色の画像形成部２０Ｃの後段に、転写用紙２６を剥離するための用紙剥離コロトロン３７が配置されているとともに、転写ベルト２５の下部には、当該転写ベルト２５の除電を行う転写ベルト除電コロトロン３８が表裏両面側に配置されている。
【００３０】
このように構成されるカラー画像形成装置においては、色調再現性の良いカラー画像を形成するために、黒色、イエロー色、マゼンタ色及びシアン色の４つの画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃにおける画像濃度を制御する（図１参照）。この画像形成装置では、基本的に、無端状担持体上に基準トナー像を形成し、この基準トナー像の濃度を検出してトナーの供給量等を制御するように構成されている。
【００３１】
すなわち、上記カラー画像形成装置に適用された画像濃度制御装置では、カラー画像形成装置の電源オン時またはある一定期間毎に、転写ベルト２５上に黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の基準トナー像を形成するように構成されている。これらの黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各基準トナー像の形成は、制御手段２が基準トナー像発生手段３に発生指示を送信し、基準トナー像発生手段３により、各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃにおける基準トナー像の形成動作を指示制御することによって行われる。上記黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃでは、図３に示すように、一次帯電用のスコロトロン１９によって感光体ドラム１８の表面を一様に帯電した後、レーザービームＲＯＳ２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃから出射される像形成用のレーザー光２１によって、基準トナー像形成用のパッチ露光を所定の光量で行い、基準トナー像形成用のパッチ状の静電潜像が形成される。
【００３２】
上記基準トナー像形成用のパッチ状の静電潜像は、各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃにおいて感光体ドラム１８の軸方向に沿って所定の間隔で形成されるようになっている。上記感光体ドラム１８の表面に形成された基準トナー像形成用のパッチ状の静電潜像は、現像器２２によってそれぞれ黒色、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の各色のトナーにより現像されて可視基準トナー像となり、これらの可視基準トナー像は、転写前帯電器２３によって必要に応じて転写前帯電を受けた後、転写帯電器２４の帯電により転写ベルト２５上に直接転写される。なお、上記黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の基準トナー像４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃは、図４に示すように、転写ベルト２５の幅方向に沿って直線状に配列された状態で、しかも転写用紙２６間のインターイメージ部２５ａにおいて形成される。
【００３３】
その基準トナー像４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの濃度を濃度測定手段４は測定し、基準トナー像の濃度情報Ｄ’Ｋ、Ｄ’Ｙ、Ｄ’Ｍ、Ｄ’Ｃを制御手段に送信する。制御手段２は、予め基準トナー像の濃度の目的値ＤＫ、ＤＹ、ＤＭ、ＤＣを有しており、目的値ＤＫ、ＤＹ、ＤＭ、ＤＣと測定値Ｄ’Ｋ、Ｄ’Ｙ、Ｄ’Ｍ、Ｄ’Ｃとをそれぞれ比較し、測定値が目的値よりも小さい場合には、制御手段２はトナー像の濃度がより高くなるように各画像形成部１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃの現像器２２に設けられたトナーディスペンスモータの回転量を多くし、逆に、測定値が目的値よりも大きい場合には、制御手段２はトナーディスペンスモータの回転量を少なくする。なお、これら制御手段２、基準トナー像発生手段３、濃度測定手段４の機能の全部又は一部は図示しない画像形成装置本体１０の記憶装置に制御プログラムとして格納され、それが図示しないＣＰＵ（中央演算装置）により処理されることにより実現される。
【００３４】
このカラー画像形成装置の濃度測定手段４として、次の実施例１〜実施例３（及びそれらの変形例）に示す濃度測定装置を使用することができる。なお、これらの濃度測定装置は、図３の矢印Ｐ部分に設置することができる。
【００３５】
◎実施例１
この濃度測定装置は、第一及び第二の発光部４２ａ，ｂと受光部４３とを備え、発光部４２からの光が画像担持体上の基準トナー像４０を経て受光部４３へ達し、受光部４３からの出力値Ｖout に基づいてその測定対象の濃度を検出する濃度測定装置において、第一の発光部４２ａから転写ベルト２５（画像担持体）上の基準トナー像４０を経て受光部４３に至る第一の光路と、上記第一の光路とは異なる光路であり、第二の発光部４２ｂから第一の光路上の汚れ部分Ｔを経て受光部４３に至る第二の光路と、第一の光路による受光部４３からの第一の出力値Ｖ1 と第二の光路による受光部４３からの第二の出力値Ｖ2 とに基づいて上記出力値Ｖout を補正する補正手段４４とを備えるものである。
【００３６】
図５は、本実施例にかかる正反射型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。この濃度測定装置は、その基準トナー像４０が形成されている面に対峙して設けられるハウジング４１と、ハウジング４１内の第一及び第二の発光部４２ａ，ｂと受光部４３とからなっている。また、ハウジング４１の基準トナー像４０と対峙している面は透明体４１０により構成されている。初期状態では、透明体４１０表面にトナー等の汚れが付着していないが、画像形成装置を経時的使用すると、画像形成装置内の浮遊トナーにより転写ベルト２５表面近傍に設けられている透明体４１０表面には汚れＴが付着してしまう。
【００３７】
第一の光路は図５の実線矢印で示したものであり、第一の発光部４２ａから透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔを経て基準トナー像４０に入射する。さらに基準トナー像４０から透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、透明体４１０を経て受光部４３に反射する。ここで、基準トナー像４０において正反射した光が受光部４３に達するように第一の発光部４２ａ、受光部４３が配設されている。一方、第二の光路は図１０の点線矢印で示したものであり、第二の発光部４２ｂから透明体４１０、透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔから透明体４１０を経て受光部４３に至る。ここで、透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が受光部４３に達するように第二の発光部４２ｂ、受光部４３が配設されている。
【００３８】
図６は、本実施例にかかる濃度測定装置の制御系をブロック図を用いて説明するものである。濃度測定前の状態では、第一及び第二の発光部４２ａ，ｂはいずれも消灯されており、補正手段４４は予め第二の出力値の初期値Ｖ2(initial)（以下、「Ｖ2i」とする）を記憶している。この初期値Ｖ2iは、透明体４１０に汚れが付着していない状態での第二の出力値Ｖ2 であり、新品時に補正手段４４が第二の発光部４２ｂを発光させて得てもよいし、予め濃度測定装置の出荷時に設定しておくものでもよい。
【００３９】
濃度測定の手順について説明する。まず、補正手段４４が第一の発光部４２ａに発光指示を送信する。発光した第一の発光部４２ａの光量が十分安定した段階で第一の光路による受光部４３からの第一の出力値Ｖ1 を補正手段４４は得て、その値Ｖ1 を記憶する。次に、補正手段４４は第一の発光部４２ａに消灯指示を、第二の発光部４２ｂに発光指示を送信する。第一の発光部４２ａが完全に消灯し、発光した第二の発光部４２ｂの光量が十分安定した段階で第二の光路による受光部４３からの第二の出力値Ｖ2 を補正手段４４は得て、その値Ｖ2 を記憶する。
【００４０】
補正手段４４は、予め記憶されている初期出力値Ｖ2i、濃度測定により得られる第一の出力値Ｖ1 及び第二の出力値Ｖ2 に基づいて出力値Ｖout を求める。本実施例では、Ｖout ＝Ａ×ｓｑｒｔ（Ｖ2 −Ｖ2i）＋Ｖ1 として出力値Ｖout を求めている。ここで、Ａはある係数である。この係数Ａは定数であっても、変数であってもよい。本実施例では濃度測定装置（の透明体４１０）に付着する汚れ量、すなわち第二の出力値Ｖ2 に依存する変数としている。
【００４１】
図７は、透明体４１０表面に付着するトナー汚れの量と濃度センサの出力との関係を示したグラフである。すなわち、透明体４１０表面に付着するトナー汚れ量を０．０００、０．０６４、０．１８５、０．４０８、０．６１２［ｍｇ／ｃｍ2 ］と変化させ、その際の基準トナー像４０の濃度［ｍｇ／ｃｍ2 ］と濃度測定装置の出力［Ｖ］との関係をグラフにしたものである。なお、透明体４１０表面に付着するトナー及び基準トナー像４０の色は共にイエローを用いた。このグラフから、例えば図１６に示した従来の濃度センサの出力特性は、汚れ量に大きく依存していたのに対し、本実施例にかかる濃度測定装置では濃度測定装置の出力特性が透明体４１０に付着する汚れ量に殆ど依存しないように補正することができることを示している。
【００４２】
図６において、出力値Ｖout は濃度検出部へ送られ、例えば図７のグラフから出力値Ｖout ＝１．０００の場合には、その基準トナー像４０の濃度は０．３５［ｍｇ／ｃｍ2 ］であることが分かる。なお、出力値Ｖout を求める適当な計算式、係数Ａは、画像形成装置の構成、測定するトナー像の色や材質等による反射特性、転写ベルト２５の反射特性等に依存するものであるため、実験的に求めておくことが必要である。
【００４３】
なお、本実施例では、第二の光路により拡散反射光を受光しているが、正反射光、又は透過光を受光するものであってもよい。但し、第二の光路により正反射光を受光する場合には、透明体４１０表面及び裏面（ハウジング内部側面）に反射を抑えるコーティングを施す必要がある。このような処理を行わないと、第二の発光部４２ｂからの光が透明体４１０の裏面で反射してしまい、透明体４１０表面に付着しているトナー等の汚れ部分を検出できないためである。また、第二の光路により透過光を受光する場合には、透過式の濃度測定装置を二つ使用するのと同様となる。
【００４４】
変形例１
図８は、本実施例の変形例にかかる拡散反射型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。第一の光路は図８の実線矢印で示したものであり、第一の発光部４２ａから透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔを経て基準トナー像４０に入射する。さらに基準トナー像４０から透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、透明体４１０を経て受光部４３に反射する。ここで、基準トナー像４０において拡散反射した光が受光部４３に達するように第一の発光部４２ａ、受光部４３が配設されている。一方、第二の光路は図８の点線矢印で示したものであり、第二の発光部４２ｂから透明体４１０、透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔから透明体４１０を経て受光部４３に至る。ここで、透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が受光部４３に達するように第二の発光部４２ｂ、受光部４３が配設されている。
【００４５】
変形例２
図９は、本実施例の他の変形例にかかる透過型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。この濃度測定装置は、転写ベルト２５の基準トナー像４０が形成されている面に対峙して設けられる第一のハウジング４１ａと、第一のハウジング４１ａ内の第二の発光部４２ｂと受光部４３と、転写ベルト２５の基準トナー像４０が形成されていない面に対峙して設けられる第二のハウジング４１ｂと、第二のハウジング４１ｂ内の第一の発光部４２ａとからなっている。また、第一及び第二のハウジング４１ａ，ｂの転写ベルト２５と対峙している面はそれぞれ第一及び第二の透明体４１０ａ，ｂにより構成されている。初期状態では、第一及び第二の透明体４１０ａ，ｂ表面にトナー等の汚れが付着していないが、画像形成装置を経時的使用すると、画像形成装置内の浮遊トナーにより転写ベルト２５表面近傍に設けられている第一及び第二の透明体４１０ａ，ｂ表面には汚れが付着してしまう。なお、第二の透明体４１０ｂは転写ベルト２５のトナー画像が形成されない面に対峙しているため、第一の透明体４１０ａに比べて付着する汚れ量は一般的に少ない。
【００４６】
第一の光路は図９の実線矢印で示したものであり、第一の発光部４２ａから第二の透明体４１０ｂ、第二の透明体４１０ｂ表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、転写ベルト２５、基準トナー像４０、第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔ、第一の透明体４１０ａを経て受光部４３へ至る。ここで、これらは全て第一の発光部４２ａから受光部４３を結ぶ一直線上に位置する。一方、第二の光路は図１４の点線矢印で示したものであり、第二の発光部４２ｂから第一の透明体４１０ａ、第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔから第一の透明体４１０ａを経て受光部４３に至る。ここで、第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が受光部４３に達するように第二の発光部４２ｂ、受光部４３が配設されている。
【００４７】
なお、これらの変形例１、変形例２にかかる濃度測定装置の制御系、濃度測定の手法については実施例１において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。なお、出力値Ｖout を求めるための計算式はそれぞれの変形例に応じて変更することができるのは当然である。
【００４８】
◎実施例２
この濃度測定装置は、発光部４２と第一及び第二の受光部４３ａ，ｂとを備え、発光部４２からの光が転写ベルト２５上の基準トナー像４０を経て受光部４３へ達し、受光部４３からの出力値Ｖout に基づいてその測定対象の濃度を検出する濃度測定装置において、発光部４２から転写ベルト２５上の基準トナー像４０を経て第一の受光部４３ａに至る第一の光路と、上記第一の光路とは異なる光路であり、発光部４２から第一の光路上の汚れ部分Ｔを経て第二の受光部４３ｂに至る第二の光路と、第一の光路による第一の受光部４３ａからの第一の出力値Ｖ1 と第二の光路による第二の受光部４３ｂからの第二の出力値Ｖ2 とに基づいて上記出力値Ｖout を補正する補正手段４４とを備えるものである。
【００４９】
図１０は、本実施例にかかる正反射型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。この濃度測定装置は、その基準トナー像４０が形成されている面に対峙して設けられるハウジング４１と、ハウジング４１内の発光部４２と第一及び第二の受光部４３ａ，ｂとからなっている。また、ハウジング４１の基準トナー像４０と対峙している面は透明体４１０により構成されている。初期状態では、透明体４１０表面にトナー等の汚れが付着していないが、画像形成装置を経時的使用すると、画像形成装置内の浮遊トナーにより転写ベルト２５表面近傍に設けられている透明体４１０表面には汚れが付着してしまう。
【００５０】
第一の光路は図１０の実線矢印で示したものであり、発光部４２から透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔを経て基準トナー像４０に入射する。さらに基準トナー像４０から透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、透明体４１０を経て第一の受光部４３ａに反射する。ここで、基準トナー像４０において正反射した光が第一の受光部４３ａに達するように発光部４２、第一の受光部４３ａが配設されている。一方、第二の光路は図１０の点線矢印で示したものであり、発光部４２から透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔから透明体４１０を経て第二の受光部４３ｂに至る。ここで、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が受光部４３に達するように発光部４２、第二の受光部４３ｂが配設されている。
【００５１】
図１１は、本実施例にかかる濃度測定装置の制御系をブロック図を用いて説明するものである。濃度測定前の状態では、発光部４２は消灯されており、補正手段４４は予め第二の出力値の初期値Ｖ2iを記憶している。
【００５２】
次に、濃度測定の手順について説明する。まず、補正手段４４が発光部４２に発光指示を送信する。発光した発光部４２の光量が十分安定した段階で第一の光路による第一の受光部４３ａからの第一の出力値Ｖ1 を得て、その値Ｖ1 を記憶する。同時に第二の光路による第二の受光部４３ｂからの第二の出力値Ｖ2 を補正手段４４は得て、その値Ｖ2 を記憶する。
【００５３】
変形例１
図１２は、本実施例の変形例にかかる拡散反射型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。第一の光路は図１２の実線矢印で示したものであり、発光部４２から透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔを経て基準トナー像４０に入射する。さらに基準トナー像４０から透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、透明体４１０を経て受光部４３に反射する。ここで、基準トナー像４０において拡散反射した光が受光部４３に達するように発光部４２、第一の受光部４３ａが配設されている。一方、第二の光路は図１２の点線矢印で示したものであり、発光部４２から透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔから透明体４１０を経て第二の受光部４３ｂに至る。ここで、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が第二の受光部４３ｂに達するように発光部４２、第二の受光部４３ｂが配設されている。
【００５４】
変形例２
図１３は、本実施例の他の変形例にかかる透過型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。この濃度測定装置は、転写ベルト２５の基準トナー像４０が形成されている面に対峙して設けられる第一のハウジング４１ａと、第一のハウジング４１ａ内の発光部４２と第二の受光部４３ｂと、転写ベルト２５の基準トナー像４０が形成されていない面に対峙して設けられる第二のハウジング４１ｂと、第二のハウジング４１ｂ内の第一の受光部４３ａとからなっている。また、第一及び第二のハウジング４１ｂの転写ベルト２５と対峙している面はそれぞれ第一及び第二の透明体４１０ａ，ｂにより構成されている。初期状態では、第一及び第二の透明体４１０ａ，ｂ表面にトナー等の汚れが付着していないが、画像形成装置を経時的使用すると、画像形成装置内の浮遊トナーにより転写ベルト２５表面近傍に設けられている第一及び第二の透明体４１０ａ，ｂ表面には汚れが付着してしまう。なお、第二の透明体４１０ｂは転写ベルト２５の画像が形成されない面に対峙しているため、第一の透明体４１０ａに比べて付着する汚れ量は一般的に少ない。
【００５５】
第一の光路は図１３の実線矢印で示したものであり、発光部４２から第一の透明体４１０ａ、第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔ、基準トナー像４０、転写ベルト２５、第二の透明体４１０ｂ表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、第二の透明体４１０ｂを経て第一の受光部４３ａへ至る。ここで、これらは全て発光部４２から第一の受光部４３ａを結ぶ直線上に位置する。一方、第二の光路は図１３の点線矢印で示したものであり、発光部４２から第一の透明体４１０ａ、第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔから第一の透明体４１０ａを経て第二の受光部４３ｂに至る。ここで、第一の透明体４１０ａ表面の（第一の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が第二の受光部４３ｂに達するように発光部４２、第二の受光部４３ｂが配設されている。
【００５６】
なお、これらの変形例１、変形例２にかかる濃度測定装置の制御系は実施例２において説明したものと同一であるため、その説明を省略する。また、濃度測定の手法の詳細については実施例１において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。なお、出力値Ｖout を求めるための計算式はそれぞれの実施例、変形例に応じて変更することができるのは当然である。
【００５７】
◎実施例３
この濃度測定装置は、ぞれぞれ単一の発光部４２と受光部４３とを備え、発光部４２からの光が測定対象を経て受光部４３へ達し、受光部４３からの出力値に基づいてその測定対象の濃度を検出する濃度測定装置において、発光部４２から測定対象を経て受光部４３に至る第一の光路と、上記第一の光路とは異なる光路であり、発光部４２から第一の光路上の汚れ部分Ｔを経て受光部４３に至る第二の光路と、発光部４２からの光が第一の光路又は第二の光路のいずれか一方を通過するように光を遮蔽する遮蔽部材と、第一の光路を遮蔽して第二の光路による受光部４３からの第二の出力値を得、第二に光路を遮蔽して第一の光路による受光部４３からの第一の出力値を得、それらの第一及び第二の出力値とに基づいて上記出力値を補正する補正手段４４とを備えるものである。
【００５８】
図１４は、本実施例にかかる拡散反射型の濃度測定装置の構成の概略を示すものである。この濃度測定装置は、その基準トナー像４０が形成されている面に対峙して設けられるハウジング４１と、ハウジング４１内の発光部４２、受光部４３、液晶シャッター（遮蔽部材）とからなっている。また、ハウジング４１の基準トナー像４０と対峙している面は透明体４１０により構成されている。
【００５９】
第一の光路は図１４の実線矢印で示したものであり、発光部４２から液晶シャッター、透明体４１０、透明体４１０表面の（第一の）汚れ部分Ｔを経て基準トナー像４０に入射する。さらに基準トナー像４０から透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔ、透明体４１０を経て受光部４３に反射する。ここで、基準トナー像４０において拡散反射した光が受光部４３に達するように発光部４２、受光部４３が配設されている。一方、第二の光路は図１４の点線矢印で示したものであり、発光部４２から液晶シャッター、透明体４１０、透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔに入射し、さらに透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔから透明体４１０を経て受光部４３に至る。ここで、透明体４１０表面の（第二の）汚れ部分Ｔにおいて拡散反射した光が受光部４３に達するように発光部４２、受光部４３が配設されている。
【００６０】
図１５は、本実施例にかかる濃度測定装置の制御系をブロック図を用いて説明するものである。濃度測定前の状態では、発光部４２は消灯されており、補正手段４４は予め第二の出力値の初期値Ｖ2iを記憶している。
【００６１】
濃度測定の手順について説明する。まず、補正手段４４が発光部４２に発光指示を送信する。発光した発光部４２の光量はが十分安定した段階で、補正手段４４は液晶シャッターのＢ領域に電圧をかけ、Ｂ領域の液晶の向きを一定にし、Ｂ領域を光が通過できなくする。結果としてＡ領域からの光だけが液晶シャッターを通過し、補正手段４４は、第一の光路による受光部４３からの第一の出力値Ｖ1 を得て、その値Ｖ1 を記憶する。次に、補正手段４４は液晶シャッターのＡ領域に電圧をかけ、Ａ領域の液晶の向きを一定にし、Ａ領域を光が通過できなくする。結果としてＢ領域からの光だけが液晶シャッターを通過し、補正手段４４は、第二の光路による受光部４３からの第二の出力値Ｖ2 を得て、その値Ｖ2 を記憶する。
【００６２】
なお、実施例３にかかる濃度測定装置の濃度測定の手法の詳細については実施例１において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。なお、出力値Ｖout を求めるための計算式はそれぞれの実施例、変形例に応じて適宜変更することができるのは当然である。
【００６３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、簡単な構成であり、また画像担持体の反射特性を問わずに、濃度測定装置に付着した汚れの影響を補正することができる画像形成装置の濃度測定装置を提供することができる。その結果、定期的に濃度測定装置の掃除作業が不要、又はその頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用可能な一画像形成装置の濃度制御の制御系をブロック図を用いて説明するものである。
【図２】図２は、本発明を適用可能な一画像形成装置の概略を説明するものである。
【図３】図３は、本発明の適用可能な一画像形成装置の画像形成部をより詳細に説明するものである。
【図４】図４は、基準トナー像の形成状態を説明するものである。
【図５】図５は、本発明の実施例１にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図６】図６は、本発明の実施例１にかかる濃度測定装置の構成をブロック図を用いて説明するものである。
【図７】図７は、本発明の効果を説明するグラフである。
【図８】図８は、本発明の実施例１（変形例１）にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図９】図９は、本発明の実施例１（変形例２）にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図１０】図１０は、本発明の実施例２にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図１１】図１１は、本発明の実施例２にかかる濃度測定装置の構成をブロック図を用いて説明するものである。
【図１２】図１２は、本発明の実施例２（変形例１）にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２（変形例２）にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図１４】図１４は、本発明の実施例３にかかる濃度測定装置の概略を示すものである。
【図１５】図１５は、本発明の実施例２にかかる濃度測定装置の構成をブロック図を用いて説明するものである。
【図１６】図１６は、従来の濃度測定装置の概略を示すものである。
【図１７】図１７は、従来の濃度測定装置における汚れの付着による感度の悪化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…カラー画像形成装置本体、２…制御手段、３…基準トナー像発生手段、４…濃度測定手段、４０…基準トナー像、４１…ハウジング、４１０…透明体、４２…発光部、４３…受光部、４４…補正手段、４５…遮蔽部材
【図１】
0003659015.tif 000002
【図２】
0003659015.tif 000003
【図３】
0003659015.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003659015.tif 000008
【図８】
0003659015.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003659015.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003659015.tif 000017
【図１７】
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