被検知部材の表面状態の検知方法および画像形成装置
【課題】中間転写ベルトなどの表面状態を検知してその交換やメンテナンスの必要性を正確に判断し、無用の交換やメンテナンスを行うことのないようにする。
【解決手段】画像形成装置における像担持体の表面状態の検知方法であって、偏光した光を像担持体２３の表面に照射し、その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板１０５を介して第１の光電センサ１０２で受光し、かつ第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板１０６を介して第２の光電センサ１０３で受光し、第１の光電センサの出力信号Ｓ１および第２の光電センサの出力信号Ｓ２の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて像担持体２３の表面状態を検知する。
【解決手段】画像形成装置における像担持体の表面状態の検知方法であって、偏光した光を像担持体２３の表面に照射し、その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板１０５を介して第１の光電センサ１０２で受光し、かつ第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板１０６を介して第２の光電センサ１０３で受光し、第１の光電センサの出力信号Ｓ１および第２の光電センサの出力信号Ｓ２の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて像担持体２３の表面状態を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知部材の表面状態の検知方法および画像形成装置に関する。例えば、複写機、プリンタ、ＭＦＰ、ファクシミリ、またはこれらの複合機などの画像形成装置において、像担持体やその他のパーツの劣化状態を検知し、交換時期やメンテナンス時期の判断を行うために利用される。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）と呼称される多機能機などの画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、それをさらに記録紙に二次転写し、これを定着することにより画像形成を行う。また、フルカラーの画像形成装置において、画像形成速度をあげるために、ＹＭＣＫの各色の作像ユニットを一列に配置したタンデム方式のプリントエンジンがしばしば用いられる。
【０００３】
従来の画像形成装置において、各色の作像ユニットにおける画像形成条件を決定するために、不透明な転写ベルト上に、様々に作像条件をふった各色のトナーパターンを作成し、中間転写ベルト上に設けた反射型のフォトセンサによってそれらトナーパターンのトナー付着量の検出を行う。
【０００４】
トナー付着量の検出方法の例が特許文献１に開示されている。それによると、トナーが付着した像担持体に無偏光性の光を照射する発光素子と、像担持体から反射した光のうちのＰ波成分が第１の偏光フィルタを透過する第１の受光装置と、Ｓ波成分が第２の偏光フィルタを透過する第２の受光装置と、第１と第２の受光装置出力をそれぞれ増幅してその差をトナー付着量の情報として出力する信号処理装置とから構成される。
【特許文献１】特開２００２−３１０９０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、例えば発光ダイオードからの赤外光を、偏光板を通して転写ベルト上のトナーパターンに照射する。すると、トナーパターンがカラーであるときは、赤外光をほとんど反射する（図９参照）。その場合に、カラーのトナーパターンにより反射した光は、光の振動方向つまり偏光軸が照射光に対して変化する。そのため、受光部の偏光板によって、偏光軸が照射光とは異なる光と同じ光とを分離して２つのフォトダイオードで検出することが可能である。これによって、カラートナーの付着量を感度よく検出することが可能である。
【０００６】
しかし、ブラックトナーの場合には赤外光をほとんど吸収する（図９参照）。そのため、ブラックのトナーパターンでは赤外光の反射が非常に少なくなり、カラーの場合と同様の機構によってブラックトナーの付着量を感度よく検出することが可能である。
【０００７】
このような方法によって、中間転写ベルト上のトナーパターンの付着量を検出し、各色の帯電電圧、現像バイアス、露光量といった画像形成条件を制御することにより、画像濃度および階調性の良好な画像を出力することができる。
【０００８】
ところが、トナー像が形成される中間転写ベルトに傷がついたり印刷したプリント枚数が多くなると、トナーに含まれる処理剤がベルトの表面に付着してフィルミング状態になることがある。その場合には、センサによるトナー付着量検出特性が図６に示すように正常な場合から大きく変化する。そのため、トナー付着量を最適にするための制御やレジスト補正制御を行うことができなくなる。
【０００９】
その結果、中間転写ベルトはある程度の余裕をもって交換やメンテナンスを行う必要があることから、交換やメンテナンスが未だ必ずしも必要でない中間転写ベルトについても、そのユニットを交換しまたはメンテナンスを行うこととなり、無駄な労力と費用が発生する。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、中間転写ベルトなどの表面状態を検知してその交換やメンテナンスの必要性を正確に判断し、無用の交換やメンテナンスを行うことのないようにするための方法および装置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】
【００１１】
本発明に係る方法は、偏光した光を被検知部材の表面に照射し、その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を検知する。
【００１２】
本発明に係る方法は、また、画像形成装置における像担持体の表面状態の検知方法であって、偏光した光を前記像担持体の表面に照射し、その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知する。
【００１３】
好ましくは、前記演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知し、それによって当該像担持体の劣化状態を判断する。
【００１４】
また、前記劣化状態の判断に応じて、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性を判断する。
【００１５】
また、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性が有りと判断された場合に、当該像担持体の交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、当該像担持体にダメージを与えないようにセーフモードを設定する。
【００１６】
本発明に係る装置は、偏光した光を被検知部材の表面に照射する発光部と、前記発光部の照射した光の前記被検知部材の表面による反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して受光する第１の光電センサと、前記反射光を前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して受光する第２の光電センサと、前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行ってその演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を判断する判断部とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、中間転写ベルトなどの表面状態を検知してその交換やメンテナンスの必要性を正確に判断することができ、無用の交換やメンテナンスを行うことのないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明に係る実施形態の画像形成装置１の概略の構成を示す図、図２はＩＤＣセンサ３３の配置状態を示す図、図３はＩＤＣセンサ３３によってレジストパターンの検出を行っている様子を示す斜視図、図４はＩＤＣセンサ３３によって中間転写ベルト２３の表面状態を検知するための機能構成の例を示すブロック図、図５は中間転写ベルト２３の表面状態に応じてＰ波とＳ波の割合が変化する様子を示す図、図６は中間転写ベルト２３の表面状態に応じてＩＤＣセンサ３３の検出特性が変化する様子を示す図、図７は画像形成装置１のある使用条件において一定の受光量を得るための発光光量の経時変化を示す図、図８はトナー付着量とＰ波の検出特性との関係を示す図、図９は各色のトナーの分光反射率特性を示す図である。
【００１９】
図１において、画像形成装置１は、電子写真方式を用いたデジタル複合機またはプリンタなどであり、タンデム方式のプリントエンジンを内蔵している。
【００２０】
すなわち、画像形成装置１には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マジェンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがタンデム形式で一列に配置されている。各作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、感光体ドラム４１、感光体ドラム４１の表面を均一に帯電させる帯電チャージャ４２、各色の画像データに応じて感光体ドラム４１の表面を露光することにより静電潜像を形成する露光部４３、静電潜像を各色のトナーで現像してトナー像を形成する現像部４４、中間転写ベルト２３を挟んで各感光体ドラム４１に対向する位置に配置された転写ローラ２２、感光体ドラム４１の表面に残留するトナーを回収してクリーニングするクリーナ４５などからなる。
【００２１】
なお、本明細書および図面において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する部材について、それぞれの符号の末尾にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号をそれぞれ付すことがある。
【００２２】
中間転写ベルト２３は、各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上部に沿うように、ローラ２５，２６の間に張りわたされ、ローラ２５の回転によって図１の矢印Ｍ１方向に走行する。各転写ローラ２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して中間転写ベルト２３を圧接させる圧接位置と、各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから中間転写ベルト２３を離隔（離間または退避ともいう）させる離隔位置との間で、移動可能となっている。中間転写ベルト２３が感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに圧接することによって、感光体ドラム４１のトナー像が中間転写ベルト２３に一次転写される。
【００２３】
中間転写ベルト２３に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ２８によって、給紙カセット２７から給紙された転写材である記録紙ＰＡに二次転写される。記録紙ＰＡは、その後、定着部２９で定着され、排紙トレイ３０に排出される。二次転写ローラ２８は、種々の形式または構成の接離駆動装置（接離機構）によって、中間転写ベルト２３に対し圧接状態と離隔状態とに位置が切り換えられる。なお、ローラ２６の近辺に、ベルトクリーナ３１および廃トナーボックス３２が設けられている。
【００２４】
ローラ２５に近い位置には、中間転写ベルト２３上のトナー像の濃度を検出する濃度検出手段である、光学式のＩＤＣセンサ（濃度検出センサ）３３が設けられている。つまり、ＩＤＣセンサ３３は、中間転写ベルト２３の表面に光を照射し、反射して返ってきた光の量を検知する。ＩＤＣセンサ３３の発光量を制御することも可能である。
【００２５】
中間転写ベルト２３上のトナー像の濃度が低いときつまり載っているトナーが少ないときは、中間転写ベルト２３で反射した光が多く返ってきて光量が多くなり、トナー像の濃度が高いときつまりトナーが多く載っているときは、光がトナーに遮られて反射光量が低下する。このようにして、ＩＤＣセンサ３３は、中間転写ベルト２３の表面の状態を確認する。ＩＤＣセンサ３３によって検出されたトナー像の濃度によって、露光部４３による光量の制御、現像部４４における現像条件の制御などを行って画像調整を行う。実際には、画像調整用に作成したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各パターン（トナーパッチ）についての濃度を検出する。
【００２６】
本実施形態においては、ＩＤＣセンサ３３によって、上に述べたようなトナー像の濃度の検出を行う他、中間転写ベルト２３の表面状態を検知し、中間転写ベルト２３の劣化状態を検知し、また交換の必要性またはメンテナンスの必要性などを判断する。詳しくは後で説明する。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＩＤＣセンサ３３は２箇所に設けられているが、１箇所または３箇所以上でもよい。また、ＩＤＣセンサ３３の取り付け位置および取り付け方法についても、ここで述べた以外の種々の位置または方法を採用してもよい。
【００２８】
制御部２１は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、制御用回路２１３、通信インタフェース２１４、および磁気記憶装置２１５などによって構成され、画像データに対して画像処理を行うとともに、画像形成装置１の各部の動作を制御する。
【００２９】
なお、画像形成装置１における作像手段または作像方法、各部の構成または構造などは上に述べた例に限らない。また、画像形成装置１として、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの複合機などであってよい。
【００３０】
図２ないし図４に示すように、ＩＤＣセンサ３３は、発光素子である発光ダイオード１０１、受光素子であるフォトダイオード１０２，１０３、照射用のＰ波用の偏光板１０４、受光用のＰ波用の偏光板１０５、および受光用のＳ波用の偏光板１０６を有する。
【００３１】
発光ダイオード１０１は、入力電流に応じた強さの赤外光または可視光などを発する。発光ダイオード１０１の発した光は、偏光板１０４を介して中間転写ベルト２３の表面に斜め方向から照射される。したがって、中間転写ベルト２３への照射光は、偏光板１０４によって偏光された光であり、本実施形態においてはＰ波である。
【００３２】
照射されたＰ波は、中間転写ベルト２３の表面、またはそこに付着したトナー、またはそこに形成されたトナーパターンによって反射する。このとき、照射光は、反射面の特性に応じて偏光軸が変化する。
【００３３】
つまり、鏡面状態の綺麗な表面で反射した場合は、偏光軸は変化することなく、反射光は照射光と同じＰ波となる。しかし、表面が荒れていて傷や凸凹があったり、表面にトナーが付着していた場合には、照射光の偏光軸は乱されてランダムとなる。つまり、反射面が荒れているほど、反射光はいろいろな方向にランダムに偏光した光となり、その結果、反射光におけるＰ波とＳ波とはほぼ同じ量に近づく。
【００３４】
このような反射光は、Ｐ波用の偏光板１０５またはＳ波用の偏光板１０６を介して、フォトダイオード１０２，１０３に入射する。したがって、フォトダイオード１０２，１０３は、それぞれ、中間転写ベルト２３の表面による反射光のうちの、Ｐ波の成分とＳ波の成分とを受光し、それぞれの光量に応じた出力信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。
【００３５】
発光ダイオード１０１と偏光板１０４とによって本発明の発光部が構成され、フォトダイオード１０２と偏光板１０５とによって本発明の第１の光電センサが構成され、フォトダイオード１０３と偏光板１０６とによって本発明の第２の光電センサが構成される。
【００３６】
図４において、表面状態を検知しこれに関連する処理動作を行うために、制御部２１に、増幅部１１１，１１２、演算部１１３、表面状態判断部１１４、セーフモード設定部１１５、および処理部１１６などが設けられている。
【００３７】
増幅部１１１，１１２は、フォトダイオード１０２，１０３からの出力信号Ｓ１，Ｓ２を増幅する。
【００３８】
演算部１１３は、増幅部１１１，１１２から出力される出力信号Ｓ１，Ｓ２に対して演算を行う。例えば、２つの出力信号Ｓ１，Ｓ２の差を求める。
【００３９】
表面状態判断部１１４は、２つのフォトダイオード１０２，１０３からの出力信号Ｓ１，Ｓ２の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて、中間転写ベルト２３の表面状態を判断する。
【００４０】
セーフモード設定部１１５は、中間転写ベルト２３などの交換の必要性またはメンテナンスの必要性がありと判断された場合に、それらの交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、像担持体などにダメージを与えないようにセーフモードを設定する。
【００４１】
処理部１１６は、表面状態判断部１１４またはセーフモード設定部１１５からの指令などに基づいて、必要な処理を行い、また必要な情報を操作パネルに表示する。また、可変抵抗器ＶＲ１を調整して発光ダイオード１０１の発光光量を制御する。
【００４２】
このような演算部１１３、表面状態判断部１１４、セーフモード設定部１１５、および処理部１１６は、例えばＣＰＵ２１１に適当なプログラムを実行させることによって実現してもよい。
【００４３】
次に、このようなＩＤＣセンサ３３を用いた制御動作について説明する。最初に画像調整制御について説明する。
【００４４】
まず、例えば、中間転写ベルト２３の表面により反射した光は、その表面が綺麗であった場合に、偏光軸が変わることなくＰ波のままであるので、Ｐ波用の偏光板１０５を介してフォトダイオード１０２に入射し、出力信号Ｓ１となる。フォトダイオード１０３に入射する光量はほぼゼロである。つまり、出力信号Ｓ１は最大であるが、出力信号Ｓ２は最小であってほぼゼロである。他方、中間転写ベルト２３の表面に濃度の高いトナーパターンが形成されていた場合には、反射光のうちのＰ波とＳ波とは同じくらいの量となり、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２とはほぼ同じくらいの大きさとなる。トナーパターンの濃度が低くなれば、中間転写ベルト２３の表面で直接に反射する光の量が増えるので、それに応じてＳ波は減ってくる。
【００４５】
したがって、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との差（Ｓ1 −Ｓ２）を求めると、中間転写ベルト２３の表面によって直接に反射した光量のみを取り出すことができる。これによって、中間転写ベルト２３上のトナーによる遮蔽状態をトナー付着量として検出することができる。このような処理は表面状態判断部１１４において行われるが、これにこだわることはない。この検出結果に基づいて、感光体ドラム４１の帯電電圧、現像バイアス電圧、露光ＬＥＤの光量などの調整を行う。
【００４６】
なお、トナーパターンとしては、ハーフトーンパターン、ドットパターン（網点）、スクリーンパターン、ベタパターンなど、どのような形態のものであってもよい。また、濃度制御を行う対象となる像担持体としては、上のような中間転写ベルト２３に限ることなく、トナー像を重ね合わせるものであれば、ベルト状ではなくドラム状、ローラ状などでもよい。また、像担持体は、感光体ドラム４１、その他の部材であってもよい。
【００４７】
次に、各色の色重ねずれを調整するために、図３に示すように、中間転写ベルト２３上にレジストパターンを作成し、その各色のレジストパターンの書き込み位置をＩＤＣセンサ３３により検出する。つまり、発光ダイオード１０１からの光は、偏光板１０４を通して中間転写ベルト２３上のトナーに照射される。そして、上に述べたトナー付着量の検出の場合と同様にして、Ｐ波用のフォトダイオード１０２に入射した反射光による出力信号Ｓ１、つまりこれは中間転写ベルト２３の表面での直接の反射光とトナーによる反射光のＰ波成分との合計に相当するものであり、その出力信号Ｓ１のみをメモリに記憶する。メモリに記憶した出力信号Ｓ１のデータを用いて、各色のレジストパターンの重心位置から書き込み位置を算出することができる。算出した結果に基づいて、感光体ドラム４１を露光するための各色の露光ＬＥＤへの書き込みタイミング補正、画像データ位置補正、露光部補正などの調整を行う。これらの調整のための制御は、公知の色重ねずれ補正制御を用いることができる。
【００４８】
次に、中間転写ベルト２３の表面状態の検知方法について説明する。
【００４９】
図５（Ａ）に示すように、中間転写ベルト２３の表面状態が緒麗であった場合には、照射されたＰ波の光はほぼ鏡面反射するために、そのままＰ波用のフォトダイオード１０２に入射する。このとき、Ｓ波成分は非常に少ないので、Ｓ波用のフォトダイオード１０３に入射する光はごくわずかである。
【００５０】
しかし、図５（Ｂ）に示すように、中間転写ベルト２３の表面に傷やフィルミングがある場合には、績麗な状態と比較して反射した際の乱反射成分が多くなり、Ｓ波用のフォトダイオード１０３に入射する光が増える。
【００５１】
したがって、中間転写ベルト２３の表面からの反射光におけるＰ波成分とＳ波成分との変化量から、中間転写ベルト２３の表面状態を検出することができる。このように、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２とに対して演算を行い、その演算結果に基づいて、中間転写ベルト２３の表面状態を検知する。
【００５２】
つまり、中間転写ベルト２３上にトナーが付着していない状態において、ＩＤＣセンサ３３によってその表面状態を検知する。例えば次のいずれかの場合に、中間転写ベルト２３の表面状態は正常であると判断する。
（１） Ｐ波の出力信号Ｓ１が所定値ＴＨ１を越えている。
（２） Ｓ波の出力信号Ｓ２が所定値ＴＨ２以下である。
（３） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との差（Ｓ1 −Ｓ２）が所定値ＴＨ３を越えている。
（４） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との比（Ｓ1 ／Ｓ２）が所定値ＴＨ４を越えている。
（５） Ｐ波の出力信号Ｓ１に対するＳ波の出力信号Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）が所定値ＴＨ５以下である。
【００５３】
また、上の（１）〜（５）のいずれかによって正常と判断された場合以外の場合、または例えば次の場合に、中間転写ベルト２３の表面状態は劣化状態であると判断する。
（６） Ｐ波の出力信号Ｓ１が所定値ＴＨ６以下である。
（７） Ｓ波の出力信号Ｓ２が所定値ＴＨ７を越えている。
（８） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との差（Ｓ1 −Ｓ２）が所定値ＴＨ８以下である。
（９） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との比（Ｓ1 ／Ｓ２）が所定値ＴＨ９以下である。
（１０） Ｐ波の出力信号Ｓ１に対するＳ波の出力信号Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）が所定値ＴＨ１０を越えている。
【００５４】
中間転写ベルト２３が劣化状態であると判断された場合は、その旨を操作パネルなどに表示する。また、劣化状態であると判断された場合に、中間転写ベルト２３の交換の必要性があると判断し、またはメンテナンスの必要性があると判断してもよい。この場合には、その旨を操作パネルなどに表示し、サービスマンに対して中間転写ベルト２３の交換またはメンテナンスを促す。
【００５５】
また、劣化状態であると判断された場合に、中間転写ベルト２３の交換またはメンテナンスが必要となる時期を算出し、それを操作パネルなどに表示してもよい。そのような時期は、画像形成装置１の使用頻度のデータなどをも含めて算出し、またはメモリに記憶したテーブルから読み取るようにすればよい。
【００５６】
なお、上に述べた判断のために、それぞれの所定値ＴＨを適当な値に設定しておけばよい。所定値ＴＨを種々変更することによって、判断の内容を異ならせることができる。例えば、劣化状態であることの判断、交換またはメンテナンスが必要であるとの判断、交換またはメンテナンスが必要となる時期の算出などにおいて、それぞれ所定値ＴＨを異ならせておいてもよい。交換またはメンテナンスが必要となる時期の算出において、所定値ＴＨを種々細かく変更することによって、交換またはメンテナンスが必要となる時期を予想するようにしてもよい。
【００５７】
このように、偏光板１０５，１０６を供えた複数の受光部によって像担持体などのパーツの傷や表面状態を検知し、その結果に基づいて、それらの交換やメンテナンスの必要性を正確に判断することができ、また、それらの交換時期、メンテナンス時期などを判断することができ、そのパーツの寿命を的確に判断することができる。これにより、無駄な部品交換を避けることができる。
【００５８】
次に、中間転写ベルト２３の表面状態の検知方法の他の例について説明する。
【００５９】
図７には、フォトダイオード１０２，１０３が一定の受光量を得るための発光ダイオード１０１の発光光量の経時変化が示されている。この経時変化のデータをメモリに記憶しておく。
【００６０】
そして、画像形成装置１の使用に際して、その初期と、所定時間の経過時または所定枚数の印刷時との、少なくとも２つ以上の時期において、フォトダイオード１０２，１０３からの反射光量のデータ（出力信号Ｓ１，Ｓ２）に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて中間転写ベルト２３の表面状態の検知を行なう。
【００６１】
例えば、中間転写ベルト２３の表面が綺麗な状態において、ある一定の受光量Ｑ１が得られる発光光量Ｒ１を求めてメモリに記憶しておく。その後、それと同じ一定の受光量Ｑ１を得るために必要な発光ダイオード１０１の発光光量Ｒ２を求める。求めた発光光量Ｒ１、Ｒ２とメモリに記憶した図７のデータとから、中間転写ベルト２３の使用時間、つまり中間転写ベルト２３の回転時間を求める。
【００６２】
例えば、一定の受光量Ｑ１を得るために必要な発光ダイオード１０１の発光光量Ｒ２は、例えば図４の可変抵抗器ＶＲ１を処理部１１６によって調整すればよい。この場合に、可変抵抗器ＶＲ１を例えば０〜２５６段階に調整する。そして、例えば図７において、発光光量のステップが例えば「１００」を越えた場合に、使用不可能であるとし、交換またはメンテナンスが必要であると判断する。
【００６３】
なお、所定時間または所定枚数は、画像形成装置１において適時変更可能な値を用いればよい。
【００６４】
中間転写ベルト２３の表面状態の検知方法のさらに他の例では、図８に示すように、トナーパターンについてトナー付着量の検出を行い、トナーパターンからのＰ波用のフォトダイオード１０２の出力信号Ｓ１に基づいて、中間転写ベルト２３の表面状態を検知することも可能である。
【００６５】
また、中間転写ベルト２３の表面に傷やフィルミングがある場合に、トナー付着量が少ないときにその影響がでてＰ波用のフォトダイオード１０２の出力信号Ｓ１が低下する場合には、そのような特性に基づいて中間転写ベルト２３の表面状態を検知することが可能である。
【００６６】
このように、これらの実施形態によると、中間転写ベルト２３といったパーツの寿命を使用状態に応じて直接的に検知を行うことで、それぞれのマシン（画像形成装置）に応じて最適なパーツの交換およびメンテナンスを行なうことができる。
【００６７】
ところで、中間転写ベルト２３の表面に傷ができたりフィルミング状態となった場合には、トナー付着量の制御やレジスト制御を正常に行うことができなくなり、中間転写ベルト２３や感光体ドラム４１などの像担持体上のトナー付着量が非常に多くなって機内汚れを引き起こし、正常な印字ができなくなる可能性がある。そこで、傷ができたりフィルミング状態となった場合には、像担持体上のトナー付着量が多くならないように、現像バイアスや露光量などに制限を設けるなどし、それらの交換またはメンテナンスが行われるまでの間、画像形成装置１を壊すことなく印字可能状態を維持させるような制御を行う。このような制限下で画像形成装置１を動作させることをセーフモードという。
【００６８】
なお、フィルミングが発生した際のメンテナンス方法としては、像担持体などの表面に付着している処理剤などを研磨することにより、それまで通りに使用することが可能となる。
【００６９】
次に、画像形成装置１における表面状態検知処理について、その一例をフローチャートによって説明する。
【００７０】
図１０は画像形成装置１における表面状態検知処理の例を示すフローチャートである。
【００７１】
図１０において、偏光した光を中間転写ベルト２３のような被検知部材の表面に照射し（＃１１）、その反射光を、偏光軸の互いに異なる偏光板を介した少なくとも２つの光電センサで受光する（＃１２）。それらの光電センサの出力信号を演算する（＃１３）。その演算結果に基づいて、被検知部材の表面状態を判断する（＃１４）。判断の結果、被検知部材が劣化状態であれば（＃１５でイエス）、被検知部材の交換またはメンテナンスが必要かどうかを判断する（＃１６）。交換またはメンテナンスが必要であれば、セーフモードを設定し（＃１７）、交換などが必要である旨の表示を行う（＃１８）。
【００７２】
劣化状態でなければ、必要に応じて正常である旨を表示し（＃２０）、劣化状態ではあるが交換またはメンテナンスまでは必要でなければ、必要に応じて劣化状態であることを表示する（＃１９）。
【００７３】
上の実施形態において、２つのフォトダイオード１０２，１０３からの出力信号Ｓ１，Ｓ２を用いて演算を行ったが、３つ以上のフォトダイオードからの出力信号を用いて演算を行い、表面状態の検知、劣化状態の判断、および傷やフィルミング状態の判断などを行ってもよい。
【００７４】
上に述べた実施形態において、画像形成装置１は、中間転写ベルト２３を使ったタンデム方式のフルカラー電子写真装置であるが、像担持体として中間転写ベルト２３に限ることはなく、感光体ドラム４１、その他であってもよい。
【００７５】
また、本発明は、像担持体以外の種々の被検知部材の表面状態を検知することができる。例えば、被検知部材として、像担持体以外に、給紙ローラ、転写ローラ、定着ローラなどの回転体、またはそれ以外の種々の交換部品であってもよい。また、照射光が赤外光である場合について説明したが、カラートナーが反射する波長の可視光であっても同様の効果が得られる。
【００７６】
上に述べた実施形態において、制御部２１、ＩＤＣセンサ３３、、または画像形成装置１の全体または各部の構造、構成、回路、形状、寸法、個数、材質、処理内容または処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る実施形態の画像形成装置の概略の構成を示す図である。
【図２】ＩＤＣセンサの配置状態を示す図である。
【図３】レジストパターンの検出を行っている様子を示す斜視図である。
【図４】中間転写ベルトの表面状態を検知する機能構成を示すブロック図である。
【図５】中間転写ベルトの表面状態に応じたＰ波とＳ波の変化の様子を示す図である。
【図６】中間転写ベルトの表面状態に応じて検出特性が変化する様子を示す図である。
【図７】一定の受光量を得るための発光光量の経時変化の例を示す図である。
【図８】トナー付着量とＰ波の検出特性との関係を示す図である。
【図９】各色のトナーの分光反射率特性を示す図である。
【図１０】表面状態検知処理の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１ 画像形成装置
２１ 制御部
２３ 中間転写ベルト（像担持体、被検知部材）
３３ ＩＤＣセンサ
１０１ 発光ダイオード（発光部）
１０２ フォトダイオード（第１の光電センサ）
１０３ フォトダイオード（第２の光電センサ）
１０４ 偏光板（発光部）
１０５ 偏光板（第１の偏光板）
１０６ 偏光板（第２の偏光板）
１１３ 演算部
１１４ 表面状態判断部（判断部）
１１５ セーフモード設定部（設定部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知部材の表面状態の検知方法および画像形成装置に関する。例えば、複写機、プリンタ、ＭＦＰ、ファクシミリ、またはこれらの複合機などの画像形成装置において、像担持体やその他のパーツの劣化状態を検知し、交換時期やメンテナンス時期の判断を行うために利用される。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）と呼称される多機能機などの画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、それをさらに記録紙に二次転写し、これを定着することにより画像形成を行う。また、フルカラーの画像形成装置において、画像形成速度をあげるために、ＹＭＣＫの各色の作像ユニットを一列に配置したタンデム方式のプリントエンジンがしばしば用いられる。
【０００３】
従来の画像形成装置において、各色の作像ユニットにおける画像形成条件を決定するために、不透明な転写ベルト上に、様々に作像条件をふった各色のトナーパターンを作成し、中間転写ベルト上に設けた反射型のフォトセンサによってそれらトナーパターンのトナー付着量の検出を行う。
【０００４】
トナー付着量の検出方法の例が特許文献１に開示されている。それによると、トナーが付着した像担持体に無偏光性の光を照射する発光素子と、像担持体から反射した光のうちのＰ波成分が第１の偏光フィルタを透過する第１の受光装置と、Ｓ波成分が第２の偏光フィルタを透過する第２の受光装置と、第１と第２の受光装置出力をそれぞれ増幅してその差をトナー付着量の情報として出力する信号処理装置とから構成される。
【特許文献１】特開２００２−３１０９０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、例えば発光ダイオードからの赤外光を、偏光板を通して転写ベルト上のトナーパターンに照射する。すると、トナーパターンがカラーであるときは、赤外光をほとんど反射する（図９参照）。その場合に、カラーのトナーパターンにより反射した光は、光の振動方向つまり偏光軸が照射光に対して変化する。そのため、受光部の偏光板によって、偏光軸が照射光とは異なる光と同じ光とを分離して２つのフォトダイオードで検出することが可能である。これによって、カラートナーの付着量を感度よく検出することが可能である。
【０００６】
しかし、ブラックトナーの場合には赤外光をほとんど吸収する（図９参照）。そのため、ブラックのトナーパターンでは赤外光の反射が非常に少なくなり、カラーの場合と同様の機構によってブラックトナーの付着量を感度よく検出することが可能である。
【０００７】
このような方法によって、中間転写ベルト上のトナーパターンの付着量を検出し、各色の帯電電圧、現像バイアス、露光量といった画像形成条件を制御することにより、画像濃度および階調性の良好な画像を出力することができる。
【０００８】
ところが、トナー像が形成される中間転写ベルトに傷がついたり印刷したプリント枚数が多くなると、トナーに含まれる処理剤がベルトの表面に付着してフィルミング状態になることがある。その場合には、センサによるトナー付着量検出特性が図６に示すように正常な場合から大きく変化する。そのため、トナー付着量を最適にするための制御やレジスト補正制御を行うことができなくなる。
【０００９】
その結果、中間転写ベルトはある程度の余裕をもって交換やメンテナンスを行う必要があることから、交換やメンテナンスが未だ必ずしも必要でない中間転写ベルトについても、そのユニットを交換しまたはメンテナンスを行うこととなり、無駄な労力と費用が発生する。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、中間転写ベルトなどの表面状態を検知してその交換やメンテナンスの必要性を正確に判断し、無用の交換やメンテナンスを行うことのないようにするための方法および装置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】
【００１１】
本発明に係る方法は、偏光した光を被検知部材の表面に照射し、その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を検知する。
【００１２】
本発明に係る方法は、また、画像形成装置における像担持体の表面状態の検知方法であって、偏光した光を前記像担持体の表面に照射し、その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知する。
【００１３】
好ましくは、前記演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知し、それによって当該像担持体の劣化状態を判断する。
【００１４】
また、前記劣化状態の判断に応じて、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性を判断する。
【００１５】
また、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性が有りと判断された場合に、当該像担持体の交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、当該像担持体にダメージを与えないようにセーフモードを設定する。
【００１６】
本発明に係る装置は、偏光した光を被検知部材の表面に照射する発光部と、前記発光部の照射した光の前記被検知部材の表面による反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して受光する第１の光電センサと、前記反射光を前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して受光する第２の光電センサと、前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行ってその演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を判断する判断部とを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、中間転写ベルトなどの表面状態を検知してその交換やメンテナンスの必要性を正確に判断することができ、無用の交換やメンテナンスを行うことのないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明に係る実施形態の画像形成装置１の概略の構成を示す図、図２はＩＤＣセンサ３３の配置状態を示す図、図３はＩＤＣセンサ３３によってレジストパターンの検出を行っている様子を示す斜視図、図４はＩＤＣセンサ３３によって中間転写ベルト２３の表面状態を検知するための機能構成の例を示すブロック図、図５は中間転写ベルト２３の表面状態に応じてＰ波とＳ波の割合が変化する様子を示す図、図６は中間転写ベルト２３の表面状態に応じてＩＤＣセンサ３３の検出特性が変化する様子を示す図、図７は画像形成装置１のある使用条件において一定の受光量を得るための発光光量の経時変化を示す図、図８はトナー付着量とＰ波の検出特性との関係を示す図、図９は各色のトナーの分光反射率特性を示す図である。
【００１９】
図１において、画像形成装置１は、電子写真方式を用いたデジタル複合機またはプリンタなどであり、タンデム方式のプリントエンジンを内蔵している。
【００２０】
すなわち、画像形成装置１には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マジェンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがタンデム形式で一列に配置されている。各作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、感光体ドラム４１、感光体ドラム４１の表面を均一に帯電させる帯電チャージャ４２、各色の画像データに応じて感光体ドラム４１の表面を露光することにより静電潜像を形成する露光部４３、静電潜像を各色のトナーで現像してトナー像を形成する現像部４４、中間転写ベルト２３を挟んで各感光体ドラム４１に対向する位置に配置された転写ローラ２２、感光体ドラム４１の表面に残留するトナーを回収してクリーニングするクリーナ４５などからなる。
【００２１】
なお、本明細書および図面において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する部材について、それぞれの符号の末尾にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号をそれぞれ付すことがある。
【００２２】
中間転写ベルト２３は、各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上部に沿うように、ローラ２５，２６の間に張りわたされ、ローラ２５の回転によって図１の矢印Ｍ１方向に走行する。各転写ローラ２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して中間転写ベルト２３を圧接させる圧接位置と、各感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから中間転写ベルト２３を離隔（離間または退避ともいう）させる離隔位置との間で、移動可能となっている。中間転写ベルト２３が感光体ドラム４１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに圧接することによって、感光体ドラム４１のトナー像が中間転写ベルト２３に一次転写される。
【００２３】
中間転写ベルト２３に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ２８によって、給紙カセット２７から給紙された転写材である記録紙ＰＡに二次転写される。記録紙ＰＡは、その後、定着部２９で定着され、排紙トレイ３０に排出される。二次転写ローラ２８は、種々の形式または構成の接離駆動装置（接離機構）によって、中間転写ベルト２３に対し圧接状態と離隔状態とに位置が切り換えられる。なお、ローラ２６の近辺に、ベルトクリーナ３１および廃トナーボックス３２が設けられている。
【００２４】
ローラ２５に近い位置には、中間転写ベルト２３上のトナー像の濃度を検出する濃度検出手段である、光学式のＩＤＣセンサ（濃度検出センサ）３３が設けられている。つまり、ＩＤＣセンサ３３は、中間転写ベルト２３の表面に光を照射し、反射して返ってきた光の量を検知する。ＩＤＣセンサ３３の発光量を制御することも可能である。
【００２５】
中間転写ベルト２３上のトナー像の濃度が低いときつまり載っているトナーが少ないときは、中間転写ベルト２３で反射した光が多く返ってきて光量が多くなり、トナー像の濃度が高いときつまりトナーが多く載っているときは、光がトナーに遮られて反射光量が低下する。このようにして、ＩＤＣセンサ３３は、中間転写ベルト２３の表面の状態を確認する。ＩＤＣセンサ３３によって検出されたトナー像の濃度によって、露光部４３による光量の制御、現像部４４における現像条件の制御などを行って画像調整を行う。実際には、画像調整用に作成したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各パターン（トナーパッチ）についての濃度を検出する。
【００２６】
本実施形態においては、ＩＤＣセンサ３３によって、上に述べたようなトナー像の濃度の検出を行う他、中間転写ベルト２３の表面状態を検知し、中間転写ベルト２３の劣化状態を検知し、また交換の必要性またはメンテナンスの必要性などを判断する。詳しくは後で説明する。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＩＤＣセンサ３３は２箇所に設けられているが、１箇所または３箇所以上でもよい。また、ＩＤＣセンサ３３の取り付け位置および取り付け方法についても、ここで述べた以外の種々の位置または方法を採用してもよい。
【００２８】
制御部２１は、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、制御用回路２１３、通信インタフェース２１４、および磁気記憶装置２１５などによって構成され、画像データに対して画像処理を行うとともに、画像形成装置１の各部の動作を制御する。
【００２９】
なお、画像形成装置１における作像手段または作像方法、各部の構成または構造などは上に述べた例に限らない。また、画像形成装置１として、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの複合機などであってよい。
【００３０】
図２ないし図４に示すように、ＩＤＣセンサ３３は、発光素子である発光ダイオード１０１、受光素子であるフォトダイオード１０２，１０３、照射用のＰ波用の偏光板１０４、受光用のＰ波用の偏光板１０５、および受光用のＳ波用の偏光板１０６を有する。
【００３１】
発光ダイオード１０１は、入力電流に応じた強さの赤外光または可視光などを発する。発光ダイオード１０１の発した光は、偏光板１０４を介して中間転写ベルト２３の表面に斜め方向から照射される。したがって、中間転写ベルト２３への照射光は、偏光板１０４によって偏光された光であり、本実施形態においてはＰ波である。
【００３２】
照射されたＰ波は、中間転写ベルト２３の表面、またはそこに付着したトナー、またはそこに形成されたトナーパターンによって反射する。このとき、照射光は、反射面の特性に応じて偏光軸が変化する。
【００３３】
つまり、鏡面状態の綺麗な表面で反射した場合は、偏光軸は変化することなく、反射光は照射光と同じＰ波となる。しかし、表面が荒れていて傷や凸凹があったり、表面にトナーが付着していた場合には、照射光の偏光軸は乱されてランダムとなる。つまり、反射面が荒れているほど、反射光はいろいろな方向にランダムに偏光した光となり、その結果、反射光におけるＰ波とＳ波とはほぼ同じ量に近づく。
【００３４】
このような反射光は、Ｐ波用の偏光板１０５またはＳ波用の偏光板１０６を介して、フォトダイオード１０２，１０３に入射する。したがって、フォトダイオード１０２，１０３は、それぞれ、中間転写ベルト２３の表面による反射光のうちの、Ｐ波の成分とＳ波の成分とを受光し、それぞれの光量に応じた出力信号Ｓ１，Ｓ２を出力する。
【００３５】
発光ダイオード１０１と偏光板１０４とによって本発明の発光部が構成され、フォトダイオード１０２と偏光板１０５とによって本発明の第１の光電センサが構成され、フォトダイオード１０３と偏光板１０６とによって本発明の第２の光電センサが構成される。
【００３６】
図４において、表面状態を検知しこれに関連する処理動作を行うために、制御部２１に、増幅部１１１，１１２、演算部１１３、表面状態判断部１１４、セーフモード設定部１１５、および処理部１１６などが設けられている。
【００３７】
増幅部１１１，１１２は、フォトダイオード１０２，１０３からの出力信号Ｓ１，Ｓ２を増幅する。
【００３８】
演算部１１３は、増幅部１１１，１１２から出力される出力信号Ｓ１，Ｓ２に対して演算を行う。例えば、２つの出力信号Ｓ１，Ｓ２の差を求める。
【００３９】
表面状態判断部１１４は、２つのフォトダイオード１０２，１０３からの出力信号Ｓ１，Ｓ２の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて、中間転写ベルト２３の表面状態を判断する。
【００４０】
セーフモード設定部１１５は、中間転写ベルト２３などの交換の必要性またはメンテナンスの必要性がありと判断された場合に、それらの交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、像担持体などにダメージを与えないようにセーフモードを設定する。
【００４１】
処理部１１６は、表面状態判断部１１４またはセーフモード設定部１１５からの指令などに基づいて、必要な処理を行い、また必要な情報を操作パネルに表示する。また、可変抵抗器ＶＲ１を調整して発光ダイオード１０１の発光光量を制御する。
【００４２】
このような演算部１１３、表面状態判断部１１４、セーフモード設定部１１５、および処理部１１６は、例えばＣＰＵ２１１に適当なプログラムを実行させることによって実現してもよい。
【００４３】
次に、このようなＩＤＣセンサ３３を用いた制御動作について説明する。最初に画像調整制御について説明する。
【００４４】
まず、例えば、中間転写ベルト２３の表面により反射した光は、その表面が綺麗であった場合に、偏光軸が変わることなくＰ波のままであるので、Ｐ波用の偏光板１０５を介してフォトダイオード１０２に入射し、出力信号Ｓ１となる。フォトダイオード１０３に入射する光量はほぼゼロである。つまり、出力信号Ｓ１は最大であるが、出力信号Ｓ２は最小であってほぼゼロである。他方、中間転写ベルト２３の表面に濃度の高いトナーパターンが形成されていた場合には、反射光のうちのＰ波とＳ波とは同じくらいの量となり、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２とはほぼ同じくらいの大きさとなる。トナーパターンの濃度が低くなれば、中間転写ベルト２３の表面で直接に反射する光の量が増えるので、それに応じてＳ波は減ってくる。
【００４５】
したがって、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２との差（Ｓ1 −Ｓ２）を求めると、中間転写ベルト２３の表面によって直接に反射した光量のみを取り出すことができる。これによって、中間転写ベルト２３上のトナーによる遮蔽状態をトナー付着量として検出することができる。このような処理は表面状態判断部１１４において行われるが、これにこだわることはない。この検出結果に基づいて、感光体ドラム４１の帯電電圧、現像バイアス電圧、露光ＬＥＤの光量などの調整を行う。
【００４６】
なお、トナーパターンとしては、ハーフトーンパターン、ドットパターン（網点）、スクリーンパターン、ベタパターンなど、どのような形態のものであってもよい。また、濃度制御を行う対象となる像担持体としては、上のような中間転写ベルト２３に限ることなく、トナー像を重ね合わせるものであれば、ベルト状ではなくドラム状、ローラ状などでもよい。また、像担持体は、感光体ドラム４１、その他の部材であってもよい。
【００４７】
次に、各色の色重ねずれを調整するために、図３に示すように、中間転写ベルト２３上にレジストパターンを作成し、その各色のレジストパターンの書き込み位置をＩＤＣセンサ３３により検出する。つまり、発光ダイオード１０１からの光は、偏光板１０４を通して中間転写ベルト２３上のトナーに照射される。そして、上に述べたトナー付着量の検出の場合と同様にして、Ｐ波用のフォトダイオード１０２に入射した反射光による出力信号Ｓ１、つまりこれは中間転写ベルト２３の表面での直接の反射光とトナーによる反射光のＰ波成分との合計に相当するものであり、その出力信号Ｓ１のみをメモリに記憶する。メモリに記憶した出力信号Ｓ１のデータを用いて、各色のレジストパターンの重心位置から書き込み位置を算出することができる。算出した結果に基づいて、感光体ドラム４１を露光するための各色の露光ＬＥＤへの書き込みタイミング補正、画像データ位置補正、露光部補正などの調整を行う。これらの調整のための制御は、公知の色重ねずれ補正制御を用いることができる。
【００４８】
次に、中間転写ベルト２３の表面状態の検知方法について説明する。
【００４９】
図５（Ａ）に示すように、中間転写ベルト２３の表面状態が緒麗であった場合には、照射されたＰ波の光はほぼ鏡面反射するために、そのままＰ波用のフォトダイオード１０２に入射する。このとき、Ｓ波成分は非常に少ないので、Ｓ波用のフォトダイオード１０３に入射する光はごくわずかである。
【００５０】
しかし、図５（Ｂ）に示すように、中間転写ベルト２３の表面に傷やフィルミングがある場合には、績麗な状態と比較して反射した際の乱反射成分が多くなり、Ｓ波用のフォトダイオード１０３に入射する光が増える。
【００５１】
したがって、中間転写ベルト２３の表面からの反射光におけるＰ波成分とＳ波成分との変化量から、中間転写ベルト２３の表面状態を検出することができる。このように、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２とに対して演算を行い、その演算結果に基づいて、中間転写ベルト２３の表面状態を検知する。
【００５２】
つまり、中間転写ベルト２３上にトナーが付着していない状態において、ＩＤＣセンサ３３によってその表面状態を検知する。例えば次のいずれかの場合に、中間転写ベルト２３の表面状態は正常であると判断する。
（１） Ｐ波の出力信号Ｓ１が所定値ＴＨ１を越えている。
（２） Ｓ波の出力信号Ｓ２が所定値ＴＨ２以下である。
（３） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との差（Ｓ1 −Ｓ２）が所定値ＴＨ３を越えている。
（４） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との比（Ｓ1 ／Ｓ２）が所定値ＴＨ４を越えている。
（５） Ｐ波の出力信号Ｓ１に対するＳ波の出力信号Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）が所定値ＴＨ５以下である。
【００５３】
また、上の（１）〜（５）のいずれかによって正常と判断された場合以外の場合、または例えば次の場合に、中間転写ベルト２３の表面状態は劣化状態であると判断する。
（６） Ｐ波の出力信号Ｓ１が所定値ＴＨ６以下である。
（７） Ｓ波の出力信号Ｓ２が所定値ＴＨ７を越えている。
（８） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との差（Ｓ1 −Ｓ２）が所定値ＴＨ８以下である。
（９） Ｐ波の出力信号Ｓ１とＳ波の出力信号Ｓ２との比（Ｓ1 ／Ｓ２）が所定値ＴＨ９以下である。
（１０） Ｐ波の出力信号Ｓ１に対するＳ波の出力信号Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｓ１）が所定値ＴＨ１０を越えている。
【００５４】
中間転写ベルト２３が劣化状態であると判断された場合は、その旨を操作パネルなどに表示する。また、劣化状態であると判断された場合に、中間転写ベルト２３の交換の必要性があると判断し、またはメンテナンスの必要性があると判断してもよい。この場合には、その旨を操作パネルなどに表示し、サービスマンに対して中間転写ベルト２３の交換またはメンテナンスを促す。
【００５５】
また、劣化状態であると判断された場合に、中間転写ベルト２３の交換またはメンテナンスが必要となる時期を算出し、それを操作パネルなどに表示してもよい。そのような時期は、画像形成装置１の使用頻度のデータなどをも含めて算出し、またはメモリに記憶したテーブルから読み取るようにすればよい。
【００５６】
なお、上に述べた判断のために、それぞれの所定値ＴＨを適当な値に設定しておけばよい。所定値ＴＨを種々変更することによって、判断の内容を異ならせることができる。例えば、劣化状態であることの判断、交換またはメンテナンスが必要であるとの判断、交換またはメンテナンスが必要となる時期の算出などにおいて、それぞれ所定値ＴＨを異ならせておいてもよい。交換またはメンテナンスが必要となる時期の算出において、所定値ＴＨを種々細かく変更することによって、交換またはメンテナンスが必要となる時期を予想するようにしてもよい。
【００５７】
このように、偏光板１０５，１０６を供えた複数の受光部によって像担持体などのパーツの傷や表面状態を検知し、その結果に基づいて、それらの交換やメンテナンスの必要性を正確に判断することができ、また、それらの交換時期、メンテナンス時期などを判断することができ、そのパーツの寿命を的確に判断することができる。これにより、無駄な部品交換を避けることができる。
【００５８】
次に、中間転写ベルト２３の表面状態の検知方法の他の例について説明する。
【００５９】
図７には、フォトダイオード１０２，１０３が一定の受光量を得るための発光ダイオード１０１の発光光量の経時変化が示されている。この経時変化のデータをメモリに記憶しておく。
【００６０】
そして、画像形成装置１の使用に際して、その初期と、所定時間の経過時または所定枚数の印刷時との、少なくとも２つ以上の時期において、フォトダイオード１０２，１０３からの反射光量のデータ（出力信号Ｓ１，Ｓ２）に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて中間転写ベルト２３の表面状態の検知を行なう。
【００６１】
例えば、中間転写ベルト２３の表面が綺麗な状態において、ある一定の受光量Ｑ１が得られる発光光量Ｒ１を求めてメモリに記憶しておく。その後、それと同じ一定の受光量Ｑ１を得るために必要な発光ダイオード１０１の発光光量Ｒ２を求める。求めた発光光量Ｒ１、Ｒ２とメモリに記憶した図７のデータとから、中間転写ベルト２３の使用時間、つまり中間転写ベルト２３の回転時間を求める。
【００６２】
例えば、一定の受光量Ｑ１を得るために必要な発光ダイオード１０１の発光光量Ｒ２は、例えば図４の可変抵抗器ＶＲ１を処理部１１６によって調整すればよい。この場合に、可変抵抗器ＶＲ１を例えば０〜２５６段階に調整する。そして、例えば図７において、発光光量のステップが例えば「１００」を越えた場合に、使用不可能であるとし、交換またはメンテナンスが必要であると判断する。
【００６３】
なお、所定時間または所定枚数は、画像形成装置１において適時変更可能な値を用いればよい。
【００６４】
中間転写ベルト２３の表面状態の検知方法のさらに他の例では、図８に示すように、トナーパターンについてトナー付着量の検出を行い、トナーパターンからのＰ波用のフォトダイオード１０２の出力信号Ｓ１に基づいて、中間転写ベルト２３の表面状態を検知することも可能である。
【００６５】
また、中間転写ベルト２３の表面に傷やフィルミングがある場合に、トナー付着量が少ないときにその影響がでてＰ波用のフォトダイオード１０２の出力信号Ｓ１が低下する場合には、そのような特性に基づいて中間転写ベルト２３の表面状態を検知することが可能である。
【００６６】
このように、これらの実施形態によると、中間転写ベルト２３といったパーツの寿命を使用状態に応じて直接的に検知を行うことで、それぞれのマシン（画像形成装置）に応じて最適なパーツの交換およびメンテナンスを行なうことができる。
【００６７】
ところで、中間転写ベルト２３の表面に傷ができたりフィルミング状態となった場合には、トナー付着量の制御やレジスト制御を正常に行うことができなくなり、中間転写ベルト２３や感光体ドラム４１などの像担持体上のトナー付着量が非常に多くなって機内汚れを引き起こし、正常な印字ができなくなる可能性がある。そこで、傷ができたりフィルミング状態となった場合には、像担持体上のトナー付着量が多くならないように、現像バイアスや露光量などに制限を設けるなどし、それらの交換またはメンテナンスが行われるまでの間、画像形成装置１を壊すことなく印字可能状態を維持させるような制御を行う。このような制限下で画像形成装置１を動作させることをセーフモードという。
【００６８】
なお、フィルミングが発生した際のメンテナンス方法としては、像担持体などの表面に付着している処理剤などを研磨することにより、それまで通りに使用することが可能となる。
【００６９】
次に、画像形成装置１における表面状態検知処理について、その一例をフローチャートによって説明する。
【００７０】
図１０は画像形成装置１における表面状態検知処理の例を示すフローチャートである。
【００７１】
図１０において、偏光した光を中間転写ベルト２３のような被検知部材の表面に照射し（＃１１）、その反射光を、偏光軸の互いに異なる偏光板を介した少なくとも２つの光電センサで受光する（＃１２）。それらの光電センサの出力信号を演算する（＃１３）。その演算結果に基づいて、被検知部材の表面状態を判断する（＃１４）。判断の結果、被検知部材が劣化状態であれば（＃１５でイエス）、被検知部材の交換またはメンテナンスが必要かどうかを判断する（＃１６）。交換またはメンテナンスが必要であれば、セーフモードを設定し（＃１７）、交換などが必要である旨の表示を行う（＃１８）。
【００７２】
劣化状態でなければ、必要に応じて正常である旨を表示し（＃２０）、劣化状態ではあるが交換またはメンテナンスまでは必要でなければ、必要に応じて劣化状態であることを表示する（＃１９）。
【００７３】
上の実施形態において、２つのフォトダイオード１０２，１０３からの出力信号Ｓ１，Ｓ２を用いて演算を行ったが、３つ以上のフォトダイオードからの出力信号を用いて演算を行い、表面状態の検知、劣化状態の判断、および傷やフィルミング状態の判断などを行ってもよい。
【００７４】
上に述べた実施形態において、画像形成装置１は、中間転写ベルト２３を使ったタンデム方式のフルカラー電子写真装置であるが、像担持体として中間転写ベルト２３に限ることはなく、感光体ドラム４１、その他であってもよい。
【００７５】
また、本発明は、像担持体以外の種々の被検知部材の表面状態を検知することができる。例えば、被検知部材として、像担持体以外に、給紙ローラ、転写ローラ、定着ローラなどの回転体、またはそれ以外の種々の交換部品であってもよい。また、照射光が赤外光である場合について説明したが、カラートナーが反射する波長の可視光であっても同様の効果が得られる。
【００７６】
上に述べた実施形態において、制御部２１、ＩＤＣセンサ３３、、または画像形成装置１の全体または各部の構造、構成、回路、形状、寸法、個数、材質、処理内容または処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る実施形態の画像形成装置の概略の構成を示す図である。
【図２】ＩＤＣセンサの配置状態を示す図である。
【図３】レジストパターンの検出を行っている様子を示す斜視図である。
【図４】中間転写ベルトの表面状態を検知する機能構成を示すブロック図である。
【図５】中間転写ベルトの表面状態に応じたＰ波とＳ波の変化の様子を示す図である。
【図６】中間転写ベルトの表面状態に応じて検出特性が変化する様子を示す図である。
【図７】一定の受光量を得るための発光光量の経時変化の例を示す図である。
【図８】トナー付着量とＰ波の検出特性との関係を示す図である。
【図９】各色のトナーの分光反射率特性を示す図である。
【図１０】表面状態検知処理の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１ 画像形成装置
２１ 制御部
２３ 中間転写ベルト（像担持体、被検知部材）
３３ ＩＤＣセンサ
１０１ 発光ダイオード（発光部）
１０２ フォトダイオード（第１の光電センサ）
１０３ フォトダイオード（第２の光電センサ）
１０４ 偏光板（発光部）
１０５ 偏光板（第１の偏光板）
１０６ 偏光板（第２の偏光板）
１１３ 演算部
１１４ 表面状態判断部（判断部）
１１５ セーフモード設定部（設定部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光した光を被検知部材の表面に照射し、
その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を検知する、
ことを特徴とする被検知部材の表面状態の検知方法。
【請求項２】
画像形成装置における像担持体の表面状態の検知方法であって、
偏光した光を前記像担持体の表面に照射し、
その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知する、
ことを特徴とする像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項３】
前記演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知し、それによって当該像担持体の劣化状態を判断する、
請求項２記載の像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項４】
前記劣化状態の判断に応じて、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性を判断する、
請求項３記載の像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項５】
前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性が有りと判断された場合に、当該像担持体の交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、当該像担持体にダメージを与えないようにセーフモードを設定する、
請求項４記載の像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項６】
偏光した光を被検知部材の表面に照射する発光部と、
前記発光部の照射した光の前記被検知部材の表面による反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して受光する第１の光電センサと、
前記反射光を前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して受光する第２の光電センサと、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行ってその演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を判断する判断部と、
を有することを特徴とする被検知部材の表面状態の検知装置。
【請求項７】
電子写真プロセスにおいて形成されるトナー像を像担持体を経由して転写材に転写するように構成された画像形成装置であって、
偏光した光を前記像担持体の表面に照射する発光部と、
前記発光部の照射した光の前記像担持体の表面による反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して受光する第１の光電センサと、
前記反射光を前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して受光する第２の光電センサと、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行ってその演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を判断する判断部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記判断部は、前記像担持体の劣化状態を判断する、
請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記判断部は、劣化状態の判断に応じて、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性を判断する、
請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性が有りと判断された場合に、当該像担持体の交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、当該像担持体にダメージを与えないようにセーフモードを設定する設定部を有する、
請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１】
偏光した光を被検知部材の表面に照射し、
その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を検知する、
ことを特徴とする被検知部材の表面状態の検知方法。
【請求項２】
画像形成装置における像担持体の表面状態の検知方法であって、
偏光した光を前記像担持体の表面に照射し、
その反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して第１の光電センサで受光し、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して第２の光電センサで受光し、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行い、その演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知する、
ことを特徴とする像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項３】
前記演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を検知し、それによって当該像担持体の劣化状態を判断する、
請求項２記載の像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項４】
前記劣化状態の判断に応じて、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性を判断する、
請求項３記載の像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項５】
前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性が有りと判断された場合に、当該像担持体の交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、当該像担持体にダメージを与えないようにセーフモードを設定する、
請求項４記載の像担持体の表面状態の検知方法。
【請求項６】
偏光した光を被検知部材の表面に照射する発光部と、
前記発光部の照射した光の前記被検知部材の表面による反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して受光する第１の光電センサと、
前記反射光を前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して受光する第２の光電センサと、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行ってその演算結果に基づいて前記被検知部材の表面状態を判断する判断部と、
を有することを特徴とする被検知部材の表面状態の検知装置。
【請求項７】
電子写真プロセスにおいて形成されるトナー像を像担持体を経由して転写材に転写するように構成された画像形成装置であって、
偏光した光を前記像担持体の表面に照射する発光部と、
前記発光部の照射した光の前記像担持体の表面による反射光を、第１の方向の偏光軸を持つ第１の偏光板を介して受光する第１の光電センサと、
前記反射光を前記第１の方向とは異なる第２の方向の偏光軸を持つ第２の偏光板を介して受光する第２の光電センサと、
前記第１の光電センサの出力信号および前記第２の光電センサの出力信号の両方に基づいて演算を行ってその演算結果に基づいて前記像担持体の表面状態を判断する判断部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記判断部は、前記像担持体の劣化状態を判断する、
請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記判断部は、劣化状態の判断に応じて、前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性を判断する、
請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体の交換の必要性またはメンテナンスの必要性が有りと判断された場合に、当該像担持体の交換またはメンテナンスが行われるまでの間において、当該像担持体にダメージを与えないようにセーフモードを設定する設定部を有する、
請求項９記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−３４８８（Ｐ２００８−３４８８Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７５４６６（Ｐ２００６−１７５４６６）
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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