(57)【要約】【課題】画像濃度検出部のコストを低下させること。【解決手段】画像を保持する像担持体と、入力される画像データに基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像の画像情報を検出する検出手段とを備え、前記検出手段として特性の異なる複数の光学濃度センサを前記像担持体上の画像の移動方向に配置することにより、低価格な濃度センサを用いて画像濃度の検出が可能となる。【選択図】図１
2006349715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を保持する像担持体と、
入力される画像データに基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上の画像の画像情報を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段として、複数の光学濃度センサであって、それぞれの特性が異なる光学濃度センサを用いることを特徴とする画像濃度検出装置。
【請求項２】
前記複数の光学濃度センサは、主に散乱光を検出する散乱型光学濃度センサと、主に正反射光を検出する正反射型光学濃度センサであることを特徴とする請求項１に記載の画像濃度検出装置。
【請求項３】
前記正反射型光学濃度センサは黒の画像濃度を検出し、前記散乱型光学濃度センサはそれ以外の色の画像濃度を検出することを特徴とする請求項２に記載の画像濃度検出装置。
【請求項４】
前記正反射型光学濃度センサおよび前記散乱型光学濃度センサは、それぞれ発光素子と前記発光素子から出た光が検出対象物で反射した反射光を受光する受光素子から構成され、発光素子と受光素子との間の距離が異なることを特徴とする請求項２または３に記載の画像濃度検出装置。
【請求項５】
散乱型光学濃度センサは、正反射型光学濃度センサに較べて、発光素子と受光素子との間の距離が長くなるように設定される請求項４記載の画像濃度検出装置。
【請求項６】
正反射型光学濃度センサは、発光素子と受光素子とを所定の距離よりも近くに配置することにより構成され、
散乱型光学濃度センサは、発光素子と受光素子を前記所定の距離よりも遠くに配置することにより構成されることを特徴とする請求項４記載の画像濃度検出装置。
【請求項７】
画像を保持する像担持体と、
入力される画像データに基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上の画像の画像情報を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、
発光素子と受光素子とが所定の距離よりも近くに配置されて構成される第１の光学濃度センサと、
発光素子と受光素子とが前記所定の距離よりも遠くに配置されて構成される第２の光学濃度センサと、
を有することを特徴とする画像濃度検出装置。
【請求項８】
第１の光学濃度センサは、主に正反射光を検出する正反射型光学濃度センサであり、
第２の光学濃度センサは、主に散乱光を検出する散乱型光学濃度センサである
ことを特徴とする請求項７記載の画像濃度検出装置。
【請求項９】
前記正反射型光学濃度センサは黒の画像濃度を検出し、前記散乱型光学濃度センサはそれ以外の色の画像濃度を検出することを特徴とする請求項８に記載の画像濃度検出装置。
【請求項１０】
画像を保持する像担持体と、
入力される画像データに基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上の画像の画像情報を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、発光素子と、前記発光素子から出た光が検出対象物で反射した反射光を受光する受光素子とを有する光学濃度センサを複数、具備し、
前記複数の光学濃度センサは、前記発光素子と前記受光素子との間の距離が異なることを特徴とする画像濃度検出装置。
【請求項１１】
前記複数の光学濃度センサは、
主に正反射光を検出する正反射型光学濃度センサと、
前記正反射型光学濃度センサに較べて発光素子と受光素子との間の距離が長くなるように設定され、主に散乱光を検出する散乱型光学濃度センサと、
を有し、
前記正反射型光学濃度センサは黒の画像濃度を検出し、前記散乱型光学濃度センサはそれ以外の色の画像濃度を検出することを特徴とする請求項１０に記載の画像濃度検出装置。
【請求項１２】
複数の光学濃度センサは、像担持体の回転方向に対して垂直な方向に関して同一位置であって、且つ、前記像担持体の回転方向に関して異なる位置に配置されることを特徴とする請求項１または１０に記載の画像濃度検出装置。
【請求項１３】
第１の光学濃度センサおよび第２の光学濃度センサは、像担持体の回転方向に対して垂直な方向に関して同一位置であって、且つ、前記像担持体の回転方向に関して異なる位置に配置されることを特徴とする請求項７に記載の画像濃度検出装置。
【請求項１４】
前記像担持体は、表面に感光層を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像濃度検出装置。
【請求項１５】
前記像担持体は、感光体上からトナー像が転写される転写体であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の画像濃度検出装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の画像濃度検出装置と、
前記画像濃度検出装置の検出手段が検出した画像濃度に基づき、前記画像濃度検出装置の画像形成手段が画像形成するときの条件を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置に関する。特に、画像濃度を調整するための基準パターンを像担持体上に形成し、光学的に検出した結果に基づいて画像形成条件を調整する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、その印字する画像の画像濃度を安定化させるために画像濃度制御が用いられてきた。特に、シアン、マゼンタ、イエローおよび黒のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成する場合には、いずれかの濃度が変わってくると、印字するカラー画像の色合いが変わってくるため、中間調の画像濃度も制御しなければならない。ここで、画像濃度制御を行うためには、まず当該装置の画像濃度を検出する必要がある。検出する方法としては、発光素子と受光素子が一体となった光学濃度センサを用いる方法が一般的である。すなわち、基準パターンを像担持体上に画像形成し、トナーの付着した領域に発光素子からの光を照射して、像担持体およびトナーから反射する光を受光素子で検出するものである。像担持体表面のトナーの付着量によって反射する光の光量が変わるため、受光素子の出力によってトナー付着量ひいては画像濃度を検出することができる。光学濃度センサは、例えば、特許文献１に示すようなセンサが用いられる。図９に、前記特許文献１に記載された従来のトナー付着量測定装置を示す。
【０００３】
図９において、光学濃度センサは、感光体ドラム１０１の表面に光を投射する発光部１０２と、発光部１０２から投射された光が対象物に当たって反射した反射光を受光する受光部１０３からなる。ここで、感光体ドラム１０１は、金属製の回転ドラム１０１ａをセレンやアモルファスシリコン等の感光体１０１ｂで表装したものである。
【０００４】
発光部１０２は、発光素子であるＬＥＤ１０４と、Ｐ偏光している光だけを透過させるＰ偏光フィルタ１０５から構成され、ＬＥＤ１０４は、感光体ドラム１０１の法線方向に対して傾いた角度で配置される。受光部１０３は、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光を分離する偏光分離プリズム１０６と、受光素子である２つのフォトダイオード（以下、ＰＤ１０７およびＰＤ１０８と称する）から構成される。ＰＤ１０７とＰＤ１０８は同じ素子であり、その取り付け位置だけが異なる。
【０００５】
以上の構成の光学濃度センサにおいて、その検出動作を説明する。電子写真プロセスを用いる画像形成装置における像形成物質であるトナーは、感光体ドラム１０１の表面に静電的に付着している。ＬＥＤ１０４から感光体ドラム１０１に付着したトナー１０９に測定光を投光すると、Ｐ偏光の光Ｐ１とＳ偏光の光Ｓ１とを含んだ測定光は、Ｐ偏光フィルタ１０５によって光Ｓ１がカットされ、光Ｐ１のみがトナー１０９に投光される。
【０００６】
トナー１０９の入射光Ｐ１は、トナー１０９の表面で一部が反射し、残りがトナー層を透過する。トナー層を透過した光は、さらに感光体１０１ｂの表面でその一部が反射し、残りが感光体１０１ｂを透過する。そして、感光体１０１ｂを透過した光は、回転ドラム１０１ａの表面で全て反射する。
【０００７】
上記した反射光は、トナー１０９の表面で反射した光が誘電体であるトナー１０９によって偏光が乱れ、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光とを含むようになる。また、感光体１０１ｂの表面で反射した光は、感光体１０１ｂが光の入射時に導通性をもち非誘電体となることから、偏光は乱されることなくＰ偏光の光となる。また、回転ドラム１０１ａの表面で反射した光は、回転ドラム１０１ａが金属性であることから非誘電体であり、偏光は乱されることなくＰ偏光の光となる。
【０００８】
投光光によって反射する光が正反射する光の光路上には、偏光分離プリズム１０６があり、正反射した光はＰ偏光とＳ偏光の光に分離される。これら分離された光のうち、Ｐ偏光の光をＰＤ１０７で受光し、Ｓ偏光の光をＰＤ１０８で受光する。
【０００９】
トナー１０９に投光された光は、一部が誘電体のトナー１０９によってＰ偏光の光Ｐ２とＳ偏光の光Ｓ２とになって反射し、トナー層を透過した光は一部が感光体１０１ｂの表面でＰ偏光の光Ｐ３となって反射する。また、感光体１０１ｂを透過した残りの光は全て回転ドラム１０１ａの表面でＰ偏光の光Ｐ４となって反射する。
【００１０】
これら反射光Ｓ２、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、偏光分離プリズム１０６に入射し、Ｐ成分の光Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とＳ成分の光Ｓ２とに分離される。このように分離された光は、Ｐ偏光の光Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がＰＤ１０７によって受光され、Ｓ偏光の光Ｓ２がＰＤ１０８によって受光される。
【００１１】
ここで、ＰＤ１０７が受光する光Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のうち、光Ｐ３、Ｐ４はトナー１０９を通過した光であるから、これらの光Ｐ３、Ｐ４はトナー１０９の付着量によって変化する。つまり、トナー１０９の付着量が多い時は、光Ｐ３、Ｐ４は減少し、トナー１０９の付着量が少ない時は光Ｐ３、Ｐ４は増加する。そこで、光Ｐ３、Ｐ４を計測することにより、トナー１０９の付着量を知ることができる。
【００１２】
上記したＰＤ１０７が受光する光Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のうち、光Ｐ２はトナー１０９によって反射した光であり、ＰＤ１０８が受光するトナー１０９によって反射した光Ｓ３と比例関係にある。したがって、ＰＤ１０８の出力信号に一定係数Ｋを乗ずることにより、光Ｐ２と近似な値を求めることができる。この結果、ＰＤ１０７の出力信号からＰＤ１０８の出力信号に一定係数Ｋを乗じた値を引くことにより光Ｐ３、Ｐ４が求められる。つまり、トナー１０９の付着量をＴ、ＰＤ１０７の出力信号を出力信号ａ、ＰＤ１０８の出力信号を出力信号ｂとすると、付着量Ｔはａ−Ｋｂに比例する。
【００１３】
ＰＤ１０７およびＰＤ１０８は、各々の反射光を光電変換して出力信号ａおよびｂを出力し、この出力信号ａおよびｂは図１０に示す信号処理回路１１０に送られる。信号処理回路１１０は、増幅器１１１ａ、１１１ｂと差動増幅器１１２とからなり、増幅器１１１ａはＰＤ１０７の出力信号ａを増幅出力し、増幅器１１１ｂはＰＤ１０８の出力信号ｂに一定係数Ｋを乗じたｂＫの増幅信号を出力する。そして、差動増幅器１１２は、その差信号をトナー付着量情報として算出し、測定データＴとして出力する。
【特許文献１】特許第２７２９９７６号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の構成では、１発光２受光という構成上、受光素子が２つ必要であるし、偏光素子も必要であるため部品数が多い。その上、正反射光を受光する光路においてはその精度を持たせるために、各々の素子を固定するハウジングに精度が要求されるため、コストアップの要因となっていた。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低価格の光学濃度センサを用いて、像担持体上の画像濃度を検出可能な画像濃度検出装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の画像濃度検出装置は、画像を保持する像担持体と、入力される画像データに基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像の画像情報を検出する検出手段とを備え、前記検出手段として特性の異なる複数の光学濃度センサを用いる。本構成によって、部品点数の多い高価な光学濃度センサを用いることなく、ラフな構成の低価格な光学濃度センサを用いて画像濃度を検出することができる。
【００１７】
さらに、本発明画像形成装置は、画像を保持する像担持体と、入力される画像データに基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像の画像濃度を検出するために、特性の異なる複数の光学濃度センサを有する検出手段と、前記検出手段が検出した画像濃度に基づいて前記画像形成手段が画像形成するときの条件を調整する調整手段とを備える。本構成によって、低価格な画像濃度検出手段を用いて、画像濃度の調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の画像濃度検出装置によれば、部品点数が多く機械的な精度が高い高価な画像濃度センサを使用せず、低価格なフォトセンサを組み合わせて画像濃度を検出することができるため、画像品質を劣化させることなく、低コストな画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像形成装置の概略構成図である。図１の画像形成装置は、シアン、マゼンタ、イエローおよび黒の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成する。入力されるカラー画像データは、図示しない前段のコントローラにおいて、４色の画像データに分解され、色毎に画像出力部１０に入力される。
【００２１】
画像出力部１０では、入力される画像データに基づいてレーザ出力部１１が駆動され、変調されたレーザ光が感光体ドラム１２上を照射する。このとき、感光体ドラム１２は、スコロトロン帯電器１３によって、その表面を一様に帯電されており、レーザ光が照射されることによって静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃおよび１４Ｋのうち、該当する色の現像ローラが当接することで可視のトナー像に現像される。一次転写ローラ１６には一次転写バイアスが印加されており、感光体ドラム１２の表面に付着しているトナー像を、静電気力で中間転写ベルト１５の表面に移動させる。感光体ドラム１２は、トナー像を中間転写ベルト１５に転写した後、クリーナ１９によって表面に残ったトナーを除去する。以上で、単色の画像形成プロセスが終了する。このプロセスを色毎に繰り返すことで、中間転写ベルト１５の表面にカラーのトナー像を形成する。
【００２２】
中間転写ベルト１５の表面に形成されたカラーのトナー像は、二次転写バイアスが印加されている二次転写ローラ１７によって、搬送されてきた用紙上に転写される。定着器１８は、加熱したローラを用紙に圧接して、用紙上に転写されたカラーのトナー像を用紙に定着させる。その後、用紙を機外に排出して、一連の画像形成プロセスを終了する。ここで、画像濃度センサ２０は、感光体ドラム１２上のトナー像の濃度を検出するために、最後段の現像器１４Ｋと一次転写ローラ１６の間に設置される。
【００２３】
画像濃度センサ２０は、２個のフォトセンサ２１および２２から構成され、これらの２個のフォトセンサは、感光体ドラム１２の回転方向に並べて設置される。図２に、感光体ドラムのスラスト方向から見たときの、フォトセンサ２１の配置図を示す。また図３に、感光体ドラムの中心軸方向から見たときの、フォトセンサ２１および２２の配置図を示す。フォトセンサ２１および２２は、発光素子であるＬＥＤ２１ａおよび２２ａと、受光素子であるフォトダイオード２１ｂおよび２２ｂを並べて配置したものである。センサ面と感光体ドラム１２の表面との距離および角度は、フォトセンサの感度が最も高くなるように設置する。ここでは、フォトセンサ２１および２２のセンサ面と感光体ドラム１２の表面との距離は６ｍｍとし、センサ面と感光体ドラム１２の表面から法線方向の軸は垂直になるように配置する。
【００２４】
フォトセンサ２１とフォトセンサ２２は、素子の構成は全く同じであるが、素子の配置が異なる。すなわち、ＬＥＤ２１ａとフォトダイオード２１ｂとの間の距離に比べて、ＬＥＤ２２ａとフォトダイオード２２ｂとの間の距離が長くなっている。この距離を変えることで、感光体ドラム１２の表面に形成される基準トナー像の濃度を検出する際に、正反射光を主体に検出するか、散乱反射光を主体に検出するかを変えることができる。すなわち、ＬＥＤおよびフォトダイオードは、共に指向性を持っているので、ＬＥＤが感光体ドラム１２の表面を照らす発光領域と、フォトダイオードが感光体ドラム１２の表面で反射した光を受光する受光領域の重なりの状態を変えることで実現する。
【００２５】
図４に、正反射光主体の検出原理を持ったフォトセンサの構成図を示す。ＬＥＤ２１ａとフォトダイオード２１ｂとの距離が短い上に、ＬＥＤ２１ａの指向性が広く、その発領域がフォトダイオード２１ｂの受光領域を全てカバーしている。よって、フォトダイオード２１ｂの全ての受光領域から正反射光が入射するので、受光する光に対する正反射光の割合が高くなる。
【００２６】
一方、図５に、散乱光主体の検出原理を持ったフォトセンサの構成図を示す。図４のフォトセンサに比べて、ＬＥＤ２２ａとフォトダイオード２２ｂの距離が遠く、ＬＥＤ２２ａの指向性が狭くなっている。そのため、ＬＥＤ２２ａの発光領域とフォトダイオード２２ｂの受光領域は全く重なっていない。ＬＥＤ２２ａから照射され、感光体ドラム１２の表面で反射された正反射光は、フォトダイオード２２ｂには受光されず、散乱光だけが受光される。
【００２７】
これらの２種類のフォトセンサ２１および２２を、図３に示すように感光体ドラム１２の回転方向に並べて配置する。濃度検出時には、正反射光主体のフォトセンサ２１が黒のトナー付着量を検出し、散乱光主体のフォトセンサ２２が黒以外の色すなわちシアン、マゼンタおよびイエローのトナー付着量を検出する。黒を正反射光で検出するのは、黒のトナー像に光を投射したとき、トナー像で反射した散乱光成分はその殆どが黒トナーに吸収され、散乱光成分の光がわずかしか出てこないためである。結果として、トナー付着量が増えても散乱光成分の増加量はわずかであるため、十分なダイナミックレンジがとれず検出精度が上がらない。
【００２８】
一方、正反射光成分は、トナーが付着していないときには全反射に近いため、殆どの光が感光体ドラム１２の表面で反射し、その殆どがフォトダイオード２１ｂに受光される。付着するトナーが多くなると、感光体ドラム１２の表面が覆われてくるため、投射する光のうち、散乱反射する光の割合が増え、正反射光の割合は減る。さらに、反射光の一部が黒トナーによって吸収されるため、正反射光として受光する光量は大幅に減少する。そのため、付着するトナー量が増えてくると、フォトダイオード２１ｂで光電変換されたセンサ出力は大きく減少する。
【００２９】
しかし、シアン、マゼンタおよびイエローといったカラートナーの場合は、黒トナーのときとは逆の傾向を示す。カラートナー検出時の正反射光成分も、トナーが付着していないときに光量が最大となり、トナーが付着して感光体ドラム１２の表面が覆われてくると、散乱反射成分が増えてくるので正反射光量は減少する。しかし、黒トナーのように光を吸収することはないので、その減少量は黒トナーの場合よりも少ない。具体的には、フォトダイオードの出力で、トナーが付着していないときと一面に付着したときすなわちベタ画像を形成したときで比較すると、カラートナー検出時のダイナミックレンジは、黒トナー検出時に比べて半分程度にしかならない。
【００３０】
一方、そのときの散乱反射光成分は、トナーが付着していないときにも、感光体ドラム１２の表面の細かな凹凸による散乱反射が起こるため、わずかではあるが存在する。トナーの付着量が増えてくると、散乱反射光の光量もそれに応じて増加する。よってフォトダイオードの出力で、トナー付着時の出力から、トナーの付着していない下地検出時の出力を差し引くことでトナー付着量を検出することができる。トナーの付着していないときとベタ画像を形成したときのダイナミックレンジは、正反射光の検出時に比べても大きくとれるため、カラートナーの検出には散乱反射光を利用する方が望ましい。
【００３１】
以上より、黒トナー検出時には正反射光成分を基に検出し、カラートナー検出時には散乱反射光成分を基に検出する。すなわち、正反射光主体で検出するフォトセンサ２１で黒トナーを検出し、散乱反射光主体で検出するフォトセンサ２２でカラートナーを検出することで、それぞれのトナーの特性に応じて検出することができる。
【００３２】
また、画像濃度を所定の範囲内に収めるために、画像形成プロセスの条件を制御する目的で、帯電プロセスや現像プロセスのバイアス電圧等を変えて、基準トナー像を形成する。これらのバイアス電圧等は、感光体ドラム１２の回転方向にしか変化させることができないので、図３に示すように、２種類のフォトセンサを感光体ドラム１２の周方向に並べて配置している。
【００３３】
なお、本実施の形態において、２つのフォトセンサから構成する濃度センサは、感光体ドラム１２近傍の１カ所に設けたが、複数個設けても良い。それによって、印字する画像の全体にわたって濃度を均一に制御することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の画像形成装置の概略構成図である。図６の画像形成装置は、図１に示す画像形成装置のように１個の感光体ドラム１２で１色ずつ色重ねをするのではなく、感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃおよび１２Ｋとそれに付随する現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃおよび１４Ｋや図示しない帯電器等を中間転写ベルト１５の移動方向に並べて配置したタンデム構成となっている。レーザ出力部１１は、入力される４系統の画像データに基づき、４本のレーザ光を独立に対応する感光体ドラムの表面を照射する。ここで、濃度センサ２０は、感光体ドラムの表面に付着したトナー像を検出するのではなく、感光体ドラムから中間転写体ベルト１５に転写されたトナー像を検出するために、黒の感光体ドラム１２Ｋが接する位置の後段に配置する。こうすることで、感光体ドラム上だと４個必要となる濃度センサが、１個だけですむ。
【００３５】
この構成における画像形成プロセスを、イエローの画像形成プロセスを例にとって説明する。
【００３６】
図示しない帯電器は、イエローの感光体ドラム１２Ｙの表面を一様に帯電させる。レーザ出力部１１は、入力するイエローの画像データに基づいて、一様に帯電した感光体ドラム１２Ｙの表面を露光して、静電潜像を形成する。現像器１４Ｙは、感光体ドラム１２Ｙの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させ、可視のトナー像とする。その後、トナー像は、感光体ドラム１２Ｙが回転して第１転写ローラ１６Ｙの位置にきたときに、静電気力によって中間転写ベルト１５の表面に移動する。以上で、イエローのトナー像が中間転写ベルト１５上に形成される。
【００３７】
同様に、マゼンタ、シアンおよび黒についても、トナー像が中間転写ベルト１５の表面に転写され、色重ねが行われてカラーのトナー像を形成する。中間転写ベルト１５上に形成されたカラーのトナー像は、第２転写ローラ１７の位置で搬送されてきた用紙に転写される。定着器１８は、用紙に転写したトナー像に加熱ローラを圧接し、用紙上に定着させる。その後、用紙は図示しない搬送ローラに搬送され、機外へ排出される。このように、タンデム構成の画像形成装置は、感光体ドラムの間隔に相当する時間だけ画像形成の開始タイミングをずらすことで、一度に４色の色重ねを行うことができ、高速な画像形成が可能となる。
【００３８】
濃度センサ２０は、フォトセンサ２１および２２から構成され、黒の感光体ドラム１２Ｋの後段に配置される。画像濃度検出時には、あらかじめ決められたプロセス条件で形成する基準パターンのトナー像に光を投射し、トナー像から反射した光を受光して検出する。このときには用紙は搬送されないので、中間転写ベルト１５上のトナー像は図示しないクリーナによって除去される。
【００３９】
図７および図８に画像濃度検出のために形成する基準パターンの一例を示す。図７は、パターンの濃度すなわち被覆率を変えた基準パターンを示している。ここでは、被覆率を２０％（Ｙ１）、５０％（Ｙ２）および１００％（Ｙ３）の３種類として、各色それぞれ形成する。図８は、同じ被覆率の基準パターンでプロセス条件を変えて画像形成した図を示している。ここでは、被覆率５０％の基準パターンを、現像バイアスを変えて画像形成している。基準とする現像バイアスが−３５０Ｖであるとすると、−３００Ｖ（Ｙ４）、−３５０Ｖ（Ｙ５）および−４００Ｖ（Ｙ６）といった３種類の条件で画像形成を行う。
【００４０】
形成する基準パターンには、そのパターンに対する設定濃度があらかじめ決められている（例えば、１００％被覆率で濃度１．５、２０％被覆率で濃度０．４）。これは、いかなる環境条件、経時条件においても設定濃度に近いことが望ましい。そのため、その時々の環境条件、経時条件での基準パターンを形成し、それが設定濃度となるようにプロセス条件を制御する。
【００４１】
なお、本実施の形態において、被覆率を変えた基準パターンにおいて、被覆率を２０％、５０％および１００％としたが、それ以外にしても良い。さらに、被覆率１００％の検出精度が十分にとれない場合、例えば２０％と６０％の被覆率で濃度検出した結果から外挿しても良い。また、プロセス条件を変化させるとき、現像バイアスを５０Ｖづつ変えているが、これ以外の数値でも良い。さらに、パラメータとしてレーザパワーや帯電バイアスといったものを用いてもよく、帯電バイアスと現像バイアスといった相関の深いパラメータを連動させても良い。
【００４２】
なお、本実施の形態において、２つのフォトセンサから構成する濃度センサは、中間転写ベルト１５近傍の１カ所に設けたが、複数個設けても良い。そのとき、印字する方向の両端に濃度センサを設けることで、画像濃度を検出するだけでなく、色ズレ検出用の基準パターンを形成して読み取らせることで、色ズレ検出センサを兼ねることも可能である。
【００４３】
また、本実施の形態では、主走査方向におけるトナーの付着むらの影響を抑制できるように、濃度センサを像担持体（感光体ドラムまたは中間転写体）の移動方向に配置して同じ位置で濃度パッチを検出する構成を採用した。これに限らず、例えば、主走査方向におけるトナーの付着むらが元々，発生しない装置形態においては、濃度センサを像担持体（感光体ドラムまたは中間転写体）の移動方向と交差する方向に配置してもよい。
【００４４】
なお、本実施の形態において、像担持体を中間転写ベルトとしたが、ローラ状の中間転写ローラとしても良い。その場合も、中間転写ベルトの場合と同様に、最後に色重ねが行われる色の感光体ドラムが当接する位置と、用紙に転写される位置の間に濃度センサを配置することで同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる画像濃度検出装置およびそれを用いた画像形成装置は、低価格なフォトセンサを用いて感光体ドラムや中間転写ベルトといった、トナー像担持体上のトナー付着量すなわち画像濃度を検出する。そのため、複雑な構成や厳密に調整された光路を持った高価な濃度センサが不要となり、装置の低価格化に有効である。さらに、画像濃度を検出するだけでなく、複数の濃度センサを画像形成領域の両端に設置することで、色ズレ検出センサを兼ねることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置の概略構成図
【図２】感光体ドラムのスラスト方向から見たときのフォトセンサの配置図
【図３】感光体ドラムの中心軸方向から見たときのフォトセンサの配置図
【図４】正反射光主体の検出原理を持ったフォトセンサの構成図
【図５】散乱光主体の検出原理を持ったフォトセンサの構成図
【図６】本発明の実施の形態２における画像形成装置の概略構成図
【図７】画像濃度検出のために形成する基準パターンの一例を示す図
【図８】画像濃度検出のために形成する基準パターンの一例を示す図
【図９】従来のトナー付着量測定装置の概略構成図
【図１０】従来のトナー付着量測定装置の信号処理回路の構成図
【符号の説明】
【００４７】
１０    画像形成部
１２    感光体ドラム
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ    現像器
１５    中間転写ベルト
２０    濃度センサ
２１、２２    フォトセンサ
２１ａ、２２ａ    ＬＥＤ
２１ｂ、２２ｂ    フォトダイオード
１０１    感光体ドラム
１０４    ＬＥＤ
１０５    Ｐ偏光フィルタ
１０６    偏光分離プリズム
１０７、１０８    フォトダイオード
１０９    トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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