(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラック画像及びカラー画像を形成可能であり、トナーの色毎に画像形成条件を決定可能な画像形成装置であって、
静電潜像を表面に担持可能な像担持体と、
トナーの色毎に設けられ、それぞれ所定色のトナーを前記像担持体上の静電潜像に供給可能であり、前記所定色の画像形成条件決定の際に前記所定色のトナーを供給して前記像担持体上に前記所定色のトナーパターンを作成する複数の現像装置と、
前記像担持体から転写される各色の前記トナーパターンを担持可能な中間転写体と、
前記所定色の画像形成条件決定の際、前記中間転写体上に形成された前記所定色のトナーパターンに光を照射する発光部材と、
前記発光部材から照射されて前記トナーパターン又は前記中間転写体で反射された光の受光量を検出するために、少なくとも前記中間転写体で正反射した全ての光を中心部で受光するように配置された受光部材と、
前記受光部材で検出する光量を前記受光部材の中心部よりもこの中心部の周辺で多くなるようにする調光手段とを備え、
前記調光手段を介して前記受光部材に入射した光の量を該受光部材で検出することにより、前記中間転写体上に形成された前記所定色のトナーパターンのトナー付着量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記調光手段がフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記フィルタは、中心部で光透過率が低く、中心部の周辺で光透過率が高いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調光手段が前記受光部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
ブラック画像及びカラー画像を形成可能であり、トナーの色毎に画像形成条件を決定可能な画像形成装置に用いられるトナーパターンのトナー付着量検出方法であって、
画像形成条件決定の際に前記画像形成装置の中間転写体上に形成された所定色のトナーパターンに光を照射し、前記トナーパターンまたは前記中間転写体で反射した光を受光部材で検出するに際し、少なくとも前記中間転写体上で正反射した全ての光を前記受光部材の中心部で検出し、前記トナーパターンで乱反射した光を前記受光部材の中心部の周辺で検出して、前記受光部材で検出する光量を前記受光部材の中心部よりもこの中心部の周辺で多くなるようにし、前記受光部材に入射した光の量を該受光部材で検出することにより、前記中間転写体上に形成された前記所定色のトナーパターンのトナー付着量を検出することを特徴とするトナー付着量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤付着量を検出するための光量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中間転写ベルトを用いたいわゆるタンデム方式のフルカラー電子写真式画像形成装置では、画像濃度および階調性の良好な画像を出力するように各色の作像プロセスの画像形成条件（例えば、各色の帯電電圧、現像バイアスおよび／または露光量）を決定するために、不透明の中間転写ベルト上に種々の作像条件の下で各色トナーパターンを形成し、中間転写ベルト上に設けられているトナー付着量検出センサ（以下、ＡＩＤＣセンサという）により、それらのトナー付着量の検出を行っている。
【０００３】
図４に示すように、第１従来例のＡＩＤＣセンサ１１０では、中間転写ベルト１１１に対して正反射位置に発光部材であるＬＥＤ１１２と受光部材であるフォトダイオード１１３とを配置し、ＬＥＤ１１１から照射された赤外光Ｌ１のうち中間転写ベルト１１１または中間転写ベルト１１１上のトナーＴによって正反射された赤外光Ｌ２をフォトダイオード１１３で検出するようになっている。
【０００４】
また、図５に示すように、第２従来例のＡＩＤＣセンサ１２０では、イエロー、マゼンタおよびシアンのカラートナーは赤外光を反射するが、ブラックトナーは赤外光を吸収する性質を利用して、中間転写ベルト１１１に対して正反射位置にＬＥＤ１１２とブラック用フォトダイオード１１３ｂとを配置すると共に、中間転写ベルト１１１に正対する位置にカラー用フォトダイオード１１３ｃを配置し、トナーＴがブラックトナーの場合にはＬＥＤ１１２から照射された赤外光Ｌ１のうち中間転写ベルト１１１上で正反射された赤外光Ｌ２をブラック用フォトダイオード１１３ｂで検出し、トナーＴがカラートナーの場合にはＬＥＤ１１２から照射された赤外光Ｌ１のうちトナーＴで乱反射された赤外光Ｌ３をカラー用フォトダイオード１１３ｃで検出するようになっている。
【０００５】
さらに、図６に示すように、第３従来例のＡＩＤＣセンサ１３０では、中間転写ベルト１１１に対して正反射位置にＬＥＤ１１２とブラック用フォトダイオード１１３ｂとを配置すると共に、ブラック用フォトダイオード１１３ｂから９０°ずれた位置にカラー用フォトダイオード１１３ｃを配置し、ＬＥＤ１１２から偏光フィルタ１１４を介して赤外光Ｌ１を照射し、中間転写ベルト１１１またはトナーＴで反射された反射光Ｌ２を偏光分離プリズム１１５を介してブラック用フォトダイオード１１３ｂまたはカラー用フォトダイオード１１３ｃで検出するようになっている。中間転写ベルト１１１上のトナーＴがブラックトナーの場合、照射光Ｌ１と中間転写ベルト１１１で反射された反射光Ｌ２とは同じ振幅方向をもつため、図６（ａ）に示すように、反射光Ｌ２は偏光分離プリズム１１５を分離されることなく通過してブラック用フォトダイオード１１３ｂにより検出されることになる。一方、中間転写ベルト１１１上のトナーＴがカラートナーの場合、カラートナーで反射された反射光Ｌ２は照射光Ｌ１とは振幅方向が変化しているため、図６（ｂ）に示すように、振幅方向が変化した反射光Ｌ３が偏光分離プリズム１１５で分離されてカラー用フォトダイオード１１３ｃで検出されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ＡＩＤＣセンサ１１０では、図７（ａ）に示すように、ブラックトナーについてはトナー付着量が増加するにしたがってセンサ出力が減少するためトナー付着量を正確に検出できるが、図７（ｂ）に示すように、カラートナーについては照射光Ｌ１がカラートナーで乱反射されるために正反射光Ｌ２が減少することから、当初はトナー付着量の増加につれてセンサ出力が減少するものの、トナー付着量が所定量を越えるとカラートナー層表面が平坦な鏡面のようになって正反射光Ｌ２の光量が増加に転じることになり、カラートナー付着量を正確に検出することができなかった。
【０００７】
また、前記ＡＩＤＣセンサ１２０，１３０では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、ブラックトナーについてはトナー付着量の増加に伴ってセンサ出力が減少し、カラートナーについてはトナー付着量の増加にほぼ比例してセンサ出力が増加するので、いずれの場合にもトナー付着量を正確に検出できるものの、ＡＩＤＣセンサ１２０ではブラック用とカラー用の２つのフォトダイオード１１３ｂ，１１３ｃを用いているためにコストが高くなり、ＡＩＤＣセンサ１３０では２つのフォトダイオード１１３ｂ，１１３ｃに加えて、偏光フィルタ１１４や偏光分離プリズム１１６などの高価な光学部品を用いているためさらにコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記問題を解決するために本発明の画像形成装置は、
ブラック画像及びカラー画像を形成可能であり、トナーの色毎に画像形成条件を決定可能な画像形成装置であって、
静電潜像を表面に担持可能な像担持体と、
トナーの色毎に設けられ、それぞれ所定色のトナーを前記像担持体上の静電潜像に供給可能であり、前記所定色の画像形成条件決定の際に前記所定色のトナーを供給して前記像担持体上に前記所定色のトナーパターンを作成する複数の現像装置と、
前記像担持体から転写される各色の前記トナーパターンを担持可能な中間転写体と、
前記所定色の画像形成条件決定の際、前記中間転写体上に形成された前記所定色のトナーパターンに光を照射する発光部材と、
前記発光部材から照射されて前記トナーパターン又は前記中間転写体で反射された光の受光量を検出するために、少なくとも前記中間転写体で正反射した全ての光を中心部で受光するように配置された受光部材と、
前記受光部材で検出する光量を前記受光部材の中心部よりもこの中心部の周辺で多くなるようにする調光手段とを備え、
前記調光手段を介して前記受光部材に入射した光の量を該受光部材で検出することにより、前記中間転写体上に形成された前記所定色のトナーパターンのトナー付着量を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の画像形成装置では、前記調光手段がフィルタであってもよい。この場合、前記フィルタは、中心部で光透過率が低く、中心部の周辺で光透過率が高いことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置では、前記調光手段が前記受光部材に設けられていてもよい。
【００１２】
本発明のトナー付着量検出方法は、ブラック画像及びカラー画像を形成可能であり、トナーの色毎に画像形成条件を決定可能な画像形成装置に用いられるトナーパターンのトナー付着量検出方法であって、
画像形成条件決定の際に前記画像形成装置の中間転写体上に形成された所定色のトナーパターンに光を照射し、前記トナーパターンまたは前記中間転写体で反射した光を受光部材で検出するに際し、少なくとも前記中間転写体上で正反射した全ての光を前記受光部材の中心部で検出し、前記トナーパターンで乱反射した光を前記受光部材の中心部の周辺で検出して、前記受光部材で検出する光量を前記受光部材の中心部よりもこの中心部の周辺で多くなるようにし、前記受光部材に入射した光の量を該受光部材で検出することにより、前記中間転写体上に形成された前記所定色のトナーパターンのトナー付着量を検出することを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の光量検出装置および光量検出方法によれば、受光部材で検出する光量を受光部材の中心部とこの中心部の周辺とで異ならせる例えばフィルタなどの調光手段を設けたことで、現像剤像または被検出部材で正反射された光の透過を或る程度抑制して受光部材の受光量を少なくする一方、現像剤像で乱反射された光を多く透過させて受光部材の受光量を増加させることができる。これにより、簡単で安価な構成でありながら、ブラックおよびカラーの両方の現像剤について付着量を正確に検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態のＡＩＤＣセンサ（光量検出装置）１０を用いた画像形成装置の一例であるフルカラー複写機１の主要構成を示す。
【００１５】
複写機１は、不透明の樹脂製無端状ベルトからなる中間転写ベルト（被検出部材）３０を備えている。中間転写ベルト３０は、４つのローラ３２，３４，３６，３８の外周に支持されて矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。前記ＡＩＤＣセンサ１０は、中間転写ベルト３０の上部に対向配置されている。また、中間転写ベルト３０には、ベルト上に残留するトナー（現像剤）を回収するためにクリーナ４０が当接されている。
【００１６】
中間転写ベルト３０の下部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーに対応する４つの作像ユニット４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋが中間転写ベルト３０の回転方向（矢印Ａ方向）に沿って順に配置されている。
【００１７】
各作像ユニット４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋは、矢印Ｂ方向に回転駆動される感光体ドラム４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋをそれぞれ備えている。各感光体ドラム４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋの周囲には、その回転方向（矢印Ｂ方向）に沿って順に、感光体ドラム４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋの表面を均一帯電させる帯電器４６Ｙ，４６Ｍ，４６Ｃ，４６Ｋ、均一帯電した感光体ドラム４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋの表面に各色の画像データに応じて露光して静電潜像を形成する露光器４８Ｙ，４８Ｍ，４８Ｃ，４８Ｋ、前記静電潜像をイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーで現像して各トナー像を形成する現像器５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋに対向し、前記各色トナー像を中間転写ベルト３０上に一次転写する第１転写器５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｋ、および、一次転写後に感光体ドラム４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋ上に残留するトナーを回収するクリーナ５４Ｙ，５４Ｍ，５４Ｃ，５４Ｋがそれぞれ配置されている。
【００１８】
前記ローラ３８に支持された中間転写ベルト３０の外周には、中間転写ベルト３０上に一次転写されたトナー像を用紙に二次転写するための第２転写ローラ５６が圧接されおり、この圧接領域が二次転写領域になっている。また、第２転写ローラ５６の上方には、用紙上に二次転写されたトナー像を加熱定着させるための定着器６０が配置されている。
【００１９】
前記の構成を有する複写機１では、図示しない画像読み取り部にセットされた原稿画像がカラー画像である場合、画像読み取り部で読み取った画像データをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像データに分解し、これら各色画像データに基づき各作像ユニット４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋの露光器４８Ｙ，４８Ｍ，４８Ｃ，４８Ｋを時間差をもって発光させる。
【００２０】
作像ユニット４２Ｙでは、帯電、露光および現像により感光体ドラム４４Ｙ上に形成されたイエロートナー像が第１帯電器５２Ｙにより中間転写ベルト３０上に一次転写される。ついで、作像ユニット４２Ｍにおいて帯電、露光および現像により感光体ドラム４４Ｍ上に形成されたマゼンタトナー像が第１転写器５２Ｍにより中間転写ベルト３０上のイエロートナー像の上に重ねて一次転写される。
ついで同様に、作像ユニット４２Ｃで形成されたシアントナー像と、作像ユニット４２Ｋで形成されたブラックトナー像とが、中間転写ベルト３０上のイエロートナー像およびマゼンタトナー像の上に順次重ねて一次転写され、これにより中間転写ベルト３０上には４色重ねトナー画像が形成される。
【００２１】
その後、中間転写ベルト３０上に保持された４色重ねトナー画像は、中間転写ベルト３０の回転にしたがって二次転写領域に移動し、図示しない給紙部から二次転写領域に搬送されてきた用紙に第２転写ローラ５６の作用により一括して二次転写される。
【００２２】
用紙上に転写された４色重ねトナー画像は、定着器６０を通過する間に用紙に定着される。その後、用紙は図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００２３】
一方、原稿画像がモノクロ画像である場合、カラー用作像ユニット４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃは作動せず、ブラック用作像ユニット４２Ｋのみが作動して中間転写ベルト３０上にブラックトナー像が形成される。このブラックトナー像は、二次転写領域で用紙に転写され、定着器６０で定着されて排出される。
【００２４】
前記ＡＩＤＣセンサ１０は、図２に示すように、中間転写ベルト３０に対して正反射位置にそれぞれ配置された赤外光ＬＥＤ（発光部材）１２およびフォトダイオード（受光部材）１３と、フォトダイオード１３に対向して設けられた円板状のフィルタ（調光手段）１４とからなる。
【００２５】
フィルタ１４は、フォトダイオード１３で検出する光量をフォトダイオード１３の中心部１３ａとこの中心部１３ａの周辺とで異ならせるためのものである。
具体的には、例えばガラスまたは樹脂からなるフィルタ１４は、図３（ａ）に示すように、中心部に赤外光を吸収する物質を濃く塗布または分散し、その中心部の周辺では前記赤外光吸収物質を同心円状に次第に薄くなるように塗布または分散してある。これにより、フォトダイオード１３で検出する光量がフォトダイオード１３の中心部１３ａよりも前記中心部１３ａの周辺で多くなるようになっている。
【００２６】
なお、フィルタ１４は、図３（ａ）に示すものに限らず、中心部で光透過率が低くて中心部の周辺では光透過率が高くなっていればよく、赤外光吸収物質が他のパターン、例えば図３（ｂ）に示すように放射状に塗布または分散されていてもよい。
【００２７】
前記ＡＩＤＣセンサ１０では、中間転写ベルト３０の画像域外に形成されたトナーパターンＴにＬＥＤ１２により赤外光Ｌ１を照射する。トナーパターンＴがブラックトナーで形成されている場合、トナーパターンＴのトナー付着量が多くなるにつれて、中間転写ベルト３０上で正反射する赤外光Ｌ２が少なくなる。正反射光Ｌ２は、フィルタ１４の中心部を通過することで透過率は抑えられるものの或る程度は透過してフォトダイオード１３の中心部１３ａで検出される。これにより、ブラックトナーについては、ＬＥＤ１２の発光量を調整するか、あるいは、フォトダイオード１３の増幅率を調整することで、図８（ａ）に示すのと同様のセンサ出力を得ることができ、トナー付着量を正確に検出することができる。
一方、トナーパターンＴがイエロー、マゼンタまたはシアンのカラートナーで形成されている場合、カラートナーで乱反射された赤外光Ｌ２がフィルタ１４の中心部の周辺を透過してフォトダイオード１３で検出される。この場合、カラートナーの付着量が多くなるにつれて検出される乱反射赤外光Ｌ２の光量も多くなるので、図８（ｂ）に示すのと同様のセンサ出力を得ることができ、カラートナーについてもトナー付着量を正確に検出することができる。
【００２８】
このように本実施形態のＡＩＤＣセンサ１０によれば、中心部とその周辺部とで光の透過率が異なるフィルタ１４を設けるという簡単で安価な構成でありながら、ブラックおよびカラーの両方のトナーについて付着量を正確に検出することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では光の透過率を異ならせるためのパターンを有するフィルタ１４を設けたが、フィルタ１４を省略して、図３（ａ）または（ｂ）に示すような光吸収物質からなるパターンをフォトダイオード１３の表面または内部に設けてもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、フィルタ１４からなる調光手段を用いてフォトダイオード１３で検出する光量がフォトダイオード１３の中心部１３ａよりも前記中心部１３ａの周辺で多くなるようにしたが、例えばフィルタの数や形状を変えることによって、フォトダイオード１３で検出する光量がフォトダイオード１３の中心部１３ａの方が前記中心部１３ａの周辺よりも少なくなるようにしてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、トナー像を保持する被検出部材を中間転写ベルト３０としたが、これに限らず、被検出部材は感光体ドラムや用紙であってもよい。
【００３２】
さらに、本実施形態ではＡＩＤＣセンサ１０を複写機に用いた場合について説明したが、プリンタやファクシミリなどの他の画像形成装置に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  複写機の主要構成を示す図。
【図２】  ＡＩＤＣセンサの構成図。
【図３】  フィルタの平面図。
【図４】  第１従来例のＡＩＤＣセンサの構成図。
【図５】  第２従来例のＡＩＤＣセンサの構成図。
【図６】  第３従来例のＡＩＤＣセンサの構成図。
【図７】  第１従来例のＡＩＤＣセンサにおけるトナー付着量とセンサ出力の関係を示す図。
【図８】  第２および第３従来例のＡＩＤＣセンサにおけるトナー付着量とセンサ出力の関係を示す図。
【符号の説明】
１０…ＡＩＤＣセンサ（光量検出装置）、１２…ＬＥＤ（発光部材）、１３…フォトダイオード（受光部材）、１４…フィルタ（調光手段）、３０…中間転写ベルト（被検出部材）。
【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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