JP5534399B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、電源が投入された直後であるという条件や、プリントアウト枚数の累積が所定枚数に達したという条件などの所定の条件に基づいて、プロセスコントロールなどの画質調整制御を実施する画像形成装置が知られている。この画質調整制御は、例えば、まず、光学センサの発光手段たる発光素子から発した光を被検知対象としての中間転写ベルト表面地肌部（トナーが付着していない部分）で反射させ、その反射光を光学センサの受光手段たる受光素子で受光し反射光に応じた出力信号（電圧）を出力する。次に、予め定められた形状の基準トナー像を感光体の表面に形成し、その基準トナー像を中間転写ベルト上に転写して、発光素子から発した光を被検知対象としての基準トナー像で反射させ、その反射光を受光素子で受光し反射光に応じた出力信号を出力する。そして、中間転写ベルト表面地肌部における上記出力信号を基準値として、この基準値と基準トナー像における上記出力信号とを比較して基準トナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量を把握する。このようにして把握したトナー付着量に基づいてトナー付着量が所望のものとなるように、感光体の一様帯電電位、現像バイアス、感光体に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する。
このような画質調整制御により、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。

上記光学センサの受光素子には、中間転写ベルトや中間転写ベルト上の基準トナー像などの被検知対象の反射光以外の光が入射する場合がある。この被検知対象の反射光以外の光による受光素子の出力信号は、クロストーク（出力信号が、電圧の場合は、クロストーク電圧）とよばれ、被検知対象の検知精度を悪化させるため、できるだけ低レベルに抑えることが望ましい。

上記クロストークの発生要因としては、
１．発光素子や受光素子を覆うケース部材で反射した反射光
２．発光素子から直接受光素子へ入射する光
３．集光レンズなどからの反射光
などが挙げられる。

上記１．については、上記ケース部材を黒く無光沢にするなど、光を反射しにくい構成とすることで低減している。
上記２．に関しては、特許文献１に記載されているように、ケース部材に、発光素子から直接受光素子に向かう光を遮断する遮光壁を設けることで低減している。
上記３．に関しては透過率の高い集光レンズを用いることで、低減している。

しかしながら、上記のような対策をとっても、クロストークを完全には無くすことができず、どうしても、被検知対象の出力信号には、ノイズ信号（クロストーク）が含まれてしまい、被検知対象の検知精度を向上させることが困難となっていた。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被検知対象の出力値からクロストークによるノイズを低減した出力値を得ることのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、上記トナー像からの反射光を検出する光学センサと、上記像担持体表面に画質調整用トナー像を形成し、上記光学的検知手段の前記画質調整用トナー像からの反射光を受光したときの出力値に基づいて、画質調整制御を実行する画質調整制御手段とを備える画像形成装置において、上記光学センサは、発光手段と、該発光手段から照射され被検知対象物から反射した光を受光し、該光に応じた出力値を出力する受光手段とを備え、上記光学センサの検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた上記受光手段の出力値に基づいて、被検知対象物から反射した光を受光したときの受光手段の出力値を補正する補正手段を備え、検知領域に光を反射する反射物がない状態にして、光を照射し、得られた上記受光手段の出力値が、所定範囲を外れていた場合、上記光学センサの異常と判定して、使用者に報知することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記光学センサを複数備えたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記画質調整制御手段は、上記補正手段により補正された上記画質調整用トナー像からの反射光を受光したときの上記受光手段の出力値に基づいて、画質調整制御を実行することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、上記光学センサの検知領域が、像担持体表面と光を反射する反射物のない領域との間を移動可能に上記光学センサを支持したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、上記光学センサの検知領域と非検知領域との間を移動可能な非反射物を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた上記受光手段の出力値を記憶する不揮発性メモリと、上記像担持体から反射した光を受光したときの上記受光手段の出力値が所定の範囲内になるように、上記受光手段からの上記出力値を参照しつつ上記発光手段に供給する電流の値を変化させ、上記発光手段の発光光量を調整する発光光量調整手段とを備え、上記電流値が変更されたとき、検知領域に光を反射する反射物がない状態にして、光を照射し、上記受光手段の出力値を取得し、上記不揮発性メモリに記憶されている出力値を取得した出力値に更新することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、上記光学センサが交換されたとき、検知領域に光を反射する反射物がない状態にして、光を照射し、上記受光手段の出力値を取得することを特徴とするものである。

本発明によれば、光学センサの検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた受光手段の出力値に基づいて、被検知対象物から反射した光を受光したときの受光手段の出力値を補正することによって、クロストークの成分が除去された出力値を得ることが可能となる。具体的に説明すると、検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られる受光手段の出力値は、被検知対象からの反射光以外の成分、すなわち、光学センサのクロストーク成分である。よって、被検知対象物から反射した光を受光したときの受光手段の出力値から、光学センサの検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた受光手段の出力値を差し引くことで、クロストークによるノイズをほとんど除去することができる。これにより、精度よく被検知対象物を検知することができる。

本実施形態に係るプリンタの概略構成図。 像形成手段の概略構成図。 光学センサ３０の概略構成図。 光学センサの横断面図。 実施例１のクロストーク電圧を検知する構成を示す図。 実施例２のクロストーク電圧を検知する構成を示す図。 本プリンタの電気回路の要部を示すブロック図。 画像濃度制御フロー図。 クロストーク電圧と、発光素子に供給する供給電流Ｉｆとの関係を示したグラフ。 プロセスコントロールの制御フロー図。 パターン形成位置と光学センサの配設位置とを示した、中間転写ベルト近傍の拡大概略構成図。 光学センサの第１受光素子の出力値とトナー付着量との関係を示したグラフ。 光学センサの第２受光素子の出力値とトナー付着量との関係を示したグラフ。

以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）１００に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、このプリンタ１００の概略構成を示す構成図である。このプリンタ１００は、図１に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体と、転写材Ｓを収納する引き出し可能な給紙カセット２１とを備えている。装置本体の中央部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。

図２は、像形成手段の概略構成を示す構成図である。図１及び図２に示すように本実施形態においては、像担持体としてのドラム状の感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ、帯電手段としての帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ、画像書込手段（露光手段）としてのレーザー露光装置２０及び現像手段としての現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋ、感光体表面の転写残トナーを除去するクリーニング装置６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｋを少なくとも有するユニットとして、各色の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋが複数組（本実施形態では４組）構成され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色の上記画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋが、ループ状に走行する像担持体としての中間転写ベルト７の水平な張架面に対向して、その下部に左からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの順に配設されている。また、各色の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは４組とも同じ構成にしてある。

帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋは、それぞれ所定の電位に保持されたトナーと同極性の帯電（本実施形態においてはマイナス帯電）によって感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに対して帯電作用を行い、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに一様な電位を与える。なお、帯電手段としては帯電ローラに限るものではなく、帯電ブラシや帯電チャージャ等の種々のものを適宜使用することができる。

レーザー露光装置２０は、帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋに対して感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの回転方向下流側で現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋの上流側を露光する。また、また、レーザー露光装置２０は、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの回転軸と平行に主走査方向に露光走査するように配置されている。

このレーザー露光装置２０は、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）からなる光源と、コリメートレンズやシリンドリカルレンズ等からなるカップリング光学系（またはビーム整形光学系）と、回転多面鏡等からなる光偏向器と、光偏向器で偏向されたレーザ光を感光体２上に集光する結像光学系等からなり、別構成で設けた図示しない画像読み取り装置によって読み取られメモリに記録された各色の画像データ（あるいはパーソナルコンピュータ等の外部機器から入力された各色の画像データ）に従って強度変調されたレーザ光Ｌ_Ｙ，Ｌ_Ｃ，Ｌ_Ｍ，Ｌ_Ｋによって各色用の感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの感光層を像露光し、各色毎の静電潜像を形成する。なお、画像書込手段（露光手段）としては、上記のレーザー露光装置２０の他に、発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレイ）とレンズアレイ等を組み合わせたＬＥＤ書き込み装置なども用いることができる。

感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋは、導電性円筒状支持体の表面に形成された下引き層上に、上記感光層として電荷発生層（下層）、電荷輸送層（上層）の順、またはこの逆の順にこれらの感光層が積層されている。また、上記電荷輸送層または上記電荷発生層の表面にさらに公知の表面保護層、例えば熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを主体とするオーバーコート層などが形成されていてもよい。また、本実施形態では、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの導電性円筒状の支持体は接地されている。

現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋは、感光体２の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体２の回転方向と順方向に回転する円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミニウム材で形成された現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｋを有し、現像装置４内部には各色毎の現像色に従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の一成分あるいは二成分現像剤を収容している。本実施形態においては、一例として現像装置４内部にトナーと磁性キャリアｔとからなる二成分現像剤（本実施形態においてトナーはマイナス帯電）を収容しており、この場合、現像スリーブ４１内には、複数の固定磁石あるいは複数の磁極が着磁されたマグネットロールが配置される。また、各色の現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋには、容器内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌・搬送部材４２や、各色のトナーボトル３７からトナーが補給される補給部４３が設けられている。さらに各色の現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋには、必要に応じて容器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ４４Ｙ，４４Ｃ，４４Ｍ，４４Ｋが設けられる。

各色の現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋの現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｋは図示しない突き当てコロ等により、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋのドラム面と所定の間隙、例えば１００［μｍ］から５００［μｍ］の間隙を開けて非接触に保たれており、その現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｋに対して直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加することにより、接触または非接触の反転現像を行い、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋの表面上にトナー画像を形成する。

クリーニング装置６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｋは、例えばクリーニングブレード６１とクリーニングローラ（またはクリーニングブラシ）６２を有し、クリーニングブレード６１は、感光体表面のカウンタ方向に当接して設けられている。

中間転写体であり像担持体である中間転写ベルト７は、二次転写バックアップローラを兼ねる駆動ローラ８、支持ローラ９、テンションローラ１０ａ，１０ｂ及びバックアップローラ１１に内接して張架され、中間転写ベルト７の回転方向が図中の矢印で示す反時計方向になるように設けられている。
また、駆動ローラ８に対向して中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１４が設けられている。そしてベルトクリーニング装置１２のクリーニングブレード１２ａが支持ローラ９の位置の中間転写ベルト７に、カウンタ方向に当接して設けられている。また、同様に、中間転写ベルト７を挟んで各色毎の一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋが感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに対向して設けられている。中間転写ベルト７の駆動は図示しない駆動モータによる駆動ローラ８の回転によって行われる。

一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋは、中間転写ベルト７を挟んで感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに対向して設けられ、中間転写ベルト７と感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋとの間に転写域を形成する。一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｋには、図示しない直流電源によりトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧を印加し、上記転写域に転写電界を形成することによって、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上に形成される各色のトナー像が中間転写ベルト７上に転写される。

転写材Ｓの表面に転写を行う二次転写ローラ１４は中間転写ベルト７を挟んで接地された駆動ローラ８に対向して設けられ、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が直流電源によって印加され、中間転写ベルト７上に担持される重ね合わせトナー画像を二次転写ローラ１４を介して転写材Ｓの表面に転写する。

転写紙等の転写材Ｓは給紙カセット２１等から給紙ローラ２７により一枚ずつ搬送され、レジストローラ１３を経て二次転写ローラ１４と駆動ローラ８に挟まれた中間転写ベルト７に重ねられるように搬送され、二次転写部で中間転写ベルト７からトナー像の転写を受けて定着手段である定着装置１５に送られ、定着装置１５の定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂによる熱溶着による定着がなされて排紙部１８に排紙される。

また、本実施形態の画像形成装置においては、上記二次転写部より中間転写ベルト７の回転方向下流側に、中間転写ベルト７における駆動ローラ１７への掛け回し箇所に対してそのおもて面側から所定の間隙を介して対向する、光学センサ３０を複数設けた光学センサユニット１６が配設されている（図１１参照）。この光学センサユニット１６は、中間転写ベルト７上に形成された後述の階調パターンを検知するものである。具体的には、図１１に示すように、光学センサユニット１６には、Ｋ色の階調パターンＳｋを検知する光学センサ３０Ｋ、Ｍ色の階調パターンＳｍを検知する光学センサ３０Ｍ、Ｃ色の階調パターンＳｃを検知する光学センサ３０Ｃ、Ｙ色の階調パターンＳｙを検知する光学センサ３０Ｙを備えている。（以下の説明において、各色の光学センサを区別しない場合は、色符号を削除して、説明を行う。）

図３は、本実施形態に係る光学センサ３０の概略構成図であり、図４は、光学センサ３０の横断面図である。
本実施形態における光学センサ３０は、発光手段としての発光素子３１と、反射光を受光するための受光手段としての第１受光素子３２と、第２受光素子３３とを有している。各素子３１，３２，３３は、プリント基板３４上に実装されている。各素子３１，３２，３３は、上ケース３５に封入されており、上ケース３５には、発光素子３１から照射される入射光が中間転写ベルト７または中間転写ベルト上のトナー像（以下、被検知対象という）に至るまでの射出光路を確保するための通路４０２、及び、被検知対象で反射した反射光が第１受光素子３２および第２の受光素子３３に至るまでの入射光路を確保するための通路４０１、４０３がそれぞれ形成されている。そして、発光素子３１と通路４０２とで構成された空間と、第１受光素子３２と通路４０３とで構成された空間が遮光壁４０５で区切られており、発光素子３１からの光が、直接第１受光素子３２へ入射するのを抑制している。また、発光素子３１と通路４０２とで構成された空間と、第２受光素子３３と通路４０４とで構成された空間が遮光壁４０４で区切られており、発光素子３１からの光が、直接第２受光素子３３へ入射するのを抑制している。また、上ケース３５の射出光路上に集光レンズ３７ｂが配置されている。また、入射光路上にも、集光レンズ３７ａ、３７ｃが配置されている。上ケース３５は、図４に示すように下ケース３６と、プリント基板３４を介して勘合することでプリント基板３４上に固定される。

発光素子３１からプリント基板３４の面に沿って進行した射出光は、集光レンズ３７ｂにより屈折して、被検知対象（中間転写ベルト７またはトナー像）の表面に集光される。そして、被検知対象から反射された正反射光は、集光レンズ３７aを通ってプリント基板３４の表面に沿って移動して第１受光素子３２へ入射し、トナー像から反射された拡散反射光は、集光レンズ３７ｃを通ってプリント基板３４の表面に沿って移動して第２受光素子３３へ入射する。
なお、集光レンズ３７ａ〜３７ｃは、なくてもよく、集光レンズの代わりに、防塵用の透過シートや透過フィルムなどの部材を用いてもよい。また、レンズではなく、波長を選別するフィルタでもよい。

上述のような光学センサ３０においては、部品公差や光学センサ組み付け公差などをゼロにはできないことから、クロストーク電圧を完全に無くすことができない。また、検出精度の観点から、これまでは許容されていたノイズ情報（クロストーク電圧）を低減させる必要性も生じてきた。

そこで、本実施形態においては、クロストーク電圧を検知して、被検知対象から反射された反射光を受光したときの受光素子の出力電圧から、検知したクロストーク電圧を差し引いて、クロストーク電圧を除去している。以下に、クロストーク電圧を検知する構成を、実施例１、２を用いて説明する。

［実施例１］
図５は、実施例１のクロストーク電圧を検知する構成を示す図である。
この実施例１は、図に示すように、光学センサ３０の集光レンズ３７ａ〜３７ｃに埃などが付着するのを抑制するためのシャッター部材１３０を備えている。このシャッター部材１３０には、光学センサ３０の集光レンズ３７ａ〜３７ｃと対向する対向部１３０ａを有しており、この対向部１３０ａに非反射物たる光吸収体１３１が設けられている。光吸収体１３１は、黒色で無光沢のものなど、反射率が０［％］、あるいは反射率がほぼ０［％］の部材である。シャッター部材１３０は、支点部１３０ｂを中心にして回転可能に支持されている。シャッター部材１３０は、光学センサ３０に設けてもよいし、プリンタ１００に設けてもよい。

クロストーク電圧を検知する場合は、シャッター部材１３０を図中実線の位置に位置させて、光吸収体１３１を集光レンズ３７ａ〜３７ｃと対向させる。これにより、光学センサ３０の検知領域が、光を反射する反射物のない状態となり、発光素子３１から光吸収体１３１へ照射された光は、反射せず、受光素子３２、３３に反射光が入射しない。よって、このとき光を照射して得られる第１受光素子３２の出力電圧、第２受光素子３３の出力電圧は、被検知対象の反射光以外の光による出力電圧、所謂クロストーク電圧である。これにより、第１受光素子３２のクロストーク電圧、第２受光素子３３のクロストーク電圧を検知することができる。

被検知対象（中間転写ベルト表面や、中間転写ベルト上のトナー像）を検知する場合は、シャッター部材１３０を図中点線の位置へ移動させる。これにより、被検知対象からの正反射光を第１受光素子３２で受光でき、被検知対象からの拡散反射光を第２受光素子３３で受光できる。

［実施例２］
図６は、実施例２のクロストーク電圧を検知する構成を示す図である。
この実施例２は、図６（ａ）に示すように、光学センサ３０の集光レンズ３７ａ〜３７ｃが、中間転写ベルト７と対向する姿勢と、図６（ｂ）に示すように、光学センサ３０の集光レンズ３７ａ〜３７ｃが、光を反射する反射物と対向しない姿勢とを取りうるよう、光学センサ３０を回動可能に支持している。

クロストーク電圧を検知する場合は、図６（ｂ）に示すように、光学センサ３０の光照射方向（検知方向）が矢印Ｂとなるよう光学センサ３０を回転させる。この矢印Ｂ方向の少なくとも光学センサ３０の検知可能な範囲には、物体が配置されていない。もしくは、配置されていたとしても、配置されている部材は、黒色で無光沢のものなど反射率が０［％］、または、反射率がほとんど０［％］の部材である。これにより、光学センサ３０の検知領域が、光を反射する反射物のない状態となり、発光素子３１から照射された光は、反射せず、受光素子３２、３３に反射光が入射しない。よって、このとき得られる第１受光素子３２の出力電圧、第２受光素子３３の出力電圧を検知することで、クロストーク電圧を検知することができる。

一方、被検知対象（中間転写ベルト７表面や、中間転写ベルト７上のトナー像）を検知する場合は、図６（ａ）に示すように、光学センサ３０の光照射方向（検知方向）が矢印Ａとなるよう光学センサ３０を回転させる。そして、シャッター部材１３０を図６（ａ）の点線の位置へ移動させる。これにより、被検知対象からの正反射光を第１受光素子３２で受光でき、被検知対象からの拡散反射光を第２受光素子３３で受光できる。なお、この実施例２においては、シャッター部材１３０は、なくてもよい。

クロストーク電圧は、図９に示すように、光学センサ毎に異なるため、光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋそれぞれに上記実施例１または２のクロストーク電圧を検知する構成を備えている。

図７は本プリンタ１００の電気回路の要部を示すブロック図である。同図において制御手段たる制御部２００は、演算手段たるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、データ記憶手段たる不揮発性メモリのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、データ記憶手段たるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３等を有している。この制御部２００には、画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、レーザー露光装置２０、光学センサ３０などが電気的に接続されている。また、表示部１１２やスピーカ１１１などの報知手段とも電気的に接続されている。そして、制御部２００は、ＲＡＭ２０２内に記憶している制御プログラムに基づいて、これらの各種の機器を制御するようになっている。不揮発性メモリたるＲＡＭ２０２には、光学センサ３０の第１受光素子３２のクロストーク電圧値、第２受光素子３３のクロストーク電圧値が記憶されている。クロストーク電圧は、光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ毎に記憶している。

また、制御部２００は、画像を形成するための画像形成条件の制御も行っている。具体的には、制御部２００は、画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける各帯電部材に対して、帯電バイアスをそれぞれ個別に印加する制御を実施する。これにより、各色の感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用ドラム帯電電位に一様帯電せしめられる。また、制御部２００は、レーザー露光装置２０の画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対応する４つの半導体レーザーのパワーをそれぞれ個別に制御する。また、制御部２００は、画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおける各現像ローラに、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用現像バイアス値の現像バイアスを印加する制御を実施する。これにより、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの静電潜像と、現像スリーブとの間に、トナーをスリーブ表面側から感光体側に静電移動させる現像ポテンシャルを作用させて、静電潜像を現像する。

制御部２００は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。すなわち、制御部２００は、画質調整制御手段としての機能を有している。

図８は、画像濃度制御フロー図である。
まず、制御部２００は、各光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの校正を行う（Ｓ１）。光学センサ３０の校正は、まず、中間転写ベルト７に光を照射して正反射光を第１受光素子３２で受光する。そして、第１受光素子３２の出力電圧が予め決められた所定の範囲か否かを調べる。所定範囲以外のときは、第１受光素子３２の出力電圧が予め決められた所定の範囲に入るように、光学センサ３０の発光素子３１に供給する供給電流Ｉｆを調整して発光素子３１の発光強度を調整する。このような校正動作を行うことで、発光素子３１の発光効率個体差、温度変動や経時変動などの発光強度の変動による、受光素子３２、３３の出力電圧のばらつきを抑制することができ、精度良くトナー像濃度を計測することができる。一方、第１受光素子３２の出力電圧が予め決められた所定の範囲である場合は、そのまま光学センサ３０の校正処理を終了する。このように、制御部２００は、第１受光素子３２からの出力電圧を参照しつつ発光素子３１に供給する電流の値を変化させ、発光素子３１の発光光量を調整する発光光量調整手段としての機能を有している。

図９は、クロストーク電圧と、発光素子３１に供給する供給電流Ｉｆとの関係を示したグラフである。発光素子３１への供給電流Ｉｆが多くなると、発光素子３１の発光強度が強くなるため、クロストーク電圧も増加する。このため、上記光学センサ３０の校正処理において、供給電流Ｉｆを変更した場合（Ｓ２のＹＥＳ）、第１受光素子３２、第２受光素子３３のクロストーク電圧の検知を行う（Ｓ３）。クロストーク電圧検知は、実施例１、実施例２において説明したとおりである。検知されたクロストーク電圧が通常考えられる値から大きく外れる場合は、そもそも光学センサ３０に異常があるので、検知されたクロストーク電圧が所定値以上の場合（Ｓ４のＹＥＳ）は、光学センサ３０に異常がある旨を表示部１１２に表示するとともに、スピーカ１１１で警告音を鳴らして、報知（Ｓ６）し、使用者に光学センサの交換を促し、プロセスコントロールを実施せずに終了する。

一方、検知したクロストーク電圧が所定値以下の場合（Ｓ４のＮＯ）は、ＲＡＭ２０２に記憶されているクロストーク電圧を、検知したクロストーク電圧に更新する（Ｓ５）。

各光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの校正やクロストーク電圧検知などの前処理が終了したら、制御部２００は、プロセスコントロールを実行する（Ｓ７）。

図１０は、プロセスコントロールの制御フロー図である。
プロセスコントロールは、まず、図１１に示すような、各色の階調パターンＳｋ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｙを中間転写ベルト７上における各光学センサ３０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向する位置に自動形成する（Ｓ１１）。具体的には、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを回転させながら一様帯電せしめる。このときの帯電電位については、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザー光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにそれぞれ形成せしめながら、それらをＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像装置によって現像する。この現像の際、制御部２００は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ階調パターン像が形成される。これらは、中間転写ベルト７の主走査方向に所定の間隔で並ぶように１次転写される。

中間転写ベルト７に形成され各階調パターン（Ｓｋ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｙ）は、中間転写ベルト７の無端移動に伴って、光学センサ３０との対向位置を通過する。この際、光学センサ３０は、各階調パターンのトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の光を受光する（Ｓ１２）。Ｋ色トナーの場合は照射した光は、トナー表面で吸収されてしまうため、拡散反射光成分がほとんど含まれず、無視できる。よって、Ｋ色の光学センサ３０Ｋは、正反射光を受光する第１受光素子３２の出力電圧を用いて付着量の検知を行う。一方、Ｙ，Ｍ，Ｃ色のカラートナーの場合、トナー表面に照射した光が拡散反射するため、光学センサ３０の第１受光素子３２には、正反射光以外に多くの拡散反射光が含まれる。よって、光学センサ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃは、拡散反射光を受光する第２受光素子３３の出力電圧を用いて付着量の検知を行う。しかし、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた各光学センサ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋの出力電圧には、クロストーク電圧が含まれているため、精度の高い検出値とは言えない。そこで、制御部２００は、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた光学センサ３０の出力電圧に対して、クロストーク電圧成分を除去する出力値補正処理を実行する（Ｓ１３）。

出力値補正処理は、まず、ＲＡＭ２０２に記憶されているクロストーク電圧を読み出す。Ｋ色の階調パターンのトナーパッチを検知した光学センサ３０Ｋの場合は、ＲＡＭ２０２からこの光学センサ３０Ｋの対応する第１受光素子３２のクロストーク電圧を読み出す。そして、各トナーパッチを検知したときの第１受光素子３２の出力電圧から読み出した第１受光素子３２のクロストーク電圧を差し引く。これにより、クロストーク電圧が除去された第１受光素子３２の出力電圧を得ることができる。一方、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のカラーの階調パターンのトナーパッチを検知した光学センサ３０Ｙ，Ｍ，Ｃの場合は、ＲＡＭ２０２からこの光学センサ３０Ｙ，Ｍ，Ｃの対応する第２受光素子３３のクロストーク電圧を読み出す。そして、各トナーパッチを検知したときの第２受光素子３３の出力電圧から読み出した第２受光素子３３のクロストーク電圧を差し引く。これにより、クロストーク電圧が除去された出力電圧を得ることができる。

次に、出力値補正処理によってクロストーク電圧が除去された光学センサの出力電圧に基づいて、各トナーパッチの付着量を算出する（Ｓ１４）。
上記ＲＡＭ２０２には、光学センサ３０からの出力電圧値と、それに対応するトナー付着量との関係を示す付着量換算アルゴリズムが格納されている。正反射光を受光する第１受光素子３２の出力電圧（光学センサ３１の正反射光出力値）とトナー付着量とは、図１２のような関係があり、ＲＡＭ２０２には、光学センサの出力値とトナー付着量とが図１２に示すような関係となる正反射光アルゴリズムが記憶されている。また、第２受光素子の出力値（光学センサの拡散反射光出力値）とトナー付着量とは、図１３のような関係があり、ＲＡＭ２０２には、光学センサの出力値とトナー付着量とが図１３に示すような関係となる拡散反射光アルゴリズムが記憶されている。
そして、Ｋ色トナーパッチを検知したときの第１受光素子３２のクロストーク電圧が除去された出力電圧と、上述の正反射光アルゴリズムとから、Ｋ色の階調パターンの各トナーパッチにおける付着量を算出する。また、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のカラートナーパッチを検知したときの第２受光素子３３のクロストーク電圧が除去された出力電圧と、上述の拡散反射光アルゴリズムとから、Ｙ、Ｍ、Ｃ色の階調パターンの各トナーパッチにおける付着量を算出する。

このように、本実施形態においては、クロストーク電圧が除去された出力電圧からトナー付着量を算出するので、精度の高い付着量の算出を行うことができる。

各色の階調パターンにおける各トナーパッチについて、付着量を算出したら、各色の階調パターンにおける各トナーパッチに基づいて、作像条件を調整する（Ｓ１５）。
Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色において、それぞれ階調パターン（Ｐｙ，ｍ，ｃ，ｋ）内の複数のトナーパッチは、それぞれ異なるドラム帯電電位及び現像バイアスの組合せで現像されたものであり、単位面積あたりのトナー付着量（画像濃度）が徐々に多くなっている。このトナー付着量は、ドラム帯電電位と現像バイアスとの差である現像ポテンシャルと相関関係にあるため、両者の関係は２次元座標上でほぼ直線グラフとなる。
制御部２００は、各トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の補正現像バイアス値としてＲＡＭ２０２に記憶する。

ＲＡＭ２０２内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切なドラム帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。制御部２００は、画像形成ユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについて、それぞれこの作像条件テーブルの中から、上記補正現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられたドラム帯電電位を特定する。特定したドラム帯電電位については、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の補正ドラム帯電電位としてＲＡＭ２０２に格納する。そして、全ての補正現像バイアス値及び補正ドラム帯電電位をＲＡＭ２０２に格納し終えると、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用現像バイアス値のデータを、それぞれ対応する補正現像バイアス値と同等の値に補正して格納し直す。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用ドラム帯電電位についても、それぞれ対応する補正ドラム帯電電位と同等の値に補正して格納し直す。このような補正により、画像を形成するための作像条件が、それぞれ所望の画像濃度のトナー像を形成し得る条件に補正される。

上記では、供給電流Ｉｆが変更になった際に、クロストーク電圧を検知しているが、画質調整制御実施のつど、クロストーク電圧を検知してもよい。また、本実施形態においては、中間転写ベルト７と対向して光学センサ３０を設けているが、感光体表面と対向して、光学センサ３０を設けてもよい。また、転写紙と対向して、光学センサ３０を設けてもよい。

また、先の図９に示したように、クロストーク電圧は、光学センサ毎に異なる値を示すため、光学センサが交換されたときに、クロストーク電圧を検知し、検知したクロストーク電圧をＲＡＭ２０２に記憶する。

また、上述した光学センサ３０は、反射された光を正反射光、拡散反射光とを受光しているが、どちらか一方を受光する光学センサ、２個以上受光素子を備えた光学センサにも本発明を適用できる。また、いわゆるP波/S波といった分光特性を利用した光学センサなど、光の様々な特性を反射光により得る構成の光学センサにも本発明を適用できる。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、発光手段たる発光素子と、発光素子から照射され被検知対象物から反射した光を受光し、光に応じた出力値を出力する受光手段たる受光素子とを備えた光学センサを有している。そして、補正手段たる制御部２００は、検知領域に反射物のないときに光を照射して得られた上記受光素子の出力値である所謂クロストークに基づいて、被検知対象物から反射した光を受光したときの受光素子の出力値を補正している。これにより、補正された光学センサの出力値には、クロストーク電圧が除去された出力値となるので、精度よく被検知対象物を検知することができる。

具体的には、制御部２００は、被検知対象物から反射した光を受光したときの受光素子の出力値から、クロストーク電圧を差し引くことで、クロストーク電圧を除去している。

また、本実施形態においては、光学センサ３０の検知領域と非検知領域との間を移動可能な非反射物たる光吸収体１３１を備えている。これにより、クロストーク電圧を検知する場合は、光吸収体１３１を検知領域に移動させることで、光学センサの検知領域を反射物のない状態にすることができる。そして、光吸収体１３１に向けて光を照射することで、クロストーク電圧を検知することができる。一方、被検知対象を検知する場合は、光吸収体３１１を非検知領域へ移動させることで、被検知対象を検知することができる。

また、クロストーク電圧を記憶する不揮発メモリたるＲＡＭ２０２を備えたことで、被検知対象を検知する毎に、クロストーク電圧を検知する必要がなくなる。また、装置本体の電源ＯＮ時に、クロストーク電圧を検知する必要がなくなる。

また、所定のタイミングで、クロストーク電圧を検知して、ＲＡＭに記憶されているクロストーク電圧を検知したクロストーク電圧に更新することで、クロストーク電圧の変動に対応でき、精度の良い検知を行うことができる。

また、上記発光素子への入力値たる供給電流が変更されたとき、クロストーク電圧を検知して、ＲＡＭに記憶されているクロストーク電圧を検知したクロストーク電圧に更新する。これにより、供給電流の変更によるクロストーク電圧の変動に対応でき、供給電流が変更後も、精度の良い検知を行うことができる。

また、上述の光学センサを用いることで、トナー付着量を精度よく検知することができ、精度の高い画質調整を行うことができる。

また、実施例２に示すように、光学センサの検知領域が、像担持体表面と光を反射する反射物のない領域と

の間を移動可能に光学センサを支持する。これにより、光を反射する反射物のない領域に発光素子の光照射領域がくるように、光学センサの姿勢をとることで、クロストーク電圧を検知することができ、光学センサの発光素子の光照射領域が、像担持体表面と対向するように光学センサの姿勢をとることで、像担持体表面のトナー像を検知することができる。

また、光学センサ３０が交換されたとき、クロストーク電圧を検知してＲＡＭに記憶することで、交換された光学センサに対応したクロストーク電圧により、受光素子の出力値を補正することができる。

また、検知したクロストーク電圧が、所定範囲を外れていた場合、光学センサの異常と判定して、使用者に報知することによって、使用者に光学センサの交換を促すことができる。

７：中間転写ベルト
１６：光学センサユニット
３０：光学センサ
３１：発光素子
３２：第１受光素子
３３：第２受光素子
３４：プリント基板
１１１：スピーカ
１１２：表示部
１３０：シャッター部材
１３０ａ：対向部
１３０ｂ：支点部
１３１：光吸収体
Ｉｆ：供給電流

特開２００５−２４４５９号公報

Claims (7)

1. 表面にトナー像を担持する像担持体と、
   上記トナー像からの反射光を検出する光学センサと、
   上記像担持体表面に画質調整用トナー像を形成し、
   上記光学的検知手段の前記画質調整用トナー像からの反射光を受光したときの出力値に基づいて、画質調整制御を実行する画質調整制御手段とを備える画像形成装置において、
   上記光学センサは、発光手段と、該発光手段から照射され被検知対象物から反射した光を受光し、該光に応じた出力値を出力する受光手段とを備え、
   上記光学センサの検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた上記受光手段の出力値に基づいて、被検知対象物から反射した光を受光したときの受光手段の出力値を補正する補正手段を備え、
   検知領域に光を反射する反射物がない状態にして、光を照射し、得られた上記受光手段の出力値が、所定範囲を外れていた場合、上記光学センサの異常と判定して、使用者に報知することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記光学センサを複数備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記画質調整制御手段は、上記補正手段により補正された上記画質調整用トナー像からの反射光を受光したときの上記受光手段の出力値に基づいて、画質調整制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、
   上記光学センサの検知領域が、像担持体表面と光を反射する反射物のない領域との間を移動可能に上記光学センサを支持したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、
   上記光学センサの検知領域と非検知領域との間を移動可能な非反射物を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
   検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた上記受光手段の出力値を記憶する不揮発性メモリと、
   上記像担持体から反射した光を受光したときの上記受光手段の出力値が所定の範囲内になるように、上記受光手段からの上記出力値を参照しつつ上記発光手段に供給する電流の値を変化させ、上記発光手段の発光光量を調整する発光光量調整手段とを備え、
   上記電流値が変更されたとき、検知領域に光を反射する反射物がない状態にして、光を照射し、上記受光手段の出力値を取得し、上記不揮発性メモリに記憶されている出力値を取得した出力値に更新することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、
   上記光学センサが交換されたとき、検知領域に光を反射する反射物がない状態にして、光を照射し、上記受光手段の出力値を取得することを特徴とする画像形成装置。

Images