JP2015075619A - トナー濃度センサー及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー６０５、６０６を提供する。【解決手段】光を発する発光素子６１０と、前記発光素子６１０からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子６１１と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子６１２と、前記第二の偏光素子６１２を透過した透過光を受光する第一の受光素子６１３と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子６１４と、前記第一の受光素子６１３と前記第二の受光素子６１４との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部６１５とを備え、前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とするトナー濃度センサー６０５、６０６。【選択図】図４

Description

本発明は、トナー濃度センサー及び画像形成装置に関し、詳しくは、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー及び画像形成装置に関する。

電子写真プロセスで画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置では、感光体ドラムでトナー画像を現像し、そのトナー画像を中間転写ベルトへ転写し、さらに、その中間転写ベルトから印刷用紙にトナー画像を転写し、印刷用紙にトナー画像を定着させる。

このような画像形成装置では、必要に応じて又は定期的に、トナー濃度補正や色ずれ補正が行われる。

一般に、濃度補正処理では、基準となるトナーパターン（パッチ画像）を現像して中間転写ベルトへ転写し、光学的なセンサーを使用して中間転写ベルト上のそのトナーパターンのトナー濃度を特定し、そのトナー濃度に基づいて濃度補正を行う。さらに、カラー画像形成装置の場合には、光学的なセンサーを使用して中間転写ベルト上のそのトナーパターンの位置を特定し、その位置に基づいて色ずれ補正を行う。又、別の方法として、感光体ドラム又は中間転写ベルト上のトナー濃度を特定する方法がある。

トナー濃度を測定するためのトナー濃度センサーでは、発光ダイオードからの光から特定偏光成分（Ｐ偏光またはＳ偏光）がビームスプリッターにより分離され、その特定偏光成分を中間転写ベルト上のトナーパターンに入射させる。そして、トナーパターンからの反射光がビームスプリッターにより正反射成分と拡散反射成分とに分離され、受光素子で検出される。そして、正反射成分と拡散反射成分の強度からトナー濃度が特定される。例えば、トナーパターンへの入射光がＰ偏光である場合、正反射成分はＰ偏光となる。

ここで、センサーの光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が使用される場合、ＬＥＤの駆動電流によるＬＥＤ本体の発熱や画像形成装置の内部デバイスの発熱に起因して時間経過とともに発生する温度上昇によって、ＬＥＤからの光の波長がシフトする。

又、トナー濃度センサーにおいて特定偏光成分を分離するために使用される偏光分離素子の偏光特性は、入射光の波長に大きく依存している。そのため、ＬＥＤからの光の波長シフトに起因してビームスプリッターにおける特定偏光成分の透過率が大きく変動し、トナー濃度が正確に検出されない可能性がある。

そこで、特開２０１２−９３６５５号公報（特許文献１）には、トナー画像に検出光を入射させ反射光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーが開示されている。このセンサーでは、前記検出光を生成する光源と、前記検出光のうち特定偏光成分を透過させる第１偏光素子と、前記反射光のうち特定偏光成分を透過させる第２偏光素子とを備え、前記第１偏光素子および前記第２偏光素子は、少なくとも前記検出光の波長シフト前の波長から連続使用による前記検出光の波長シフト後の波長までを含む透過波長帯域を有することを特徴とする。これにより、光源からの光に波長シフトが発生しても、トナー濃度が正確に検出されるとしている。

特開２０１２−９３６５５号公報

前記特許文献１に記載の技術のように、トナー濃度センサーでは、ＬＥＤの発光素子から照射された光のうち、第１偏光素子のビームスプリッターの透過光を、トナー画像が形成された測定対象物へ照射し、当該測定対象物からの反射光を前記ビームスプリッターとは異なる第２偏光素子のビームスプリッターにて偏光分離し、異なる二つの受光素子で検知する。これにより、前記測定対象物上に形成されたトナー画像のトナー量を計測することが出来る。

ここで、トナー濃度センサーは、通常、カラープリンタ、カラー複合機等の画像形成装置に搭載されており、当該画像形成装置が、トナー濃度センサーを用いて、中間転写ベルト上に形成されたトナー像のトナー濃度を計測し、トナー量を計測することで、トナー量を制御するパラメータ（現像テーブル、露光テーブル、ＬＵＴ等）に補正し、トナー量を制御する。

このトナー濃度センサーでは、中間転写ベルトに対向する位置の本体側に搭載されているため、中間転写ベルトとトナー濃度センサーとの間の距離は、組み立て公差や中間転写ユニットの寸法バラつきのために、多少の誤差が含まれており、精度に欠けるという問題がある。

又、中間転写ベルトの回転駆動により、当該中間転写ベルトとトナー濃度センサーとの距離に変動が生じることが判明しており、当該距離の変動により、トナー濃度の検知精度が悪化するという問題がある。

この距離の変動を抑制するためには、前記トナー濃度センサーの発光素子からの光をトナー像に対して略直角に入射し、その反射光を検知することが好ましいとされている。

しかしながら、上述した従来のトナー濃度センサー５００の構成では、図５に示すように、発光素子５０１からの光をトナー像に対して略直角にし、トナー像への入射角αを小さくするためには、第一のビームスプリッター５０２への入射角を大きくする必要があり、言い換えると、第一のビームスプリッター５０２と発光素子５０１との間の距離を広げる必要がある。又、当該第一のビームスプリッター５０１からの透過光がトナー像を介して反射し、当該反射光が第二のビームスプリッター５０３を介してＰ偏光成分の透過光とＳ偏光成分の反射光に分離されるが、このＰ偏光成分の透過光を受光する第一の受光素子５０４と、このＳ偏光成分の反射光を受光する第二の受光素子５０５とは、発光素子５０１と同様に、第二のビームスプリッター５０３との間の距離を大きく広げる必要がある。そのため、トナー濃度センサーが大型化するという問題が生じる。

又、図５に示すように、トナー濃度センサー５００の配置位置は、中間転写ベルトＢ１に対向する位置であり、一般的に、レイアウト上、中間転写ベルトＢ１の面方向には、スペースに余裕があるが、中間転写ベルトＢ１の面方向と直角方向（中間転写ベルトＢ１とトナー濃度センサー５００との配列方向）にはスペースに余裕が無い。そのため、上述のように発光素子５０１からの光の入射角αを小さくすると、第一のビームスプリッター５０２と発光素子５０１との間の距離と、第二のビームスプリッター５０３と第一の受光素子５０４との間の距離と、第二のビームスプリッター５０３と第二の受光素子５０５との間の距離とがそれぞれ広がってしまう。その結果、トナー濃度センサー５００全体の大型化とコストアップに繋がるという問題がある。このような問題に対して、前記特許文献１に記載の技術では、解決することが出来ない。

そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るトナー濃度センサーは、トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーであって、以下の構成を採用する。

即ち、本発明は、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部とを備え、前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とする。

又、トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーを備える画像形成装置であって、光を発する発光素子と、前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部とを備え、前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とする。

本発明のトナー濃度センサー及び画像形成装置によれば、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能となる。

本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 画像形成ユニットの１つの詳細図である。 本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。 本発明のトナー濃度センサーの概略図である。 従来のトナー濃度センサーの概略図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明のトナー濃度センサーを備えた画像形成装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベットＳはステップを意味する。

＜画像形成装置＞
以下、本発明に係るトナー濃度センサーを備えた画像形成装置１について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成図である。

画像形成装置１は、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部Ａ１、用紙を収容する用紙収容部２、画像形成部Ａ１で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部３を備えている。又、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部４、定着の完了した用紙を排紙する排紙装置５、及び、排紙された用紙を受ける排紙トレイ７を備えている。さらに、画像形成装置１は、用紙収容部２から排紙装置５まで用紙を搬送する用紙搬送部６を備えている。

画像形成部Ａ１は、中間転写ベルトＢ１（中間転写体）、中間転写ベルトＢ１をクリーニングするクリーニング部Ｂ２、並びに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢを備える。

中間転写ベルトＢ１は、導電性を有する使用可能な用紙搬送方向に直角な方向の長さが最大の用紙より幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図１において時計回りに循環駆動される。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは、中間転写ベルトＢ１に沿って、中間転写ベルトＢ１の移動方向において、クリーニング部Ｂ２より下流かつ二次転写部３の上流に、この順に配される。なお、各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置は、当該画像形成ユニット間の間隔が均等になるように配置される。

次に、この画像形成装置１の画像形成動作を説明する。図２は、画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの１つの詳細図である。各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢはほぼ同等な構成となっている。

画像形成ユニットＦＹは、感光体ドラム（像担持体）１０、帯電器１１、露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹ、一次転写ローラ（電圧印加部）２０、感光体ドラム１０のクリーニングブレード３５、除電装置１３、キャリア除去ローラ（キャリア除去部材）３０を備える。

尚、他の画像形成ユニットＦＭ、ＦＣ、ＦＢはそれぞれの色に対応した現像装置ＨＭ、ＨＣ、ＨＢを備える。又、画像形成ユニットのうち、中間転写ベルトＢ１の移動方向の最下流側に位置する画像形成ユニットＦＢには、その下流に画像形成部が位置しないためキャリア除去ローラ３０が設けられていないが、その他の構成は同一である。

感光体ドラム１０は、その表面に帯電（本実施形態ではプラス極性に帯電）したトナーを含むトナー像を担持することができるようになっていればよい。

本実施形態において、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の移動方向に直角かつ中間転写ベルトＢ１の面方向に平行な回転軸を中心に回転可能に配される略円筒状の部材とする。又、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の表面に、所定の一次転写位置１０Ｓにて接するようになっている。そして、感光体ドラム１０は、一次転写位置１０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１の移動方向と同方向になるように、つまり図２においては反時計回りに回転可能である。

クリーニングブレード３５、除電装置１３、帯電器１１、露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹは、感光体ドラム１０の回りに、上述の回転方向に沿って、一次転写位置から見てこの順に配される。

帯電器１１は、感光体ドラム１０表面を一様に帯電させることができる。露光装置１２は、レーザースキャナユニット（ＬＳＵ）等の光源を有し、上述の上位装置からの画像データに応じて、帯電した感光体ドラム１０表面を画像データに応じた光で照射し、感光体ドラム１０表面に静電潜像を形成可能である。

黄色用の現像装置ＨＹは、黄色のトナー及びキャリアを含む現像剤を前記静電潜像に対向するように保持することで、静電潜像にトナーを付与し、静電潜像をトナー像として現像することができる。このトナー像は一次転写ローラ２０によって中間転写ベルトＢ１に一次転写される。一次転写ローラ２０の詳細については後述する。

クリーニングブレード３５は、感光体ドラム１０に接するように配されたブレード状の部材である。クリーニングブレード３５は一次転写後、感光体ドラム１０の表面に残留した現像剤を除去する。

除電装置１３は光源を備え、クリーニングブレード３５による現像剤除去後、感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電し、次の画像形成に備える。

一次転写ローラ２０は、中間転写ベルトＢ１の裏面に、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記一次転写位置１０Ｓより下流の電圧印加位置２０Ｓで接するように配される。一次転写ローラ２０には、図示しない電源からトナー像中のトナーとは逆極性（本実施形態ではマイナス）の電圧を印加されるようになっている。つまり、一次転写ローラ２０は、電圧印加位置２０Ｓにて、中間転写ベルトＢ１にトナーと逆極性の電圧を印加することができる。中間転写ベルトＢ１は導電性を有するので、この印加電圧によって、電圧印加位置２０Ｓの中間転写ベルトＢ１の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。

そこで、本実施形態では、前記一次転写位置１０Ｓを、この印加電圧によってトナーが中間転写ベルトＢ１側に引き付けられる範囲内に配する。その結果、感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１の表面へトナーが移動し、一次転写が行われる。

このように一次転写が可能であれば、一次転写ローラ２０の具体的な構成は特に限定されず、具体的な構成は適宜変更可能である。本実施形態においては、一次転写ローラ２０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と逆方向に回転可能な、つまり電荷印加位置２０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１と同方向になるように回転可能な、略円柱状の部材とする。

本実施形態では、キャリア除去ローラ３０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と同方向に回転可能な略円柱状の部材であるとするが、これに限定されるものではなく、中間転写ベルトＢ１の移動方向において電荷印加位置２０Ｓよりも下流、二次転写位置よりも上流で中間転写ベルトＢ１表面からキャリアを除くことができればよい。具体的には、キャリア除去ローラ３０は、中間転写ベルトＢ１の表面に接することによって、中間転写ベルトＢ１表面のキャリアを自身の表面に移動させることができるようになっていればよい。

一次転写時には、トナーと共にキャリアも感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１へと少量転移することがある。このキャリアの転移は、下流側の画像形成部における一次転写を妨げて画像のぼけ及びにじみ等の画像の不具合を引き起こす場合がある。キャリア除去ローラ３０を設けることによって、このような画像の不具合を防ぐことができる。

本実施形態では、キャリア除去ローラ３０が、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記電荷印加位置２０Ｓよりも下流で中間転写ベルトＢ１の表面に接するように配置される。前記キャリア除去ローラ３０は、上述のクリーニングブレード３５と共に、クリーニングユニット３１に組み込まれている。クリーニングユニット３１は、画像形成ユニットＦＹ内に設けられており、クリーニングブレード３５及びキャリア除去ローラ３０の他に、キャリア除去ローラ３０の表面に接することでキャリア除去ローラ３０表面に付着したキャリアを除去するキャリア除去ブレード３１ｂと、キャリア除去ローラ３０から除去されたキャリア、及び感光体ドラム１０表面からクリーニングブレード３５によって除去された現像剤（トナー及びキャリアを含む）とを、クリーニングユニット３１の外部に搬送する搬送部材３１ｃを備える。画像形成ユニットＦＹはさらに、搬送部材３１ｃによって搬送されたキャリア及びトナーを再利用するため、キャリアとトナーとを分離する分離部等を備えてもよい。

次に、現像装置ＨＹの構成について説明する。各色の現像装置ＨＹ、ＨＭ、ＨＣ、ＨＢの構成は同等である。

現像装置ＨＹは、現像容器４０、現像ローラ４０ａ、磁気ローラ（マグローラ）４０ｂ、汲み上げローラ４０ｃ、撹拌スパイラル４０ｄ及び４０ｅ、磁気ローラドクターブレード４０ｇを備える。

現像容器４０は、内部に黄色のトナー（トナー粒子）とキャリアからなる現像剤を貯留する。撹拌スパイラル４０ｄ及び４０ｅは、現像容器４０の現像剤に全体が浸るように設けられ、現像剤を撹拌する。撹拌スパイラル４０ｄと４０ｅの回転によってトナーがキャリアに均一に分散される。

汲み上げローラ４０ｃは現像容器の現像剤にその一部が浸るように配置され、現像剤をその表面に付着させて汲み上げる。この汲み上げローラ４０ｃに接するようにして磁気ローラ４０ｂが配置され、汲み上げローラ４０ｃから現像剤の供給を受ける。磁気ローラ４０ｂは現像ローラ４０ａのカウンター方向に回転し、ニップ近傍において、現像剤の引き剥がしと現像剤の載せとを同時に行っている磁気ローラドクターブレード４０ｇが設けられる。磁気ローラドクターブレード４０ｇは、磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤層厚を所定量になるように規制する。磁気ローラ４０ｂと接するように現像ローラ４０ａ（現像器ともいう）が配置され、その表面に磁気ローラ４０ｂから現像剤が付与される。磁気ローラ４０ｂの現像剤の層厚が所定値に規制されているので現像ローラ４０ａの表面に形成される現像剤の層厚も所定値に保たれる。この現像ローラ４０ａは感光体ドラム１０と接し、感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値の電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー像が感光体ドラム１０表面に形成される（現像動作）。

本発明の画像形成装置では、前記現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値（電圧値、単にバイアス値とする）を調整することで、トナー像の画像濃度補正を行うことを特徴としている。

又、感光体ドラム１０への現像動作を終えた磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤は磁気ローラドクターブレード４０ｇによって除去され、磁気ローラドクターブレード４０ｇの表面に沿って流下し図示しない流路を通って現像容器４０に貯留されている現像剤と混合される。

又、現像容器にはトナー濃度センサー４０ｈが配置され、現像容器４０内の現像剤のトナー濃度を検出する。トナー濃度が所定値より低いことが検出された場合には、図示しないトナーカートリッジからトナー（所定値よりトナー濃度が高い現像剤）が現像容器４０に供給され、トナー濃度が所定値より高い場合には図示しないキャリアカートリッジからキャリアがトナー容器４０に供給される。

このような構成の下、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置１は、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢを用いて形成する。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルトＢ１に転写されて、中間転写ベルトＢ１上で重ね合わされてカラートナー像となる。

このカラートナー像の形成と同期して用紙収容部２に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収容部２から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部６上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトＢ１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部３に送り込まれ、二次転写部３で中間転写ベルトＢ１上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部４に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は排紙装置５によって画像形成装置１の外周に設けられた排紙トレイ部７に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトＢ１に残留したトナーは、クリーニング部Ｂ２によって中間転写ベルトＢ１から除去される。

又、所定のタイミングで中間転写ベルトＢ１に形成されたパッチのパッチ濃度及び中間転写ベルトＢ１の地肌濃度を検出するための２つのトナー濃度センサー６０５、６０６が、ブラックの画像形成ユニットＦＢと二次転写部３との間の所定の位置に設けられている。ブラックの画像形成ユニットＦＢは、他の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣと比較すると、中間転写ベルトＢ１の回転方向に対して最下流に位置する。そのため、トナー濃度センサー６０５、６０６は、複数の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢのうち、いずれかによってパッチが中間転写ベルトＢ１上に形成されたとしても、いずれのパッチのパッチ濃度を検出できるよう構成されている。

又、当該トナー濃度センサー６０５、６０６は、パッチが形成される中間転写ベルトＢ１の位置に対応した位置に予め設けられるが、本発明の実施形態では、中間転写ベルトＢ１の両端近傍にそれぞれ二つ設けられる。当該トナー濃度センサー６０５、６０６は、各色毎のパッチのパッチ濃度又は地肌濃度を検出可能なセンサーであれば、どのような形態でも構わないが、例えば、パッチ又は中間転写ベルトＢ１上の地肌を光源からの光で照射し、反射光強度を受光センサーで検出して光の強度情報を濃度に変換する反射型のトナー濃度センサー６０５、６０６が該当する。

尚、前記トナー濃度センサー６０５、６０６は、後述するベタ帯画像のトナー濃度の検出にも利用される。

図３は、本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。

画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３０４及び前記印刷における各駆動部に対応するドライバ３０５が内部バス３０６を介して接続されている。前記ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて前記ドライバ３０５とデータや命令を授受することにより前記図１に示した各駆動部の動作を制御する。又、前記駆動部以外の後述するトナー濃度センサー６０５、６０６の制御についても、ＣＰＵ３０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。

＜本発明の実施形態＞
次に、図４を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。図４は、本発明のトナー濃度センサーの概略図である。

本発明に係るトナー濃度センサーでは、トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサー６０５、６０６であって、図４に示すように、光を発する発光素子６１０と、前記発光素子６１０からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子６１１と、前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子６１２と、前記第二の偏光素子６１２を透過した透過光を受光する第一の受光素子６１３と、前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子６１４と、前記第一の受光素子６１３と前記第二の受光素子６１４との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部６１５とを備えることを特徴とする。

これにより、トナー濃度センサー６０５、６０６の検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能となる。

即ち、従来のトナー濃度センサーでは、トナー像に入射する光を、第一の偏光素子を透過した透過光としていたため、トナー濃度の検知精度を高めるために、トナー像へ入射する光の入射角αを小さくしようとすると、第一の偏光素子に照射する発光素子の光の入射角を大きくしなければならず、発光素子と第一の偏光素子との間の距離を大きくする必要があった。又、トナー像から反射する光を受光する第一の受光素子、第二の受光素子についても同様であった。

本発明のトナー濃度センサー６０５、６０６では、トナー像に入射する光を、第一の偏光素子６１１を反射した反射光としているため、トナー像へ入射する光の入射角βを小さくしようとすれば、第一の偏光素子６１１に照射する発光素子６１０の光を、第一の偏光素子６１１に対して略４５度に入射させれば良い。そのため、発光素子６１０と第一の偏光素子６１１との間の距離が無駄に大きくならず、トナー像のある面と直角方向に広がらずに、トナー像のある面方向に広がるため、小型化を図ることが可能となるのである。

更に、本発明のトナー濃度センサー６０５、６０６では、発光素子６１０と第一の偏光素子６１１との配置を、当該第一の偏光素子６１１から反射した反射光をトナー像のある面（例えば、中間転写ベルトＢ１）に対して略直角に入射することが出来る。図４に示すように、本発明のトナー濃度センサー６０５、６０６におけるトナー像に入射する光の入射角βが、従来のトナー濃度センサー５００におけるトナー像に入射する光の入射角αと比較して小さいことが理解される。そのため、各種の組み立て公差や寸法バラつきがあったとしても、これらに影響されること無く、トナー濃度を精度高く検出することが可能となり、距離変動にロバスト性のある新規なトナー濃度センサーを提供することが可能となる。

ここで、発光素子６１０は、例えば、所定の波長スペクトルを有する光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用することが出来る。発光素子６１０は、画像形成装置１（制御回路）から指示を受けて光を出射するように構成される。尚、発光素子６１０と第一の偏光素子６１１との間に、当該発光素子６１０の光を絞る絞り部を設けてもよい。この絞り部は、例えば、円孔のアパーチャーを有し、当該アパーチャーの中心が発光素子６１０の光軸上に位置するように配置される。

又、第一の偏光素子６１１、第二の偏光素子６１２は、入射した光を特定の偏光成分に分離するビームスプリッターとされ、例えば、入射した光のうち、Ｐ偏光成分を透過光として透過し、Ｓ偏光成分を反射光として反射する。尚、トナー像に入射される光は、第一の偏光素子６１１のＳ偏光成分の反射光となる。

又、第一の偏光素子６１１、第二の偏光素子６１２は、どのような構成でも良いが、例えば、光透過性プレートと、当該光透過性プレートの光入射面側に設けられた誘電体多層膜と、当該光透過性プレートの光出射面側に設けられた反射防止膜とを有し、これらの膜の厚さ等の調節することで、各偏光素子の偏光透過特性を所望の特性に変更される。尚、ビームスプリッターの代わりに偏光版でも良い。

又、第二の偏光素子６１２は、本発明の各部材の配置上、図４に示すように、前記第一の偏光素子６１１と同一とすることが出来る。これにより、第二の偏光素子６１２を、第一の偏光素子６１１に兼ねることで、偏光素子の必要枚数を１枚減らすことが可能となり、部材費、組み立て工程数を減らして、全体としてのコストダウンを図ることが可能となる。

又、第一の受光素子６１３、第二の受光素子６１４は、どのような構成でも良いが、例えば、フォトダイオードとされ、入射された光を検出し、その強度に応じた電圧の電気信号を出力する。第一の受光素子６１３は、第二の偏光素子６１２を透過したＰ偏光成分の光を電気信号として出力し、第二の受光素子６１４は、第二の偏光素子６１２を反射したＳ偏光成分の光を電気信号として出力する。

尚、トナー像又はトナー像のある面（中間転写ベルトＢ１の表面）に入射した第一の偏光素子６１１のＳ偏光成分の光は、トナー像又は面（下地、地肌）から反射することで、正反射成分と拡散反射成分とを備え、その正反射成分は、第二の偏光素子６１２を介してＰ偏光となり、その拡散反射成分は、第二の偏光素子６１２を介してＳ偏光となる。

又、検出部６１５は、トナー濃度センサー６０５、６０６に備えられていても、当該トナー濃度センサー６０５、６０６を有する画像形成装置１に備えられていても構わない。この検出部６１５が、第一の受光素子６１３の信号と第二の受光素子６１４の信号とに基づいてトナー濃度の測定値を演算する。画像形成装置１は、例えば、この測定値に基づいて、トナー濃度の補正を行う。トナー濃度は、具体的には、下記の式に基づいて算出される。

トナー濃度（％）＝｛１−（Ｐ−Ｓ）／（Ｐｏ−Ｓｏ）｝×１００
Ｐは、トナー像の反射光のうち、Ｐ偏光成分の第一の受光素子６１３の信号（電圧）（センサー出力値）であり、Ｓは、トナー像の反射光のうち、Ｓ偏光成分の第二の受光素子６１４の信号（電圧）（センサー出力値）であり、Ｐｏは、トナー像のない面（例えば、中間転写ベルトＢ１の下地）の反射光のうち、Ｐ偏光成分の第一の受光素子６１３の信号であり、Ｓｏは、トナー像のない面の反射光のうち、Ｓ偏光成分の第二の受光素子６１４の信号である。

この第一の受光素子６１３、第二の受光素子６１４と、検出部６１５との間には、例えば、増幅器等を設けて、受光素子からの信号を増幅するよう構成しても良い。

尚、本発明のトナー濃度センサー６０５、６０６では、トナー像に入射する光を、第一の偏光素子６１１を反射した反射光としているため、発光素子６１０と第一の偏光素子６１１との配置は精度高くする必要がある。これは、発光素子６１０の入射光の入射角度のズレは、反射光において２倍の反射角度のズレとして反映されるからである。従って、発光素子６１０と第一の偏光素子６１１との配置は、寸法安定性の優れた部材により固定されると好ましい。

このように、本発明は、発光素子６１０と、前記発光素子６１０からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子６１１と、第二の偏光素子６１２と、第一の受光素子６１３と、第二の受光素子６１４と、検出部６１５とを備えることを特徴とする。これにより、トナー濃度センサー６０５、６０６の検知精度を高めるとともに、コストダウン及び小型化を図ることが可能となる。

尚、本発明では、カラー画像形成装置を想定したが、モノクロ画像形成装置でも構わない。又、本発明では、中間転写ベルトＢ１上のトナー像を想定したが、感光体ドラム上のトナー像でも構わない。

又、本発明は、タッチダウン現像方式を想定したが、どのような画像形成装置でも構わない。尚、タッチダウン現像方式とは、トナー及びキャリアを含有する二成分の現像剤を担持する磁気ローラからトナーのみを転移させることにより現像スリーブ上にトナー薄層を形成させ、静電潜像が形成された感光体の表面に、前記トナー薄層からトナーを飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式のことである。

又、本発明では、画像形成装置１を想定したが、トナー濃度を測定するための装置、トナー濃度センサーを搭載する装置であれば、特に限定する必要は無い。

以上のように、本発明に係るトナー濃度センサー及び画像形成装置は、複合機はもちろん、複写機、プリンタ等に有用であり、トナー濃度センサーの検知精度を高めるとともに、小型化を図ることが可能なトナー濃度センサー及び画像形成装置として有効である。

１ 画像形成装置
６０５、６０６ トナー濃度センサー
６１０ 発光素子
６１１ 第一の偏光素子
６１２ 第二の偏光素子
６１３ 第一の受光素子
６１４ 第二の受光素子
６１５ 検出部

Claims (2)

1. トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーであって、
   光を発する発光素子と、
   前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、
   前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、
   前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、
   前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、
   前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部と
   を備え、
   前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とするトナー濃度センサー。
2. トナー像に光を入射し、当該トナー像から反射した光に基づいてトナー濃度を検出するトナー濃度センサーを備える画像形成装置であって、
   光を発する発光素子と、
   前記発光素子からの光を反射して、当該反射した光をトナー像に入射する第一の偏光素子と、
   前記トナー像から反射した光を透過光と反射光とに分離する第二の偏光素子と、
   前記第二の偏光素子を透過した透過光を受光する第一の受光素子と、
   前記第二の偏光素子からの反射光を受光する第二の受光素子と、
   前記第一の受光素子と前記第二の受光素子との信号に基づいてトナー濃度を検出する検出部と
   を備え
   前記第二の偏光素子は、前記第一の偏光素子と同一であることを特徴とする画像形成装置。
   

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