JP4107550B2 - トナー付着量検出方法，プログラム，装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射型の光量センサを用いるトナー付着量の検出とそれを実施する画像形成装置に関し、例えば、電子写真方式の複写機，ファクシミリ，プリンタ等に実施する。
【０００２】
【従来技術】
この種の画像形成装置で、転写紙上の画像濃度を常に一定で良好な状態に保つためには、像担持体の表面のトナー付着量を安定させる必要が有り、そのため像担持体表面のトナー付着量を反射型光センサであるトナー濃度センサにより検知し、検出値に応じて、現像剤のトナー濃度（トナー補充），現像バイアス，荷電量，露光レベル等の作像条件を調整する。特開２０００−１３１９００号公報には、基準条件で感光体上にトナーを付与して、その付着量をトナー濃度センサにより検出して、検出値に応じて現像バイアスを調整する濃度制御装置および方法が開示されている。
【０００３】
また最近ではカラートナーの付着量をより正確に検知するため、拡散反射光光量を測定するトナー濃度センサが提案されている（例えば特開平５−２４９７８７号公報）。カラートナーに赤外光を当てると拡散反射光を生じる。また拡散反射光光量はトナー付着量に応じて増加する特性を示すため、低付着量から高付着量まで感度よく測定することができる。
【０００４】
また、フルカラー画像形成装置の中には、感光体上ではなく中間転写体上でトナー付着量検知を行うものも提案されている。
【０００５】
トナー濃度センサ出力は、対向反射物すなわち検出対象面である感光体や中間転写体の経時劣化による反射率変化や、センサの経時汚れ、それぞれのロットバラツキ等により変化する。この為トナー付着量検知を行う前に、センサを校正するのが一般的である。ここで校正とは、センサ発光素子（ＬＥＤ等）の発光光量を調整しトナー付着量センサ出力を一定の値に調整することである。例えば前記特開２０００−１３１９００号公報に、その一形態が開示されている。
【０００６】
例えばトナー付着量センサ出力をＶｓ，像担持体表面トナー無しでのトナー付着量センサ出力をＶｓｇ，トナー付着量センサ出力が最低レベルであるＬＥＤオフの時のトナー濃度センサ出力をＶｓｏとすると、Ｂｋ（黒）トナー付着量が増えるに従いＶｓは低下し、やがて変化が無くなる。つまり低レベルに飽和する。この特性を図５に示す。Ｂｋ濃度検出でトナー濃度センサ出力が飽和した時ほぼＶｓ＝Ｖｓｏとなる。この特性を利用しトナー付着量センサでは、Ｖｓｇ−Ｖｓｏ＝一定、と成るように発光素子であるＬＥＤの光量を調整し、前記誤差要因に対しセンサの出力レベルを常に一定になる様に保っている。カラートナーでは、図５に示すように、トナー付着量が増えるに従い反射光量が増えるので、センサ出力レベルが上昇する。カラートナーの付着量も、センサー出力Ｖｓで把握できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検出対象面が像担持体である為、像担持体表面の経時劣化や、ＬＥＤ発光強度制御の分解能限界および許容誤差により、正確にはＶｓｇ−Ｖｓｏ＝一定にする事は困難であった。そのためトナー付着量センサ出力Ｖｓから計算されるトナー付着量に誤差が生じてしまう。ＬＥＤ発光強度制御の分解能を高くしすなわちセンサ出力のＡ／Ｄ変換の量子化誤差を小さくし、しかもセンサ出力が狙い値になったと判定する時の許容誤差を小さくすることにより論理的にはＬＥＤ発光強度制御の精度が向上する。しかし、細かくする分、発光光量をステップバイステップで狙い値に集束させる延べ時間が長くなる。しかも実際には、像担持体の周方向各点で、反射率にばらつきがあるので、センサ出力Ｖｓ読取分解能を高くする事や、許容誤差を小さくすることが、かえって狙い値への収束をみだし、ＬＥＤ発光強度制御を不安定にしてしまうことも考えられる。
【０００８】
本発明は、光反射型の光センサであるトナー濃度センサによるトナー付着量計測の精度を高くすることを第１の目的とし、センサの発光光量を狙い値とする光量調整を比較的に短時間でしかも安定して実行できるようにすることを第２の目的とし、トナー付着量を常に最適な状態に安定的に制御することを第３の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）検出対象面に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vsg)を読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲(A±3％)内とするように発光素子の照射光量(B)を調整する光量調整、及び、その後に、トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vs)を読取る付着量検出、を含むトナー付着量検出方法において、
前記付着量検出においては、読取った光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (B) の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベル (Vsg,Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg,Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsg,Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso)) を、トナー付着量検出レベルとする、ことを特徴とするトナー付着量検出方法。
【００１０】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【００１１】
これによれば、発光素子の光量を狙い値（Ａ）とする光量調整での、許容誤差（±３％）による光量調整誤差分（Ａ−（Ｖｓｇ，Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ））の補正をしたトナー付着量検出値が得られる。従って、許容誤差（±３％）を各段に小さくすること無く、精度が高いトナー付着量検出値を得ることが出来、しかも発光素子の光量を狙い範囲（Ａ±３％）に収束させる光量調整の所要時間の増大を回避できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（２）検出対象面に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vsg)を読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsgf-Vso) を狙い値範囲(A±3％)内とするように発光素子の照射光量(B)を調整する光量調整、及び、その後に、トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vs)を読取る付着量検出、を含むトナー付着量検出方法において、
前記光量調整においては、検出対象面の複数ｂ点に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取って第１平均レベル (Vsg) を求め、第１平均レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲 (A ± 3 ％ ) 内とするように発光素子の照射光量 (B) を調整してから、検出対象面の複数ｄ点、ｄ＞ｂ、に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取って第２平均レベル (Vsgf) を求め、
前記付着量検出においては、読取った反射光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、第２平均レベル (Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso)) を、トナー付着量検出レベルとする、ことを特徴とするトナー付着量検出方法。
【００１３】
これによれば、発光素子の光量を狙い値（Ａ）とする光量調整での、許容誤差（±３％）による光量調整誤差分（Ａ−（Ｖｓｇ，Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ））の補正をしたトナー付着量検出値が得られる。従って、許容誤差（±３％）を各段に小さくすること無く、精度が高いトナー付着量検出値を得ることが出来、しかも発光素子の光量を狙い範囲（Ａ±３％）に収束させる光量調整の所要時間の増大を回避できる。
【００１４】
加えて、前記光量調整において調整を終えた時更に、受光素子の反射光量信号の調整後レベル（Ｖｓｇｆ）を読取ってこれを、後のトナー付着量検出値の補正（Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ））に用いるので、例えば、許容誤差を大きくして光量調整時の反射光量信号の、狙い値への収束を早くしおよび又はサンプル数（計測値＝平均値を得るためのサンプリング回数ｂ）を少なくして光量調整に要する時間を短縮し、そして高密度及び又は広面積（ｄ）に渡る反射光量検出をしてそれらの平均値に基づいて補正値を精確に定める。これによれば、比較的に粗い光量調整でも、精確な補正値を得て、精度が高いトナー付着量検出値を得ることが出来る。
【００１５】
（３）前記検出対象面は、周回運動する顕像担持体であり、前記比に用いる、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (B) の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベル(Vsg,Vsgf)は、該顕像担持体の１周長以上の範囲にわたる読取レベルの平均値である、上記（１）又は（２）記載のトナー付着量検出方法。
【００１６】
上記（１）または（２）に記述の作用，効果に加えて、像担持体周方向の反射率変化を測定し平均化して使用する事で、像担持体の周方向の位置による反射率バラツキによる補正の誤差を最小限に抑える事ができ、より精度の高い安定したトナー付着量検出を行う事ができる。
【００１７】
（４）上記（１），（２）又は（３）の光量調整および付着量検出を含むトナー付着量検出を行う、コンピュータが実行するプログラム。これによれば、コンピュータ制御による画像形成装置において、上記（１），（２）又は（３）のトナー付着量検出を行って、（１），（２）又は（３）に記載の作用，効果を得ることが出来る。
【００１８】
（５）検出対象面に光を照射する発光素子、及び、検出対象面方向からの反射光を受光し、レベルが受光光量をあらわす光量信号を発生する受光素子を含むセンサ(8)；
光量調整モードの時に前記光量信号(Vsg)を読取り、該光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲 (A ± 3 ％ ) 内とするように発光素子の照射光量(B)を調整する光量調整手段(30,33)；及び、
トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号を読取り、読取った光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (B) の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベル (Vsg,Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg,Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsg,Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso)) を、トナー付着量検出レベルとする付着量検出手段 (30,33)；
を備えるトナー付着量検出装置。
【００１９】
このトナー付着量検出装置を用いて、上記（１）又は（２）に記載のトナー付着量検出を行うことが出来、上記（１）又は（２）に記載の作用，効果を得ることが出来る。
【００２０】
（６）感光体(1)，これを荷電する手段(4)，感光体の荷電面に画像を表すための光を照射する露光手段(5)，これによって形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段(6a〜6d)，顕像化したトナー像を、直接に又は中間転写媒体(9)を介して間接に転写紙に転写する手段，感光体又は中間転写媒体に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vsg)を読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲(A±3％)内とするように発光素子の照射光量(B)を調整するセンサ光量調整手段(30,33)、及び、その後トナー付着量を検出するために基準条件で感光体又は中間転写媒体にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で感光体又は中間転写媒体に光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vs)を読取り読取値に対応して作像条件を調整する画像濃度調整手段(30,33)、を備える画像形成装置において、
前記画像濃度調整手段(30,33)は、前記付着量検出においては、読取った光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (b) の光を感光体又は中間転写媒体に照射したときの受光素子の光量信号のレベル (Vsg,Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg,Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsg,Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso))に基づいて、作像条件を調整することを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
これによれば、トナー濃度計測の精度が向上し、トナー付着量を常に最適な状態に安定的に制御して画像品質の低下や異常画像を防止することができ、経時的にも画像形成品質を安定にすることができる。
【００２２】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２３】
【実施例】
図１に、本発明の一実施例であるカラープリンタ４０を示す。図１に於いて、１はベルト状像担持体たる可撓性の感光体ベルトであり、感光体ベルト１は、回動ローラ２，３間に架設され、回動ローラ２の回転駆動により図中矢印Ａ方向（時計方向）に搬送される。図中４は、感光体ベルト１表面を均一に帯電する帯電チャージャ、図中５は、像書込みユニットであるレーザ露光装置である。また、図中６はカラー現像装置であり、６ａはマゼンタ、６ｂはシアン、６ｃはイエロー、６ｄは黒現像ユニットである。
【００２４】
更に、図中９は、像担持体かつ中間転写媒体たる中間転写ベルトであり、中間転写ベルト９は回動ローラ１０−１２に架設され、回動ローラ１０の回転駆動により図中矢印Ｂ方向（反時計方向）に搬送される。感光体ベルト１と、中間転写ベルト９は、感光体ベルト１の無記号の回動ローラ部で接触している。該接触部の中間転写ベルト９側には、導電性を有するバイアスローラ１３が、中間転写ベルト１０裏面に所定の条件で接触している。
【００２５】
感光体ベルト１は帯電チャージャ４により一様に帯電された後、レーザ露光装置５による、画像記録信号で変調されたレーザ光の走査により、露光される。これにより感光体ベルト１上に静電潜像が形成される。ここで、レーザ光を変調する画像記録信号は、所望のフルカラー画像をマゼンタ，シアン，イエロー、及び黒（Ｂｋ）の色情報に分解した、各色（単色）宛てのものであり、１色宛ての静電潜像の形成と、現像装置６ａ−６ｄの中の該色宛のものによる現像が、色数分（例えばマゼンタ，シアン，イエロー、及び黒、計４回）繰返される。現像により現われた顕像（トナー像）は、それぞれ中間転写ベルト９に重ね合わせ転写される。
【００２６】
即ち、図中矢印Ａ方向に回転する感光体ベルト１上に形成される各単色画像（トナー像）は、感光体ベルト１と同期して図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト９上に、マゼンタ，シアン，イエロー、及び黒の単色毎に、バイアスローラ１３に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。中間転写ベルト９上に重ね合わされたマゼンタ，シアン，イエロー、及び黒の画像は、給紙台１６の給紙カセット１６ａから給紙ローラ１７，搬送ローラ対１８ａ，１８ｂ、レジストローラ対１９ａ，１９ｂを経て転写ローラ１４へ搬送された転写紙上に一括転写される。転写終了後、転写紙上のトナー像は定着装置２０により転写紙に定着（加熱圧着）される。これによりフルカラー画像が完成し、転写紙は、排紙ローラ対２１ａ，２１ｂを経て排紙スタック部２２に排出される。
【００２７】
なお、図中７は、感光体ベルト１に常時当接し、感光体ベルト１上のトナーを拭い取るクリーニングブレード、図中１５は、中間転写ベルト９のクリーニング装置で、該クリーニング装置１５のクリーニングブラシ１５ａは、画像形成動作中には中間転写ベルト１０表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙上に転写された後に中間転写ベルト１０表面に当接される。
【００２８】
また、感光体ベルト１，帯電チャージャ４，中間転写ベルト９，クリーニング装置７，１５は、プロセスカートリッジに一体的に組付けられてユニット化されている。
【００２９】
８が、感光体ベルト１上のトナー付着量を検出するためのトナー付着量センサである。今回使用したトナー付着量センサ８は、発光部が赤外発光ダイオード、拡散反射光受光部がフォトダイオードの、フォトダイオードの受光量に応じたレベルの電圧Ｖｓ即ち検出信号を発生し出力するもの、即ち、拡散反射光光量を測定するトナー濃度センサ、である。
【００３０】
図２に、図１に示すフルカラープリンタの電気システムの概要を示す。図２はメインコントローラ３０を中心に、制御装置を図示したものである。メインコントローラ３０は、プリンタ４０の全体を制御する。メインコントローラ３０には、オペレータに対する表示と、オペレータからの機能設定入力制御を行う操作／表示ボードＯＰＢが接続され、増設用のスキャナ６０および増設用の自動原稿供給装置ＡＤＦの制御，原稿画像を画像メモリに書き込む制御、および、画像メモリからの作像を行う制御等を行う、スキャナコントローラ３２，プリンタコントローラ３６および画像処理ユニット（ＩＰＵ）５０も接続されている。また、カラープリンタ４０内にあって荷電、露光、現像、給紙、転写、定着ならびに転写紙搬送を行う作像エンジンの制御を行うエンジンコントローラ３３、等の分散制御装置が接続されている。各分散制御装置とメインコントローラ３０は、必要に応じて機械の状態、動作指令のやりとりを行っている。また、紙搬送等に必要なメインモータ、各種クラッチも、メインコントローラ３０内の図示しないドライバに接続されている。エンジンコントローラ３３には、トナー濃度センサ８を駆動し、その検出信号をメインコントローラ３０のＡ／Ｄ変換ポートに与えるセンサドライバがある。
【００３１】
プリンタコントローラ３６は、パソコンなど外部からの画像及びプリント指示するコマンドを解析し、画像データとして、印刷できる状態にビットマップ展開し、メインコントローラ３０を介して、プリンタ４０を駆動して画像データをプリントアウトする。画像及びコマンドをＬＡＮ及びパラレルＩ／Ｆを通じて受信し動作するために、ＬＡＮコントロール３９とパラレルＩ／Ｆ３８がある。
【００３２】
ＦＡＸコントローラ３７は、フアクシミリ送信指示があるときには、メインコントローラ３０を介してスキャナ６０およびＩＰＵ５０を駆動して原稿の画像を読んで、画像データを、通信コントロール４０およびＰＢＸを介して、ファクシミリ通信回線に送出する。通信回線からファクシミリの呼びを受け画像データを受信すると、メインコントローラ３０を介して、プリンタ４０を駆動して画像データをプリントアウトする。
【００３３】
図３に、メインコントローラ３０の、画像形成制御のメインフローを示す。まず、電源が投入されるとイニシャライズ（ＩＬ）を行う（ステップ１：以下カッコ内ではステップと言う語を省略する）。イニシャライズ（ＩＬ）では各種ポートの設定，レジスタ等のクリア，出力ポートリセットおよびドアオープンやジャム発生等の異常発生時の処理をする異常チェック（ＥＭ）、および、光量調整のインターバルを監視するためのプリント枚数ｎをクリアする等を行う。その後、待機モード処理（ＷＴ）を行う（２）。待機モード処理（ＷＴ）では、操作部からのキー入力の読み込み，定着温度（立ち上げ）処理および異常チェック（ＥＭ）等を行う。次に、コピー可の状態となり（３）、スタート指示があると（４）像形成前モード処理（ＦＴ）を行う（５）。前モード処理（ＦＴ）では、駆動モータ，ベルト１，９周りの機器への出力の決定等の準備処理，プリントのセット枚数（ＮＫ）のレジスタＮｓｅｔへの設定および異常チェック（ＥＭ）等を行う。次に、光量調整のインターバルを監視するためのプリント枚数ｎが０（電源投入直後）か、あるいは設定値Ｎｓｈ以上（光量調整タイミング）かをチェックして（６）、いずれにも該当しないとプリントモード処理（ＣＰ）（９）に進むが、いずれかに該当すると後述する「センサ校正」（７）を実施しそしてプリント枚数ｎをクリアしてから（８）、プリントモード処理（ＣＰ）（９）に進み、そしてトナー補給処理（１０）を行う。
【００３４】
プリントモード処理（ＣＰ）（９）では、プリントサイクルに応じた像形成プロセス処理，紙搬送処理および異常チェック（ＥＭ）等を行う。
【００３５】
プリントモード処理（９）およびトナー補給処理（１０）がともに終了すると（１１）、レジスタｎおよびコピー枚数を示すレジスタＣＣＯＰＹを１インクリメントし（１２，１３）、プリント枚数（ＣＣＯＰＹ）がセット枚数（Ｎｓｅｔ）に達したかをチェックして（１４）、達しないとまたプリントモード処理（９）に進んでステップ９〜１４の処理を繰り返す。
【００３６】
プリント枚数（ＣＣＯＰＹ）がセット枚数（Ｎｓｅｔ）になると（１４）、レジスタＣＣＯＰＹを０にセットして（１５）、後モード処理（ＬＴ）を行う（１６）。後モード処理（ＬＴ）では、ベルト１，９周りの機器への出力のオフ等の後処理，排紙処理および異常チェック（ＥＭ）等を行う。そして待機モード処理（ＷＴ）（２）にもどる。従って、本実施例では、「センサ校正」（７）は実質上、電源投入時ならびに電源投入後設定枚数Ｎｓｈ以上の枚数のプリントをして、しかも、新たにプリントスタート指示があつたとき、に実施する。
【００３７】
図４に、「センサ校正」（７）の内容を示す。「センサ校正」（７）に進むとメインコントローラ３０は、まずトナー濃度センサ８のＬＥＤをオフ（通電なし：発光なし）にした状態でのトナー付着量センサ８の出力Ｖｓｏを測定しＮＶＲＡＭすなわち不揮発メモリに記憶する。この時感光体ベルト１は定速回転状態であり、センサ８の出力の、Ａ／Ｄ変換による読み込みは、ａ（数十）回以上行い、それらの平均値をＶｓｏとしてＮＶＲＡＭに書込む（２１）。これは測定時の検知ノイズやベルト上の検出位置によるばらつきの影響をなるべく無くす為である。以下の検知時にも同様の目的で多数回の検出値読込みと平均値算出をする。
【００３８】
次にコントローラ３０は、感光体ベルト１は定速回転状態にしたまま、計測動作回数ｃを０に初期化して（２２）、センサ８のＬＥＤをオンにする（２３）。このときセンサ８への通電レベル指示値Ｂは、ＮＶＲＡＭに記憶している光量値Ｖｓｇｆ（前回のセンサ校正で調整した結果値）を得たときのものであり、光量値ＶｓｇｆとともにＮＶＲＡＭに記憶しているものである。なお、本書において、コントローラ３０が前記センサ８の光量（ベルト１による反射光量）を狙い値に調整するために操作するものは、センサ８へのＬＥＤ通電レベル指示値Ｂである。検出対象面の状態とセンサ周りの環境が同一であり、センサに経時変化がない場合、通電レベル指示値Ｂが同一であると検出光量が同一となり、光量値とＬＥＤ通電レベル指示値Ｂとは、実質上１対１の対応関係がある。
【００３９】
さらにコントローラ３０は、センサ８の出力を、ｂ（数十）回以上、Ａ／Ｄ変換によって読込み、それらの平均値Ｖｓｇを算出し、計測動作回数ｃを１インクレメントする（２３）。ＶｓｇからＶｓｏを引いた値が実質の感光体反射光量であり、この値をより精度良く校正する事でトナー付着量検出精度が向上する。この感光体反射光量の狙い値Ａは一般的に１〜５Ｖ程度である。
【００４０】
次にコントローラ３０は、まずＶｓｇ−Ｖｓｏを狙い値Ａに大まかに近づける為、Ｖｓｇ−ＶｓｏがＡ±２０％に入るか判断し（２４）、入らない場合はセンサ８へのＬＥＤ通電レベル指示値Ｂを変更する（２５）。今回の場合Ｂは、８ビットで表される０〜２５５値まで設定できる分解能であり、例えばＢ＝１５０でＶｓｇ−Ｖｓｏ＞Ａだった時、Ｂは１４０に設定され、もう一度計測を行ってＶｓｇを算出し（２３）、Ｖｓｇ−ＶｓｏがＡ±２０％になるまで繰り返えす（２３−２４−２５−２６−２３）。この繰り返しによりｎ＝２５回以上になった場合、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂは０か２５５に達していると考えられ、校正ＮＧ（校正不可）と判断しエラーとして、センサ校正（７）を終了する（２６−２７−３６−リターン）。
【００４１】
Ａ±２０％に入った場合、Ｖｓｇ−Ｖｓｏを高精度にＡに近づける為、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂを１ずつ変化させ（３０）、今度はＶｓｇ−ＶｓｏがＡ±３％になったかをチエックする（２８−２９）。この繰り返しによりｎ＝３５回以上になった場合、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂは０か２５５に達していると考えられ、校正ＮＧ（校正不可）と判断しエラーとして、センサ校正（７）を終了する（３１−３２−３６−リターン）。ｎ＝３５回未満でＶｓｇ−ＶｓｏがＡ±３％以内になると、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂの検索を終える。この高精度調整において、狙い値の範囲をＡ±３％とした。これを更に狭い範囲とし通電レベル指示値およびＡ／Ｄ変換の分解能を８ビット（２５６値）より大きくすれば、光量調整精度はより向上しさせる事ができるが、その分センサ８とその出力を読み取るＡ／Ｄ変換器のコストＵＰと校正時間の増加につながる。
【００４２】
Ｖｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入った場合、これでＬＥＤ光量設定値およびＬＥＤ通電レベル指示値Ｂは決定される。しかしこの光量設定値は±３％の誤差を持っており、校正の度に６％以内の変動が予想される。
【００４３】
そこでこの６％以内の変動を補正する為、ＬＥＤ光量設定値（ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂ）での感光体反射光量Ｖｓｇ−Ｖｓｏと狙い値Ａから補正係数Ｋ、
Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇ−Ｖｓｏ）
を求めておく。
【００４４】
この時（Ｖｓｇ−Ｖｓｏ）は、感光体ベルトの周方向の反射光量ムラや測定時の検知ノイズの影響を無くす為、感光体ベルト１の一周長以上測定し平均化する事が望ましい。
【００４５】
そこでこの実施例ではコントローラ３０は、感光体ベルト１の定速駆動を継続し、且つＶｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入った時のＬＥＤ通電レベル指示値Ｂでのセンサ８の発光を継続して、感光体ベルト１の一周長以上に渡るｄ（数十）回以上、センサ８の出力を、Ａ／Ｄ変換によって読込み、それらの平均値Ｖｓｇｆを算出し、補正係数Ｋ、
Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ）
を求めて（３３，３４）、ＮＶＲＡＭに、このときのＬＥＤ通電レベル指示値Ｂ，光量設定値Ｖｓｇｆおよび補正係数Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ）を書込む（３５）。ｄ＞ａ，ｂである。センサ校正の所要時間を短くするためには、ａ，ｂを小さい値にし、センサ校正の精度を高くするためには、ｄを大きい値にするのが好ましい。
【００４６】
図５は、トナー付着量センサ８の出力特性を示したものである。図３に示すトナー補給処理（１０）でコントローラ３０は、各色宛ての基準作像条件で、プリントモード処理（ＣＰ）で像形成をした各色のトナーマークを感光体ベルト１上に順次に形成して、センサ８の光量を「センサ校正」（７）で調整した値に設定して、すなわち、ＮＶＲＡＭにステップ２１で書きこんだＶｓｏならびにステップ３５（図４）で書込んだＬＥＤ通電レベル指令値Ｂおよび補正値Ｋを読出してＬＥＤ通電レベル指令値Ｂをセンサ８に与えてＬＥＤをオンにして、各色トナーマークのセンサ８の検出レベルをＡ／Ｄ変換して読込み、読込み値ＶｓからＶｓｏを減算して、差値（Ｖｓ−Ｖｓｏ）に、補正値Ｋを乗算してから、各色宛ての読取り信号／トナー付着量変換特性（変換用ＲＯＭ：図５の変換特性）に基づいて、Ｋ・（Ｖｓ−Ｖｓｏ）を、トナー付着量に変換する。そして、トナー付着量が下限設定値以下であると、該当の現像器にトナーを補給する。下限設定値を超え上限設定値未満のときにはその現像色に関してはなにもしない。上限設定値以上であると、上限設定値を超える分該当の色の現像バイアス値を、低濃度現像側に変更する。
【００４７】
このときＶｓには、最大６％予想される光量調整誤差バラツキがあり得るが、Ｋ・（Ｖｓ−Ｖｓｏ）では、誤差バラツキがほぼ０％になり、トナー付着量計測値Ｋ・（Ｖｓ−Ｖｓｏ）の精度が高い。
【００４８】
なお、上記実施例ではＶｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入ってから、更に、感光体ベルト１の一周長以上に渡るｄ（数十）回以上、センサ８の出力を、Ａ／Ｄ変換によって読込み、それらの平均値Ｖｓｇｆを算出し、補正係数Ｋを求めるが、上記実施例の１変形例では、Ｖｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入ったときの該Ｖｓｇを算出して、これに基づいて補正値Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇ−Ｖｓｏ）を算出する。この場合も、感光体ベルト１の周方向の反射光量ムラや測定時の検知ノイズの影響を無くす為、感光体ベルト１の一周長以上測定し平均化する。即ち、ステツプ２８のセンサ検出値の読み込みを、ステップ３３と同様にする。
【００４９】
これにより上記実施例のステップ３３の多点のセンサ検出値読込み（サンプリング）は省略となるが、上記変形例では、ステツプ２８を何回も繰返す可能性があるので、ステップ２８のサンプリング回数は少ないほど好ましい。この観点から、上記実施例の方が、センサ校正の全体としての、校正精度を高くしかつ所要時間は短くする上で、好ましいと考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を一態様で実施するフルカラープリンタ４０の機構概要を示す縦断面図である。
【図２】 図１に示すプリンタ４０の電気系システムの概要を示すブロック図である。
【図３】 図１に示すメインコントローラ３０の像形成プロセス制御の概要を示すフローチャートである。
【図４】 図３に示す「センサ校正」（７）の内容を示すフローチャートである。
【図５】 図１に示すトナー濃度センサ８のトナー付着量検出特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１：感光体ベルト ２，３：回動ローラ
４：帯電チャージャ ５：レーザ露光装置
６ａ−６ｄ：現像ユニット ７：クリーニングブレード
８：トナー付着量センサ ９：中間転写ベルト
１０−１２：回動ローラ １３：バイアスローラ
１４：転写ローラ １５：クリーニング装置
１５ａ：クリーニングブラシ
１６：クリーニング装置 １７：給紙ローラ
１８ａ，１８ｂ：搬送ローラ対
１９ａ，１９ｂ：レジストローラ対
２０：定着装置 ２１ａ，２１ｂ：排紙ローラ対
２２：排紙スタック部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射型の光量センサを用いるトナー付着量の検出とそれを実施する画像形成装置に関し、例えば、電子写真方式の複写機，ファクシミリ，プリンタ等に実施する。
【０００２】
【従来技術】
この種の画像形成装置で、転写紙上の画像濃度を常に一定で良好な状態に保つためには、像担持体の表面のトナー付着量を安定させる必要が有り、そのため像担持体表面のトナー付着量を反射型光センサであるトナー濃度センサにより検知し、検出値に応じて、現像剤のトナー濃度（トナー補充），現像バイアス，荷電量，露光レベル等の作像条件を調整する。特開２０００−１３１９００号公報には、基準条件で感光体上にトナーを付与して、その付着量をトナー濃度センサにより検出して、検出値に応じて現像バイアスを調整する濃度制御装置および方法が開示されている。
【０００３】
また最近ではカラートナーの付着量をより正確に検知するため、拡散反射光光量を測定するトナー濃度センサが提案されている（例えば特開平５−２４９７８７号公報）。カラートナーに赤外光を当てると拡散反射光を生じる。また拡散反射光光量はトナー付着量に応じて増加する特性を示すため、低付着量から高付着量まで感度よく測定することができる。
【０００４】
また、フルカラー画像形成装置の中には、感光体上ではなく中間転写体上でトナー付着量検知を行うものも提案されている。
【０００５】
トナー濃度センサ出力は、対向反射物すなわち検出対象面である感光体や中間転写体の経時劣化による反射率変化や、センサの経時汚れ、それぞれのロットバラツキ等により変化する。この為トナー付着量検知を行う前に、センサを校正するのが一般的である。ここで校正とは、センサ発光素子（ＬＥＤ等）の発光光量を調整しトナー付着量センサ出力を一定の値に調整することである。例えば前記特開２０００−１３１９００号公報に、その一形態が開示されている。
【０００６】
例えばトナー付着量センサ出力をＶｓ，像担持体表面トナー無しでのトナー付着量センサ出力をＶｓｇ，トナー付着量センサ出力が最低レベルであるＬＥＤオフの時のトナー濃度センサ出力をＶｓｏとすると、Ｂｋ（黒）トナー付着量が増えるに従いＶｓは低下し、やがて変化が無くなる。つまり低レベルに飽和する。この特性を図５に示す。Ｂｋ濃度検出でトナー濃度センサ出力が飽和した時ほぼＶｓ＝Ｖｓｏとなる。この特性を利用しトナー付着量センサでは、Ｖｓｇ−Ｖｓｏ＝一定、と成るように発光素子であるＬＥＤの光量を調整し、前記誤差要因に対しセンサの出力レベルを常に一定になる様に保っている。カラートナーでは、図５に示すように、トナー付着量が増えるに従い反射光量が増えるので、センサ出力レベルが上昇する。カラートナーの付着量も、センサー出力Ｖｓで把握できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検出対象面が像担持体である為、像担持体表面の経時劣化や、ＬＥＤ発光強度制御の分解能限界および許容誤差により、正確にはＶｓｇ−Ｖｓｏ＝一定にする事は困難であった。そのためトナー付着量センサ出力Ｖｓから計算されるトナー付着量に誤差が生じてしまう。ＬＥＤ発光強度制御の分解能を高くしすなわちセンサ出力のＡ／Ｄ変換の量子化誤差を小さくし、しかもセンサ出力が狙い値になったと判定する時の許容誤差を小さくすることにより論理的にはＬＥＤ発光強度制御の精度が向上する。しかし、細かくする分、発光光量をステップバイステップで狙い値に集束させる延べ時間が長くなる。しかも実際には、像担持体の周方向各点で、反射率にばらつきがあるので、センサ出力Ｖｓ読取分解能を高くする事や、許容誤差を小さくすることが、かえって狙い値への収束をみだし、ＬＥＤ発光強度制御を不安定にしてしまうことも考えられる。
【０００８】
本発明は、光反射型の光センサであるトナー濃度センサによるトナー付着量計測の精度を高くすることを第１の目的とし、センサの発光光量を狙い値とする光量調整を比較的に短時間でしかも安定して実行できるようにすることを第２の目的とし、トナー付着量を常に最適な状態に安定的に制御することを第３の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）検出対象面に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vsg)を読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲(A±3％)内とするように発光素子の照射光量(B)を調整する光量調整、及び、その後に、トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vs)を読取る付着量検出、を含むトナー付着量検出方法において、
前記付着量検出においては、読取った光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (B) の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベル (Vsg,Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg,Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsg,Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso)) を、トナー付着量検出レベルとする、ことを特徴とするトナー付着量検出方法。
【００１０】
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【００１１】
これによれば、発光素子の光量を狙い値（Ａ）とする光量調整での、許容誤差（±３％）による光量調整誤差分（Ａ−（Ｖｓｇ，Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ））の補正をしたトナー付着量検出値が得られる。従って、許容誤差（±３％）を各段に小さくすること無く、精度が高いトナー付着量検出値を得ることが出来、しかも発光素子の光量を狙い範囲（Ａ±３％）に収束させる光量調整の所要時間の増大を回避できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（２）検出対象面に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vsg)を読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsgf-Vso) を狙い値範囲(A±3％)内とするように発光素子の照射光量(B)を調整する光量調整、及び、その後に、トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vs)を読取る付着量検出、を含むトナー付着量検出方法において、
前記光量調整においては、検出対象面の複数ｂ点に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取って第１平均レベル (Vsg) を求め、第１平均レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲 (A ± 3 ％ ) 内とするように発光素子の照射光量 (B) を調整してから、検出対象面の複数ｄ点、ｄ＞ｂ、に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取って第２平均レベル (Vsgf) を求め、
前記付着量検出においては、読取った反射光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、第２平均レベル (Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso)) を、トナー付着量検出レベルとする、ことを特徴とするトナー付着量検出方法。
【００１３】
これによれば、発光素子の光量を狙い値（Ａ）とする光量調整での、許容誤差（±３％）による光量調整誤差分（Ａ−（Ｖｓｇ，Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ））の補正をしたトナー付着量検出値が得られる。従って、許容誤差（±３％）を各段に小さくすること無く、精度が高いトナー付着量検出値を得ることが出来、しかも発光素子の光量を狙い範囲（Ａ±３％）に収束させる光量調整の所要時間の増大を回避できる。
【００１４】
加えて、前記光量調整において調整を終えた時更に、受光素子の反射光量信号の調整後レベル（Ｖｓｇｆ）を読取ってこれを、後のトナー付着量検出値の補正（Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ））に用いるので、例えば、許容誤差を大きくして光量調整時の反射光量信号の、狙い値への収束を早くしおよび又はサンプル数（計測値＝平均値を得るためのサンプリング回数ｂ）を少なくして光量調整に要する時間を短縮し、そして高密度及び又は広面積（ｄ）に渡る反射光量検出をしてそれらの平均値に基づいて補正値を精確に定める。これによれば、比較的に粗い光量調整でも、精確な補正値を得て、精度が高いトナー付着量検出値を得ることが出来る。
【００１５】
（３）前記検出対象面は、周回運動する顕像担持体であり、前記比に用いる、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (B) の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベル(Vsg,Vsgf)は、該顕像担持体の１周長以上の範囲にわたる読取レベルの平均値である、上記（１）又は（２）記載のトナー付着量検出方法。
【００１６】
上記（１）または（２）に記述の作用，効果に加えて、像担持体周方向の反射率変化を測定し平均化して使用する事で、像担持体の周方向の位置による反射率バラツキによる補正の誤差を最小限に抑える事ができ、より精度の高い安定したトナー付着量検出を行う事ができる。
【００１７】
（４）上記（１），（２）又は（３）の光量調整および付着量検出を含むトナー付着量検出を行う、コンピュータが実行するプログラム。これによれば、コンピュータ制御による画像形成装置において、上記（１），（２）又は（３）のトナー付着量検出を行って、（１），（２）又は（３）に記載の作用，効果を得ることが出来る。
【００１８】
（５）検出対象面に光を照射する発光素子、及び、検出対象面方向からの反射光を受光し、レベルが受光光量をあらわす光量信号を発生する受光素子を含むセンサ(8)；
光量調整モードの時に前記光量信号(Vsg)を読取り、該光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲 (A ± 3 ％ ) 内とするように発光素子の照射光量(B)を調整する光量調整手段(30,33)；及び、
トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号を読取り、読取った光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (B) の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベル (Vsg,Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg,Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsg,Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso)) を、トナー付着量検出レベルとする付着量検出手段 (30,33)；
を備えるトナー付着量検出装置。
【００１９】
このトナー付着量検出装置を用いて、上記（１）又は（２）に記載のトナー付着量検出を行うことが出来、上記（１）又は（２）に記載の作用，効果を得ることが出来る。
【００２０】
（６）感光体(1)，これを荷電する手段(4)，感光体の荷電面に画像を表すための光を照射する露光手段(5)，これによって形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段(6a〜6d)，顕像化したトナー像を、直接に又は中間転写媒体(9)を介して間接に転写紙に転写する手段，感光体又は中間転写媒体に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vsg)を読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg-Vso) を狙い値範囲(A±3％)内とするように発光素子の照射光量(B)を調整するセンサ光量調整手段(30,33)、及び、その後トナー付着量を検出するために基準条件で感光体又は中間転写媒体にトナーを付与し、該調整した照射光量(B)で感光体又は中間転写媒体に光を照射して受光素子の光量信号のレベル(Vs)を読取り読取値に対応して作像条件を調整する画像濃度調整手段(30,33)、を備える画像形成装置において、
前記画像濃度調整手段(30,33)は、前記付着量検出においては、読取った光量信号のレベル(Vs)と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vs − Vso)に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量 (b) の光を感光体又は中間転写媒体に照射したときの受光素子の光量信号のレベル (Vsg,Vsgf) と光を照射しない受光素子の光量信号のレベル (Vso) との差 (Vsg,Vsgf − Vso) に対する前記狙い値範囲内の狙い値 (A) の比 (K ＝ A/(Vsg,Vsgf − Vso)) を乗算したレベル (k ・ (Vs − Vso))に基づいて、作像条件を調整することを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
これによれば、トナー濃度計測の精度が向上し、トナー付着量を常に最適な状態に安定的に制御して画像品質の低下や異常画像を防止することができ、経時的にも画像形成品質を安定にすることができる。
【００２２】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２３】
【実施例】
図１に、本発明の一実施例であるカラープリンタ４０を示す。図１に於いて、１はベルト状像担持体たる可撓性の感光体ベルトであり、感光体ベルト１は、回動ローラ２，３間に架設され、回動ローラ２の回転駆動により図中矢印Ａ方向（時計方向）に搬送される。図中４は、感光体ベルト１表面を均一に帯電する帯電チャージャ、図中５は、像書込みユニットであるレーザ露光装置である。また、図中６はカラー現像装置であり、６ａはマゼンタ、６ｂはシアン、６ｃはイエロー、６ｄは黒現像ユニットである。
【００２４】
更に、図中９は、像担持体かつ中間転写媒体たる中間転写ベルトであり、中間転写ベルト９は回動ローラ１０−１２に架設され、回動ローラ１０の回転駆動により図中矢印Ｂ方向（反時計方向）に搬送される。感光体ベルト１と、中間転写ベルト９は、感光体ベルト１の無記号の回動ローラ部で接触している。該接触部の中間転写ベルト９側には、導電性を有するバイアスローラ１３が、中間転写ベルト１０裏面に所定の条件で接触している。
【００２５】
感光体ベルト１は帯電チャージャ４により一様に帯電された後、レーザ露光装置５による、画像記録信号で変調されたレーザ光の走査により、露光される。これにより感光体ベルト１上に静電潜像が形成される。ここで、レーザ光を変調する画像記録信号は、所望のフルカラー画像をマゼンタ，シアン，イエロー、及び黒（Ｂｋ）の色情報に分解した、各色（単色）宛てのものであり、１色宛ての静電潜像の形成と、現像装置６ａ−６ｄの中の該色宛のものによる現像が、色数分（例えばマゼンタ，シアン，イエロー、及び黒、計４回）繰返される。現像により現われた顕像（トナー像）は、それぞれ中間転写ベルト９に重ね合わせ転写される。
【００２６】
即ち、図中矢印Ａ方向に回転する感光体ベルト１上に形成される各単色画像（トナー像）は、感光体ベルト１と同期して図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト９上に、マゼンタ，シアン，イエロー、及び黒の単色毎に、バイアスローラ１３に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。中間転写ベルト９上に重ね合わされたマゼンタ，シアン，イエロー、及び黒の画像は、給紙台１６の給紙カセット１６ａから給紙ローラ１７，搬送ローラ対１８ａ，１８ｂ、レジストローラ対１９ａ，１９ｂを経て転写ローラ１４へ搬送された転写紙上に一括転写される。転写終了後、転写紙上のトナー像は定着装置２０により転写紙に定着（加熱圧着）される。これによりフルカラー画像が完成し、転写紙は、排紙ローラ対２１ａ，２１ｂを経て排紙スタック部２２に排出される。
【００２７】
なお、図中７は、感光体ベルト１に常時当接し、感光体ベルト１上のトナーを拭い取るクリーニングブレード、図中１５は、中間転写ベルト９のクリーニング装置で、該クリーニング装置１５のクリーニングブラシ１５ａは、画像形成動作中には中間転写ベルト１０表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙上に転写された後に中間転写ベルト１０表面に当接される。
【００２８】
また、感光体ベルト１，帯電チャージャ４，中間転写ベルト９，クリーニング装置７，１５は、プロセスカートリッジに一体的に組付けられてユニット化されている。
【００２９】
８が、感光体ベルト１上のトナー付着量を検出するためのトナー付着量センサである。今回使用したトナー付着量センサ８は、発光部が赤外発光ダイオード、拡散反射光受光部がフォトダイオードの、フォトダイオードの受光量に応じたレベルの電圧Ｖｓ即ち検出信号を発生し出力するもの、即ち、拡散反射光光量を測定するトナー濃度センサ、である。
【００３０】
図２に、図１に示すフルカラープリンタの電気システムの概要を示す。図２はメインコントローラ３０を中心に、制御装置を図示したものである。メインコントローラ３０は、プリンタ４０の全体を制御する。メインコントローラ３０には、オペレータに対する表示と、オペレータからの機能設定入力制御を行う操作／表示ボードＯＰＢが接続され、増設用のスキャナ６０および増設用の自動原稿供給装置ＡＤＦの制御，原稿画像を画像メモリに書き込む制御、および、画像メモリからの作像を行う制御等を行う、スキャナコントローラ３２，プリンタコントローラ３６および画像処理ユニット（ＩＰＵ）５０も接続されている。また、カラープリンタ４０内にあって荷電、露光、現像、給紙、転写、定着ならびに転写紙搬送を行う作像エンジンの制御を行うエンジンコントローラ３３、等の分散制御装置が接続されている。各分散制御装置とメインコントローラ３０は、必要に応じて機械の状態、動作指令のやりとりを行っている。また、紙搬送等に必要なメインモータ、各種クラッチも、メインコントローラ３０内の図示しないドライバに接続されている。エンジンコントローラ３３には、トナー濃度センサ８を駆動し、その検出信号をメインコントローラ３０のＡ／Ｄ変換ポートに与えるセンサドライバがある。
【００３１】
プリンタコントローラ３６は、パソコンなど外部からの画像及びプリント指示するコマンドを解析し、画像データとして、印刷できる状態にビットマップ展開し、メインコントローラ３０を介して、プリンタ４０を駆動して画像データをプリントアウトする。画像及びコマンドをＬＡＮ及びパラレルＩ／Ｆを通じて受信し動作するために、ＬＡＮコントロール３９とパラレルＩ／Ｆ３８がある。
【００３２】
ＦＡＸコントローラ３７は、フアクシミリ送信指示があるときには、メインコントローラ３０を介してスキャナ６０およびＩＰＵ５０を駆動して原稿の画像を読んで、画像データを、通信コントロール４０およびＰＢＸを介して、ファクシミリ通信回線に送出する。通信回線からファクシミリの呼びを受け画像データを受信すると、メインコントローラ３０を介して、プリンタ４０を駆動して画像データをプリントアウトする。
【００３３】
図３に、メインコントローラ３０の、画像形成制御のメインフローを示す。まず、電源が投入されるとイニシャライズ（ＩＬ）を行う（ステップ１：以下カッコ内ではステップと言う語を省略する）。イニシャライズ（ＩＬ）では各種ポートの設定，レジスタ等のクリア，出力ポートリセットおよびドアオープンやジャム発生等の異常発生時の処理をする異常チェック（ＥＭ）、および、光量調整のインターバルを監視するためのプリント枚数ｎをクリアする等を行う。その後、待機モード処理（ＷＴ）を行う（２）。待機モード処理（ＷＴ）では、操作部からのキー入力の読み込み，定着温度（立ち上げ）処理および異常チェック（ＥＭ）等を行う。次に、コピー可の状態となり（３）、スタート指示があると（４）像形成前モード処理（ＦＴ）を行う（５）。前モード処理（ＦＴ）では、駆動モータ，ベルト１，９周りの機器への出力の決定等の準備処理，プリントのセット枚数（ＮＫ）のレジスタＮｓｅｔへの設定および異常チェック（ＥＭ）等を行う。次に、光量調整のインターバルを監視するためのプリント枚数ｎが０（電源投入直後）か、あるいは設定値Ｎｓｈ以上（光量調整タイミング）かをチェックして（６）、いずれにも該当しないとプリントモード処理（ＣＰ）（９）に進むが、いずれかに該当すると後述する「センサ校正」（７）を実施しそしてプリント枚数ｎをクリアしてから（８）、プリントモード処理（ＣＰ）（９）に進み、そしてトナー補給処理（１０）を行う。
【００３４】
プリントモード処理（ＣＰ）（９）では、プリントサイクルに応じた像形成プロセス処理，紙搬送処理および異常チェック（ＥＭ）等を行う。
【００３５】
プリントモード処理（９）およびトナー補給処理（１０）がともに終了すると（１１）、レジスタｎおよびコピー枚数を示すレジスタＣＣＯＰＹを１インクリメントし（１２，１３）、プリント枚数（ＣＣＯＰＹ）がセット枚数（Ｎｓｅｔ）に達したかをチェックして（１４）、達しないとまたプリントモード処理（９）に進んでステップ９〜１４の処理を繰り返す。
【００３６】
プリント枚数（ＣＣＯＰＹ）がセット枚数（Ｎｓｅｔ）になると（１４）、レジスタＣＣＯＰＹを０にセットして（１５）、後モード処理（ＬＴ）を行う（１６）。後モード処理（ＬＴ）では、ベルト１，９周りの機器への出力のオフ等の後処理，排紙処理および異常チェック（ＥＭ）等を行う。そして待機モード処理（ＷＴ）（２）にもどる。従って、本実施例では、「センサ校正」（７）は実質上、電源投入時ならびに電源投入後設定枚数Ｎｓｈ以上の枚数のプリントをして、しかも、新たにプリントスタート指示があつたとき、に実施する。
【００３７】
図４に、「センサ校正」（７）の内容を示す。「センサ校正」（７）に進むとメインコントローラ３０は、まずトナー濃度センサ８のＬＥＤをオフ（通電なし：発光なし）にした状態でのトナー付着量センサ８の出力Ｖｓｏを測定しＮＶＲＡＭすなわち不揮発メモリに記憶する。この時感光体ベルト１は定速回転状態であり、センサ８の出力の、Ａ／Ｄ変換による読み込みは、ａ（数十）回以上行い、それらの平均値をＶｓｏとしてＮＶＲＡＭに書込む（２１）。これは測定時の検知ノイズやベルト上の検出位置によるばらつきの影響をなるべく無くす為である。以下の検知時にも同様の目的で多数回の検出値読込みと平均値算出をする。
【００３８】
次にコントローラ３０は、感光体ベルト１は定速回転状態にしたまま、計測動作回数ｃを０に初期化して（２２）、センサ８のＬＥＤをオンにする（２３）。このときセンサ８への通電レベル指示値Ｂは、ＮＶＲＡＭに記憶している光量値Ｖｓｇｆ（前回のセンサ校正で調整した結果値）を得たときのものであり、光量値ＶｓｇｆとともにＮＶＲＡＭに記憶しているものである。なお、本書において、コントローラ３０が前記センサ８の光量（ベルト１による反射光量）を狙い値に調整するために操作するものは、センサ８へのＬＥＤ通電レベル指示値Ｂである。検出対象面の状態とセンサ周りの環境が同一であり、センサに経時変化がない場合、通電レベル指示値Ｂが同一であると検出光量が同一となり、光量値とＬＥＤ通電レベル指示値Ｂとは、実質上１対１の対応関係がある。
【００３９】
さらにコントローラ３０は、センサ８の出力を、ｂ（数十）回以上、Ａ／Ｄ変換によって読込み、それらの平均値Ｖｓｇを算出し、計測動作回数ｃを１インクレメントする（２３）。ＶｓｇからＶｓｏを引いた値が実質の感光体反射光量であり、この値をより精度良く校正する事でトナー付着量検出精度が向上する。この感光体反射光量の狙い値Ａは一般的に１〜５Ｖ程度である。
【００４０】
次にコントローラ３０は、まずＶｓｇ−Ｖｓｏを狙い値Ａに大まかに近づける為、Ｖｓｇ−ＶｓｏがＡ±２０％に入るか判断し（２４）、入らない場合はセンサ８へのＬＥＤ通電レベル指示値Ｂを変更する（２５）。今回の場合Ｂは、８ビットで表される０〜２５５値まで設定できる分解能であり、例えばＢ＝１５０でＶｓｇ−Ｖｓｏ＞Ａだった時、Ｂは１４０に設定され、もう一度計測を行ってＶｓｇを算出し（２３）、Ｖｓｇ−ＶｓｏがＡ±２０％になるまで繰り返えす（２３−２４−２５−２６−２３）。この繰り返しによりｎ＝２５回以上になった場合、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂは０か２５５に達していると考えられ、校正ＮＧ（校正不可）と判断しエラーとして、センサ校正（７）を終了する（２６−２７−３６−リターン）。
【００４１】
Ａ±２０％に入った場合、Ｖｓｇ−Ｖｓｏを高精度にＡに近づける為、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂを１ずつ変化させ（３０）、今度はＶｓｇ−ＶｓｏがＡ±３％になったかをチエックする（２８−２９）。この繰り返しによりｎ＝３５回以上になった場合、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂは０か２５５に達していると考えられ、校正ＮＧ（校正不可）と判断しエラーとして、センサ校正（７）を終了する（３１−３２−３６−リターン）。ｎ＝３５回未満でＶｓｇ−ＶｓｏがＡ±３％以内になると、ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂの検索を終える。この高精度調整において、狙い値の範囲をＡ±３％とした。これを更に狭い範囲とし通電レベル指示値およびＡ／Ｄ変換の分解能を８ビット（２５６値）より大きくすれば、光量調整精度はより向上しさせる事ができるが、その分センサ８とその出力を読み取るＡ／Ｄ変換器のコストＵＰと校正時間の増加につながる。
【００４２】
Ｖｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入った場合、これでＬＥＤ光量設定値およびＬＥＤ通電レベル指示値Ｂは決定される。しかしこの光量設定値は±３％の誤差を持っており、校正の度に６％以内の変動が予想される。
【００４３】
そこでこの６％以内の変動を補正する為、ＬＥＤ光量設定値（ＬＥＤ通電レベル指示値Ｂ）での感光体反射光量Ｖｓｇ−Ｖｓｏと狙い値Ａから補正係数Ｋ、
Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇ−Ｖｓｏ）
を求めておく。
【００４４】
この時（Ｖｓｇ−Ｖｓｏ）は、感光体ベルトの周方向の反射光量ムラや測定時の検知ノイズの影響を無くす為、感光体ベルト１の一周長以上測定し平均化する事が望ましい。
【００４５】
そこでこの実施例ではコントローラ３０は、感光体ベルト１の定速駆動を継続し、且つＶｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入った時のＬＥＤ通電レベル指示値Ｂでのセンサ８の発光を継続して、感光体ベルト１の一周長以上に渡るｄ（数十）回以上、センサ８の出力を、Ａ／Ｄ変換によって読込み、それらの平均値Ｖｓｇｆを算出し、補正係数Ｋ、
Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ）
を求めて（３３，３４）、ＮＶＲＡＭに、このときのＬＥＤ通電レベル指示値Ｂ，光量設定値Ｖｓｇｆおよび補正係数Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇｆ−Ｖｓｏ）を書込む（３５）。ｄ＞ａ，ｂである。センサ校正の所要時間を短くするためには、ａ，ｂを小さい値にし、センサ校正の精度を高くするためには、ｄを大きい値にするのが好ましい。
【００４６】
図５は、トナー付着量センサ８の出力特性を示したものである。図３に示すトナー補給処理（１０）でコントローラ３０は、各色宛ての基準作像条件で、プリントモード処理（ＣＰ）で像形成をした各色のトナーマークを感光体ベルト１上に順次に形成して、センサ８の光量を「センサ校正」（７）で調整した値に設定して、すなわち、ＮＶＲＡＭにステップ２１で書きこんだＶｓｏならびにステップ３５（図４）で書込んだＬＥＤ通電レベル指令値Ｂおよび補正値Ｋを読出してＬＥＤ通電レベル指令値Ｂをセンサ８に与えてＬＥＤをオンにして、各色トナーマークのセンサ８の検出レベルをＡ／Ｄ変換して読込み、読込み値ＶｓからＶｓｏを減算して、差値（Ｖｓ−Ｖｓｏ）に、補正値Ｋを乗算してから、各色宛ての読取り信号／トナー付着量変換特性（変換用ＲＯＭ：図５の変換特性）に基づいて、Ｋ・（Ｖｓ−Ｖｓｏ）を、トナー付着量に変換する。そして、トナー付着量が下限設定値以下であると、該当の現像器にトナーを補給する。下限設定値を超え上限設定値未満のときにはその現像色に関してはなにもしない。上限設定値以上であると、上限設定値を超える分該当の色の現像バイアス値を、低濃度現像側に変更する。
【００４７】
このときＶｓには、最大６％予想される光量調整誤差バラツキがあり得るが、Ｋ・（Ｖｓ−Ｖｓｏ）では、誤差バラツキがほぼ０％になり、トナー付着量計測値Ｋ・（Ｖｓ−Ｖｓｏ）の精度が高い。
【００４８】
なお、上記実施例ではＶｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入ってから、更に、感光体ベルト１の一周長以上に渡るｄ（数十）回以上、センサ８の出力を、Ａ／Ｄ変換によって読込み、それらの平均値Ｖｓｇｆを算出し、補正係数Ｋを求めるが、上記実施例の１変形例では、Ｖｓｇ−Ｖｓｏが狙い値Ａ±３％に入ったときの該Ｖｓｇを算出して、これに基づいて補正値Ｋ＝Ａ／（Ｖｓｇ−Ｖｓｏ）を算出する。この場合も、感光体ベルト１の周方向の反射光量ムラや測定時の検知ノイズの影響を無くす為、感光体ベルト１の一周長以上測定し平均化する。即ち、ステツプ２８のセンサ検出値の読み込みを、ステップ３３と同様にする。
【００４９】
これにより上記実施例のステップ３３の多点のセンサ検出値読込み（サンプリング）は省略となるが、上記変形例では、ステツプ２８を何回も繰返す可能性があるので、ステップ２８のサンプリング回数は少ないほど好ましい。この観点から、上記実施例の方が、センサ校正の全体としての、校正精度を高くしかつ所要時間は短くする上で、好ましいと考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を一態様で実施するフルカラープリンタ４０の機構概要を示す縦断面図である。
【図２】 図１に示すプリンタ４０の電気系システムの概要を示すブロック図である。
【図３】 図１に示すメインコントローラ３０の像形成プロセス制御の概要を示すフローチャートである。
【図４】 図３に示す「センサ校正」（７）の内容を示すフローチャートである。
【図５】 図１に示すトナー濃度センサ８のトナー付着量検出特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１：感光体ベルト ２，３：回動ローラ
４：帯電チャージャ ５：レーザ露光装置
６ａ−６ｄ：現像ユニット ７：クリーニングブレード
８：トナー付着量センサ ９：中間転写ベルト
１０−１２：回動ローラ １３：バイアスローラ
１４：転写ローラ １５：クリーニング装置
１５ａ：クリーニングブラシ
１６：クリーニング装置 １７：給紙ローラ
１８ａ，１８ｂ：搬送ローラ対
１９ａ，１９ｂ：レジストローラ対
２０：定着装置 ２１ａ，２１ｂ：排紙ローラ対
２２：排紙スタック部
Claims (6)
- 検出対象面に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差を狙い値範囲内とするように発光素子の照射光量を調整する光量調整、及び、その後に、トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取る付着量検出、を含むトナー付着量検出方法において、
前記付着量検出においては、読取った光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に対する前記狙い値範囲内の狙い値の比を乗算したレベルを、トナー付着量検出レベルとする、ことを特徴とするトナー付着量検出方法。 - 検出対象面に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差を狙い値範囲内とするように発光素子の照射光量を調整する光量調整、及び、その後に、トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取る付着量検出、を含むトナー付着量検出方法において、
前記光量調整においては、検出対象面の複数ｂ点に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取って第１平均レベルを求め、第１平均レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差を狙い値範囲内とするように発光素子の照射光量を調整してから、検出対象面の複数ｄ点、ｄ＞ｂ、に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取って第２平均レベルを求め、
前記付着量検出においては、読取った反射光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に、第２平均レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に対する前記狙い値範囲内の狙い値の比を乗算したレベルを、トナー付着量検出レベルとする、ことを特徴とするトナー付着量検出方法。 - 前記検出対象面は、周回運動する顕像担持体であり、前記比に用いる、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベルは、該顕像担持体の１周長以上の範囲にわたる読取レベルの平均値である、請求項１又は請求項２に記載のトナー付着量検出方法。
- 請求項１，請求項２又は請求項３の光量調整および付着量検出を含むトナー付着量検出を行う、コンピュータが実行するプログラム。
- 検出対象面に光を照射する発光素子、及び、検出対象面方向からの反射光を受光し、レベルが受光光量をあらわす光量信号を発生する受光素子を含むセンサ；
光量調整モードの時に前記光量信号を読取り、該光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差を狙い値範囲内とするように発光素子の照射光量を調整する光量調整手段；及び、
トナー付着量を検出するために基準条件で検出対象面にトナーを付与し、該調整した照射光量で検出対象面に光を照射して受光素子の光量信号を読取り、読取った光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量の光を検出対象面に照射したときの受光素子の光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に対する前記狙い値範囲内の狙い値の比を乗算したレベルを、トナー付着量検出レベルとする付着量検出手段；
を備えるトナー付着量検出装置。 - 感光体，これを荷電する手段，感光体の荷電面に画像を表すための光を照射する露光手段，これによって形成された静電潜像をトナーで顕像化する現像手段，顕像化したトナー像を、直接に又は中間転写媒体を介して間接に転写紙に転写する手段，感光体又は中間転写媒体に発光素子の光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取り、該レベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差を狙い値範囲内とするように発光素子の照射光量を調整するセンサ光量調整手段、及び、その後トナー付着量を検出するために基準条件で感光体又は中間転写媒体にトナーを付与し、該調整した照射光量で感光体又は中間転写媒体に光を照射して受光素子の光量信号のレベルを読取り読取値に対応して作像条件を調整する画像濃度調整手段、を備える画像形成装置において、
前記画像濃度調整手段は、前記付着量検出においては、読取った光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に、前記光量調整において狙い値範囲内となった照射光量の光を感光体又は中間転写媒体に照射したときの受光素子の光量信号のレベルと光を照射しない受光素子の光量信号のレベルとの差に対する前記狙い値範囲内の狙い値の比を乗算したレベルに基づいて、作像条件を調整することを特徴とするトナー付着量検出方法。
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