(57)【要約】【課題】簡易な方式で入射角を鋭角化させることにより、検出特性を向上させることが可能なトナー付着量測定装置を提供する。【解決手段】投光素子４２は、プリント基板３６の一方の面（検出面に近い面）側に設けられる。投光素子４２は、入射光４０を像担持体である検出面４４のトナー粒子４５に対して照射する。受光素子３２は、プリント基板３６の他方の面（検出面に遠い面）側に設けられる。投光素子４２は、検出面４４の法線３８に対して所定角度（ここではθ）となるように入射光４０を照射する。検出面４４に照射された光は正反射して反射光３０として受光素子３２において受光される。プリント基板３６の一部領域には穴３４が設けられており、受光素子３２は、穴３４を介して入射される光を受光する。投光素子４２および受光素子３２は、プリント基板の同一平面に設けられておらず、ずらして配置される。【選択図】図３
2011185901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーが付着する像担持体に入射光を照射する投光装置と、
前記投光装置から照射された入射光の像担持体からの反射光を受光する受光装置とを備え、
前記投光装置および前記受光装置の一方と前記像担持体までの距離よりも、前記投光装置および前記受光装置の他方と前記像担持体までの距離が長くなるようにし、かつ、前記投光装置と前記受光装置とを前記入射光および前記反射光の中心線を法線とする平面座標に投影した場合の距離を縮めて前記像担持体に対する入射角度および前記反射角度が鋭角となるように構成する、トナー付着量測定装置。
【請求項２】
前記投光装置および前記受光装置を設ける基板をさらに備え、
前記基板の一部領域に前記投光装置および前記受光装置の他方に対して、前記入射光あるいは前記反射光を通過させるための穴を設ける、請求項１記載のトナー付着量測定装置。
【請求項３】
前記投光装置と前記受光装置とはそれぞれ別々の基板に設けられる、請求項１または２記載のトナー付着量測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載されるトナー付着量測定装置を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射対象物に対して照射した入射光の正反射光を受光して照射対象物のトナー付着量を測定するトナー付着量測定装置及びこのトナー付着量測定装置を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、画像形成装置においては、安定した画像濃度を得るために、感光体等の像担持体表面に濃度検知用トナーパッチ（基準パターン）を作成し、そのパッチの濃度をトナー付着量測定装置により検出するものがある。
【０００３】
この画像形成装置では、そのトナー付着量測定装置による検出結果に基づき、潜像形成用の書込光強度、帯電バイアス、現像バイアス等を変更して現像ポテンシャルを調節したりするような画像濃度制御を行う。
【０００４】
このトナー付着量測定装置は、投光手段と、当該投光手段より照射した光が正反射したときの正反射光を受光する受光手段とを備えた反射型光学センサが一般的に用いられる。
【０００５】
正反射光を検出する反射型光学センサを用いたときの検出原理は、感光体ドラム上のトナー濃度（トナー付着量）を検出する場合を例に挙げて説明すれば、次のとおりである。
【０００６】
感光体ドラムの表面（照射対象物）にトナーが付着していない場合、入射光は、感光体ドラム表面で正反射し、その感光体ドラム表面の反射率に応じた正反射光が受光素子に受光される。
【０００７】
これに対し、感光体ドラムの表面にトナーが付着している場合、入射光がトナーに吸収されたり、トナーによって乱反射したりする。そのため、入射光が感光体ドラム表面に到達する前にトナーに遮られたり、感光体ドラム表面からの正反射光が受光素子に到達する前にトナーに遮られたりすると、正反射光が受光素子で受光されない。よって、感光体ドラムの表面上のトナー付着量が多くなるにつれて、受光素子での受光量が減ることになる。したがって、受光素子での受光量に基づいて、感光体ドラム表面上のトナー付着量を検出することができる。
【０００８】
しかしながら、トナーの付着量が多くなればなるほど、受光素子における受光量が減るため、感光体ドラム表面上のトナー付着量が多い領域に対しては、正反射光を検出する反射型光学センサの感度が低下し、その付着量を検出することは困難となる。
【０００９】
当該問題に対処するために、特許文献１においては、投光素子と、受光素子とを回路基板上に直接実装し、両素子間に遮光壁を設けて、距離を短縮して、配置することで感光ドラム上に付着したトナーへの入射角を鋭角化することにより、トナーの影響により影となる部分すなわち死角を小さくすることにより検出特性を向上させる方式が提案されている。
【００１０】
また、特許文献２においても、光の進行方向を屈折や反射により入射角を鋭角化する方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２０８２６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３０９２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に示される方式においては、１つの平面上に受光素子と投光素子とを並べて配置する方式であるため互いに近接させて入射角を鋭角化する場合においても各素子が互いに接触するまでしか近接させることができない。また、実装による制約もあるため近接させるにも限界がある。
【００１３】
また、上記特許文献２に示される方式においては、屈折や反射により入射角を鋭角化するために部品点数が多くなり構成が複雑となる。
【００１４】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で入射角を鋭角化させることにより、検出特性を向上させることが可能なトナー付着量測定装置及び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】
【００１５】
本発明のある局面に従うトナー付着量測定装置は、トナーが付着する像担持体に入射光を照射する投光装置と、投光装置から照射された入射光の像担持体からの反射光を受光する受光装置とを備える。投光装置および受光装置の一方と像担持体までの距離よりも、投光装置および受光装置の他方と像担持体までの距離が長くなるようにし、かつ、投光装置と受光装置とを入射光および反射光の中心線を法線とする平面座標に投影した場合の距離を縮めて像担持体に対する入射角度および反射角度が鋭角となるように構成する。
【００１６】
好ましくは、投光装置および受光装置を設ける基板をさらに備える。基板の一部領域に投光装置および受光装置の他方に対して、入射光あるいは反射光を通過させるための穴を設ける。
【００１７】
好ましくは、投光装置と受光装置とはそれぞれ別の基板に設けられる。
本発明のある局面に従う画像形成装置は、上記トナー付着量測定装置を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のある局面に従うトナー付着量測定装置は、投光装置および受光装置の一方と像担持体までの距離よりも、投光装置および受光装置の他方と像担持体までの距離が長くなるようにし、かつ、投光装置と受光装置とを入射光および反射光の中心線を法線とする平面座標に投影した場合の距離を縮めて像担持体に対する入射角度および反射角度が鋭角となるように構成することにより、投光装置と受光装置とを可能な限り縮めることができ入射光を鋭角化させて、検出特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に従う画像形成装置１の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に従う画像濃度制御を実行する各部を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に従うトナー付着量測定装置の構成について説明する図である。
【図４】入射光および反射光の中心線を法線とする平面座標に投影した場合を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に従う別のトナー付着量測定装置の構成について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２１】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型のカラー画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という。）を例に挙げて説明する。
【００２２】
［画像形成装置全体の構成］
図１は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置１の概略図である。
【００２３】
本例においては、印刷部１４を中心に示している。
図１のように、印刷部１４は、電子写真方式により記録紙上に画像を形成するものである。
【００２４】
印刷部１４は、記録紙を収容・搬送する給紙部１４ａと、イエロー（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の作像部１４ｂと、後述する中間転写ベルトｃ１にトナー像を形成する中間転写ユニット１４ｃと、中間転写ベルトｃ１に形成されたトナー像を記録紙に転写する２次転写ローラ１４ｄと、中間転写ベルトｃ１に付着したトナーを除去・回収するクリーニングユニット１４ｅと、トナー像を記録紙に溶融付着させて定着する定着装置１４ｆと、トナー像が定着された記録紙をプリンタ外部へ排紙及び保管する排紙部１４ｇとを有する。さらに、本実施の形態に従う画像形成装置は、機内を冷却するための冷却ファン１４ｈを有する。
【００２５】
給紙部１４ａは、記録紙を収納する給紙カセットａ１と、給紙カセットａ１から記録紙を繰り出すための給紙ローラａ２と、給紙ローラａ２によって繰り出される記録紙を図に示す上方へ繰り出すタイミングをとるためのレジストローラａ３とを備えている。
【００２６】
作像部１４ｂは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像装置ｂ１を備え、各現像装置ｂ１には、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）等からなる感光体ドラムｂ１１と、感光体ドラムｂ１１を帯電する帯電部ｂ１２と、帯電された感光体ドラムｂ１１を露光して、感光体ドラムｂ１１の表面に静電潜像を形成する露光部ｂ１３とが設けられている。各感光体ドラムｂ１１は、図中の矢印方向に、それぞれ回転可能に設けられている。
【００２７】
中間転写ユニット１４ｃは、中間転写ベルトｃ１と、中間転写ベルトｃ１を張架する駆動ローラｃ２及び従動ローラｃ３と、感光体ドラムｂ１１に形成されたトナー像を中間転写ベルトｃ１に転写するための転写ローラｃ４とを有する。駆動ローラｃ２は、不図示のモータ等によって回転駆動され、中間転写ベルトｃ１は、この駆動ローラｃ２に従動して回転し、さらに、従動ローラｃ３は、中間転写ベルトｃ１に従動して回転する。また、中間転写ベルトｃ１は、転写ローラｃ４によって各感光体ドラムｂ１１に押し付けられた状態となっている。
【００２８】
２次転写ローラ１４ｄは、従動ローラｃ３と、中間転写ベルトｃ１を挟むように配置されている。
【００２９】
中間転写ベルトｃ１上に形成された画像は２次転写ローラ１４ｄから従動ローラｃ３に対して転写バイアスが印加されることにより記録紙に転写される。２次転写ローラ１４ｄには、トナーの極性と反対側の極性の転写バイアスが印加される。転写バイアスは、図示しないが高圧電源回路により印加される。各色のトナー像が転写された記録紙は、定着装置１４ｆに搬送される。
【００３０】
クリーニングユニット１４ｅは、中間転写ベルトｃ１に付着したトナーを除去するクリーニング装置ｅ１と、クリーニング装置ｅ１によって除去されたトナーを回収するトナー保管ボックスｅ２とを有する。
【００３１】
定着装置１４ｆは、加圧ローラｆ１と、加圧ローラｆ１に対向する加熱ローラｆ２と、加熱ローラｆ２の内部に設けられた電熱器としてのヒータランプｆ３とを有する。加圧ローラｆ１は、加熱ローラｆ２に対して一定圧力で押し付けられ、加熱ローラｆ２との接触部分において記録紙を挟み込むためのニップ部を形成する。加熱ローラｆ２は、ヒータランプｆ３により表面を一定温度に加温された状態で不図示のモータ等によって回転駆動される。ヒータランプは一例としてハロゲンランプである。２次転写ローラ１４ｄから搬送された記録紙がニップ部を通過すると、記録紙上の未定着トナーがニップ部の熱及び圧力により溶融・浸透し、記録紙にトナー像が定着される。
【００３２】
排紙部１４ｇは、定着装置１４ｆから搬送された記録紙を外部に繰り出すための排出ローラｇ１と、排出ローラｇ１によって繰り出された記録紙を保管する排紙トレイｇ２とを有する。
【００３３】
冷却ファン１４ｈは、ファンの回転により画像形成装置内の熱を外部に放出する。冷却ファン１４ｈは、印刷部１４や電源部１５が発生する熱により画像形成装置内部が過度の高温に達することを防止する。
【００３４】
また、トナー付着量測定装置２５が設けられる。トナー付着量測定装置２５は、中間転写ベルトｃ１に形成された濃度検知用トナーパッチ（基準パターン）の濃度を検出する。プリンタコントローラ２０は、トナー付着量測定装置２５により測定された検出結果に基づき、高圧電源回路における転写バイアスを調整することにより画像濃度制御を行う。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態に従う画像濃度制御を実行する各部を説明する図である。
図２を参照して、ここでは、プリンタコントローラ２０と、トナー付着量測定装置２５と、高圧電源回路２７とが設けられている。
【００３６】
トナー付着量測定装置２５は、反射光量に基づく基準パターンを検出して、トナー濃度信号をプリンタコントローラ２０に出力する。
【００３７】
プリンタコントローラ２０は、この基準パターンのトナー付着量を連続的に把握し、把握したトナー付着量と予め決められた目標となるトナー付着量とを比較する。そして、プリンタコントローラ２０は、比較結果に基づいて所望の濃度となるようにトナー濃度調整信号を高圧電源回路２７に出力する。高圧電源回路２７は、トナー濃度調整信号に従って転写バイアスを調整することにより基準パターンが記録紙に付着するトナーの付着量を調整する。
【００３８】
当該処理により画像濃度の制御が実行される。
図３は、本発明の実施の形態に従うトナー付着量測定装置の構成について説明する図である。
【００３９】
図３を参照して、トナー付着量測定装置２５は、投光素子４２と、受光素子３２と、プリント基板３６とで構成されている。
【００４０】
図３（Ａ）を参照して、投光素子４２は、プリント基板３６の一方の面（検出面に近い面）側に設けられる。投光素子４２は、入射光４０を像担持体である検出面４４のトナー粒子４５に対して照射する。
【００４１】
受光素子３２は、プリント基板３６の他方の面（検出面に遠い面）側に設けられる。投光素子４２は、検出面４４の法線３８に対して所定角度（ここではθ）となるように入射光４０を照射する。
【００４２】
検出面４４に照射された光は正反射して反射光３０として受光素子３２において受光される。
【００４３】
入射光４０および反射光３０の中心線は、検出面４４の法線３８に相当する。
すなわち、受光素子３２は、反射光３０が検出面４４の法線３８に対して所定角度（ここではθ）となるように設けられている。
【００４４】
プリント基板３６の一部領域には穴３４が設けられており、光路を確保して受光素子３２は、穴３４を介して入射される光を受光する。
【００４５】
本例に示されるように投光素子４２および受光素子３２は、プリント基板の同一平面に設けられておらず、ずらして配置される。具体的には、投光素子４２は、プリント基板の一方の面（検出面に近い面）側に設けられ、受光素子３２は、プリント基板の他方の面（検出面に遠い面）側に設けられる。そして、互いの距離Ｌを可能な限り縮める。
【００４６】
図４は、入射光および反射光の中心線を法線とする平面座標に投影した場合を説明する図である。
【００４７】
図４に示されるように、投光素子４２および受光素子３２を同一平面上に並べて配置する場合には、各素子の大きさがあるため互いに接触するまでしか近接させることができない、また、実装による制約もあるため近接させるにも限界があるが、投光素子４２および受光素子３２をずらして配置することにより、受光素子３２と投光素子４２との距離Ｌを可能な限り近づけることが可能であり、投光素子４２および受光素子３２を法線３８の平面座標に投影した投光素子４２の投影体４２＃と、受光素子３２の投影体３２＃との距離をさらに縮めることが可能となる。すなわち、像担持体（検出面）に対する入射角度および反射角度が鋭角となるように構成することができる。
【００４８】
すなわち、簡易な構成により、入射角を鋭角化させることにより、トナー付着量測定装置２５の検出特性を向上させることができる。
【００４９】
図３（Ｂ）を参照して、ここでは、投光素子４２と、受光素子３２との配置関係を入れ替えた場合が示されている。
【００５０】
具体的には、投光素子４２から穴３４を介して入射光４０が検出面４４に対して照射され、反射光３０が受光素子３２において受光される。
【００５１】
この場合、投光素子４２は、プリント基板３６の他方の面（検出面に遠い面）側に設けられ、受光素子３２は、プリント基板３６の一方の面（検出面に近い面）側に設けられる。
【００５２】
図５は、本発明の実施の形態に従う別のトナー付着量測定装置の構成について説明する図である。
【００５３】
図５（Ａ）を参照して、ここでは、２つの異なる部材であるプリント基板３６，３７が設けられている場合が示されている。
【００５４】
プリント基板３６には投光素子４２が設けられ、プリント基板３７には受光素子３２が設けられる。
【００５５】
プリント基板３６と、プリント基板３７との位置関係は、プリント基板３６が検出面に近く設けられ、プリント基板３７が検出面に遠く設けられる。すなわち、プリント基板３６，３７が同一平面上に設けられるのではなく、ずらして配置される。そして、互いの距離Ｌを可能な限り縮める。
【００５６】
当該構成により、投光素子４２および受光素子３２を同一平面上に並べて配置する場合には、各素子の大きさがあるため互いに接触するまでしか近接させることができないため、近接させるにも限界があるが、投光素子４２および受光素子３２をそれぞれ設けたプリント基板をずらして配置することにより、受光素子３２と投光素子４２との距離Ｌを可能な限り近づけることが可能であり、図４で説明したように、投光素子４２および受光素子３２を法線３８の平面座標に投影した投光素子４２の投影体４２＃と、受光素子３２の投影体３２＃との距離をさらに縮めることが可能となる。すなわち、像担持体（検出面）に対する入射角度および反射角度が鋭角となるように構成することができる。さらに、プリント基板に穴を設ける必要がなく簡易な構成とすることが可能である。
【００５７】
図５（Ｂ）を参照して、ここでは、投光素子４２を設けたプリント基板３６と、受光素子３２を設けたプリント基板３７との配置関係を入れ替えた場合が示されている。
【００５８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５９】
１  画像形成装置、１４  印刷部、１４ａ  給紙部、１４ｂ  作像部、１４ｃ  中間転写ユニット、１４ｄ  ２次転写ローラ、１４ｅ  クリーニングユニット、１４ｆ  定着装置、１４ｇ  排紙部、１４ｈ  冷却ファン、１５  電源部、２０  プリンタコントローラ、２５  トナー付着量測定装置、２７  高圧電源回路、３２  受光素子、３４  穴、３６  プリント基板、４２  投光素子。
【図１】
2011185901.tif 000003
【図２】
2011185901.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011185901.tif 000006
【図５】
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