特許 5781333 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5781333

(24)【登録日】2015年7月24日

(45)【発行日】2015年9月24日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20150907BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20150907BHJP

【ＦＩ】

   G03G21/00 510

   G03G15/00 303

【請求項の数】4

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-46264(P2011-46264)

(22)【出願日】2011年3月3日

(65)【公開番号】特開2012-185200(P2012-185200A)

(43)【公開日】2012年9月27日

【審査請求日】2014年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 徳彦

(72)【発明者】

【氏名】小川 文雄

【審査官】 三橋 健二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１１００１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１３９４６２４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０６６５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４１２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８１８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０５４５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００５４７７４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、該像担持体からの鏡面反射光を第１の受光手段で、また該像担持体からの拡散反射光は第２の受光手段で受光し、第１の受光手段による信号出力から黒トナー量を、また第２の受光手段による信号出力からカラートナー量を検出するトナー付着量センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準部材を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構と、
診断実施時のみに稼動して、トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第１の補正信号と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準部材から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第２の補正信号を発生させる光量補正電圧発生部とを組合せることにより、
初期の光量制御信号に対する前記第１の補正信号分による変動比と前記第２の補正信号分による変動比及び各変動比を差分した値を用いてトナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置。

【請求項2】

像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、像担持体上のトナーパッチからの反射光を偏光分離してｐ偏光成分を第１の受光手段で、ｓ偏光成分を第２の受光手段で受光し、２つの受光手段の出力を差分した値からトナー付着量情報を得る方式のセンサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準部材を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構と、
診断実施時のみに稼動して、トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第１の補正信号と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準部材から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第２の補正信号を発生させる光量補正電圧発生部とを組合せることにより、
初期の光量制御信号に対する前記第１の補正信号分による変動比と前記第２の補正信号分による変動比及び各変動比を差分した値を用いてトナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置。

【請求項3】

像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、該像担持体からの鏡面反射光を第１の受光手段で、また該像担持体からの拡散反射光は第２の受光手段で受光し、第１の受光手段による信号出力から黒トナー量を、また第２の受光手段による信号出力からカラートナー量を検出するトナー付着量センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準部材を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構とを備え、
前記トナー付着量センサを、前記第２の受光手段による反射光の検出方向を前記検出面の垂線に対して前記投光手段の照射方向に傾斜させる用にして、前記シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に、前記受光部校正用反射基準部材の反射光による前記第２の受光手段が出力飽和にいたらないようにしたものとすることで、
トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力の初期値に対する変動比と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準部材から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力の初期値に対する変動比と及び各変動比を差分した値から、トナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置。

【請求項4】

像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、像担持体上のトナーパッチからの反射光を偏光分離してｐ偏光成分を第１の受光手段で、ｓ偏光成分を第２の受光手段で受光し、２つの受光手段の出力を差分した値からトナー付着量情報を得る方式のセンサであって、該センサの構造は偏光フィルタが装着された、ｐ偏光用とｓ偏光用に二つの入射窓を有する型式であるトナー付着量センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準部材を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構とを備え、
前記トナー付着量センサを、前記第２の受光手段による反射光の検出方向を前記検出面の垂線に対して前記投光手段の照射方向に傾斜させる用にして、前記シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に、前記受光部校正用反射基準部材の反射光による前記第２の受光手段が出力飽和にいたらないようにしたものとすることで、
トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力の初期値に対する変動比と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準部材から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力の初期値に対する変動比と及び各変動比を差分した値から、トナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トナー濃度チェックパターンが形成された像担持体に向けて光を照射するとともに、該像担持体から反射される光を受光し、その受光量に応じた信号を出力するトナー付着量センサを備える画像形成装置において、該像担持体の寿命および該センサのメンテナンスの有無を正確に判定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

カラー複写機やカラープリンタでは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの ４色のトナーを色再現性よく印刷するため、各々適切な濃度のトナーを像担持体へ付着させる必要である。そのために形成されるトナー像の画像濃度を検出するための光学式のトナー付着量センサが設けられている。
トナー量は温度や湿度によって変動することから、トナー付着量センサにより、定期的に形成されたトナー濃度チェックパターンのトナー量を検出し、その検出結果に基づいて画像形成条件を調整することで、所定の画像濃度を得られるようにしている。

【0003】

ところで、画像形成装置内でのトナー付着量センサの継続使用において、検知出力に誤差を生じさせる幾つかの以下のような要因が存在する。

【0004】

（要因１）一つめの要因として、トナー付着量センサを構成する投光手段として一般的用いられるＬＥＤの光出力と受光手段として一般的に用いられるＳｉフォトダイオードの受光感度に関する温度依存性の変化および経時変化が考えられる。
現実的に温度依存性の変化および経時変化の大きいのはＬＥＤであるが、一般的には、センサ内部にＬＥＤ発光量のモニタ手段として前記受光手段とは別にＳｉフォトダイオードを用意しそれを用いた発光量フィードバック制御回路を形成することにより、ＬＥＤの駆動電流を制御し、発光量の安定化の措置が執られている。
一方、Ｓｉフォトダイオードは経時変化の非常に少ない素子であり、また組み合わされるＬＥＤの光波長が分光感度特性のピーク波長より短波長側の波長にあるとき温度依存性の変化量は無視できる程度に少ない。一般的に像担持体による反射特性の関係から選択されるＬＥＤの光波長はＳｉフォトダイオードの分光感度特性のピーク波長より短波長側となるため誤差発生への影響は無視できる。尚、分光感度特性とは、フォトダイードについて、波長との光電感度との関係を示す特性であり、ピーク波長を頂上とした一山型状の特性となる。

【0005】

（要因２）二つめの要因として、像担持体から飛散したトナー塵による汚れ、清掃機構のクリーナー部材の劣化による傷などがトナー付着量センサの検出面につくことである。
トナー付着量センサは反射型の光学系で構成されているため、検出面が汚染されると、投光手段からの像担持体表面への照射強度の減少や、像担持体表面からの反射光に対する検出量が減少し、検知出力に誤差を生じさせる。
その為、近年この種の画像形成装置では、トナー付着量センサの検出面を保護するためのシャッター機構や清掃機構を設けたものが見受けられるようになってきた。
シャーター機構は例えば、ソレノイド式駆動機構によりソレノイドを励磁／非励磁とすることで、プランジャー（稼動部）に接続されたシャッターが稼動し、通常の画像形成処理の過程でトナー付着量センサが稼動していない時は、該センサの検出面を防塵するものである。清掃機構は前記シャッター機構に設けられたクリーナー部材が、シャッター開閉に伴い該センサの検出面の拭き取り操作を行うようにしたものである。
しかしながら、シャッター機構により防塵がなされていたとしてもトナー塵により経時的に僅かながらも検出面を汚染していく想定される。また清掃機構についてもクリーナー部材が異物等の付着により劣化した場合、該センサの検出面に傷を発生させる恐れもある。それらの場合、前述の理由で検知出力に誤差を発生させることとなる。

【0006】

（要因３）三つめの要因として、像担持体表面に残留付着したトナーや放電生成物による汚れ、トナーやブレードによる摺擦傷が考えられる。
摺擦傷はトナーに含まれるシリカ等の添加物により付く傷や、ウレタンゴム等によるクリーニングブレードを用いた像担持体用のトナー清掃機構が残留トナーを掻き落とす際に、異物の混入により表面に付く傷である。
この場合、トナー付着量センサは、被検出面からトナー濃度チェックパターンに加えて表面の汚れや傷による反射光の変化も検出することになり誤差を発生させることとなる。

【0007】

上記誤差要因に関して、現在ではいくつかの改善措置がなされている。
要因１および要因２に対するトナー付着量センサの故障および、該センサの汚れの程度を把握する技術として、特許文献１では、像担持体表面からの反射光を受光する該センサの出力電圧の範囲に応じて、センサが正常か故障か、あるいはセンサがトナーで汚れていないかを把握する方法が開示されている。
図１１はセンサの汚染状態を把握する方法を示す原理図である。所定の光量制御信号をセンサの投光部に加えた時に、センサが正常な場合の出力信号範囲を正常判定範囲と決め、それ以下で、予めセンサの投光部から像担持体へ光を照射しない状態での受光部からの出力信号を暗出力信号とし所定のオフセット値を加えたレベルまでを下限値としてセンサの汚れ判定範囲とし決めておき、前記光量制御信号によるセンサ出力電圧によって、正常判定範囲か汚れ判定範囲かあるいはそれ以外の範囲で故障判定となるかを判別するものである。

【0008】

また、要因３の像担持体の汚れや傷が発生した場合を想定して、偏光分離方式のトナー付着量センサにおいては、カラーおよび黒トナーなし状態で、一定の出力を保つ様にさせて、その出力に対し画像形成装置の制御システムから初期の光量補正を定期的に実施することで、これらの誤差の影響を一定の範囲まで回避するようにしているものもある。
尚、トナー付着量センサは大別すると、偏光分離方式と２ＰＤ方式があり、偏光分離方式のトナー付着量センサとは、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを別個に受光する２つの受光手段を用いて投光手段の照射による像担持体上のトナー濃度チェックパターンからの反射光を偏光分離して受光し、トナーの存在により偏光が乱された乱反射光にはｐ偏光とｓ偏光成分が同程度含まれるということを根拠として、２つの受光手段からの出力の差成分からｐ偏光成分の減少量（像担持体のみによる反射光量）を求め、それをトナー付着量情報として出力とする構成のセンサである。
偏光分離方式には、投光手段からの照射光を無偏光で行うものもあるが、一般的にはダイナミックレンジや検出精度を稼ぐ観点から、投光手段からの照射光にも偏光フィルタを通してｐ偏光と同一の振動方向を持たせる構成が主流となっている。
偏光分離方式では、トナー色に左右されず、トナー付着量情報を出力することが可能で、トナー無し状態で一定の出力があり、前記画像形成装置の制御システムから初期の光量補正を定期的に実施することが可能となる。
一方、トナー付着量センサには、黒トナー量を鏡面反射光の減少量で、カラートナー量を拡散の反射光の増加量により検出する２ＰＤ方式もある。２ＰＤ方式の場合、検出光量はトナー色の違いで差異があり、またカラートナー無し状態では出力が発生しないので、上記の画像形成装置の制御システムから初期の光量補正を定期的に実施することによる誤差回避の対策は図れない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００４−３４１１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

前述の要因１および要因２のトナー付着量センサ自信の故障、あるいは汚染、傷について、特許文献１の方法では、所定の光量制御信号を与えたときの像担持体表面からの反射光を受光するセンサの出力電圧の範囲に応じてセンサの状態の判定を行うものであるため、初期状態でのセンサのばらつきやセッティングでの取り付けばらつきにより、反射受光量に対するセンサの出力電圧特性にブレが生じてしまう。

【0011】

また、この方法はあくまで像担持体表面が常にクリーニングされ清浄に保たれていて反射光がセンサ出力の正常度を評価する基準になるということが前提となり、像担持体表面にも汚染や傷がつけば、反射受光量に対するセンサの出力電圧特性にブレが生じてしまう（図１２参照）。
像担持体表面の汚染、傷の度合いは使用状況とともに進行していくので、転写ユニットの定期交換直前までは環境変動とセンサ部由来の変動により微妙に検出誤差が生じていくものと考えられる。

【0012】

さらに、一般的には転写ユニット等は、画像品質を保つために定期交換部品として、機種／出力枚数に応じて、交換を行うようにされているので上記誤差はある程度回避されていると考えることもできるが、像担持体に関して耐用範囲内であるかどうかの正等な判断ができないため、ある程度可能出力枚数を残しての交換を余儀なくされることになる。

【0013】

像担持体の汚れや傷に対して、トナーなし状態での出力に対し、制御システムから初期の光量補正を定期的に実施する方法では、あくまでセンサの検出面の清浄度が常に保たれていて検出制度が安定していることが正常度を評価する基準になるということが前提となる。センサの検出面が汚染されると正しい判定ができなくなる。

【0014】

また黒トナー量を鏡面反射光、カラートナー量を拡散反射光により検出する２ＰＤ方式のトナー付着量センサでは、カラートナー無し状態で拡散反射光の光量が０となり、そもそも拡散反射光側の補正ができず、この方法は適用できない（図１３参照）。

【0015】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー付着量センサを用いた画像形成装置において、像担持体表面やセンサ検出面の傷および汚染状態を把握する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

第１の手段は、像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、該像担持体からの鏡面反射光を第１の受光手段で、また該像担持体からの拡散反射光は第２の受光手段で受光し、第１の受光手段による信号出力から黒トナー量を、また第２の受光手段による信号出力からカラートナー量を検出するトナー付着量センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準手段を配設することにより、前記発光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構と、
診断実施時のみに稼動して、トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第１の補正信号と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準手段から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第２の補正信号を発生させる光量補正電圧発生部とを組合せることにより、
初期の光量制御信号に対する前記第１の補正信号分による変動比と前記第２の補正信号分による変動比及び各変動比を差分した値を用いてトナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置とするものである。

【0017】

第２の手段は、像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、像担持体上のトナーパッチからの反射光を偏光分離してｐ偏光成分を第１の受光手段で、ｓ偏光成分を第２の受光手段で受光し、２つの受光手段の出力を差分した値からトナー付着量情報を得る方式センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準部材を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構と、
診断実施時のみに稼動して、トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第１の補正信号と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準部材から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力が初期値と等しくなるように前記光量制御部に加える光量制御信号を補正する第２の補正信号を発生させる光量補正電圧発生部とを組合せることにより、
初期の光量制御信号に対する前記第１の補正信号分による変動比と前記第２の補正信号分による変動比及び各変動比を差分した値を用いてトナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置とするものである。

【0018】

第３の手段は、像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、該像担持体からの鏡面反射光を第１の受光手段で、また該像担持体からの拡散反射光は第２の受光手段で受光し、第１の受光手段による信号出力から黒トナー量を、また第２の受光手段による信号出力からカラートナー量を検出するトナー付着量センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準手段を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構とを備え、
前記トナー付着量センサを、前記第２の受光手段による反射光の検出方向を前記検出面の垂線に対して前記投光手段の照射方向に傾斜させる用にして、前記シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に、前記受光部校正用反射基準部材の反射光による前記第２の受光手段が出力飽和にいたらないようにしたものとすることで、
トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したとき前記第１の受光手段による出力の初期値に対する変動比と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準手段から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力の初期値に対する変動比と及び各変動比を差分した値から、トナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置とするものである。

【0019】

第４の手段は、像担持体表面のトナー濃度チェックパターンに向けて光を照射する投光手段と、該投光手段の光量を検出するモニタ手段と、該モニタ手段からの出力信号レベルと外部から与えられる光量制御信号レベルを比較することで該投光手段の光量を一定に保つ光量制御部と、像担持体上のトナーパッチからの反射光を偏光分離してｐ偏光成分を第１の受光手段で、ｓ偏光成分を第２の受光手段で受光し、２つの受光手段の出力を差分した値からトナー付着量情報を得る方式センサであって、該センサの構造は偏光フィルタが装着された、ｐ偏光用とｓ偏光用に二つの入射窓を有する型式であるトナー付着量センサと、
トナー付着量検出時以外は該センサの検出面を遮蔽し、トナー付着量検出時には前記検出面を開放するように稼動するシャッター部材に、該シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に該シャッター部材上の前記検出面から一定の距離で正対する位置に受光部校正用反射基準部材を配設することにより、前記投光手段からの照射光を反射し前記第２の受光手段にその反射光の一部を入射させるように構成されたシャッター機構とを備え、
前記トナー付着量センサを、前記第２の受光手段による反射光の検出方向を前記検出面の垂線に対して前記投光手段の照射方向に傾斜させる用にして、前記シャッター部材による前記検出面の遮蔽時に、前記受光部校正用反射基準部材の反射光による前記第２の受光手段が出力飽和にいたらないようにしたものとすることで、
トナーが除去された像担持体表面からの反射光を検出したときの前記第１の受光手段による出力の初期値に対する変動比と、前記シャッター機構による前記検出面が遮蔽時に前記受光部校正用反射基準部材から反射光を検出したときの第２の受光手段による出力の初期値に対する変動比と及び各変動比を差分した値から、トナー付着量センサの検出面と像担持体表面の汚染及び傷の状態を診断することを特徴とした画像形成装置としたことを特徴とするものである。

【0020】

第５の手段は、前記シャッター機構が該シャッター機構の開閉動作に伴いトナー付着量検出センサの検出面を清掃するクリーナー部材を前記受光部校正用反射基準部材に併設していることを特徴とする請求項１乃至４による画像形成装置としたことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0022】

本発明では受光部校正用反射基準部材を設けて、像担持体およびトナー付着量検出センサの検出面の初期状態の反射および透過特性初期状態の値からの変化を診断するため、初期状態でのセンサのばらつきやセッティングでの取り付けばらつきに左右されることなく、像担持体表面およびセンサ検出面の傷、汚染状態の判定にブレがなく安定して診断が可能となり、装置のメンテナンス負荷が軽減される。

【0023】

本発明では、像担持体表面が使用に耐える状態かどうかを常に判定できるため、従来定期交換部品として、出力枚数等で規定されていた転写ユニットの交換サイクルを延ばすことが可能となる。

【0024】

本発明により、使用されるトナー付着量検出センサは、検出方式の大半を占める２ＰＤ方式、偏光分離方式のどちらにも対応可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明に関わるシャッター機構に設けられた受光部校正用反射基準部材とトナー付着量センサの配置関係を模式的に表したものである。

【図2】偏光分離方式によるトナー付着量センサについて、二つの受光手段の配置による異形の構成を示したものである。

【図3】本発明によるトナー付着量センサの検出面の汚染状態や像担持体表面の汚染状態を診断する仕組み説明するための原理図である。

【図4】本発明の第１の実施例における二つの受光手段による受光量の初期値に対する変化分補正するための補正信号を検出するための電気的構成を示すブロック図である。

【図5】受光手段として使用するＳｉフォトダイオードにおいて、等価直列抵抗の影響で光電流出力のリニアリティが悪化する様子を示す図である。

【図6】図４における光量制御部の発光素子駆動器の一例を示す回路図である。

【図7】本発明の第１の実施例における診断のシーケンスの一例を示すフローチャートである。

【図8】本発明の第２の実施例における二つの受光手段による受光量の初期値に対する変化分を検出するための電気的構成を示すブロック図である。

【図9】本発明の第２の実施例において、偏光分離方式によるトナー付着量センサを用いる場合の調整方法を示す図である。

【図10】本発明の第２の実施例における診断のシーケンスの一例を示すフローチャートである。

【図11】従来技術による像担持体表面からの反射光を受光するセンサの出力電圧の範囲に応じて、センサの汚染状態を把握する方法を示す原理図である。

【図12】従来技術によるセンサの汚染状態を把握する方法において生ずる課題を説明するための原理図である

【図13】２ＰＤ方式によるトナー付着量センサの原理とカラートナーおよび黒トナーに対する出力特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0026】

本実施例では、トナー付着量センサのシャッター機構に取り付けた受光部校正用基準部材からの反射光量と像担持体の表面からの反射光量を比較することで、センサ検出面および像担持体表面の汚染、傷の状態を診断する方法について説明する。

【0027】

従来よりトナー付着量センサの検出面に対向するようにシャッター機構を設け、トナー付着量センサの検出面を汚れのない状態に保つため、トナー付着量検出時以外は該センサをシャッター等で覆うことや、更には、シャッターにブレードやブラシ等のクリーニング部材を取り付け、シャッターの開閉動作に連動して該センサの検出面の清掃が行われている。

【0028】

図１は、シャッター機構の一例と本発明に係る該シャッター機構に設けられた受光部校正用反射基準部材とトナー付着量センサの配置関係を模式的に表したものである。

【0029】

トナー付着量センサ１は、像担持体２の表面（非検出面）に光を照射するＬＥＤなどの投光手段８と、非検出面からの反射光を検出する二つのフォトダイオードなどの受光手段９、１０を有し、それぞれホルダー１２の内部に筒状の素子設置孔ｇ８、ｇ９、ｇ１０の軸心線に光軸を合わせて設置されている。図１はトナー付着量センサとして２ＰＤ方式を例として図示したもので、非検出面で反射された光のうち拡散反射方向の光の一部を受光手段９のフォトダイードで、鏡面反射方向の光の一部を受光手段１０のフォトダイードにて検出させている。またセンサの検出面は各素子窓を覆う様に防塵用の透明カバー１１が配設されている。

【0030】

シャッター機構３はトナー付着量センサ１の検出面を遮蔽するシャッター部材４とシャッター部材４に開閉動作に連動して移動する開口部５とシャッター部材４によるセンサ遮蔽時に該センサの検出面に正対する位置に移動するように受光部校正用反射基準部材６が配設されている。
また、さらにシャッター部材４に開閉動作に連動して該センサの検出面である透明カバー１１を清掃するクリーナー部材７が設けられている場合もある。
受光部校正用反射基準部材６は表面が安定したマット面であることが望ましく、例えば、東レ株式会社のルミラーやコダック株式会社のグレーカードなどを用いる。

【0031】

開閉動作は図１の例の場合、引張型ソレノイド１３を励磁することでプランジャー１４が稼動し、アーム１５で連結されたシャッター部材４が図１の矢印方向へ移動し、センサ検出面は遮蔽（以降はシャッター閉状態と称する）され、ソレノイド１３を非励磁とすることでコイルばね１６により開口部は該センサの検出面に対向する位置に戻される（以降はシャッター開状態と称する）。
このときクリーナー部材７が配されたものは、ソレノイド１３の励磁／非励磁によるシャッター部材４の揺動に伴い、クリーナー７が検出面１１の面上を摺動し、トナー付着による汚れの拭き取り操作を担うようにしている。

【0032】

尚、トナー付着量センサ１の検出方式は２ＰＤ方式および偏光分離方式のいずれでも対応可能である。
偏光分離式の場合は、図２ａに示すように投光手段８ｂから偏光素子ＰＢＳ１を通して入射面に平行な振動方向を持つ光が照射され、受光手段１０ｂで検出するのは偏光素子ＰＢＳ２を通して反射光のうちのｐ偏光成分であり、受光手段９ｂで検出するのはｐ偏光成分に垂直なｓ偏光成分となる。偏光素子はキューブ型プリズム（図２ａのＰＢＳ１，ＰＢＳ２）を使用したもののほかプレート型の偏光プリズム（図示せず）を使用したものや、図２ｂのように投光手段８ｂと二つの受光手段９ｂ,１０ｂ個々に分割された偏光フィルタＰＦ１〜ＰＦ３を各素子窓に装着してセンサ検出面とし、図１の透明カバー１１と同様に防塵機能を兼ねているものがある。
以降はトナー付着量センサ１として、２ＰＤ方式のトナー付着量センサを用いたものとして説明していくが、偏光分離式のトナー付着量センサを用いた場合も、鏡面反射光をｐ偏光成分反射光、拡散反射光をｓ偏光成分反射光、鏡面反射光の受光手段１０をｐ偏光の受光手段１０ｂ、拡散反射の受光手段９をｓ偏光の受光手段９ｂ、鏡面反射受光量をｐ偏光受光量、拡散反射受光量をｓ偏光受光量、と読み換えることで同様の説明ができる。

【0033】

ここで本発明は、受光部校正用反射基準部材６をシャッター部材４に配置し、シャッター閉状態において、受光部校正用反射基準部材６がトナー付着量センサ１の検出面に正対する位置になるようにし、シャッター開状態で被検出面からの鏡面反射光の一部を受光手段１０で計測し、シャッター閉状態で受光部校正用反射基準部材６による拡散反射光の一部を受光手段９で計測し、各々の初期値からの変動比を演算処理、評価することでトナー付着量センサの検出面の汚染状態や像担持体表面の汚染状態を判定することを特徴とする。

【0034】

尚、トナー付着量検出時の被検出面に対する検出距離に比較して、シャッター閉状態では受光部校正用反射基準部材６と拡散反射成光の一部を計測する受光手段９の距離が極端に近づくため、投光手段８からの素子孔ｇ８を通る照射光による拡散反射光が受光手段９に素子孔ｇ９を通し十分採取されるように光線経路を確保する必要がある。そのためには、該センサのホルダー１２内の投光及び受光手段の各々の配置は図１に示すように投光手段からの出射窓と拡散反射光の受光手段９への入射窓が近接配置されていることが望ましい。
更に、後述するように、本発明ではトナー付着量センサの検出面を一括りとして汚染状態の判定を行なうため、二つの受光手段の光入射窓も近接配置されていることが望ましい。

【0035】

図３を用いて、本発明によるトナー付着量センサの検出面の汚染状態や像担持体表面の汚染状態を診断する仕組みについて更に詳しく説明する。

【0036】

図３（ａ）はシャッター開状態での像担持体による鏡面反射光の受光量による受光手段の光電流初期値と診断時の変化の様子および診断時の受光量による受光手段の光電流低下の要因となる各部位の汚染状態を模式的に描いたものである。診断時の像担持体による鏡面反射光は、トナー付着量センサの検出面の汚染の程度に応じた受光量の低下分とともに像担持体表面の汚染の程度に応じた受光量の低下分が初期値から減算されることになる。
ここで、像担持体表面の汚染による鏡面反射受光量の低下による受光手段の光電流低下を−Ｉｃｓｍ、検出面の汚染による鏡面反射受光量の低下による受光手段の光電流低下を−I ｃｉｏｐ（ｓ）、とすると汚染状態を診断した時の初期状態からの鏡面反射受光量の低下による受光手段の光電流低下分ΔＩｓｒは数式１である。

【0037】

【数1】

【0038】

図３（ｂ）はシャッター閉状態での受光部校正用反射基準手部材による拡散反射受光の初期値と診断時の変化の様子および診断時の受光量低下の要因となる各部位の汚染状態を描いたものである。診断時の受光部校正用反射基準手部材による拡散反射光はトナー付着量センサの検出面の汚染の程度に応じた受光量の低下分が初期値から減算されることになる。
ここで、検出面の汚染による拡散反射受光量の低下による受光手段の光電流低下を−Ｉｃｉｏｐ（ｄ）、とすると汚染状態を診断した時の初期状態からの拡散反射受光量の低下による受光手段の光電流低下分ΔＩｄｒは数式２である。

【0039】

【数2】

【0040】

更に、シャッター開状態での像担持体による鏡面反射受光量初期値による受光手段の光電流をＩｓｒ、シャッター閉状態での受光部校正用反射基準手部材による拡散反射受光量による受光手段の光電流をＩｄｒとし、トナー付着量センサの鏡面反射用受光手段と拡散反射受光手段は一つのハウジングでパッケージされており、二つの受光手段の光入射窓が近接配置されており、二つの光入射窓を覆うカバー面の汚染度が同程度とみなせば、シャッター開状態での検出面の汚染による鏡面反射受光量による受光手段の光電流低下分I ｃｉｏｐ（ｓ）の鏡面反射受光量初期値による受光手段の光電流Ｉｓｒに対する割合は、シャッター閉状態での検出面の汚染による拡散反射受光量による受光手段の光電流低下分I ｃｉｏｐ（ｄ）の拡散反射受光量初期値による受光手段の光電流Ｉｄｒに対する割合とほぼ等しく、数式３となる。

【0041】

【数3】

【0042】

式３より、シャッター開状態での像担持体表面の汚染による鏡面反射受光量による受光手段の光電流低下分Ｉｃｓｍの鏡面反射受光量初期値による受光手段の光電流Ｉｓｒに対する割合は数式４となる。

【0043】

【数4】

【0044】

よって、シャッター閉状態における拡散反射受光量の初期値に対する変化分や、シャッター開状態における鏡面反射受光量の初期値に対する変化分を検出することにより、トナー付着量センサの検出面の汚染状態や、像担持体表面の汚染状態を診断することが可能となる。

【0045】

ここで、トナー付着量センサを用いてシャッター開状態、およびシャッター閉状態に前述の鏡面反射受光量の初期値に対する変化分と拡散反射受光量の初期値に対する変化分を検出する方法について説明する。

【0046】

図４はトナー付着量センサを含めた前述の各受光量の初期値に対する変化分を検出するための構成を示す図である。
この構成では、トナー付着量センサ３０１は像担持体２表面を照射する投光手段としてＬＥＤ３０８と反射光を検出する二つの受光手段としてＳｉフォトダイオード３０９および３１０の他、ＬＥＤ３０８の光量に対するモニタ手段としてＳｉフォトダイオード３１１を有しており、ＬＥＤ３０８の光量の一部を所定比率で取り込むように配置されている。そしてＳｉフォトダイオード３１１からの出力が一定となるように光量制御部３３０によりＬＥＤ３０８の駆動条件が制御される。

【0047】

光量制御部３３０は画像形成装置システムのＣＰＵからの光量制御信号をＤ／Ａ変換器を経由して光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）として受け取る。光量制御部３３０の制御器３３１は、誤差増幅器と定電流型の発光素子駆動器から成り、ＬＥＤ３０８の駆動電流をフィードバック制御する。即ち前記誤差増幅器はＳｉフォトダイオード３１１からのモニタ出力を光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）と比較し、もしもＳｉフォトダイオード３１１からのモニタ出力が光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）よりも大きい場合には、Ｓｉフォトダイオード３１１からのモニタ出力が光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）と等しくなるまで発光素子駆動器からの出力を減じてＬＥＤ３０８からの光量を低下させ、反対にＳｉフォトダイオード３１１からのモニタ出力が光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）よりも小さい場合にはＳｉフォトダイオード３１１からのモニタ出力が光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）と等しくなるまで発光素子駆動器からの出力を増してＬＥＤ３０８からの光量を増加させる。

【0048】

増幅部３２０は、Ｓｉフォトダイオード３０９および３１０による検出出力信号の増幅を行う。通常増幅器３２１および３２２は、前置増幅器として出力特性のリニアリティ確保の観点からオペアンプを用いたトランスインピーダンス方式のＩ−Ｖ変換器が用いられる。
ここで、トナー付着量センサ３０１の検出方式が２ＰＤ方式の場合、増幅器３２１の出力はカラートナー濃度検出に、増幅器３２２の出力は黒トナー濃度検出のためにＡ／Ｄ変換器を通して画像形成装置システムのＣＰＵに送られ判定処理される。
また、トナー付着量センサ１の検出方式が偏光分離方式の場合、増幅器３２１と増幅器３２２の出力は差動増幅器に送られ、トナー付着量情報としてＡ／Ｄ変換器を通して画像形成装置システムのＣＰＵに送られ判定処理される。
増幅部３２０は診断実施時に、シャッター４が開状態での反射光をＳｉフォトダイオード３１０で検出した値として電圧Ｖｓを増幅器３２２から出力し、シャッター４が閉状態での反射光をＳｉフォトダイオード３０９で検出した値として電圧Ｖｄを増幅器３２１から出力する。

【0049】

３４０は光量補正電圧発生部であり、誤差増幅器３４１と３４２、および三つのアナログＳＷ３４３、３４４、３４５により構成される。これを付設したことが本実施例の第１の特徴である。
診断実施時にはＳＷ３４５が閉じて、光量制御部３３０の電圧加算器３２２に光量補正電圧発生部３３０の出力電圧が重畳されるようになる。
ＳＷ３４４はシャッター閉の動作に同期して閉じられ、シャッター閉状態の診断を行う。このとき誤差増幅器３４２はシステムのＲＯＭに格納されていたＶｄ初期値(新品状態)と増幅器３２１の検出電圧Ｖｄを比較する。トナー付着量センサ１の検出面が汚染された場合、増幅器３２１の検出電圧ＶｄはＶｄ初期値よりも小さくなるので、誤差増幅器３４２出力がＳＷ３４４およびＳＷ３４５を通して光量制御部３３０の電圧加算器３２２に増幅器３２１の検出電圧ＶｄがＶｄ初期値と等しくなる光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)を重畳させる。
ＳＷ３４３はシャッター開の動作に同期して閉じられ、シャッター開状態の診断を行う。このとき誤差増幅器３４１は診断実施時には画像形成装置システムのＲＯＭに格納されていたＶｓ初期値(新品状態)と増幅器３２２の検出電圧Ｖｓを比較する。トナー付着量センサ３０１の検出面および像担持体表面が汚染された場合、増幅器３２２の検出電圧ＶｓはＶｓ初期値よりも小さくなるので、誤差増幅器３４１出力がＳＷ３４３およびＳＷ３４５を通して光量制御部３３０の電圧加算器３２２に増幅器３２２の検出電圧ＶｓがＶｓ初期値と等しくなる光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)を重畳させる。
シャッター開閉による診断のシーケンスに従い光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)およびΔＶｃ(Ｖｓ)はＣＰＵに取り込まれ、予め画像形成装置システムで個別に設定されている光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）に対するシャッター開閉時の変化率Ｒc(ｄ)，Ｒc(ｓ)が計算され、トナー付着量センサの検出面の汚染状態や、像担持体表面の汚染状態が診断される。

【0050】

本実施例では、前述の汚染状態を判定する仕組みの説明のようにトナー付着量センサの検出面の汚染状態や、像担持体表面の汚染状態の診断を、直接、シャッター閉状態における拡散反射受光量の初期値に対する変化分や、シャッター開状態における鏡面反射受光量の初期値に対する変化分を検出して行うのではなく、シャッター閉状態における拡散反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための投光手段側の光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)とシャッター開状態における鏡面反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための投光手段側の光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)を計測することで診断を実施しており、これが本実施例の第２の特徴である。このようにした理由は以下の通りである。

【0051】

図３に示すように、トナー付着量センサとシャッター開閉時の被反射面である像担持体表面までの検出距離と受光部校正用反射基準部材までの検出距離が大きな差があり、特に診断時に拡散反射受光量を検出するＳｉフォトダイオード３０９に必要とされるダイナミックレンジは非常に大きくなってしまう。
前置増幅器としてトランスインピーダンス方式のＩ−Ｖ変換器を用いて受光手段がＳｉフォトダイオードの短絡モード動作であっても、Ｓｉフォトダイオードの内部等価直列抵抗によりリニアリティに歪みを生ずる。特にトナー付着量センサに用いるような小型サイズにＳｉフォトダイオードには注意が必要である。（図５参照）
更に、診断時に拡散反射受光量を検出するＳｉフォトダイオード３０９に流れる光電流が大きくなりすぎた場合、通常のトナー付着量検出時における前記Ｉ−Ｖ変換器の変換率設定では、電源電圧によって定まる前記Ｉ−Ｖ変換器の出力電圧の飽和値を超えてしまうという恐れもある。
このような場合、受光量の初期値に対する変化分の計測では汚染状態を正等に評価していない懸念がある。
よって、受光量を初期値に対して大きく変化させない方法、即ち汚染状態を投光手段の光出力の増加量で評価することとしたのである。

【0052】

すなわち、ＬＥＤ３０８が通常のトナー付着量検出時における駆動電流付近でリニアリティが十分確保されているとすれば、診断実施時のシャッター開状態での像担持体および検出面の汚染による鏡面反射受光量低下分の鏡面反射受光量初期値に対する割合は、トナー付着量検出時初期のＬＥＤ３０８の駆動電流設定値（初期値）Ｉｆｉｓに対する診断実施時の鏡面反射受光量低下分を補正するための補正電流ΔＩｆ（Ｖｓ）の割合は等しいと考えられる。
同様に、診断実施時のシャッター閉状態での検出面の汚染による拡散反射受光量低下分の拡散反射受光量初期値に対する割合は、トナー付着量検出時初期のＬＥＤ３０８の駆動電流設定値（初期値）Ｉｆｉｓに対する診断実施時の拡散反射受光量低下分を補正するための補正電流ΔＩｆ（Ｖｄ）の割合は等しいと考えられる。
また、図４における光量制御部３３０の発光素子駆動器３３１は図６に示すような定電流型なので、誤差増幅器からの入力電圧Ｖｉｎに対してＬＥＤの駆動電流のリニアティは確保されていると考えられる。尚、図６は発光素子駆動器３３１の一例を示すもので、エミッタ抵抗Ｒｅの電圧降下を帰還信号として利用することで、ＲｅとＬＥＤに流れる電流を制御する仕組みになっている。

【0053】

この場合、式３によるシャッター開状態での検出面の汚染による鏡面反射受光量による受光手段の光電流低下分Ｉｃｉｏｐ（ｓ）の鏡面反射受光量初期値による受光手段の光電流Ｉｓｒに対する割合は数式３−２となる。

【0054】

【数3-2】

【0055】

また数式４によるシャッター開状態での像担持体表面の汚染による鏡面反射受光量による受光手段の光電流低下分Ｉｃｓｍの鏡面反射受光量初期値による受光手段の光電流Ｉｓｒに対する割合は数式４−２となる。

【0056】

【数4-2】

【0057】

よって、シャッター開状態での像担持体および検出面の汚染による鏡面反射受光量低下分の鏡面反射受光量初期値に対する割合、およびシャッター閉状態での検出面の汚染による拡散反射受光量低下分の拡散反射受光量初期値に対する割合を評価することによる汚染状態の診断は、光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）に対する、シャッター閉状態における拡散反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための投光手段側の光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)の割合と、シャッター開状態における鏡面反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための投光手段側の光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)の割合とを求めることで同等の診断が可能である。

【0058】

図７は本実施例のおける診断実施時のシーケンスの一例を示すフローチャートである。本診断の初期段階では、まず残留トナーの影響を排除するため像担持体の徐電やクリーニング工程を施すとともに、トナー付着量センサの検出面の清掃機構を有する画像形成装置の場合は検出面のクリーニングを実施する。また図４においてＳＷ３４５を導通状態とし、光量制御部３３０の電圧加算器３３２に光量補正電圧発生部３３０からの出力電圧が重畳されるようになる（ＳＴＥＰ１０１）。

【0059】

次にシャッター閉状態での測定を行なう。まずシャッターを閉じることにより、センサと像担持体との光路を遮蔽し、受光部校正用反射基準部材がトナー付着量センサの検出面に正対するように配置される。また図４におけるＳＷ３４４を同時に導通状態とし（ＳＷ３４３は不通状態）、光量補正電圧発生部３３０内の誤差増幅器３４２により拡散反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)が出力されるようになる（ＳＴＥＰ１０２）。
シャッターを閉じる動作後、システムが安定するために適宜設定された余裕時間を経過した後に光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)を画像形成装置システムＣＰＵにＡ−Ｄ変換器を通して取り込まれる（ＳＴＥＰ１０３）。

【0060】

次にシャッター開状態での測定を行なう。シャッターを開くことにより、センサと像担持体との光路が再開され、通常のトナー付着量検出時の配置となる。また同時に図３におけるＳＷ３４４が不通状態に、ＳＷ３４３が導通状態にされ、光量補正電圧発生部３３０内の誤差増幅器３４１により鏡面反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)が出力されるようになる（ＳＴＥＰ１０４）。
シャッターを開く動作後、システムが安定するために適宜設定された余裕時間を経過した後に光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)を画像形成装置システムＣＰＵにＡ−Ｄ変換器を通して取り込まれる（ＳＴＥＰ１０５）。

【0061】

次にＳＴＥＰ１０６でＣＰＵの論理演算装置によって光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）に対する光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)の割合をシャッター閉状態での変化率Ｒｃ（ｄ）として、
Ｒｃ（ｄ）＝ ΔＶｃ(Ｖｄ)／Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ） により求められる。
同様に次のＳＴＥＰ１０７で、光量基準電圧Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ）に対する光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)の割合をシャッター開状態での変化率Ｒｃ（ｓ）として、
Ｒｃ（ｓ）＝ ΔＶｃ(Ｖｓ)／Ｖｒｅｆ（ＩＦｃ） により求められる。
さらにＳＴＥＰ１０８で、減算処理にて前述の変化率Ｒｃ（ｓ）とＲｃ（ｄ）の変化率差ＲＭが、
ＲＭ＝ Ｒｃ（ｓ）−Ｒｃ（ｄ） により求められる。

【0062】

ＳＴＥＰ１０９以降では求められた変化率Ｒｃ（ｄ）と変化率差ＲＭを各々に対応する閾値ＴＶｄおよび閾値ＴＶｓを比較してセンサ及び像担持体の汚染状態の判定を行なう。
尚、閾値ＴＶｄはシャッター閉状態での変化率Ｒｃ（ｄ）の最大許容値で、例えば予めセンサの検出面の汚染、傷の状態における限度サンプルを作成し、図４に示す構成に組み付けて求められた変化率Ｒｃ（ｄ）を閾値ＴＶｄとして設定されるものである。
また、閾値ＴＶｓはシャッター開状態での変化率Ｒｃ（ｓ）の最大許容値で、例えば予め像担持体表面の汚染、傷の状態における限度サンプルを作成し、変化率Ｒｃ（ｄ）による影響を回避するため未使用の状態（新品状態）のトナー付着量センサとともに、図４に示す構成に組み付けて求められた該変化率Ｒｃ（ｓ）を閾値ＴＶｓとして設定されるものである。
ＳＴＥＰ１０９での判定は変化率Ｒｃ（ｄ）と変化率差ＲＭの二つの非評価値と閾値ＴＶｄおよび閾値ＴＶｓによる次の四通りの関係条件式により多方向分岐の動作が実行される。

【0063】

（１）ＳＴＥＰ１０９での結果がＲｃ(ｄ)＜ＴＶｄ，ＲＭ＜ＴＶｓとなる場合
各機能は正常であると判定され、ＳＴＥＰ１１０に移動し、図３におけるＳＷ３４３〜ＳＷ３４５が初期状態にリセット（全て非導通）され、以降の画像形成動作を再開させて汚染状態の診断を終了する。

【0064】

（２）ＳＴＥＰ１０９での結果がＲｃ(ｄ)≧ＴＶｄ，ＲＭ＜ＴＶｓとなる場合
検出面の汚染や傷によりトナー付着量センサに不具合が生じているという判定になり、ＳＴＥＰ１１１に移動して画像形成装置の表示部で「センサ故障」を表示し、さらにＳＴＥＰ１１４で「サービスコール」のメーセージも表示し、ユーザに対してサービスセンターに調査を依頼するよう促し診断を終了する。
尚、画像品質が劣っても印刷を継続したいというニーズも想定される場合、手動でＳＴＥＰ１１０へ移動し画像形成動作再開の動作をさせるようにしても良い。

【0065】

（３）ＳＴＥＰ１０９での結果がＲｃ(ｄ)＜ＴＶｄ，ＲＭ≧ＴＶｓとなる場合
像担持体が表面の汚染や傷により交換時期である判定になり、ＳＴＥＰ１１２に移動し、「感光ドラム交換」やあるいは中間転写ベルト交換」を表示し、さらにＳＴＥＰ１１４に移動し事例（２）と同様の動作後に診断を終了する。

【0066】

（４）ＳＴＥＰ１０９での結果がＲｃ(ｄ)≧ＴＶｄ，ＲＭ≧ＴＶｓとなる場合
トナー付着量センサに不具合が生じ、像担持体も交換時期である判定になり、ＳＴＥＰ１１３に移動し、「センサ故障」の表示と、「感光ドラム交換」やあるいは「中間転写ベルト交換」を表示し、さらにＳＴＥＰ１１４に移動し事例（２）と同様の動作後に診断を終了する。

【0067】

尚、前述の事例（２）あるいは事例（４）におけるトナー付着量センサの不具合にはセンサの検出面に対する清掃機構にトラブルが生じている場合も含まれることに留意すべきである。すなわち、何らかのトラブルによりクリーニング処理がなされない場合、あるいはクリーナー部材に異物が混入しセンサの検出面に深刻な損傷を与えた場合、双方ともに前述の事例（２）あるいは事例（４）の判定結果となり得る。
従って、修理担当者は「センサ故障」表示での異常原因を特定し、必要な措置をとるためには、まず清掃機構に異常がないかを確認すべきである。必要に応じて、清掃機構を補修した後に再度ＳＴＥＰ１０１からの診断を実行させ、センサの異常有無の確認を実施することになる。

【0068】

また、画像形成装置にトナー付着量センサの検出面を清掃する機能のない防塵目的のみのシャッター機構を具備する場合は、ＳＴＥＰ１０１において該検出面はクリーニング処理がなされないので、前述の事例（２）あるいは事例（４）におけるトナー付着量センサの不具合の状況は検出面の清掃不足の場合もあり得る。この場合、ＳＴＥＰ１１３における「センサ故障」の表示は「センサ清掃要求」という表示とすべきであろう。
この場合、「センサ清掃要求」の表示に従ってユーザあるいは修理担当者がトナー付着量センサの検出面をクリーニングし、再度ＳＴＥＰ１０１からの診断を実行させ、前述の事例（２）あるいは事例（４）の結果となれば、トナー付着量センサの検出面の汚染、傷は清掃で回復できない重度な状態にあると判定できる。

【0069】

更に、前述の事例（３）あるいは事例（４）において、像担持体が交換時期にあるという判定は、閾値ＴＶｓを低くして、像担持体が交換時期に対するマージンを稼ぎ、ユーザに像担持体が交換までに画像品質を確保しながら残された許容印刷枚数の目安を表示するという設定も可能である。

【0070】

このように、本実施例ではシャッター閉状態における受光部校正用基準手段からの拡散反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための投光手段側の光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｄ)とシャッター開状態における像担持体からの鏡面反射受光量の初期値に対する低下分を補正するための投光手段側の光量補正電圧ΔＶｃ(Ｖｓ)を計測することで診断を実施しており、像担持体表面状態とトナー付着量センサの検出面の状態を双方同時に精度良く診断ができ、その結果に応じて必要な措置を速やかに取ることが可能となる。

【実施例2】

【0071】

次に、本発明にかかるトナー付着量センサの検出面および像担持体表面の汚染、傷の状態を診断する方法の第２実施形態について説明する。この実施形態に用いる画像形成装置のシャッター及び清掃の機構と該センサの設置環境については、前述した第１実施例の画像形成装置と同一であるので説明を省略する。
本実施例では、第１実施形態の図４における光量補正電圧発生部３４０によるフィードバックループを省略し、図３を用いた汚染状態を診断する仕組みの説明のとおり式３及び式４に従い、トナー付着量センサの検出面や像担持体表面の汚染状態の診断をシャッター閉状態における拡散反射受光量の初期値に対する変動比や、シャッター開状態における鏡面反射受光量の初期値に対する変動比を検出することにより行なう。これが本実施例の第１の特徴である。

【0072】

図８は本実施例によるトナー付着量センサを含めた前述の各受光量の初期値に対する変化分を検出するための構成を示す図である。診断実施時に増幅器７２１の出力はシャッター閉状態の出力として、増幅器７２２の出力はシャッター開状態の出力として扱われる。トナー付着量センサ７０１、光量制御部７３０、増幅部７２０の基本的な機能については図４の内容と同等であるので説明を省略するが、図４の構成に比較して光量補正電圧発生部３４０が削除されている。
トナー付着量センサ７０１は、第１の実施例と同様に２ＰＤ方式および偏光分離方式のいずれでも対応可能であるが、トナー付着量検出時に、２ＰＤ方式の場合、Ｓｉフォトダイオード７０９にて検出し増幅器７２１で増幅された出力はカラートナー濃度検出信号に、Ｓｉフォトダイオード７１０にて検出し増幅器７２２で増幅された出力は黒トナー濃度検出信号として処理され、偏光分離方式の場合、増幅器７２１と増幅器７２２の出力は差動増幅器（図示せず）に送られ、トナー付着量検出信号として処理される。

【0073】

第１の実施例で説明したとおり、受光量の初期値に対する変動比を検出して診断を実施するためには、受光手段のリニアリティと前置増幅器の出力電圧範囲の制限により検出信号が飽和させないように、シャッター閉状態においてＳｉフィトダイオード７０９で検出される受光部校正用反射基準部材からの反射光量を量的に抑える必要がある。このため第１の実施例に比較して図８の各構成要素には幾つかの制約が生ずる。

【0074】

まず、トナー付着量センサ７０１は、第１の実施例と同様に２ＰＤ方式および偏光分離方式のいずれでも対応可能であるが、偏光分離方式でも図２ａに代表されるように一つの入射窓からｐ偏光成分とｓ偏光成分の反射光を同時に受けて、偏光素子としてキューブ型あるいはプレート型のプリズムによりホルダー内部でｐ偏光成分とｓ偏光成分を分離するものは、入射窓の光軸の向きを操作してシャッター閉状態でのｓ偏光成分の受光量を単独で軽減させることができないため本実施形態の使用には適さない 。
偏光分離方式を用いる場合、図２ｂに示すような偏光フィルタを用い、ｐ偏光用とｓ偏光用に二つの入射窓を有するタイプが良い。このタイプではｓ偏光用の入射窓及び素子孔の光軸を独立して調整することが可能で、シャッター閉状態でのｓ偏光の検出光量を低く抑え, 通常のトナー付着量検出時に対してダイナミックレンジの肥大化を抑えることができる。

【0075】

具体的には図９に示すように、Ｓｉフィトダイオード７０９の素子孔及び入射窓の光軸を検出面の垂線に対してＬＥＤ７０８方向に傾斜させる用にして調整して、シャッター閉状態でＳｉフィトダイオード７０９に取り込まれる受光部構成用基準手段からの反射光量を制限する方法が良い。
尚、上記構造はトナー付着量センサ７０１が２ＰＤ方式の場合にはトナー付着量検出時の鏡面反射光の入射を防ぎ、拡散反射光の検出能を向上させるために一般的に実施されているものである。

【0076】

次にＳｉフィトダイオード７０９については、シャッター閉状態での反射光を検出するために、通常のトナー付着量検出時に比較して光量の急騰に追従できるようなリニアリティが担保されているか確認しておく必要がある。
また増幅部３２０のリニアリティも特に重要であるため、前置増幅器７２１、７２２はトランスインピーダンス方式のＩ−Ｖ変換器であることが必須で、抵抗式のＩ−Ｖ変換回路等の使用は避けるべきである。

【0077】

さらに、シャーター機構４に付設される受光部校正用反射基準部材は表面が安定したマット面であることの他、シャッター閉状態でのＳｉフィトダイオード７０９の検出光量を適正値とするために光学濃度を選択する必要がある。

【0078】

あわせて、増幅部３２０の出力を受けるＡ−Ｄ変換器の量子化誤差を軽減するために、上述した各構成要素の調整を画像形成層によるトナー付着量センサ設置環境で実施し、トナー付着量検出時と診断実施時のシャッター閉時状態におけるＳｉフィトダイオード７０９の受光出力比を３倍程度、好ましくは２倍程度に収まるように調整することが望ましい。

【0079】

図１１は本実施形態のおける診断実施時のシーケンスの一例を示すフローチャートであるが第１の実施形態の場合（図７）とほぼ同様である。初期段階では、まず残留トナーの影響を排除するため像担持体の徐電やクリーニング工程を施すとともに、センサ検出面の清掃機構を有する画像形成装置の場合は検出面のクリーニングを実施する。（ＳＴＥＰ２０１）。

【0080】

次にシャッター閉状態での測定を行なう。まずシャッターを閉じることにより、センサと像担持体との光路を遮蔽し、受光部校正用反射基準部材がセンサの検出面に正対するように配置され（ＳＴＥＰ２０２）、受光部校正用反射基準部材からの反射を受光するＳｉフィトダイオード７０９の増幅器７２１による増幅出力Ｖｄが画像形成装置システムＣＰＵにＡ−Ｄ変換器を通して取り込まれる。（ＳＴＥＰ２０３）

【0081】

次にシャッター開状態での測定を行なう。シャッターを開くことにより、センサと像担持体との光路が再開され、通常のトナー付着量検出時の配置となり（ＳＴＥＰ２０４）、像担持体表面からの反射光を受けたＳｉフィトダイオード７１０の増幅器７２２による増幅出力Ｖｓが画像形成装置システムのＣＰＵにＡ−Ｄ変換器を通して取り込まれる。（ＳＴＥＰ２０５）

【0082】

次にＳＴＥＰ２０６でＣＰＵの論理演算装置によってシャッター閉状態での増幅器７２１による増幅出力初期値Ｖｄｉｎに対する診断時の増幅出力Ｖｄの変化利Ｒｖ（ｄ）を
Ｒｖ（ｄ）＝ （Ｖｄｉｎ―Ｖｄ）／Ｖｄｉｎ により求められる。
同等に次のＳＴＥＰ２０７で、シャッター開状態での増幅器７２２による増幅出力初期値Ｖｓｉｎに対する診断時の増幅出力Ｖｓの変化利Ｒｖ（ｓ）を
Ｒｖ（ｓ）＝ （Ｖｓｉｎ―Ｖｓ）／Ｖｓｉｎ により求められる。
さらにＳＴＥＰ２０８で、減算処理にて前述の変化率Ｒｖ（ｄ）とＲｖ（ｓ）間の変化率差ＲＭ’を
ＲＭ’＝ Ｒｖ（ｓ）−Ｒｖ（ｄ） により求められる。

【0083】

ＳＴＥＰ２０９以降では求められた変化率Ｒｖ（ｄ）と変化率差ＲＭ’を各々に対応する閾値ＴＶｄ’および閾値ＴＶｓ’を比較してセンサ及び像担持体の汚染状態の判定を行なう。
尚、閾値ＴＶｄ’はシャッター閉状態での変化率Ｒｖ（ｄ）の最大許容値で、例えば予めセンサの検出面の汚染、傷の状態における限度サンプルを作成し、図８に示す構成に組み付けて求められた変化率Ｒｖ（ｄ）を閾値ＴＶｄ’として設定されるものである。
また、閾値ＴＶｓ’はシャッター開状態での変化率Ｒｖ（ｓ）の最大許容値で、例えば予め像担持体表面の汚染、傷の状態における限度サンプルを作成し、変化率Ｒｖ（ｄ）による影響を回避するため未使用の状態（新品状態）のトナー付着量センサとともに、図８に示す構成に組み付けて求められた該変化率Ｒｖ（ｓ）を閾値ＴＶｓ’として設定されるものである。

【0084】

ＳＴＥＰ２０９での判定は変化率Ｒｖ（ｄ）と変化率差ＲＭ’の二つの非評価値と閾値ＴＶｄ’および閾値ＴＶｓ’による次の四通りの関係条件式により多方向分岐の動作が実行される。
（１）ＳＴＥＰ２０９での結果がＲｖ(ｄ)＜ＴＶｄ’，ＲＭ’＜ＴＶｓ’となる場合
ＳＴＥＰ２１０へ移動し画像形成動作再開する。
（２）ＳＴＥＰ２０９での結果がＲｖ(ｄ)≧ＴＶｄ’，ＲＭ’＜ＴＶｓ’となる場合
ＳＴＥＰ２１１へ移動し「センサ故障」表示後、ＳＴＥＰ２１４で「サービスコール」を表示する。
（３）ＳＴＥＰ２０９での結果がＲｃ(ｄ)＜ＴＶｄ，ＲＭ≧ＴＶｓとなる場合
ＳＴＥＰ２１２へ移動し「感光ドラム交換」あるいは「中間転写ベルト交換」を表示後、ＳＴＥＰ２１４で「サービスコール」を表示する。
（４）ＳＴＥＰ２０９での結果がＲｃ(ｄ)≧ＴＶｄ，ＲＭ≧ＴＶｓとなる場合
ＳＴＥＰ２１３へ移動し「センサ故障」と「感光ドラム交換」あるいは「中間転写ベルト交換」を同時に表示後、ＳＴＥＰ２１４で「サービスコール」を表示する。
尚、各分岐移動後の診断終了までの処置は図７のフローにおける処置と全く同様なので、個々の詳細な説明は省略する。

【0085】

このようにすれば本実施形態の図８に示す構成により、受光出力の変化によって汚染状態の診断が実施でき、図４の示した光量補正電圧発生部３４０が削除でき第１実施例よりコストダウンが可能となる。

【0086】

尚、第２実施例では、第１実施例と同様に、トナー付着量センサの投光手段に発光量フィードバック制御回路を設けているが、診断時に発光量フィードバック制御回路が診断処理動作に合わせて特別な機能を担うわけではなく、投光手段の光出力の温度依存性の変化および経時変化が十分に無視できる程度に小さい場合には、発光量フィードバック制御回路を設けずとも第２実施例と同様に診断が可能である。
また、投光手段の光出力の変動による誤差を許容できるのであれば、第２実施例の診断方法において発光量フィードバック制御回路を設ける必要はない。
本発明をもとに、上記のような処置は当業者であれば容易に可能な変更であろう。

【符号の説明】

【0087】

１ トナー付着量センサ
２ 像担持体
３ シャッター機構
４ シャッター部材
５ 開口
６ 受光部校正用反射基準部材
７ クリーナー部材
８ 投光手段
９，１０ 受光手段
１１ 透明カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】