(57)【要約】【課題】複数の特性の異なるダイオードを備え、温度変化に応じて、発光素子と接続するダイオードを切り換え、発光量を安定させる。【解決手段】濃度測定装置１は、測定対象に向けて光を照射する発光素子と、測定対象からの反射光を受光して受光量に応じて電流又は電圧を出力する受光素子を備え、電源からグランドの間で直列に発光素子と接続され、それぞれ特性の異なる複数種のダイオードと、複数種のダイオードのうち、発光素子と接続するダイオードを選択し、切り換えるための切替部と、発光素子の周囲温度を検出する温度検出体と、温度検出体の出力が入力され、発光素子の周囲温度に応じて、切替部を制御して、発光素子に接続されるダイオードを切り換える制御部９を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に向けて光を照射する発光素子と、測定対象からの反射光を受光して受光量に応じて電流又は電圧を出力する受光素子を備えた濃度測定装置において、
電源からグランドの間で直列に前記発光素子と接続され、それぞれ特性の異なる複数種のダイオードと、
複数種の前記ダイオードのうち、前記発光素子と接続する前記ダイオードを選択し、切り換えるための切替部と、
前記発光素子の周囲温度を検出する温度検出体と、
前記温度検出体の出力が入力され、前記発光素子の周囲温度に応じて、前記切替部を制御して、前記発光素子に接続される前記ダイオードを切り換える制御部を備えることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
前記ダイオードのうちの１つは、ショットキーバリアダイオードであり、
前記ショットキーバリアダイオードには、バイアス電流を流しておくための電源が接続されていることを特徴とする請求項１記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記ダイオードのうちの１つは、温度の上昇に伴って順方向電圧が降下するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の濃度測定装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像等の測定対象に光を照射し、その反射光を受光素子で受光して濃度の測定を行う濃度測定装置に関する。又、この濃度測定装置を備えた、複合機、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、感光体ドラムや中間転写ベルト上のトナー像の濃度など、測定対象の表面に光を照射し、受光量によって出力が変化する受光素子で反射光を受光させ、濃度を測定する濃度測定装置が存在する。例えば、濃度測定装置は、測定対象の地肌部分（例えば、感光体ドラムや中間転写ベルト）と、地肌への付着物（例えば、トナー）との光の反射率や吸収率等の差から、地肌における付着物の分布の度合（濃度）により、受光素子の出力が異なることを利用して、濃度を測定する。
【０００３】
そして、測定対象に光を照射する発光素子には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）がよく用いられるが、一般にＬＥＤは、温度により発光量（強度）が変動するという温度特性を有する（通常、ＬＥＤは、熱による格子振動の増加等で、温度上昇とともに発光量が下がる）。例えば、物体の有無や位置を判定するためのセンサであるフォトインタラプタなどのＬＥＤでは、多少の発光量変動は問題はないが、濃度測定装置のように受光素子のアナログ出力電圧（電流）の大きさに基づき処理を行う場合、発光量の変動は問題がある。即ち、周囲温度により、同一濃度のものについて濃度を測定しても、測定結果が異なり、正確な濃度測定、検出を行えない場合があるという問題がある。尚、ＬＥＤに限らず電球や蛍光灯にも温度特性は存在する。
【０００４】
このような、周囲温度により、ＬＥＤの発光量の変動に対策を施した画像形成装置の一例が特許文献１に記載されている。具体的に、特許文献１には、発光素子と受光素子を備え、被測定物に発光素子から光を照射し、被測定物からの反射光或いは透過光を受光素子にて検知し、測定対象である媒質の存在や媒質の量による反射率や透過率の変化を検出する光学検出装置を有し、光学検出装置は、発光素子に流す電流値を決定する電流制御回路と、パルスの時間幅の制御を行う制御回路とを有する光線遮断手段を備える画像形成装置が記載されている。この構成により、発光素子の温度特性等で、十分な光量を得られない場合、発光素子での発光をパルス化し、発光素子での電流を大きくし、光量を増加させようとする（特許文献１：請求項１、請求項２、段落［００１２］、［００３２］、［００３３］等参照）。
【特許文献１】特開平１１−１９４６６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、従来、ダイオードを用いて、発光素子の温度補償を行うことがある。一般に、ｐｎ接合のシリコンダイオードは温度上昇とともに順方向電圧が低下する。この特性を利用し、例えば、ＬＥＤにシリコンダイオードを直列接続することで、温度上昇でＬＥＤの光量が減少しても、シリコンダイオードの順方向電圧が下がるので、その低下分だけＬＥＤへの印加電圧が大きくなり、ＬＥＤの光量が維持されやすい。
【０００６】
しかし、通常、ＬＥＤに接続されるダイオードは１種のみであるが、ＬＥＤの光量は、温度変化に対し、線形（一次関数的に）に変化するとは限らない。例えば、常温（２５°Ｃ程度）を基準として、５０°Ｃ（常温＋２５°Ｃ）での発光量の減少量と、０°Ｃ（常温−２５°Ｃ）の発光量の増加量は、同じとならない場合が多い。そして、濃度測定装置は、例えば、画像形成装置の機内に設けられ、その画像形成装置の機内温度は、冬期の気温や連続印刷による熱の発生等により、例えば、０°Ｃ〜６０°Ｃの間で変動する。このような温度変化が存在しうる状況で、ダイオード１種のみで、いかなる温度でもＬＥＤの発光量の安定させる（一定で保つ）ことは難しく、限界があるという問題がある。
【０００７】
尚、特許文献１記載の発明によれば、発光素子をパルス発光させ、一定以上の光量は確保できると考えられるが、受光素子の出力もパルス化し、サンプリング処理や、ピーク検出等、パルス化に対応するための回路、構成が別途必要であり、製造コスト上昇の問題がある。又、特許文献１記載の発明では、パルス化してはいるが、ＬＥＤの定格電流を超えて電流を流す場合も考えられ、ＬＥＤの寿命の点でも問題があり、弊害も多い。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑み、複数の特性の異なるダイオードを備え、温度変化に応じて、発光素子と接続するダイオードを切り換えることで、発光素子の温度による発光量の変動を抑える補償を適切に行い、発光量を安定させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解消するために、請求項１記載の濃度測定装置は、測定対象に向けて光を照射する発光素子と、測定対象からの反射光を受光して受光量に応じて電流又は電圧を出力する受光素子を備え、電源からグランドの間で直列に前記発光素子と接続され、それぞれ特性の異なる複数種のダイオードと、複数種の前記ダイオードのうち、前記発光素子と接続する前記ダイオードを選択し、切り換えるための切替部と、前記発光素子の周囲温度を検出する温度検出体と、前記温度検出体の出力が入力され、前記発光素子の周囲温度に応じて、前記切替部を制御して、前記発光素子に接続される前記ダイオードを切り換える制御部を備えることとした。
【００１０】
この構成によれば、制御部は、発光素子の周囲温度に応じて、発光素子に接続するダイオードを切り換えるので、温度により、それぞれ特性の異なる補償用のダイオードに切り換えつつ、発光素子に接続することができる。従って、発光素子の発光量（強度）を、温度によらず安定させることが容易になる。
【００１１】
又、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ダイオードのうちの１つは、ショットキーバリアダイオードであり、前記ショットキーバリアダイオードには、バイアス電流を流しておくための電源が接続されていることとした。
【００１２】
ショットキーバリアダイオードには、順方向電流の大きさによっては、温度変化の影響を受けず、順方向電圧がほとんど変化しないものが存在するところ、この構成によれば、前記ダイオードのうちの１つは、ショットキーバリアダイオードであるので、温度が変化しても発光素子に印加される電圧を一定に保つことができる。例えば、発光素子のうち、ＬＥＤは、低温時では発光量が大きくは変化しないものが存在するところ、ショットキーバリアダイオードを選択し、発光素子に接続すれば、光量の安定化を図ることができる。
【００１３】
又、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の発明において、前記ダイオードのうちの１つは、温度の上昇に伴って順方向電圧が降下するものであることとした。
【００１４】
この構成によれば、ダイオードのうちの１つは、ダイオードの一般的な特性としての温度の上昇に伴って順方向電圧が降下するものであるので、温度が上昇した場合、発光量が低下する発光素子でも、ダイオードの順方向電圧が下がるので、直列に接続される発光素子に印加される電圧は相対的に高くなる。従って、発光素子の発光量は、ダイオードを接続しない場合に比べ、大きく低下せず、温度上昇に対しての発光量の補償を行うことができ、発光素子の発光量の安定化を図ることができる。
【００１５】
又、請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の濃度測定装置を備えることとした。
【００１６】
この構成によれば、発光素子の発光量が安定している濃度測定装置を有するので、例えば、形成するトナー像等の画像の濃度を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
上述したように、本発明によれば、濃度測定装置の発光素子の光量を温度によらず、維持できるので、トナー像等の適切な濃度測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１〜図８に基づき、本発明の実施形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。
【００１９】
（画像形成装置の概略構成）
まず、図１及び２に基づき、本実施形態に係る濃度測定装置１を含む複合機２（画像形成装置に相当）について構造、動作の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る複合機２の構成の一例を示す正面模型的断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成ユニット６０の構成の一例を示す拡大模型的断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の複合機２は、正面前方に操作パネル３を有し、最上部に原稿カバー２ａを有し、その下部に画像読取部４を有する。又、内部に給紙部５ａ、搬送路５ｂ、画像形成部６、定着部７、中間転写部８を主構成として有する。
【００２１】
前記操作パネル３（破線で図示）は、メニュー画面を表示し、タッチパネルにより機能の設定入力が可能な液晶表示部３１や、スタートキー、コピー、プリンタ、スキャナ、ＦＡＸのうち使用する機能を選択するための機能選択キー３２等が設けられる。従って、使用者は、操作パネル３を操作して複合機２の動作の設定入力を行うことができる。
【００２２】
前記画像読取部４は、上面にコンタクトガラス４１を備え、コピー時やスキャン時、コンタクトガラス４１に載置された原稿を読み取る。そして、画像読取部４内に、露光ランプ、ミラー、レンズ、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤ）等（いずれも不図示）が配され、原稿に光を照射し、その反射光をイメージセンサに導き、イメージセンサの出力をＡ／Ｄ変換して原稿の画像データを得る。そして、原稿カバー２ａは、図１の紙面奥側に支点を有し上下に開閉可能であり、コンタクトガラス４１に載置された原稿を押さえる。尚、原稿カバー２ａに変え、複数の原稿を１枚ずつ連続的、自動的に画像読取部４の読み取り位置に送り出す原稿搬送装置（不図示）が取り付けられても良い。
【００２３】
前記給紙部５ａは、本体内最下部に配され、その内部にコピー用紙、ラベルシート、ＯＨＰシート等、各種、各サイズのシートが収容される。給紙部５ａ（本実施形態では２つ）は、画像形成を行う旨が複合機２に入力されると、１枚ずつシートを搬送路５ｂに送り出す。前記搬送路５ｂは、複合機２の内部左側を垂直上方にシートを給紙部５ａから排出トレイ５１まで搬送する通路である（図１に搬送方向を破線矢印で図示）。搬送路５ｂには、シートを案内するためのガイド板５２や、モータ、ギア等からなる駆動機構（不図示）に接続され回転駆動する搬送ローラ対５３、５４が設けられる。又、シートを２次転写ローラ８６と中間転写ベルト８４のニップにタイミングを合わせて進入させるレジストローラ対５５が、２次転写ローラ８６の下方に設けられる。
【００２４】
次に、図１及び図２に基づき、画像形成部６を説明する。図１に示すように、画像形成部６は、給紙部５ａの上方かつ、中間転写部８の下方に設けられる。そして、画像形成部６は、図１の左側から、ブラック用の画像形成ユニット６０Ｋ、イエロー用の画像形成ユニット６０Ｙ、マゼンタ用の画像形成ユニット６０Ｍ、シアン用の画像形成ユニット６０Ｃの順で並列された複数の画像形成ユニット６０と、その下方に設けられ、複数の感光体ドラム６２に対しレーザ光による走査・露光を行う露光部６１で構成される。又、各画像形成ユニット６０Ｋ〜６０Ｃは、ベルト清掃装置８５と２次転写ローラ８６との間で、中間転写ベルト８４に近接して並列配置される。尚、各画像形成ユニット６０Ｋ〜６０Ｃの配置の順番は変更可能である。
【００２５】
ここで、使用するトナーの色が異なるものの、各画像形成ユニット６０Ｋ〜６０Ｃは構造が共通するので、以下では特に説明する場合を除き、「Ｋ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」の記号は省略し、共通する部材に同一の符号を用いつつ、図２に基づき、各画像形成ユニット６０について説明する。尚、図２中の矢印は、各部材の回転方向を示す。
【００２６】
図２に示すように、各画像形成ユニット６０は、周面にトナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム６２と、帯電部６３、現像部６４、清掃部６５等で構成される。そして、各画像形成ユニット６０では、ユーザ端末１００等から受信した文字や図形、模様等の画像データに基づき、露光部６１により各感光体ドラム６２上に静電潜像が形成され、この静電潜像を各現像部６４により可視像（トナー像）に現像する。
【００２７】
像担持体としての感光体ドラム６２は、アルミニウム等で構成される導電性基体の外周面に、感光層を設けた円筒状の部材であり、その表面にトナー像を担持する。尚、本実施形態の感光体ドラム６２は、周面にアモルファスシリコンの感光層を有する。
【００２８】
帯電部６３は、感光体ドラム６２の表面を所定電位に帯電させる。本実施形態の帯電部６３は、感光体ドラム６２を帯電させ、放電ワイヤＷを電極として高電圧印加部６３ａ（図３参照）により高電圧（絶対値が大きい）を印加して放電するコロナ放電器である。尚、ローラ、ブラシ等による帯電を行っても良い。露光部６１は、画像データにあわせて半導体レーザ装置（不図示）のＯＮ／ＯＦＦを行い、形成すべき画像の画像データにあわせレーザ光を照射し、帯電後の感光体ドラム６２の走査・露光を行って、静電潜像を形成する。尚、露光部６１には、例えば、アレイ上のＬＥＤユニットが採用されてもよい。現像部６４は、トナーを収容し、トナーを所定の電位に帯電させる。又、現像部６４には、トナーを担持する現像ローラ６４ａが設けられ、現像時には現像ローラ６４ａに所定電圧を印加して、トナーを飛翔させて静電潜像が形成された感光体ドラム６２にトナーを供給する。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。
【００２９】
清掃部６５は、感光体ドラム６２の軸線方向に沿って当接するクリーニング部材としてのブレード６５ａ及び摺擦ローラ６５ｂを有する。ブレード６５ａを当接させ、又、摺擦ローラ６５ｂを感光体ドラム６２と同方向に回転させ摺擦、研磨することにより、感光体ドラム６２から中間転写ベルト８４に転写されずに残留したトナーや感光体ドラム６２に付着した水分、帯電生成物等を回収、除去する。
【００３０】
次に、図１に戻り、中間転写部８を説明する。中間転写部８は、各感光体ドラム６２からトナー像が１次転写され、シートに２次転写を行う部分であり、駆動ローラ８１、２本の従動ローラ８２（８２ａ、８２ｂ）、４本の１次転写ローラ８３、これら複数のローラに周回可能に張架される中間転写体としての無端状の中間転写ベルト８４、ベルト清掃装置８５、２次転写ローラ８６等で構成される。駆動ローラ８１は、２次転写ローラ８６に対向して配されるローラで、中間転写部８のうち図１の左方に配される。この駆動ローラ８１には、モータ・ギア等から構成される駆動機構（不図示）が接続され、駆動ローラ８１は回転駆動する。
【００３１】
この駆動ローラ８１により、中間転写ベルト８４は、図１で時計回りに周回する。各１次転写ローラ８３は、各感光体ドラム６２に対向して配され、感光体ドラム６２に向けて中間転写ベルト８４に圧接し、感光体ドラム６２と１次転写ローラ８３の間に中間転写ベルト８４が挟まれる。ベルト清掃装置８５は、図１においてシアン用画像形成ユニット６０Ｃの右側に設けられ、２次転写後に中間転写ベルト８４表面に残留するトナー等を除去し、回収する。又、２次転写ローラ８６は、駆動ローラ８１に対向し、駆動ローラ８１方向に中間転写ベルト８４に圧接する。
【００３２】
ここで、トナー像の転写プロセスを説明すると、各１次転写ローラ８３には、所定の電圧が印加され、各感光体ドラム６２が担持する各色のトナー像は、中間転写ベルト８４表面にタイミングを合わせて重ね合わされ、１次転写される。そして、レジストローラ対５５はタイミングをあわせてシートを搬送し、中間転写ベルト８４上のトナー像とシートが中間転写ベルト８４と２次転写ローラ８６のニップに同時に進入する。この時、２次転写ローラ８６に、所定の電圧が印加され、その結果、中間転写ベルト８４からシートにトナー像が転写される。
【００３３】
前記定着部７は、２次転写部の上方に配され、２次転写されたトナー像をシートに定着させる。また、定着部７は、本実施形態では、シートのトナー像に接し、発熱体を内蔵する加熱ローラ７１と、これに圧接する加圧ローラ７２とを有し、加熱ローラ７１と加圧ローラ７２のニップに２次転写後のシートを進入させてトナー像をシートに定着させる。そして、定着の完了後のシートは排出トレイ５１に排出され、画像形成が完了する。
【００３４】
（複合機のハードウェア構成）
次に、図３に基づき、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１を含む複合機２のハードウェア構成の一例について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１を含む複合機２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００３５】
まず、図３に示すように、本実施形態の複合機２の各部、各部材の動作制御のため制御部９が設けられる。制御部９は、複合機２を構成する画像形成部６や中間転写部８等の各部と接続され、例えば、感光体ドラム６２等の回転、帯電、現像等の多様な制御を行う。
【００３６】
そして、例えば制御部９に、ＣＰＵ９１、記憶部９２等が設けられる。前記ＣＰＵ９１は、中央演算処理装置であり、制御用プログラム、データに基づき、複合機２の各部に制御信号を発し、各部からの信号を受け、各種演算等を行う。又、記憶部９２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュＲＯＭ等の揮発性と不揮発性の記憶装置を組み合わせて構成される。記憶部９２は、制御プログラム、制御データ、画像データ、設定データ等のデータを記憶する。
【００３７】
そして、本実施形態の濃度測定装置１の構成（図３の２点鎖線での囲線）を説明すると、濃度測定装置１は、具体的に、制御部９（ＣＰＵ９１）と、各感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４に対向して複数設けうるものであり、制御部９に接続されるセンサ部１０（発光素子としてのＬＥＤ１１ａを備える発光部１１と、受光素子としてのフォトダイオード１２０を備える受光部１２Ａ、１２Ｂを具備、図４（ａ）参照）と、制御部９の指示を受けつつセンサ部１０の発光素子を点灯させるための点灯回路１４と、制御部９に接続される温度センサＳ（温度検出体に相当）等により構成される。そして、制御部９は、複合機２の動作の制御を行うが、複合機２に内蔵される濃度測定装置１の制御部９としても機能する。尚、濃度測定装置１専用の制御回路を設けてもよい。又、センサ部１０や点灯回路１４の詳細は後述する。
【００３８】
このように、制御部９には、濃度測定装置１のセンサ部１０が接続され、制御部９は、濃度測定装置１の点灯回路１４を制御して発光部１１の発光を制御し、又、受光部１２Ａ、１２Ｂの出力を受け、記憶部９２のデータを参照して、例えば、ＣＰＵ９１が、濃度測定装置１が読み取ったパターン画像のトナー像の濃度を演算する。
【００３９】
そして、本実施形態の複合機２の内部には、機内温度を検出するため、例えば、サーミスタ等の温度センサＳ（温度検出体に相当、図１参照）が設けられる。通常、環境温度の変化に応じ、画像形成条件（濃度の調整等）を変化させるなど、複合機２には、１又は複数の温度センサＳが内蔵され、本実施形態の濃度測定装置１の温度センサＳは、複合機２の制御用の温度センサＳと、共用される。尚、図１では、濃度測定装置１の各センサ部１０に隣接して温度センサＳを設ける場合を示しているが、機内に設置する温度センサＳは、１つでもよい。そして、温度センサＳは、制御部９に接続され、制御部９には、温度センサＳの出力が入力される。これにより、制御部９は、複合機２の機内温度や、センサ部１０の周囲温度を認識する。
【００４０】
又、図３では、便宜上１台ずつのみ図示するが、複合機２には、１又は複数のユーザ端末１００（例えば、パーソナルコンピュータ）やＦＡＸ装置２００とネットワークや公衆回線等で接続される。これにより、複合機２は、ユーザ端末１００から画像データ等の送信を受けて印刷や（プリンタ機能）、画像読取部４で読み取った画像をユーザ端末１００や記憶部９２に送信することや（スキャナ機能）、相手方ＦＡＸ装置２００と画像データの送受信や受信データの印刷（ＦＡＸ機能）を行うことができる。
【００４１】
そして、本実施形態の複合機２では、濃度調整用パターン画像Ｐ１（詳細は後述、図４（ｂ）参照）を読み取り、形成しようとした理想的な濃度に対し、ずれがある場合、制御部９は、現像部６４の現像ローラ６４ａに印加する現像バイアスを実際に調整、制御する現像バイアス印加部６４ｂに指示を出し、トナーの飛翔量を調整することや、１次転写ローラ８３や２次転写ローラ８６に印加する転写バイアスを実際に調整、制御する転写バイアス印加部８７に指示して、転写効率を調整することで濃度調整を行うことができる。
【００４２】
又、像流れ検出用パターン画像Ｐ２（詳細は後述、図４（ｃ）参照）を読み取り、像流れの発生を確認した場合、制御部９は、感光体ドラム６２をトナーで研磨して清掃するエージングを制御し、実行する。具体的に、エージングとは、感光体ドラム６２の周面全体にわたり、一定濃度（例えばベタ塗り）のトナー像を形成した状態で、清掃部６５のブレード６５ａや摺擦ローラ６５ｂを感光体ドラム６２に当接させ、一定時間、感光体ドラム６２を回転させ、感光体の表面を研磨し、像流れを解消する。そして、制御部９は、各画像形成ユニット６０や清掃部６５を制御してエージング動作を実行できる。尚、トナーには、研磨を効果的に行うため、研磨成分を含ませても良い。
【００４３】
（濃度測定装置１の読み取り）
次に、図１乃至４に基づき、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１の構成及びトナー像の読み取りについて説明する。図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１のセンサ部１０の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、感光体ドラム６２又は中間転写ベルト８４上に形成された濃度調整用パターン画像Ｐ１の一例であり、（ｃ）は、各感光体ドラム６２上に形成される像流れ検出用パターン画像Ｐ２の一例である。尚、パターン画像の画像データは、記憶部９２（図３参照）に記憶され、必要に応じて読み出され、利用される。
【００４４】
濃度測定装置１は、感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４に形成されたトナー像を読み取り、トナー像の濃度を検出するために設けられる。そして、この濃度測定装置１は、画像形成部６により形成されるトナー像としてのパターン画像を読み取り、パターン画像でのトナーの濃度を測定する。尚、パターン画像の形成と濃度測定は、電源投入時や画像形成枚数が一定に達した場合、複合機２が印刷を終了してから一定時間を経過した場合、使用者が操作パネル３を操作して実行を指示した場合等、所定のタイミングで行われる。
【００４５】
そこで、図４（ａ）に基づき、濃度測定装置１において、実際に、感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４に形成されたパターン画像の読み取りを実行するセンサ部１０の構成を説明する。
【００４６】
本実施形態の濃度測定装置１のセンサ部１０は、発光部１１と受光部１２Ａ、１２Ｂを有し、発光部１１は、例えば、ＬＥＤ１１ａやレーザダイオード等の発光素子で構成でき（以下では、ＬＥＤ１１ａを具備するものとして説明）、測定対象となるパターン画像が形成された感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４の表面を照射する。一方、受光部１２Ａ、１２Ｂは、フォトダイオード１２０やフォトトランジスタ等の受光により電流（電圧）を出力する受光素子で構成できる。
【００４７】
このとき照射された光は偏光板１５ＡによってＰ波（入射面に平行な光）、Ｓ波（入射面に垂直な光）に分離されＰ波のみが感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４上のトナー像へ到達する。トナー像へ照射された光は再びＰ波、Ｓ波の成分を持ちながら反射し受光部１２Ａ、１２Ｂへ照射される。この反射光の光路上には、偏光板１５Ｂが設けられ、反射光はＰ波、Ｓ波に分離され、それぞれの成分が、受光部１２Ａ（Ｓ波反射光用の受光素子）、１２Ｂ（Ｐ波反射光用の受光素子）へ照射され受光される。
【００４８】
ここで、例えば、感光体ドラム６２でのトナー像の濃度測定を例に挙げて説明すると、感光体ドラム６２の表面は、光沢度の高いシリコン等の感光層を有するので、感光体ドラム６２の表面に光を照射したときの反射光は、物体表面に平行な方向に偏りやすい性質をもつ。従って、発光部１１から偏光板１５Ａを通して照射され、感光体ドラム６２表面で反射されるＰ波は、偏光をあまり乱されず、偏光板１５Ｂを通過し、受光部１２Ｂで受光される。尚、中間転写ベルト８４においても、離型層等が設けられ、反射光におけるＰ波とＳ波の割合は、トナーと異なる。一方、誘電体であるトナーに照射されるＰ波は偏光が乱され、Ｐ波とＳ波を含む反射光となって、偏光板１５Ｂで分離され、受光部１２Ａ、１２Ｂで各々受光される。
【００４９】
従って、トナー像に光を照射した場合、感光体ドラム６２の表面に対し、トナーが付着する領域の割合により、受光部１２Ｂで受光されるＰ波の受光量や、受光部１２Ａで受光されるＳ波の受光量の割合は変化する。従って、トナー像を読み取った場合、受光部１２Ａ、１２Ｂの出力は、トナー像での濃度によって、それぞれの出力比率は異なる（例えば、トナー像の濃度が高いほど（トナーの分布率が高いほど）、感光体ドラム６２からのＰ波成分が少なくなり、受光部１２Ｂの出力は小さくなる）。
【００５０】
このように、トナー像の濃度と受光部１２Ａ、１２Ｂの出力比率には、対応する関係があり、その関係を予め実験等で取得しておき、例えば、制御部９の記憶部９２（図５参照）に、色ごとにトナー像の濃度と出力比率との対応関係をデータとして、例えば、テーブル化して記憶しておく。そして、濃度測定（検出）の際、受光部１２Ａ、１２Ｂの出力を受け、制御部９に配されるＣＰＵ９１（図５参照）が、テーブルを参照し、各受光部１２の出力からトナー像の濃度を演算し、測定する。
【００５１】
尚、図３に示すように、ＣＰＵ９１から発光部１１の発光のＯＮ／ＯＦＦや発光量の調整等の指示に基づき、発光部１１の発光を行う点灯回路１４を設けることができる。又、ＣＰＵ９１で扱えるように、受光部１２Ａのアナログ出力をディジタル値に変換するＳ波用のＡ／Ｄ変換部１３Ａを設けることができ、又、受光部１２Ｂのアナログ出力をディジタル値に変換するＰ波用のＡ／Ｄ変換部１３Ｂを設けることができる。
【００５２】
ここで、濃度測定装置１が読み取るトナー像を例示すると、図４（ｂ）に示すように、各感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４上に形成され、複数の、濃度や色の異なるパッチで構成され、形成使用とした各パッチの濃度と形成されたトナー像の濃度に問題がないかを確認する濃度調整用（画像品質確認用）パターン画像Ｐ１を読み取ることができる。
【００５３】
図４（ｂ）に示すように、濃度調整用パターン画像Ｐ１は、例えば、感光体ドラム６２や中間転写ベルト８４の主走査方向の略中心位置に、回転方向（副走査方向）に延びて形成される。そして、この画像を読み取る位置に濃度測定装置１のセンサ部１０が配される。尚、濃度調整用パターン画像Ｐ１の形成位置及びセンサ部１０の設置の位置は、中央位置に限られず中間転写ベルト８４の主走査方向内において適宜設定できる。
【００５４】
又、他のトナー像を例示すると、図４（ｃ）に示すように、濃度測定装置１は、像流れの発生度合を確認し、感光体ドラム６２の表面の清掃を行うエージング動作（感光体ドラム６２にトナーをのせ、清掃部６５により研磨する動作）の必要性の確認のための像流れ検出用パターン画像Ｐ２を読み取ってもよい。この像流れ検出用パターン画像Ｐ２は、均一の濃度（例えば、５０％）で帯状に形成される。
【００５５】
図４（ｃ）に示すように、例えば、各色の像流れ検出用パターン画像Ｐ２は、センサ部１０の設置位置に対応して、中間転写ベルト８４や感光体ドラム６２の主走査方向の略中心位置に、中間転写ベルト８４の周回方向（副走査方向）に延び、少なくとも各感光体ドラム６２１周分の長さを有して形成される。尚、像流れとは、帯電部６３による帯電動作により生成された帯電生成物が感光体ドラム６２への付着や、水分に溶けつつ感光体ドラム６２に付着した帯電生成物により生じる。像流れが生ずると、静電潜像が乱され、流れたような画像が形成され、画像品質の劣化を招き問題がある。従って、像流れが重度であるほど、像流れ検出用パターン画像Ｐ２での濃度ムラは激しくなる。
【００５６】
これらのパターン画像を読み取りのため、濃度測定装置１のセンサ部１０は、例えば、図２に示すように、各画像形成ユニット６０で、各現像部６４と中間転写ベルト８４の間に設けることができる。又、本実施形態の複合機２のように中間転写部８を有する場合、中間転写ベルト８４に転写されたパターン画像を読み取っても、パターン画像でのトナーの濃度を確認でき、図１に示すように、駆動ローラ８１と画像形成ユニット６０Ｋの間にセンサ部１０を１つ設けるようにして、コスト削減を図っても良い（尚、図１では、両方に設ける場合を図示している）。即ち、濃度測定装置１は、各感光体ドラム６２に対向させて１つ設けても良く、中間転写ベルト８４に対向して１つ設けても良く、中間転写ベルト８４の有無等を考慮して設置数を定めればよい。
【００５７】
（点灯回路１４の詳細）
次に、図５乃至図７に基づき、本発明の実施形態に係るセンサ部１０の発光部１１を発光させる点灯回路１４について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１での発光部１１の点灯回路１４の一例を示す回路図である。図６及び図７は、本発明の実施形態に係る点灯回路１４の濃度補償用ダイオードの順方向での電流−電圧特性の一例を示すグラフである。
【００５８】
本実施形態の複合機２では、センサ部１０の発光と受光により、トナー像の濃度測定を行うが、温度による発光部１１の発光量の変動を、複数のダイオードを用いて抑制する点に特徴がある。ここでは、発光部１１の発光素子として、ＬＥＤ１１ａを用いる場合について説明する。
【００５９】
一般的にＬＥＤは、同じ大きさの電流である場合、周囲温度が高くなるほど、発光量（発光強度）が少なくなり、周囲温度が低いほど、発光量は多くなる傾向を有する。これは温度上昇に従い、格子振動等により、ＬＥＤに投入されるエネルギーに対し、発光の効率が悪くなる等が要因とされる。そして、常温（例えば２５°Ｃ程度）から、温度が上昇しても発光量を維持するには、ＬＥＤに流す電流を増加させる必要がある。このような、温度による発光量の変動は、程度の差はあるが、発光ダイオードの全てについて存在する。
【００６０】
そして、本実施形態におけるＬＥＤ１１ａが取り付けられるセンサ部１０は、トナー像の濃度を測定するため、複合機２の内部に設けられるところ、複合機２の内部の温度は、多様に変化する。例えば、冬期の始業前の電源投入直後などでは、０°Ｃ程度まで下がることもあれば、連続印刷によって定着部７等から発する熱により、５０〜６０°Ｃ程度にまで上昇することがある。又、ＬＥＤ１１ａを点灯させた場合の自己発熱の問題もある。
【００６１】
このように、複合機２の機内温度、即ち、ＬＥＤ１１ａの周囲温度は、多様に変化しうるもので、この周囲温度の変化に伴うＬＥＤ１１ａの発光量の変動を考慮して濃度測定を行わなければ、トナー像（パターン画像）の濃度を正確に測定することができないと言える。そのため、本実施形態の複合機２のセンサ部１０のＬＥＤ１１ａを発光させる点灯回路１４には、２種類のダイオードが設けられ、温度に応じ、制御部９が使用するダイオードを切り換えることで、ＬＥＤ１１ａの発光量の変動に対し、適切な温度補償を行おうとする。そこで、図５に基づき、点灯回路１４の詳細を説明する。
【００６２】
ここで、図５では、理解容易のため、点灯回路１４内に、発光部１１としてのＬＥＤ１１ａが含まれる態様で説明する。そして、ＬＥＤ１１ａの一端には電源Ｖｃｃ１が、他端には電流制限用の抵抗Ｒ１が接続される。そして、尚、電源Ｖｃｃ１には、複合機２内の電源装置（不図示）で生成される直流電力が供給される（後述のＶｃｃ２も同様）。
【００６３】
そして、抵抗Ｒ１は、スイッチＳＷ（切替部に相当）に接続される。このスイッチＳＷは、１つの入力端子と２つの出力端子を有する。又、このスイッチＳＷは、入力端子を、いずれの出力端子も接続しない、非導通状態を取ることができる。そして、スイッチＳＷの動作をＣＰＵ９１が制御し、スイッチＳＷを非導通状態とすることで、パターン画像の読み取りを行わない場合など、ＬＥＤ１１ａの消灯状態を維持することができる。
【００６４】
そして、スイッチＳＷの一方の出力端子には、通常のシリコンダイオードＤ１が、他方の出力端子には、ショットキーバリアダイオードＤ２が接続される。本発明では、温度による発光量の変動を軽減し、温度補償を行うため、導通に使用する（ＣＰＵ９１がスイッチＳＷにより選択する）ダイオードを切り換える点に特徴がある。
【００６５】
そこで、シリコンダイオードＤ１の温度特性の一例を図６に基づき説明する。ｐ型又はｎ型になるようにドーピングされた２種のシリコンを接合させた通常のシリコンダイオードＤ１（例えば、ローム社：形式番号１ＳＳ３５５）では、図６に示すように、同じ大きさの電流を流す場合、温度が上昇するほど順方向電圧が下がり、温度が下がるほど順方向電圧は大きくなるという特性がある。そして、本実施形態の濃度測定装置１では、この特性を利用して、高温時（所定温度以上）のＬＥＤ１１ａの発光量低下の補償を行う。
【００６６】
具体的に、図５を利用して、高温時の温度補償を説明する。温度が上昇すると、ＬＥＤ１１ａの発光量は低下するので、発光量低下を補償するため、ＬＥＤ１１ａに流す順方向電流を増加させる必要がある。そのため、温度センサＳを利用して検出された温度が所定温度以上であれば、ＣＰＵ９１（制御部９）は、スイッチＳＷを動作させて、シリコンダイオードＤ１を選択し、ＬＥＤ１１ａを発光させる。
【００６７】
ここで、所定温度について説明しておく。所定温度とは、上述した２つのダイオードのうちで使用するダイオードを切り換える際の基準となる温度である。この所定温度は、適宜設定することができ、例えば、設置環境や連続印刷による温度上昇を勘案して定められる仕様上許容される機内温度（例えば、０°Ｃ〜６０°Ｃ）の中間あたりの温度や、常温程度の温度を基準に設定することができる（例えば、２５°Ｃ）。又、所定温度は、使用するシリコンダイオードＤ１や後述するショットキーバリアダイオードＤ２の温度特性やＬＥＤ１１ａの温度特性との兼ね合いで定めても良い。
【００６８】
そうすると、高温時、シリコンダイオードＤ１の順方向電圧は下がるので、温度が上昇するほど、シリコンダイオードＤ１に印加される電圧（図５において、Ｖａとして図示）は下がるので、相対的にＬＥＤ１１ａに印加される電圧が大きくなる。そうすると、ＬＥＤ１１ａに流れる順方向電流が増加し、ＬＥＤ１１ａの発光量は、シリコンダイオードＤ１を繋げない場合に比べて、大きくなる方向に導かれ、ＬＥＤ１１ａの発光量の安定化の作用がある。
【００６９】
逆に、ＬＥＤ１１ａの周囲温度が低くなった場合を説明する。一般的に、ＬＥＤ１１ａは、周囲温度が低くなるほど、発光量が多くなる。そうするとシリコンダイオードＤ１の特性から見れば、順方向電圧が大きくなり、図５に示す電圧Ｖａが大きくなるので、相対的にＬＥＤ１１ａに印加される電圧が小さくなり、ＬＥＤ１１ａに流れる順方向電流が減少する。従って、ＬＥＤ１１ａの周囲温度が低くなった場合でもシリコンダイオードＤ１の接続により、ＬＥＤ１１ａの発光量の安定化の作用は、それなりにある。
【００７０】
しかし、ＬＥＤ１１ａは、周囲温度が低くなっても、線形的に光量が変化するとは限らない。例えば、常温を２５°Ｃと仮定し、２５°Ｃでの光量に対する７５°Ｃ（５０°Ｃの差）での減少光量と、２５°Ｃでの光量に対する−２５°Ｃ（−５０°Ｃの差）での増加光量は、必ずしも等しくならない。むしろ、周囲温度が低くなっても、増加する光量は僅かである場合もある。この場合、シリコンダイオードＤ１による温度補償では、影響が大きすぎて、維持したい光量よりも、ＬＥＤ１１ａの光量が大きく下回ってしまうことがある。言い換えると、シリコンダイオードＤ１による温度補償では、周囲温度が低い場合、温度補償の作用が効き過ぎて、むしろ、ＬＥＤ１１ａの光量が低下する場合がある。
【００７１】
そこで、本実施形態の点灯回路１４では、所定温度よりも温度が低い場合、ＣＰＵ９１は、スイッチＳＷの制御により、ＬＥＤ１１ａとショットキーバリアダイオードＤ２（例えば、ローム社：形式番号ＲＢ７５１Ｖ４０）を接続する。ここで、図７に基づき、ショットキーバリアダイオードＤ２の特性の一例を示す。
【００７２】
図７に示すように、ショットキーバリアダイオードＤ２の中には、順方向電流の量によっては、周囲温度が変化しても順方向電圧がほとんど変化しない領域が存在するものがある（この領域を図７で１点鎖線の囲線で示す）。従って、この領域において、ＬＥＤ１１ａを点灯させれば、ショットキーバリアダイオードＤ２に印加される電圧（図５に示す電圧Ｖｂ）は、ほぼ一定に保たれ、ＬＥＤ１１ａに印加される電圧に大きな変化はなくなり、ＬＥＤ１１ａの光量が大きくなりすぎることも、小さくなりすぎることもない。
【００７３】
従って、ＬＥＤ１１ａの周囲温度が低くなった場合、シリコンダイオードＤ１よりもショットキーバリアダイオードＤ２を用いた方が、より光量が安定する場合がある。尚、ショットキーバリアダイオードＤ２を温度によって順方向電圧がほとんど変化しない状態で維持するため、ショットキーバリアダイオードＤ２には、電源Ｖｃｃ２と電流量調整用の抵抗Ｒ２を接続しておく。
【００７４】
まとめると、本実施形態の濃度測定装置１は、測定対象（例えば、パターン画像）に向けて光を照射する発光素子（例えば、ＬＥＤ１１ａ）と、測定対象からの反射光を受光して受光量に応じて電流又は電圧を出力する受光素子（例えば、フォトダイオード１２０）を備え、電源からグランドの間で直列に発光素子と接続され、それぞれ特性の異なる複数種のダイオードと、複数種のダイオードのうち、発光素子と接続するダイオードを選択し、切り換えるための切替部（例えば、スイッチＳＷ）と、発光素子の周囲温度を検出する温度センサＳと、温度検出体の出力が入力され、発光素子の周囲温度に応じて、切替部を制御して、発光素子に接続されるダイオードを切り換える制御部９を備える。
【００７５】
更に、ダイオードのうちの１つは、ショットキーバリアダイオードＤ２であり、ショットキーバリアダイオードＤ２には、バイアス電流を流しておくための電源が接続される。又、ダイオードのうちの１つは、温度の上昇に伴って順方向電圧が降下するものである（通常のシリコンダイオードＤ１）。
【００７６】
次に、図８に基づき、本実施形態の濃度測定装置１における濃度測定の制御の流れの一例を説明する。図８は、本実施形態の濃度測定装置１の濃度測定の制御の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、図８におけるスタートは、所定のタイミングで実行される濃度調整時や像流れ検出などにおいて、パターン画像が形成され、トナー像の濃度測定の実行時である。
【００７８】
次に、制御部９（ＣＰＵ９１）は、温度センサＳの出力を確認して、機内温度を確認する（ステップ♯１）。次に、制御部９は、現在の機内温度が所定温度以上か否かを確認する（ステップ♯２）。尚、所定温度の情報は、予め記憶部９２に設定、記憶されている。
【００７９】
もし、所定温度以上ならば（ステップ♯２のＹｅｓ）、制御部９は、スイッチＳＷを制御して、ＬＥＤ１１ａにシリコンダイオードＤ１を接続する（ステップ♯３）。一方、所定温度未満ならば（ステップ♯２のＮｏ）、制御部９はスイッチＳＷを制御して、ＬＥＤ１１ａにショットキーバリアダイオードＤ２を接続する（ステップ♯４）。これにより、ＬＥＤ１１ａの発光量が安定する。
【００８０】
その後、制御部９（ＣＰＵ９１）は、センサ部１０の受光部１２Ａ、受光部１２Ｂの出力から、パターン画像の濃度の測定を行う（ステップ♯５）。その後、制御部９は、濃度測定が全て完了したかを確認し（ステップ♯６）、完了していれば（ステップ♯６のＹｅｓ）、濃度測定動作が完了し（エンド）、終了していなければ（ステップ♯６のＮｏ）、例えば、ステップ♯１に戻る。
【００８１】
このようにして、本実施形態によれば、制御部９は、発光素子（例えば、ＬＥＤ１１ａ）の周囲温度に応じ、発光素子に接続するダイオードを切り換えるので、温度により、それぞれ特性の異なる補償用のダイオードに切り換えつつ、発光素子に接続することができる。従って、発光素子の発光量（強度）を、温度によらず安定させることが容易になる。
【００８２】
又、ショットキーバリアダイオードＤ２には、順方向電流の大きさによっては、温度変化の影響を受けず、順方向電圧がほとんど変化しないものが存在するところ、ダイオードのうちの１つは、ショットキーバリアダイオードＤ２であるので、温度が変化しても発光素子に印加される電圧を一定に保つことができる。例えば、発光素子のうち、ＬＥＤ１１ａは、低温時では発光量が大きくは変化しないものが存在するところ、ショットキーバリアダイオードＤ２を選択し、発光素子に接続すれば、光量の安定化を図ることができる。
【００８３】
又、ダイオードのうちの１つは、ダイオードの一般的な特性としての温度の上昇に伴って順方向電圧が降下するもの（シリコンダイオードＤ１）であるので、温度が上昇した場合、発光量が低下する発光素子でも、ダイオードの順方向電圧が下がるので、直列に接続される発光素子に印加される電圧は相対的に高くなる。従って、発光素子の発光量は、ダイオードを接続しない場合に比べ、大きく低下せず、温度上昇に対しての発光量の補償を行うことができ、発光素子の発光量の安定化を図ることができる。
【００８４】
又、画像形成装置（例えば、複合機２）は、発光素子の発光量が安定している濃度測定装置１を有するので、例えば、形成するトナー像等の画像の濃度を正確に測定することができる。
【００８５】
次に、他の実施形態について説明する。上記実施形態では、２つのダイオード（シリコンダイオードＤ１とショットキーバリアダイオードＤ２）を用いて、ＬＥＤ１１ａの発光量の安定化を図る場合を説明したが、更に、２つのダイオードとは、温度特性の異なるダイオードを点灯回路１４に設けても良い。言い換えると、３つ以上のダイオードを選択的にＬＥＤ１１ａに接続可能としても良い。この時、スイッチＳＷは、ダイオードの数に合わせて、各ダイオードをＬＥＤ１１ａに接続可能とし（３つのダイオードを設ける場合は、１入力端子に対し、３出力端子）、制御部９は、３つ以上の複数のダイオードの内から、使用するダイオードを温度センサＳの温度に応じて選択することになる。従って、所定温度は、２種類以上用意し、記憶部９２に記憶しておく。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、感光体ドラム６２や帯電部６３を備え、エージングにより感光体ドラム６２の研磨により像流れの解消を図る画像形成装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施形態に係る複合機の構成の一例を示す正面模型的断面図である。
【図２】実施形態に係る画像形成ユニットの構成の一例を示す拡大模型的断面図である。
【図３】実施形態に係る濃度測定装置を含む複合機のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置のセンサ部の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、感光体ドラム又は中間転写ベルト上に形成された濃度調整用のパターン画像の一例であり、（ｃ）は、各感光体ドラム上に形成される像流れ発生確認用パターン画像の一例である。
【図５】実施形態に係る濃度測定装置での発光部の点灯回路の一例を示す回路図である。
【図６】実施形態に係る点灯回路の濃度補償用ダイオードの順方向での電流−電圧特性の一例を示すグラフである。
【図７】実施形態に係る点灯回路の濃度補償用ダイオードの順方向での電流−電圧特性の一例を示すグラフである。
【図８】実施形態の濃度測定装置の濃度測定の制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１      濃度測定装置
１１ａ  ＬＥＤ（発光素子）
１２０  フォトダイオード（受光素子）
２      複合機（画像形成装置）
９      制御部
Ｄ１    シリコンダイオード（ダイオードの１つ）
Ｄ２    ショットキーバリアダイオード（ダイオードの１つ）
ＳＷ    スイッチ（切替部）
Ｓ      温度センサ（温度検出体）
Ｖｃｃ２  電源（バイアス用）
【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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