(57)【要約】【課題】  本発明の画像形成装置は、発光素子の駆動電流と点灯時間の積が常に一定値になるように制御することにより、画像の濃度に依存せずに高精度で濃度を検出して補正できる画像形成装置の提供を目的とする。さらに、発光素子をパルス点灯することにより、従来は点灯後に必要であった発光素子の発光光量が安定するまでの待機時間を短縮し、画像形成装置の初期化に要する時間を短縮できる画像形成装置の提供を目的とする。   【解決手段】  本発明の画像形成装置は、像担持体に現像剤画像を形成する現像部と、前記像担持体に形成された前記現像剤画像を転写部材に転写する転写部と、前記転写部材に転写された前記現像剤画像に光を照射する発光素子と前記現像剤画像から反射した光を検出する受光素子とを備えた検出部と、前記受光素子の応答特性が一定になるように、前記検出部に備えられた前記発光素子の点灯周期、点灯時間、駆動電流、又は前記受光素子の検出時間を制御する制御部とを有することを特徴とする。【選択図】  図３
2010107640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に現像剤画像を形成する現像部と、
前記像担持体に形成された前記現像剤画像を転写部材に転写する転写部と、
前記転写部材に転写された前記現像剤画像に光を照射する発光素子と前記現像剤画像から反射した光を検出する受光素子とを備えた検出部と、
前記受光素子の応答特性が一定になるように、前記検出部に備えられた前記発光素子の点灯周期、点灯時間、駆動電流、又は前記受光素子の検出時間を制御する制御部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記受光素子が検出した光を増幅させる増幅器を更に有し、
前記制御部は、前記増幅器で増幅された光を制御することにより、前記受光素子の応答特性を一定にすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記発光素子を一定周期により点灯させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記発光素子を１周期当たりの前記点灯時間と前記駆動電流の積が一定になるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記発光素子の１周期当たりの前記点灯時間を、一定濃度の黒色現像剤画像から反射した光を前記受光素子が検出できる応答時間に対応するように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記発光素子の単位時間当たりの前記点灯時間と前記駆動電流の積が一定になるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記発光素子の単位時間当たりの前記点灯時間と前記駆動電流の積を前記発光素子の単位時間当たりの非点灯時間で割った値が一定になるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記受光素子は、フォトトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 上位装置等から入力された画像データに基づいて潜像担持体に形成された静電潜像を現像することにより可視化して記録媒体に印刷して出力する前に、濃度センサを用いて現像剤の濃度を補正する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、記録媒体に印刷された画像濃度を一定に保つために、像担持体に対向する位置に反射型の濃度センサを配設したものが多くある。また、濃度センサを用いた画像濃度の検出制御について、様々な構成のものが開示されている。例えば、像担持体に複数のパッチパターンに係るトナー画像を形成し、当該トナー画像を濃度センサにて検出することにより、トナー画像の形成条件に係る現像電圧及び露光光量等を制御するものがある。なお、このようなトナー濃度の調整に係る制御、すなわち、濃度センサによるトナー画像の濃度検出は、例えば画像形成装置の電源を投入した時に実施される装置初期化と併せて行われるものがある(例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１-１８４１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の構成では、濃度センサ内に設けられた発光素子を画像の検出動作の直前に点灯させた場合、発光素子の点灯に起因した発熱により発光素子の照射光量が時間経過とともに減少する。このため、発光素子が熱的に平衡状態に近くなり照射光量が安定化するまで所定の待機時間が必要である。従って、画像形成装置の初期化に掛かる時間が長くなり、且つ、所定の待機時間に要する消費電力が増大する問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は前述の技術的な課題に鑑み、発光素子の駆動電流と点灯時間の積が常に一定値になるように制御することにより、画像の濃度に依存せずに高精度で濃度を検出して補正できる画像形成装置の提供を目的とする。さらに、発光素子をパルス点灯することにより、従来は点灯後に必要であった発光素子の発光光量が安定するまでの待機時間を短縮し、画像形成装置の初期化に要する時間を短縮できる画像形成装置の提供を目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題を解決すべく、本発明に係る画像形成装置は、像担持体に現像剤画像を形成する現像部と、前記像担持体に形成された前記現像剤画像を転写部材に転写する転写部と、前記転写部材に転写された前記現像剤画像に光を照射する発光素子と前記現像剤画像から反射した光を検出する受光素子とを備えた検出部と、前記受光素子の応答特性が一定になるように、前記検出部に備えられた前記発光素子の点灯周期、点灯時間、駆動電流、又は前記受光素子の検出時間を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る画像形成装置によれば、画像の濃度に依存せずに高精度で濃度を検出して補正できる。また、発光素子の発光光量が安定するまでの待機時間を短縮することにより画像形成装置の初期化に要する時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の画像形成装置に係る好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の画像形成装置は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。
【０００９】
［第１の実施形態］
まず、本実施形態の画像形成装置１について、図１及び図２を参照しながら具体的に説明する。図１に画像形成装置１の構成図を示し、図２に画像形成装置１内に設けられた濃度センサユニット６０の模式図を示す。また、画像形成装置１はカラーのタンデム方式によるプリンタである。なお、画像形成装置１は、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色に対応する画像情報に基づき記録媒体５に画像を印刷する。
【００１０】
画像形成装置１は、用紙カセット１１から記録媒体５を取り出し転写部３０内に設けられた転写ベルト３１に記録媒体５を静電吸着させる給紙部１０、図示せぬ上位装置からの画像情報に基づきトナー画像を形成する現像器２０、現像器２０で形成されたトナー画像を記録媒体５又は転写ベルト３１に転写する転写部３０、転写部３０で記録媒体５に転写されたトナー画像を溶解及び加圧して定着させる定着部４０、定着部４０から排出された記録媒体５を印刷面が裏面になるように排紙トレイ５６に排出する排出部５０、及び転写部３０の転写ベルト３１に転写されたトナー画像の濃度を計測する濃度センサユニット６０から構成される。また、用紙搬送経路３は、給紙部１０、現像器２０、転写部３０、定着部４０、及び排出部５０内において記録媒体５が搬送される略Ｓ字状の経路である。以下、用紙搬送経路３に配設された各構成部材、及び濃度センサユニット６０について図１を参照しながら具体的に説明する。
【００１１】
給紙部１０は、用紙カセット１１から記録媒体５を取り出し転写部３０内に設けられた転写ベルト３１に記録媒体５を静電吸着させる。また、給紙部１０は、用紙カセット１１、ホッピングローラ１２、プレッシャローラ１３、及びレジストローラ１４から構成される。以下、給紙部１０を構成する各構成部材について具体的に説明する。用紙カセット１１は、複数枚の記録媒体５を積層して収納しておき、印刷動作が開始されると記録媒体５を画像形成装置１内に供給する。なお、用紙カセット１１は、画像形成装置１から脱着可能なように構成されている。なお、記録媒体５は、モノクロ又はカラーの画像情報を印刷させるための所定寸法の記録用紙であり、一般的には、普通紙、再生紙、光沢紙、上質紙、プラスチックシート、及びＯＨＰフィルム等からなる。また、ホッピングローラ１２は、用紙カセット１１に収納した記録媒体５に対して圧接した状態で回転することにより、記録媒体５を用紙カセット１１から１枚ずつ分離して取り出して、プレッシャローラ１３及びレジストローラ１４に搬送する。また、プレッシャローラ１３及びレジストローラ１４は、ホッピングローラ１２から搬送されてきた記録媒体５を挟むように対向して配設され、レジストローラ１４で加圧したプレッシャローラ１３を回転させることで、記録媒体５の波打ち及び斜行に係る補正を行いながら、転写部３０内に設けられた転写ベルト３１に記録媒体５を搬送して静電吸着させる。
【００１２】
現像器２０は、現像部であり、図示せぬ上位装置からのブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色に対応する画像情報に基づいてトナー画像を形成する。また、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色にそれぞれ対応する現像器２０Ｋ、現像器２０Ｙ、現像器２０Ｍ、及び現像器２０Ｃは、画像形成装置１内において記録媒体５の搬送方向の順にそれぞれ配設されている。ここで、現像器２０Ｋ、現像器２０Ｙ、現像器２０Ｍ、及び現像器２０Ｃは、互いに略同一の構成であるため、現像器２０と称す。なお、この様な現像器２０の説明は、一例としてブラック色に対応する現像器２０Ｋを用いて行う。現像器２０Ｋは、画像情報に基づく静電潜像を担持する感光体ドラム２１Ｋと、感光体ドラム２１Ｋの表面に電荷を蓄えさせる帯電ローラ２２Ｋと、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１Ｋの表面に照射する画像形成装置１本体に設けられたＬＥＤヘッド２３Ｋと、現像剤であるトナー２４Ｋを貯蔵するトナーカートリッジ２５Ｋと、トナー２４Ｋを現像ローラ２７Ｋに供給するトナー供給ローラ２６Ｋと、感光体ドラム２１Ｋの表面に形成された静電潜像をトナー２４Ｋにより現像する現像ローラ２７Ｋと、現像ローラ２７Ｋに担持されたトナー２４Ｋの厚みが均一となるように規制する現像ブレード２８Ｋと、感光体ドラム２１Ｋに残留したトナー２４Ｋを掻き落とすクリーニングブレード２９Ｋから構成される。また、現像器２０Ｋは画像形成装置１に対して着脱可能に配設されている。以下、現像器２０Ｋを構成する各構成部材について具体的に説明する。
【００１３】
現像器２０Ｋ内の感光体ドラム２１Ｋは、現像剤像が形成される像担持体であり、画像情報に基づく静電潜像を担持するために表面に電荷を蓄えることが可能なように構成されている。なお、感光体ドラム２１Ｋは、円筒形状部から成り、回転可能なように設けられている。この様な感光体ドラム２１Ｋは、アルミニウム等から成る導電性基層に光導電層と電荷輸送層からなる感光層を形成している。また、帯電ローラ２２Ｋは、図示せぬ電源を用いて感光体ドラム２１Ｋの表面に所定の正電圧又は負電圧を印加することにより、感光体ドラム２１Ｋの表面に対して一様に電荷を蓄えさせるためのものである。帯電ローラ２２Ｋは、一定の圧力で感光体ドラム２１Ｋの表面に接触しながら回転可能なように設けられている。この様な帯電ローラ２２Ｋは、導電性の金属シャフトにシリコーン等の半導電性ゴムを被覆することで構成されている。また、ＬＥＤヘッド２３Ｋは、画像情報に対応した光を感光体ドラム２１Ｋの表面に照射して感光ドラム１１の表面に静電潜像を形成することが可能なように構成されており、感光体ドラム２１Ｋの上方に位置するように画像形成装置１本体に設けられる。この様なＬＥＤヘッド２３Ｋは、複数のＬＥＤ素子、レンズアレイ、及びＬＥＤ駆動素子を組み合わせたものから構成されている。また、トナー２４Ｋは、ポリエステル樹脂、着色剤、帯電制御剤、及び離型剤から成る。なお、トナー２４Ｋの帯電特性を上げるために、疎水性シリカである外添剤を添付している。また、トナーカートリッジ２５Ｋは、トナー２４Ｋを貯蔵する収容器であり、トナー供給ローラ２６Ｋの上方に装着される。なお、トナーカートリッジ２５Ｋは、例えば側面部が略円形状で記録媒体５の搬送方向と垂直方向に長い矩形状部から形成される。また、トナーカートリッジ２５Ｋは、印刷動作によりトナー２４Ｋが消耗した時に交換するために着脱自在に構成されている。
【００１４】
現像器２０Ｋ内のトナー供給ローラ２６Ｋは、回転しながら現像ローラ２７Ｋに当接することで、現像ローラ２７Ｋにトナー２４Ｋを供給できるように設けられている。この様なトナー供給ローラ２６Ｋは、例えば導電性を有する金属シャフトに発泡剤が添加されたゴムを被覆することで構成されている。また、現像ローラ２７Ｋは、一定の圧力で感光体ドラム２１Ｋの表面に接触しながら回転可能なように構成されている。現像ローラ２７Ｋは、回転しながらトナー２４Ｋを感光体ドラム２１Ｋに搬送し、感光体ドラム２１Ｋの表面に形成された静電潜像をトナー２４Ｋによって現像する。この様な現像ローラ２７Ｋは、円筒形状部から成り、導電性を有する金属シャフトに半導電ウレタンゴム材等を被覆することで構成されている。また、現像ブレード２８Ｋは、その先端部が現像ローラ２７Ｋの表面に当接するように設けられ、トナー供給ローラ２６Ｋから現像ローラ２７Ｋの表面に供給された内、一定量を越えたトナー２４Ｋを掻き取ることで、現像ローラ２７Ｋの表面に形成されるトナー２４Ｋの厚みを常に均一となるように規制する。この様な現像ブレード２８Ｋは、ステンレス等の板状弾性部材で形成されている。また、クリーニングブレード２９Ｋは、ゴム材等から成る板状部から形成され、感光体ドラム２１Ｋ上に形成されたトナー画像を記録媒体５に転写した後に感光体ドラム２１Ｋに残留したトナー２４Ｋを掻き落とすために、クリーニングブレード２９Ｋの先端部を感光体ドラム２１Ｋの表面に当接させるように配設する。
【００１５】
転写部３０は、現像器２０で形成されたトナー画像を記録媒体５又は転写部材である転写ベルト３１に転写する。また、転写部３０は、転写ベルト３１、転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、転写ローラ３４、転写ベルトクリーニングブレード３５、及び廃トナーボックス３６から構成される。以下、転写部３０を構成する各構成部材について具体的に説明する。転写ベルト駆動ローラ３２及び転写ベルト従動ローラ３３は、無端状に形成された転写ベルト３１の両端に設けられ、転写ベルト３１に一定の張力を与えている。なお、転写ベルト駆動ローラ３２及び転写ベルト従動ローラ３３は、高摩擦抵抗から成る部材で形成され、転写ベルト駆動ローラ３２及び転写ベルト従動ローラ３３を図示せぬ駆動系によって回転させると、転写ベルト３１が従動して駆動する。また、転写ベルト３１は、転写部材であり、記録媒体５を現像器２０に搬送して画像情報を転写するための搬送手段であり、転写ベルト３１の周面上に記録媒体５を静電吸着できるようにした無端状のベルトである。
【００１６】
転写部３０内の転写ローラ３４Ｋは、感光体ドラム２１Ｋの下方に位置し、転写ローラ３４Ｋと感光体ドラム２１Ｋにより記録媒体５を挟むように当接した状態で回転可能に設けられている。この様な転写ローラ３４Ｋには、トナー２４Ｋの帯電とは逆極性のバイアス電圧が供給され、感光体ドラム２１Ｋの表面に形成されたトナー画像を記録媒体５又は転写ベルト３１に転写する。また、転写ベルトクリーニングブレード３５は、弾性部材から成る板状部から形成され、転写ベルト３１に転写された後述するパッチパターン、転写ベルト３１の表面に付着したトナー２４Ｋ、及び紙粉などの付着物を掻き落とすために、転写ベルトクリーニングブレード３５の先端部を転写ベルト３１の表面に対して一定の圧力を付加した状態で当接させている。また、廃トナーボックス３６は、転写ベルトクリーニングブレード３５で払い落としたトナー２４Ｋや紙粉などの付着物を回収するための容器であり、転写ベルトクリーニングブレード３５に近接し、且つ、転写ベルト３１の下部に設けられる。
【００１７】
定着部４０は、転写部３０で記録媒体５に転写されたトナー画像を溶解及び加圧して定着させる。また、定着部４０は、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２から構成される。以下、定着部４０を構成する各構成部材について具体的に説明する。定着ローラ４１と加圧ローラ４２は、転写ベルト３１により搬送されてきた記録媒体５を挟むように対向して配設され、記録媒体５に転写されたトナー画像を定着させる。具体的には、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２は表面が弾性体で円筒形状部から形成され、円筒形状部の内部にそれぞれハロゲンランプ等のヒータが配設されている。このような定着ローラ４１及び加圧ローラ４２は記録媒体５上に弱い静電気力だけで付着しているトナー画像を溶解した上で、加圧ローラ４２の加圧力によりトナー画像を記録媒体５に定着させる。なお、加圧ローラ４２は、定着ローラ４１の回転に付勢されることで従動する。
【００１８】
排出部５０は、定着部４０から排出された記録媒体５を印刷面が裏面になるように排紙トレイ５６に排出する。また、排出部５０は、搬送ローラ５１、搬送コロ５２、用紙ガイド５３、排出ローラ５４、排出コロ５５、及び排紙トレイ５６から構成される。以下、排出部５０を構成する各構成部材について具体的に説明する。搬送ローラ５１及び搬送コロ５２は、定着ユニット４０から搬送されてきた記録媒体５を挟むように対向して配設され、搬送ローラ５１の回転に付勢させて搬送コロ５２を従動させることで、記録媒体５を排出ローラ５４及び排出コロ５５に搬送する。また、排出ローラ５４及び排出コロ５５は、搬送ローラ５１及び搬送コロ５２から用紙ガイド５３を経て搬送されてきた記録媒体５を挟むように対向して配設され、排出ローラ５４の回転に付勢させて排出コロ５５を従動させることで、記録媒体５を排紙トレイ５６に排出する。なお、用紙ガイド５３は、記録媒体５が搬送ローラ５１及び搬送コロ５２から排出ローラ５４及び排出コロ５５に導入されるように設けられたガイド板であり、例えば弓状に湾曲させたアルミ板から形成される。また、排紙トレイ５６は、画像情報を印刷して排出された記録媒体５を印刷面が裏面になるように積載して収容する収納スペースである。
【００１９】
濃度センサユニット６０は、検出部であり、転写部３０の転写ベルト３１に転写されたトナー画像の濃度を計測し、当該濃度値に基づいて現像器２０で形成されるトナー画像に係るトナー量が補正される。この様な濃度センサユニット６０は、廃トナーボックス３６と隣接し、且つ、転写ベルト３１の下方に配設される。具体的には、転写ベルト３１表面から濃度センサユニット６０上面までの距離は、例えば距離Ｌ１＝６．０ｍｍである。また、濃度センサユニット６０は、発光素子７０、受光素子７１、及び受光素子７２から構成される。以下、濃度センサユニット６０を構成する各構成部材について具体的に説明する。発光素子７０は、例えば発光ダイオードである赤外線ＬＥＤであり、転写ベルト３１に対して測定光である赤外線を照射する。なお、発光素子７０は、図２中に示すように、転写ベルト３１の法線方向に対して時計回りに角度θをなすように配設される。
【００２０】
濃度センサユニット６０内に設けられた受光素子７１は、例えばフォトトランジスタであり、発光素子７０から転写ベルト３１に照射された赤外線の正反射光を受光する。なお、受光素子７１は、図２中に示すように、転写ベルト３１の法線方向に対して反時計回りに角度θをなすように配設される。具体的には、受光素子７１は、転写ベルト３１上に転写されたブラック色のトナー２４Ｋからの正反射光を受光する。また、受光素子７２は、例えばフォトトランジスタであり、発光素子７０から転写ベルト３１上のトナー２４に照射された赤外線により全方位に発生した拡散反射光の一部を受光する。なお、受光素子７２は、図２中に示すように、発光素子７０の左側に配設される。具体的には、受光素子７２は、転写ベルト３１上に転写されたイエロー色、マゼンタ色、又はシアン色のトナー２４からの拡散反射光を受光する。
【００２１】
次に、画像形成装置１内に設けられた濃度センサユニット６０の電気回路に係る構成について、図３及び図４を参照しながら具体的に説明する。図３に濃度センサユニット６０及び濃度センサユニット６０に接続した部分の制御部１００に係る電気回路を示す。また、図４に４色のパッチパターンの検出電圧値に対する画像濃度値の模式図を示す。
【００２２】
濃度センサユニット６０内に設けられた発光素子７０のアノード側は、電源である５Ｖに接続される。受光素子７１にて、発光素子７０から転写ベルト３１に照射された赤外線の正反射光を受光すると、コレクターエミッタ間に電流が流れる。また、接地された抵抗８１に流れる電流により受光素子７１のエミッタ電位を上昇させる。当該上昇したエミッタ電位は、抵抗８９を経て、オペアンプ９２、抵抗９１、及び可変抵抗９０から成る非反転増幅回路により増幅される。なお、オペアンプ(Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ)は、演算回路である。また、当該増幅された電位は、マイクロコントローラ９３内に設けられたＡＤＣＩＩ９５に入力される。なお、ＡＤＣ(Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)は、アナログ-デジタル変換回路である。当該ＡＤＣの仕様は、１０ｂｉｔ／５Ｖである。
【００２３】
濃度センサユニット６０内に設けられた受光素子７２にて、発光素子７０から転写ベルト３１上のトナー画像に照射された赤外線により全方位に発生した拡散反射光の一部を受光すると、コレクターエミッタ間に電流が流れる。また、接地された抵抗８０に流れる電流により受光素子７２のエミッタ電位を上昇させる。当該上昇したエミッタ電位は、抵抗８５を経て、オペアンプ８８、抵抗８７、及び可変抵抗８６から成る非反転増幅回路により増幅される。また、当該増幅された電位は、マイクロコントローラ９３内に設けられたＡＤＣＩ９４に入力される。また、ＤＡＣ９６は所定の電圧をパルス状に出力する。なお、ＤＡＣ(Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ)は、デジタル-アナログ変換回路である。当該出力値により、オペアンプ８２、抵抗８４、及び電界効果トランジスタ(Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)であるＦＥＴ８３から成る定電流回路を駆動制御し、発光素子７０を任意の照射光量によりパルス点灯する。なお、ＤＡＣ９６の出力が２．０Ｖの時に、発光素子７０に対して２０ｍＡの駆動電流が印加されるように、抵抗８４には１００Ωが選択される。当該ＤＡＣ９６の仕様は、１０ｂｉｔ／５Ｖである。
【００２４】
この様な濃度センサユニット６０においては、発光素子７０が、駆動電流２０ｍＡ、発光周期２０ｍｓｅｃ(５０Ｈｚに相当)、及びデューティ２０％(４ｍｓｅｃに相当)の条件で点灯した場合における、受光素子７１及び受光素子７２に係るセンサ出力が予め調整されている。具体的には、受光素子７１については、図示せぬガラス板を、転写ベルト３１と同一の位置になるように設置した後に、可変抵抗９０を調整してセンサ出力が４．２０Ｖとなるように調整する。なお、当該ガラス板の表面反射率は、転写ベルト３１の表面反射率と同等である。同様に、受光素子７２については、図示せぬ拡散反射板を、転写ベルト３１と同一の位置になるように設置した後に、可変抵抗８６を調整してセンサ出力が２．３０Ｖとなるように調整する。なお、当該拡散反射板の表面反射率は、赤外線領域で３０％であり、転写ベルト３１に転写されたカラー色のトナーに係る拡散反射率と同等である。上述した調整により、センサ出力は、図４で示す電圧特性となるように調整される。なお、調整作業は、濃度センサユニット６０を画像形成装置１から取り外した状態で、調整治具等を用いて行う。
【００２５】
次に、画像形成装置１内に設けられた濃度センサユニット６０に係る制御について、図５を参照しながら具体的に説明する。図５に濃度センサユニット６０に関連した画像形成装置１の構成を示すブロック図を示す。
【００２６】
制御部１００は、図示せぬマイクロプロセッサ、メモリ、入出力ポート、及びタイマ等から構成される。当該制御部１００は、画像形成装置１の各構成部材に対して指令を出すことにより、画像情報を記録媒体５に印刷する一連のプロセスを制御する。この様な制御部１００は、濃度センサユニット６０に関連するものとして、シアン色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｃ、シアン現像バイアス設定部１０１、マゼンタ色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｍ、マゼンタ現像バイアス設定部１０２、イエロー色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｙ、イエロー現像バイアス設定部１０３、ブラック色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｋ、ブラック現像バイアス設定部１０４、図１を参照しながら前述した転写ベルト３１、及び図１及び図２を参照しながら前述した濃度センサユニット６０と接続している。
【００２７】
制御部１００内のシアン現像バイアス設定部１０１は、シアン色の画像情報に対応した現像器２０Ｃを構成する各構成部材に対して印加するデバイス値を設定する。同様に、マゼンタ現像バイアス設定部１０２、イエロー現像バイアス設定部１０３、及びブラック現像バイアス設定部１０４は、それぞれマゼンタ色、イエロー色、及びブラック色の画像情報に対応した現像器２０Ｍ、現像器２０Ｙ、及び現像器２０Ｋを構成する各構成部材に対して印加するデバイス値を設定する。また、制御部１００は、各色に対応した現像バイアス設定部に対して所定のタイミングで指令を出すことにより、各色に対応した現像器により各色のトナー画像を形成して、転写ベルト３１上に濃度検出用のパッチパターンを形成する。濃度センサユニット６０は、当該パッチパターンの濃度を検出する。制御部１００は、当該検出された濃度値に基づいて、各現像バイアス設定部に指令を出すことにより、各バイアス値を変更して、記録媒体５に転写する画像形成条件を更新する。
【００２８】
次に、転写ベルト３１上に形成される濃度検出用のパッチパターンについて、図６を参照しながら具体的に説明する。図６に転写ベルト３１上に形成された各色のトナー濃度検出用のパッチパターンに係る模式図を示す。
【００２９】
濃度検出用のパッチパターンは、トナー濃度が例えば１００％になるような高濃度の特定形状から形成されるテスト画像である。また、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色にそれぞれ対応する現像器２０Ｋ、現像器２０Ｙ、現像器２０Ｍ、及び現像器２０Ｃは、画像形成装置１内において記録媒体５の搬送方向の順にそれぞれ配設されている。したがって、パッチパターンは、ブラック色に対応したブラック色パッチパターン１１３、イエロー色に対応したイエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色に対応したマゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色に対応したシアン色パッチパターン１１０の順に、転写ベルト３１上に連続して転写される。また、各色に対応したパッチパターンの形状は、主走査方向に対する幅が例えばＬ２＝１０ｍｍ、及び副走査方向に対する長さが例えばＬ３＝１２ｍｍから成る長方形状である。なお、パッチパターン形成時の転写ベルト３１の駆動スピードは、例えば１５０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３０】
次に、画像形成装置１に係る画像濃度補正の動作について、図７及び図４を参照しながら具体的に説明する。図７に画像形成装置１の画像濃度補正に係る動作のフローチャートを示す。また、図４に４色のパッチパターンの検出電圧値に対する画像濃度値の模式図を示す。
【００３１】
ユーザが画像形成装置１の電源を投入すると、画像形成装置１の初期化が行われることにより、画像濃度補正に係るシーケンスが開始される(Ｓ１)。次に手順２に進むと、制御部１００の指令に基づいて、シアン現像バイアス設定部１０１、マゼンタ現像バイアス設定部１０２、イエロー現像バイアス設定部１０３、及びブラック現像バイアス設定部１０４の現像バイアス値を初期値に設定する(Ｓ２)。次に手順３に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内に設けられた図示せぬパッチパターン生成回数のカウンタを０に初期化する(Ｓ３)。次に手順４に進むと、制御部１００の指令に基づいて、転写ベルト３１にパッチパターンを印刷する。具体的には、ブラック色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｋ、イエロー色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｙ、マゼンタに対応したＬＥＤヘッド２３Ｍ、及びシアン色に対応したＬＥＤヘッド２３Ｃを所定のタイミングで順に駆動することにより、現像器２０Ｋ、現像器２０Ｙ、現像器２０Ｍ、及び現像器２０Ｃにそれぞれ配設された感光体ドラム２１Ｋ、感光体ドラム２１Ｙ、感光体ドラム２１Ｍ、及び感光体ドラム２１Ｃ上に静電潜像が形成された後、転写ベルト３１上にそれぞれパッチパターン像が現像される。感光体ドラム２１Ｋ、感光体ドラム２１Ｙ、感光体ドラム２１Ｍ、及び感光体ドラム２１Ｃ上にそれぞれ現像されたパッチパターン像は、転写ローラ３４Ｋ、転写ローラ３４Ｙ、転写ローラ３４Ｍ、及び転写ローラ３４Ｃに印加されたバイアスにより、図６に示すように、転写ベルト３１上へ順に転写される。(Ｓ４)
【００３２】
手順５に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内に設けられた図示せぬパッチパターン生成回数のカウンタをインクリメントして１に設定する(Ｓ５)。次に手順６に進むと、制御部１００の指令に基づいて、濃度センサユニット６０により転写ベルト３１上のパッチパターンの画像濃度を検出する。具体的には転写ベルト３１が駆動することにより、転写ベルト３１上に転写されたブラック色パッチパターン１１３、イエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０は、濃度センサユニット６０と対向する位置に順に走査される。発光素子７０から転写ベルト３１に対して照射された赤外線により、ブラック色パッチパターン１１３からの正反射光が受光素子７１で検出される。また、イエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０からの拡散反射光が受光素子７２で検出される。なお、濃度センサユニット６０における画像濃度の検出に係る詳細は後述する。また、受光素子７１により検出されたブラック色パッチパターン１１３の正反射光に係る検出電圧値は、ＡＤＣＩＩ９５を経て制御部１００内に設けられた図示せぬメモリに記憶される。同様に、受光素子７２により検出されたイエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０の拡散反射光に係る検出電圧値は、それぞれＡＤＣＩ９４を経て制御部１００内に設けられた図示せぬメモリに記憶される(Ｓ６)。
【００３３】
手順７に進むと、制御部１００の指令に基づいて、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の４色のパッチパターンに対応する各検出電圧値と、制御部１００内に設けられた図示せぬ例えば不揮発性メモリに格納されたブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の４色に係る基準電圧値が比較される。当該基準電圧値は、転写ベルト３１に転写されたブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の４色のパッチパターンの画像濃度がそれぞれ予め決められた画像濃度である場合に、濃度センサユニット６０により検出される基準の電圧値である。また、図４に濃度センサユニット６０におけるブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の４色のパッチパターンの検出電圧値に対する画像濃度値の模式図を示す。基準となる濃度値は４色ともに１．４であり、当該基準濃度値における濃度センサユニット６０での検出基準電圧値は、ブラック色が０．３０Ｖ、イエロー色が３．００Ｖ、マゼンタ色が３．４０Ｖ、及びシアン色が３．００Ｖである。次に手順８に進むと、制御部１００の指令に基づいて、基準電圧値と検出電圧値との差分が、ブラック色については±０.０２５Ｖ以内、且つ、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色については±０.０５Ｖ以内であるかを判定し、差分が上記の範囲内である場合(Ｙｅｓ)には手順１１に進み、差分が上記の範囲を超えている場合(Ｎｏ)には手順９に進む(Ｓ８)。
【００３４】
手順９に進むと、制御部１００の指令に基づいて、基準濃度値におけるブラック色０．３０Ｖ、イエロー色３．００Ｖ、マゼンタ色３．４０Ｖ、及びシアン色３．００Ｖの基準電圧値と、手順６で検出された検出電圧値との差分を求める。当該差分に基づき、予め実験等により求められている現像バイアス値に対する検出電圧値の関係式により、現像バイアス設定値を変更する。具体的に、シアン色を一例として説明する。シアン色のパッチパターンに係る検出電圧値が３.２０Ｖである場合、シアン色のパッチパターンに係る基準電圧値である３．００Ｖに補正する。なお、シアン色のパッチパターンに係る検出電圧値０．１０Ｖ当たりの現像バイアス設定値の変化量は−２５Ｖである。したがって、検出電圧値３．２０Ｖを基準電圧値３．００Ｖで引くと０．２０Ｖであり、当該０．２０Ｖの差分値を０．１０Ｖで除した後に、変化量である−２５Ｖを掛けると５０Ｖとなる。当該５０Ｖが現像バイアス補正値となる。すなわち、制御部１００は、シアン現像バイアス設定部１０１の設定において現在の設定バイアス値に５０Ｖ加算する。なお、現像バイアス値は負の値であることから、５０Ｖ加算することにより現像バイアス値の絶対値が小さくなることで、画像濃度が低下し、当該画像濃度の値は基準濃度値である１．４に近似する。(Ｓ９)。
【００３５】
手順１０に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内に設けられた図示せぬパッチパターン生成回数のカウンタ値が４以上か否かを判定し、カウンタ値が４以上の場合(Ｙｅｓ)には手順１１に進み、カウンタ値が４未満の場合(Ｎｏ)には手順４に戻る。したがって、手順８から手順９に進んだ場合、手順４から手順９のプロセスを最大３回繰り返す(Ｓ１０)。手順１１に進むと、制御部１００の指令に基づいて、画像濃度補正に係るシーケンスが終了する(Ｓ１１)。上述した様に、制御部１００の制御に基づいて、濃度センサユニット６０で検出されたパッチパターンの濃度値に応じて各現像バイアス値を補正することにより、画像形成装置１で印刷される画像の濃度が常に一定値になるように現像バイアス値が制御される。なお、濃度補正等の初期化処理が終了した後、図示せぬ上位装置からのブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色に対応する画像情報に基づき、画像形成装置１での印刷が開始される。
【００３６】
次に、濃度センサユニット６０内に設けられた受光素子７１に係る駆動電流の調整について、図８を参照しながら具体的に説明する。図８に濃度センサユニット６０内に設けられた受光素子７１の駆動電流の調整に係る動作のフローチャートを示す。
【００３７】
画像形成装置１において、発光素子７０から転写ベルト３１に照射された赤外線の正反射光を受光する受光素子７１は、前述したように、駆動電流が最適になるように予め調整されている。しかし、画像形成装置１を動作させることにより、転写ベルト３１表面の反射率は変化する。また、転写ベルト３１の個体差に起因して転写ベルト３１の表面反射率には差異が有る。さらに、転写ベルト３１に転写されたパッチパターンに係るトナー画像を、転写ベルトクリーニングブレード３５で繰り返し掻き落とすことにより、転写ベルト３１の表面反射率が変化する。また、連続印字時における記録媒体５間の隙間においては、感光体ドラム２１と転写ベルト３１が当接することにより転写ベルト３１にトナー画像が転写されることがあり、転写ベルトクリーニングブレード３５で繰り返し掻き落とすことにより、転写ベルト３１の表面反射率が変化する。ここで、転写ベルト３１の表面反射率が変化すると、転写ベルト３１からの正反射光に基づいて検出するブラック色のパッチパターン像の検出精度が下がる。また、転写ベルト３１の表面反射率が上昇するような場合には、発光素子７０の駆動電流が２０ｍＡであることから、ＡＤＣＩＩ９５で検出される電圧値がオペアンプ９２の最大出力電圧である電圧値ＶＯＨに達してしまい、トナー無しのベルト検出電圧比では正確な濃度を検出できなくなる。このため、以下に述べるように、受光素子７１の駆動電流の調整を行う。
【００３８】
画像形成装置１に配設された転写ベルト３１の駆動が停止した状態において、受光素子７１の駆動電流の調整に係るシーケンスが開始される(Ｓ２１)。次に手順２２に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６の出力設定が２．０Ｖ、１０ｂｉｔ／５．０Ｖであるため、ＤＡＣ９６の設定値を０ｘ１９９(４０９)とする(Ｓ２２)。なお、０ｘはＣ及びＣ＋＋等のプログラミング言語において１６進数を表す。次に手順２３に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順２２で設定されたＤＡＣ９６の設定値にて、駆動電流２０ｍＡ、発光周期２０ｍｓｅｃ、及びオン時間４ｍｓｅｃの条件で発光素子７０を点灯する。なお、当該点灯はダミー点灯であり、パルス点灯時の１パルス目のフォトトランジスタの出力が安定しないことから点灯させる(Ｓ２３)。次に手順２４に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順２２で設定されたＤＡＣ９６の設定値にて、発光素子７０が点灯する(Ｓ２４)。次に手順２５に進むと、制御部１００の指令に基づき、１６３６をＤＡＣ９６の設定値で除した時間をオン時間に設定する。具体的には、手順２２においてＤＡＣ９６の設定値を０ｘ１９９(４０９)と設定しているため、１６３６を４０９で除した時間である４．００ｍｓｅｃをオン時間に設定する(Ｓ２５)。
【００３９】
手順２６に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順２５で設定されたオン時間４．００ｍｓｅｃから１００μｓｅｃを引いた３．９０ｍｓｅｃのタイミングにおいて、正反射光を受光した受光素子７１に係る出力電圧をＡＤＣＩＩ９５で検出する(Ｓ２６)。次に手順２７に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順２４にて点灯した発光素子７０が、手順２５で設定された４．００ｍｓｅｃ経過後に消灯する(Ｓ２７)。次に手順２８に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順２６において検出したＡＤＣＩＩ９５に係る検出値が基準電圧値である４．２０に対して±０．０２Ｖ以内であるか否かを判定し、±０．０２Ｖ以内である場合(Ｙｅｓ)には手順３５に進み、±０．０２Ｖを超えている場合(Ｎｏ)には手順２９に進む(Ｓ２８)。次に手順２８から手順２９に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＡＤＣＩＩ９５に係る検出値が４．２２Ｖより高いか否かを判定し、４．２２Ｖより高い場合(Ｙｅｓ)には手順３０に進み、４．２２Ｖ以下である場合(Ｎｏ)には手順３１に進む(Ｓ２９)。次に手順２９から手順３０に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６に係る設定値を０ｘ００１(４．８８ｍＶに相当)減算する。なお、初期値が０ｘ１９９であるため０ｘ１９８とする(Ｓ３０)。
【００４０】
手順２９から手順３１に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６に係る設定値を０ｘ００１(４．８８ｍＶに相当)加算する。なお、初期値が０ｘ１９９であるため０ｘ１９Ａとする(Ｓ３１)。次に手順３０又は手順３１から手順３２に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６の設定値が０ｘ０ＣＤから０ｘ２２６(１．０から３．０Ｖに相当)の範囲内であるか否かを判定し、範囲内である場合(Ｙｅｓ)には手順３３に進み、範囲内でない場合(Ｎｏ)には手順３４に進む(Ｓ３２)。次に手順３２から手順３３に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順２４にて点灯した発光素子７０の点灯開始時間から２０ｍｓｅｃ待機する(Ｓ３３)。次に手順３２から手順３４に進むと、制御部１００の指令に基づき、電流調整幅が予め定めた所定の範囲を逸脱するエラーが発生したとして、受光素子７１の駆動電流の調整に係るシーケンスが終了される(Ｓ３４)。なお、手順２８から手順３５に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６に係る設定値が制御部１００内の図示せぬメモリに記憶され、以後の受光素子７１の駆動電流の調整に係るシーケンスに使用される(Ｓ３５)。次に手順３４又は手順３５から手順３６に進むと、制御部１００の指令に基づき、受光素子７１の駆動電流の調整に係るシーケンスが終了される(Ｓ３６)。
【００４１】
次に、画像形成装置１に係る画像濃度検出の動作について、図９及び図１０を参照しながら具体的に説明する。図９及び図１０に画像形成装置１の画像濃度検出に係る動作のフローチャートを分割して示す。
【００４２】
転写ベルト３１が駆動することにより、転写ベルト３１上に転写されたブラック色パッチパターン１１３、イエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０が、濃度センサユニット６０と対向する位置に順に走査され、画像形成装置１の画像濃度検出に係るシーケンスが開始される(Ｓ４１)。次に手順４２に進むと、制御部１００の指令に基づいて、ＤＡＣ９６の出力設定値を０ｘ１９９(２．０Ｖに相当)に設定する。なお、この時点ではＤＡＣ９６に係る出力は０Ｖである(Ｓ４２)。次に手順４３に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内に設けられた図示せぬＬＥＤ発光回数のカウンタを０に初期化する(Ｓ４３)。次に手順４４に進むと、制御部１００の指令に基づき、１６３６をＤＡＣ９６の設定値で除した時間をオン時間に設定する。具体的には、ＤＡＣ９６の設定値を０ｘ１９９(４０９)と設定しているため、１６３６を４０９で除した時間である４．００ｍｓｅｃを、発光素子７０の点灯時間であるオン時間に設定する(Ｓ４４)。次に手順４５に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順４４で設定されたオン時間４．００ｍｓｅｃから１００μｓｅｃを引いた３．９０ｍｓｅｃの値を、ＡＤＣＩ９４又はＡＤＣＩＩ９５における検出タイミングとする(Ｓ４５)。
【００４３】
手順４６に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順４４で設定されたＤＡＣ９６の設定値にて、発光素子７０が点灯する(Ｓ４６)。次に手順４７に進むと、制御部１００の指令に基づいて、手順４３で設定した発光回数のカウンタが１１以下か否かを判定し、カウンタ値が１１以下の場合(Ｙｅｓ)には手順４８に進み、カウンタ値が１１を超えている場合(Ｎｏ)には手順４９に進む(Ｓ４７)。次に手順４７から手順４８に進むと、制御部１００の指令に基づいて、手順４５で設定したタイミングによりＡＤＣＩ９４において拡散反射光に係るセンサ出力電圧値を検出する(Ｓ４８)。次に手順４７から手順４９に進むと、制御部１００の指令に基づいて、手順４５で設定したタイミングによりＡＤＣＩＩ９５で正反射光に係るセンサ出力電圧を検出する(Ｓ４９)。次に手順５０に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順４６にて点灯した発光素子７０が、手順４４で設定されたオン時間が経過した後に、ＤＡＣ９６に係る出力値を０Ｖにして消灯する(Ｓ５０)。次に手順５１に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順４３で設定した発光回数に係るカウンタの値を４で割り、商を変数αに代入し、且つ、剰余を変数βに代入する(Ｓ５１)。
【００４４】
手順５２に進むと、制御部１００の指令に基づいて、変数βが０であるか否かを判定し、変数βが０の場合(Ｙｅｓ)には手順５８に進み、変数βが０でない場合(Ｎｏ)には手順５３に進む(Ｓ５２)。次に手順５２から手順５３に進むと、制御部１００の指令に基づいて、発光回数のカウンタが１１以下か否かを判定し、カウンタ値が１１以下の場合(Ｙｅｓ)には手順５４に進み、カウンタ値が１１を超えている場合(Ｎｏ)には手順５５に進む(Ｓ５３)。次に手順５３から手順５４に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内のメモリに設けられた配列変数ＡＤ(β)にＡＤＣＩ９４での検出値を記憶する(Ｓ５４)。次に手順５３から手順５５に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内のメモリに設けられた配列変数ＡＤ(β)にＡＤＣＩＩ９５の検出値を記憶する(Ｓ５５)。次に手順５４又は手順５５から手順５６に進むと、制御部１００の指令に基づいて、変数βが３であるか否かを判定し、変数βが３の場合(Ｙｅｓ)には手順５７に進み、変数βが３でない場合(Ｎｏ)には手順５８に進む(Ｓ５６)。次に手順５６から手順５７に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内のメモリに設けられた配列変数ＤＥＮ(α)に{ＡＤ(１)＋ＡＤ(２)＋ＡＤ(３)}／３で算出された値を記憶する。具体的には、手順５４又は手順５５において、配列変数ＡＤに３回分のＡＤＣに係る検出値を記憶していることから、当該３回の平均値を各色のＡＤＣに係る検出結果として記憶する(Ｓ５７)。
【００４５】
手順５２、手順５６、又は手順５７から手順５８に進むと、制御部１００の指令に基づいて、発光回数のカウンタが１１か否かを判定し、カウンタ値が１１の場合(Ｙｅｓ)には手順５９に進み、カウンタ値が１１ではない場合(Ｎｏ)には手順６０に進む(Ｓ５８)。次に手順５８から手順５９に進むと、制御部１００の指令に基づいて、ＤＡＣ９６に係る出力設定を正反射光の検出用に変更する。なお、これは図８を参照しながら前述した手順２１乃至手順３１で導出された結果を用いる。また、オン時間を設定されたＤＡＣ９６の値に基づいて１６３６／(ＤＡＣ設定値)ｍｓｅｃで算出される値に設定する。さらに、ＡＤＣＩ９４及びＡＤＣＩＩ９５の検出タイミングとして、オン時間から１００μｓｅｃを引いた値を設定する(Ｓ５９)。次に手順５８又は手順５９から手順６０に進むと、制御部１００の指令に基づいて、発光回数のカウンタが１５か否かを判定し、カウンタ値が１５の場合(Ｙｅｓ)には手順６３に進み、カウンタ値が１５ではない場合(Ｎｏ)には手順６１に進む(Ｓ６０)。次に手順６１に進むと、制御部１００の指令に基づいて、発光回数のカウンタをインクリメントして１加算する(Ｓ６１)。次に手順６２に進むと、制御部１００の指令に基づき、手順４６にて点灯した発光素子７０の点灯開始時間から２０ｍｓｅｃ待機した後に、手順４６に戻る(Ｓ６２)。次に手順６０から手順６３に進むと、制御部１００の指令に基づき、画像形成装置１に係る画像濃度検出に係るシーケンスが終了される(Ｓ６３)。
【００４６】
次に、画像濃度検出に係る出力及び検出信号について、図１１を参照しながら具体的に説明する。図１１に画像濃度検出に係る出力及び検出信号のタイミングチャートを示す。
【００４７】
転写ベルト３１が１５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で駆動されることにより、転写ベルト３１上に転写されたブラック色パッチパターン１１３、イエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０が、濃度センサユニット６０と対向する位置に順に走査される。ここで、濃度センサユニット６０内に配設された発光素子７０から、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色に対応した各パッチパターンに対して、ＬＥＤ光が照射される。具体的には、各パッチパターンの先端から後端に至る長さＬ３＝１２ｍｍの領域にかけて、例えば、駆動電流２０ｍＡ、発光周期Ｔ１＝２０ｍｓｅｃ、点灯回数４回の条件で、発光素子７０からＬＥＤ光が照射される。なお、発光素子７０の発光周期を一例としてＴ１＝２０ｍｓｅｃとしたが、当該２０ｍｓｅｃに限定されるものではない。また、各パッチパターンにおける、発光素子７０の２回目から４回目のＬＥＤ光の照射に同期して、受光素子７１で正反射光に係るＡＤＣＩＩ９５の検出が行われ、受光素子７２で拡散反射光に係るＡＤＣＩ９４の検出が行われる。なお、ＤＡＣ９６の出力は、発光素子７０に係る電圧Ｖ１＝２．０Ｖ、駆動電流２０ｍＡ、発光時間Ｔ２＝４ｍｓｅｃ、受光素子７２に係るＡＤＣＩ９４での検出タイミング３．９ｍｓｅｃに依存する。なお、ブラック色のパッチパターン１１３に係るＤＡＣ９６の出力は、図８を参照しながら前述したＤＡＣ９６の設定が、例えば、電圧Ｖ２＝１．５Ｖ、及び０ｘ１３４の場合、発光素子７０に係る駆動電流１５ｍＡ、発光時間Ｔ３＝５．３ｍｓｅｃ、受光素子７１に係るＡＤＣＩ９４での検出タイミング５．２ｍｓｅｃに依存する。
【００４８】
次に、転写ベルト３１の表面反射率の差異におけるブラック色のトナー２４Ｋに係るセンサ検出電圧特性について、図１２を参照しながら具体的に説明する。図１２に転写ベルト３１の表面反射率の差異におけるトナー２４Ｋのトナー濃度に係るセンサ検出電圧特性を示す。
【００４９】
転写ベルト３１にブラック色パッチパターン１１３として転写されたトナー２４、転写ベルト３１に付着したトナー２４、及び紙粉などを転写ベルトクリーニングブレード３５で掻き落とすために、転写ベルトクリーニングブレード３５の先端部が、転写ベルト３１の表面に対して一定の圧力を付加された状態で常に当接されている。ここで、転写ベルト３１が駆動すると、転写ベルトクリーニングブレード３５の先端部により転写ベルト３１の表面がクリーニングされるとともに、表面反射率が上昇していく。図１２中に実線で示した放物線は、発光素子７０の駆動電流を２０ｍＡに設定した場合において、発光素子７０から転写ベルト３１にＬＥＤ光が照射され、正反射した光を受光素子７１により受光してトナー２４Ｋの濃度を算出した濃度値である。同様に、図１２中に破線で示した放物線は、発光素子７０の駆動電流を１２．５ｍＡに設定し、且つ、転写ベルト３１の表面反射率が標準値の１．６倍である場合において、発光素子７０から転写ベルト３１にＬＥＤ光が照射され、正反射した光を受光素子７１で受光してトナー２４Ｋの濃度を算出した濃度値である。また、転写ベルト３１上に転写されたトナー２４の濃度が高いと、転写ベルト３１における表面反射率が低下することにより、発光素子７０から転写ベルト３１に照射された光は大きく減衰して正反射し、当該正反射光が受光素子７１により受光される。従って、転写ベルト３１上に転写されたトナー２４Ｋを検出する場合、トナー２４Ｋがより高い密度で転写された高濃度領域においては、ＡＤＣＩＩ９５における検出電圧が低くなる。
【００５０】
転写ベルト３１における表面反射率が極めて小さい場合、転写ベルト３１からの正反射光の光量は、発光素子７０の照射光量に比例する。したがって、転写ベルト３１の表面反射率が１．６倍になると、転写ベルト３１に転写されたトナー２４Ｋからの反射光量は相対的に１／１．６倍になる。例えば、図１２中に示した濃度１．４の領域においては、転写ベルト３１とトナー２４Ｋからの正反射光が混在している状態であることから、駆動電流が２０ｍＡ時に検出電圧値が０．３０Ｖであるのに対し、駆動電流を１２．５ｍＡに下げると検出電圧値が０．２５Ｖに下がる。なお、トナー２４Ｋに係るトナー濃度の検出精度をより向上させるためには、例えば、表１に基づいて補正テーブル等を作成し、ＤＡＣ９６の設定値に応じて、受光素子７１の出力をＡＤＣＩＩ９５で検出した値に基づき補正する方法が有る。具体的には、例えば、駆動電流が１２．５ｍＡの場合には、ＤＡＣ９６の設定値は０．２５Ｖとなり、且つ、ＡＤＣＩＩ９５に係る補正値は０ｘ０Ａとなる。したがって、０．２５Ｖを検出した場合には、０ｘ０Ａ＝１０であることから１０×５×１０２３より補正値０．０５Ｖを導出して当該０．０５Ｖの補正値を０．２５Ｖに加算して０．３０Ｖとすることにより、検出電圧値を標準値に補正する。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
次に、転写ベルト３１での表面反射率に依存する受光素子７１の立ち上がり応答特性について、図１３を参照しながら具体的に説明する。図１３に転写ベルト３１での表面反射率に依存する受光素子７１の立ち上がり応答特性を示す。
【００５３】
一定の駆動電流により発光する発光素子７０から転写ベルト３１に対してＬＥＤ光が照射されることにより正反射した光を受光素子７１で受光し、当該受光素子７１を流れる電流はＩ-Ｖ変換される。ここで、オペアンプ９２から出力される波形は、受光素子７１における反射率に依存し、反射率が低く受光光量が少ない程、例えば立ち上がり時間Ｔ４と比較した場合、立ち上がり時間Ｔ５のように立ち上がりに要する時間が長くなる。また、転写ベルト３１に転写されたトナー２４Ｋが高濃度である場合には、転写ベルト３１からの表面反射率が極めて小さくなるため、転写ベルト３１からの正反射光の光量は、発光素子７０の照射光量にほぼ比例する。さらに、発光素子７０に係る照射光量は、発光素子７０の駆動電流に比例し、且つ、低照度域における受光素子７１の立ち上がり時間は、ほぼ発光素子７０の照射光量に比例して遅くなる。しかし、本発明の実施形態に係る濃度センサユニット６０においては、発光素子７０の点灯時間を駆動電流比に基づいて変化させ、発光素子７０の駆動電流が低くなる場合には、ＡＤＣＩＩ９５の検出タイミングを遅らせるように補正する。従って、受光素子７１での受光光量が少なく応答特性が十分ではないトナー濃度領域においても、精度良くトナー濃度を検出することが可能である。なお、従来の濃度検出においては、発光素子７０の駆動電流に応じて受光素子７１での検出タイミングを補正しないことから、受光素子７１の出力が立ち上がる途中でＡＤＣＩＩ９５に係る検出を行うことになるため、実際の受光量に比べて低く検出され、補正を過剰に繰り返していた。また、受光素子７１の応答特性は、受光素子７１間の個体差に起因してばらつきが有ることから、表１に示すような予め作成したテーブルに基づいて補正する場合には、個々の受光素子７１毎に、それぞれ補正値を算出する必要がある。したがって、本発明の実施形態に係る濃度センサユニット６０のように、照射光量と相関のある駆動電流値に基づき、発光素子７０の点灯時間を可変させることが好ましい。
【００５４】
以上、第１の実施形態に係る画像形成装置１によれば、例えば赤外線ＬＥＤである発光素子７０において、駆動電流と点灯時間の積が常に一定値になるように発光素子７０の制御を行うことにより、例えばフォトトランジスタである受光素子７１及び受光素子７２において、応答特性に応じた検出制御が行える。したがって、特に、受光素子７１での受光光量が少なく応答特性が十分ではないトナー濃度領域でも精度良くトナー濃度を検出することが可能である。さらに、発光素子７０をパルス点灯することにより、従来は点灯後に必要であった光源を熱的に安定化させるまでの待機時間が不要となることから、画像形成装置１の電源投入時における装置の初期化時間を短縮できる。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置２について説明する。なお、第２の実施形態においては、現像器１３０で形成されたトナー画像を中間転写ベルト１４１に転写した後に記録媒体５に２次転写する構成であることや、発光素子の点灯方法の制御が異なることに特徴を有し、それ以外の画像形成装置２に係る構成は、第１の実施形態で述べた画像形成装置１の構成と同様である。このため、第２の実施形態においては、第１の実施形態と異なる構成を中心にして具体的に説明する。
【００５６】
まず、本実施形態の画像形成装置２について、図１４を参照しながら具体的に説明する。図１４に画像形成装置２の構成図を示す。また、画像形成装置２はカラーのタンデム中間転写方式によるプリンタである。なお、画像形成装置２は、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各色に対応する画像情報に基づき記録媒体５に画像を印刷する。
【００５７】
画像形成装置２は、用紙カセット１２１から記録媒体５を取り出し中間転写部１４０内に設けられた中間転写ベルト１４１に記録媒体５を当接させる給紙部１２０、図示せぬ上位装置からの画像情報に基づきトナー画像を形成する現像器１３０、現像器１３０で形成されたトナー画像を中間転写ベルト１４１に転写した後に記録媒体５に２次転写する中間転写部１４０、中間転写部１４０で記録媒体５に転写されたトナー画像を溶解及び加圧して定着させる定着部１５０、定着部１５０から排出された記録媒体５を印刷面が裏面になるように排紙トレイ１６４に排出する排出部１６０、及び中間転写部１４０の中間転写ベルト１４１に転写された画像の濃度を計測する濃度センサユニット１７０から構成される。また、用紙搬送経路４は、給紙部１２０、中間転写部１４０、定着部１５０、及び排出部１６０内において記録媒体５が搬送される略弓状の経路である。ここで、第２の実施形態の画像形成装置２に係る現像器１３０、定着部１５０、及び排出部１６０は、第１の実施形態の画像形成装置１に係る現像器２０、定着部４０、及び排出部５０と、それぞれ同様の構成である。また、第２の実施形態の画像形成装置２に係る給紙部１２０、及び中間転写部１４０は、第２の実施形態に特有の構成を有する。このため、以下、第２の実施形態に特有の構成を有する給紙部１２０、及び中間転写部１４０について図１４を参照しながら具体的に説明する。
【００５８】
給紙部１２０は、用紙カセット１２１から記録媒体５を取り出し中間転写部１４０内に設けられた中間転写ベルト１４１に記録媒体５を当接させる。また、給紙部１２０は、用紙カセット１２１、ホッピングローラ１２２、プレッシャローラ１２３、レジストローラ１２４、及び２次転写ローラ１２５から構成される。ここで、用紙カセット１２１、ホッピングローラ１２２、プレッシャローラ１２３、及びレジストローラ１２４は、第１の実施形態の画像形成装置１に係る用紙カセット１１、ホッピングローラ１２、プレッシャローラ１３、及びレジストローラ１４とそれぞれ同様の構成である。このため、以下、第２の実施形態に特有の構成を有する２次転写ローラ１２５について具体的に説明する。２次転写ローラ１２５及び中間転写ベルト駆動ローラ１４２に付勢された中間転写ベルト１４１は、プレッシャローラ１２３及びレジストローラ１２４から搬送されてきた記録媒体５を挟むように対向して配設され、２次転写ローラ１２５と中間転写ベルト１４１のニップ部に記録媒体５を搬送することにより、中間転写ベルト１４１上に転写されたトナー画像を記録媒体５に２次転写する。
【００５９】
中間転写部１４０は、現像器１３０で形成されたトナー画像を中間転写ベルト１４１に転写した後に記録媒体５に２次転写する。また、中間転写部１４０は、中間転写ベルト１４１、中間転写ベルト駆動ローラ１４２、中間転写ベルト従動ローラ１４３、中間転写ローラ１４４、及びコロナ帯電器１４５から構成される。ここで、中間転写ベルト１４１、中間転写ベルト駆動ローラ１４２、中間転写ベルト従動ローラ１４３、中間転写ローラ１４４は、第１の実施形態の画像形成装置１に係る転写ベルト３１、転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、及び転写ローラ３４とそれぞれ同様の構成である。このため、以下、第２の実施形態に特有の構成を有するコロナ帯電器１４５について具体的に説明する。コロナ帯電器１４５は、例えば、定着部１５０及び現像器１３０Ｋの中間で、中間転写ベルト１４１の上方に配設される。コロナ帯電器１４５は、中間転写ベルト１４１上に転写されたブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の各パッチパターン、又は２次転写後に中間転写ベルト１４１上の残留したトナー１３４を、現像時に付与された電荷と逆極性のバイアスを印加されることにより帯電させる。中間転写ベルト１４１上の逆極性に帯電されたトナー１３４は、現像器１３０内に配設された感光体ドラム１３１での転写時に逆転写されることにより、クリーニングブレード１３９で掻き落とされる。なお、この様な逆転写によるクリーニングは、次のパッチパターン生成の１次転写と同時に行っても良い。
【００６０】
次に、画像形成装置２内に設けられた濃度センサユニット１７０の電気回路に係る構成について、図１５を参照しながら具体的に説明する。図１５に濃度センサユニット１７０及び濃度センサユニット１７０に接続した部分の制御部１００に係る電気回路を示す。
【００６１】
濃度センサユニット１７０内に設けられた発光素子７０のアノード側は、電源である５Ｖに接続される。受光素子７１にて、発光素子７０から中間転写ベルト１４１に照射された赤外線の正反射光を受光すると、コレクターエミッタ間に電流が流れる。また、接地された可変抵抗１８１に流れる電流により受光素子７１のエミッタ電位を上昇させる。当該上昇したエミッタ電位は、抵抗８９を経て、オペアンプ９２、抵抗９１、及び抵抗１８３から成る非反転増幅回路により増幅される。また、当該増幅された電位は、マイクロコントローラ９３内に設けられたＡＤＣＩＩ９５に入力される。また、濃度センサユニット１７０内に設けられた受光素子７２にて、発光素子７０から中間転写ベルト１４１上のトナー画像に照射された赤外線により全方位に発生した拡散反射光の一部を受光すると、コレクターエミッタ間に電流が流れる。また、接地された可変抵抗１８０に流れる電流により受光素子７２のエミッタ電位を上昇させる。当該上昇したエミッタ電位は、抵抗８５を経て、オペアンプ８８、抵抗８７、及び抵抗１８２から成る非反転増幅回路により増幅される。また、当該増幅された電位は、マイクロコントローラ９３内に設けられたＡＤＣＩ９４に入力される。また、ＤＡＣ９６は所定の電圧をパルス状に出力する。当該出力値により、オペアンプ８２、抵抗１８４、及びＦＥＴ８３から成る定電流回路を駆動制御し、発光素子７０を任意の照射光量によりパルス点灯する。なお、ＤＡＣ９６の出力が１．０Ｖの時に、発光素子７０に対して２０ｍＡの駆動電流が印加されるように、抵抗１８４には５０Ωが選択される。
【００６２】
この様な濃度センサユニット１７０では、発光素子７０が、駆動電流２０ｍＡ、発光周期２０ｍｓｅｃ(５０Ｈｚに相当)、及びデューティ２０％(４ｍｓｅｃに相当)の条件で点灯した場合における、受光素子７１及び受光素子７２に係るセンサ出力が予め調整されている。具体的には、受光素子７１に係る調整については、図示せぬガラス板を中間転写ベルト１４１と同一の位置になるように設置した後に、可変抵抗１８１を調整してセンサ出力が４．２０Ｖとなるように調整する。なお、当該ガラス板の表面反射率は、中間転写ベルト１４１の表面反射率と同等である。同様に、受光素子７２に係る調整ついては、図示せぬ拡散反射板を、中間転写ベルト１４１と同一の位置になるように設置した後に、可変抵抗１８０を調整してセンサ出力が２．３０Ｖとなるように調整する。なお、当該拡散反射板の表面反射率は、赤外線領域で３０％であり、中間転写ベルト１４１に転写されたカラー色のトナーに係る拡散反射率と同等である。上述した調整により、センサ出力は、図４で示す電圧特性となるように調整される。なお、調整作業は、濃度センサユニット１７０を画像形成装置２から取り外した状態で、調整治具等を用いて行う。
【００６３】
次に、中間転写ベルト１４１の表面反射率の差異におけるブラック色のトナー１３４Ｋに係るセンサ検出電圧特性について、具体的に説明する。
【００６４】
画像形成装置２においては、濃度検出動作の前に正反射光検出に係るセンサ出力の調整を行う必要がある。すなわち、濃度センサユニット１７０は予め調整されているものの、中間転写ベルト１４１は製造時の個体差により反射率のばらつきが有り、さらに、中間転写ベルト１４１上にトナー画像が繰り返し転写されることから、トナー１３４が中間転写ベルトに融着するなどにより、中間転写ベルト１４１の表面反射率が変化する。中間転写ベルト１４１の表面反射率が変化すると、ブラック色のトナー画像に係る濃度検出値に誤差が生じる。例えば、中間転写ベルト１４１の表面反射率が低下していく場合には、受光素子７１の駆動電流が２０ｍＡであるとＡＤＣＩＩ９５で検出する電圧値が低下し、低濃度から高濃度までのダイナミックレンジが狭まることにより、ブラック色のトナー画像の濃度検出精度が低下する。このため、後述するように受光素子７１に係る駆動電流の調整を行う。
【００６５】
次に、濃度センサユニット１７０内に設けられた受光素子７１に係る駆動電流の調整について、図１６を参照しながら具体的に説明する。図１６に濃度センサユニット１７０内に設けられた受光素子７１の駆動電流の調整に係る動作のフローチャートを示す。
【００６６】
画像形成装置２に配設された中間転写ベルト１４１の駆動が停止した状態において、受光素子７１の駆動電流の調整に係るシーケンスが開始される(Ｓ７１)。次に手順７２に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６の出力設定が１．０Ｖ、１０ｂｉｔ／５．０Ｖであるため、ＤＡＣ９６の設定値を０ｘ０ＣＤ(２０５)とする(Ｓ７２)。なお、手順７３及び手順７４は、図８を参照しながら前述した第１の実施形態に係るフローチャートの手順２３及び手順２４と同様であるため、説明を省略する。次に手順７５に進むと、制御部１００の指令に基づき、２０×５２／{(ＤＡＣ設定値)＋５２}ｍｓｅｃをオン時間に設定する。具体的には、手順７２においてＤＡＣ９６の設定値を０ｘ０ＣＤ(２０５)と設定しているため、４．０４ｍｓｅｃをオン時間に設定する(Ｓ７５)。なお、手順７６乃至手順８１は、図８を参照しながら前述した第１の実施形態に係るフローチャートの手順２６乃至手順３１と同様であるため、説明を省略する。次に手順８０又は手順８１から手順８２に進むと、制御部１００の指令に基づき、ＤＡＣ９６の設定値が０ｘ０６６から０ｘ２２６(０．５から３．０Ｖに相当)の範囲内であるか否かを判定し、範囲内である場合(Ｙｅｓ)には手順８３に進み、範囲内でない場合(Ｎｏ)には手順８４に進む(Ｓ８２)。なお、手順８３乃至手順８６は、図８を参照しながら前述した第１の実施形態に係るフローチャートの手順３３乃至手順３６と同様であるため、説明を省略する。上述した通り、本発明の第２の実施形態においては、オン時間×電流値をオフ時間で除した値が一定になるように制御することで、受光素子７１に電流が流れることによる受光素子７１の発熱を消灯による放熱時間比により算出している。
【００６７】
次に、画像形成装置２に係る画像濃度検出の動作について、図１７及び図１８を参照しながら具体的に説明する。図１７及び図１８に画像形成装置２の画像濃度検出に係る動作のフローチャートを分割して示す。
【００６８】
中間転写ベルト１４１が駆動することにより、中間転写ベルト１４１上に転写されたブラック色パッチパターン１１３、イエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０が、濃度センサユニット１７０と対向する位置に順に走査され、画像形成装置２の画像濃度検出に係るシーケンスが開始される(Ｓ９１)。次に手順９２に進むと、制御部１００の指令に基づいて、ＤＡＣ９６の出力設定値を０ｘ０ＣＤ(１．０Ｖに相当)に設定する。なお、この時点ではＤＡＣ９６に係る出力は０Ｖである(Ｓ９２)。次に手順９３に進むと、制御部１００の指令に基づいて、制御部１００内に設けられた図示せぬＬＥＤ発光回数のカウンタを０に初期化する(Ｓ９３)。次に手順９４に進むと、制御部１００の指令に基づき、２０×５２／{(ＤＡＣ設定値)＋５２}ｍｓｅｃをオン時間に設定する。具体的には、ＤＡＣ９６の設定値を０ｘ０ＣＤ(２０５)と設定しているため、４．０４ｍｓｅｃをオン時間に設定する(Ｓ９４)。なお、手順９５乃至手順１０８は、図９及び図１０を参照しながら前述した第１の実施形態に係るフローチャートの手順４５乃至手順５８と同様であるため、説明を省略する。次に手順１０８から手順１０９に進むと、制御部１００の指令に基づいて、ＤＡＣ９６に係る出力設定を正反射光の検出用に変更する。なお、これは図１６を参照しながら前述した手順７１乃至手順８１で導出された結果を用いる。また、オン時間を設定されたＤＡＣ９６の値に基づいて２０×５２／{(ＤＡＣ設定値)＋５２}ｍｓｅｃで算出される値に設定する。さらに、ＡＤＣＩ９４及びＡＤＣＩＩ９５の検出タイミングとして、オン時間から１００μｓｅｃを引いた値を設定する(Ｓ１０９)。なお、手順１１０乃至手順１１３は、図９及び図１０を参照しながら前述した第１の実施形態に係るフローチャートの手順６０乃至手順６３と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
次に、画像濃度検出に係る出力及び検出信号について、図１９を参照しながら具体的に説明する。図１９に画像濃度検出に係る出力及び検出信号のタイミングチャートを示す。
【００７０】
中間転写ベルト１４１が１５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で駆動されることにより、中間転写ベルト１４１上に転写されたブラック色パッチパターン１１３、イエロー色パッチパターン１１２、マゼンタ色パッチパターン１１１、及びシアン色パッチパターン１１０が、濃度センサユニット１７０と対向する位置に順に走査される。ここで、濃度センサユニット１７０内に配設された発光素子７０から、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色に対応する各パッチパターンに対して、ＬＥＤ光が照射される。具体的には、各パッチパターンの先端から後端に至る長さＬ３＝１２ｍｍの領域にかけて、例えば、駆動電流２０ｍＡ、発光周期Ｔ６＝２０ｍｓｅｃ、点灯回数４回の条件で、発光素子７０からＬＥＤ光が照射される。なお、発光素子７０の発光周期を一例としてＴ６＝２０ｍｓｅｃとしたが、当該２０ｍｓｅｃに限定されるものではない。また、各パッチパターンにおける、発光素子７０の２回目から４回目のＬＥＤ光の照射に同期して、受光素子７１で正反射光に係るＡＤＣＩＩ９５の検出が行われ、受光素子７２で拡散反射光に係るＡＤＣＩ９４の検出が行われる。なお、ＤＡＣ９６の出力は、発光素子７０に係る電圧Ｖ３＝１．０Ｖ、駆動電流２０ｍＡ、発光時間Ｔ７＝４.０４ｍｓｅｃ、受光素子７２に係るＡＤＣＩ９４での検出タイミング３．９４ｍｓｅｃに依存する。なお、ブラック色のパッチパターン１１３に係るＤＡＣ９６の出力は、図１７を参照しながら前述したＤＡＣ９６の設定が、例えば、電圧Ｖ４＝１．５Ｖ、及び０ｘ１３４の場合、発光素子７０に係る駆動電流３０ｍＡ、発光時間Ｔ８＝２．９０ｍｓｅｃ、受光素子７１に係るＡＤＣＩ９４での検出タイミング２．８０ｍｓｅｃに依存する。
【００７１】
次に、画像濃度検出に係る受光素子７１に係る出力特性について、図２０乃至図２３を参照しながら具体的に説明する。図２０乃至図２３に発光素子７０を発光させた時の受光素子７１に流れる電流を増幅回路で増幅した信号に係る模式図を示す。
【００７２】
図２０に示すように、発光素子７０の駆動電流を所定の値であるＩ[Ａ]とし、３０％デューティでパルス発光させた場合には、図中の受光素子７１での受光光量に係る３つのシグナル波形のトップの高さは同一になり、センサ出力は一定である。なお、デューティが３０％であることから、図中の時間Ｔ１０は時間Ｔ９の３０％に相当する。しかし、図２１に示すように、発光素子７０の駆動電流を所定の値の２倍である２×Ｉ[Ａ]とし、３０％デューティでパルス発光させた場合には、発光素子７０が高い駆動電流により発熱するため、図中の受光素子７１での受光光量に係る３つのシグナル波形のトップの高さが同一にはならず、センサ出力は減衰している。なお、デューティが３０％であることから、図中の時間Ｔ１０は時間Ｔ９の３０％に相当する。
【００７３】
図２２に示すように、発光素子７０の駆動電流を所定の値であるＩ[Ａ]とし、２０％デューティでパルス発光させた場合には、点灯時の発光素子７０の発熱量と消灯時の発光素子７０の放熱量がバランスするため、図中の受光素子７１での受光光量に係る３つのシグナル波形のトップの高さは同一になり、センサ出力は一定である。なお、デューティが２０％であることから、図中の時間Ｔ１１は時間Ｔ９の２０％に相当する。しかし、図２３に示すように、発光素子７０の駆動電流を所定の値であるＩ[Ａ]とし、３０％デューティでパルス発光させた場合には、点灯時の発光素子７０の発熱量が消灯時の発光素子７０の放熱量を上回り発光光量が徐々に減衰するため、図中の受光素子７１での受光光量に係る３つのシグナル波形のトップの高さが同一にはならず、センサ出力は減衰している。なお、デューティが３０％であることから、図中の時間Ｔ１０は時間Ｔ９の３０％に相当する。なお、発光素子７０の発熟量と放熱量に起因した発光光量減衰の関係は、発光素子７０の熱抵抗、及び発光時の周囲温度特性等によって異なることから、個々の発光素子７０の選択に応じて適宜最適値を決定する。
【００７４】
以上、第２の実施形態に係る画像形成装置２によれば、現像器１３０で形成されたトナー画像を中間転写ベルト１４１に転写した後に記録媒体５に２次転写する構成とし、且つ、濃度センサユニット１７０の調整方法を異なる構成としても、例えば赤外線ＬＥＤである発光素子７０において、駆動電流と点灯時間の積を非点灯時間で割った値が常に一定値になるように発光素子７０の制御を行うことにより、例えばフォトトランジスタである受光素子７１及び受光素子７２において、応答特性に応じた検出制御が行える。したがって、特に、受光素子７１での受光光量が少なく応答特性が十分ではないトナー濃度領域でも精度良くトナー濃度を検出することが可能である。さらに、発光素子７０をパルス点灯することにより、従来は点灯後に必要であった光源を熱的に安定化させるまでの待機時間が不要となることから、画像形成装置１の電源投入時における装置の初期化時間を短縮できる。
【００７５】
なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態においては、画像形成装置１をカラーのタンデム方式によるプリンタ、及び画像形成装置２をカラーのタンデム中間転写方式によるプリンタとして説明したが、本実施形態の画像形成装置１及び画像形成装置２を、複写機、インクジェットプリンタ、モノクロプリンタ、ファクシミリ装置、及び複合装置などに設けても良い。また、転写ベルト３１又は中間転写ベルト１４１をパッチパターンの像担持体として用いる構成として説明したが、感光体ドラム２１又は感光体ドラム１３１上のトナー画像を直接検出することにより、各色のトナー２４に係る濃度を検出する構成に適用しても良い。また、タンデム方式の構成に限定されるものではなく、例えば４サイクル方式による構成としても良い。また、定電流回路はオペアンプを用いた回路による構成として説明したが、複数の抵抗を切り替えて段階的に電流値を変更する構成としても良い。また、濃度センサユニット６０及び濃度センサユニット１７０においては、正反射光を受光することよりブラック色のトナー２４Ｋを検出し、且つ、拡散反射光を受光することによりカラー色のトナー２４を検出する構成として説明したが、偏光フィルタを用いてブラック色及びカラー色のトナー２４に係る検出値の差分に基づき、カラー色及びブラック色のトナー濃度をそれぞれ計測する構成としても良い。
【００７６】
同様に、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態においては、発光素子７０を赤外線ＬＥＤとして説明したが、可視光領域又は紫外線領域のＬＥＤ等を適用しても良い。また、画像形成装置１及び画像形成装置２に係る現像器２０及び現像器１３０は、ブラック色、イエロー色、マゼンタ色、及びシアン色の４色に対応する画像情報を現像する４つの現像器から構成されるが、ブラック色を除いた３つのカラー色に対応する現像器のみで構成しても良い。同様に、それぞれブラック色に対応する画像情報を現像する２つの現像器２０Ｋ又は２つの現像器１３０Ｋのみ構成しても良い。このように、現像器２０又は現像器１３０に係る個数、色の組み合わせ、及び配設位置等の構成は限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の画像形成装置内に設けられた濃度センサユニットを示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の画像形成装置内に設けられた濃度センサユニット及び濃度センサユニットに接続した部分の制御部に係る電気回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る４色のパッチパターンの検出電圧値に対する画像濃度値を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る濃度センサユニットに関連した構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る転写ベルト上に形成された各色のトナー濃度検出用のパッチパターンを示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度補正の動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る濃度センサユニット内に設けられたブラック色に対応する受光素子の駆動電流調整の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度検出の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度検出の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度検出の出力及び検出信号を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る転写ベルトの表面反射率の差異におけるブラック色のトナー画像のセンサ検出電圧特性を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の画像形成装置に係る転写ベルトでの表面反射率に依存した受光素子の立ち上がり応答特性を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の画像形成装置を示す構成図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の画像形成装置内に設けられた濃度センサユニット及び濃度センサユニットに接続した部分の制御部に係る電気回路を示す回路図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る濃度センサユニット内に設けられた受光素子の駆動電流調整の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度検出の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度検出の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る画像濃度検出の出力及び検出信号を示すタイミングチャートである。
【図２０】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る発光素子を発光させた時のブラック色に対応する受光素子に流れる電流を増幅回路で増幅した信号を示す模式図である
【図２１】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る発光素子を発光させた時のブラック色に対応する受光素子に流れる電流を増幅回路で増幅した信号を示す模式図である
【図２２】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る発光素子を発光させた時のブラック色に対応する受光素子に流れる電流を増幅回路で増幅した信号を示す模式図である
【図２３】本発明の第２の実施形態の画像形成装置に係る発光素子を発光させた時のブラック色に対応する受光素子に流れる電流を増幅回路で増幅した信号を示す模式図である
【符号の説明】
【００７８】
１  画像形成装置
２  画像形成装置
３  用紙搬送経路
４  用紙搬送経路
５  記録媒体
１０  給紙部
１１  用紙カセット
１２  ホッピングローラ
１３  プレッシャローラ
１４  レジストローラ
２０，２０Ｋ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ  現像器
２１Ｋ，２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ  感光体ドラム
２２Ｋ  帯電ローラ
２３Ｋ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ  ＬＥＤヘッド
２４，２４Ｋ  トナー
２５Ｋ  トナーカートリッジ
２６Ｋ  トナー供給ローラ
２７Ｋ  現像ローラ
２８Ｋ  現像ブレード
２９Ｋ  クリーニングブレード
３０  転写部
３１  転写ベルト
３２  転写ベルト駆動ローラ
３３  転写ベルト従動ローラ
３４Ｋ，３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ  転写ローラ
３５  転写ベルトクリーニングブレード
３６  廃トナーボックス
４０  定着部
４１  定着ローラ
４２  加圧ローラ
５０  排出部
５１  搬送ローラ
５２  搬送コロ
５３  用紙ガイド
５４  排出ローラ
５５  排出コロ
５６  排紙トレイ
６０  濃度センサユニット
７０  発光素子
７１  受光素子
７２  受光素子
８０  抵抗
８１  抵抗
８２  オペアンプ
８３  ＦＥＴ
８４  抵抗
８５  抵抗
８６  可変抵抗
８７  抵抗
８８  オペアンプ
８９  抵抗
９０  可変抵抗
９１  抵抗
９２  オペアンプ
９３  マイクロコントローラ
９４  ＡＤＣＩ
９５  ＡＤＣＩＩ
９６  ＤＡＣ
１００  制御部
１０１  シアン現像バイアス設定部
１０２  マゼンタ現像バイアス設定部
１０３  イエロー現像バイアス設定部
１０４  ブラック現像バイアス設定部
１１０  シアン色パッチパターン
１１１  マゼンタ色パッチパターン
１１２  イエロー色パッチパターン
１１３  ブラック色パッチパターン
１２０  給紙部
１２１  用紙カセット
１２２  ホッピングローラ
１２３  プレッシャローラ
１２４  レジストローラ
１２５  ２次転写ローラ
１３０，１３０Ｋ，１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ  現像器
１３１，１３１Ｋ  感光体ドラム
１３２Ｋ  帯電ローラ
１３３Ｋ  ＬＥＤヘッド
１３４Ｋ  トナー
１３５Ｋ  トナーカートリッジ
１３６Ｋ  トナー供給ローラ
１３７Ｋ  現像ローラ
１３８Ｋ  現像ブレード
１３９，１３９Ｋ  クリーニングブレード
１４０  中間転写部
１４１  中間転写ベルト
１４２  中間転写ベルト駆動ローラ
１４３  中間転写ベルト従動ローラ
１４４Ｋ，１４４Ｙ，１４４Ｍ，１４４Ｃ  中間転写ローラ
１４５  コロナ帯電器
１５０  定着部
１５１  定着ローラ
１５２  加圧ローラ
１６０  排出部
１６１  排出ローラ
１６２  排出コロ
１６３  用紙ガイド
１６４  排紙トレイ
１７０  濃度センサユニット
１８０  可変抵抗
１８１  可変抵抗
１８２  抵抗
１８３  抵抗
１８４  抵抗
Ｌ１  距離
Ｌ２  幅
Ｌ３  長さ
Ｔ１  発光周期
Ｔ２  発光時間
Ｔ３  発光時間
Ｔ４  立ち上がり時間
Ｔ５  立ち上がり時間
Ｔ６  発光周期
Ｔ７  発光時間
Ｔ８  発光時間
Ｔ９  時間
Ｔ１０  時間
Ｔ１１  時間
Ｖ１  電圧
Ｖ２  電圧
Ｖ３  電圧
Ｖ４  電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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