(57)【要約】【課題】フォトトランジスタの応答速度データにあわせて、フォトダイオードの駆動電圧の変更等で、応答速度を向上させ、ＡＰＣによる発光部の発光量の安定化をはかる。【解決手段】濃度測定装置１は、フォトトランジスタ９を備えたＡＰＣ受光回路９１と、ＡＰＣ受光回路９１の出力と基準電圧との差で発光部８１に供給する電流を決定するＡＰＣ回路９３と、ＡＰＣ回路９３に基準電圧を入力する制御部７と、フォトトランジスタ９の駆動電圧を変化させる駆動電圧変更部と、フォトトランジスタ９の応答速度データと駆動電圧決定用データとを記憶する記憶部７２と、を備え、駆動電圧決定用データは、応答速度が速いものよりも遅いフォトトランジスタ９の方が、フォトトランジスタ９の駆動電圧が低くなるように定められ、制御部７は、応答速度データと駆動電圧決定用データとに基づき、駆動電圧と基準電圧を決定する。【選択図】図４
2010197271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有し、トナー像が形成された測定対象に向けて光を照射する発光部と、前記測定対象からの反射光を受光し、受光量に応じて出力する電流又は電圧が変化する受光部と、を備え、前記受光部の受光量に応じて、トナー像の濃度を測定する濃度測定装置において、
前記発光素子の発光量をモニタするフォトトランジスタを備えたＡＰＣ受光回路と、
前記ＡＰＣ受光回路の出力が入力され、基準電圧との差によって、前記発光部に供給する電流を決定するＡＰＣ回路と、
前記ＡＰＣ回路に前記基準電圧を入力する制御部と、
前記フォトトランジスタの駆動電圧を変化させる駆動電圧変更部と、
前記フォトトランジスタの応答速度を示す応答速度データと、前記応答速度データに応じて前記フォトトランジスタの駆動電圧を決定するための駆動電圧決定用データと、前記発光部の発光量が一定となるように、決定された前記フォトトランジスタの駆動電圧に応じて前記基準電圧を決定するための基準電圧決定用データを記憶する記憶部と、を備え、
前記駆動電圧決定用データは、応答速度が速い前記フォトトランジスタよりも、遅い前記フォトトランジスタの方が、前記フォトトランジスタの駆動電圧が低くなるように定められ、
前記制御部は、前記駆動電圧決定用データに基づき、前記フォトトランジスタの駆動電圧を決定して、前記駆動電圧変更部に決定した駆動電圧を前記フォトトランジスタに印加させるとともに、前記基準電圧決定用データに基づき、前記基準電圧を決定し、決定された前記基準電圧を前記ＡＰＣ回路に入力することを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
前記フォトトランジスタの出力電流を電圧に変換するための複数の負荷抵抗と、
使用する前記負荷抵抗を切り換える負荷抵抗選択部を有し、
前記記憶部は、前記応答速度データに応じて、使用する前記負荷抵抗を決定するための負荷抵抗決定用データと、前記発光部の発光量が一定となるように、決定された前記負荷抵抗と前記フォトトランジスタの駆動電圧に応じて前記基準電圧を決定するための基準電圧決定用データを記憶し、
前記負荷抵抗決定用データは、応答速度が速い前記フォトトランジスタよりも、遅い前記フォトトランジスタの方が、使用する前記負荷抵抗を小さくなるように定められ、
前記制御部は、前記負荷抵抗決定用データに基づき、使用する前記負荷抵抗を決定し、前記負荷抵抗選択部に決定した前記負荷抵抗を前記フォトトランジスタに接続させるとともに、前記基準電圧決定用データに基づき、前記基準電圧を決定し、決定された前記基準電圧を前記ＡＰＣ回路に入力す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】
前記駆動電圧変更部は、ＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記駆動電圧変更部は、異なる電圧を出力する複数の電源で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記ＡＰＣ回路は、差動増幅器を含み、前記ＡＰＣ受光回路の出力電圧と前記基準電圧の差を増幅することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の濃度測定装置と、
前記濃度測定装置の測定結果に基づき、形成した画像の濃度と形成しようとした画像の理想的な濃度とずれがある場合、そのずれを調整して画像を形成する画像形成部と、
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、トナー像が形成された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、測定対象の表面に光を照射する発光部と、受光素子を有する受光部とを備えた光センサを用い、感光体ドラムや中間転写ベルト上に形成されるトナー像の濃度などの濃度測定を行う濃度測定装置が存在する。例えば、濃度測定装置は、画像形成装置内に設けられ、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）で、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、このような濃度測定装置を備えた画像記録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、像担持体と、露光手段と、像担持体上の静電潜像を現像する作像手段と、形成された画像が転写される中間転写ベルトと、トナー像及び中間転写ベルト上に光を照射する発光部と、トナー像及び前記中間転写ベルトからの反射光を受光する受光部を有する画像情報検知手段と、画像検知手段の出力を調整する手段と、画像検知手段の出力を二値化するための基準電圧の切り替え手段を有し、画像情報検知手段を用いて画像濃度の補正及び色ずれの補正を行い、中間転写ベルト表面からの反射光量に応じて画像情報検知手段の出力を調整し、画像濃度補正時の結果に応じて基準電圧を切り替える画像形成装置が記載されている。具体的には、抵抗器６４や抵抗器６７を並列に複数個配列し、それぞれの抵抗器とＧＮＤとの間をトランジスタでスイッチングして合成抵抗の値を変化させて、受光部の感度や受光部の出力に関する閾値等を調整する。（特許文献１：請求項１、段落［００６３］、［００６７］等参照）。
【特許文献１】特開２００７−１２１４１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、濃度測定装置では、温度上昇等で発光部の発光量が変化することがあるので、正確な濃度測定を行えるように、発光部の発光量を安定化させるため、ＡＰＣ（Auto Power Control）回路を搭載することがある。この回路は、発光部の発光量をモニタするための受光素子を有し、この受光素子の出力から、現在の発光部の発光量が所望の光量を下回る、又は、上回ることを把握し、フィードバックにより、発光部に供給する電流等を調整し、発光量の安定化を図る。
【０００５】
そして、発光量をモニタするための受光素子には、フォトトランジスタが用いられる場合がある。フォトトランジスタは、フォトダイオード等の他の受光素子を用いる場合に比べ、増幅回路を不要とでき、部品点数を減らせ、コスト、省スペース等の利点がある。しかし、フォトトランジスタは、例えば、フォトダイオード等の受光素子に比べ、応答速度が遅いため（一般に、フォトダイオードが数ナノ秒程度なのに対し、フォトトランジスタは、数μ〜数十μ秒程度）、発光部の光量変化に追従できず、ＡＰＣの安定性が損なわれる場合があるという問題がある。言い換えると、かえって光量が不安定になりかねない。
【０００６】
尚、特許文献１記載の発明は、ＡＰＣ回路を搭載しないことを主眼としており（特許文献１：段落［００１２］等参照）、フォトトランジスタの応答速度の遅さのため、ＡＰＣの安定性が損なわれるという問題に対応することができない。又、特許文献１記載の発明でも濃度測定にフォトトランジスタを用いると解されるが（特許文献１で使用が明示されている訳ではない。特許文献１：図８参照）、特許文献１では、フォトトランジスタの応答速度の問題に関する記述は一切ない。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑み、濃度測定装置に搭載されたフォトトランジスタの応答速度データを記憶しておき、応答速度データにあわせて、フォトダイオードの駆動電圧を変更する等により、応答速度を向上させ、ＡＰＣによる発光部の発光量の安定化をはかることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、発光素子を有し、トナー像が形成された測定対象に向けて光を照射する発光部と、前記測定対象からの反射光を受光し、受光量に応じて出力する電流又は電圧が変化する受光部と、を備え、前記受光部の受光量に応じて、トナー像の濃度を測定する濃度測定装置において、前記発光素子の発光量をモニタするフォトトランジスタを備えたＡＰＣ受光回路と、前記ＡＰＣ受光回路の出力が入力され、基準電圧との差によって、前記発光部に供給する電流を決定するＡＰＣ回路と、前記ＡＰＣ回路に前記基準電圧を入力する制御部と、前記フォトトランジスタの駆動電圧を変化させる駆動電圧変更部と、前記フォトトランジスタの応答速度を示す応答速度データと、前記応答速度データに応じて前記フォトトランジスタの駆動電圧を決定するための駆動電圧決定用データと、前記発光部の発光量が一定となるように、決定された前記フォトトランジスタの駆動電圧に応じて前記基準電圧を決定するための基準電圧決定用データを記憶する記憶部と、を備え、前記駆動電圧決定用データは、応答速度が速い前記フォトトランジスタよりも、遅い前記フォトトランジスタの方が、前記フォトトランジスタの駆動電圧が低くなるように定められ、前記制御部は、前記駆動電圧決定用データに基づき、前記フォトトランジスタの駆動電圧を決定して、前記駆動電圧変更部に決定した駆動電圧を前記フォトトランジスタに印加させるとともに、前記基準電圧決定用データに基づき、前記基準電圧を決定し、決定された前記基準電圧を前記ＡＰＣ回路に入力することとした。
【０００９】
この構成によれば、フォトトランジスタは、駆動電圧を下げると応答速度が向上する特性を利用して、装着されたフォトトランジスタの応答速度が遅いほど、フォトトランジスタの出力変化に対応するため基準電圧を変更しつつ、駆動電圧を下げるので、ＡＰＣ受光回路でのフォトトランジスタの応答速度を高めることができる。従って、発光素子の光量変化に追従しやすくなり、発光部からの発光量の安定度が向上する。そして、光量が一定で安定するので、正確な濃度測定を行うことができる。
【００１０】
ここで、応答速度データは、予め定めた光量を、濃度測定装置に搭載されるフォトトランジスタに照射して、フォトトランジスタの応答速度を予め測定した結果に基づき定められ、一定の基準で、応答速度を示すデータであればよい。駆動電圧決定用データは、例えば、搭載されたフォトトランジスタの応答速度のばらつき（個体差）によらず、一定以上の応答速度を確保できる駆動電圧を予め測定した結果に基づき定め得る。基準電圧決定用データは、駆動電圧によって、フォトトランジスタの出力が変わることに対応し、各駆動電圧で発光部の発光量が一定になる基準電圧を予め測定した結果に基づき定め得る。そして、駆動電圧決定用データ、基準電圧決定用データは、例えば、データテーブルの形式で記憶部に記憶される。
【００１１】
又、請求項２記載の発明は、請求項１の発明において、前記フォトトランジスタの出力電流を電圧に変換するための複数の負荷抵抗と、使用する前記負荷抵抗を切り換える負荷抵抗選択部を有し、前記記憶部は、前記応答速度データに応じて、使用する前記負荷抵抗を決定するための負荷抵抗決定用データと、前記発光部の発光量が一定となるように、決定された前記負荷抵抗と前記フォトトランジスタの駆動電圧に応じて前記基準電圧を決定するための基準電圧決定用データを記憶し、前記負荷抵抗決定用データは、応答速度が速い前記フォトトランジスタよりも、遅い前記フォトトランジスタの方が、使用する前記負荷抵抗を小さくなるように定められ、前記制御部は、前記負荷抵抗決定用データに基づき、使用する前記負荷抵抗を決定し、前記負荷抵抗選択部に決定した前記負荷抵抗を前記フォトトランジスタに接続させるとともに、前記基準電圧決定用データに基づき、前記基準電圧を決定し、決定された前記基準電圧を前記ＡＰＣ回路に入力することとした。
【００１２】
この構成によれば、受光によりフォトトランジスタが出力した電流を電圧に変換する負荷抵抗の抵抗値を下げると応答速度が向上する特性を利用して、装着されたフォトトランジスタの応答速度が遅いほど、基準電圧を変更しつつ、負荷抵抗の抵抗値を下げるので、ＡＰＣ受光回路でのフォトトランジスタの応答速度を高めることができる。従って、発光素子の光量変化に追従しやすくなり、発光部からの発光量の安定度が向上する。
【００１３】
ここで、負荷抵抗決定用データは、例えば、搭載されたフォトトランジスタの応答速度のばらつきによらず、一定以上の応答速度を確保できる負荷抵抗を予め測定した結果に基づき定め得る。基準電圧決定用データは、駆動電圧や負荷抵抗の変更に応じて、各駆動電圧で発光部からの発光量が一定になる基準電圧を予め測定した結果に基づき定め得る。そして、負荷抵抗決定用データは、例えば、データテーブルの形式で記憶部に記憶される。
【００１４】
又、請求項３記載の発明は、請求項１又は２の発明において、前記駆動電圧変更部は、ＤＣ／ＤＣコンバータであることとした。この構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータにより、フォトトランジスタの駆動電圧を任意に変更することができ、フォトトランジスタの応答速度を向上させることができる。
【００１５】
又、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の発明において、前記駆動電圧変更部は、異なる電圧を出力する複数の電源で構成されていることとした。この構成によれば、複数の電源により、フォトトランジスタの駆動電圧を任意に変更することができ、フォトトランジスタの応答速度を向上させることができる。
【００１６】
又、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の発明において、前記ＡＰＣ回路は、差動増幅器であり、前記ＡＰＣ受光回路の出力電圧と、前記基準電圧の差を増幅することとした。この構成によれば、発光部からの発光量の変化に追従するＡＰＣ受光回路の出力電圧を利用して、発光部に供給する電流を変化させるので、発光部の発光量が減少すれば供給する電流を増やし、発光部の発光量が増加すれば供給する電流を減らすことができ、発光部からの発光量を一定で維持することができる。
【００１７】
又、請求項６記載の画像形成装置は、前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の濃度測定装置と、前記濃度測定装置の測定結果に基づき、形成した画像の濃度と形成しようとした画像の理想的な濃度とずれがある場合、そのずれを調整して画像を形成する画像形成部と、を備えることとした。この構成によれば、濃度測定装置の正確な濃度測定結果を用いて、トナー像の濃度調整を行うことができる。従って、形成されるトナー像の濃度のずれがなく、画質が維持される画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、本発明の濃度測定装置は、搭載されるフォトトランジスタの応答速度のばらつきに左右されず、応答速度を向上させることができるので、発光部からの発光量が不安定にならず、発光部からの発光量を一定で維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るプリンタ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プリンタ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、実施形態に係る濃度測定装置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パターン画像の一例である。
【図５】実施形態に係るフォトトランジスタの応答速度と、その向上策を説明するためのフォトトランジスタ周辺の等価回路図である。
【図６】実施形態に係るＡＰＣ回路、ＡＰＣ受光回路、発光部の一例の回路図である。
【図７】実施形態に係るＡＰＣ回路の差動増幅の一例を示す説明図である。
【図８】実施形態に係る応答速度データに対応した、基準電圧決定用データ、駆動電圧決定用データ、負荷抵抗決定用データとしてのデータテーブルの一例を示す説明図である。
【図９】実施形態に係る濃度測定装置の濃度測定における制御フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図９に基づき、本発明の実施形態を説明する。但し、本実施形態に記載されている構成等の各要素は、発明の範囲を限定せず、単なる説明例にすぎない。
【００２１】
（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を含むプリンタ２（画像形成装置に相当）の構造、動作の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ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５０の構成の一例を示す拡大模型的断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のプリンタ２は、正面前方に操作パネル３を有し、その内部に給紙部４ａ、搬送路４ｂ、画像形成部５ａ、定着部５ｂ、中間転写部６を主構成として有する。
【００２３】
まず、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、設定用の各種キーが設けられる。従って、使用者は、操作パネル３でプリンタ２の動作の設定入力を行える。
【００２４】
給紙部４ａ（本実施形態では、４ａ１、４ａ２の２つ）は、本体内最下部に配され、その内部にコピー用紙等、各種、各サイズの用紙を収容する。各給紙部４ａは、印刷時、１枚ずつ用紙を搬送路４ｂに送り出す。搬送路４ｂは、給紙部４ａから排出トレイ４１まで用紙を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４ｂには、用紙案内用のガイド板４２や、モータ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４３、４４が設けられる。又、用紙を２次転写ローラ６７と中間転写ベルト６５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４５が、２次転写ローラ６７の下方に設けられる。
【００２５】
次に、図１及び図２に基づき、画像形成部５ａを説明する。図１に示すように、画像形成部５ａは、給紙部４ａの上方かつ、中間転写部６の下方に設けられる。そして、画像形成部５ａは、図１の左側から、ブラック用の画像形成ユニット５０Ｋ、イエロー用の画像形成ユニット５０Ｙ、マゼンタ用の画像形成ユニット５０Ｍ、シアン用の画像形成ユニット５０Ｃの順で並列された複数の画像形成ユニット５０と、その下方の、複数の感光体ドラム５２にレーザ光による走査・露光を行う露光部５１で構成される。又、各画像形成ユニット５０Ｋ〜５０Ｃは、中間転写ベルト６５に近接して並列配置される。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５０Ｋ〜５０Ｃは構造が共通し、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る。
【００２６】
図２に示すように、各画像形成ユニット５０は、周面にトナー像を担持する感光体ドラム５２と、帯電部５３、現像部５４、清掃部５５等で構成される。そして、ユーザ端末１００等から受信した画像データ等に基づき、露光部５１が各感光体ドラム５２に静電潜像を形成し、この静電潜像を各現像部５４が可視像（トナー像）に現像する。
【００２７】
感光体ドラム５２は、アルミ等の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。帯電部５３は、感光体ドラム５２の表面を所定電位に帯電させる。本実施形態の帯電部５３は、放電ワイヤＷを電極として高電圧印加部５３ａ（図３参照）により高電圧（絶対値が大きい）を印加して放電帯電させるコロナ放電器である。尚、ローラ、ブラシ等で帯電を行っても良い。露光部５１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、形成する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５２の走査・露光を行う。尚、露光部５１には、例えば、アレイ上のＬＥＤユニットが採用されてもよい。
【００２８】
現像部５４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５４には、トナーを担持する現像ローラ５４ａが設けられ、現像時には現像ローラ５４ａに所定電圧を印加して、トナーを飛翔させて静電潜像にトナーが供給される。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。清掃部５５は、感光体ドラム５２の軸線方向に沿って当接するブレード５５ａ及び摺擦ローラ５５ｂを有し、感光体ドラム５２を摺擦、研磨して、残トナーや感光体ドラム５２に付着した水分、帯電生成物等を回収、除去する。
【００２９】
次に、図１に戻り、中間転写部６を説明する。中間転写部６は、各感光体ドラム５２からトナー像が１次転写され、用紙に２次転写を行う部分である。中間転写部６は、駆動ローラ６１、２本の従動ローラ６２、６３、４本の１次転写ローラ６４、これら複数のローラに周回可能に張架される無端状の中間転写ベルト６５、ベルト清掃装置６６、２次転写ローラ６７等で構成される。駆動ローラ６１は、２次転写ローラ６７に対向して配され、モータ・ギア等から構成される駆動機構（不図示）の接続により回転駆動する。
【００３０】
中間転写ベルト６５は、駆動ローラ６１の駆動で、図１で時計回りに周回する。各１次転写ローラ６４は、中間転写ベルト６５を挟むように各感光体ドラム５２に対向して、それぞれ配される。ベルト清掃装置６６は、図１の右端に設けられ、２次転写後に中間転写ベルト６５表面に残留するトナー等を除去、回収する。又、２次転写ローラ６７は、駆動ローラ６１に対向し、駆動ローラ６１方向に中間転写ベルト６５に圧接する。
【００３１】
ここで、トナー像の転写プロセスでは、各１次転写ローラ６４は、所定の電圧を印加され、各感光体ドラム５２が担持する各色のトナー像は、中間転写ベルト６５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４５はタイミングをあわせて用紙を搬送し、中間転写ベルト６５上のトナー像と用紙が中間転写ベルト６５と２次転写ローラ６７のニップに同時に進入する。この時、２次転写ローラ６７に、所定の電圧が印加され、中間転写ベルト６５から用紙にトナー像が２次転写される。
【００３２】
定着部５ｂは、発熱体を内蔵する加熱ローラ５６と、これに圧接する加圧ローラ５７とを有し、２次転写ローラ６７の上方に配され、２次転写されたトナー像を用紙に定着させる。両ローラのニップに２次転写後の用紙が進入し、加熱・加圧でトナー像が用紙に定着する。そして、定着の完了後の用紙は排出トレイ４１に排出され、画像形成が完了する。
【００３３】
（プリンタ２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を含むプリンタ２の基本的なハードウェア構成の一例を説明する。図３は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１を含むプリンタ２のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態のプリンタ２の各部、各部材の動作制御のため、機内に制御部７が設けられる。制御部７は、プリンタ２の画像形成部５ａや中間転写部６等の各部と接続され、例えば、感光体ドラム５２等の回転、帯電、現像等の多様な制御を行う。又、制御部７は、装置の動作を制御し、増幅部７４Ａ、７４Ｂの出力値に基づき測定対象におけるトナー像の濃度を検出する。
【００３５】
そして、例えば制御部７に、ＣＰＵ７１、記憶部７２等が設けられる。ＣＰＵ７１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、プリンタ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７２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、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７２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。
【００３６】
又、特に、本発明に関し、詳細は後述するが、記憶部７２は、ＡＰＣ用のフォトトランジスタ９の応答速度を示す応答速度データと、応答速度データに応じてフォトトランジスタ９の駆動電圧を決定するための駆動電圧決定用データと、発光部８１の発光量が一定となるように、決定されたフォトトランジスタ９の駆動電圧に応じて基準電圧を決定するための基準電圧決定用データを記憶する。
【００３７】
次に、本実施形態の濃度測定装置１の基本的な構成（図３の２点鎖線での囲線）を説明する。濃度測定装置１は、各感光体ドラム５２や中間転写ベルト６５に対向して複数設け得るものであり、制御部７に接続され、発光素子を有し、トナー像が形成された測定対象に向けて光を照射する発光部８１と、測定対象からの反射光を受光し、受光量に応じて出力する電流又は電圧が変化する受光部８３（８３Ａ、８３Ｂ）を備えるセンサ部８（センサヘッド。図４（ａ）参照）を有する。又、濃度測定装置１は、制御部７（ＣＰＵ７１、記憶部７２）と、制御部７に接続されセンサ部８の周囲温度等の検出に用いられる温度センサＳ１等を有する。これらの構成により、濃度測定装置１は、各受光部８３の受光量に応じて、トナー像の濃度を測定する。
【００３８】
そして、制御部７は、プリンタ２に内蔵される濃度測定装置１の制御部７、記憶部７２としても機能し、各受光部８３の増幅後の出力が入力され、各受光部８３の出力値から測定対象（感光体ドラム５２や中間転写ベルト６５）におけるトナー像の濃度を検出する。尚、濃度測定装置１専用の制御回路、メモリを設けてもよい。
【００３９】
尚、機内に設けられる温度センサＳ１は、温度変化に応じ測定された濃度の補正等に用いられ、通常、環境温度変化に応じ、画像形成条件（濃度の調整等）を変化させるなど、プリンタ２には、１又は複数の温度センサＳ１が内蔵され、本実施形態の温度センサＳ１は、プリンタ２の制御用のものと、共用される。そして、制御部７は、温度センサＳ１と接続され、温度センサＳ１の出力電圧値により、各センサ部８の周囲温度を認識する。尚、本実施形態では、駆動ローラ６１の近傍に温度センサＳ１を１つ設ける例を示すが（図１参照）、例えば、複数の温度センサＳ１が各センサ部８に隣接して設けられても良い。
【００４０】
又、図３では、便宜上１台ずつのみ図示であるが、プリンタ２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）と、ネットワーク等で接続される。これにより、プリンタ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（プリンタ２機能）を行うことができる。
【００４１】
そして、本実施形態のプリンタ２は、濃度調整用のパターン画像Ｐ１（詳細は後述、図４（ｂ）参照）を形成し、濃度測定装置１は、パターン画像Ｐ１を、トナー像として読み取り、濃度を測定する。理想的な濃度に対し、ずれがある場合、制御部７は、画像形成部５ａに指示して濃度調整を行う。
【００４２】
具体的に、制御部７は、各現像ローラ５４ａに印加する現像バイアスを調整、制御する現像バイアス印加部５４ｂや、１次転写ローラ６４や２次転写ローラ６７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６４ａに、バイアスの増減指示を出す。この指示により、トナーの飛翔量や転写効率等が調整され、濃度調整がなされる。即ち、プリンタ２は、濃度測定装置１と、濃度測定装置１の測定結果に基づき、形成した画像の濃度と形成しようとした画像の理想的な濃度とずれがある場合、そのずれを調整して画像を形成する画像形成部５ａを備える。
【００４３】
（濃度測定装置１での読み取り）
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（パターン画像Ｐ１）の読み取りを説明する。図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、感光体ドラム５２又は中間転写ベルト６５上に形成されたパターン画像Ｐ１の一例である。尚、パターン画像Ｐ１の画像データは、記憶部７２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５２や中間転写ベルト６５に形成されたトナー像（ここでは、パターン画像Ｐ１）を読み取り、トナー像の濃度を検出する。この検出のため、センサ部８（センサヘッド）が、各感光体ドラム５２や中間転写ベルト６５に対向して設けられる（図１参照）。そして、濃度測定装置１は、パターン画像Ｐ１を読み取り、その画像でのトナーの濃度を測定する。
【００４５】
そこで、図４（ａ）に基づき、濃度測定装置１のセンサ部８等の読み取りにおける構成を説明する。本実施形態の濃度測定装置１のセンサ部８（図４（ａ）では２点鎖線での囲い部分）は、発光部８１と２つの受光部８３（８３Ａ、８３Ｂ）と、例えばガラス製の２枚の偏光板８６（８６Ａ、８６Ｂ）を有する。
【００４６】
発光部８１は、トナー像（パターン画像Ｐ１）が形成された測定対象としての感光体ドラム５２や中間転写ベルト６５の表面に向けて光を照射し、例えば、ＬＥＤ等の発光素子と発光回路８２で構成できる。尚、本実施形態では、外乱光の影響を避けるため、発光素子には、赤外光発光用のＬＥＤ８１ａを具備する。又、発光回路８２は、ＬＥＤ８１ａの駆動用の回路である。
【００４７】
一方、各受光部８３は、それぞれ、測定対象からの反射光を受光し、フォトダイオード等の受光量に応じて出力する電流又は電圧が変化する受光素子と、受光回路８５Ａ、８５Ｂを有する。尚、本実施形態では、ＬＥＤ８１ａに対応し、受光素子には、赤外光受光用のフォトダイオード８４Ａ、８４Ｂを用いる。そして、受光回路８５は、フォトダイオード８４Ａ、８４Ｂにバイアスを印加し、そして、受光による光出力電流を抵抗等により電圧に変換する回路等で構成される。
【００４８】
又、センサ部８の２枚の各偏光板８６は、いずれもＰ波を透過し、Ｓ波を反射し、発光部８１から測定対象に照射される光や各受光部８３が受光する光をＰ波、Ｓ波に分離し、発光部８１から発せられた光を偏光する。
【００４９】
そして、図４（ａ）に示すように、各受光部８３には、各受光部８３の出力を増幅する増幅部７４（７４Ａ、７４Ｂ）が、それぞれ接続される。各増幅部７４は、ＣＰＵ７１（制御部７）で利用できるように、各受光部８３の出力電圧を増幅した後、ＣＰＵ７１のアナログ−ディジタル変換用ポートＰＴ１、ＰＴ２に向けて出力する回路である。これにより、ＣＰＵ７１は、各増幅部７４の出力した電圧値を認識する。
【００５０】
次に、濃度測定装置１の濃度検出を説明する。発光部８１から照射された光は、発光部８１と測定対象との間の光路上に設けられた偏光板８６ＡによりＰ波（入射面に平行な光）と、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５２や中間転写ベルト６５に到達する。感光体ドラム５２等のトナー像へ照射された光は再びＰ波とＳ波の成分を持ちながら反射し、反射光の光路上に偏光板８６Ｂが設けられ、反射光はＰ波、Ｓ波に再び分離され、それぞれの成分が、受光部８３Ａ（Ｓ波反射光用）、８３Ｂ（Ｐ波反射光用）に受光される。
【００５１】
ここで、感光体ドラム５２上のトナー像の濃度測定を例に挙げると、感光体ドラム５２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、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、感光体ドラム５２表面で反射されるＰ波は、偏光をあまり乱されず、偏光板８６Ｂを通過し、受光部８３Ｂで受光される。尚、中間転写ベルト６５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８６Ｂで分離され、各受光部８３で各々受光される。
【００５２】
従って、トナー像に光を照射した場合、発光部８１が光を照射する感光体ドラム５２の表面の面積に対し、トナーが付着する領域の割合で、各受光部８３で受光されるＰ波の受光量や、受光部８３Ａで受光されるＳ波の受光量の比は変化する。従って、トナー像を読み取った場合、各受光部８３の出力は、トナー像の濃度で、それぞれの比率は異なる。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５２からのＰ波成分が少なく、受光部８３Ｂの出力は小さくなる。
【００５３】
このように、トナー像の濃度と各受光部８３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、例えば、記憶部７２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、テーブル化して記憶しておく。そして、濃度測定（検出）の際、制御部７に配されるＣＰＵ７１（図３、図４参照）が、テーブルを参照し、各受光部８３の増幅後出力からトナー像の濃度を検出、測定する。
【００５４】
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５２や中間転写ベルト６５上に形成され、複数の異なる濃度や異なる色のパッチで構成され、形成しようとした各パッチの濃度から、濃度のずれがないかを確認する濃度調整用（画像品質確認用）のパターン画像Ｐ１が読み取られる。尚、記憶部７２はパターン画像Ｐ１の画像データを記憶する。
【００５５】
図４（ｂ）に示すパターン画像Ｐ１は、例えば、感光体ドラム５２や中間転写ベルト６５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センサ部８が配される。尚、パターン画像Ｐ１の形成位置及びセンサ部８の設置位置は、中央位置に限られず主走査方向内において適宜設定できる。
【００５６】
例えば、図１及び２に示すように、濃度測定装置１のセンサ部８は、各現像部５４と中間転写ベルト６５の間に設けることができる。又、本実施形態のプリンタ２のように中間転写部６を有する場合、中間転写ベルト６５に転写されたパターン画像Ｐ１を読み取っても、トナー像の濃度を確認でき、図１に示すように、駆動ローラ６１と画像形成ユニット５０Ｋの間にセンサ部８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）。
【００５７】
（自動光量出力制御の構成）
次に、図４に基づき、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１の自動光量出力制御（以下、「ＡＰＣ」という。）用の構成を説明する。本実施形態の濃度測定装置１のＡＰＣ（Auto Power Control）用の構成は、ＬＥＤ８１ａの発光量を一定で維持するためのもので、ＡＰＣ受光回路９１、ＡＰＣ回路９３、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４（駆動電圧変更部に相当）等で構成される。そして、ＣＰＵ７１が、これらの動作を制御する。尚、ＣＰＵ７１に変えて、ＡＰＣ用のコントローラを設けてもよい。
【００５８】
まず、ＡＰＣ受光回路９１は、ＬＥＤ８１ａの放射光の一部を受光し、ＬＥＤ８１ａの発光量をモニタし、受光量に応じて光電流を出力するフォトトランジスタ９を備える。フォトトランジスタ９には、偏光板８６Ａで反射されたＳ波成分の光や、感光体ドラム５２や中間転写ベルト６５に照射されない光等が入射され、光電流を出力する。そして、光電流は、負荷抵抗ＲＬにより電圧に変換される。尚、詳細は後述するが、本実施形態のＡＰＣ受光回路９１は、負荷抵抗ＲＬを複数備え（図６参照）、ＣＰＵ７１のポートＰＴ３からの指示（負荷信号選択信号）に基づき、負荷抵抗選択部９２が使用する負荷抵抗ＲＬを選択する。
【００５９】
そして、ＡＰＣ回路９３は、ＡＰＣ受光回路９１の出力が入力され、この入力電圧とＣＰＵ７１のディジタル−アナログ変換用ポートＰＴ４からの基準電圧とを比較し、その差によって、発光部８１に供給する電流量を決定し、供給する。このように、ＡＰＣ回路９３は、ＡＰＣ受光回路９１の出力を受けて、発光部８１の発光量が常に設定値と等しく、又は、近づくように、フィードバック制御する。
【００６０】
又、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４は、例えば、チョッパ方式のスイッチング電源で構成でき、フォトトランジスタ９に駆動用の電圧を印加する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４は、フォトトランジスタ９の応答速度向上のため、フォトトランジスタ９の駆動電圧を変化させることができ、ＣＰＵ７１は、ポートＰＴ５からＤＣ／ＤＣコンバータ９４に信号を入力することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４の供給電圧の大小を制御する。
【００６１】
（フォトトランジスタ９の応答速度）
次に、フォトトランジスタ９の応答速度が遅いと、ＡＰＣの反応が遅れ、発光部８１からの発光量が不安定となる場合があるが、フォトトランジスタ９が、フォトダイオード等に比べ、応答速度が遅い要因と、応答速度向上策の一例を図５に基づき説明する。図５は、本発明の実施形態に係るフォトトランジスタ９の応答速度と、その向上策を説明するためのフォトトランジスタ９周辺の等価回路図である。尚、図５では、１本の負荷抵抗ＲＬをフォトトランジスタ９のエミッタに接続して出力電圧を得る場合を説明する。
【００６２】
まず、基本的に、フォトトランジスタ９がＯＮした場合の立ち上がりに要する時間、及び、ＯＦＦした場合の立ち下がりに要する時間は、コレクタ電圧が高いほど長くなる。従って、フォトトランジスタ９の駆動電圧が高いほど、応答速度が遅くなる。即ち、駆動電圧を低くする方が、フォトトランジスタ９の応答速度は、速くなる。
【００６３】
次に、図５では、応答速度と負荷抵抗ＲＬの関係について述べる。一般的に、負荷抵抗ＲＬの抵抗値が小さいほど、フォトトランジスタ９の応答速度が速いことが経験的に得られている。そこで、その要因の一例を図５を用いて説明する。
【００６４】
まず、図５（ａ）は、ＬＥＤ消灯時のフォトトランジスタ９周辺の等価回路である。一般に、フォトトランジスタ９には、ベース−エミッタ間容量Ｃｂｅが存在し、ＬＥＤを消灯しても、ベース−エミッタ間容量Ｃｂｅからの放電のため、ベースに電流が流れ込み、次第に電流は減少する。そして、導通時の負荷電流が小さいほど、ベース電流も小さくてもフォトトランジスタ９は導通状態を続けやすく、放電に要する時間が長くなる。従ってＯＦＦ状態となるまでの時間が長くなる。
【００６５】
次に、図５（ｂ）を説明する。図５（ｂ）は、立ち下がり時のフォトトランジスタ９周辺の等価回路である。一般に、フォトトランジスタ９には、コレクタ−ベース間にも容量Ｃｃｂが存在し、コレクタ電位が上昇を始めるとコレクタ−ベース間での充電が始まる。この充電時の電流が、ベースに流れ込み、コレクタからベースに負帰還がかかり、立ち下がりに要する時間が長くなる。そして、導通時の負荷電流が小さいほど、コレクタ−ベース間容量Ｃｃｂの充電に要する時間が長くなる。これらの要因をみると、ベース−エミッタ間や、コレクタ−ベース間の容量による応答速度の遅れは、負荷抵抗ＲＬを流れる電流を増加させる、即ち、負荷抵抗ＲＬを小さくすることで軽減できることが分かる。
【００６６】
（ＡＰＣ制御）
次に、図６及び図７に基づき、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１のＡＰＣ制御を説明する。図６は、本発明の実施形態に係るＡＰＣ回路９３、ＡＰＣ受光回路９１、発光部８１の一例を示す回路図である。図７は、本発明の実施形態に係るＡＰＣ回路９３の差動増幅の一例を示す説明図である。
【００６７】
まず、本実施形態の発光部８１のＬＥＤ８１ａの光量を一定とする制御について説明する。図６に示すように、ＡＰＣ回路９３には、オペアンプＯＰ（ＩＣチップ）を用いた差動増幅器９５が設けられる。又、オペアンプＯＰの−端子には、−端子と入力電圧Ｖ１との間に抵抗Ｒ１と、オペアンプＯＰの出力の帰還抵抗Ｒ２が接続される。又、オペアンプＯＰの＋端子には、＋端子と入力電圧Ｖ２の間に抵抗Ｒ３が、グランドとの間に抵抗Ｒ４が接続される。
【００６８】
そして、オペアンプＯＰの出力Ｖｏは、発光部８１に接続される。例えば、発光部８１に、発光回路８２の一部として、ｎｐｎトランジスタＴｒが設けられ、オペアンプＯＰの出力Ｖｏは、ｎｐｎトランジスタＴｒのベースに入力される。又、ｎｐｎトランジスタＴｒのコレクタには、抵抗Ｒ５と電源Ｖｃｃが接続され、エミッタには、ＬＥＤ８１ａを経てグランドが接続される。
【００６９】
又、ＡＰＣ受光回路９１として、フォトトランジスタ９、複数の負荷抵抗ＲＬ（ＲＬ１〜ＲＬ５の例えば５本。尚、２〜４本でも、６本以上でもよい）、負荷抵抗選択部９２が設けられ、フォトトランジスタ９のコレクタ−グランド間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４からの出力電圧が印加される。即ち、濃度測定装置１は、フォトトランジスタ９の出力電流を電圧に変換するための複数の負荷抵抗ＲＬと、使用する負荷抵抗ＲＬを切り換える負荷抵抗選択部９２を有する。そして、フォトトランジスタ９の光電流出力は、負荷抵抗ＲＬによって電圧に変換され、オペアンプＯＰの入力電圧Ｖ１となる。
【００７０】
尚、本実施形態では、フォトトランジスタ９の応答速度向上のため、負荷抵抗ＲＬを変更可能である。そして、選択された負荷抵抗ＲＬを使用するように、負荷抵抗選択部９２がスイッチングを行う。例えば、負荷抵抗選択部９２は、フォトトランジスタ９のエミッタを入力とし、ＣＰＵ７１の指示に従って、各負荷抵抗ＲＬ（ＲＬ１〜ＲＬ５）を選択して出力先とするマルチプレクサで構成できる。又、各負荷抵抗ＲＬにスイッチング素子（例えば、トランジスタ、不図示）を接続し、ＣＰＵ７１が各スイッチング素子で導通を制御しても良い。
【００７１】
又、オペアンプＯＰの＋端子への入力電圧Ｖ２として、ＣＰＵ７１から基準電圧が入力される。そして、オペアンプＯＰを用いた差動増幅器９５は、抵抗値をＲ１＝Ｒ３、及び、Ｒ２＝Ｒ４とすれば、出力電圧Ｖｏは、
Ｖｏ＝Ｒ２／Ｒ１（Ｖ２−Ｖ１）
となることが知られている。このように、ＡＰＣ回路９３は、差動増幅器９５であり、ＡＰＣ受光回路９１の出力電圧と、基準電圧の差を増幅する。尚、本実施形態では、式に示すとおり、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値を調整することで、増幅率の調整できる。
【００７２】
従って、差動増幅器９５は、基準電圧とフォトトランジスタ９の出力電圧の差を、Ｒ２、Ｒ１で定まる増幅率で増幅し、ｎｐｎトランジスタＴｒのベースに入力する。そこで、図７を用いて、差動増幅器９５で光量を一定にする際の概念の一例を説明する。
【００７３】
例えば、図７に示すように、参照用の基準電圧が一定値でＣＰＵ７１からオペアンプＯＰの＋端子に出力される。そして、例えば、基準電圧は、基本的に、フォトトランジスタ９の出力電圧より大きく設定される。そして、光量が適正な時のフォトトランジスタ９の出力電圧と基準電圧の差をΔ１として図７に示している。
【００７４】
もし、温度下降等や、ＡＰＣ制御のため発光量を増え過ぎた等で、ＬＥＤ８１ａの発光量が増加すれば、フォトトランジスタ９の受光量も増加し、フォトトランジスタ９の出力電圧も増加する。そうすると、図７でΔ２として示すように、基準電圧とフォトトランジスタ９の出力電圧の差は小さくなり、差動増幅器９５の出力電圧Ｖｏも小さくなり、その結果、ＬＥＤ８１ａへの供給電流量は少なくなり、ＬＥＤ８１ａの発光量は抑えられる。
【００７５】
一方、温度上昇や、ＡＰＣ制御のため発光量が落ち過ぎた等で、ＬＥＤ８１ａの発光量が減少すれば、フォトトランジスタ９の受光量も減少し、フォトトランジスタ９の出力電圧も減少する。そうすると、図７でΔ３として示すように、基準電圧とフォトトランジスタ９の出力電圧の差は大きくなり、差動増幅器９５の出力電圧Ｖｏも大きくなり、その結果、ＬＥＤ８１ａに供給される電流量は増え、ＬＥＤ８１ａの発光量は増える。このように、ＬＥＤ８１ａの発光量は、基準電圧に基づいて、一定となるように制御される。
【００７６】
（フォトトランジスタ９の応答速度向上制御）
次に、図６及び図８に基づき、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１に搭載されるフォトトランジスタ９の応答速度向上制御を説明する。図８は、本発明の実施形態に係る応答速度データに対応した、基準電圧決定用データ、駆動電圧決定用データ、負荷抵抗決定用データとしてのデータテーブルＤＴの一例を示す説明図である。
【００７７】
まず、ＡＰＣ制御では、ＬＥＤ８１ａに流す電流量を増減させつつ（ＬＥＤ８１ａに印加する電圧を増減させつつ）、発光量を一定で保つところ、フォトトランジスタ９の応答速度が遅いと、ＡＰＣ機能による発光量の増減にフォトトランジスタ９が追従できないなど、ＬＥＤ８１ａの発光が不安定となる場合がある。そこで、本実施形態の濃度測定装置１では、フォトトランジスタ９の応答速度のばらつき（個体差）があっても、フォトトランジスタ９に印加する電源電圧、又は、負荷抵抗ＲＬを変化させて、少なくとも、ある一定の応答速度を確保する。
【００７８】
そこで、図６等に示す記憶部７２には、濃度測定装置１に搭載されるフォトトランジスタ９の応答速度を示す応答速度データが記憶される。フォトトランジスタ９の応答速度には、同一形式の製品でもばらつきがあるためであり、このばらつきに対応しつつ、応答速度を向上させる制御を行うためである。
【００７９】
そして、応答速度データは、予めフォトトランジスタ９の応答速度を個別に測定した結果に基づき定められる。例えば、フォトトランジスタ９に一定の電圧を印加し、予め定めた光量を一定時間照射し、その後照射を終了した際の、一定の起点（例えば、照射開始時や照射終了時）から、フォトトランジスタ９がＯＦＦするまでの時間の長短に基づいて定めても良い。又、例えば、応答時間の長短により、応答速度を統計的に数値化したものを応答速度データとして用いても良いし、実際に測定された応答時間の逆数を応答速度データとして用いてもよい。即ち、一定の基準のもと、応答速度を示すデータであればよい。
【００８０】
そして、ＡＰＣ制御では、記憶部７２に記憶される応答速度データを元に、図８に示すような、同じく記憶部７２に記憶されるデータテーブルＤＴを元に、フォトトランジスタ９の駆動電圧、基準電圧、負荷抵抗ＲＬが決定される。
【００８１】
まず、データテーブルＤＴでの応答速度データ欄におけるＸ１〜Ｘ９は、応答速度データにおける閾値を示す。この閾値に基づき、フォトトランジスタ９の駆動電圧等が決定される。又、データテーブルＤＴの定め方は多様であるが、本説明では、Ｘ９からＸ１に近づくにつれて、応答速度が速い場合を説明する。そして、応答速度データ欄におけるｘの値は、記憶部７２に記憶される応答速度データの数値を示し、その数値は、図８に示す本例のデータテーブルＤＴでは、値が大きいほど応答速度データが速いことを示す。
【００８２】
そして、応答速度データとその閾値に合わせて、フォトトランジスタ９の駆動電圧が決定される。ここで、図８に示す、駆動電圧欄が駆動電圧決定用データとなり、その大小関係は、Ｖａ＞Ｖｂ＞Ｖｃ＞Ｖｄ＞Ｖｅ＞Ｖｆ＞Ｖｇ＞Ｖｈ＞Ｖｉ＞Ｖｊとなる。従って、応答速度が遅いフォトトランジスタ９ほど、フォトトランジスタ９の駆動電圧は低く設定され、応答速度が高められる。即ち、駆動電圧決定用データは、応答速度が速いフォトトランジスタ９よりも、遅いフォトトランジスタ９の方が、フォトトランジスタ９の駆動電圧が低くなるように定められる。又、駆動電圧Ｖａ〜Ｖｊは、各電圧値で実際にフォトトランジスタ９を駆動させた際に、例えば、予め定めた応答速度や、最も応答速度が速い閾値Ｘ１を少なくとも上回るように、実際に測定を行って定めることができる。
【００８３】
具体的に、ＣＰＵ７１は、データテーブルＤＴを参照して、フォトトランジスタ９の駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を出力するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４に指示を与える。これにより、フォトトランジスタ９には、決定された駆動電圧が印加される。
【００８４】
そして、フォトトランジスタ９の駆動電圧が変化すれば、ＬＥＤ８１ａの発光量を一定とするための基準電圧も変化するから、フォトトランジスタ９の駆動電圧と、負荷抵抗ＲＬの大きさ（詳細は後述）に合わせて、基準電圧も変更される。この基準電圧もデータテーブルＤＴを参照して決定される。ここで、図７に示す、基準電圧欄が基準電圧決定用データとなり、その大小関係は、Ｖｋ＞Ｖｌ＞Ｖｍ＞Ｖｎ＞Ｖｐ＞Ｖｑ＞Ｖｒ＞Ｖｓ＞Ｖｔ＞Ｖｕとなる。従って、応答速度が遅いフォトトランジスタ９ほど、駆動電圧は低く設定され、フォトトランジスタ９の出力電圧も小さくなる傾向を示すので、基準電圧も低くなる。これにより、駆動電圧が変わっても、発光部８１の発光量は一定で維持される。又、例えば、基準電圧Ｖｋ〜Ｖｕは、各種駆動電圧を印加し、発光量が適正時の光量をフォトトランジスタ９に照射し、その時のフォトトランジスタ９の出力電圧と基準電圧との差が一定値となるように、予め測定した結果を基準電圧と定めることができる。
【００８５】
このように、制御部７は、駆動電圧決定用データに基づき、フォトトランジスタ９の駆動電圧を決定して、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４に決定した駆動電圧をフォトトランジスタ９に印加させるとともに、基準電圧決定用データに基づき、基準電圧を決定し、決定された基準電圧をＡＰＣ回路９３に入力する。
【００８６】
尚、以下では、負荷抵抗ＲＬを変更する場合を説明するが、電源電圧の変更のみで、発光量が不安定とならないほど、フォトトランジスタ９の応答速度を確保できるのであれば、負荷抵抗ＲＬを複数備えることや、負荷抵抗選択部９２を設けることは必要ない。
【００８７】
上述したように、負荷抵抗ＲＬを下げても応答速度は向上するので、図８のデータテーブルＤＴでの負荷抵抗ＲＬ欄に示す負荷抵抗決定用データに基づき、応答速度が遅い場合ほど負荷抵抗ＲＬの抵抗値を下げるようにする。尚、抵抗値の大小関係は、本例ではＲＬ１＞ＲＬ２＞ＲＬ３＞ＲＬ４＞ＲＬ５となる。具体的に、ＣＰＵ７１は、データテーブルＤＴを参照し、負荷抵抗ＲＬを応答速度データに応じて変える指示を負荷抵抗選択部９２に与える。これにより、尚更のこと、応答速度を速めることができる。又、負荷抵抗ＲＬの抵抗値を下げると、フォトトランジスタ９からの出力電圧は下がるので、基準電圧は、フォトトランジスタ９の各駆動電圧と、用いる負荷抵抗ＲＬの状態で予め測定を行って、結果から定められる。
【００８８】
従って、負荷抵抗ＲＬをも用いて、フォトトランジスタ９の応答速度を向上させる場合には、記憶部７２は、応答速度データに応じて、使用する負荷抵抗ＲＬを決定するための負荷抵抗決定用データと、発光部８１の発光量が一定となるように、決定された負荷抵抗ＲＬとフォトトランジスタ９の駆動電圧に応じて基準電圧を決定するための基準電圧決定用データを記憶し、負荷抵抗決定用データは、応答速度が速いフォトトランジスタ９よりも、遅いフォトトランジスタ９の方が、使用する負荷抵抗ＲＬを小さくなるように定められ、制御部７は、負荷抵抗決定用データに基づき、使用する負荷抵抗ＲＬを決定し、負荷抵抗選択部９２に決定した負荷抵抗ＲＬをフォトトランジスタ９に接続させるとともに、基準電圧決定用データに基づき、基準電圧を決定し、決定された基準電圧をＡＰＣ回路９３に入力する。
【００８９】
次に、図９に基づき、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１の濃度測定における制御の一例を説明する。図９は、本発明の実施形態に係る濃度測定装置１の濃度測定における制御フローの一例を示すフローチャートである。
【００９０】
図９に示すスタートは、濃度測定の所定の実行タイミングである。例えば、所定のタイミングは、プリンタ２の電源投入時や、操作パネル３でパターン画像Ｐ１による濃度測定と調整を指示した場合や、前回の濃度測定後、一定枚数（例えば、数百枚〜数千枚）印刷した際に実行される濃度自動調整の場合や、プリンタ２が不使用状態となってから一定時間が経過した場合など、適宜設定できる。
【００９１】
その後、制御部７は、記憶部７２から応答速度データを読み出す（ステップ♯１）。次に、制御部７は、記憶部７２のデータテーブルＤＴを参照する（ステップ♯２）。そして、制御部７は、フォトトランジスタ９の駆動電圧、基準電圧、使用する負荷抵抗ＲＬを決定する（ステップ♯３）。その後、制御部７のＣＰＵ７１は、ポートＰＴ３〜５にて、決定された駆動電圧、基準電圧、負荷抵抗ＲＬに基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４、負荷抵抗選択部９２を制御し、ＡＰＣ回路９３に基準電圧を入力する（ステップ♯４）。
【００９２】
次に、ＡＰＣにより、発光部８１の発光量を維持しつつ、制御部７は、測定対象におけるトナー像の濃度を検出する（ステップ♯５）。次に、全ての濃度検出が完了したかを制御部７は確認する（ステップ♯６）。例えば、パターン画像Ｐ１の全てのパッチの濃度検出が完了したかを確認する。そして、全ての濃度検出が完了していなければ（ステップ♯６のＮｏ）、例えば、ステップ♯１に戻り（ステップ♯５でもよい）、完了していれば（ステップ♯６のＹｅｓ）、濃度測定制御は完了する（エンド）。
【００９３】
そして、制御部７は、取得された濃度測定結果から、理想的な濃度とずれがあれば、画像形成部５ａの各種バイアスを調整する等により、濃度調整を行って、形成される画像の濃度が適切である状態を維持する。
【００９４】
このようにして、本発明の構成によれば、フォトトランジスタ９は、駆動電圧を下げると応答速度が向上する特性を利用して、装着されたフォトトランジスタ９の応答速度が遅いほど、フォトトランジスタ９の出力変化に対応するため基準電圧を変更しつつ、駆動電圧を下げるので、ＡＰＣ受光回路９１でのフォトトランジスタ９の応答速度を高めることができる。従って、発光素子（ＬＥＤ８１ａ）の光量変化に追従しやすくなり、発光部８１からの発光量の安定度が向上する。そして、光量が一定で安定するので、正確な濃度測定を行うことができる。
【００９５】
又、受光によりフォトトランジスタ９が出力した電流を電圧に変換する負荷抵抗ＲＬの抵抗値を下げると応答速度が向上する特性を利用して、装着されたフォトトランジスタ９の応答速度が遅いほど、基準電圧を変更しつつ、負荷抵抗ＲＬの抵抗値を下げるので、フォトトランジスタ９の応答速度を高めることができる。従って、発光素子の光量変化に追従しやすくなり、発光部８１からの発光量の安定度が向上する。
【００９６】
又、発光部８１からの発光量の変化に追従するＡＰＣ受光回路９１の出力電圧を利用して、発光部８１への供給電流を変化させるので、発光部８１の発光量が減少すれば供給電流を増やし、発光部８１の発光量が増加すれば供給電流を減らすことができ、発光部８１の発光量を一定で維持することができる。又、濃度測定装置１の正確な濃度測定結果を用いて、トナー像の濃度調整を行うことができる。従って、トナー像の濃度のずれがなく、画質が維持される画像形成装置（例えば、プリンタ２）を提供することができる。
【００９７】
次に、他の実施形態について説明する。上記の実施形態では、差動増幅器９５として、オペアンプＯＰのＩＣを１つ用いた差動増幅器９５を例示したが、例えば、オペアンプＯＰを複数用いたインスツルメンテーションアンプ等で構成してもよい。又、ＩＣのオペアンプＯＰではなく、例えば、ＦＥＴ等のトランジスタを使用した差動増幅器でも良い。
【００９８】
又、上記実施形態では、応答速度データを、フォトトランジスタ９ごとの個別的なデータ数値で示す例を示したが、フォトトランジスタ９の応答速度データの分布をランク範囲として分割したランク情報として示しても良い。
【００９９】
又、上記実施形態では、フォトトランジスタ９に印加する駆動電圧変更部としてＤＣ／ＤＣコンバータ９４を示したが、例えば、レギュレータ等により複数の出力電圧が異なる電源と、スイッチを用意し、これを駆動電圧変更部としつつ、ＣＰＵ７１が使用する電源を選択するようにして、駆動電圧を変化させても良い。即ち、駆動電圧変更部は、異なる電圧を出力する複数の電源で構成されてもよい。この構成によれば、複数の電源により、フォトトランジスタ９の駆動電圧を任意に変更することができ、フォトトランジスタ９の応答速度を向上させることができる。
【０１００】
又、上記実施形態の制御に加え、フォトトランジスタ９の出力電圧特性が温度によって変化する（一般的には、温度上昇に伴って出力電流が増加）ことに対応し、プリンタ２に備えられる温度センサＳ１を利用し、例えば、図８に示すデータテーブルＤＴを更に検出された温度範囲ごとに用意し、センサ部８の周囲温度に応じて、駆動電圧、基準電圧、使用する負荷抵抗ＲＬを決定してもよい。
【０１０１】
又、上記実施形態では、データテーブルＤＴでは、駆動電圧、基準電圧は、それぞれ電圧値として定められていたが、駆動電圧決定用データ、基準電圧決定用データを、例えば、応答速度データに乗ずる係数として定め、データテーブルＤＴには、その係数を含めておき、駆動電圧、基準電圧をＣＰＵ７１による演算で求めても良い。
【０１０２】
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】
【０１０３】
本発明は、ＡＰＣ回路を備えた濃度測定装置及び、この濃度測定装置を備えた画像形成装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１      濃度測定装置                  ２      プリンタ（画像形成装置）
５ａ    画像形成部                    ５２    感光体ドラム（測定対象）
６５    中間転写ベルト（測定対象）    ７      制御部
７２    記憶部                        ８１    発光部
８１ａ  ＬＥＤ（発光素子）            ８３（８３Ａ、８３Ｂ）  受光部
９      フォトトランジスタ            ９１    ＡＰＣ受光回路
９２    負荷抵抗選択部                ９３    ＡＰＣ回路
９４    ＤＣ／ＤＣコンバータ（駆動電圧変更部）  ９５    差動増幅器
ＲＬ    負荷抵抗（ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３、ＲＬ４、ＲＬ５）
【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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