(57)【要約】【課題】特別の機構を追加したりしなくても、複数の受光素子の汚れの検知が適正に行える画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体８と、前記像担持体８に光Ｐａを照射する発光素子３１ｂならびに像担持体８からの反射光Ｐｂ，Ｐｃを受光する複数の受光素子３１ｃ，３１ｄを有する光学センサ３１と、前記像担持体８に対して、各受光素子３１ｃ，３１ｄの受光量の比率が安定するトナー付着領域に検知用基準トナーパッチ３３を形成するトナーパッチ形成手段ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫと、前記発光素子３１ｂにより前記基準トナーパッチ３３に対して光Ｐａを照射し、該基準トナーパッチ３３からの反射光Ｐｂ，Ｐｃを複数の受光素子３１ｃ，３１ｄで受光した際の各受光量から、受光素子３１ｃ，３１ｄ毎の汚れ具合を検出する汚れ検出手段１００とを備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に光を照射する発光素子ならびに像担持体からの反射光を受光する複数の受光素子を有する光学センサと、
前記像担持体に対して、各受光素子の受光量の比率が安定する領域のトナー付着量で基準トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記発光素子により前記基準トナー像に対して光を照射し、該基準トナー像からの反射光を前記複数の受光素子で受光した際の各受光量から、受光素子の汚れ具合を検出する汚れ検出手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記汚れ検出手段は、前記各受光素子の受光量の比率と、光学センサに汚れがない時の各受光素子の受光量の初期比率の変化量から、受光素子の汚れを検出する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光学センサは、受光素子の出力を光電変換する光電変換回路を有しており、
前記汚れ検出手段の検出結果に基づいて前記光電変換回路のゲインを変更可能となされている請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記汚れ検出手段の検出結果に基づいて前記受光素子の受光量を補正する補正手段を備えている請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記汚れ検出手段の検出結果に基づいてユーザに前記光学センサの清掃を促すための報知手段を備えている請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記汚れ検出手段の検出結果に基づいて前記光学センサに対する自動清掃機構を制御する制御手段を備えている請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記基準トナー像を生成可能な複数色のトナーが存在する場合、前記基準トナー像のトナーとして、前記発光素子からの光がトナー像に照射されたときの前記受光素子による受光量の最も多いトナーを第１優先順位に決定するトナー決定手段を備えている請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
トナーの残量を管理するトナー残量管理手段を備え、
前記トナー残量管理手段により、前記第１優先順位のトナーの残量が所定量以下であることが検出された場合には、トナー決定手段は、受光素子による受光量が次に多いトナーを、基準トナー像のトナーとして決定する請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記基準トナー像を形成するための現像電圧の大きさは、トナー付着量が現像電圧の変化に対して安定的となる領域での大きさに設定されている請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記各受光素子の受光量の比率が安定する領域のトナー付着量は６．５ｇ／ｍ2以上である請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カラーレーザプリンタなどに適用される画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の画像形成装置として、画像の濃度検知センサを備えたものがある。
【０００３】
この画像濃度検知センサは、一般に、転写ベルトなどの像担持体上に形成される制御用の基準トナー像（トナーパッチともいう）に対して光を出射する発光素子と、基準トナー像からの反射光を受光する受光素子とを、支持体に配置したフォトセンサ（ＩＤＣセンサ）を備えており、前記受光素子の出力（反射光量）に基づいて、前記基準トナー像の濃度を検知し、それによって画像の濃度補正等の制御を行っている。
【０００４】
その濃度補正制御の精度を高める手段として、複数（２つ以上）の受光素子を備えたものが知られている。つまり、基準トナー像からの反射光には、正反射成分と乱反射成分とが含まれており、双方の特性を個別に検知することにより、濃度検知の精度を高めることができ、そのために正反射成分受光用と乱反射成分受光用の受光素子を個別に搭載したものである。
【０００５】
そのトナー像の濃度補正制御を行うにあたり、基準トナー像からの反射光量を測定する前に、裸面補正制御として、前記フォトセンサにおける発光素子により像担持体の裸面（下地）に光を照射し、その像担持体の裸面（下地）からの反射光量を測定して、その測定値が所定値となるように前記発光素子の発光光量を調整している。そして、その状態で、反射光量を測定することにより、正確な濃度測定を実現している。
【０００６】
裸面補正制御を行う理由は、裸面（下地）が使用頻度、時間とともに劣化し、反射効率が変わり、一定の発光光量のもとでは、裸面の反射光量も変化するためである。すなわち、反射光量が大きくなり過ぎれば、測定レンジオーバーを引き起し、反射光量が小さくなり過ぎれば、測定ダイナミックレンジが小さくなってしまう。
【０００７】
また、裸面補正制御を行うもう一つの理由として、フォトセンサの汚れによる特性の変化防止が挙げられる。すなわち、フォトセンサにおける発光素子または発光用センサ窓、受光素子または受光用センサ窓がトナーなどで汚れると、同じ発光量、同じ裸面の反射率であっても受光量は低くなるからである。
【０００８】
このような裸面からの反射光量の補正制御を行い、発光光量を調整して裸面からの反射光量を一定化することにより、裸面の反射率の変化、センサ汚れによる受光量の変動を抑えることが可能となる。
【０００９】
裸面補正制御は、所定時間毎に、像担持体上の所定位置での裸面の反射光量を測定することにより行われ、その時々の発光光量が設定されている。
【００１０】
しかしながら、２つの受光素子を備えたフォトセンサにより前記裸面補正制御を行った場合、裸面の反射率の補正に関しては変わりがないが、２つの受光素子がセンサ上の異なる位置に配置されている場合、それらの汚れ具合も当然異なるから、センサの汚れの補正を正確に行うことができなくなる。
【００１１】
発光素子および受光素子がそれぞれ１つの構成であれば、発光側の汚れ、受光側の汚れ具合が異なっていていても、上記裸面補正制御で補正できるが、発光素子が１つで、受光素子が２つの構成で裸面補正制御を行うと、正反射受光用の受光素子に対しては変わりなく行えるが、乱反射受光用の受光素子に対しては補正ができない。なぜなら、裸面からの反射光は正反射成分が支配的で乱反射成分がほとんどないからである。乱反射成分が検出できなければ、乱反射受光用の受光素子に対する補正を行うことはできない。
【００１２】
従来、センサの汚れの影響を防止する手段として、センサがトナーで汚れないように、未定着（転写）トナーが像担持体上に残らない場所にセンサを配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、像担持体（転写ベルト）を含むユニット上に記憶素子を設け、ユニットが装着された際に、ユニットの使用状況に関する情報を検知し、検知結果に応じて像担持体の反射率測定を行った結果を記憶素子に記憶・保持し、そのデータを利用してセンサの汚れを検出し補正する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【００１４】
この他、乱反射受光側のセンサ汚れを検知し、補正する手段としては、一般的に下記（１），（２）が考えられている。
（１）正反射用受光素子と乱反射用受光素子の受光窓を共有する。
【００１５】
受光窓を共有すれば、各受光素子の汚れは同じと考ることができるので、前記濃度補正制御により正反射成分を基準に補正を行えばよい。
（２）汚れ検出用の基準反射板を設け、基準反射板からの反射光量からセンサの汚れを検出する。
【００１６】
前記濃度補正制御とは別に、劣化のないように構成された基準反射板からの反射光量を測定し、汚れのない初期の測定結果と比較することにより、汚れ具合を検知することはできる。乱反射成分を含む反射光を生み出す基準反射板とすれば、正反射側と乱反射側の汚れ具合を個別に検知できる。
【特許文献１】特開２００１−５２３５号公報
【特許文献２】特開２００５−２２１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、特許文献１に記載されているように、未定着（転写）トナーが像担持体上に残らない場所にセンサを配置するようにした技術では、センサの配置に大きな制約を受けるため、製品の大形化を招きやすく、その結果、製品価値を落とすことにもなる。
【００１８】
また、特許文献２に記載されているように、像担持体の反射率測定を行った際のデータを利用してセンサの汚れを検出して補正するようにした技術では、裸面を基準に反射率測定を行ったデータによる補正、つまり、正反射成分での補正であり、正反射用とは別に乱反射用の受光素子を備えたセンサの乱反射成分受光側の補正を想定しているものではない。
【００１９】
また、前記従来の補正方法（１）においては、実際、このようなセンサが存在するものの、前記正反射成分と乱反射成分とに分離するための光学部材が高価であるから、製作コストが高くなる他、センサ側の構成にも制約を受けることになる。
【００２０】
さらに、前記従来の補正方法（２）においては、基準反射板を別途用意しなければならず、また、基準反射板を汚れ検出制御時と通常時とで設置位置を変える機構も必要となるため、製品の大形化およびコスト高を招いてしまう。
【００２１】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、センサの配置などに制約を受けたりすることもなく、また、特別の機構を別途設けたりしなくても、複数の受光素子の汚れの検知が適正に行える画像形成装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記課題は、以下の手段によって解決される。      
（１）像担持体と、前記像担持体に光を照射する発光素子ならびに像担持体からの反射光を受光する複数の受光素子を有する光学センサと、前記像担持体に対して、各受光素子の受光量の比率が安定する領域のトナー付着量で基準トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記発光素子により前記基準トナー像に対して光を照射し、該基準トナー像からの反射光を前記複数の受光素子で受光した際の各受光量から、受光素子の汚れ具合を検出する汚れ検出手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
（２）前記汚れ検出手段は、前記各受光素子の受光量の比率と、光学センサに汚れがない時の各受光素子の受光量の初期比率の変化量から、受光素子の汚れを検出する前項１に記載の画像形成装置。
（３）前記光学センサは、受光素子の出力を光電変換する光電変換回路を有しており、前記汚れ検出手段の検出結果に基づいて前記光電変換回路のゲインを変更可能となされている前項１または２に記載の画像形成装置。
（４）前記汚れ検出手段の検出結果に基づいて前記受光素子の受光量を補正する補正手段を備えている前項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
（５）前記汚れ検出手段の検出結果に基づいてユーザに前記光学センサの清掃を促すための報知手段を備えている前項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
（６）前記汚れ検出手段の検出結果に基づいて前記光学センサに対する自動清掃機構を制御する制御手段を備えている前項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
（７）前記基準トナー像を生成可能な複数色のトナーが存在する場合、前記基準トナー像のトナーとして、前記発光素子からの光がトナー像に照射されたときの前記受光素子による受光量の最も多いトナーを第１優先順位に決定するトナー決定手段を備えている前項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
（８）トナーの残量を管理するトナー残量管理手段を備え、前記トナー残量管理手段により、前記第１優先順位のトナーの残量が所定量以下であることが検出された場合には、トナー決定手段は、受光素子による受光量が次に多いトナーを、基準トナー像のトナーとして決定する前項７に記載の画像形成装置。
（９）前記基準トナー像を形成するための現像電圧の大きさは、トナー付着量が現像電圧の変化に対して安定的となる領域での大きさに設定されている前項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
（１０）前記各受光素子の受光量の比率が安定する領域のトナー付着量は６．５ｇ／ｍ2以上である前項１に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２３】
前項（１）に記載の発明によれば、トナー像形成手段により、各受光素子の受光量の比率が安定する領域のトナー付着量で基準トナー像が形成される。光学センサにおける発光素子により前記基準トナー像に対して光が照射されると、該基準トナー像からの反射光が複数の受光素子でそれぞれ受光される。このとき、複数の受光素子の各受光量から前記汚れ検出手段により受光素子の汚れ具合が検出される。
【００２４】
従って、前記複数の受光素子の配置の制約がないうえ、正反射成分と乱反射成分とを分離する高価な光学部材や基準反射板などの部材を別途用意する必要がなく、大形化やコスト高を回避して、複数の受光素子を備えた光学センサにおける受光素子の汚れを適正に検知することができる。また、複数の受光素子の各受光量から汚れ具合が検出されるから、トナーなどによるセンサ窓の汚れ具合が正反射用検知窓と乱反射用検知窓とで異なっていても、安定して適正なセンサ出力を得ることができ、ひいては良好な画質を維持させることが可能となる。
【００２５】
前項（２）に記載の発明によれば、前記各受光素子の受光量の比率と、光学センサに汚れがない時の各受光素子の受光量の初期比率の変化量から、受光素子の汚れを検出するから、汚れ具合の検出精度が高くなる。
【００２６】
前項（３）に記載の発明によれば、汚れ検出手段の検出結果に基づいて光電変換回路のゲインを変更できるから、正反射光量や乱反射光量の光電変換出力を変えることができる。
【００２７】
前項（４）に記載の発明によれば、汚れ検出手段の検出結果に基づいて、受光素子の受光量を補正することができる。
【００２８】
前項（５）に記載の発明によれば、汚れ検出手段の検出結果に基づいて、報知手段、例えば操作パネルの表示部などに、光学センサの清掃を促すメッセージ等を表示させることができる。
【００２９】
前項（６）に記載の発明によれば、汚れ検出手段の検出結果に基づいて、光学センサに対する自動清掃機構の駆動を制御することができる。
【００３０】
前項（７）に記載の発明によれば、基準トナー像を生成可能な複数色のトナーが存在する場合、前記基準トナー像のトナーとして、発光素子からの光がトナー像に照射されたときの前記受光素子による受光量の最も多いトナーが第１優先順位に決定されるから、このトナーにより形成された基準トナー像を用いて汚れ検出を行うことで、より精度の高い検出を行うことができる。
【００３１】
前項（８）に記載の発明によれば、第１優先順位のトナーの残量が所定量以下であることが検出された場合には、受光素子による受光量が次に多いトナーが、基準トナー像のトナーとして決定されるから、汚れ検出精度の大幅な低下を防止することができる。
【００３２】
前項（９）に記載の発明によれば、基準トナー像を形成するための現像電圧の大きさは、トナー付着量が現像電圧の変化に対して安定的となる領域での大きさに設定されているから、安定したトナー付着量により適正な基準トナー像を形成することができる。
【００３３】
前項（１０）に記載の発明によれば、トナー付着量を６．５ｇ／ｍ2以上とすることにより、各受光素子の受光量の比率を安定させることができ、ひいては精度の高い汚れ検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置が適用されたカラーレーザプリンタを示す概略構成図である。
【００３６】
図１において、このカラーレーザープリンタの構成を印字動作を兼ねて説明する。
【００３７】
このプリンタに対して、画像コントローラ（図示せず）から印字開始要求が送信されると、給紙カセット１に収容された用紙を、給紙ローラ２により給紙し、給紙経路３に沿って搬送し、タイミングセンサ３０に達成した位置で用紙を待機させる。この搬送は、タイミングローラ４を制御することにより行われる。
【００３８】
この用紙の搬送に伴って転写ベルト駆動ローラ９により、ローラ９，６間にかけ渡された中間転写ベルト８が旋回駆動される。この転写ベルト８が旋回駆動されるに伴って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）にそれぞれ対応する画像形成用プロセスユニットＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫが動作し、これにより中間転写ベルト８上に各色のトナー画像が順次形成される。
【００３９】
なお、プロセスユニットＰＹは、感光体ドラム１１を有し、この感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１４、露光手段１３、現像器１２が配置され、さらに、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム１１に転接する１次転写ローラ１０が配置されており、周知の動作により、感光体ドラム１１上にイエローのトナー像が形成される。
【００４０】
プロセスユニットＰＭも同様に、感光体ドラム１６を有し、この感光体ドラム１６の周囲には、帯電器１９、露光手段１８、現像器１７が配置され、さらに、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム１６に転接する１次転写ローラ１６が配置されており、周知の動作により、感光体ドラム１６上にマゼンタのトナー像が形成される。
【００４１】
プロセスユニットＰＣも同様に、感光体ドラム２０を有し、この感光体ドラム２０の周囲には、帯電器２４、露光手段２３、現像器２１が配置され、さらに、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム２０に転接する１次転写ローラ２０が配置されており、周知の動作により、感光体ドラム２０上にシアンのトナー像が形成される。
【００４２】
プロセスユニットＰＫも同様に、感光体ドラム２６を有し、この感光体ドラム２６の周囲には、帯電器２９、露光手段２８、現像器２７が配置され、さらに、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム２６に転接する１次転写ローラ２５が配置されており、周知の動作により、感光体ドラム２６上にブラックのトナー像が形成される。
【００４３】
前記中間転写ベルト８上に形成された画像位置が、２次転写ローラ５の位置に到着するタイミングに合わせて、前述のタイミングローラ４が駆動され、用紙先端位置と前述の画像位置を一致させる。
【００４４】
前記２次転写ローラ５に転写電圧（約＋２．０００Ｖ）を印加することにより、マイナスで帯電されて、中間転写ベルト８上に形成されているトナー像が対向ローラ６と２次転写ローラ５を通過する用紙上に転写される。
【００４５】
転写されたトナー画像は、定着ローラ７により用紙に定着されてから、プリンタ本体上部の排紙トレー（図示せず）に排紙される。
【００４６】
上記構成のプリンタの内部には、印字におけるトナー濃度が一定となるように、トナー濃度検出センサ３１が備えられている。印字濃度を常に一定にするために、装置本体の図示しないメインスイッチがＯＮされた時、あるいはトナーカートリッジが交換された時、または所定枚数を印字した時に、画像安定化制御が行われるようになっている。
【００４７】
画像安定化のために、中間転写ベルト８上に、現像器１２，１７，２１，２７の現像出力を調整してトナー濃度を変えることにより、約１０ｍｍ口のトナー濃度検出用の基準トナーパッチ（基準トナー像）を数個形成し、それを前記トナー濃度検出センサ３１により濃度検出し、その結果に応じて、現像器１２，１７，２１，２７の現像出力にフィードバックを行う。これにより、印字時に常に安定したトナー濃度を得るように制御している。
【００４８】
なお、この制御は、カラープリンタの場合は、各色毎に行われるものである。
【００４９】
図２は、前記トナー濃度検出センサ３１およびその周囲部位を示す概略構成図である。
【００５０】
図２おいて、この基準トナーパッチ３３のトナー濃度は、前記中間転写ベルト８に対向配置されたトナー濃度検出センサ３１における発光素子（例えばＬＥＤ）からの光Ｐａを前記基準トナーパッチ３３に照射し、基準トナーパッチ３３からの正反射成分の光Ｐｂと乱反射成分の光Ｐｃの各光量をそれぞれ２つの受光素子で受光し、それら受光素子の出力を光電変換することにより検出されるようになっている。
【００５１】
このトナー濃度検出センサ３１は、図３に示すように、ハウジング３１ｍ内に、発光素子３１ｂと、正反射用の受光素子３１ｃと、乱反射用の受光素子３１ｄとを配置してある。
【００５２】
発光素子３１ｂに対応するハウンジング３１ｍの前面開口はセンサ窓３１ｊとなっている。また、正反射用の受光素子３１ｃに対応するハウンジング３１ｍの前面開口はセンサ窓３１ｋとなっており、さらに、乱反射用の受光素子３１ｄに対応するハウンジング３１ｍの前面開口はセンサ窓３１ｌとなっている。
【００５３】
なお、前記センサ窓３１ｊ，３１ｋ，３１ｌの部材は、発光素子３１ｂ、受光素子３１ｃ，３１ｄにトナーや粉塵などの異物が入り込まないようにするためでもあり、透光性の良い樹脂、またはガラスで構成されている。
【００５４】
前記トナー濃度検出センサ３１の出力電圧は、図４に示すように、正反射光量の光電変換出力電圧１０４ａ、乱反射光量の光電変換出力電圧１０５ａとして、制御部１００におけるＣＰＵ１０１の各Ａ／Ｄポート１０４、１０５に入力される。
【００５５】
トナー濃度が小さい時は、前記中間転写ベルト８の面からの正反射光量が多く、乱反射光量が少なくなる。すなわち、正反射光量の光電変換出力電圧１０４ａが大となり、乱反射光量の光電変換出力電圧１０５ａは小となる。
【００５６】
トナー濃度が大きい時は、中間転写ベルト８の面からの正反射光量が少なく、乱反射光量が大となる。すなわち、正反射光量の光電変換出力電圧１０４ａが小となり、乱反射光量の光電変換出力電圧１０５ａは大となる。
【００５７】
図４は、トナー濃度検出センサ３１と、このトナー濃度検出センサ３１に対する発光光量制御部１００の電気的構成を示すブロック図である。
【００５８】
図４において、このトナー濃度検出センサ３１は、前記発光素子３１ｂと、正反射受光用受光素子３１ｃと、乱反射受光用受光素子３１ｄと、発光素子３１ｂの電流を制御するトランジスタ３１ａと、このトランジスタ３１ａの電流制限抵抗３１ｅと、トランジスタ３１ａのベース抵抗３１ｆと、正反射光量を光電変換するための抵抗３１ｇと、乱反射光量を光電変換するための抵抗３１ｈと、ＤＣ５．０Ｖの電力が入力される電源供給端子３１ｉとを備えている。抵抗３１ｇおよび３１ｈにより光電変換回路３００が構成されている。
【００５９】
一方、発光量制御部１００は、光学センサ３１の汚れ検出手段としても機能し、ＣＰＵ１０１を備えている。
【００６０】
このＣＰＵ１０１には、Ｄ／Ａポート１０２、メモリ１０３、およびＡ／Ｄポート１０４，１０５が備えられている。
【００６１】
前記Ｄ／Ａポート１０２により、アナログ電圧を設定すれば、前述のトランジスタ３１ａのベース抵抗３１ｆにより、トランジスタ３１ａのベース電流が制御され、発光素子３１ｂへの電流量が決定されて光量が制御される。
【００６２】
上記構成において、発光素子３１ｂを所定の光量で発光させれば、中間転写ベルト８上の被測定トナー面に光が照射され、トナー面からの反射光が正反射受光用の受光素子３１ｃと、乱反射受光用の受光素子３１ｄとにより受光される。それらの受光量に応じて、受光素子３１ｃ，３１ｄに電流が流れ、各々の光電変換用抵抗３１ｇ、３１ｈにより光電変換され、検出電圧としてＣＰＵ１０１におけるＡ／Ｄポート１０４，１０５により、それぞれアナログ電圧１０４ａ，１０５ａとして検出される。
【００６３】
前記ＣＰＵ１０１は、受光素子３１ｃで受光された光量に応じた検出電圧１０４ａと受光素子３１ｄで受光された光量に応じた検出電圧１０５ａの差分演算を行う。
【００６４】
前述した画像安定化の制御において、中間転写ベルト８上の基準トナーパッチ３３を検出するにあたって、予め、中間転写ベルト８の裸面に対して、発光素子３１ｂを発光させ、光Ｐａを基準トナーパッチ３３に照射し、その基準トナーパッチ３３からの正反射光Ｐｂの受光量と乱反射光Ｐｃ受光量の差分演算結果が所定の電圧となるように、発光素子３１ｂの発光量を制御する。中間転写ベルト８の裸面は正反射部材であるので、正反射受光量が支配的となる。
【００６５】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、トナー濃度検出センサ３１における窓の汚れの有無での正反射受光量および乱反射受光量にそれぞれ対応する検出電圧と、差分演算値の関係を示す図である。
【００６６】
図５（Ａ）は、前記中間転写ベルト８の裸面での発光素子３１ｂの発光量制御時の各値を示す。
【００６７】
発光素子３１ｂの発光量は、中間転写ベルト８の裸面からの正反射受光量Ｖａ０−乱反射受光量Ｖｂ０＝Ｖ０となるように光量調整される。これにより、発光素子用センサ窓３１ｊ、正反射受光用センサ窓３１ｋの汚れ、さらに中間転写ベルト８のキズの影響が排除される。
【００６８】
画像安定化制御における所定の基準トナーパッチ３３のトナー濃度の検出において、センサ窓の汚れがない初期状態では、図５（Ｂ）に示すように、正反射受光量Ｖａ１−乱反射受光量Ｖｂ１＝Ｖ１（差分演算値）となる。
【００６９】
例えば、正反射受光量Ｖａ１：乱反射受光量Ｖｂ１＝１：４とした場合、Ｖ１＝Ｖａ１−４Ｖａ１＝−３Ｖａ１となる。
【００７０】
センサ窓汚れが、乱反射受光用センサ窓３１ｌで多い場合、例えば、受光量が初期の半分Ｖｂ１／２（＝Ｖｂ２）となった場合、正反射受光量Ｖａ２（＝Ｖａ１）−乱反射受光量Ｖｂ２（＝Ｖｂ１／２）＝Ｖ２（差分演算値）となる。すなわち、Ｖ２＝Ｖａ１−２Ｖａ１＝−Ｖａ１となる。
【００７１】
これにより、センサ出力は、１／３に低下し、トナー濃度検出誤差が生じることになる。
【００７２】
この実施形態においては、図５（Ｃ）に示すように、センサ窓の汚れがセンサ窓３１ｊ，３１ｋ，３１ｌ毎に異なっていても、トナー濃度検出誤差が生じないようにしたものである。
【００７３】
前記センサ窓汚れの状態を検出するために、予め正反射受光量と乱反射受光量の比が分かっている基準トナーパッチ３３に対して、転写ベルト８の裸面からの正反射受光量Ｖａ０と乱反射受光量Ｖｂ０との差分演算値がＶ０となるように（即ちＶａ０−Ｖｂ０＝Ｖ０）、光量調整された発光素子３１ｂの光量を設定した状態で、その正反射受光量と乱反射受光量の比を求める。
【００７４】
上記基準トナーパッチ３３を形成するための現像電圧は、図６に示す現像特性のように、感光体１１、１６、２０、２６に現像されるトナー付着量が現像電圧の変化に対して概ね飽和して安定的となる領域での大きさに設定されており、比較的高い電圧レベルに設定されている。このように、基準トナーパッチを形成するための現像電圧の大きさは、トナー付着量が現像電圧の変化に対して安定的となる領域での大きさに設定されているから、安定したトナー付着量により適正な基準トナー像を形成することができる。
【００７５】
また、以下に説明するように、トナー付着量は、正反射受光量と乱反射受光量の比が安定的となる領域のトナー付着量に設定する。
【００７６】
図７は、トナー付着量とトナー濃度検出出力との関係を示す特性図である。
【００７７】
特性ａは、センサ窓汚れなしの場合におけるトナー付着量と正反射受光量検知出力との関係を示すものであり、特性ｂは、センサ窓汚れなしの場合におけるトナー付着量と乱反射受光量検知出力との関係を示すものである。
【００７８】
なお、正反射受光量検知出力は、一方の受光素子３１ｃでの受光光量に応じた検出電圧１０４ａであり、乱反射受光検知出力は、他方の受光素子３１ｄでの受光光量に応じた検出電圧１０５ａである。
【００７９】
また、特性ｄは、汚れ発生の想定時のトナー付着量と乱反射受光量検知出力との関係を示すものである。
【００８０】
トナー付着量が、６．５ｇ／ｍ2以上の高い付着領域、たとえば６．５〜７．５ｇ／ｍ2の付着領域ｃでは、正反射受光量と乱反射受光量の比が安定している領域であるので、この６．５ｇ／ｍ2以上のトナー付着量で、センサ窓汚れ検出用の基準トナーパッチ３３を作成する。このように、トナー付着量を６．５ｇ／ｍ2以上とすることにより、各受光素子の正反射受光量と乱反射受光量の比率を安定させることができ、ひいては精度の高い汚れ検出を行うことができる。
【００８１】
この基準トナーパッチ３３（例えばトナー付着量７．５ｇ／ｍ2）の正反射受光量Ｖａ１と乱反射受光量Ｖｂ１との比は、Ｖａ１：Ｖｂ１＝０．０５７：０．０６６となる。
【００８２】
一例として、乱反射受光用センサ窓３１ｌのみが汚れた場合を想定した乱反射受光量検知出力ｄは、センサ窓汚れなしの乱反射受光量検知出力ｂに対し、約０．０１Ｖ出力が低下している。
【００８３】
この場合の正反射受光量Ｖａ２と乱反射受光量Ｖｂ２との比は、Ｖａ２：Ｖｂ２＝０．０５７：０．０５６となる。
【００８４】
よって、前記制御部１００におけるＣＰＵ１０１により、この比を検出することにより、汚れ具合を検出することが可能である。
【００８５】
この例においては、初期の正反射受光量Ｖａ１と乱反射受光量Ｖｂ１との比０．０５７：０．０６６が、センサ窓汚れにより、Ｖａ２：Ｖｂ２＝０．０５７：０．０５６となったことが分かるので、乱反射受光量検知出力に対し、Ｖａ２：Ｖｂ２＝０．０５７：０．０５６に、Ｖｂ１／Ｖｂ２＝０．０６６／０．０５６＝１．１８を乗じた値で補正を行えば、本来のセンサ窓汚れなしの検知出力とすることができる。すなわち、Ｖｂ１に対するＶｂ２の逆数を、乱反射光量検知出力に乗ずることで窓汚れ補正が行える。
【００８６】
なお、正反射受光検知用センサ窓３１ｋの汚れについては、窓汚れ検出用の基準トナーパッチ３３の検出の前に、中間転写ベルト８の裸面により、所定の正反射受光検知出力となるように、センサ発光素子３１ｂの発光量を決定するので、窓汚れ検出用の基準トナーパッチ３３の検出時には、既に汚れの影響はキャンセルされている。
【００８７】
つぎに、トナー濃度の検出処理の流れを図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
図８において、ステップＳ１で中間転写ベルト８を駆動し、ステップＳ２では、トナー濃度の検出センサ３１におけるセンサ発光素子３１ｂを点灯する。
【００８９】
次に、ステップＳ３で、中間転写ベルト８の裸面にて、正反射受光量を検知したのち、ステップＳ４で、所定の出力となるように、前記発光素子３１ｂの発光量をアップし、ステップＳ５では、受光素子３１ｃによって所定の正反射受光量が得られるか否かを判断する。
【００９０】
所定の正反射受光量が得られなければ（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ４に戻って、所定の受光量が得られるように発光量を制御する。
【００９１】
所定の正反射受光量が得られた場合、つまり発光素子３１ｂの発光量が決定されると（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ６では、センサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ３３を中間転写ベルト８上に形成する。
【００９２】
ステップＳ７では、この基準トナーパッチ３３からの正反射受光量および乱反射受光量を検知する。そして、ステップＳ８では、正反射受光量および乱反射受光量の比を算出し、ステップＳ９では、乱反射受光量補正値を算出し、メモリ（図４）１０３に記憶させてから、終了する。
【００９３】
なお、ここでは、ＣＰＵ１００の演算による窓汚れ補正値を決定するようにしたが、ハードウェアにより補正するようにしてもよい。
【００９４】
例えば、基準トナーパッチ３３の検出時に、乱反射受光量が所定の値となるように、乱反射受光量の検出回路に増幅器を設け、この増幅器のゲインを、ＣＰＵ１０１のポートにより変更可能としてもよい。
【００９５】
このように、正反射受光量および乱反射受光量から、受光素子の汚れ具合を検出するから、受光素子の配置の制約がないうえ、正反射成分と乱反射成分とを分離する高価な光学部材や基準反射板などの部材を別途用意する必要がなく、大形化やコスト高を回避して、受光素子の汚れを適正に検知することができる。しかも、センサ窓の汚れ具合が正反射用検知窓３１ｋと乱反射用検知窓３１ｌとで異なっていても、安定して適正なセンサ出力を得ることができ、ひいては良好な画質を維持させることが可能となる。
【００９６】
図９は、トナーの分光反射率を示す特性図である。
【００９７】
図９において、トナー濃度検出センサ３１における発光素子３１ｂの発光波長を６２０ｎｍとした場合、イエロートナー（特性ｙ）の方がマゼンタトナー（特性ｍ）より分光反射率が高い。
【００９８】
このため、センサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ３３をイエローで作成した方が、受光素子３１ｃ，３１ｄの受光量が大きくなるので、ＳＮ比の観点より、この色によるトナーパッチを第１の基準トナーパッチとする。
【００９９】
また、この例では、正反射受光量用窓汚れの補正は、中間転写ベルト８の裸面での正反射受光量が所定値となるようにして補正したが、窓汚れ検出用基準トナーパッチ３３の検出時に、予め決定しておいた発光素子３１ｂの光量で、正反射受光量および乱反射受光量を検出し、それぞれについて、汚れなしの時に得られた受光量との比により、補正値を決定してもよい。
【０１００】
センサ窓汚れが激しいと判断した場合に、ユーザーに対して、報知手段、例えば操作パネル部の表示部に清掃を促すメッセージなどの表示を行うか、図示しないセンサ窓清掃部材を動作させ、自動清掃させるようにしてもよい。
【０１０１】
図１０は、トナー濃度検出センサ３１の清掃を促す制御処理を示すフローチャートである。
【０１０２】
図１０において、ステップＳ１１では、乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）を算出した後、ステップＳ１２では、その算出値Ｖｂ１／Ｖｂ２がしきい値Ａを超えているか（Ｖｂ１／Ｖｂ２＞Ａ）否かを判断する。
【０１０３】
乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）がしきい値Ａを超えていなければ（ステップＳ１２でＮＯ）、表示を行うことなくそのまま終了し、乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）がしきい値Ａを超えていれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３では、ユーザに対して、例えば「センサの清掃が必要です」のメッセージを操作パネルに表示してから、終了する。このメッセージにより、ユーザはセンサ３１が汚れていることを認識でき、清掃などの措置を速やかに行うことができる。
【０１０４】
図１１は、トナー濃度検出センサ３１の清掃を実行する制御処理を示すフローチャートである。
【０１０５】
図１１において、ステップＳ２１では、乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）を算出した後、ステップＳ２２では、その算出値Ｖｂ１／Ｖｂ２がしきい値Ａを超えているか（Ｖｂ１／Ｖｂ２＞Ａ）否かを判断する。
【０１０６】
乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）がしきい値Ａを超えていなければ（ステップＳ２２でＮＯ）、清掃を行うことなくそのまま終了し、乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）がしきい値Ａを超えていれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３では、センサ３１に対して図示しない公知の清掃機構を駆動してから、終了する。これにより、センサ３１の清掃が自動で行われる。
【０１０７】
図１２は、センサ窓汚れ検知用基準トナーパッチの色を決定する処理を示すフローチャートである。
【０１０８】
図１２において、ステップＳ３１では、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の基準トナーパッチ３３をそれぞれ作像し、ステップＳ３２では、作像された基準トナーパッチ３３の乱反射受光量を測定する。
【０１０９】
ステップＳ３３では、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のうち、最大の乱反射受光量の色をセンサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ３３の色と決定し、ステップＳ３４では、決定された色のセンサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ３３で図８のフローチャートにより乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）を算出してから、終了する。
【０１１０】
このように、乱反射受光量の最も多いトナーが第１優先順位に決定されるから、このトナーにより形成された基準トナーパッチを用いて汚れ検出を行うことで、より精度の高い検出を行うことができる。
【０１１１】
図１３は、センサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ３３の色を決定する処理の他の例を示すフローチャートである。
【０１１２】
図１３において、ステップＳ４１では、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の基準トナーパッチ３３をそれぞれ作像し、ステップＳ４２では、作像された基準トナーパッチの乱反射受光量を測定する。
【０１１３】
ステップＳ４３では、乱反射受光量が最大の色ａのトナーの残量がしきい値Ｂを超えているか否かを判断し、乱反射受光量が最大の色ａのトナーの残量がしきい値Ｂを超えていれば（ステップＳ４３でＹＥＳ）、ステップＳ４８では、乱反射受光量が最大の色ａを基準トナーパッチ３３の色に決定してから、ステップＳ４７に進む。
【０１１４】
乱反射受光量が最大の色ａのトナーの残量がしきい値Ｂを超えていなければ（ステップＳ４３でＮＯ）、ステップＳ４４では、乱反射受光量が２番目に大きい色ｂのトナーの残量がしきい値Ｂを超えているか否かを判断し、乱反射受光量が２番目に大きい色ｂのトナーの残量がしきい値Ｂを超えていれば（ステップＳ４４でＹＥＳ）、ステップＳ４９では、乱反射受光量が２番目に大きい色ｂを基準トナーパッチ３３の色に決定してから、ステップＳ４７に進む。
【０１１５】
乱反射受光量が２番目に大きい色ｂのトナーの残量がしきい値Ｂを超えていなければ（ステップＳ４４でＮＯ）、ステップＳ４５では、乱反射受光量が３番目に大きい色ｃのトナーの残量がしきい値Ｂを超えているか否かを判断し、乱反射受光量が３番目に大きい色ｃのトナーの残量がしきい値Ｂを超えていれば（ステップＳ４５でＹＥＳ）、ステップＳ５０では、乱反射受光量が３番目に大きい色ｃを基準トナーパッチ３３の色に決定してから、ステップＳ４７に進む。
【０１１６】
乱反射受光量が３番目に大きい色ｃのトナーの残量がしきい値Ｂを超えていなければ（ステップＳ４５でＮＯ）、ステップＳ４６では、乱反射受光量が最小の色ｄを基準トナーパッチ３３の色に決定してから、ステップＳ４７に進む。
【０１１７】
ステップＳ４７では、決定された色のセンサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ３３で図８のフローチャートにより、乱反射受光量の補正値（Ｖｂ１／Ｖｂ２）を算出してから、終了する。
【０１１８】
このように、第１優先順位のトナーの残量が所定量以下であることが検出された場合には、乱反射受光量が次に多いトナーが、基準トナーパッチのトナーとして決定されるから、汚れ検出精度の大幅な低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像形成装置が適用されたカラレーザプリンタを示す概略構成図である。
【図２】トナー濃度検出センサおよびその周囲部位を示す概略構成図である。
【図３】同じくトナー濃度検出センサの構成を示す斜視図である。
【図４】同じくトナー濃度検出センサと、このトナー濃度検出センサに対する発光光量制御部の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】濃度検出センサにおける窓の汚れの有無での正反射受光量および乱反射受光量にそれぞれ対応する検出電圧と差分演算値との関係を示す図である。
【図６】転写ベルトに付着したトナー付着量と現像出力電圧との関係を示す図である。
【図７】トナー付着量とトナー濃度検出の出力との関係を示す特性図である。
【図８】トナー濃度の検出処理を示すフローチャートである。
【図９】トナーの分光反射率を示す特性図である。
【図１０】トナー濃度検出センサの清掃を促す制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】トナー濃度検出センサの清掃を実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】センサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ（パッチ）の色を決定する処理を示すフローチャートである。
【図１３】センサ窓汚れ検知用基準トナーパッチ（パッチ）の色を決定する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
８          像担持体（中間転写ベルト）
３１        光学センサ（トナー濃度検出センサ）
３１ｂ      光学センサにおける発光素子
３１ｃ      光学センサにおける受光素子
３１ｄ      光学センサにおける受光素子
３３        基準トナーパッチ（基準トナー像）
１００      制御部
３００      光電変換回路
Ｐａ        照射光
Ｐｂ        正反射光
Ｐｃ        乱反射光
ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫ  基準トナーパッチ（トナーパッチ）形成手段
【図１】
2008070840.tif 000003
【図２】
2008070840.tif 000004
【図３】
2008070840.tif 000005
【図４】
2008070840.tif 000006
【図５】
2008070840.tif 000007
【図６】
2008070840.tif 000008
【図７】
2008070840.tif 000009
【図８】
2008070840.tif 000010
【図９】
2008070840.tif 000011
【図１０】
2008070840.tif 000012
【図１１】
2008070840.tif 000013
【図１２】
2008070840.tif 000014
【図１３】
2008070840.tif 000015