(57)【要約】【課題】光学センサに絞り機構を必要とせず、必要な検出精度を確保できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、現像剤像である検出画像を像担持体に形成する形成手段と、像担持体に形成した検出画像が照射手段による照射領域を通過する間に受光手段が出力する検出信号に基づき検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、を備えており、検出手段は、検出画像及び像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する検出信号の値の差に応じた信号により検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な検出信号の特性に応じて、照射手段の発光領域の大きさを切り替える。【選択図】図３
2014119732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記照射手段は、それぞれが異なる発光領域を有する複数の発光素子と、
前記像担持体に光を照射する発光素子を前記複数の発光素子から選択する選択手段と、
を備えてい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】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記検出信号の波形成形を行う波形成形手段を前記検出信号に適用し、或いは、前記検出信号に適用する波形成形手段を複数の波形成形手段から選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段であって、受光領域の大きさを切り替えることができる受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記受光手段の受光領域の大きさを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記受光手段は、
複数の受光素子と、
前記照射手段が照射した光の反射光の受光に使用する１つ以上の受光素子を前記複数の受光素子から選択する選択手段と、
を備えていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検出画像は、前記検出画像の移動方向とは異なる方向の複数のラインを含み、
前記形成手段は、検出制御に必要な検出精度に応じて前記複数のラインの幅又はラインのピッチを変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形装置。
【請求項７】
前記検出制御に必要な前記検出信号の特性は、前記検出信号の信号対雑音比及び前記検出信号の立ち上がりの早さであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記照射手段は、前記像担持体に発散光束を照射することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の１つ以上の第１の時間位置の値の和と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた１つ以上の第２の時間位置の値の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の１つ以上の第１の時間位置の値の和と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた１つ以上の第２の時間位置の値の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記検出信号の波形成形を行う波形成形手段を前記検出信号に適用し、或いは、前記検出信号に適用する波形成形手段を複数の波形成形手段から選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段であって、受光領域の大きさを切り替えることができる受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の１つ以上の第１の時間位置の値の和と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた１つ以上の第２の時間位置の値の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記受光手段の受光領域の大きさを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記検出制御に必要な前記検出信号の特性は、前記検出信号の信号対雑音比及び前記検出信号の立ち上がりの早さであることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記第１の時間位置の値は、前記検出信号の第１の区間の平均値であり、前記第２の時間位置の値は、前記第１の区間とは前記所定の期間だけ離れた第２の区間の平均値であることを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第１の検出信号を出力する１つ以上の第１の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第２の検出信号を出力する１つ以上の第２の受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記１つ以上の第１の受光手段が出力する前記第１の検出信号及び前記１つ以上の第２の受光手段が出力する前記第２の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第１の検出信号の和と、前記第２の検出信号の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第１の検出信号を出力する１つ以上の第１の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第２の検出信号を出力する１つ以上の第２の受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記１つ以上の第１の受光手段が出力する前記第１の検出信号及び前記１つ以上の第２の受光手段が出力する前記第２の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第１の検出信号の和と、前記第２の検出信号の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性に応じて、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の波形成形を行う波形成形手段を前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に適用し、或いは、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に適用する波形成形手段を複数の波形成形手段から選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第１の検出信号を出力し、受光領域の大きさを切り替えることができる１つ以上の第１の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第２の検出信号を出力し、受光領域の大きさを切り替えることができる１つ以上の第２の受光手段と、
現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、
前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記１つ以上の第１の受光手段が出力する前記第１の検出信号及び前記１つ以上の第２の受光手段が出力する前記第２の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第１の検出信号の和と、前記第２の検出信号の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性に応じて、前記第１の受光手段及び前記第２の受光手段の受光領域の大きさを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性は、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の信号対雑音比及び前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の立ち上がりの早さであることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記位置情報を用いて形成する画像の位置の補正を行う、或いは、前記濃度情報を用いて形成する画像の濃度の補正を行うことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする検出装置。
【請求項２０】
像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記検出信号の波形成形を行う波形成形手段を前記検出信号に適用し、或いは、前記検出信号に適用する波形成形手段を複数の波形成形手段から選択することを特徴とする検出装置。
【請求項２１】
像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段であって、受光領域の大きさを切り替えることができる受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記受光手段の受光領域の大きさを切り替えることを特徴とする検出装置。
【請求項２２】
像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の１つ以上の第１の時間位置の値の和と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた１つ以上の第２の時間位置の値の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする検出装置。
【請求項２３】
像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の１つ以上の第１の時間位置の値の和と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた１つ以上の第２の時間位置の値の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記検出信号の波形成形を行う波形成形手段を前記検出信号に適用し、或いは、前記検出信号に適用する波形成形手段を複数の波形成形手段から選択することを特徴とする検出装置。
【請求項２４】
像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段であって、受光領域の大きさを切り替えることができる受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記検出信号の１つ以上の第１の時間位置の値の和と、前記第１の時間位置とは所定の期間だけ離れた１つ以上の第２の時間位置の値の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記受光手段の受光領域の大きさを切り替えることを特徴とする検出装置。
【請求項２５】
像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第１の検出信号を出力する１つ以上の第１の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第２の検出信号を出力する１つ以上の第２の受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記１つ以上の第１の受光手段が出力する前記第１の検出信号及び前記１つ以上の第２の受光手段が出力する前記第２の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第１の検出信号の和と、前記第２の検出信号の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする検出装置。
【請求項２６】
像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第１の検出信号を出力する１つ以上の第１の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第２の検出信号を出力する１つ以上の第２の受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記１つ以上の第１の受光手段が出力する前記第１の検出信号及び前記１つ以上の第２の受光手段が出力する前記第２の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第１の検出信号の和と、前記第２の検出信号の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性に応じて、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の波形成形を行う波形成形手段を前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に適用し、或いは、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に適用する波形成形手段を複数の波形成形手段から選択することを特徴とする検出装置。
【請求項２７】
像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第１の検出信号を出力し、受光領域の大きさを切り替えることができる１つ以上の第１の受光手段と、
前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた第２の検出信号を出力し、受光領域の大きさを切り替えることができる１つ以上の第２の受光手段と、
前記像担持体に形成された現像剤像である検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記１つ以上の第１の受光手段が出力する前記第１の検出信号及び前記１つ以上の第２の受光手段が出力する前記第２の検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、
を備えており、
前記検出手段は、前記第１の検出信号の和と、前記第２の検出信号の和との差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の特性に応じて、前記第１の受光手段及び前記第２の受光手段の受光領域の大きさを切り替えることを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子写真プロセスを採用したカラーレーザプリンタ、カラー複写機、カラーファクシミリ等の画像形成装置における色ずれ及び濃度検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置は、印刷速度の高速化のために、感光体を色毎に設けたタンデム型が主流となっている。タンデム型の画像形成装置では、例えば、中間転写ベルトに色ずれや濃度検出のための現像剤像である検出画像を形成し、検出画像からの反射光を光学センサで検出することで色ずれや濃度の補正を実行している。
【０００３】
特許文献１は、トナー像からの正反射光（鏡面反射光ともいう）及び散乱反射光を検出する２つの光学センサを備え、２つの光学センサの出力差に応じて画像濃度を制御することを開示している。また、特許文献２は、正反射光と散乱反射光の双方を、プリズムを用いて検出する光学センサを開示している。これらの方式では、一方の受光素子で散乱反射光成分のみを検出し、もう一方の受光素子で検出した正反射光と散乱反射光の和から差し引く補正等を行うことで、正反射光成分のみを取り出している。この取り出した正反射光成分から濃度を検出する方式は、トナーからの散乱反射光ではなく、下地からの正反射光を主として検出する。したがって、散乱反射光量に差がある現像剤の色によらず濃度検出を行うことができ、また、人間の視覚特性に対しても敏感なハイライト領域の検出能力が高いとされている。しかしながら、特許文献１のような方式の場合、正反射光成分のみを取り出す補正処理の誤差が大きくなるとされている。そのため、特許文献３は、正反射光の実効スポット径を絞ることにより散乱反射光成分の比率を低下させて精度を向上させることを開示している。
【０００４】
また、色ずれや濃度検出のための検出画像による現像剤の消費は、極力減らすことが求められている。つまり、検出画像は可能な限り小さくすることが好ましい。小さい検出画像でも精度良く濃度検出を行うためには空間分解能の高いセンサが必要とされ、特許文献４は、発光側の照射面積を小さくしたセンサを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２０９２８１号公報
【特許文献２】特開２００３−７６１２９号公報
【特許文献３】特開２００５−３００９１８号公報
【特許文献４】特開２００５−２４１９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光学センサにおいて正反射光のスポット径を絞ると、光学センサ内のＬＥＤチップの位置のばらつきや、絞り機構のメカニカルなばらつき等により、製造上の歩留まりや検出精度に多大な影響を与えるという課題があった。例えば、光学センサの空間分解能を高くするには、その絞り機構を小さくする必要がある。しかしながら、特許文献４によると、製造上のばらつき等を考慮すれば、正反射光のスポット径は１ｍｍ程度が限界である。また、光学センサの空間分解能を高くするほど、中間転写ベルト表面の微細な凹凸形状によって生じるノイズが大きくなり、その結果、Ｓ／Ｎ比の低下により、特に濃度の検出精度に影響を与えてしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成のセンサとし、検出の分解能を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面によると、画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に向けて光を照射し、照射する光を発光する発光領域の大きさを切り替えることができる照射手段と、前記照射手段が照射した光の反射光を受光し、受光量に応じた検出信号を出力する受光手段と、現像剤像である検出画像を前記像担持体に形成する形成手段と、前記像担持体に形成した前記検出画像が前記照射手段による照射領域を通過する間に前記受光手段が出力する前記検出信号に基づき前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出する検出手段と、を備えており、前記検出手段は、前記検出画像及び前記像担持体の表面の異なる位置からの正反射光成分を含む受光量に対応する前記検出信号の値の差に応じた信号により前記検出画像の位置情報または濃度情報を検出し、検出制御に必要な前記検出信号の特性に応じて、前記照射手段の発光領域の大きさを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
簡易な構成のセンサとし、検出の分解能を高くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による光学センサと１本のラインを含む検出画像を示す図。
【図２】一実施形態による光学センサと１本のラインを含む検出画像を示す図。
【図３】一実施形態による光学センサと複数のラインを含む検出画像を示す図。
【図４】一実施形態による複数のラインを含む検出画像を検出したときの受光量の時間変化を示す図。
【図５】一実施形態による複数のラインを含む検出画像に対する処理の説明図。
【図６】一実施形態による１本のラインを含む検出画像に対する処理の説明図。
【図７】一実施形態による検出システムの概略的な構成図。
【図８】発光領域と光検出信号の立ち上がりの関係の説明図。
【図９】一実施形態による発光素子の制御構成図。
【図１０】一実施形態による発光素子の制御フローチャート。
【図１１】一実施形態によるライン・ピッチとＳ／Ｎ比との関係を示す図。
【図１２】一実施形態による検出システムの概略的な構成図。
【図１３】一実施形態による光検出信号の処理の説明図。
【図１４】一実施形態による光学センサと複数のラインを含む検出画像を示す図。
【図１５】一実施形態による例示的な受光素子の制御回路図。
【図１６】一実施形態による画像形成装置の概略的な構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の各図において、同様の構成要素には同様の参照符号を使用する。
【００１２】
＜第一実施形態＞
まず、本実施形態による画像形成装置１０１について図１６を用いて説明する。なお、図１６の参照符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれ、対応する部材が対象とする現像剤であるトナーの色が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを省いた参照符号を使用する。帯電部２は、図中の矢印の方向に回転駆動される、像担持体である感光体１を一様に帯電し、露光部７は、感光体１にレーザ光を照射して感光体１に静電潜像を形成する。現像部３は、現像バイアスを印加することで、静電潜像に現像剤を供給して、静電潜像を可視像であるトナー像(現像剤像)とする。一次転写ローラ６は、一次転写バイアスにより感光体１のトナー像を中間転写ベルト８に転写する。なお、中間転写ベルト８は、矢印８１の方向に回転駆動される。各感光体１が中間転写ベルト８にトナー像を重ねて転写することでカラー画像が形成される。クリーニングブレード４は、中間転写ベルト８に転写されず感光体１に残ったトナーを除去する。
【００１３】
搬送ローラ１４、１５及び１６は、カセット１３内の記録材を搬送路９に沿って二次転写ローラ１１まで搬送する。二次転写ローラ１１は、二次転写バイアスにより中間転写ベルト８のトナー像を記録材に転写する。なお、記録材に転写されず中間転写ベルト８に残ったトナーは、クリーニングブレード２１により除去され、廃トナー回収容器２２へと回収される。トナー像が転写された記録材は、定着部１７において、加熱及び加圧されてトナー像の定着が行われ、搬送ローラ２０により装置外へと排出される。なお、エンジン制御部２５は、マイクロコントローラ２６を搭載しており、画像形成装置の図示しない各種の駆動源のシーケンス制御や、センサを用いた各種制御等を行う。また、中間転写ベルト８に対向する位置に光学センサ２７が設けられている。
【００１４】
例えば、タンデム型の画像形成装置では、装置製造時の組み付け誤差、部品公差、部品の熱膨張等により機械寸法が設計値からずれ、これにより、色毎の位置ずれが発生する。このため、各色の色ずれを検出するための検出画像を中間転写ベルト８等に形成し、形成した検出画像からの反射光を光学センサ２７で検出する。そして、その検出結果に基づいて、主走査及び副走査方向の書き出し位置や画像クロックを色毎に調整することにより色ずれの補正を行う。また、画像形成装置では、経時変化又は連続印刷により出力される画像の色味や濃度等が変化し得る。この変動を補正するために、濃度制御が行われる。濃度制御においては、中間転写ベルト８等に各色の濃度を検出するための検出画像を形成し、形成した検出画像からの反射光を光学センサ２７で検出する。そして、その検出結果を各電圧条件やレーザ光のパワーといったプロセス形成条件にフィードバックすることによって各色の最大濃度や、ハーフトーン階調特性を補正する。光学センサ２７による濃度検出は、検出画像を光源で照射し、反射光の強度を受光素子で検出する方式が一般的である。反射光の強度に対応する信号は、マイクロコントローラ２６で処理され、プロセス形成条件にフィードバックされる。最大濃度の制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと、トナーの載り過ぎによる色重ねした画像の飛び散りや、定着不良を防止することを目的とする。一方、ハーフトーンの階調制御は、非線形的な入出力特性によって、入力画像信号に対して出力濃度がずれて自然な画像が形成できないことを防止することを目的としている。
【００１５】
以下、本実施形態の光学センサ２７の詳細について、図１及び図２を用いて説明する。図１（Ａ）及び図２（Ａ）は光学センサ２７と、中間転写ベルト８に形成した、その移動方向と直交する方向の１本のラインを含む検出画像４０の斜視図である。なお、以下の実施形態では１本のラインを実線として説明するが、点線又は破線等、途切れたラインであっても良い。また、図を見やすくするため、図１（Ａ）及び図２（Ａ）においては中間転写ベルト８を省略している。本実施形態による光学センサ２７は、パッケージ基板２７１の上に配置された発光素子２７２及び２７８と、受光素子２７７と、処理回路２７５と、遮光壁２７６とを有している。色ずれ及び濃度検出に使用される通常の発光素子は、発光素子からフレアに拡散した光を集めるために、素子内に反射板が設けられている。砲弾型の発光素子の場合、集光レンズも構成されている。これに対し、本実施形態の光学センサ２７は、反射板や集光レンズを設けずにＬＥＤチップのみを配置することで点光源の発散光束を照射する。受光側に関しても、集光レンズ等は用いず、例えば受光量に応じた電流を出力するフォトダイオードで構成する。つまり、中間転写ベルト８での反射光は、光を絞るため又は集光するための光学部材を経由することなく受光素子で受光量に応じた電流に変換される。また、発光素子２７２及び２７８の点灯制御は、マイクロコントローラ２６が行う。さらに、処理回路２７５は、受光素子２７７で検出した信号の処理を行い、処理後の信号を光検出信号としてマイクロコントローラ２６に出力する。尚、光学センサ２７は、樹脂及びガラスによってパッケージングされている。遮光壁２７６は発光素子２７２及び２７８から照射された光が、受光素子２７７に直接、迷光として入射する光や、パッケージの界面による反射によって受光素子２７７に入射する光を遮光するために設けられている。
【００１６】
本実施形態において、発光素子２７２又は２７８より光を照射し、その光の中間転写ベルト８における照射領域を検出画像４０が通過している間に受光素子２７７が受光する反射光により色ずれ及び濃度を検出する。基本的に、各色の検出画像４０の通過タイミングを検出することにより色ずれ量を検出し、中間調で形成された検出画像４０からの平均光量を検知することにより、その濃度を検出する。色ずれ及び濃度は、正反射光成分により検出される。ここで、発光素子が赤外光を照射する場合には、ブラックのトナーは光をほぼ吸収し、その他の色のトナーは照射光を散乱反射する。一方、発光素子が赤色光を照射する場合には、ブラック及びシアンのトナーは光をほぼ吸収し、その他の色のトナーは照射光を散乱反射する。
【００１７】
つまり、照射光を散乱反射するトナーと、主に吸収し、あまり反射しないトナーの混在状態から検出画像４０による散乱光成分を除去する処理を行う必要がある。従来の光学センサ２７では、そのために絞り機構を設けて散乱反射光成分のみを検知するための受光素子を別途設けていた。しかし、本実施形態の光学センサ２７は、絞り機構を設けずに、正反射光及び散乱反射光の両方を受光する受光素子２７７を使用して散乱反射光成分を除去する。本実施形態の光学センサ２７には光学部材で構成される絞り機構を設けないため、従来の数分の１の大きさに小型化することが可能となる。また、同じ受光素子２７７を用いて散乱反射光成分を除去するため、この除去の際の補正精度を高くすることが可能となる。さらに、絞り機構が存在しないため、製造上のばらつきによる問題を生じさせずに、光学センサ２７、つまり、発光素子及び受光素子を微小化できる。受光素子の微小化により正反射のスポット径も微小化し、高分解能化を図ることが可能となる。
【００１８】
本実施形態では、発光領域のサイズが異なる２つの発光素子２７２及び２７８を使用するが、３つ以上であっても良い。以下では、発光素子２７２の発光領域のサイズが、発光素子２７８の発光領域のサイズより小さいものとして説明する。
【００１９】
図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、図１（Ａ）及び図２（Ａ）のＸ軸方向から見た図であり、中間転写ベルト８は図の奥側から手前側に進む。図１（Ｃ）及び図２（Ｃ）は、それぞれ、図１（Ａ）及び図２（Ａ）のＹ軸方向から見た図であり、中間転写ベルト８は図の白抜きの矢印方向に進む。発光素子２７２又は２７８から照射された光は、中間転写ベルト８の表面においては実線の矢印で示す様に正反射する。一方、中間転写ベルト８の検出画像４０のライン部分では、発光素子２７２及び２７８から照射された光は主に散乱反射する。この散乱反射光を破線矢印で示す。なお、散乱反射について、発光素子２７２及び２７８から検出画像４０への照射光については図面が煩雑となるため記載を省略し、受光素子２７７が受光する散乱反射光成分に関しても破線矢印を短く表記している。
【００２０】
続いて、複数のトナーによるラインを含む検出画像４０を形成した場合における光学センサ２７の受光量、つまり、光学センサ２７が出力する光検出信号について説明する。なお、各ラインを実線として説明するが、破線や点線等、途切れたラインであっても良い。図３は、光学センサ２７と、中間転写ベルト８に形成した複数のラインを含む検出画像４０とを示す斜視図である。なお、図３においても、図を見やすくするために中間転写ベルト８を省略している。図４は、図３の検出画像４０が、光学センサ２７の発光素子２７2、２７８の照射領域を通過する際の受光素子２７７の受光量の時間変化を示す図である。なお、検出画像４０の副走査方向、つまり、中間転写ベルト８の移動方向の幅は凡そ１００ｍｍとし、図４（Ａ）から（Ｄ）は、ラインの幅と、隣接するライン間の領域（以下、スペースと呼ぶ。）の幅をそれぞれ異なる値としたときの受光量の時間変化である。具体的には、図４（Ａ）のライン幅及びスペース幅が最も狭く、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）の順にライン幅及びスペース幅を広げている。なお、図４には参考のためトナーのライン及びスペースを波形の下部に示している。ここで、図の左右方向が副走査方向に対応する。さらに、図４には、受光素子２７７が受光する総受光量に加えて、その内の散乱反射光量も示している。
【００２１】
隣接するラインでの散乱反射光は互いに干渉し、この干渉の度合いにより検出画像４０全体での散乱反射光の反射状態が決定される。ラインのピッチが大きく、スペース幅が広い場合、散乱反射光は互いに干渉しても均一な状態とはならず、振動する状態となる。ここで、ラインのピッチとは、隣接するラインの中心間の距離であり、ライン幅とスペース幅の合計に等しい。例えば、図４（Ｃ）の状態よりもラインのピッチが大きい場合には振動が非常に大きく、図４（Ｄ）の状態では、各ラインでの散乱反射光は、ほとんど干渉していない。逆に、図４（Ｂ）では、散乱反射光成分による振動は非常に小さくなり、図４（Ａ）の状態では、振動は発生せずにほぼ均一である。なお、この散乱反射光成分の振動は、ラインのピッチのみならず、光学センサ２７と中間転写ベルト８との距離にも依存して変化する。一方、検出画像４０のスペース部分からの正反射光量は、ラインのピッチに応じて振動するため、総受光量は、破線で示した散乱反射光の波形に重畳する形で上下を繰り返すことになる。
【００２２】
尚、図４に示すラインは、濃度がほぼ１００％となる状態で形成されたものである。濃度を検出する際には、このラインが中間調濃度で形成されることになる。この場合、散乱反射光成分はラインのピッチの周期で振動するものの、濃度１００％の時よりもその振動振幅値は小さくなる。例えば、濃度０％であれば散乱反射光成分の振動振幅は０であり、濃度１００％であれば、図４で示したものとなり、濃度が中間調であればその間の振動振幅になる。つまり、濃度１００％の条件時に、散乱反射光成分が略一定となる条件で複数のラインが形成されていれば、濃度が中間調のときも散乱反射光成分は略一定となる。
【００２３】
続いて、光学センサ２７が検出した総受光量から、トナーによる散乱反射光成分を除去して正反射成分を取り出す方法について、図５から図７を用いて説明する。
【００２４】
図５は、光学センサ２７が出力する光検出信号に対する処理の説明図であり、主に濃度の検出に使用できる。なお、図５は、散乱反射光が多い色のトナーで形成した検出画像４０に対する各信号（図の左側）と、散乱反射光が少ない色のトナーで形成した検出画像４０に対する各信号（図の右側）の両方を示している。なお、検出画像４０のスペース幅や、光学センサ２７と中間転写ベルト８との距離等は、散乱反射光量の振動が所定量内となる様に調整している。
【００２５】
図５（Ａ）は、光学センサ２７が出力する光検出信号を示している。散乱反射が多い色の検出画像４０では、図４と同様に、散乱反射光の影響により波形全体が持ち上がる。散乱反射が少ない色の検出画像４０では、照射光はトナーに吸収されるため、波形の持ち上がりが少ない状態で振動する波形となる。
【００２６】
例えば、光検出信号の振動周期の略半分の区間間隔の２つの区間を設定し、この２つの区間の移動平均値をそれぞれ求め、さらに２つの区間の移動平均値の差動処理を行ったものが図５（Ｂ）である。上述した様に、散乱光除去信号の振動が所定の範囲内となる様に検出画像４０を形成しているため、図５（Ａ）に示す光検出信号の振動は主に正反射光量の振動である。したがって、２つの区間の差動処理を行うことで散乱反射成分は除去又は所定量以下に抑圧されている。つまり、図５（Ｂ）に示す信号は、総受光量から散乱光成分を除去した散乱光除去信号である。散乱光除去信号の振幅は、検出画像のラインと、スペース、つまり、中間転写ベルト８の表面部分からの反射光の明暗コントラスト、つまりトナーの濃度情報を示すものとなる。例えば、検出画像４０のラインの濃度を低くすると、図５（Ｂ）に示す波形の振幅は小さくなる。
【００２７】
図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の散乱光除去信号から振幅値を抽出したものであり、濃度情報として使用することが可能となる。なお、検出画像４０の検出開始及び終了付近において散乱反射光成分が均一ではないため、散乱反射の多い検出画像４０では図５（Ｂ）に示す様に波形が若干歪むことになる。波形に歪が生じている部分から振幅値を抽出すると誤差につながるため、検出画像４０の副走査方向の長さをある程度長くし、散乱反射光量が均一な状態を確保する。散乱反射光成分が均一であれば、その部分から振幅値を高精度に抽出可能となる。つまり、高精度な濃度情報を検出することが可能である。
【００２８】
図６は、図５と異なり１本のラインを含む検出画像４０を使用した場合の光検出信号とその処理の説明図である。ここで、１本のラインを含む検出画像４０は、例えば、色ずれの検出に使用できる。なお、図５と同様に、図６は、検出画像４０を散乱反射光の多い色のトナーで形成した場合（図の左側）と、散乱反射光の少ない色のトナーで形成した場合（図の右側）の両方について示している。図６（Ａ）に示す様に、１本のラインを含む検出画像４０では、受光素子２７７が正反射光を受光する位置にラインが来たときに受光量が減衰する波形となる。なお、図６（Ａ）に示す様に、散乱反射光が多い場合には、散乱反射光の影響により正反射光が落ち込む前後に受光量が増大することになる。
【００２９】
複数のラインを含む検出画像４０のときと同様に、２つの区間を設け、この２つの区間の移動平均値をそれぞれ求め、さらにその移動平均値を差動処理した信号波形が図６（Ｂ）である。図６（Ｂ）の信号波形では散乱反射光がほぼ除去されており、トナーの散乱反射の大小に関わらず、同様の波形に補正される。１本のラインを含む検出画像４０の場合、検出画像４０が光学センサ２７の検出領域を通過する際の散乱反射光量が一定ではないため、図６（Ｂ）に示す散乱反射光除去信号には若干の散乱光成分が残存する。しかし、色ずれ量の検出の場合には、検出画像４０の通過タイミングを検出することが目的であるため、このことは支障にはならない。ただし、この散乱反射光の残存成分が支障にならないようにするために、散乱反射光を検出する時間幅に対して、検出画像４０が光学センサ２７の検出領域を通過する時間幅を十分に小さくすることができる。図６（Ｂ）の信号を所定の閾値と比較してタイミングデータを生成することによって、検出画像４０の到達タイミング、つまり位置情報を検出することが可能となる。本実施形態では、トナーの散乱反射の大小又は有無に関わらず、同じ処理によって各色の検出画像４０の濃度情報や位置情報を検出することができる。なお、図５に示す複数のラインを含む検出画像４０であっても図５（Ｂ）や図５（Ｃ）に示す信号を所定の閾値と比較することで到達タイミングを検出することができる。
【００３０】
次に、図５及び図６で説明した処理を行う例示的な検出システムを図７に示す。光学センサ２７は、中間転写ベルト８及び中間転写ベルト８上の検出画像４０から反射光を検出する受光素子２７７と、受光素子２７７が出力する受光量に応じた電流を電圧に変換して光検出信号として出力する処理回路２７５とを備えている。信号処理部２８は、図１のエンジン制御部２５内に設けられ、光検出信号から散乱反射光成分を取り除いた散乱光除去信号を生成する散乱光除去部３０を備えている。さらに、信号処理部２８は、散乱光除去信号の振幅データを抽出する振幅データ生成部５０と、散乱光除去信号の到達タイミングデータを抽出するタイミングデータ生成部６０と、を備えている。
【００３１】
散乱光除去部３０のサンプリング部３１は、光検出信号をサンプリングし、移動平均処理部３２及び３３は、サンプリングされた光検出信号の各区間の移動平均値を算出する。具体的には、移動平均処理部３２は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）の区間１の移動平均値を算出し、移動平均処理部３３は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）の区間２の移動平均値を算出する。差動処理部３４は、移動平均処理部３２及び３３が算出した移動平均値を差動演算することにより、散乱反射光成分を互いに相殺（キャンセル）して除去又は抑圧した散乱光除去信号を生成する。なお、移動平均処理部３２及び３３のそれぞれが移動平均値を算出する区間の間の期間、つまり、区間間隔は、複数のラインを含む検出画像４０のラインのピッチに応じた値に設定される。例えば、光検出信号の振幅が異なる位置を含む区間とすることができる。例えば、移動平均処理部３２が、図５（Ａ）の総受光量の極大値を含む区間の移動平均を求めている間に、移動平均処理部３３が、図５（Ａ）の総受光量の極小値を含む区間の移動平均を求める様に２つの区間間隔を設定することができる。
【００３２】
なお、２つの区間の移動平均の差分を求める形態を説明しているが、複数の第１区間の移動平均の合計と、複数の第２の区間の移動平均の合計との差分を求める構成とすることもできる。例えば、３つの第１の区間のそれぞれが図５（Ａ）の総受光量の異なる極大値を含む区間の移動平均を求めている間に、３つの第２の区間のそれぞれが総受光量の異なる極小値を含む区間の移動平均を求める様に計６つの区間の間隔を設定することができる。さらに、区間の平均値ではなく、ある時間位置の差分を求める形態、つまり、第１の時間位置と第２の時間位置の差分を求める構成であっても良い。なお、この区間の数量、各区間の長さ、各区間相互の間隔は、上記以外の様々な値に設定することが可能であるが、基本的に中間転写ベルト８に形成する検出画像４０の有無や濃度差によるコントラストを検出できる状態に設定する。本実施形態では、最も簡素な構成である区間が２つの場合について例示するが、その他の数であっても良い。また、区間の平均値ではなく、光検出信号の各サンプリング値の差動処理を行う形態であっても良い。
【００３３】
散乱光除去部３０から出力された散乱光除去信号は、振幅データ生成部５０と、タイミングデータ生成部６０とに入力される。振幅データ生成部５０の振幅検出部５１は、散乱光除去信号の振幅値を検出する。検出された散乱光除去信号の振幅値は、振幅データ管理部５２によって、記憶され、検出画像４０からの反射光量の強度に相当するデータ、例えば濃度情報として管理される。また、タイミングデータ生成部６０のタイミング検出部６１は、散乱光除去信号が閾値を超えるタイミングを検出する。検出されたタイミングデータは、検出画像４０の形成位置に相当する位置情報であり、各色の検出画像４０に対するタイミングデータの相対関係を管理することで、色ずれ情報として扱うことが可能となる。
【００３４】
例えば、濃度情報を、各バイアスの電圧条件やレーザ光のパワーといったプロセス形成条件にフィードバックすることによって各色の最大濃度やハーフトーン階調特性が補正される。また、色ずれ情報に基づき、主走査及び副走査方向の書き出し位置や画像クロックを色毎に調整することにより色ずれが補正される。なお、上述した様に、ラインは実線のみならず、破線や点線等の途切れたラインを含むものである。また、上述した実施形態では、検出画像４０のラインは、中間転写ベルト８の移動方向に直交する方向であるものとしたが、例えば、直交する方向に対して斜めに引いたラインであっても良い。つまり、検出画像４０は、中間転写ベルト８の移動方向において、トナー量（現像剤量）が規則的に変化する画像であれば良く、検出画像４０の移動方向とは異なる方向のラインを含むものとすることができる。
【００３５】
また、本実施形態の光学センサ２７は、光の絞り機構がない構成であるため、従来の数分の１の大きさに小型化することができ、かつ、検出画像４０からの散乱光成分を高精度に除去した信号を生成することが可能となる。さらに、絞り機構が存在しないため、製造上のばらつきによる問題を生じさせずに、検出の分解能を高くすることが可能となる。さらに、検出の分解能が高いために、色ずれや濃度検出に使用する画像のサイズを小さくすることが可能となる。
【００３６】
なお、図５及び図６に示す信号波形は、非常に滑らかな表面の中間転写ベルト８を使用した場合のものである。しかしながら、中間転写ベルト８の表面には凹凸が存在するものが多い。この凹凸は、光検出信号に振れ（以下、ベルト表面ノイズと呼ぶ。）を生じさせる。本実施形態で例示する光学センサ２７では、発光素子２７２及び２７８の発光領域及び受光素子２７７の受光領域を数十μｍ〜数百μｍとしているため、中間転写ベルト８の表面に数十μｍ〜数百μｍの凹凸があると比較的大きなベルト表面ノイズが発生する。光検出信号にこのベルト表面ノイズが重畳すると、振幅の検出精度が低下し得る。よって、振幅の検出精度が重要な濃度検出の場合等には、このベルト表面ノイズの発生を抑えれば良い。
【００３７】
図８は、中間転写ベルト８の表面に数十μｍ〜数百μｍの凹凸がある場合の光検出信号を示している。図８（Ａ）は、発光領域（以下、光源サイズと呼ぶ。）の小さい方の発光素子２７２のみを点灯させて検出画像４０を検出したときの光検出信号の波形であり、図８（Ｂ）は、光源サイズが大きい方の発光素子２７８のみを点灯させて検出画像４０を検出したときの光検出信号の波形である。図８（Ａ）の振幅Ｉ及び図８（Ｂ）の振幅Ｈは、信号振幅であり、図８（Ａ）の振幅Ｇ及び図８（Ｂ）の振幅Ｆは、重畳しているベルト表面ノイズの振幅であり、角度Ｅ及びＤは波形の立ち上がりの角度である。図８（Ａ）と比較し、光源サイズが大きい発光素子２７８を用いると、中間転写ベルト８の表面の凹凸による反射光が平均化され、ベルト表面ノイズ(振幅Ｆ)が比較的小さくなる。また、光源サイズが大きい発光素子２７８を用いると、波形の立ち上がり立下りが緩やかになる。図８（Ａ）及び（Ｂ）から光源サイズを小さくすると、ベルト表面ノイズが大きくなるが、波形の立ち上がり立下りが鋭くなって検出画像４０の到達タイミングの検出精度が向上する。さらに、検出画像を小さくできる。一方、光源サイズを大きくすると、ベルト表面ノイズが小さくなり、光検出信号の振幅の検出精度が向上する。
【００３８】
つまり、図８（Ａ）及び（Ｂ）の各信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）である、Ｉ／Ｇ及Ｈ／Ｆは、
Ｈ／Ｆ  ＞  Ｉ／Ｇ  
という関係になる。よって、検出画像４０の到達タイミング精度よりも、振幅精度を優先する場合には、Ｓ／Ｎ比が大きくなるように、発光サイズの大きい方の発光素子２７８を点灯させるように切り替えることが有効となる。
【００３９】
次に、発光素子の切替えを行うための回路について、図９を用いて説明する。図９の回路においてトランジスタ７５は、発光素子２７２をオン・オフ制御する。なお、抵抗７１は、トランジスタ７５のベース抵抗であり、抵抗７３は、発光素子２７２の電流制限用である。また、トランジスタ７６は、発光素子２７８をオン・オフ制御する。なお、抵抗７２は、トランジスタ７６のベース抵抗であり、抵抗７４は、発光素子２７８の電流制限用である。マイクロコントローラ２６は、端子Ｐ１をハイレベルにすることで、発光素子２７２を発光させ、端子Ｐ２をハイレベルにすることで、発光素子２７８を発光させる。
【００４０】
続いて、マイクロコントローラ２６が行う発光素子の発光制御処理について図１０を用いて説明する。なお、以下では、色ずれ制御の際には、検出画像４０の到達タイミングを優先するために光源サイズの小さい発光素子２７２を使用するものとする。一方、濃度制御の際には、濃度に対応する光検出信号の振幅の精度を優先するために光源サイズの大きい発光素子２７８を使用するものとする。しかしながら、制御の種類と使用する光源のサイズの関係はこれに限定されない。まず、Ｓ１０１で、マイクロコントローラ２６が、制御内容を判定する。色ずれ制御の場合には、マイクロコントローラ２６は、Ｓ１０２で端子Ｐ１を"ハイ"にし、端子Ｐ２を"ロー"にする。これにより光源サイズの小さい発光素子２７２が発光し、光源サイズの大きい発光素子２７８が消灯する。その後、マイクロコントローラ２６は、Ｓ１０３で検出画像４０を形成し、Ｓ１０４で色ずれ制御を行う。一方、Ｓ１０１で濃度制御の場合、マイクロコントローラ２６は、Ｓ１０５で端子Ｐ１を"ロー"にし、端子Ｐ２を"ハイ"にする。これにより光源サイズの小さい発光素子２７２が消灯し、光源サイズの大きい発光素子２７８が発光する。その後、マイクロコントローラ２６は、Ｓ１０６で検出画像４０を形成し、Ｓ１０７で濃度制御を行う。制御終了後、マイクロコントローラ２６は、Ｓ１０８で両発光素子２７２及び２７８の消灯を行う。
【００４１】
以上、説明したように、複数の発光素子の点灯制御によって検出分解能を切り替えることにより、検出制御に必要な検出精度を確保することが可能となる。なお、上記説明では、光源サイズの異なる発光素子を複数備えることで光源サイズの切り替えを可能としていた。しかしながら、光源サイズの切り替えが可能であればこの構成には限られない。例えば、同じ光源サイズの発光素子を複数設け、その内の一部の発散光束の一部又は全部を遮光することで光源サイズを小さくすることもできる。
【００４２】
また、到達タイミングの精度、振幅の精度よりも、検出画像４０の小型化が優先される場合等においても、複数の発光素子の点灯制御によって検出分解能を切り替えることは有効となる。例えば、色ずれ及び濃度検出を実施するタイミングは、従来と同様に本体の電源投入直後、一定枚数印刷後等に実施する場合が多い。例えば、画像の後端と次の画像の先端の間（画像間や紙間ともいう）の非画像形成領域において、連続印刷中の生産性を低下させずに、連続印刷を行いながら、キャリブレーションを逐次実行して色ずれや濃度を補正する技術が各種提案されている。この場合、紙間という限られたスペースの中で検出画像４０を形成するためには検出画像４０の小型化が有効である。
【００４３】
＜第二実施形態＞
第一実施形態は、光源サイズの違う２つの発光素子を切り替えることにより分解能を切り替えていた。本実施形態では、それに加えて、検出画像４０のラインのピッチを変更することでＳ／Ｎ比を向上させる。以下、本実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４４】
図１１は、発光素子の１つを点灯させて、様々なラインのピッチの検出画像４０を測定したときのＳ／Ｎ比を示したグラフである。なお、ラインのピッチとは、隣接するラインの中心間の距離、つまり、ライン幅とスペース幅の合計である。なお、符号８０は、発光素子２７８のみを点灯させた場合の、符号８１は、発光素子２７２のみを点灯させた場合のグラフである。既に説明したように、光源サイズが大きい方がＳ／Ｎ比が良い。また、図１１に示すように、検出画像４０のラインのピッチが大きくなると、Ｓ／Ｎ比が向上する。従って、複数の発光素子の点灯制御とともに、検出画像４０のラインのピッチや、ライン幅や、スペース幅を変更することで検出性能をより向上することが可能となる。
【００４５】
＜第三実施形態＞
第一実施形態では、光源サイズを切り替えることでベルト表面ノイズの影響を抑えていた。本実施形態では、光源サイズを切り替えず、又は、光源サイズを切り替えることに加えて光検出信号にローパスフィルタを適用して波形成形することで検出分解能を切り替える。なお、本実施形態では、色ずれ制御の際にはローパスフィルタをかけずにそのままの信号を使う。しかしながら、複数のローパスフィルタを設けておき、色ずれ制御の際にはカットオフ周波数が大きいローパスフィルタを選択して使用することもできる。以下、本実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
図１２は、本実施形態における検出システムのブロック図である。図７に示す第一実施形態のブロック図と比較して、スイッチ部３６と、ローパスフィルタ部３５を追加している。検出画像４０の到達タイミングの精度を優先する場合、スイッチ部３６は、光検出信号をサンプリング部３１に出力する。一方、光検出信号の振幅精度を優先する場合、スイッチ部３６は、光検出信号をローパスフィルタ部３５に出力し、ローパスフィルタ部３５は、ローパスフィルタをかけた光検出信号をサンプリング部３１へ出力する。
【００４７】
図１３（Ａ）は、図８（Ａ）と同様に、発光素子２７２を点灯させて検出画像４０を測定したときの信号波形である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示す光検出信号に対してローパスフィルタをかけたときの信号波形である。図１３（Ｂ）では、波形の立ち上がり立下りが鈍るものの、ベルト表面ノイズ（振幅Ｊ）が小さくなり、振幅の検出精度が向上する。
【００４８】
＜第四実施形態＞
本実施形態では、受光素子の受光領域の副走査方向の幅（以下、検出幅と呼ぶ。）を切り替えることにより、検出分解能を切り替える。なお、受光素子の検出幅の切り替えは、複数の受光素子を副走査方向に配置して、使用する受光素子の数量を切り替えることで行う。
【００４９】
図１４は、本実形態における光学センサ２７の斜視図である。なお、第一実施形態と同様の構成要素については同じ参照符号を使用して説明を省略する。受光素子２７７ａと受光素子２７７ｂは、中間転写ベルト８の表面の移動方向に隣り合う位置に配置される。受光素子２７７ａ、受光素子２７７ｂ以外は第一実施形態と同様である。
【００５０】
図１５は、光学センサ２７の受光素子２７７ａ及び２７７ｂの電気的な接続構成を示している。受光素子２７７ａ及び２７７ｂの受光量に対応する電流を加算すると共に電圧に変換するためのＩＶ変換アンプ２８２が設けられている。また、オペアンプ２８０並びに抵抗２８１及び２７９で構成されるボルテージフォロア回路は、ＩＶ変換アンプ２８２の基準電圧を供給している。なお、ＩＶ変換アンプ２８２の反転入力端子と出力端子とを接続する抵抗２９４はＩＶ変換用であり、コンデンサ２９５は位相補償及びノイズ除去用である。スイッチ２７０は、使用する受光素子の数を制御するための選択回路である。なお、スイッチ２７０は、マイクロコントローラ２６により制御される。なお、２つの受光素子を切り替えるものとして説明したが、２つ以上の任意の数の受光素子から、１つ以上を選択して使用する構成とすることができる。
【００５１】
図１５に示す様に、１つ以上の受光素子を電気的に制御して検出幅の切り替えを行うことにより検出分解能を切り替えることができる。その結果、必要な精度に応じた最適な検出性能を確保することが可能となる。具体的には、受光素子２７７ａ及び２７７ｂの両方を使用すると、受光素子２７７ａのみを使用する場合と比較して、光検出信号の立ち上がりは鈍くなるがノイズは減少する。したがって、光検出信号の信号対雑音比を優先する場合には２つの受光素子を使用し、光検出信号の立ち上がりの早さを優先する場合には１つの受光素子を使用する。なお、使用する受光素子の数は２つに限定されず、複数の受光素子を副走査方向に並べて配置し、任意の連続する数の受光素子を選択する構成とすることができる。
【００５２】
＜その他の実施形態＞
なお、上記第一実施形態から第四実施形態は、いずれも、１つの光検出信号の２つの区間の差動処理を行うものである。また、このとき、検出制御に必要な光検出信号の特性に応じて、発光領域の大きさや、受光領域の大きさ等を切り替えたり、光検出信号に対して波形成形を適用したり、ラインのピッチを変更したりするものである。なお、１つの光検出信号の２つの区間の差動処理を行うことは、検出画像４０及びその周囲の中間転写ベルト８表面の異なる位置からの正反射光成分を含む反射光量の差分を取ることと等価である。したがって、第１の受光素子と第２の受光素子を中間転写ベルト８の移動方向に並べて配置し、第１の受光素子からの第１の検出信号と第２の受光素子からの第２の検出信号の同じ時間位置の差動処理を行うことでも散乱光除去信号を生成することができる。これは、２つの受光素子が同じ時間に受光する正反射光は、検出画像４０及びその周囲の中間転写ベルト８表面の異なる位置からのものであるためである。２つの受光素子の同じ時間の差動処理を行う構成において、受光素子の受光領域の副走査方向の幅は、第一実施形態における移動平均を行う区間の幅に相当する。また、第１の受光素子と第２の受光素子の配置間隔は、第一実施形態における差動処理を行う区間の間隔に相当する。また、第一実施形態では、複数の区間の平均値の合計と、複数の区間の平均値の合計の差動処理を行うこともできることを述べたが、これは、複数の第１の受光素子と複数の第２の受光素子を交互に配置することに相当する。
【００５３】
また、１つの受光素子からの光検出信号の異なる時間位置の差動処理と、２つの受光素子からの光検出信号の同じ時間位置の差動処理は、共に、光検出信号の位相をずらして差動処理を行うものということができる。具体的には、１つの受光素子の場合、１つの光検出信号を２分岐して一方の光検出信号を所定量だけ遅延させて差動処理を行っていることに等しい。ここで、遅延させる所定量は、第一実施形態における区間間隔に等しい。もちろん、単に位相をずらすのではなく、移動平均処理を行って差動処理を行うことも可能である。そして、２つの受光素子を使用する場合には、これら２つの受光素子が出力する光検出信号は互いに位相がずれたものである。この場合の位相差は、２つの受光素子の配置位置間の距離に相当する。
【００５４】
なお、画像形成装置を例にして本発明を説明したが、画像形成装置等に実装され得る検出装置として実装することも可能である。
【図１】
2014119732.tif 000003
【図２】
2014119732.tif 000004
【図３】
2014119732.tif 000005
【図４】
2014119732.tif 000006
【図５】
2014119732.tif 000007
【図６】
2014119732.tif 000008
【図７】
2014119732.tif 000009
【図８】
2014119732.tif 000010
【図９】
2014119732.tif 000011
【図１０】
2014119732.tif 000012
【図１１】
2014119732.tif 000013
【図１２】
2014119732.tif 000014
【図１３】
2014119732.tif 000015
【図１４】
2014119732.tif 000016
【図１５】
2014119732.tif 000017
【図１６】
2014119732.tif 000018