(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と、前記ＬＥＤに駆動電力を供給する駆動手段とを具備し、前記ＬＥＤの光を用いて検出を行う検出装置であって、
前記ＬＥＤを所定光量にするために供給される前記駆動電力の電圧値（駆動電圧値）と、前記駆動電圧値に応じた前記ＬＥＤの不安定時間（前記ＬＥＤの発光開始直後の光量の不安定な時間）が登録された不安定時間登録テーブルとを不安定時間判断情報として記憶し、前記ＬＥＤの発光開始時に、当該ＬＥＤの前記駆動電圧値と前記不安定時間登録テーブルとに基づいて当該ＬＥＤの不安定時間を判断し、発光開始から当該不安定時間の間の前記ＬＥＤの光を検出に用いない検出制御手段を具備し、
前記不安定時間登録テーブルに登録された前記不安定時間は、前記駆動電圧値が大きいほど長くなることを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検出装置をＩＤセンサとして用いてトナー画像のトナー濃度を検出す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、検出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いる画像形成装置には、感光体ドラムまたは中間転写ベルト上のトナー画像のトナー濃度を検出するＩＤセンサが搭載されている。ＩＤセンサは、トナー画像上に光を照射し、その反射光を検出することでトナー濃度を検出するものであり、その光源として赤外発光ダイオード（以下単にＬＥＤと称する）が用いられている。このＬＥＤは、自己発熱による温度変化によって発光量が変化してしまうため、ＡＰＣ（Auto Power Control）制御と称するフィードバック制御よって発光量を安定化させている。これによってＬＥＤの光量が安定するので、ＩＤセンサの測定精度は、向上する。例えば、下記特許文献１及び２には、このように光量が安定化したＩＤセンサの測定精度をさらに向上させる発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−２６７５１４号公報
【特許文献２】特開２００８−０９６７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術におけるＡＰＣ制御は、ＬＥＤの発光開始直後の温度変化に制御が間に合わないために、発光開始してから数秒〜十数秒経過しなければ光量を安定化させることができない。そのため、ＬＥＤの発光開始から数秒〜十数秒の間、ＩＤセンサの測定が不安定になってしまう。また、上記特許文献１及び２に記載の発明は、ＡＰＣ制御によって安定化したＬＥＤ光を用いてＩＤセンサの測定精度を向上させるものであり、上述したようなＬＥＤ発光開始直後の不安定動作を排除することはできない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤ発光開始直後の不安定動作を排除することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、検出装置に係る第１の解決手段として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を具備し、前記ＬＥＤの光を用いて検出を行う検出装置であって、前記ＬＥＤの発光開始直後の光量の不安定な時間（不安定時間）を判断するための不安定時間判断情報を記憶し、前記ＬＥＤの発光開始時に、当該ＬＥＤの前記不安定時間を前記不安定時間判断情報に基づいて判断し、発光開始から当該不安定時間の間の前記ＬＥＤの光を検出に用いない検出制御手段を具備するという手段を採用する。
【０００７】
本発明では、検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記ＬＥＤに駆動電力を供給する駆動手段を具備する検出装置であって、前記検出制御手段は、前記ＬＥＤを所定光量にするために供給される前記駆動電力の電圧値（駆動電圧値）と、前記駆動電圧値に応じた前記不安定時間が登録された不安定時間登録テーブルとを前記不安定時間判断情報として記憶し、前記ＬＥＤの発光開始時に、当該ＬＥＤの前記駆動電圧値と前記不安定時間登録テーブルとに基づいて当該ＬＥＤの不安定時間を判断し、発光開始から当該不安定時間の間の前記ＬＥＤの光を検出に用いないという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、検出装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記検出制御手段は、前記ＬＥＤの前記不安定時間を記憶し、前記ＬＥＤの発光開始時に、発光開始から前記不安定時間の間の前記ＬＥＤの光を検出に用いないという手段を採用する。
【０００９】
また、本発明では、画像形成装置に係る第１の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段を採用する検出装置をＩＤセンサとして用いてトナー画像のトナー濃度を検出するという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、不安定時間判断情報を記憶し、ＬＥＤの発光開始時に、当該ＬＥＤの不安定時間を前記不安定時間判断情報に基づいて判断し、発光開始から当該不安定時間の間の前記ＬＥＤの光を検出に用いない。これにより、ＬＥＤ発光開始直後の不安定動作を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る複合機Ａの特徴的な構成要素を示す機能構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る複合機ＡのＩＤセンサ５の構成要素を示す機能構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る複合機Ａにおける赤外ＬＥＤ５１ａの発光開始からの光量変動を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る複写機Ａの赤外ＬＥＤ５１ａ、発光側フォトトランジスタ５１ｄ及びＬＥＤ駆動回路５２ｄを示す機能構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る複合機Ａの記憶部９に記憶された駆動電圧値（ａ）及び不安定時間登録テーブル（ｂ）を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る複合機（画像形成装置）Ａは、コピー機能、プリント機能、スキャン機能、ファクシミリ送信／受信機能及び電子メール送信機能を併せ持つ。複合機Ａは、図１に示すように、画像形成ユニット１、中間転写ベルト２、１次転写ローラ３、２次転写ローラ４、ＩＤセンサ５、定着ローラ６、サーミスタ７、操作表示部８、記憶部９及び主制御部１０を備える。上記記憶部９及び主制御部１０は、本実施形態における検出制御手段を構成する。なお、複合機Ａについては、上述の特徴的な構成要素のみ説明し、それ以外の構成要素については説明を省略する。
【００１３】
各画像形成ユニット１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色に対応するトナーからなる画像を形成するものであり、複合機Ａの正面から視て水平方向に所定間隔で配置され、図１に示すようにそれぞれ感光体ドラム１１と、帯電部１２と、レーザスキャニングユニット１３と、現像ユニット１４と、クリーナ１５とを備えている。
【００１４】
感光体ドラム１１は、静電潜像に基づいて形成されたトナー画像を周面に担持する円筒部材からなり、複合機Ａの正面から視て奥行き方向に延在して配置され、主制御部１０の制御の下、モータ等の速度調整が可能な駆動源（図示なし）により画像形成時に周面方向に回転する。
帯電部１２は、感光体ドラム１１に対して対向配置され、主制御部１０の制御の下、感光体ドラム１１の周面を帯電状態にするものである。
レーザスキャニングユニット１３は、主制御部１０の制御の下、レーザ光を帯電状態の感光体ドラム１１の周面に照射することで静電潜像を形成するものである。
【００１５】
現像ユニット１４は、トナーとキャリア（磁性キャリア）とが混合された２成分現像剤を内部に収容し、主制御部１０の制御の下、感光体ドラム１１の周面に対してトナーを供給することによって感光体ドラム１１の周面上に静電潜像に基づくトナー画像を形成（現像）するものである。
クリーナ１５は、主制御部１０の制御の下、感光体ドラム１１から記録用紙にトナー画像が転写された後に、感光体ドラム１１に残存するトナーを除去する。
【００１６】
中間転写ベルト２は、感光体ドラム１１に接するように設けられ、感光体ドラム１１に形成されたトナー画像が１次転写されるものであり、ベルト部材２１、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及びテンションローラ２４から構成されている。
ベルト部材２１は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及びテンションローラ２４に張架された無端ベルトであり、感光体ドラム１１と１次転写ローラ３との間を通過するように設けられ、駆動ローラ２２の回転に従って走行する。ベルト部材２１は、１次転写ローラ３から印加される電圧により感光体ドラム１１の周面上に形成されたトナー画像が１次転写される。
【００１７】
駆動ローラ２２は、従動ローラ２３及びテンションローラ２４とともにベルト部材２１を支持し、ベルト部材２１に走行力を付与するローラであり、モータなどの駆動源（図示なし）がクラッチを介して連結されている。すなわち、駆動ローラ２２は、主制御部１０の制御の下、駆動源によって回転駆動されることによりベルト部材２１を走行させる。
従動ローラ２３は、上記ベルト部材２１の走行に伴って回転するローラである。
テンションローラ２４は、駆動ローラ２２の回転に従動して回転する従動ローラの一種であり、バネ機構を有してベルト部材２１に張力を与える。
【００１８】
１次転写ローラ３は、ベルト部材２１を挟むように感光体ドラム１１に対向配置されており、ベルト部材２１に所定の電圧を印加する帯電器を備えるとともにモータなどの駆動源（図示なし）がクラッチを介して連結されている。１次転写ローラ３は、主制御部１０の制御の下、駆動源によって回転駆動されながら帯電器によって電圧をベルト部材２１に印加することにより感光体ドラム１１からベルト部材２１にトナー画像を１次転写させる。
【００１９】
２次転写ローラ４は、ベルト部材２１を挟むように駆動ローラ２２に対向配置されており、給紙カセット（図示なし）から搬送された記録用紙にベルト部材２１に形成されているトナー画像を２次転写するものであり、ベルト部材２１に所定の電圧を印加する帯電器を備えるとともにモータなどの駆動源（図示なし）がクラッチを介して連結されている。２次転写ローラ４は、主制御部１０の制御の下、駆動源によって回転駆動されながら帯電器によって電圧を記録用紙に印加することによりベルト部材２１と２次転写ローラ４との間に搬送される記録用紙にベルト部材２１上のトナー画像を２次転写させる。
【００２０】
ＩＤセンサ５は、２次転写ローラ４に最も近い画像形成ユニット１と２次転写ローラ４との間かつ中間転写ベルト２のベルト部材２１の転写面側に設けられ、ベルト部材２１上のトナー画像のトナー濃度を検出し、当該トナー濃度を示す検出信号（電圧信号）を主制御部１０に出力する。このＩＤセンサ５は、図２に示すように、センサヘッド部５１、発光側回路（駆動手段）５２及び受光側回路５３から構成されている。なお、発光側回路５２は、本実施形態における駆動手段である。
【００２１】
センサヘッド部５１は、ＩＤセンサ５の表面に露出する発光デバイス及び受光デバイスなどであり、図２に示すように、赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）５１ａ、偏光フィルタ５１ｂ、偏光分離プリズム５１ｃ、発光側フォトトランジスタ５１ｄ、Ｓ波側フォトダイオード５１ｅ及びＰ波側フォトダイオード５１ｆから構成されている。
【００２２】
赤外ＬＥＤ５１ａは、赤外光を出射するＬＥＤであり、偏光フィルタ５１ｂを介して中間転写ベルト２のベルト部材２１の転写面に赤外光を照射する。赤外ＬＥＤ５１ａの光量は、ＡＰＣ（Auto Power Control）制御によって安定化されている。
偏光フィルタ５１ｂは、赤外ＬＥＤ５１ａから入射された赤外光の所定の偏光のみ、つまりＰ波のみを透過させる。偏光フィルタ５１ｂを透過した赤外光のＰ波は、中間転写ベルト２のベルト部材２１の転写面に照射される。
【００２３】
偏光分離プリズム５１ｃは、入射された光のＳ波を反射するとともにＰ波を透過させるものであり、ベルト部材２１の転写面に反射された赤外光のＳ波をＳ波側フォトダイオード５１ｅに向けて反射し、Ｐ波をＰ波側フォトダイオード５１ｆに向けて透過する。
発光側フォトトランジスタ５１ｄは、赤外ＬＥＤ５１ａをＡＰＣ制御するために赤外ＬＥＤ５１ａが出射した赤外光を検出する受光デバイスであり、赤外ＬＥＤ５１ａから入射された赤外光の光量を示す検出電流を出力する。
【００２４】
Ｓ波側フォトダイオード５１ｅは、入射光を検出する受光デバイスであり、偏光分離プリズム５１ｃから入射された赤外光のＳ波光量を示すＳ波検出電流を出力する。
Ｐ波側フォトダイオード５１ｆは、入射光を検出する受光デバイスであり、偏光分離プリズム５１ｃから入射された赤外光のＰ波光量を示すＰ波検出電流を出力する。
【００２５】
発光側回路５２は、モニタ光検出回路５２ａ、インピーダンス変換回路５２ｂ、差動増幅回路５２ｃ及びＬＥＤ駆動回路５２ｄから構成されている。
モニタ光検出回路５２ａは、発光側フォトトランジスタ５１ｄから入力された検出電流を検出すると、当該検出電流を検出電圧に変換し、当該検出電圧をインピーダンス変換回路５２ｂに出力する。
インピーダンス変換回路５２ｂは、モニタ光検出回路５２ａから入力された検出電圧の低下をインピーダンス変換により防ぐものであり、検出電圧を差動増幅回路５２ｃに出力する。
【００２６】
差動増幅回路５２ｃは、主制御部１０から入力される基準電圧（制御電圧）と、インピーダンス変換回路５２ｂから入力される検出電圧との差分を所定の利得で増幅し、増幅した差分電圧をＬＥＤ駆動回路５２ｄに出力する。
ＬＥＤ駆動回路５２ｄは、差動増幅回路５２ｃから入力された差分電圧に基づく駆動電力を赤外ＬＥＤ５１ａに出力する。
【００２７】
受光側回路５３は、Ｓ波側Ｉ／Ｖ変換回路５３ａ、Ｓ波側利得調整増幅回路５３ｂ、Ｐ波側Ｉ／Ｖ変換回路５３ｃ及びＰ波側利得調整増幅回路５３ｄから構成されている。
Ｓ波側Ｉ／Ｖ変換回路５３ａは、Ｓ波側フォトダイオード５１ｅから入力されたＳ波検出電流をＳ波検出電圧に変換し、当該Ｓ波検出電圧をＳ波側利得調整増幅回路５３ｂに出力する。
Ｓ波側利得調整増幅回路５３ｂは、Ｓ波側Ｉ／Ｖ変換回路５３ａから入力されたＳ波検出電圧を、主制御部１０により適切に調整された利得で増幅し、主制御部１０に出力する。
【００２８】
Ｐ波側Ｉ／Ｖ変換回路５３ｃは、Ｐ波側フォトダイオード５１ｆから入力された赤外光のＰ波光量を示すＰ波検出電流をＰ波検出電圧に変換し、当該Ｐ波検出電圧をＰ波側利得調整増幅回路５３ｄに出力する。
Ｐ波側利得調整増幅回路５３ｄは、Ｐ波側Ｉ／Ｖ変換回路５３ｃから入力されたＰ波検出電圧を、主制御部１０により適切に調整された利得で増幅し、主制御部１０に出力する。なお、主制御部１０は、Ｓ波検出電圧とＰ波検出電圧との比率に基づいてトナー濃度を検知する。
【００２９】
定着ローラ６は、内部にヒータを備えた加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１に圧接される圧接ローラ６２とから構成され、２つのローラでトナー画像が転写された記録用紙を挟持搬送することで記録用紙を加熱及び加圧して、トナー画像を記録用紙上に定着させる。
サーミスタ７は、赤外ＬＥＤ５１ａの周辺温度を検出し、検出結果を主制御部１０に出力する。
【００３０】
操作表示部８は、操作キー及びタッチパネルを備えており、ユーザと複合機Ａとを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作表示部８は、押下された各操作キーの操作指示を主制御部１０に出力するとともに、主制御部１０の制御の下、タッチパネルに種々の画面を表示する。
【００３１】
記憶部９は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性メモリであり、赤外ＬＥＤ５１ａの各ＬＥＤを所望の所定光量にするために供給される駆動電力の電圧値（駆動電圧値）と、駆動電圧値に応じた不安定時間が登録された不安定時間登録テーブルとを記憶する。なお、不安定時間とは、赤外ＬＥＤ５１ａの発光開始直後の光量の不安定な時間である。
【００３２】
赤外ＬＥＤ５１ａは、発光開始時に、図３に示す光量特性を示す。つまり、ＬＥＤでは、図３に示すように、発光開始直後に光量が不安定になり、そこから徐々に光量が低下して、一定のレベルに落ち着く。この光量変動の要因は、ＬＥＤの発光開始直後の自己発熱による温度変化にＡＰＣ制御が間に合わないためである。そのため、ＬＥＤは、発光開始してから数秒〜十数秒（不安定時間）経過しなければ光量が安定化しない。各ＬＥＤでは、その不安定時間に個体差がある。
【００３３】
このような各ＬＥＤにおいて、特性の個体差により同じ駆動電力を供給しても同じ光量にならない。そのため、各ＬＥＤを同じ光量で発光させるために、製造段階において各ＬＥＤに供給する駆動電力の調整作業が行われる。調整作業では、実際に各ＬＥＤに駆動電力が供給され、各ＬＥＤが所望の所定光量になる駆動電力が測定される。さらに、その駆動電力の電圧値も測定される。
【００３４】
以下において当該電圧値の具体的な測定方法について説明する。ＬＥＤ駆動回路５２ｄは、図４に示すように、トランジスタ５２ｄ‐１を備えており、トランジスタ５２ｄ‐１によって駆動電力の供給を切り替えている。調整作業では、このトランジスタ５２ｄ‐１のエミッタ端子から出力される駆動電力が測定され、さらにその駆動電力の電圧値も測定される。このように測定された各ＬＥＤの電圧値が上述した駆動電圧値（図５（ａ）参照）であり、記憶部９に記憶される。
【００３５】
次に、駆動電圧値に応じた不安定時間を測定する。赤外ＬＥＤ５１ａの各ＬＥＤの自己発熱は、駆動電力の駆動電流に起因する。すなわち、各ＬＥＤの自己発熱の熱量は、駆動電流値によって決まる。その駆動電流値と比例関係にある駆動電圧値に応じた不安定時間を測定する。当該測定では、実際に所望の所定光量になる駆動電力がＬＥＤに供給され、その駆動電力の駆動電圧値に応じた不安定時間が測定される。このようにして測定された不安定時間を駆動電圧に応じて登録したものが、上述の不安定時間登録テーブルである（図５（ｂ）参照）。
【００３６】
不安定時間は、自己発熱量と比例関係にあり、駆動電流値が大きい、つまり駆動電圧値が大きいほど長くなる。例えば、図５（ｂ）に示す不安定時間登録テーブルに登録された不安定時間は「ａ秒＜ｂ秒＜ｃ秒＜ｄ秒」という関係になる。このように記憶部９に記憶された各ＬＥＤの駆動電圧値と、不安定時間登録テーブルとから各ＬＥＤの発光開始時の不安定時間を求めることができる。
【００３７】
主制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び上記各部それぞれと信号の入出力を行うインタフェース回路などから構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム、操作表示部８が受け付ける操作指示及び記憶部９が記憶する駆動電圧値と不安定時間登録テーブルに基づいて複合機Ａの全体動作を制御する。なお、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムには、検出制御プログラムが含まれており、主制御部１０は、この検出制御プログラムに基づいて発光開始から当該不安定時間の間の赤外ＬＥＤ５１ａの光をトナー濃度の検出に用いない。なお、主制御部１０が実行する処理の詳細については、以下に複合機Ａの動作として説明する。
【００３８】
次に、上記構成の本実施形態に係る複合機Ａの動作について説明する。
主制御部１０は、中間転写ベルト２のベルト部材２１上のトナー画像のトナー濃度を検出するタイミングになると、基準電圧を差動増幅回路５２ｃに出力することによって、駆動電力をＬＥＤ駆動回路５２ｄに供給させ、赤外ＬＥＤ５１ａに発光を開始させる。その際、主制御部１０は、記憶部９に記憶されている赤外ＬＥＤ５１ａの各ＬＥＤの駆動電圧値と不安定時間登録テーブルとに基づいて各ＬＥＤの不安定時間を判断する。すなわち、主制御部１０は、ＬＥＤの駆動電圧値に対応する不安定時間を当該ＬＥＤの不安定時間と判断する。そして、主制御部１０は、発光開始から不安定時間の間のＬＥＤの光をトナー濃度の検出に用いない。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る複合機Ａにおいて、主制御部１０は、赤外ＬＥＤ５１ａの発光開始時に、記憶部９に記憶された赤外ＬＥＤ５１ａの各ＬＥＤの駆動電圧値と、不安定時間登録テーブルから各ＬＥＤの不安定時間を判断し、発光開始から不安定時間の間の各ＬＥＤの光をトナー濃度の検出に用いない。これにより、複合機Ａでは、ＩＤセンサ５において、ＬＥＤ発光開始直後の不安定動作を排除することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、記憶部９に記憶されている各ＬＥＤの駆動電圧値と不安定時間登録テーブルとに基づいて各ＬＥＤの不安定時間が判断されたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、調整作業の段階で、赤外ＬＥＤ５１ａの各ＬＥＤの不安定時間を測定し、各ＬＥＤに応じた不安定時間を記憶部９に記憶させる。そして、主制御部１０は、赤外ＬＥＤ５１ａの発光開始時に、発光開始から上記不安定時間の間の各ＬＥＤの光を検出に用いないようにしてもよい。
【００４１】
（２）上記実施形態に係る複合機Ａでは、本発明に係る検出装置をＩＤセンサに適用したものであるが、ＩＤセンサ以外にもＬＥＤの光を用いてセンシングを行う光学センサであれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ…複合機、１…画像形成ユニット、２…中間転写ベルト、３…１次転写ローラ、４…２次転写ローラ、５…ＩＤセンサ、６…定着ローラ、７…サーミスタ、８…操作表示部、９…記憶部、１０…主制御部、１１…感光体ドラム、１２…帯電部、１３…レーザスキャニングユニット、１４…現像ユニット、１５…クリーナ、２１…ベルト部材、２２…駆動ローラ、２３…従動ローラ、２４…テンションローラ、５１…センサヘッド部、５２…発光側回路、５３…受光側回路、５１ａ…赤外ＬＥＤ、５１ｂ…偏光フィルタ、５１ｃ…偏光分離プリズム、５１ｄ…発光側フォトトランジスタ、５１ｅ…Ｓ波側フォトダイオード、５１ｆ…Ｐ波側フォトダイオード、５２ａ…モニタ光検出回路、５２ｂ…インピーダンス変換回路、５２ｃ…差動増幅回路、５２ｄ…ＬＥＤ駆動回路、５２ｄ‐１…トランジスタ、５３ａ…Ｓ波側Ｉ／Ｖ変換回路、５３ｂ…Ｓ波側利得調整増幅回路、５３ｃ…Ｐ波側Ｉ／Ｖ変換回路、５３ｄ…Ｐ波側利得調整増幅回路
【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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