JP2000267369A - 画像形成装置の濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の濃度測定装置において、トナ
ー像を光学的に検知するフォトセンサの出力値が様々な
要因で変動することがあっても、その出力値を簡易な手
段でもって的確に補正して正確な濃度測定を可能にす
る。 【解決手段】 フォトセンサの濃度測定時におけるトナ
ー像の出力値Ｖｐを下記補正式により補正した出力値Ｖ
ｎとして出力する出力補正手段を設けた。 Ｖｎ＝｛（Ｖ20−Ｖ10）（Ｖｐ−Ｖ11）／（Ｖ22−Ｖ1
1）｝＋Ｖ10 （式中のＶ10は第１の補正基準点の初期段階における出
力値、Ｖ20は第２の補正基準点の初期段階における出力
値、Ｖ11は第１の補正基準点の濃度測定時における出力
値、Ｖ22は第２の補正基準点の濃度測定時における出力
値を示す）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の画像形成装置において形成されるトナー像の濃度を
発光素子及び受光素子を有するフォトセンサにより光学
的に測定する濃度測定装置に係り、特に、そのフォトセ
ンサの出力変動に対する的確な補正が可能な濃度測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機、プリン
タ等の画像形成装置においては、一般に、感光体等の像
担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に
記録用紙等に転写して定着することにより画像形成を行
うようになっている。そして、このような画像形成装置
では、そのトナー像が予め設定した作像条件に沿って適
正にかつ安定して形成されることを維持させる必要性か
ら、例えば、像担持体上に制御用のトナー像（パッチ）
を形成してそのトナー像の濃度をフォトセンサにより光
学的に測定する濃度測定装置を設け、その濃度測定装置
の測定結果を作像条件を制御するための制御手段にフィ
ードバックさせて必要な作像条件について設定変更する
ように構成されている。

【０００３】上記フォトセンサとしては、発光ダイオー
ド等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを備
え、その発光素子からの光を像担持体上の制御用トナー
像に照射し、そのときの透過光又は反射光（正反射光又
は拡散反射光）を受光素子で受光して得られる出力値か
ら制御用トナー像の濃度について測定するものが多く使
用されている。このうちトナー像からの反射光を測定す
るフォトセンサには、正反射光を受光するように構成さ
れた正反射型のセンサと、拡散反射光を受光するように
構成された拡散反射型のセンサとがある。そして一般
に、正反射型のセンサは黒トナー又はカラートナーから
なるトナー像の濃度測定に使用され、拡散反射型のセン
サは黒以外のカラートナーからなるトナー像の濃度測定
に使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
画像形成装置における濃度測定装置においては、そのフ
ォトセンサの発光素子や受光素子の感度が温度等の環境
変化や素子そのものの経時的劣化やトナー等の付着汚れ
等が原因で変動したり、あるいは、トナー像が形成され
る像担持体の表面の汚れや傷等が原因でフォトセンサの
出力値が変動してしまい、これにより、初期の性能が維
持されず正確な濃度測定が困難となり、ひいては正確な
作像条件の制御もできなくなるという問題があった。

【０００５】また、このようなフォトセンサの出力変動
は、大別すると、下記３つのタイプのものに分類される
が、実際にはこれら各タイプの変動が複合して発生する
ことが多い。 トナー像の濃度が低いほど大きく変動する（ゲイン
変動型）タイプ（図１４）。この場合の変動原因は、
主に、トナー像が形成される部材（ドラム、ベルト等）
の表面の汚れや傷の存在等である。 センサ出力が大きくなるほど大きく変動する（ゲイ
ン変動型）タイプ（図１４）。この場合の変動原因
は、主に、発光又は受光素子の汚れや発光素子の光量変
動等である。 センサ出力が全体的にほぼ同レベルで変動する（オ
フセット変動型）タイプ（図１４）。この場合の変動
原因は、主に、フォトセンサの周囲温度の変動等であ
る。図１４中の実線が初期段階における正常な特性を示
し、点線が変動した現在の特性又は合成後の特性を示す
（この図以外で出力値の変動を示す出力特性図において
も同様である）。

【０００６】一方、従来においては、濃度測定装置にお
けるフォトセンサの出力変動を解決するため、以下のよ
うな各種の対策手段が提案されているが、そのいずれも
何らかの課題があり、十分に満足のできるものではなか
った。また、特に前記タイプ〜の出力変動が複合し
て発生した場合には、その出力変動を的確に補正するこ
とができるものが存在していなかった。

【０００７】例えば、特開平４−１４０６０号公報に
は、トナー像を検出したときのフォトセンサの出力値Ｖ
ｐを、そのトナー像が形成される感光体等の像担持体の
（トナー像のない清浄な状態にある）表面の出力値Ｖｃ
で除した比（Ｖｐ／Ｖｃ）を基準値にし、この基準値と
前記出力値Ｖｐとを比較して画像形成のプロセス条件を
補正することにより、汚れ等による出力変動を排除して
出力値の安定化を図る手段が示されている。

【０００８】しかし、この従来例では、正反射型のフォ
トセンサを使用しトナー像を反射率の低いベルト等の部
材上で検知する場合には、その部材からのセンサ出力値
Ｖｃがほぼゼロとなってしまい、比（Ｖｐ／Ｖｃ）を使
用することが困難となって出力変動の補正ができないと
いう課題がある。また、拡散反射型のフォトセンサを使
用した場合には、トナー像を形成する部材からの拡散反
射光のレベルが低いため、その部材からのセンサ出力値
Ｖｃがほぼゼロとなってしまい、特に前記タイプのよ
うな出力変動を検出することも、その出力変動の補正も
できないという課題がある。さらに、前記タイプ〜
の出力変動が複合して発生した場合には、トナー像検出
時の出力値Ｖｐと比（Ｖｐ／Ｖｃ）とを対比するだけで
は、その出力変動を的確に補正することができないとい
う課題もある。

【０００９】また、特開平４−２６００７７号公報に
は、フォトセンサの表面を定期的に清掃部材により清掃
し、そのセンサ表面の汚れを除去する手段が示されてい
る。しかし、この従来例の場合は、前記タイプのセン
サ汚れに起因した出力変動には対応することができる
が、発光素子の光量変動や他のタイプ、の変動が発
生した場合やそれら各タイプの変動が複合して発生した
場合には、それらの出力変動を補正できないという課題
がある。

【００１０】さらに、実公平８−６７９号公報には、発
光素子の光量をモニタ手段により検出し、その検出結果
と基準発光量との偏差を解消するように光量調整手段に
より発光素子の基準光量を調整した後、発光素子からの
調整後の光によりトナー像から反射される光を受光素子
により検出した結果と基準受光量との偏差を解消するよ
うに受光素子における受光信号を補正し、これにより、
発光素子の劣化および感光材の劣化に影響されることな
く、濃度検出を正確に行えるようにした濃度検出装置が
示されている。しかし、この従来例の場合は、前記タイ
プの発光素子の光量変動等について補正することが可
能であるものの、前記タイプ等の出力変動については
補正できない等の課題がある。

【００１１】従って、本発明の目的は、使用するフォト
センサの種類に制約されることなく、上記したようなタ
イプ〜のいずれかの出力変動やそれらが複合した出
力変動でも簡易な手段でもって的確に補正して、かかる
出力変動のない正確な濃度測定を行うことが可能な画像
形成装置の濃度測定装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し得る
本発明は、画像形成装置内で形成されるトナー像に発光
素子から光を照射してそのトナー像で反射される反射光
又はそのトナー像を透過する透過光を受光素子により受
光するフォトセンサを備え、このフォトセンサの受光素
子の出力値に基づいてトナー像の濃度を測定する濃度測
定装置において、前記フォトセンサの予め設定する第１
の補正基準点及び第２の補正基準点の出力値を使用し、
そのフォトセンサの濃度測定時における前記トナー像の
出力値Ｖｐを下記補正式により補正した出力値Ｖｎとし
て出力する出力補正手段、 Ｖｎ＝｛（Ｖ20−Ｖ10）（Ｖｐ−Ｖ11）／（Ｖ22−Ｖ1
1）｝＋Ｖ10 （式中のＶ10は第１の補正基準点の初期段階における出
力値、Ｖ20は第２の補正基準点の初期段階における出力
値、Ｖ11は第１の補正基準点の濃度測定時における出力
値、Ｖ22は第２の補正基準点の濃度測定時における出力
値を示す）を具備するものである。

【００１３】ここで、出力補正手段における補正式につ
いて説明する。

【００１４】まず、前記した濃度測定装置におけるフォ
トセンサの各タイプの変動のうち、前記タイプのよう
なオフセット型変動については、正反射型又は拡散反射
型の方式の違いに関係なく、そのオフセット変動した分
の値をトナー像のセンサ出力値から一律に差し引くか加
えることで、かかるオフセット型変動の補正を行うこと
が可能となる。

【００１５】次に、前記タイプ、のようなゲイン型
変動についてみると、正反射型センサでのゲイン型変動
では、図１４に示すように、その各出力変動の大きく発
生する領域がいずれもトナー量の少ない側の領域で共通
していることから、前記した従来技術のようにこのトナ
ー量が少ない状態かまったく無い状態での出力値とトナ
ー像のセンサ出力値との比をとることである程度の補正
が可能となる。

【００１６】これに対し、拡散反射型センサでのゲイン
型変動では、そのタイプ、の各出力変動の大きく発
生する領域がトナー量の少ない側の領域又はトナー量の
多い側の領域というように互いに異なっているため、前
記した従来技術のように単にこのトナー量が少ない状態
かまったく無い状態での出力値とトナー像のセンサ出力
値との比をとるだけでは補正することができない。

【００１７】ところが、この拡散反射型センサにおける
タイプ、の２つの出力変動を合成すると、図１５の
下部に示すように、あたかもタイプやのゲイン型変
動とタイプのオフセット型変動を合成した場合と類似
した特性を示す変動結果となる。

【００１８】そこで、本発明者らは、この合成した場合
の出力変動のことに着目し、そのオフセット型変動分の
補正とゲイン型変動分の補正をそれぞれ行うことによ
り、前記タイプ〜の各出力変動が個々に発生した場
合やそれらが複合して発生した場合でも、トナー像の出
力値を変動分のない正確な値に補正することができるこ
とを見出したものである。また、そのオフセット型変動
分の補正は、ある特定の測定点での初期段階における出
力値とその濃度測定時（現在）における出力値との差を
求めて補正すればよく、一方のゲイン型変動分の補正
は、ある別の特定の測定点での初期段階における出力値
とその濃度測定時における出力値との増減割合を求めて
補正すればよいことをも見出した。

【００１９】すなわち、図１２に示すように拡散反射型
センサにおいて前記タイプ〜の各出力変動が複合し
て発生した場合に、その各出力変動をすべて合成する
と、最終的に図１２の最下部に示すような特性線（二点
鎖線）になるが、このような特性線で示される出力
変動を「オフセット型変動分の補正」と「ゲイン型変動
分の補正」をこの順に行って全体の出力補正を行う場合
を例にあげて具体的に説明する。

【００２０】はじめに、図１３ａに示すように、オセッ
ト型変動分の補正用としての第１の補正基準点Ｇ１を例
えばトナー像のない像担持体（感光ドラムやベルト、中
間転写ベルトやドラム、用紙搬送ベルトやドラム、記録
紙など）に設定し、ゲイン型変動の補正用としての第２
の補正基準点Ｇ２を例えばある特定のトナー量の測定点
に設定する。また、第１の補正基準点Ｇ１の初期段階に
おける出力値をＶ10、その濃度測定時における出力値を
Ｖ11とし、第２の補正基準点Ｇ２の初期段階における出
力値をＶ20、その濃度測定時における出力値をＶ22とす
る。さらに、トナー像の濃度測定時における出力値Ｖｐ
とした場合、その正常な出力値、すなわち補正した後の
出力値をＶｎとする。

【００２１】そして、まず、この合成した特性線にお
けるオフセット型変動分を第１の補正基準点Ｇ１に基づ
いて行う。この場合、図１３ｂに示すように、第１の補
正基準点Ｇ１における現在の出力値Ｖ11とその初期段階
における出力値Ｖ10との差（Ｖ11−Ｖ10）だけ、特性線
を出力値Ｖ10側にむけて平行にシフトさせた点線が
オフセット補正した後の特性線となる。このオフセット
補正後におけるトナー像の出力値をＶp1とすると、この
オフセット補正後の出力値Ｖｐ１は下記の式（ａ）で表
される。 Ｖp1＝Ｖｐ−（Ｖ11−Ｖ10） …（ａ）

【００２２】次に、このオフセット補正した後の特性線
におけるゲイン型変動分を第２の補正基準点Ｇ２に基
づいて行う。この場合、図１３ｃに示すように、第２の
補正基準点Ｇ２のオフセット補正後における出力値をＶ
21とすると、このゲイン補正後におけるトナー像の出力
値、即ち正常な出力値Ｖｎは下記の式（ｂ）で表され
る。 Ｖｎ＝｛（Ｖ20−Ｖ10）（Ｖp1−Ｖ10）／（Ｖ21−Ｖ10) ｝＋Ｖ10 …（ｂ） また、図１３ｂよりＶ21は下記の式（ｃ）で表される。 Ｖ21＝（Ｖ22−Ｖ11）＋Ｖ10 …（ｃ）

【００２３】従って、補正後のトナー像の出力値Ｖｎ
は、上記の式（ｂ）に上記の式（ａ）と式（ｃ）を代入
して変形することにより、前記した補正式のように表さ
れる。これにより、変動した現在のトナー像の出力値Ｖ
ｐを前記した補正式にあてはめて算出することにより、
正常な出力値に補正された出力値Ｖｎとして得られるこ
とがわかる。なお、前記補正式は、上記合成した特性線
におけるゲイン型変動分を第２の補正基準点Ｇ２に基
づいて補正した後、そのゲイン補正した後の特性線にお
けるオフセット型変動分を第１の補正基準点Ｇ１に基づ
いて補正するという手順で各算出式を立てて求めた場合
にも、ほぼ同様に導き出される。

【００２４】また、この出力補正手段における第１の補
正基準点及び第２の補正基準点は、トナー像の出力値
（Ｖｐ，Ｖｎ）とは異なる出力値が得られる測定点とな
り得るものであれば特に制約されるものではなく任意に
設定される。ちなみに、この第１及び第２の補正基準点
は、いずれか一方をオフセット補正用の基準（測定）点
として適した内容のものを設定し、その他方をゲイン補
正用の基準（測定）点として適した内容のものを設定す
るとよい。また、この第１及び第２の補正基準点の初期
段階における出力値Ｖ10，Ｖ20は、濃度測定装置（フォ
トセンサ）を画像形成装置に装着してセットアップする
ときの値であるが、フォトセンサの発光素子及び受光素
子の初期特性（基準となり得る特性）を測定できるタイ
ミングであれば、上記セットアップ時以外の時期であっ
てもよい。

【００２５】例えば、この第１の補正基準点又は第２の
補正基準点の出力値としては、トナー像を照射する発光
素子を消灯したときの受光素子の出力値や、トナー像が
形成される部材の表面に発光素子から光を照射したとき
の受光素子の出力値を使用することができる。この他に
も、前記フォトセンサの内部又は外部に基準反射面を設
けた場合には、その基準反射面に発光素子から光を照射
したときの受光素子の出力値を使用したり、あるいは、
前記フォトセンサに前記トナー像に光を照射する発光素
子の発光量をモニターする受光素子を設けた場合には、
そのモニター用の受光素子の出力値を使用することがで
きる。そして、第１の補正基準点又は第２の補正基準点
の出力値は、この例示した各出力値を適宜組み合わせて
使用することも可能である。

【００２６】そして、このような出力補正手段を備えた
濃度測定装置におけるフォトセンサは、拡散反射型のフ
ォトセンサ（正反射型のフォトセンサと併用する構造の
ものを含む）に対して最も効果があるが、正反射型のフ
ォトセンサや光透過型のフォトセンサであってもよい。
また、この濃度測定装置は、測定対象であるトナー像を
フォトセンサにて光学的に測定可能であればそのトナー
像が形成される部材（担持体）については特に限定され
るものではない。その部材としては、例えば、感光ドラ
ム又はベルト、中間転写ベルト又はドラム、用紙搬送ベ
ルト又はドラム、記録用紙等が適用可能である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態について説明する。

【００２８】［実施の形態１］図１は、本発明の一実施
形態に係る濃度測定装置の概要図である。この濃度測定
装置１は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等
のカラー画像形成装置における像担持体（主に中間転写
ベルト又はドラム、用紙搬送ベルト又はドラムなど）２
に形成される作像条件制御用のトナー像（パッチ）Ｔ
_patch の濃度を光学的に検知するフォトセンサ４と、こ
のフォトセンサ４の動作や出力信号を制御するセンサコ
ントローラ５とを備えたものである。このうちフォトセ
ンサ４は、トナー像Ｔ_patch が形成される上記像担持体
２の表面と対向した状態で配置される。

【００２９】フォトセンサ４は、発光ダイオード等から
なる正反射用の発光素子４１及び拡散反射用の発光素子
４２と、これら２つの発光素子４１、４２からそれぞれ
発せられる照射光が上記像担持体２上のトナー像Ｔ
_patch で反射される反射光を共に受光し得るフォトダイ
オード等からなる共用の受光素子４３と、これら発光素
子４１、４２及び受光素子４３を収容設置して支持する
遮光性のセンサホルダ（支持体）４４とでその主要部が
構成されている。

【００３０】そして、このフォトセンサ４は、正反射用
の発光素子４１から発せられる照射光Ｈ₁ （図中の矢付
き一点鎖線等はその各光の光軸及び進行方向を示す。以
後も同様である）がトナー像Ｔ_patch で反射されたとき
の正反射光Ｈ₂ を共用の受光素子４３により受光させる
ことにより「正反射型のセンサ」として使用することが
できるとともに、拡散反射用の発光素子４２から発せら
れる照射光Ｈ₃ がトナー像Ｔ_patch で反射されたときの
所定の拡散反射光Ｈ₄ を共用の受光素子４３により受光
させることにより「拡散反射型のセンサ」としても使用
することができるようになっている。図中の４５ａは発
光素子４１の出光用光路、４５ｂは発光素子４２の出光
用光路、４５ｃは受光素子４３の入光用光路、４６はホ
ルダ４４に形成される各光路４５ａ〜ｃの開口を覆っ
て、その各光路内にトナー等の異物が侵入するのを防ぐ
ための光透過性の防塵部材である。

【００３１】一方、センサコントローラ５は、基本的
に、各発光素子４１、４２の発光動作等を制御したり、
受光素子４３の受光による出力値を必要に応じて予め設
定された制御プログラムにしたがって補正処理し、その
補正後の出力値をセンサの検知結果として画像形成装置
の画像形成プロセス条件を制御する処理を行うための中
央制御部等に送信するようになっている。

【００３２】そして、このセンサコントローラ５には、
フォトセンサ４の出力値が前述したように変動してその
変動により濃度測定に誤差が発生するのを防止するため
に、図１に示すようなフォトセンサ４の出力値について
所定の出力補正処理を行う出力補正回路５０が組み込ま
れている。すなわち、この出力補正回路５０では、図３
等に示すように、濃度検出時にフォトセンサ４によって
測定される制御用トナー像Ｔ_patch に関する出力値Ｖｐ
を下記補正式によって補正し、出力値Ｖｎとして算出す
る出力補正処理が行われるようになっている。 Ｖｎ＝｛（Ｖ20−Ｖ10）（Ｖｐ−Ｖ11）／（Ｖ22−Ｖ1
1）｝＋Ｖ10

【００３３】この補正式中において、Ｖ10は第１の補正
基準点Ｇ１である発光素子４１、４２を消灯したときの
初期段階（この実施形態ではセットアップ時）における
受光素子４３の出力値、Ｖ20は第２の補正基準点Ｇ２で
ある像担持体２表面（トナー像Ｔ_patch の形成されてい
ないときの表面）の初期段階における受光素子４３の出
力値である。また、同式中において、Ｖ11は発光素子４
１、４２を消灯したときの濃度測定時における発光素子
４３の出力値、Ｖ22は像担持体２表面（トナー像Ｔ
_patch の形成されていないときの表面）の濃度測定時に
おける発光素子４３の出力値である。

【００３４】また、この出力補正回路５０を備えたセン
サコントローラ５では、前記補正式で使用する初期段階
における出力値Ｖ10、Ｖ20をフォトセンサ４のセットア
ップ時においてそれぞれ測定し、その各値を例えば出力
補正回路５０等の記憶部に記憶させるようになってい
る。すなわち、出力値Ｖ10については、セットアップ時
において発光素子４１、４２を消灯した状態での受光素
子４３の出力値を予め測定することで求められ、出力値
Ｖ20についても、セットアップ時においてトナー像Ｔ
_patch を形成していない像担持体２の表面に発光素子４
２（４１）から光を照射した状態での受光素子４３の出
力値を予め測定することで求める。さらに、前記補正式
で使用する濃度測定時における出力値Ｖ11、Ｖ22の測定
を、トナー像Ｔ_patch のセンサ測定の直前に、実行する
ようになっている。ここで、出力値Ｖ11、Ｖ22の測定時
期は、上記トナー像Ｔ_patch のセンサ測定と同じ時期が
好ましく、この観点からはそのセンサ測定の直後であっ
てもよいが、そのトナー像Ｔ_{pa tch} のセンサ測定の直前
又は直後という時期が困難である場合には、そのトナー
像Ｔ_patch のセンサ測定時期に近い他のタイミングであ
ってもかまわない（例えば、そのセンサ測定時期に近い
通常の画像形成動作（ジョブ）の前後や、画像形成装置
本体の電源投入時や、他の予め設定する所定の時期）。

【００３５】このような濃度測定装置による濃度測定
は、予め設定された時期（例えば画像形成装置本体の電
源投入時や、規定時間が到来した時や、画像形成枚数の
規定枚数に到達した時等）に行われるようになってい
る。また、その濃度測定時に形成される制御用のトナー
像Ｔ_patch は、画像形成装置の作像システムによって所
定の濃度や寸法形状からなる各色の単色トナー像として
像担持体２上に形成され、その後、像担持体２の移動に
ともなってフォトセンサ４の直下を通過する際に検知さ
れるようになっている。ちなみに、この実施の形態で
は、トナー像Ｔ_patchは主に黒トナー以外のカラートナ
ーにて形成されるが、黒トナーにて形成されるものであ
ってもよい。

【００３６】次に、この濃度測定装置１の動作とその濃
度測定に基づく画像形成装置側の制御動作について、図
２のフローチャート等を参照しながら説明する。

【００３７】まず、濃度測定装置１では、前記したよう
に予め設定された濃度測定時期が到来したものと判断さ
れると（ステップ１：Ｓ１）、そのフォトセンサ４によ
る濃度測定と出力補正回路５０による出力補正処理が実
行される（Ｓ２）。

【００３８】初めに、図３に示すように、濃度測定装置
１により濃度計測時における出力値Ｖ11及びＶ22の測定
が行われる（Ｓ１０）。出力値Ｖ11については、フォト
センサ４における発光素子４１、４２を消灯させた状態
での受光素子４３の出力値を測定することで求められ、
出力値Ｖ22については、像担持体２の表面に発光素子４
２（４１）から光を照射した状態での受光素子４３の出
力値を測定することで求められる。

【００３９】続いて、濃度測定動作として、画像形成装
置により像担持体２上にカラートナーからなる所定の制
御用トナー像（パッチ）Ｔ_patch が形成され、そのトナ
ー像Ｔ_patch のフォトセンサ４による測定が行われる
（Ｓ１１）。すなわち、トナー像Ｔ_patch がカラートナ
ーからなるものであるため、フォトセンサ４が「拡散反
射型のセンサ」として使用されて測定が行われ、具体的
には、そのトナー像Ｔ_{pa tch} に拡散反射用の発光素子４
２から光Ｈ₃ を照射し、そのトナー像Ｔ_patch からの拡
散反射光Ｈ₄ を共用の受光素子４３に受光させるように
なっている。これにより、トナー像Ｔ_patch に関する出
力値Ｖｐが得られる。

【００４０】次いで、この得られた出力値Ｖｐについ
て、出力補正回路８において前記補正式に基づく補正処
理が行われる（Ｓ１２）。すなわち、前記補正式中に対
し、その出力値Ｖｐをはじめ、ステップＳ１０で測定さ
れた出力値Ｖ11及びＶ22と予め測定されて記録されてい
る前記出力値Ｖ10及びＶ20とが代入されて演算されるこ
とにより、補正後の出力値Ｖｎが算出される。

【００４１】このようなステップ２（ステップ１０〜１
２）における濃度測定と出力補正処理が終了すると、先
に算出された補正後の出力値Ｖｎがフォトセンサ４の正
式な測定結果として確定される（Ｓ３）。

【００４２】そして、この確定された測定結果（出力値
Ｖｎ）がセンサコントローラ５から画像形成装置側に送
られ、画像形成装置においてその測定結果が予め設定さ
れた作像プロセス条件の設定変更を必要とする許容範囲
を超えるか否かが判断され（Ｓ４）、その許容範囲内で
あれば画像形成プロセス条件の設定変更は不要とされる
が、その許容範囲を超える場合にはその条件の設定変更
は必要とされ、所定の画像形成プロセス条件の設定が行
われる（Ｓ５）。この濃度測定の結果に応じて設定する
プロセス条件としては、例えば、露光光量、帯電電位、
現像バイアス電位、トナー濃度等のほか、画像データの
階調特性を補正するテーブル等であるが、これらに限定
されるものではない。

【００４３】この濃度測定装置１では、前記したように
トナー像Ｔ_patch に関する出力値Ｖｐが補正処理される
ことにより、そのフォトセンサ４の出力に前記したよう
な各タイプ〜のような変動が単独で又は複合して発
生しても、その変動の種類に関係なく初期状態（セット
アップ時）における正確なセンサ出力値Ｖｎ、ひいては
トナー像Ｔ_patch の濃度が的確かつ簡便に測定されるよ
うになる。また、これにより、かかる測定結果に基づい
て行われる画像形成プロセス条件の制御設定も的確に行
われるようになる。また、この濃度測定装置１では、特
に新たな構成部品等を追加する必要もなくセンサ出力の
的確な補正ができるため無用なコストアップを招くこと
がなく、しかも、濃度測定時における出力値Ｖ11及びＶ
22の測定も瞬時に行うことができるためその測定時期が
制約されることが特にないという利点がある。ただし、
このような補正処理を、トナー像の担持体表面のセンサ
出力がトナー像のセンサ出力よりも小さくなる拡散反射
型フォトセンサで行う場合には、そのトナー像に関する
出力体Ｖｐが出力値Ｖ11及びＶ22の範囲外となるため、
補正精度がやや低下する。

【００４４】図４は、この濃度測定装置１（フォトセン
サ４）の初期段階及び濃度測定時における出力特性とそ
の出力補正処理の補正式に係わる要素との関係を示す説
明図である。図中の実線は初期段階における出力特性を
示し、二点鎖線は変動後の濃度測定時における出力特性
を示している。また、図中の符号Ｇ１は前記した第１の
補正基準点、Ｇ２は前記した第２の補正基準点である。

【００４５】例えば、この図４に示すような出力特性を
示すフォトセンサ４において、その測定される前記した
各出力値がＶ10＝４、Ｖ20＝７、Ｖ11＝１、Ｖ22＝２で
あったと想定した場合、トナー像Ｔ_patch に関する出力
値Ｖｐを前記した補正式により補正したときの出力値Ｖ
ｎは以下のようになる。出力値ＶｐはＶｐ＝３である。 Ｖｎ＝｛（７−４）（３−１）／（２−１）｝＋４＝１
０

【００４６】なお、この実施の形態では、カラートナー
からなるトナー像Ｔ_patch の濃度をフォトセンサ４の拡
散反射型センサ機能により測定しそのときの出力値Ｖｐ
を補正した場合について例示したが、トナー像Ｔ_patch
が黒トナーからなるものである場合には、そのトナー像
をフォトセンサ４の正反射型センサ機能により測定し
（即ち、そのトナー像に正反射用発光素子４１から光を
照射し、そのときの正反射光Ｈ₂ を受光素子４３に受光
させる）、そのときの出力値Ｖｐを前記補正式にて補正
することも可能である。この場合、補正式に使用される
出力値Ｖ20, Ｖ22の測定時には、正反射用の発光素子４
１を発光させて像担持体２の表面を照射するようにすれ
ばよい。

【００４７】［実施の形態２］図５は、本発明の他の実
施形態に係る濃度測定装置の概要図である。この実施の
形態に係る濃度測定装置１は、フォトセンサ４として出
力補正用の基準反射面７を設けたものを使用し、また出
力補正回路５０の補正式に使用する要素（第１及び第２
の補正基準点Ｇ１，Ｇ２とその各出力値）を一部変更し
た以外は実施の形態１に係る濃度測定装置と同じ構成か
らなるものである。

【００４８】すなわち、このフォトセンサ４は、出光用
光路４５ｂと入光用光路４５ｃの間となるセンサホルダ
４４の内部に基準反射面６を設け、その基準反射面６に
拡散反射用の発光素子４２から発せられる照射光Ｈ₃ の
一部が照射され、その反射面６で反射された反射光Ｈ₈
が共用の受光素子４３に受光されるように基準反射用の
光路４５ｄが形成されている。この実施の形態では、基
準反射面６はセンサホルダ４４の一部をそのまま反射面
として形成したものであるが、別体の基準反射板（部
材）をホルダ４４内に設置するようにしたものであって
もよい。

【００４９】また、このフォトセンサ４には、上記基準
反射面６を設けた関係上、その基準反射面６と共用の受
光素子４３の間の光路４５ｄと入光用光路４５ｃとを切
り換えて使用するための光路切り換え機構７が設けられ
ている。光路切り換え機構７は、前記光路４５ｄと光路
４５ｃの一方を開口しその他方を遮光すること（図中の
斜線を付した側の状態）ができる機構からなるものであ
り、その機構の動作はセンサコントロール５等によって
制御されるようになっている。従って、この光路切り換
え機構７によって入光用光路４５ｃを開口した場合（図
５ａ）には、トナー像等からの拡散反射光Ｈ₄ が受光素
子４３に受光されるようになり、一方、基準反射用の光
路４５ｄを開口した場合（図５ｂ）には、基準反射面６
からの反射光Ｈ₈ が受光素子４３に受光されるようにな
る。

【００５０】さらに、出力補正回路５０は、その出力補
正処理時に使用する前記補正式中における第１の補正基
準点Ｇ１として像担持体２表面（トナー像Ｔ_patch の形
成されていないときの表面）を設定し、その第２の補正
基準点Ｇ２として基準反射面６を設定している。従っ
て、この出力補正回路５０で使用される前記補正式中の
Ｖ10は初期段階（セットアップ時）において拡散反射用
発光素子４２から像担持体2 表面に光Ｈ₃ を照射したと
きの受光素子４３の出力値、Ｖ11はその濃度測定時にお
ける場合の同様の出力値となり、またＶ20は初期段階に
おいて基準反射面６からの反射光Ｈ₈ を受光したときの
受光素子４３の出力値、Ｖ22はその濃度測定時における
場合の同様の出力値となる。

【００５１】そして、このようなフォトセンサ４及び出
力補正回路５０を備えた濃度測定装置１は、実施の形態
１の場合と同様に、フォトセンサ４のセットアップ時に
おいて前記出力値Ｖ10、Ｖ20をそれぞれ測定し、その各
値を所定の記憶部に記憶させるようになっているととも
に、その濃度測定時においては、前記出力値Ｖ11、Ｖ22
を測定し（図３中のステップＳ１０）、トナー像Ｔ
_patch に関する出力値Ｖｐを前記補正式により補正処理
するようになっている（Ｓ１２）。

【００５２】これにより、この濃度測定装置１の場合
も、フォトセンサ４において様々な出力変動が発生して
も、実施の形態１の場合と同様に、そのトナー像Ｔ
_patch の出力値Ｖｐが的確に補正された出力値Ｖｎとし
て得られ、トナー像Ｔ_patch の濃度が的確かつ簡便に測
定されるようになる。

【００５３】また、この濃度測定装置１では、補正基準
点の出力値の１つとして基準反射面６からの反射光に関
する出力値が使用されているため、その出力値が安定し
たものとなり出力補正もより安定して行うことが可能と
なる。しかも、その基準反射面６がセンサホルダ４４の
内部に固定して設けられているため、その基準反射面６
がトナー等により汚れることはなくその反射特性も変動
することもなく、このことによってもより安定した出力
補正が可能となる。

【００５４】図６は、この実施の形態に係る濃度測定装
置１（フォトセンサ４）の初期段階及び濃度測定時にお
ける出力特性とその出力補正処理の補正式に係わる要素
との関係を示す説明図である。例えば、この図６に示す
ような出力特性を示すフォトセンサ４において、その測
定される前記した各出力値がＶ10＝４、Ｖ20＝１０、Ｖ
11＝１、Ｖ22＝３であったと想定した場合、トナー像Ｔ
_patch に関する出力値Ｖｐを前記した補正式により補正
したときの出力値Ｖｎは以下のようになる。このときの
出力値ＶｐはＶｐ＝２である。 Ｖｎ＝（１０−４）（２−１）／（３−１）＋４＝７

【００５５】なお、この実施の形態においては、基準反
射面６を設けたフォトセンサ４として、図７〜８や図９
に示すようなタイプのフォトセンサ４を使用することも
可能である。

【００５６】図７〜８に示すフォトセンサ４は、基準反
射面６をセンサフォルダ４４の外部に設けた形態例であ
り、基準反射面板６０が、支点８０を中心にして矢印
Ａ、Ｂ方向に揺動することによりフォトセンサ４のセン
サ面（防塵部材４６）に触れてその面を清掃する清掃部
材８に取り付けられている。そして、この基準反射面板
６０は、その使用時には、図８ｂに示すように清掃部材
８が矢印Ｂ方向に揺動してセンサ面を清掃するため、そ
の清掃部材８と共に移動して光路ｂ，ｃの各開口を塞ぐ
ような状態に位置する。これにより、拡散反射用の発光
素子４２の光Ｈ₃がその出光用光路４５ｂ（この例では
本光路４５ｂの一部を光Ｈ₃ の光路を確保するため一部
拡大形成している）を通して基準反射面板６０に照射さ
れ、その反射光Ｈ₉ が共用の受光素子４３に受光される
ようになっている。一方、基準反射面板６０は、その非
使用時には、図８ａに示すように清掃部材８が矢印Ａ方
向に揺動してフォトセンサ４の各光路４５ａ〜ｃの各開
口のいずれをも塞がない位置に待機している。

【００５７】図８に示すフォトセンサ４は、基準反射面
６をセンサフォルダ４４の内部に設けるとともにその基
準反射面６に光を照射する専用の反射面照射用の発光素
子４７を設けた形態例である。すなわち、反射面照射用
の発光素子４７から基準反射面６に光が照射され、その
反射面６で反射された反射光Ｈ₁₀が光路４５ｅを通して
共用の受光素子４３に受光されるようになっている。こ
の場合、反射面照射用の発光素子４７としては、拡散反
射用発光素子４２と同じものを使用することが好まし
い。

【００５８】［実施の形態３］図１０は、本発明の他の
実施形態に係る濃度測定装置の概要図である。この実施
の形態に係る濃度測定装置１は、フォトセンサ４として
拡散反射用発光素子４２の発光量をモニターする受光素
子４８を設けたものを使用し、また出力補正回路５０の
補正式に使用する要素（第１及び第２の補正基準点Ｇ
１，Ｇ２とその各出力値）を一部変更した以外は実施の
形態１に係る濃度測定装置と同じ構成からなるものであ
る。

【００５９】すなわち、このフォトセンサ４は、拡散反
射用発光素子４２の出光用光路４５ｂと連通する導入用
光路内にモニター用の受光素子４８が設けられており、
そのモニター用の受光素子４８により拡散反射用発光素
子４２からの光Ｈ₃ の光量をモニター測定するようにな
っている。この場合、モニター用の受光素子４８として
は、共用の受光素子４３と同じものを使用することが好
ましい。

【００６０】また、出力補正回路５０は、その出力補正
処理時に使用する前記補正式中における第１の補正基準
点Ｇ１として像担持体２表面（トナー像Ｔ_patch の形成
されていないときの表面）を設定し、その第２の補正基
準点Ｇ２としてモニター用受光素子４８の出力（拡散反
射用発光素子４３の光量）を設定している。従って、こ
の出力補正回路５０で使用される前記補正式中のＶ10は
初期段階（セットアップ時）において拡散反射用発光素
子４２から像担持体2 表面に光Ｈ₃ を照射したときの受
光素子４３の出力値、Ｖ11はその濃度測定時における場
合の同様の出力値となり、またＶ20は初期段階において
拡散反射用発光素子４３からの光Ｈ₃ を受光したときの
受光素子４８の出力値、Ｖ22はその濃度測定時における
場合の同様の出力値となる。

【００６１】そして、このようなフォトセンサ４及び出
力補正回路５０を備えた濃度測定装置１は、実施の形態
１の場合と同様に、フォトセンサ４のセットアップ時に
おいて前記出力値Ｖ10、Ｖ20をそれぞれ測定し、その各
値を所定の記憶部に記憶させるようになっているととも
に、その濃度測定時においては、前記出力値Ｖ11、Ｖ22
を測定し（図３中のステップＳ１０）、トナー像Ｔ
_patch に関する出力値Ｖｐを前記補正式により補正処理
するようになっている（Ｓ１２）。

【００６２】これにより、この濃度測定装置１の場合
も、フォトセンサ４において様々な出力変動が発生して
も、実施の形態１の場合と同様に、そのトナー像Ｔ
_patch の出力値Ｖｐが的確に補正された出力値Ｖｎとし
て得られ、トナー像Ｔ_patch の濃度が的確かつ簡便に測
定されるようになる。

【００６３】また、この濃度測定装置１では、補正基準
点の出力値の１つとして発光素子４２の発光量をモニタ
ーする受光素子４８の出力値が使用されているため、通
常は基準反射面６（６０）と同様にその出力値が安定し
たものとなり出力補正もより安定して行うことが可能と
なる。また、その発光素子４２に出力変動が発生して
も、その変動状態が受光素子４８の出力値として的確に
把握されるため、そのときの出力補正も的確に行われる
ようになる。

【００６４】図１１は、この実施の形態に係る濃度測定
装置１（フォトセンサ４）の初期段階及び濃度測定時に
おける出力特性とその出力補正処理の補正式に係わる要
素との関係を示す説明図である。例えば、この図１１に
示すような出力特性を示すフォトセンサ４において、そ
の測定される前記した各出力値がＶ10＝４、Ｖ20＝１
０、Ｖ11＝１、Ｖ22＝３であったと想定した場合、トナ
ー像Ｔ_patch に関する出力値Ｖｐを前記した補正式によ
り補正したときの出力値Ｖｎは以下のようになる。出力
値ＶｐはＶｐ＝２である。 Ｖｎ＝｛（１０−４）（２−１）／（３−１）｝＋４＝
７

【００６５】［他の実施の形態］前記した補正式に使用
する第１及び第２の補正基準点との組み合わせ方として
は、例えば、実施の形態２におけるフォトセンサの場合
には、第１の補正基準点が発光素子を消灯した状態で第
２の補正基準点が基準反射面という組み合わせ、あるい
は、第１の補正基準点が第１の基準反射面で第２の補正
基準点が第２の基準反射面（第１の基準反射面と反射特
性が異なるもの）という組み合わせ、実施の形態３にお
けるフォトセンサの場合には、第１の補正基準点が発光
素子を消灯した状態で第２の補正基準点がモニター用受
光素子の出力という組み合わせ、がそれぞれ可能であ
る。このような組み合わせ方により前記補正式を構成し
ても、前記した各実施の形態１〜３の場合と同様に、出
力値の的確な補正を行うことができる。

【００６６】また、前記した実施の形態１〜３では、フ
ォトセンサ４としていずれも正反射型センサ及び拡散反
射型センサとして併用できるタイプのものを使用する濃
度測定装置の場合について例示したが、本発明は拡散反
射センサ単独のタイプ又は正反射型センサ単独のタイプ
のフォトセンサを使用する濃度測定装置であっても同様
に適用することができる。また、本発明は、発光素子か
らトナー像Ｔ_patch に光を照射し、そのトナー像を透過
する光を受光素子で受光する透過型のフォトセンサを使
用する濃度測定装置にも適用することが可能である。な
お、本発明の濃度測定装置を適用する画像形成装置は、
そのトナー像を形成する方式や、制御用のトナー像Ｔ
_patch を形成する像担持体の種類等についても特に制約
されるものではない。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１及び第２の補正基準点の出力値を用いて構成される
補正式に基づく補正処理を行う出力補正手段によりフォ
トセンサのトナー像に関する出力値を補正するようにし
ているため、前述したような各種タイプ〜の出力変
動が単独で又は複合して発生しても、フォトセンサのト
ナー像に関する出力値をきわめて簡易に、しかも的確に
補正することができ、この結果、出力変動による誤差を
含まない正確な濃度測定を行うことが可能となる。ま
た、この出力補正手段を具備する濃度測定装置は、フォ
トセンサの種類に制約されることなく適用でき汎用性の
高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る濃度測定装置の概要図で
ある。

【図２】 濃度測定及びプロセス条件設定に係る制御系
の動作内容を示すフローチャートである。

【図３】 濃度測定時の出力補正処理の動作内容を示す
フローチャートである。

【図４】 実施の形態１に係る濃度測定装置（フォトセ
ンサ）の出力特性とその出力補正時の補正式に係わる要
素との関係を示す説明図である。

【図５】 実施の形態２に係る濃度測定装置の概要図で
ある。

【図６】 実施の形態２に係る濃度測定装置（フォトセ
ンサ）の出力特性とその出力補正時の補正式に係わる要
素との関係を示す説明図である。

【図７】 実施の形態２に係る濃度測定装置におけるフ
ォトセンサの他の構成例を示す概要図である。

【図８】 図７のフォトセンサの動作状態を示す説明図
である。

【図９】 実施の形態２に係る濃度測定装置におけるフ
ォトセンサの他の構成例を示す概要図である。

【図１０】 実施の形態３に係る濃度測定装置の概要図
である。

【図１１】 実施の形態２に係る濃度測定装置（フォト
センサ）の出力特性とその出力補正時の補正式に係わる
要素との関係を示す説明図である。

【図１２】 ３つのタイプの出力変動を合成させた場合
の出力特性を示す説明図である。

【図１３】 補正式の導入過程を説明するための出力特
性説明図である。

【図１４】 拡散反射型及び正反射型フォトセンサにお
ける各出力変動のタイプ〜を示す出力特性図であ
る。

【図１５】 ２つのタイプ、の出力変動を合成させ
た場合の出力特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１…濃度測定装置、２…像担持体（トナー像が形成され
る部材）、４…フォトセンサ、５…センサコントロー
ラ、６…基準反射面、８…清掃部材、４１、４２…発光
素子、４３…受光素子、４８…モニター用受光素子、５
０…出力補正回路（出力補正手段）、６０…基準反射面
板、Ｔ_patch …トナー像、Ｇ１…第１の補正基準点、Ｇ
２…第２の補正基準点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 直哉 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB08 CC01 EE01 EE02 GG02 HH02 KK03 MM16 MM17 NN02 NN05 NN07 NN08 2H027 DA10 DA50 DE02 DE07 DE10 EC03 HB05 HB06 ZA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置内で形成されるトナー像に
   発光素子から光を照射してそのトナー像で反射される反
   射光又はそのトナー像を透過する透過光を受光素子によ
   り受光するフォトセンサを備え、このフォトセンサの受
   光素子の出力値に基づいてトナー像の濃度を測定する濃
   度測定装置において、 前記フォトセンサの予め設定する第１の補正基準点及び
   第２の補正基準点の出力値を使用し、そのフォトセンサ
   の濃度測定時における前記トナー像の出力値Ｖｐを下記
   補正式により補正した出力値Ｖｎとして出力する出力補
   正手段、 Ｖｎ＝｛（Ｖ20−Ｖ10）（Ｖｐ−Ｖ11）／（Ｖ22−Ｖ1
   1）｝＋Ｖ10 （式中のＶ10は第１の補正基準点の初期段階における出
   力値、Ｖ20は第２の補正基準点の初期段階における出力
   値、Ｖ11は第１の補正基準点の濃度測定時における出力
   値、Ｖ22は第２の補正基準点の濃度測定時における出力
   値を示す）を具備することを特徴とする画像形成装置の
   濃度測定装置。
2. 【請求項２】 第１又は第２の補正基準点の出力値が、
   前記トナー像を照射する発光素子を消灯したときの受光
   素子の出力値であることを特徴とする請求項１記載の濃
   度測定装置。
3. 【請求項３】 第１又は第２の補正基準点の出力値が、
   前記トナー像が形成される部材の表面に発光素子から光
   を照射したときの受光素子の出力値であることを特徴と
   する請求項１記載の濃度測定装置。
4. 【請求項４】 前記フォトセンサの内部又は外部に基準
   反射面を設けた場合、第１又は第２の補正基準点の出力
   値が、その基準反射面に発光素子から光を照射したとき
   の受光素子の出力値であることを特徴とする請求項１記
   載の濃度測定装置。
5. 【請求項５】 前記フォトセンサに前記トナー像に光を
   照射する発光素子の発光量をモニターする受光素子を設
   けた場合、第１又は第２の補正基準点の出力値が、その
   モニター用の受光素子の出力値であることを特徴とする
   請求項１記載の濃度測定装置。