(57)【要約】【課題】濃度検出対象物である画像の濃度を、検出範囲の狭小化を抑えつつも高い精度で検出することができる濃度検出装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】濃度検出装置、あるいは画像形成装置の濃度検出部が、発光素子から発せられ被測定面で反射した光のうちの拡散反射光成分と、発光素子から発せられ反射部材で反射した光との双方を合わせた光を受光する受光素子での受光により得られた信号を増幅する第１の増幅回路と、この第１の増幅回路の出力値と比べあらかじめ定められた差分量だけ値が異なる出力値を出力する第２の増幅回路とを有する増幅部、および、被測定面上に濃度検出対象物が存在しない状態と被測定面上に濃度検出対象物が存在する状態との双方の状態において、増幅部の出力に基づいて、被測定面上の濃度検出対象物の濃度を算出する濃度算出部を有する。【選択図】        図２
2014021370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃度検出対象物が置かれることがある被測定面を照射する光を発する発光素子と、
前記発光素子から発せられた光束の一部領域の光を、前記被測定面への照射前の位置で反射する反射部材と、
前記発光素子から発せられ前記被測定面で反射した光のうちの拡散反射光成分と、前記発光素子から発せられ前記反射部材で反射した光との双方を合わせた光を受光する受光素子と、を有する検出部、
前記受光素子での受光により得られた信号を増幅する第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路の出力値と比べあらかじめ定められた差分量だけ値が異なる出力値を出力する第２の増幅回路と、を有する増幅部、および
前記被測定面上に濃度検出対象物が存在しない状態と該被測定面上に濃度検出対象物が存在する状態との双方の状態において、前記検出部および前記増幅部を動作させたときの該双方の状態における該増幅部の出力に基づいて、前記被測定面上の濃度検出対象物の濃度を算出する濃度算出部を有することを特徴とする濃度検出装置。
【請求項２】
前記濃度算出部は、前記被測定面上に濃度検出対象物が存在しない状態において、前記検出部および前記増幅部を動作させたときの前記第１の増幅回路の出力値および前記第２の増幅回路の出力値の両方と、該被測定面上に濃度検出対象物が存在する状態において、該検出部および該増幅部を動作させたときの該第２の増幅回路の出力値とに基づいて、前記被測定面上の濃度検出対象物の濃度を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
【請求項３】
画像形成面に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって前記画像形成面に形成された画像を用紙に転写する転写部と、
前記転写部によって前記用紙に転写された画像を該用紙に定着する定着部と、
前記画像形成部によって前記画像形成面に形成された画像の濃度を検出する濃度検出部とを備え、
前記濃度検出部が、
前記画像形成面を照射する光を発する発光素子と、
前記発光素子から発せられた光束の一部領域の光を、前記画像形成面への照射前の位置で反射する反射部材と、
前記発光素子から発せられ前記画像形成面で反射した光のうちの拡散反射光成分と、前記発光素子から発せられ前記反射部材で反射した光との双方を合わせた光を受光する受光素子と、を有する検出部、
前記受光素子での受光により得られた信号を増幅する第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路の出力値と比べあらかじめ定められた差分量だけ値が異なる出力値を出力する第２の増幅回路と、を有する増幅部、および
前記画像形成面上に画像が存在しない状態と該画像形成面上に画像が存在する状態との双方の状態において、前記検出部および前記増幅部を動作させたときの該双方の状態における該増幅部の出力に基づいて、前記画像形成面上の画像の濃度を算出する濃度算出部を有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、濃度検出装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、画像の濃度を、画像データで示されている濃度に制御するために、画像形成装置内に濃度検出装置を設けることが知られている。
【０００３】
ここで、濃度検出装置のうち、画像に照射され反射した光のうち拡散反射光成分を受光することで画像の濃度を検出する濃度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の濃度検出装置は、画像に照射される光束の一部領域の光を、濃度検出対象物である画像が置かれる用紙搬送ベルトへの照射前の位置で反射する基準反射面を備えている。特許文献１に記載の濃度検出装置は、この基準反射面からの反射光を基準として、その反射光からの変化分を、画像の濃度として検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３７３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、濃度検出対象物である画像の濃度を、検出範囲の狭小化を抑えつつも高い精度で検出することができる濃度検出装置および画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の濃度検出装置は、
濃度検出対象物が置かれることがある被測定面を照射する光を発する発光素子と、
上記発光素子から発せられた光束の一部領域の光を、上記被測定面への照射前の位置で反射する反射部材と、
上記発光素子から発せられ上記被測定面で反射した光のうちの拡散反射光成分と、上記発光素子から発せられ上記反射部材で反射した光との双方を合わせた光を受光する受光素子と、を有する検出部、
上記受光素子での受光により得られた信号を増幅する第１の増幅回路と、
上記第１の増幅回路の出力値と比べあらかじめ定められた差分量だけ値が異なる出力値を出力する第２の増幅回路と、を有する増幅部、および
上記被測定面上に濃度検出対象物が存在しない状態と被測定面上に濃度検出対象物が存在する状態との双方の状態において、上記検出部および上記増幅部を動作させたときのそれら双方の状態における増幅部の出力に基づいて、上記被測定面上の濃度検出対象物の濃度を算出する濃度算出部を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の濃度検出装置は、請求項１の濃度検出装置において、
上記濃度算出部は、上記被測定面上に濃度検出対象物が存在しない状態において、上記検出部および上記増幅部を動作させたときの上記第１の増幅回路の出力値および上記第２の増幅回路の出力値の両方と、被測定面上に濃度検出対象物が存在する状態において、検出部および増幅部を動作させたときの第２の増幅回路の出力値とに基づいて、上記被測定面上の濃度検出対象物の濃度を算出するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の画像形成装置は、
画像形成面に画像を形成する画像形成部と、
上記画像形成部によって上記画像形成面に形成された画像を用紙に転写する転写部と、
上記転写部によって上記用紙に転写された画像を用紙に定着する定着部と、
上記画像形成部によって上記画像形成面に形成された画像の濃度を検出する濃度検出部とを備え、
上記濃度検出部が、
上記画像形成面を照射する光を発する発光素子と、
上記発光素子から発せられた光束の一部領域の光を、上記画像形成面への照射前の位置で反射する反射部材と、
上記発光素子から発せられ上記画像形成面で反射した光のうちの拡散反射光成分と、上記発光素子から発せられ上記反射部材で反射した光との双方を合わせた光を受光する受光素子と、を有する検出部、
上記受光素子での受光により得られた信号を増幅する第１の増幅回路と、
上記第１の増幅回路の出力値と比べあらかじめ定められた差分量だけ値が異なる出力値を出力する第２の増幅回路と、を有する増幅部、および
上記画像形成面上に画像が存在しない状態と画像形成面上に画像が存在する状態との双方の状態において、上記検出部および上記増幅部を動作させたときのそれら双方の状態における増幅部の出力に基づいて、上記画像形成面上の画像の濃度を算出する濃度算出部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の濃度検出装置および請求項３の画像形成装置によれば、例えば上記第１の増幅回路の出力値を濃度として得る濃度検出装置と比較して、濃度検出対象物である画像の濃度を、検出範囲の狭小化を抑えつつも高い精度で検出することができる。
【００１０】
請求項２の濃度検出装置によれば、請求項１の濃度検出装置おいて上記第２の増幅回路の出力値のみに基づいて画像の濃度を得る濃度検出装置と比較して、濃度検出対象物である画像の濃度を、一層高い精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す濃度センサの詳細を示す図である。
【図３】第１の拡散反射用増幅回路でディジタル信号に変換される前のアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係、および、第２の拡散反射用増幅回路でディジタル信号に変換される前のアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。
【００１４】
この画像形成装置１００は、その下部に給紙台１０を備えており、その給紙台１０には用紙Ｐが積み重ねられた状態に収容されている。画像形成にあたっては、ピックアップロール１１によりその給紙台１０から用紙Ｐが１枚送り出され、搬送ロール１２により搬送路１２１上を矢印Ａ方向に搬送される。そして、用紙Ｐは、待機ロール１３によりそれ以降の搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。この待機ロール１３以降の搬送については後述する。
【００１５】
また、この画像形成装置１００には、４台の画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが配置されている。各画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）色のトナー、マゼンタ（Ｍ）色のトナー、シアン（Ｃ）色のトナー、および黒（Ｋ）色のトナーを用いてトナー像を形成するエンジンである。これら４台の画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、使用されるトナーが異なる点を除き、いずれも同一の構成を有する。ここでは、それら４台の画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを代表させて、１台の画像形成エンジン２０Ｙを取り挙げてその構成を説明する。
【００１６】
画像形成エンジン２０Ｙは、感光体２１Ｙを有し、その感光体２１Ｙの周囲に、帯電器２２Ｙ、露光器２３Ｙ、現像器２４Ｙ、転写器２５Ｙ、除電ランプ２６Ｙ、およびクリーナ２７Ｙが配置されている。ここで、転写器２５Ｙは、感光体２１Ｙとの間に後述する中間転写ベルト３１を挟んだ位置に配置されている。
【００１７】
感光体２１Ｙは、円筒形状を有し、矢印Ｂ方向に回転しながら、その表面に、帯電を受け露光を受けて静電潜像が形成される。
【００１８】
帯電器２２Ｙは、感光体２１Ｙに接触した状態で回転しながら感光体２１Ｙを帯電する接触帯電ロール２２Ｙ＿１を有する。接触帯電ロール２２Ｙ＿１は、電源６０から電位バイアスの印加を受けて感光体２１Ｙを帯電する。また、帯電器２２Ｙは、接触帯電ロール２２Ｙ＿１に付着したトナーや外添剤等の汚れを除去する帯電器用クリーナ２２Ｙ＿２を有している。
【００１９】
また、この帯電の際には、感光体２１Ｙの回転方向について、この帯電器２２Ｙよりも上流側に位置する除電ランプ２６Ｙが点灯状態にある。除電ランプ２６Ｙからの光は、感光体２１Ｙの表面電位を接地電位に近づける働きを担っている。
【００２０】
露光器２３Ｙには、後述する制御部５０から画像データが入力され、露光器２３Ｙからは、その入力された画像データに応じて変調された露光光２３１Ｙが出力される。感光体２１Ｙは、帯電器２２Ｙによる帯電を受けた後で露光器２３Ｙからの露光光２３１Ｙの照射を受ける。これにより、感光体２１Ｙの表面に静電潜像が形成される。
【００２１】
感光体２１Ｙは、露光光２３１Ｙの照射を受けて表面に静電潜像が形成された後、現像器２４Ｙにより現像され、その感光体２１Ｙの表面にトナー像が形成される。
【００２２】
現像器２４Ｙは、内部にトナーと磁性キャリアとからなる現像剤を収容したケース２４１内に、現像剤を攪拌する２本の攪拌機２４２と、現像剤を感光体２１Ｙに対向した位置に運ぶ現像ロール２４３とを有する。収容したケース２４１内では、２本の攪拌機２４２の撹拌によって、トナーが磁性キャリアとの間で摩擦帯電する。現像ロール２４３は磁性を帯びており、摩擦帯電によって静電的にトナーが付着した状態の磁性キャリアが、この現像ロール２４３が有する磁力によって現像ロール２４３上に保持される。
【００２３】
現像器２４Ｙによる現像により感光体２１Ｙ上に形成されたトナー像は、転写器２５Ｙの作用により中間転写ベルト３１上に転写される。転写器２５Ｙが、本発明にいう転写器の一例に相当する。
【００２４】
この転写後の感光体２１Ｙの表面は、除電ランプ２６Ｙからの光の作用により一様に接地電位に近づけられる。これにより、転写後の感光体２１Ｙの表面から静電潜像の履歴が消去される。
【００２５】
続いて、感光体２１Ｙ上に残留する残留トナー等が、クリーナ２７Ｙによって感光体２１Ｙ上から除去される。
【００２６】
中間転写ベルト３１は、駆動ロール３２やその他の複数のロール３３に架け回された、無端の、矢印Ｃ方向に循環移動するベルトである。
【００２７】
画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれで形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各トナーによるトナー像は、画像形成エンジン２０Ｙで形成されたＹトナーによるトナー像を最下層として順次重なるように中間転写ベルト３１上に転写される。そして、二次転写器３４が配置された二次転写位置に搬送される。これと同期して、待機ロール１３にまで搬送されてきていた用紙が二次転写位置に搬送され、二次転写器３４の作用により、中間転写ベルト３１上のトナー像が、搬送されてきた用紙上に転写される。このトナー像の転写を受けた用紙は、搬送ベルト１４上を矢印Ｄ方向にさらに搬送され、定着器４０による加圧および加熱により用紙上のトナー像がその用紙上に定着される。これにより、定着されたトナー像からなる画像が用紙上に形成される。画像が形成された用紙は、搬送ベルトにより矢印Ｅ方向に搬送されて、この画像形成装置１００の外部に排出される。
【００２８】
二次転写器３４によりトナー像を用紙上に転写した後の中間転写ベルト３１はさらに循環移動し、その表面に残存するトナーがクリーナ３５によって中間転写ベルト３１上から取り除かれる。
【００２９】
画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ、中間転写ベルト３１、および二次転写器３４を合わせたものが本発明にいう画像形成部の一例に相当する。また、定着器４０が、本発明にいう定着部の一例に相当する。
【００３０】
また、この画像形成装置１００には、制御部５０と操作・表示部５０１と電源６０とが設けられている。制御部５０には、画像データが入力される。そして、制御部５０では、画像データとともに入力されてきた制御データに従って、あるいは操作・表示部５０１からの指示に従って、その画像データが処理される。これにより、画像データは、各露光器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋにおける露光光２３１Ｙ，２３１Ｍ，２３１Ｃ，２３１Ｋの照射に適した画像データに変換される。この変換後の画像データは、各露光器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋに送信される。各露光器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋでは、入力されてきたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応した各画像データに従って各感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに各露光光を照射する。
【００３１】
操作・表示部５０１は、ユーザに向けてこの画像形成装置１００に関する様々なメッセージを表示し、また、様々な操作ボタンを表示してユーザからの画像形成に関する指示等の操作を受け付けるマン・マシンインタフェースである。
【００３２】
電源６０は、制御部５０によって出力レベルが制御され、その制御された出力レベルの電圧を、この画像形成装置１００の各要素に印加する。
【００３３】
また、この画像形成装置１００には、Ｋ色の画像形成エンジン２０Ｋの下流側で中間転写ベルト３１に対向する位置に濃度センサ７０が配置されている。
【００３４】
画像形成装置１００では、制御部５０に入力された画像データが表すカラー画像を、この画像データに示されている濃度で形成するために、例えば画像形成装置１００の電源投入時等といったタイミングで次のような処理が行われる。
【００３５】
即ち、制御部５０の指示により、中間転写ベルト３１上に、ＹＭＣＫ各色について、濃度が異なる複数の単色カラーパッチが形成される。そして、各単色カラーパッチの濃度が、濃度センサ７０で得られる信号と、その信号に基づいた制御部５０での算出処理により求められる。
【００３６】
制御部５０では、算出された各単色カラーパッチの濃度と、各単色カラーパッチについての予め定められた目標の濃度との差異が求められる。さらに、その差異を打ち消す濃度補正値が制御部５０によってＹＭＣＫ各色について求められる。この濃度補正値の取得後に実行される画像形成は、この濃度補正値を使った補正を経た濃度で行われる。
【００３７】
図２は、図１に示す濃度センサの詳細を示す図である。
【００３８】
濃度センサ７０は、センサ筐体７１、発光素子７２、正反射用受光素子７３、正反射用増幅回路７４、反射部材７５、拡散反射用受光素子７６、第１の拡散反射用増幅回路７７、および第２の拡散反射用増幅回路７８を備えている。
【００３９】
センサ筐体７１は、中間転写ベルト３１から予め定められた距離だけ離れた位置に配置されており、発光素子７２、正反射用受光素子７３、反射部材７５、および拡散反射用受光素子７６を内蔵している。
【００４０】
発光素子７２は、中間転写ベルト３１を照射する光を発する素子である。この発光素子７２が本発明にいう発光素子の一例に相当する。
【００４１】
正反射用受光素子７３は、発光素子７２から発せられ、中間転写ベルト３１で反射した光のうち、入射角に応じた反射角で反射する正反射光成分の光を受光する素子である。本実施形態では、この正反射用受光素子７３には、受光面を清掃する不図示の清掃機構が設けられている。
【００４２】
正反射光成分の光は、発光素子７２からの光の照射位置を中間転写ベルト３１の移動に伴って単色カラーパッチＰが通過すると減少する。そして、その減少の度合いは、Ｋ色については、単色カラーパッチＰの濃度が濃いほど大きい。また、ＹＭＣ各色については、単色カラーパッチＰの濃度がある程度の濃度以下である場合は、単色カラーパッチＰの濃度が濃いほど大きい。ここで、ＹＭＣ各色については、単色カラーパッチＰの濃度がある程度の濃度を超えると、正反射用受光素子７３でも一定強度を超えた拡散反射成分の光が受光されるようになる。このため、ＹＭＣ各色については、正反射用受光素子７３での受光光は、単色カラーパッチＰの濃度がある程度の濃度を超えるとその減少の度合いが小さくなり、やがては、逆に単色カラーパッチＰの濃度が濃いほど増加するようになる。
【００４３】
照射位置を単色カラーパッチＰが通過しているときの正反射用受光素子７３からの信号は、照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときの正反射光成分の光からの変化分として単色カラーパッチＰの濃度を示す信号となっている。
【００４４】
正反射用増幅回路７４は、正反射用受光素子７３での受光によりこの正反射用受光素子７３から出力された信号を増幅し、さらにディジタル信号に変換して制御部５０へと渡す回路である。尚、この正反射用増幅回路７４でのディジタル信号への変換は、３．３Ｖのアナログ信号を最大値「１０２３」のディジタル信号に変換する比率の変換処理である。
【００４５】
反射部材７５は、発光素子７２から発せられた光束の一部領域を、中間転写ベルト３１への照射前の位置で反射する部材である。本実施形態では、この反射部材７５による反射は、光を周辺に拡散して反射する拡散反射となっている。この反射部材７５が、本発明にいう反射部材の一例に相当する。
【００４６】
尚、本実施形態では、本発明にいう反射部材の一例として、拡散反射する反射部材７５を例示している。しかしながら、本発明にいう反射部材は、これに限るものではなく、発光素子７２から発せられた光束の一部領域を、中間転写ベルト３１への照射前の位置で正反射する部材であっても良い。
【００４７】
拡散反射用受光素子７６は、発光素子７２から発せられ中間転写ベルト３１で反射した光のうちの拡散反射光成分と、発光素子７２から発せられ反射部材７５で反射した光との双方を合わせた光を受光する素子である。本実施形態では、この拡散反射用受光素子７６にも、受光面を清掃する不図示の清掃機構が設けられている。
【００４８】
中間転写ベルト３１からの拡散反射光成分の光は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときが最も弱い。中間転写ベルト３１からの拡散反射光成分の光は、中間転写ベルト３１の移動に伴って、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰが通過すると増加する。そして、その増加の度合いは、単色カラーパッチＰの濃度が濃いほど大きい。ここで、本実施形態では、発光素子７２の発光中は、反射部材７５で常に拡散反射が行われる。このため、拡散反射用受光素子７６からは、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときでも、白色ノイズよりも大きい信号が出力される。
【００４９】
照射位置を単色カラーパッチＰが通過しているときの拡散反射用受光素子７６からの信号は、単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときの拡散反射光成分の光からの増加分として単色カラーパッチＰの濃度を示す信号となっている。拡散反射用受光素子７６が、本発明にいう検出部の一例に相当する。
【００５０】
第１の拡散反射用増幅回路７７は、拡散反射用受光素子７６での受光によりこの拡散反射用受光素子７６から出力された信号を増幅し、さらにディジタル信号に変換して制御部５０へと渡す回路である。また、第１の拡散反射用増幅回路７７は、ディジタル信号に変換する前のアナログ信号を、第２の拡散反射用増幅回路７８に向けて出力する。
【００５１】
第２の拡散反射用増幅回路７８は、第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されたアナログ信号から後述のオフセット値を差し引いて、さらにディジタル信号に変換して制御部５０へと渡す回路である。
【００５２】
これら第１の拡散反射用増幅回路７７と第２の拡散反射用増幅回路７８の双方とも、ディジタル信号への変換は、３．３Ｖのアナログ信号を最大値「１０２３」のディジタル信号に変換する比率の変換処理である。
【００５３】
第１の拡散反射用増幅回路７７が、本発明にいう第１の増幅回路の一例に相当する。また、第２の拡散反射用増幅回路７８が、本発明にいう第２の増幅回路の一例に相当する。そして、第１の拡散反射用増幅回路７７と第２の拡散反射用増幅回路７８とを合わせたものが、本発明にいう検出部の一例に相当する。
【００５４】
図３は、第１の拡散反射用増幅回路でディジタル信号に変換される前のアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係、および、第２の拡散反射用増幅回路でディジタル信号に変換される前のアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係を示す図である。
【００５５】
図３のパート（Ａ）には、第１の拡散反射用増幅回路７７でディジタル信号に変換される前のアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係を示すグラフＧ１が示されている。また、図３のパート（Ｂ）には、第２の拡散反射用増幅回路７８でディジタル信号に変換される前のアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係を示すグラフＧ２が示されている。
【００５６】
グラフＧ１，Ｇ２の双方とも、縦軸にアナログ信号の電圧がとられ、横軸に単色カラーパッチＰの濃度がとられている。そして、グラフＧ１には、第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係が第１のラインＬ１で示されている。グラフＧ１には、第１の拡散反射用増幅回路７８でのアナログ信号と単色カラーパッチＰの濃度との関係が第２のラインＬ２で示されている。
【００５７】
単色カラーパッチＰの濃度が「ゼロ」、即ち、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときの第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号の電圧（第１の基準電圧）ｖｒｅｆ１は、次の値となる。第１の基準電圧ｖｒｅｆ１は、反射部材７５からの拡散反射光成分の光の強度に応じた値である。
【００５８】
そして、グラフＧ１の第１のラインＬ１が示すように、照射位置を通過する単色カラーパッチＰの濃度が濃いほど、第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号の電圧は高くなる。
【００５９】
ここで、上述したように、第１の拡散反射用増幅回路７７でのディジタル信号への変換では、ディジタル信号がとり得る最大値は「１０２３」であり、その最大値「１０２３」に変換されるアナログ信号の電圧は３．３Ｖとなっている。このため、第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号の電圧が３．３Ｖ以上の値となった場合には、全て「１０２３」のディジタル信号に変換されてしまう。一方、本実施形態では、第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号の電圧は４Ｖ以上の値をとることも可能となっている。しかしながら、ディジタル信号への変換の際には、３．３Ｖ以上の値が全て「１０２３」のディジタル信号に変換されてしまう。つまり、このアナログ信号についてのダイナミックレンジは、第１の基準電圧ｖｒｅｆ１から３．３Ｖまでの範囲となっている。
【００６０】
一方、第２の拡散反射用増幅回路７８でのアナログ信号は、第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号からオフセット値ｖｏｆｆを差し引いた信号となる。
【００６１】
つまり、第２の拡散反射用増幅回路７８でのアナログ信号についてのダイナミックレンジは、第１の拡散反射用増幅回路７７でのアナログ信号についてのダイナミックレンジに比べてオフセット値ｖｏｆｆだけ広い。このため、第１の拡散反射用増幅回路７７では３．３Ｖを超えた、ディジタル信号に変換されると意味を失ってしまうアナログ信号が、第２の拡散反射用増幅回路７８では３．３Ｖ以下に抑えられる。
【００６２】
本実施形態では、このオフセット値ｖｏｆｆとして、第１の基準電圧ｖｒｅｆ１の想定値よりも小さい値が採用されている。
【００６３】
本実施形態では、単色カラーパッチＰの濃度の検出に、単色カラーパッチＰの通過中における第２の拡散反射用増幅回路７８から出力される、電圧ｖｐのアナログ信号が変換されたディジタル信号が使われる。
【００６４】
ここで、第１の拡散反射用増幅回路７７や第２の拡散反射用増幅回路７８から出力されるディジタル信号の値は、経時変化や環境変化で発光光量や受光感度が変化することで、同じ濃度の単色カラーパッチＰに対して異なる値をとることがある。
【００６５】
グラフＧ１の第１のラインＬ１やグラフＧ２の第２のラインＬ２の形状から分かるように、単色カラーパッチＰの濃度変化に対して、各回路でのアナログ信号の電圧、延いては変換後のディジタル信号の値はほぼ線形に変化する。このため、ある濃度の単色カラーパッチＰについて出力されるディジタル信号の値が変化したときには、その変化の割合と同じ割合で上記の第１の基準電圧ｖｒｅｆ１も変化している。
【００６６】
本実施形態では、経時変化や環境変化の影響を排除して、ある濃度の単色カラーパッチＰについては常に同じ濃度が得られるように、第２の拡散反射用増幅回路７８からのディジタル信号について規格化が行われる。この規格化に、第１の拡散反射用増幅回路７７から出力される、第１の基準電圧ｖｒｅｆ１のアナログ信号が変換されたディジタル信号が使われる。この規格化については後で詳細に説明する。
【００６７】
図２に示す制御部５０は、単色カラーパッチＰの濃度を、規格化により算出する機能部分として、正反射用算出部５１と拡散反射用算出部５２とを備えている。
【００６８】
濃度センサ７０および拡散反射用算出部５２を合わせたものが、本発明の濃度検出装置の一実施形態に相当する。また、濃度センサ７０および拡散反射用算出部５２を合わせたものは、本発明の画像形成装置における濃度検出部の一例にも相当している。また、拡散反射用算出部５２が、本発明にいう濃度算出部の一例に相当する。
【００６９】
まず、正反射用算出部５１で実行される規格化について説明する。
【００７０】
正反射用算出部５１は、正反射用増幅回路７４から出力されるディジタル信号に基づいて、単色カラーパッチＰの濃度を表す値として次の規格値を算出する。
【００７１】
正反射用算出部５１は、パッチの濃度を表す規格値ＲＡＤＣ正を、次式を使って算出する。
【００７２】
【数１】
2014021370.tif 000003
【００７３】
Ｖｐ正は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰが通過しているときに正反射用増幅回路７４から出力されるディジタル信号である。
【００７４】
Ｖｃｌｎは、その照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときに正反射用増幅回路７４から出力されるディジタル信号である。
【００７５】
ここで、本実施形態では、Ｖｃｌｎは、単色カラーパッチＰの形成前に制御部５０の制御下で実行される次のような検出処理によって得られる。まず、単色カラーパッチＰの形成前に、発光素子７２を発光させて中間転写ベルト３１を一巡させる。そして、その間に正反射用増幅回路７４から出力される複数のディジタル信号の平均値をＶｃｌｎとして採用する。Ｖｃｌｎとしてこのような平均値を採用することにより、中間転写ベルト３１の表面状態のムラによるＶｃｌｎの変動が均される。
【００７６】
尚、Ｖｃｌｎは、上記の平均値に限るものではなく、単色カラーパッチＰの形成前に行われる次のような処理によって得られるものであっても良い。
【００７７】
まず、単色カラーパッチＰの形成前に、発光素子７２を発光させて中間転写ベルト３１を一巡させる。そして、中間転写ベルト３１上の単色カラーパッチＰが形成される箇所が発光素子７２からの光の照射位置を通過するときの正散反射用増幅回路７４からのディジタル信号をＶｃｌｎとして採用する。中間転写ベルト３１上の単色カラーパッチＰが形成される箇所についてのＶｃｌｎを採用することにより、単色カラーパッチＰが形成され上記のＶｐ正が得られる箇所と同じ箇所についてのＶｃｌｎが得られる。
【００７８】
Ｖｄａｒｋは、発光素子７２の未発光時に正反射用増幅回路７４から出力されるディジタル信号である。ここで、画像形成装置１００内には、装置外からの入込み等に起因した漏れ光が存在している。上記のＶｄａｒｋには、この漏れ光による成分も含まれている。このＶｄａｒｋは、発光素子７２の未発光時に正反射用増幅回路７４から出力されるディジタル信号を取得することで求められる。尚、このＶｄａｒｋは、画像形成装置１００の製造時に実験的に求めても良い。
【００７９】
ここで、「１０２３」という数値は、正反射用増幅回路７４で行われるＡＤ変換において、変換後のディジタル信号がとり得る最大値であり、本実施形態では、３．３Ｖのアナログ信号に対応している。
【００８０】
［数１］で算出されるＲＡＤＣ正は、パッチの濃度を、照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときに正反射用増幅回路７４から出力されるディジタル信号Ｖｃｌｎを基準に、「０」〜「１０２３」の範囲内で規格化した値である。
【００８１】
次に、拡散反射用算出部５２で実行される規格化について説明する。
【００８２】
拡散反射用算出部５２は、第１の拡散反射用増幅回路７７から渡されるディジタル信号と、第２の拡散反射用増幅回路７８から渡されるディジタル信号とに基づいて、パッチの濃度を表す値として次の規格値を算出する。
【００８３】
拡散反射用算出部５２は、パッチの濃度を表す規格値ＲＡＤＣ拡を、次式を使って算出する。
【００８４】
【数２】
2014021370.tif 000004
【００８５】
Ｖｐ拡２は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰが通過しているときに第２の拡散反射用増幅回路７８から出力されるディジタル信号である。
【００８６】
Ｖｒｅｆ１は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときに第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号である。
【００８７】
Ｖｒｅｆ２は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときに第２の拡散反射用増幅回路７８から出力されるディジタル信号である。
【００８８】
本実施形態では、Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２は、単色カラーパッチＰの形成前に制御部５０の制御下で実行される次のような検出処理によって得られる。まず、単色カラーパッチＰの形成前に、発光素子７２を発光させて中間転写ベルト３１を一巡させる。そして、その間に第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号の平均値をＶｒｅｆ１として採用する。また、中間転写ベルト３１が一巡する間に第２の拡散反射用増幅回路７８から出力されるディジタル信号の平均値をＶｒｅｆ２として採用する。Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２としてこのような平均値を採用することにより、中間転写ベルト３１の表面状態のムラによるＶｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２の変動が均される。
【００８９】
ここで、本実施形態では、制御部５０は、中間転写ベルト３１が一巡する間に第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号が、予め定められた値以下となった場合、発光素子７２に対し、次のような光量調整を行う。即ち、この光量調整は、第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号の変動が、予め定められた許容範囲内に収まるように、発光素子７２の光量を増減する処理である。
【００９０】
尚、Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２は、上記の平均値に限るものではなく、単色カラーパッチＰの形成前に行われる次のような処理によって得られるものであっても良い。
【００９１】
まず、単色カラーパッチＰの形成前に、発光素子７２を発光させて中間転写ベルト３１を一巡させる。そして、中間転写ベルト３１上の単色カラーパッチＰが形成される箇所が発光素子７２からの光の照射位置を通過するときの第１の拡散反射用増幅回路７７からのディジタル信号をＶｒｅｆ１として採用する。また、そのときの第１の拡散反射用増幅回路７７からのディジタル信号をＶｒｅｆ２として採用する。中間転写ベルト３１上の単色カラーパッチＰが形成される箇所についてのＶｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２を採用することにより、単色カラーパッチＰが形成され上記のＶｐ拡２が得られる箇所と同じ箇所についてのＶｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２が得られる。
【００９２】
あるいは、Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２は、次のような処理によって得られるものであっても良い。単色カラーパッチＰの非形成箇所に、拡散反射が非常に小さいＫ色のパッチを形成する。そして、このＫ色のパッチが発光素子７２からの光の照射位置を通過するときの第１の拡散反射用増幅回路７７および第２の拡散反射用増幅回路７８からのディジタル信号をＶｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２として採用する。Ｋ色のパッチについてのＶｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２を採用することにより、中間転写ベルト３１の表面状態を排除したＶｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２が得られる。
【００９３】
［数２］におけるＶｄａｒｋは、発光素子７２の未発光時に第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号である。このＶｄａｒｋには、画像形成装置１００外からの入込み等に起因した漏れ光による成分も含まれている。このＶｄａｒｋは、規格化に当たって邪魔となるので、［数２］では分母のＶｒｅｆ１からこのＶｄａｒｋを減算している。分子では、Ｖｐ拡２とＶｒｅｆ２の双方にＶｄａｒｋが含まれているので、「Ｖｐ拡２−Ｖｒｅｆ２」の演算においてこのＶｄａｒｋが除去される。Ｖｄａｒｋは、発光素子７２の未発光時に第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号を取得することで求められる。尚、このＶｄａｒｋは、画像形成装置１００の製造時に実験的に求めても良い。
【００９４】
Ｖｂｅｌｔは、中間転写ベルト３１のみからの拡散反射更成分の光に起因して第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号である。中間転写ベルト３１からの拡散反射光成分の光は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときが最も弱いが、厳密には「ゼロ」ではない。このＶｂｅｌｔは中間転写ベルト３１の表面状態にムラがあると変動する。このため、［数２］では分母のＶｒｅｆ１からこのＶｂｅｌｔを減算している。分子では、Ｖｐ拡２とＶｒｅｆ２の双方にＶｂｅｌｔが含まれているので、「Ｖｐ拡２−Ｖｒｅｆ２」の演算においてこのＶｂｅｌｔも除去される。Ｖｂｅｌｔは、画像形成装置１００の製造時に実験的に求められる。
【００９５】
尚、Ｖｂｅｌｔは、画像形成装置１００の製造時に実験的に求められるものに限るものではない。例えば、拡散反射用受光素子７６と中間転写ベルト３１との間にシャッタを配置しておき、単色カラーパッチＰの形成前に、このシャッタの開閉により次のように求めても良い。即ち、シャッタを開いたときに第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号と、シャッタを閉じたときに第１の拡散反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号との差をＶｂｅｌｔとして採用しても良い。
【００９６】
基準補正係数は、［数２］の分母における「Ｖｒｅｆ１−Ｖｄａｒｋ−Ｖｂｅｌｔ」を、分子「Ｖｐ拡２−Ｖｒｅｆ２」の値よりも擬似的に大きくするために「Ｖｒｅｆ１−Ｖｄａｒｋ−Ｖｂｅｌｔ」に乗ずる係数である。規格化のためには、［数２］の分母が分子よりも大きい方が好ましい。［数２］の分母を大きくする方法としては、例えば反射部材７５における拡散反射の度合いを大きくしてＶｒｅｆ１自体を大きくする方法もある。しかしながら、Ｖｒｅｆ１を大きくするほどダイナミックレンジが狭まる。このため、本実施形態では、「Ｖｒｅｆ１−Ｖｄａｒｋ−Ｖｂｅｌｔ」に基準補正係数を乗じて［数２］の分母が分子よりも大きくなるようにしている。
【００９７】
［数２］で算出されるＲＡＤＣ拡は、パッチの濃度を、照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときに第１の反射用増幅回路７７から出力されるディジタル信号Ｖｒｅｆ１を基準に、「０」〜「１０２３」の範囲内で規格化した値である。
【００９８】
以上に説明したように、制御部５０では、正反射用算出部５１で、正反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値が求められ、拡散反射用算出部５２で、拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値が求められる。そして、制御部５０では、これら２種類のパッチの濃度の規格値を使って、画像形成時の濃度補正値の取得が行われる。
【００９９】
尚、本実施形態では、拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値として、［数２］で算出されるＲＡＤＣ拡を採用している。上述したように拡散反射光が単色カラーパッチＰの濃度が濃くなると強まることから、このＲＡＤＣ拡は、単色カラーパッチＰの濃度が濃くなると大きくなる。
【０１００】
一方で、正散反射光が単色カラーパッチＰの濃度が濃くなると弱まることから、［数１］で算出される、正散反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値ＲＡＤＣ正は、単色カラーパッチＰの濃度が濃くなると小さくなる。
【０１０１】
このため、拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値と、正散反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値の、濃度変化に対する変化の方向を合わせるため、拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度の規格値として次式で表される値を採用しても良い。
【０１０２】
【数３】
2014021370.tif 000005
【０１０３】
また、本実施形態では、拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度について、［数２］で規格値ＲＡＤＣ拡を求める形態を例示したが、拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度について、次のような値を求めても良い。
【０１０４】
【数４】
2014021370.tif 000006
【０１０５】
この［数４］における基準Ｖｒｅｆは、予め定められた標準環境時あるいは画像形成装置１００の出荷時に、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときの、第２の拡散反射用増幅回路７８からのディジタル信号である。また、この基準Ｖｒｅｆとしては、拡散反射用受光素子７６について、拡散反射が小さな試験用の反射板等を使った実験によって求めた値であっても良い。
【０１０６】
この［数４］で得られる値Ｖｐ拡２’は、発光素子７２からの光の照射位置を単色カラーパッチＰの非形成箇所が通過しているときの第２の拡散反射用増幅回路７８からのディジタル信号Ｖｐ拡２を、基準Ｖｒｅｆで補正したものである。
【０１０７】
また、本実施形態では、正反射更成分や拡散反射光成分の光に基づくパッチの濃度について規格値を求める形態を例示したが、制御部５０で最終的に求める濃度補正値について、規格値や補正値を求めても良い。
【０１０８】
また、本実施形態では、正反射更成分と拡散反射光成分との双方について、受光素子を設けてパッチの濃度を求める形態を例示したが、拡散反射光成分のみについて、受光素子を設けてパッチの濃度を求めるものであっても良い。
【０１０９】
また、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一実施形態として、４台の画像形成エンジン２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを有するいわゆるタンデムタイプの画像形成装置が例示されている。しかしながら、本発明の画像形成装置は、これに限るものではなく、５台以上の画像形成エンジンを有するタンデムタイプの画像形成装置であっても良く、タンデムタイプ以外の、例えばロータリータイプ等の画像形成装置であっても良い。
【符号の説明】
【０１１０】
１０    給紙台
２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ    画像形成エンジン
２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ    感光体
２２Ｙ    帯電器
２２Ｙ＿１    接触帯電ロール
２２Ｙ＿２    帯電器用クリーナ
２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ    露光器
２４Ｙ    現像器
２５Ｙ    転写器
２６Ｙ，３５    クリーナ
３１    中間転写ベルト
３４    二次転写器
４０    定着器
５０    制御部
５１    正反射用算出部
５２    拡散反射用算出部
６０    電源
７０    濃度センサ
７１    センサ筐体
７２    発光素子
７３    正反射用受光素子
７４    正反射用増幅回路
７５    反射部材
７６    拡散反射用受光素子
７７    第１の拡散反射用増幅回路
７８    第２の拡散反射用増幅回路
１００    画像形成装置
２３１Ｙ，２３１Ｍ，２３１Ｃ，２３１Ｋ    露光光
５０１    操作・表示部
【図１】
2014021370.tif 000007
【図２】
2014021370.tif 000008
【図３】
2014021370.tif 000009