(57)【要約】【課題】  トナー等の粉体の付着量検知において、付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行う光センサを提供する。【解決手段】  １つの発光素子と少なくとも２つの受光素子からなる光センサであって、正反射光出力および拡散反射光出力とを演算処理し、その演算処理された出力値を所定レベルに補正する補正機構を備えた光センサにおいて、上記正反射光には正反射光用の標準被検知物を、そして拡散光には拡散光用の標準被検知物をそれぞれ用い、反射光の標準被検知物により得られる正反射光出力値を基準にして拡散光用の標準被検知物により得られる拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴としている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの発光素子と少なくとも２つの受光素子を用いた反射光検知方法であって、正反射光出力および拡散反射光出力とを演算処理し、その演算処理された出力値を所定レベルに補正する補正機構を備えた光センサを用いる反射光検知方法において、
上記正反射光には正反射光用の標準被検知物を、そして拡散光には拡散光用の標準被検知物をそれぞれ用い、反射光の標準被検知物により得られる正反射光出力値を基準にして拡散光用の標準被検知物により得られる拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項２】
請求項１記載の反射光検知方法において、
上記標準被検知物として、環境や経時での反射率変化が生じない物体を対象として用いることにより上記拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項３】
請求項１記載の反射光検知方法において、
上記拡散光用の標準被検知物として、粒径が５００μｍ以下の粉体を対象として用いることにより上記拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項４】
請求項１記載の反射光検知方法において、
上記標準被検知物として、ＬＥＤ波長領域が８００〜１１００ｎｍにおける拡散反射率が９０％以上の粉体を対象として用いることにより上記拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項５】
請求項１記載の反射光検知方法において、
上記標準被検知物のうちの正反射光用のものとして、物質表面での正反射率が３〜１５％、望ましくは５〜１０％の物質を用いることにより拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項６】
請求項３または４記載の反射光検知方法において、
上記粉体を少なくとも１つの面が発光素子の光を透過可能な部材からなる容器内に封入した状態で標準被検知物として用いることにより拡散光出力レベルを決定するための調整を行うことを特徴とする反射光検知方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の反射光検知方法において、
拡散光出力レベルを決定するための調整機構として可変抵抗（ＶＲ）が用いられることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちの一つに記載の反射光検知方法において、
上記拡散光出力レベルを決定するための調整条件は、センサ本体に装備された記憶部により登録されている構成であることを特徴とする反射光検知方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちの一つに記載の反射光検知方法を用いたことを特徴とする画像形成装置
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
上記反射光検知方法は、標準被検知物を用いた感度調整後の検知対象として静電潜像の可視像処理に用いられるトナーの付着量を対象としていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の画像形成装置において、
上記反射光検知方法は、少なくとも１つ以上用いることが可能であり、複数使用の場合には、上記トナーが付着していない検知対象面での正反射光出力（Ｖｓｇ）が所定値となるときの電流値をＩｒｅｇとし、検知対象面に硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）で覆った時の拡散光出力（Ｖｄｉｆ）が所定値となるときの電流値をＩｄｉｆとしたとき、
Ｉｄｉｆ／Ｉｒｅｇ＝０．５〜１．０
の関係に設定され、かつ、全ての反射光検知方法での感度比が±２０％内に収まる特性を設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の画像形成装置において、重量平均粒径が８μm以下のトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１０または１１記載の画像形成装置において、平均円形度が０．９３以上のトナーを用いた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、反射光検知方法および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、トナーなどの粉体を用いる装置の一つである画像形成装置における粉体の付着量検知のために用いられる反射型光センサの出力調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチ（以下、濃度パターン又は濃度検知用パターンともいう）を作成し、そのパッチ濃度を光学的検知手段により検知し、その検知結果に基づいて現像ポテンシャルを変更（具体的には、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスの変更）するようになっている。
また、２成分現像方式の場合には、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更することにより最大目標付着量（目標ＩＤを得るための付着量）が狙いの値となるような画像濃度制御を行っている。
【０００３】
このような濃度検知用パッチ検出手段としては、発光素子（発光手段）としてＬＥＤを、受光素子（受光手段）としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型光センサが一般的に知られている。
従来、反射型光センサの構成としては、トナーパッチからの正反射光のみを検出対象とする構成（例えば、特許文献１）、トナーパッチからの拡散反射光のみを検出対象とする構成（例えば、特許文献２）、両方の反射光を検知対象とする構成（例えば、特許文献３）が知られている。
正反射光を検出して得られる正反射光出力とは、検知対象面で鏡面反射する光（入射角と反射角とが等しい）のことであり、検知対象面がつるつる（＝鏡面光沢度が高い）の場合、照射された光が検知対象面で僅かに拡散されるのみで、殆どが正反射光として鏡面反射される。
一方、正反射光出力が得られる検知対象面の状態（鏡面光沢度が高い状態）とは異なり、トナーなどの粉体が付着している場合には、入射光がトナー内で拡散されるために正反射光が減少し、逆に拡散反射光、換言すれば、正反射にならない反射光の量が増加する。このような拡散反射光はカラートナーを検知対象とした場合に顕著であり、黒トナーの場合には、照射された光が殆ど吸収されるためさほど増加することはない。
【０００４】
従来、黒色だけでなく複数色のトナーを用いてカラー画像を得るような場合には、黒色および黒色以外の色のトナーを対象として正反射光、拡散反射光をそれぞれ組み合わせて潜像担持体である感光体あるいは転写ベルト上でのトナーの付着量を検出することが行われている（例えば、特許文献４）。
一方、正反射光出力と拡散反射光出力とを組み合わせて黒および黒以外の色のトナーを用いたカラー画像を対象とした各色のトナーの付着量を検出する方法としては、例えば、正反射光出力および拡散反射光出力がそれぞれ得られる受光センサの出力において、正反射光出力から拡散反射光出力を差し引くことで正反射光出力として得られる出力の中で純粋な正反射光成分に対応する出力を割り出す方法が提案されている（例えば、特許文献４）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２４８４０号公報（段落「００３５」欄）
【特許文献２】特開平５−２４９７８７号公報（段落「００１９」欄）
【特許文献３】特開２００１−１９４８４３号公報（段落「０００４」欄）
【特許文献４】特開平１０−３１９６６９号公報（段落「００１８」欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各色のトナー付着量を割り出すために用いられる光センサにおいては、発光および受光の各素子における感度のバラツキ、特に、拡散反射光出力にバラツキがあると、正反射光出力を基準にした純粋な正反射光出力を割り出すことができなくなり、正確なトナー付着量の割り出しが行えない場合が虞がある。
拡散反射光出力にバラツキが生じる原因の一つに、発光素子出力、受光素子出力のロットバラツキ（センサ感度のバラツキ）がある。つまり、各素子は出荷検査段階において出力（感度）のバラツキがないように調整されていることが前提となるが、出荷ロット単位の全てが調整の対象となるとはいえず、未調整のままであるいは調整が適正でないままに出荷されることもある。このため、画像形成装置でトナー付着量を割り出す際に調整が不十分な素子を用いた場合には、光センサの感度バラツキが原因してトナー付着量を適正に割り出すことができなくなる虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、光センサの感度バラツキが解消されていない場合でもトナーなどの粉体の付着量を正確に割り出すことができる反射光検知方法およびこれを用いて適正な画像濃度制御が可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、１つの発光素子と少なくとも２つの受光素子を用いた反射光検知方法であって、正反射光出力および拡散反射光出力とを演算処理し、その演算処理された出力値を所定レベルに補正する補正機構を備えた光センサにおいて、上記正反射光には正反射光用の標準被検知物を、そして拡散光には拡散光用の標準被検知物をそれぞれ用い、反射光の標準被検知物により得られる正反射光出力値を基準にして拡散光用の標準被検知物により得られる拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴としている。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の反射光検知方法において、上記標準被検知物として、環境や経時での反射率変化が生じない物体を対象として用いることにより上記拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の反射光検知方法において、上記拡散光用の標準被検知物として、粒径が５００μｍ以下の粉体を対象として用いることにより上記拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴としている。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の反射光検知方法において、上記標準被検知物として、ＬＥＤ波長領域が８００〜１１００ｎｍにおける拡散反射率が９０％以上の粉体を対象として用いることにより上記拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴としている。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の反射光検知方法において、上記標準被検知物のうちの正反射光用のものとして、物質表面での正反射率が３〜１５％、望ましくは５〜１０％の物質を用いることにより拡散光出力レベルを決定するための調整が行われることを特徴としている。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項３または４記載の反射光検知方法において、上記粉体を少なくとも１つの面が発光素子の光を透過可能な部材からなる容器内に封入した状態で標準被検知物として用いることにより拡散光出力レベルを決定するための調整を行うことを特徴としている。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の反射光検知方法において、拡散光出力レベルを決定するための調整機構として可変抵抗（ＶＲ）が用いられることを特徴としている。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のうちの一つに記載の反射光検知方法において、上記拡散光出力レベルを決定するための調整条件は、センサ本体に装備された記憶部により登録されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の反射光検知方法を画像形成装置に用いたことを特徴としている。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の画像形成装置において、上記反射光検知方法は、感度調整後の検知対象として、静電潜像の可視像処理に用いられるトナーの付着量を対象としていることを特徴としている。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の画像形成装置において、上記反射光検知方法は、少なくとも１つ以上用いることが可能であり、複数使用の場合には、上記トナーが付着していない検知対象面での正反射光出力（Ｖｓｇ）が所定値となるときの電流値をＩｒｅｇとし、検知対象面に硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）で覆った時の拡散光出力（Ｖｄｉｆ）が所定値となるときの電流値をＩｄｉｆとしたとき、
Ｉｄｉｆ／Ｉｒｅｇ＝０．５〜１．０
の関係に設定され、かつ、全ての反射光検知方法での感度比が±２０％内に収まる特性を設定されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項１０または１１記載の画像形成装置において、重量平均粒径が８μm以下のトナーを用いたことを特徴としている。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、請求項１０または１１記載の画像形成装置において、平均円形度が０．９３以上のトナーを用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１乃至４記載の発明によれば、正反射光用および拡散反射光用のそれぞれに標準被検知物を設けているので、出荷後の感度ムラを発生している光センサを用いた場合でも拡散反射光出力のバラツキを矯正することが可能となる。特に、請求項２記載の発明においては、環境や経時での反射率変化を来さないことにより安定した感度ムラの防止を維持することができ、請求項３記載の発明においては正反射成分の発生を低く抑えて拡散反射光成分の抽出を安定化させることができ、そして請求項４記載の発明においては、確実に拡散反射光成分を得ることができる。
【００２２】
請求項５記載の発明によれば、標準被検知物として正反射光用に正反射率を規定したので、正反射光出力を基準として割り出される拡散反射光出力の精度を高めることが可能となる。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、標準被検知物として用いる粉体を光透過可能な容器に封入して用いるので、粉体からの拡散反射光が外乱に左右されることなく安定した状態で得られ、かつ、この状態を維持することが可能となる。
【００２４】
請求項７記載の発明によれば、拡散反射光出力レベルの調整機構として可変抵抗を用いているので、複雑な構成を用いることなく効率よく拡散反射光出力レベルの調整および調整範囲の選択が可能となる。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、拡散反射光出力レベルの調整条件をセンサ本体の記憶部に登録しておくことにより光センサ内の調整情報を他の制御部によって用いることができ、ハードウェア側での調整などを不要にすることが可能となる。
【００２６】
請求項９および１０記載の発明によれば、標準被検知物を用いることにより正反射光出力およびこれに基づく拡散反射光出力を得ることができるので、光センサの感度バラツキ調整が適正でない場合でも光センサによる検知対象面での拡散反射光出力を適正化することが可能となり、トナーの付着量検出精度を高めることが可能となる。
【００２７】
請求項１１記載の発明によれば、検知対象面でのトナー非付着時と硫酸バリウムで覆った場合との出力比を所定関係に設定することにより、センサ間での反射光出力のバラツキを抑えて精度の高いトナー付着量の検出が行えるので画像濃度の調整制度を高めることが可能となる。
【００２８】
請求項１２および１３記載の発明によれば、トナーの粒径および円形度を規定することにより正反射光の感度が低下するのを防止して正しゃん者光出力を基準として差分により割り出される拡散反射光出力の感度バラツキを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００３０】
図１は、本発明実施例による反射光検知方法が適用される画像形成装置の構成を示す図である。同図に示す画像形成装置２０は、異なる色毎の画像情報に対応したレーザ光による書き込みが可能なカラーレーザプリンタであるが、本発明はこれに限らず、複写機、印刷機およびファクシミリ装置なども画像形成装置として含む。
図１に示す画像形成装置２０は、色分解毎の画像を転写体として用いられる転写ベルトに吸着した紙などの記録シート重畳転写することによりカラー画像が潜像担持体から直接記録シートに形成される方式が用いられている。
【００３１】
図１において、画像形成装置２０は、次に挙げる各装置を備えている。  
原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫと、各作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫおよび転写装置２２とが対向する転写領域に記録シートを供給するシート供給手段としての手差しトレイ２３と、給紙装置２４に装備されている第１給紙カセット２４Ａおよび第２給紙カセット２４Ｂと、該手差しトレイ２３あるいは給紙カセット２４、２４から搬送されてきた記録シートを作像装置２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１ＢＫによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ３０と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１とが備えられている。
【００３２】
定着装置１は、詳細を説明しないが、画像と対向する側に加熱されたベルトが配置されているベルト定着方式を採用した構成とされている。このため、定着装置１には、ベルトを加熱するための熱源およびベルトに対向してシートを挟持搬送しながら定着領域であるニップ部を構成する定着ローラおよび加圧ローラが装備され、ベルトは定着ローラと熱源との間に掛け回されて上記ニップ部を通過する構成とされている。
【００３３】
転写装置２２は、転写体として複数のローラに掛け回されているベルト（以下、これを転写ベルトという）２２Ａが用いられたベルト装置に相当しており、詳細は図２において説明するが、各作像装置における感光体ドラムと対向する位置には転写バイアスを印加する転写バイアス手段２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２ＢＫがそれぞれ配置され、さらに転写ベルト２２Ａの移動方向（図１中、矢印Ａで示す方向）において第１色目を転写される側には、第１色目の転写に先立ち記録シートを転写ベルト２２Ａに吸着させるための吸着用バイアスを印加する吸着用バイアス手段３１が転写ベルト２２Ａに当接可能に配置されている。
【００３４】
画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ２相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シートとの何れをも記録シートとして用いることが可能である。
【００３５】
図２は、転写装置２２の構成を概略的に示す模式図であり、同図において転写ベルト２２Ａは、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトで構成されており、その材質はＰＤＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が用いられている。なお、転写ベルト２２に用いられる材質としては、上述したポリフッ化ビニリデンに限らず、高い光沢度が得られる材質を選ぶことが可能である。例えば、カーボンブラックを分散させたポリイミド（ＰＩ）も選択できる。  
ポリイミドは、高い耐久性に特徴があり、この材質中にブラックカーボンを分散させると環境依存性が少なく、経時抵抗安定性が良好な、いわゆる電子導電系の抵抗特性が得られる。この場合の体積抵抗率はおおよそ、１０８〜１０９Ω・ｃｍである。  
ポリイミドにカーボンブラックを分散させた場合には、転写ベルト２２が黒色になるものの、前述したポリフッ化ビニリデンよりも光学度は高く、いわゆる、鏡面反射しやすい状態が得られ、この反射特性を利用することで光センサの検知精度に悪影響を及ぼさないようにできる。また、耐久性が高いことが摩耗しにくいことに繋がり、経時での光沢度低下が少ないという利点もあることがポリイミドを用いる際の理由としてあげられる。なお、光センサを用いた場合の転写ベルト２２の材質には、カーボンを含まない透明な材質を転写ベルト２２に用いることも可能であり、この場合にはベルトの裏側に反射部材としての金属板を位置させて裏側の金属板からの反射光を光センサにより検知することになる。
転写ベルト２２Ａは、各作像部に位置する感光体ドラム２５Ｍ、２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｋに接触対向する各転写位置を通過できるように支持ローラ３２〜３７に掛け回されている。
支持ローラのうちで、各感光体と対向する転写ベルト２２Ａの展張面側で記録シートの移動方向上流側の入り口ローラ３７と対向する位置には、電源３８からの所定電圧が印加された吸着用バイアス手段３１としてのローラ転写ベルト２２Ａの外周面に配置されている。  
支持ローラのうち、符号３３で示すローラは、転写ベルト２２Ａを摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されて図示矢印方向に回転することができる。
【００３６】
転写ベルト２２Ａを挟んで各感光体と対向するベルト内側の位置には、転写ベルト２２Ａのり面に接触するように転写バイアス印加部材３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋが設けられている。これらバイアス印加部材は、スポンジなどを外周に有するバイアスローラであり、各転写バイアス電源４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋからローラ芯金に転写バイアスが印加されるようになっている。印加された転写バイアスの作用により、転写ベルト２２Ａに転写電荷が付与され、各転写位置において該転写ベルト２２Ａと感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での記録シートと感光体との接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ４１が設けてある。
【００３７】
転写バイアス印加部材３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ４１は、回転可能に揺動ブラケット４２に一体的に保持され、回動軸４２Ａを中心として回動が可能である。この回動は、カム４３が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。
入り口のローラ３７とローラからなる吸着用バイアス手段３１は、入り口ローラブラケット４４により支持されており、ローラ軸３６Ａを回動中心として、図２の状態から時計方向に回動可能である。  
揺動ブラケット４２に設けた穴４２Ｂと、入り口ローラブラケット４４に固植されたピン４４Ａとが係合しており、揺動ブラケット４２の回動と連動して回動する。これらのブラケット４２，４４の時計方向の回動により、バイアス印加部材３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ４１とは感光体２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃから離され、入り口ローラ３７と吸着用バイアス手段３１も下方に移動する。ブラックのみの画像形成時に、感光体２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃと転写ベルト２２Ａとの接触を避けることが可能となっている。
【００３８】
一方、転写ベルト２２Ａにおける展張面で記録シートの移動方向下流側に位置する転写バイアス部材３９Ｋとこれに隣接するバックアップローラ４１は、出口ローラ３２の回転軸を支点として回動可能な出口ブラケット４５に支持されており、転写装置２２を画像形成装置本体に着脱する際には図示されないハンドルの操作により時計方向に回動することができ、黒色画像形成用の感光体２５Ｋから転写バイアス部材３９Ｋおよびバックアップローラ４１を離間させることができるようになっている。
【００３９】
図１において、駆動ローラ３３に捲装されている転写ベルト２２Ａの外側には、転写ベルト２２Ａに接触可能なブラシローラとクリーニングブレードとを備えたクリーニング装置４６が設けられており、転写ベルト２２Ａに付着しているトナーなどの異物を除去できるようになっている。
転写ベルト２２Ａの移動方向で駆動ローラ３３より下流に、転写ベルト２２Ａの外周面を押し込む方向にローラ３４が設けられ、駆動ローラ３３への転写ベルト２２Ａの巻きつけ角を確保している。ローラ３４より更に下流の転写ベルト２２Ａのループ内に位置するローラ３５は、押圧部材（ばね）４７による押圧力を転写ベルト２２Ａに付与してテンションを与えるテンションローラとして機能するようになっている。
図１に示す画像形成装置２０は、転写装置２２が斜めに延在させてあるので、水平方向での転写装置２２の占有スペースを小さくすることができる。
【００４０】
上記構成を備えた画像形成装置２０では、次の行程および条件に基づき画像形成が行われる。なお、以下の説明では、各作像装置を代表して符号２１Ｍで示したマゼンタトナーを用いて画像形成が行われる作像装置を対象として説明するが、他の作像装置も同様であることを前置きしておく。  
画像形成時、感光体ドラム２５Ｍは、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２７Ｍに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が所定電位（例えば略−５０Ｖ）の基準電位に設定される。  
次に感光体ドラム２５Ｍは、帯電装置２７ＭにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアスを印加されることによりほぼＤＣ成分に等しい電位に均一に帯電される。
感光体ドラム２５Ｍは、一様帯電されると書き込み行程が実行される。書き込み対象となる画像は、図示しないコントローラ部からのデジタル画像情報に応じて書き込み装置２９を用いて静電潜像形成のために書き込まれる。つまり、書き込み装置２９では、デジタル画像情報に対応して各色毎で２値化されたレーザダイオード用発光信号に基づき発光するレーザ光源からのレーザ光がシリンダレンズ（図示されず）、ポリゴンモータ２９Ａ、ｆθレンズ（図示されず）、第１〜第３ミラー、およびＷＴＬレンズを介して、各色毎の画像を担持する感光体ドラム、この場合には、便宜上、感光体ドラム２５Ｍ上に照射され、照射された部分の感光体ドラム表面での表面電位が所定電位（例えば略−５０Ｖ）となり、画像情報に対応した静電潜像が作像される。
【００４１】
感光体ドラム２５Ｍ上に形成された静電潜像は、現像装置２６Ｍにより色分解色と補色関係にある色のトナーを用いて可視像処理されるが、現像行程では、現像スリーブにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアス（−３００〜−５００Ｖ）が印加されることにより、書き込み光の照射により電位が低下した画像部分にのみトナー（Ｑ／Ｍ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が現像され、トナー像が形成される。
現像行程により可視像処理された各色のトナー画像は、レジストローラ３０によりレジストタイミングを設定されて繰り出される記録シートに転写されることになるが、記録シートは、転写ベルト２２Ａに達する前にローラで構成されたシート吸着用バイアス手段３１による吸着用バイアスの印加によって転写ベルト２２Ａに静電吸着されるようになっている。  
転写ベルト２２Ａに静電吸着されて転写ベルト２２Ａと共に搬送移動する記録シートは、各作像装置での感光体ドラムに対向する位置で転写装置２２に装備されている転写バイアス部材３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋによるトナーと逆極性のバイアス印加によって感光体ドラムからトナー像を静電転写される。
【００４２】
各色の転写工程を経た記録シートは、出口ローラ３２の曲率を利用した曲率分離され、定着装置１（図１参照）に向けて搬送され、定着ベルトと加圧ローラとにより構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が転写紙に定着され、その後、片面プリントの場合には、胴内排紙トレイ２０Ａ（図１参照）に向けた第１の排紙方向Ｂ、または、外部排紙トレイに向けた第２の排紙方向Ｃのいずれかの方向に排出切り換え爪４８によって切り換えられることで排出される。
第１の排紙方向Ｂが選択されると、記録シートは画像面が下を向くフェースダウンの状態でスタックされ、第２の排紙方向Ｃが選択されると、図示しないが、外侮に装備されている後処理装置（ソータや綴じ装置など）に向けてあるいはスイッチバックを経て両面への画像形成のための再循環路のいずれかに搬送される。
【００４３】
なお、本実施例におけるカラーレーザプリンタでは、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するためにプロセスコントロール動作（以下、プロコン動作と略す）が実行される。
このプロコン動作では、各色のトナーを対象とした階調パターンを構成された標準被検知物に相当する濃度検知用パッチ（以下、Ｐパターンと略す）を、帯電バイアス、現像バイアスとを適当なタイミングで順次切り替えることにより転写ベルト上に作像し、これらＰパターンの出力電圧を、転写ベルト２２Ａの駆動ローラの一つの近傍、図１および２では、各感光体が並置されている位置を転写ベルト２２Ａが通過した位置の外部に配置された濃度検知センサ（以下Ｐセンサと略す）５０により検知し、その出力電圧を、後述する付着量変換アルゴリズム（粉体付着量変換方法）により付着量変換して、現在の現像能力を表す（現像γ、Ｖｋ）の算出を行い、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更をする制御を行っている。なお、濃度検知センサ、いわゆる、Ｐセンサ５０は、上述した転写ベルト２２Ａを対象とした位置に限らず、各感光体を対象とする位置に設けることも可能である。
【００４４】
Ｐセンサ５０は、本実施例による反射光検知方法を実行するために用いられる部材であり、図３に示すように、素子ホルダ５０Ａに内蔵されたＬＥＤ５１と、正反射受光素子５２と、拡散反射受光素子５３とを備え、検知対象面５４に形成された濃度検知用パターン（トナーパッチ）５５に対して照射された光の反射成分をそれぞれの受光素子により検出するようになっている。なお、受光素子としては、フォトトランジスタやフォトダイオードが用いられる。
【００４５】
本実施例では、以下に挙げる手順によるトナーの付着量変換方法のアルゴリズムが用いられ、このアルゴリズムに基づき拡散光出力をトナーの付着量値に変換するようになっている。なお、この手順に関しては、図１に示した転写ベルト２２Ａでの処理が対象となっており、この内容は、本出願人が先に出願した特願２００３−３０７４４５号（平成１５年８月２９日出願：整理番号０３０５１３８）に詳細が説明されている。本実施例では、転写ベルト２２Ａ上に形成されるトナーパッチを対象としているが、各感光体において濃度制御の基準となる色のトナーパッチを形成して転写ベルト２２Ａの場合と同様な手順を用いることもちろん可能である。
上記手順としては、
（１）階調パターンの正反射光出力、拡散反射光出力をサンプリングする。（２）（２）正反射光出力を「正反射光成分」と「拡散反射光成分」とに成分分解することにより、「正反射光成分」のみを抽出する。
（３）拡散反射光出力から「ベルト地肌部からの拡散反射光成分」を除去することにより、「トナーからの拡散光成分」を抽出する。
（４）（２）および（３）により求めた互いに独立する（交差する）２つの出力変換値の付着量に対する１次線形関係を利用し、各出力が付着量に対し線形となる付着量範囲において、ある正反射光出力変換値（または付着量）の拡散反射光出力変換値がある値となるように、拡散反射光出力変換値を感度補正することにより、付着量に対する拡散反射光出力（補正値）を一義的に定める。
（５）予め求めた「付着量」と「拡散反射光出力補正値」の関係から、付着量変換処理を行う。
【００４６】
（４）に挙げた拡散反射光出力変換値の感度補正に関し、本実施例では、次の手順および手段が用いられる。
（４−１）正反射光用標準被検知物により、正反射光出力が所定の電圧（例えば、４Ｖ）になるように、ＬＥＤ５１（図３参照）の電流（Ｉｆ）を設定する。
（４−２）上記電流（Ｉｆ）、またはＩｆ×α（α：任意）において、拡散反射光用被標準検知物により拡散反射光出力が所定の電圧になるように、センサの調整機構により、拡散出力値のレベルを合わせる。
本実施例においてセンサの調整機構は、拡散出力回路に設けられているＶＲ（可変抵抗）を用いる。これにより、調整作業が容易に行なえ、また、調整幅も抵抗によって多種選択可能であるため、様々なレベルの出力調整に対応することが可能となる。
【００４７】
（４−３）上記拡散反射光出力の感度調整の基準として用いられる標準被検知物として本実施例では、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）が用いられる。
従来、拡散反射光用の標準被検知物としてはマンセルチャート票紙などが用いられていたが、紙は物理的な強度が低いばかりでなく吸湿現象など環境に左右されたり経時的劣化などにより常に一定した反射率を維持することが困難なものである。従って、かような紙を用いた場合には被検知物の反射率もバラツキが生じ、感度調整後の拡散反射光出力もばらつく結果となる。
本実施例では、塗料やレントゲン造影剤などに使用されることで知られているように、人体に無害であるとともに比較的容易に入手が可能でしかも光学機器の校正部材として用いるに最適な拡散反射させる物質の代表的なものであるとともに、環境や経時的な変化が少ない硫酸バリウム、いわゆる、バリウムと称される物質を標準被検知物に用いている。
【００４８】
（４−３）硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）を標準被検知物として用いる場合の考察を本発明者が行ったところ、粉体を固めたものにおいて十分な拡散反射光出力が得ることができた。これにより、Ｐセンサ５０の感度調整に有効であることが判明した。粉体を固めた場合、硫酸バリウムの粒子からの反射光のみとするために層厚を十分厚くすることが重要であることも確認できた。つまり、層厚が薄い場合には検知対象面となる転写ベルト表面あるいは感光体の地肌部からの反射光の影響があり、硫酸バリウム自体からの反射光との区別処理が煩雑となる。
このような層厚の規定により経時、環境の各条件に影響されることなく反射率を変化させずに安定した拡散反射光出力が得られる。
【００４９】
さらに標準被検知物としての硫酸バリウムは、粒径が大きいと粒子表面で正反射を生じることがあり、これにより拡散反射光出力値にムラが発生する虞がある。
そこで、本実施例では、粒子の表面での正反射を抑制あるいは無視できる状態とするために、粒径が５００μｍ以下の粉体のみを用いるようになっている。従って、正反射成分の発生がないと認められる場合には、上記粒径の硫酸バリウムに限らず、他の物質を用いることも可能である。
【００５０】
（４−４）このような標準被検知物として用いられる粉体を対象としたＰセンサ５０は、拡散反射光出力を得る被検知物がカラートナーであることを考慮して、ＬＥＤ５１での波長領域が可視域でない、赤外光領域（８００ｎｍ〜１１００ｎｍ）に設定されている。本発明者は、上記粉体を対象として、上記波長領域を用いて実験したところ、上記波長領域において拡散反射率が９０％以上であれば、安定した拡散反射光出力が得られることを確認した。
【００５１】
（４−５）標準被検知物として用いられる硫酸バリウムを始めとする粉体は、これ自体を固めた状態で用いることが反射率の変化を来さない上で好ましいが、実用の際には溶媒や接着剤などを用いることなく圧縮成形のみで制作することが考えられる。
しかし、圧縮成形した場合には、衝撃に弱くもろくて崩れやすいことが判った。
そこで、本実施例では、発光光の入射側を光の透過が可能な物質、例えば、ガラスなどを用いた容器内に粉体を封入している。
これにより、ガラスを用いた場合では、ガラスを透過するＬＥＤ５１からの光は粉体で拡散反射され、その反射光がガラスを透過して拡散反射受光素子５３（図３参照）に入射する。本発明者は、この構成を用いて実験したこところ、ガラスによる拡散反射光出力への影響は抑えられ、純粋な拡散反射光出力を得られることが確認できた。
このような粉体の収納構造を用いることにより、標準被検知物として用いられる粉体の破損や反射率の変化を防止して一定の反射率を維持することができると共に、一度、容器を制作するだけで経時変化をも防止することができる。
【００５２】
（４−６）一方、上述した拡散反射光出力の調整に用いる標準被検知物とは別に、正反射光出力の調整に用いる標準被検知物については、次の考察に基づき、検知対象面となる転写ベルト表面あるいは感光体地肌部を対象とした場合と同様に、反射率３〜１５％、望ましくは５〜１０％の物質が用いられる。
つまり、正反射光出力は、検知対象面での表面性状特性（光沢度、表面粗さ等）の状態変化により出力が変化することから、転写ベルト表面あるいは感光体地肌部での正反射状態が重要となり、正反射光出力を基準として調整される拡散反射光出力への影響も大きくなる。
このため、調整段階での正反射光出力と実用段階での正反射光出力とが異なると、拡散反射光出力がばらつく原因となる。
従って、拡散反射光出力にバラツキを生じないように正反射光出力を調整するために用いられる標準被検知物は、転写ベルト表面あるいは感光体地肌部での正反射率と同等レベルとすることが重要となり、この結果として、上述した反射率を設定することとなる。
【００５３】
本実施例による光センサでは、以上のような構成を基にしてＰセンサにおける感度調整を行ったところ、図４，５に示す結果が得られる。
図４は、５０個のＰセンサを対象としたＰセンサからの拡散反射光出力とトナー付着量との関係を示し、図５は、（４−１）〜（４−６）の手順および手段を用いて（１）〜（５）の手順を用いたアルゴリズムによる調整結果である。ちなみ、図６および７は、（４−１）〜（４−６）に挙げた手順および手段を用いない状態で（１）〜（５）に挙げた手順を用いた場合の図４および図５に対応させたパラメータの結果を示す図である。
図４および図５からも明らかなように、図６および図７に示す結果と比較して拡散反射光出力値にバラツキも小さくされ（図４および図６におけるＬ＜Ｌ０の関係）、そして、感度調整後における拡散反射光出力値も適正化されている（図５および図７におけるＬ‘＜Ｌ０’の関係）。この理由は、図６および図７に示す結果が得られたＰセンサには調整不足のものも紛れていることにあり、この結果として、アルゴリズムで補正しきれないＰセンサの存在があることが判る。
このような結果から、本実施例によれば、拡散反射光出力値の感度調整が適正に行われることにより画像濃度調整の精度を向上させることができることになる。
なお、図４乃至図７における結果は、ＬＥＤ５１の波長領域全般を対象としたものではなく、結果における上限、下限値を主に示している。
【００５４】
本実施例では、上述した感度調整の適正化が行われた時の各センサでの、例えば、感光体地肌部の正反射光出力Ｖｓｇが所定の値（４Ｖ）になるときの電流値をＩｒｅｇとし、検知対象面を硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）で覆ったときの拡散反射光出力Ｖｄｉｆが所定の値（４Ｖ）になるときの電流値Ｉｄｉｆとした場合、その比（Ｉｄｉｆ／Ｉｒｅｇ）が０．５〜１．０となることを確認した。また、これら複数台のＰセンサを対象として感度を調査したところ、感度比が±２０％以内に収まっている結果（出力値のバラツキが±２０％以内）を得た。拡散反射光出力のバラツキは極力小さい方がよいが、この程度のバラツキにおいてはアルゴリズムによりトナーの実際の付着量との差がきわめて小さい結果を得ることも確認でき、高精度の画像濃度制御を行う上ではこのような範囲内に収まる拡散反射光出力値の調整を行えるＰセンサを用いることが望ましい。
【００５５】
上記Ｐセンサでの感度調整はＰセンサ個々に行うことが前提となっているが、このようなハードウェア側での調整操作の煩雑性をなくす手段として、センサ自体にメモリチップを装備しておき、このメモリチップに個々のＰセンサにおける調整工程条件（所定の被検知物での電流値や電圧値）を予め登録保存しておき、予め数式あるいはテーブルデータとして実験的に求めたトナー付着量に対しての感度補正後の拡散反射光出力値を変換テーブル化しておく。これにより、ハードウェア側での調整操作ではなく、ソフトウェア側で自動的にかつ高精度にＰセンサの感度補正が行えるようにすることができる。この結果、センサ毎での調整作業が不要となり、調整工程に要する労力や時間の負担が削減でき、コストの低減が図れる。
【００５６】
一方、本実施例における感度調整を実行するＰセンサは、現像に用いられるトナーの重量平均粒径が８μｍ以下のものおよび平均円形度が０．９３以上のものに適用した場合においても拡散反射光出力の感度補正が精度よく行われることが確認できた。
つまり、フルカラー画像を形成する際に用いられるトナーは、階調性や文字再現性などの特性を発揮させるために小粒径化する傾向にある。このため、小粒径化に伴いトナーによる被覆率が高まり、結果として、Ｐセンサの正反射光出力の感度が低下する傾向（シャドーファクターの影響）となる。しかし、本実施例においては、標準被検知物を用いた場合の感度調整が上述したように、精度の悪化を招かないので感度低下の影響を受けることが少ない。従って、本実施例によるＰセンサを用いることで画像濃度制御の精度を低下させないようにできることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明実施例による光センサを用いた画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概要正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に用いられる転写装置の構成を説明するための図である。
【図３】本実施例による光センサの構成として用いられる、正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図４】本実施例による光センサを用いた場合のトナー付着量と拡散反射光出力値との関係を示す線図である。
【図５】本実施例による光センサを用いて実行された拡散反射光出力値の調整結果を示す線図である。
【図６】本実施例による光センサとは異なる構成の光センサを用いた場合のトナー付着量と拡散反射光出力値との関係を示す線図である。
【図７】図６に示した光センサを用いて実行された拡散反射光出力の調整結果を示す線図である。
【符号の説明】
【００５８】
２０  画像形成装置
５０  光センサ
５１  ＬＥＤ
５２  正反射受光素子
５３  拡散反射受光素子
５４  検知対象面
５５  濃度検知用パッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005337749.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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