(57)【要約】【課題】1つのトナー付着量測定装置で面積階調領域の低トナー付着量及び濃度（厚さ）階調領域の高トナー付着量の両方においてトナー付着量を測定できるトナー付着量測定装置を提供すること。【解決手段】トナーパッチ７１等が検出範囲Dに進入し始めると、光学的センサ８のセンサ電圧VSは反射基準レベルLRから上昇して傾斜角θに応じたピーク値PM等を示す。トナーパッチ７１等が検出範囲D内に完全に収まると、光学的センサ８のセンサ電圧VSは、トナーパッチ７１等のトナー粒子による拡散反射により反射基準レベルLRから下降してボトム値BM等を示す。濃度（厚さ）階調領域のトナー付着層厚を検出するためには、光学的センサ８の傾斜角θは5°としてトナーパッチの先端部からの強い反射光を受けるようにする。面積階調領域のトナー付着量を検出するためには、光学的センサ８の傾斜角θは、光学的センサ８が正反射センサとして作用できる範囲たとえば1°とする。【選択図】        図３
2015106056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー担持体上に形成されたトナーパッチのトナー付着量を測定するトナー付着量測定装置において、
第１の発光部及び第１の受光部を有する光学的センサと、
前記第１の発光部を駆動して前記第１の受光部から第１のセンサ電圧を受ける制御回路と
を具備し、
前記光学的センサの前記第１の発光部の光軸及び前記第１の発光部の光軸を含む光入出射面と、トナー担持体表面との交線はトナー担持体進行方向に直交し、該光入出射面は該交線を含みトナー担持体表面に直交する面に対して進行方向側に第１の傾斜角で傾斜し、
前記制御回路は、前記トナー付着量が濃度（厚さ）階調領域の場合には前記第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方に基づいて前記トナー付着量を演算し、前記トナー付着量が面積階調領域の場合には前記第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の他方に基づいて前記トナー付着量を演算することを特徴とするトナー付着量測定装置。
【請求項２】
さらに、第２の発光部及び第２の受光部を有する補償用光学的センサを具備し、
前記制御回路は前記第２の発光部を駆動して前記第２の受光部から第２のセンサ電圧を受け、
前記補償用光学的センサの前記第２の発光部の光軸及び前記第２の発光部の光軸を含む光入出射面と、トナー担持体表面との交線はトナー担持体進行方向に直交し、該光入出射面は該交線を含みトナー担持体表面に直交する面に対して進行方向側に前記第１の傾斜角より小さい第２の傾斜角で傾斜し、
前記制御回路は、前記トナー付着量が濃度（厚さ）階調領域の場合には前記第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方と前記第２のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方との差分に基づいて前記トナー付着量を演算する請求項１に記載のトナー付着量測定装置。
【請求項３】
前記第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方と前記第２のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方との差分は、
ΔP0←（P-P’）/（P+P’） 
但し、Pは前記第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方、
P’は前記第２のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方
である請求項２に記載のトナー付着量測定装置。
【請求項４】
前記トナー付着量が面積階調領域の場合には、前記制御回路は、前記第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の他方に代えて、前記第２のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の他方に基づいて前記トナー付着量を演算する請求項２に記載のトナー付着量測定装置。
【請求項５】
前記第１の傾斜角は5°〜7°である請求項１に記載のトナー付着量測定装置。
【請求項６】
前記第２の傾斜角は1°〜2°である請求項２に記載のトナー付着量測定装置。
【請求項７】
さらに、前記第１の傾斜角の第１の勾配面及び前記第２の傾斜角の第２の勾配面を有する基台を具備し、
前記光学的センサは前記基台の前記第１の勾配面に設けられ、
前記補償用光学的センサは前記基台の前記第２の勾配面に設けられた請求項２に記載のトナー付着量測定装置。
【請求項８】
さらに、有機もしくはセラミックの基板を具備し、
前記光学的センサ及び前記補償用光学的センサは前記基板の搭載面上に設けられ、
前記光学的センサの前記第１の発光部及び前記第１の受光部は前記基板の搭載面の垂線に対して前記第１の傾斜角で傾いた第１のアパーチャ付の第１の遮蔽部で囲まれ、
前記補償用光学的センサの前記第２の発光部及び前記第２の受光部は前記基板の搭載面の垂線に対して前記第２の傾斜角で傾いた第２の遮蔽部で囲まれた請求項２に記載のトナー付着量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラープリンタ、カラー複写機、カラー複合機等の多色画像形成装置、特に、そのトナーパッチのトナー付着量を測定するトナー付着量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多色画像形成装置においては、フルカラーモード、単色カラーモードあるいは白黒プリントモードに応じてより鮮明な画像を再現する。このため、トナー担持体たとえば転写ベルトの所定位置に低付着量から高付着量までの所定量のマゼンタトナー、シアントナー、イエロトナー、ブラックトナーが付着されたトナーパッチを形成し、これらのトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量測定装置を用いて測定して帯電処理、感光処理、現象処理、転写処理、定着処理等を微調整する。
【０００３】
従来のトナー付着量測定装置は、光が照射されたトナーパッチからの反射光をラインセンサによって検出し、トナーパッチのエッジ部分のトナー担持体の高さとトナーパッチの表面の高さとの差分からトナーパッチのトナー付着層厚を測定する。これにより、トナー担持体のうねり、凹凸、ばたつき等があっても、トナーパッチのトナー付着層厚を測定することによりトナー付着量を測定できる（参照：特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来のトナー付着量測定装置においては、トナー付着量Wがトナー付着層厚tに依存する濃度（厚さ）階調領域の高付着量のトナー付着量Wしか測定できない。すなわち、図２３に示すように、トナー付着量が大きいたとえば0.6mg/cm2以上の濃度（厚さ）階調領域では、トナー粒子はトナー担持体をすべて覆い尽くしているので、短冊状のトナーパッチTP1のトナー付着層厚tはトナー付着量Wに比例して大きくなる。尚、図２３においては、トナーパッチTP1のエッジ部から内側の1〜1.5mmの範囲でトナー付着層厚tが上昇するので、エッジ部のトナー付着層厚tの測定値も大きくなる。これに対し、図２４に示すように、トナー付着量Wが小さいたとえば0.6mg/cm2未満の面積階調領域では、トナー粒子はトナー担持体上を面積階調で覆うので、短冊状のトナーパッチTP2のトナー付着層厚tはほぼ一定である。従って、上述の従来のトナー付着量測定装置は図２５に示すようなトナー付着層厚tに依存しない面積階調領域（＜0.6mg/cm2）のトナー付着量Wを測定できず、この結果、面積階調領域用の別のトナー付着量測定装置を付加する必要があるという課題がある。
【０００６】
また、上述の従来のトナー付着量測定装置においては、ラインセンサ及び専用の光学系を必要とするので、製造コストが高いという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明に係るトナー付着量測定装置は、トナー担持体上に形成されたトナーパッチのトナー付着量を測定するトナー付着量測定装置において、第１の発光部及び第１の受光部を有する光学的センサと、第１の発光部を駆動して第１の受光部から第１のセンサ電圧を受ける制御回路とを具備し、光学的センサの第１の発光部の光軸及び第１の発光部の光軸を含む光入出射面と、トナー担持体表面との交線はトナー担持体進行方向に直交し、この光入出射面は該交線を含みトナー担持体表面に直交する面に対して進行方向側に第１の傾斜角で傾斜し、制御回路は、トナー付着量が濃度（厚さ）階調領域の場合には第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方に基づいてトナー付着量を演算し、トナー付着量が面積階調領域の場合には第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の他方に基づいてトナー付着量を演算するものである。
【０００８】
また、本発明に係るトナー付着量測定装置は、さらに、第２の発光部及び第２の受光部を有する補償用光学的センサを具備し、制御回路は第２の発光部を駆動して第２の受光部から第２のセンサ電圧を受け、補償用光学的センサの第２の発光部の光軸及び第２の発光部の光軸を含む光入出射面はトナー担持体の進行方向に垂直交差し、進行方向側に第１の傾斜角より小さい第２の傾斜角で傾斜し、制御回路はトナー付着量が濃度（厚さ）階調領域の場合には第１のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方と第２のセンサ電圧のピーク値及びボトム値の一方との差分に基づいてトナー付着量を演算するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、別のトナー付着量測定装置を付加することなく、1つのトナー付着量測定装置で面積階調領域の低トナー付着量及び濃度（厚さ）階調領域の高トナー付着量の両方においてトナー付着量を測定できる。  
【００１０】
また、ラインセンサ及び専用の光学系を不要とするので、製造コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るトナー付着量測定装置の第１の実施の形態を含む多色画像形成装置を示す図である。
【図２】図１の光学的センサの詳細を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は側面図である。
【図３】図２の光学的センサの傾斜角を説明するための光学的センサのセンサ電圧を示すタイミング図である。
【図４】濃度（厚さ）階調領域における図３のマゼンタトナーパッチのトナー付着層厚、トナー付着量と光学的センサのセンサ電圧との関係を説明する図である。
【図５】濃度（厚さ）階調領域における図３の光学的センサのセンサ電圧のピーク値（相対値）とトナー付着層厚、トナー付着量との関係を示すグラフである。
【図６】面積階調領域における図３のマゼンタトナーパッチのトナー付着量と光学的センサのセンサ電圧のボトム値の関係を説明するための図である。
【図７】図３の光学的センサのセンサ電圧のボトム値（相対値）とトナー付着量との関係を示すグラフである。
【図８】図１のトナー付着量測定装置である光学的センサ及び制御回路の詳細を示す回路図である。
【図９】図８の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９のフローチャートを補足説明するためのタイミング図であって、（Ａ）は濃度（厚さ）階調モードの場合、（Ｂ）は面積階調モードの場合を示す。
【図１１】本発明に係るトナー付着量測定装置の第２の実施の形態を含む多色画像形式装置を示す図である。
【図１２】濃度（厚さ）階調モードにおけるマゼンタトナーパッチに対する図１１の光学的センサのセンサ電圧及び補償用光学的センサのセンサ電圧のタイミング図であって、（Ａ）は転写ベルトにばたつきがない場合、（Ｂ）は転写ベルトにばたつきがある場合を示す。
【図１３】濃度（厚さ）階調領域における図１１の光学的センサのセンサ電圧のピーク値及び補償用光学的センサのセンサ電圧のピーク値の差分とトナー付着量との関係を示すグラフである。
【図１４】図１１の光学的センサ及び補償用光学的センサの第１の例を示す正面断面図である。
【図１５】図１１の光学的センサ及び補償用光学的センサの第１の例を示し、（Ａ）は図１４の下面図、（Ｂ）は（Ａ）のB-B線断面図である。
【図１６】図１４、図１５の光学的センサ及び補償用光学的センサの変更例を示し、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は下面図である。
【図１７】図１１の光学的センサ及び補償用光学的センサの第２の例を示す正面断面図である。
【図１８】図１７の下面図である。
【図１９】図１１のトナー付着量測定装置U2である光学的センサ、補償用光学的センサ及び制御回路の詳細を示す回路図である。
【図２０】図１９の制御回路９’の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２１】図２０のフローチャートを補足説明するためのタイミング図であって、（Ａ）は濃度（厚さ）階調モードの場合、（Ｂ）は面積階調モードの場合を示す。
【図２２】図８、図１９の増幅回路の変更例を示す回路図である。
【図２３】濃度（厚さ）階調領域のトナーパッチを説明するための図であって、（Ａ）はトナーパッチの平面図、（Ｂ）はトナーパッチのトナー付着層厚を示すグラフである。
【図２４】面積階調領域のトナーパッチを説明するための図であって、（Ａ）はトナーパッチの平面図、（Ｂ）はトナーパッチのトナー付着層厚を示すグラフである。
【図２５】トナーパッチのトナー付着量とトナー付着層厚との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明に係るトナー付着量測定装置の第１の実施の形態を含む多色画像形成装置を示す図である。図１においては、4連ドラム式カラーレーザビームプリンタが示されている。
【００１３】
図１においては、4つの色画像形成部、つまり、マゼンタ画像形成部１、シアン画像形成部２、イエロ画像形成部３及びブラック画像形成部４が設けられている。
【００１４】
各色画像形成部１、２、３、４は、レーザ発振器、ポリゴンミラー、反射ミラー等を有するオン／オフ光信号発生部１１、２１、３１、４１、感光ドラム１２、２２、３２、４２、帯電器１３、２３、３３、４３、現像器１４、２４、３４、４４、転写器１５、２５、３５、４５、クリーナ１６、２６、３６、４６によって構成される。
【００１５】
他方、感光ドラム１２、２２、３２、４２と転写器１５、２５、３５、４５との間には、転写部材たとえば紙を搬送すると共にトナーを担持する転写ベルト５が設けられている。転写ベルト５は駆動ローラ６によって矢印方向に進行する。尚、感光ドラム１２、２２、３２、４２は転写ベルト５上に等間隔に設けられている。
【００１６】
たとえば、マゼンタ画像転写は、次のごとく、マゼンタ画像形成部１によって行われる。まず、感光ドラム１２の表面が帯電器１３によって均一に帯電される。次に、オン／オフ光信号発生部１１のオン／オフ光信号で感光ドラム１２の表面上をその回転軸方向に沿って走査し、この結果、感光ドラム１２の表面にマゼンタ画像の静電潜像が形成される。次に、現像器１４によってマゼンタトナーが感光ドラム１２の表面上の静電潜像に付着し、マゼンタトナーパターンが形成される。同様に、シアントナーパターン、イエロトナーパターン及びブラックトナーパターンも、シアン画像形成部２、イエロ画像形成部３及びブラック画像形成部４によって形成される。
【００１７】
上述のマゼンタトナーパターン、シアントナーパターン、イエロトナーパターン及びブラックトナーパターンは、順次、転写器１５、２５、３５及び４５によって転写ベルト５上に各トナーパターンが重ね合わされた後に転写部材たとえば紙に転写される。最後に、図示しない定着器によってマゼンタトナーパターン、シアントナーパターン、イエロトナーパターン及びブラックトナーパターンは熱圧着される。
【００１８】
図１の多色画像形成装置においては、色画像形成部１、２、３、４の微調整のために、マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３及びブラックトナーパッチ７４の高精度のトナー付着量の測定が要求される。
【００１９】
すなわち、マゼンタ画像形成部１によって転写ベルト５上にマゼンタトナーパッチ７１を形成し、シアン画像形成部２によって転写ベルト５上にシアントナーパッチ７２を形成し、イエロ画像形成部３によって転写ベルト５上にイエロトナーパッチ７３を形成し、ブラック画像形成部４によって転写ベルト５上にブラックトナーパッチ７４を形成する。これらのトナーパッチ７１、７２、７３、７４は同一形状をなしており、光学的センサ８によって検出される。この場合、制御回路９は駆動電圧Vdを出力し、これにより、得られる光学的センサ８のセンサ電圧VSに応じて色画像形成部１、２、３、４を微調整する。尚、形成されるマゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３及びブラックトナーパッチ７４は合計4としているが、トナーパッチの数は低トナー付着量から高トナー付着量に応じた数とすることもできる。たとえば、濃度（厚さ）階調領域の高トナー付着量に対応するマゼンタトナーパッチ、シアントナーパッチ、イエロトナーパッチ、及び面積階調領域の低トナー付着量に応じたマゼンタトナーパッチ、シアントナーパッチ、イエロトナーパッチ、ブラックトナーパッチの合計7とすることができる。
【００２０】
色画像形成部１、２、３、４の微調整後、不要となったトナーパッチ７１、７２、７３、７４は転写ベルトクリーナブレード１０によって除去される。
【００２１】
図１の光学的センサ８及び制御回路９はトナー付着量測定装置U1をなす。
【００２２】
図２は図１の光学的センサ８の詳細を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は側面図である。
【００２３】
図２に示すように、光学的センサ８は、基板８０上に設けられた発光部としての発光ダイオード（LED）素子８１及び受光部としてのフォトダイオード（PD）素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２よりなる。LED素子８１の光軸及びPD素子８２の光軸を含む光入出射面と、転写ベルト５との交線は転写ベルト５つまりトナーパッチ７１、７２、７３、７４の進行方向に直交し、この光入出射面は該交線を含み転写ベルト５に直交する面に対して進行方向側へ傾斜角θで傾いている。これにより、トナーパッチ７１、７２、７３、７４の先端エッジ部からの反射光を強く受けると共に、転写ベルト５からの反射光の影響を軽減することができる。
【００２４】
図３は図２の光学的センサ８の傾斜角θを説明するための光学的センサ８のセンサ電圧VSを示すタイミング図である。
【００２５】
図３においては、転写ベルト５上のマゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３及びブラックトナーパッチ７４は転写ベルト５の進行方向の幅3mm以上の短冊状をなしており、その厚さは濃度（厚さ）階調領域の値たとえば25μmとする。また、この場合、光学的センサ８の検出範囲Dは直径1.5〜4mm好ましくは2.5mmとし、これにより、光学的センサ８のセンサ電圧VSにおける重畳する微小のリップルノイズを抑制できる。
【００２６】
マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３が検出範囲Dに進入し始めると、光学的センサ８のセンサ電圧VSは転写ベルト５の反射基準レベルLRから上昇して傾斜角θ=0°、3°、5°、7°に応じたピーク値PM、PC、PYを示す。さらに、マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３、ブラックトナーパッチ７４が検出範囲D内に完全に収まると、光学的センサ８のセンサ電圧VSは、マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３、ブラックトナーパッチ７４のトナー粒子による拡散反射により転写ベルト５の反射基準レベルLRから下降してボトム値BM、BC、BY、BBを示す。このように、マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３により、光学的センサ８のセンサ電圧VSはピーク値PM、PC、PY及びボトム値BM、BC、BYにより構成されるリップル波形を呈する。他方、ブラックトナーパッチ７４により、光学的センサ８のセンサ電圧VSはピーク値を示さずボトム値BBのみを示し、従って、リップル波形を呈しない。
【００２７】
マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３の濃度（厚さ）階調領域のトナー付着層厚tを検出するためには、光学的センサ８の傾斜角θは5°〜7°たとえば5°としてトナーパッチの先端エッジ部からの強い反射光を受けるようにすればよい。他方、マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３、ブラックトナーパッチ７４の面積階調領域のトナー付着量Wを検出するためには、光学的センサ８の傾斜角θは好ましくは0°がよいが、光学的センサ８が正反射センサとして作用できる範囲たとえば0°〜7°であればよい。従って、光学的センサ８の傾斜角θをたとえば5°とすることにより濃度（厚さ）階調領域及び面積階調領域の両方のトナー付着量Wの測定を可能となる。
【００２８】
図４は濃度（厚さ）階調領域における図３のマゼンタトナーパッチ７１のトナー付着層厚t、トナー付着量Wと光学的センサ８のセンサ電圧VSのピーク値PMの関係を説明するための図である。図４においては、光学的センサ８の傾斜角θは5°とする。
【００２９】
図４の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、トナー付着量Wが0.6mg/cm2以上である濃度（厚さ）階調領域では、トナー付着量Wが0.6mg/cm2、0.7mg/cm2、0.9mg/cm2、1.2mg/cm2のときに、トナー付着層厚tは13μm、19μm、25μm、35μmとなり、センサ電圧VSのピーク値PM（反射基準レベルLRに対する正の相対値、以下、同じ）は0.05、0.4、1.0、1.6と増大する一方、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）はほぼ一定である。尚、図４の（Ａ）に示すように、トナー付着量Wが0.3mg/cm2となり、濃度（厚さ）階調領域から面積階調領域に移ると、トナー付着層厚tが11μmに小さくなるも、センサ電圧VSのピーク値PM（相対値）は低下せず、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）が低下する。
【００３０】
従って、濃度（厚さ）階調領域では、センサ電圧VSのピーク値PM（相対値）とトナー付着層厚tとの関係は図５の（Ａ）に示すようになる。尚、図５の（Ａ）において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に対応する。また、濃度（厚さ）階調領域では、図２５に示すように、トナー付着層厚tとトナー付着量Wとは線形関係にあるので、センサ電圧VSのピーク値PM（相対値）とトナー付着量Wとの関係も、図５の（Ｂ）に示すように、線形関係となる。
【００３１】
尚、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３のピーク値PC、PYのトナー付着量Wに対する関係についても、図５の（Ｂ）に示す線形関係と同様の線形関係を有する。これらの線形関係は制御回路９のROM（図８参照）に記憶される。
【００３２】
図６は面積階調領域における図３のマゼンタトナーパッチ７１のトナー付着量tと光学的センサ８のセンサ電圧VSのボトム値BMの関係を説明するための図である。図６においても、光学的センサ８の傾斜角θは5°とする。
【００３３】
図６の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、トナー付着量Wが0.6mg/cm2未満である面積階調領域では、トナー付着量Wが0.1mg/cm2、0.3mg/cm2、0.6mg/cm2のときに、トナー付着層厚tは11μmほぼ一定となり、センサ電圧VSのピーク値PM（相対値）は0.05とほぼ一定となる一方、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）は0.3、0.8、1.6と変化する。尚、図６の（Ａ）に示すように、トナー付着量Wが0mg/cm2のときには、トナー付着層厚tも0となり、従って、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）も0となる。
【００３４】
従って、面積階調領域では、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）とトナー付着量Wとの関係は、図７に示すように、線形関係となる。尚、図７のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に対応する。
【００３５】
また、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３、ブラックトナーパッチ７４のボトム値BC、BY、BBのトナー付着量Wに対する関係についても、図７に示す線形関係と同様の線形関係を有する。これらの線形関係は制御回路９のROM（図８参照）に予め記憶される。
【００３６】
図８は図１のトナー付着量測定装置U1である光学的センサ８及び制御回路９の詳細を示す回路図である。
【００３７】
図８において、LED素子８１は制御回路９の駆動電圧Vdによって制御される駆動トランジスタ８３によって駆動する。また、PD素子８２に流れる光電流Ipdはオペアンプにより構成される増幅回路８４によってセンサ電圧VS（=Rf・Ipd、但し、Rfはオペアンプの負帰還抵抗値）に変換される。
【００３８】
制御回路９はマイクロコンピュータによって構成され、中央処理ユニット（CPU）９１、プログラム、定数等を記憶するリードオンリメモリ（ROM、たとえばフラッシュメモリ）９２、一時的なデータを記載するランダムアクセスメモリ（RAM）９３、画像形成部１、２、３、４に接続された入出力インターフェイス９４、駆動トランジスタ８３の駆動電圧Vdを発生するディジタル／アナログ（D/A）変換器９５、センサ電圧VSのピーク値PM、PC、PYをホールドするピークホールド回路９６、センサ電圧VSのボトム値BM、BC、BY、BBをホールドするボトムホールド回路９７、ピークホールド回路９６のピーク値PM、PC、PYをアナログ／ディジタル（A/D）変換するA/D変換器９８、及びボトムホールド回路９７のボトム値BM、BC、BY、BBをアナログ／ディジタル（A/D）変換するA/D変換器９９よりなる。
【００３９】
図９は図８の制御回路９の動作を説明するためのフローチャートであり、所定の割込みタイミングでスタートする。尚、このフローチャートはプログラムとして図８のROM９２に格納される。所定の割込みタイミングは図１の転写ベルト５上に形成された7つのトナーパッチ及び転写ベルト５の速度によって予め決定されるものとする。たとえば、図１０に示すように、目標値W≧0.6mg/cm2の濃度（厚さ）階調モードであれば、マゼンタピーク値測定期間、シアンピーク値測定期間、イエロピーク値測定期間の最終タイミングt1、t2、t3であり、目標値W＜0.6mg/cm2未満の面積階調モードであれば、マゼンタボトム値測定期間、シアンボトム値測定期間、イエロボトム値測定期間、ブラックボトム値測定期間の最終タイミングt1’、t2’、t3’、t4’である。
【００４０】
上述のごとく、図１０の7つのタイミングt1、t2、t3、t1’、t2’、t3’、t4’のいずれか1つで図９の割込みルーチンはスタートする。この場合、図示しないルーチンにて所定の駆動電圧Vd、Vd’を発生して駆動トランジスタ８３、８３’をオンにしておく。次いで、ステップ９０１〜９０６において、このタイミングがt1、t2、t3、t1’、t2’、t3’、t4’のいずれかを判別する。
【００４１】
図１０のタイミングt1であれば、タイミングt1は濃度（厚さ）階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０２を介してステップ９０７に進む。ステップ９０７では、ピークホールド回路９６のマゼンタトナーパッチのピーク値PMをA/D変換して取込み、ステップ９０８にてピーク値PMの正の相対値（PM←PM-LR）を用いてROM９２に格納された図５の（Ｂ）の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【００４２】
図１０のタイミングt2であれば、タイミングt2は濃度（厚さ）階調モードかつシアンタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０２、９０３を介してステップ９０９に進む。ステップ９０９では、ピークホールド回路９６のシアントナーパッチのピーク値PCをA/D変換して取込み、ステップ９１０にてピーク値PCの正の相対値（PC←PC-LR）を用いてROM９２に格納された図５の（Ｂ）の線形関係に類似する線形関係を参照してシアントナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【００４３】
図１０のタイミングt3であれば、タイミングt3は濃度（厚さ）階調モードかつイエロタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０２、９０３を介してステップ９１１に進む。ステップ９１１では、ピークホールド回路９６のイエロトナーパッチのピーク値PYをA/D変換して取込み、ステップ９１２にてピーク値PYの正の相対値（PY←PY-LR）を用いてROM９２に格納された図５の（Ｂ）の線形関係に類似する線形関係を参照してイエロトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【００４４】
図１０のタイミングt1’であれば、タイミングt1’は面積階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０４を介してステップ９１３に進む。ステップ９１３では、ボトムホールド回路９７のマゼンタトナーパッチのボトム値BMをA/D変換して取込み、ステップ９１４にてボトム値BMの正の相対値（BM←LR-BM）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２３に進み、このルーチンを終了する。
【００４５】
図１０のタイミングt2’であれば、タイミングt2’は面積階調モードかつシアンタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０４、９０５を介してステップ９１５に進む。ステップ９１５では、ボトムホールド回路９７のシアントナーパッチのボトム値BCをA/D変換して取込み、ステップ９１６にてボトム値BCの正の相対値（BC←LR-BC）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してシアントナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【００４６】
図１０のタイミングt3’であれば、タイミングt3’は面積階調モードかつイエロタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０４、９０５、９０６を介してステップ９１７に進む。ステップ９１７では、ボトムホールド回路９７のイエロトナーパッチのボトム値BYをA/D変換して取込み、ステップ９１８にてボトム値BYの正の相対値（BY←LR-BY）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してイエロトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【００４７】
図１０のタイミングt4’であれば、タイミングt4’は面積階調モードかつブラックタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０４、９０５、９０６を介してステップ９１９に進む。ステップ９１９では、ボトムホールド回路９７のブラックトナーパッチのボトム値BBをA/D変換して取込み、ステップ９２０にてボトム値BBの正の相対値（BB←LR-BB）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してブラックトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【００４８】
制御回路９は、マゼンタトナーパッチの測定されたマゼンタトナー付着量に基づいてマゼンタ画像形成部１の微調整を行い、シアントナーパッチの測定されたシアントナー付着量に基づいてシアン画像形成部２の微調整を行い、イエロトナーパッチの測定されたイエロトナー付着量に基づいてイエロ画像形成部３の微調整を行い、ブラックトナーパッチの測定されたブラックトナー付着量に基づいてブラック画像形成部３の微調整を行う。
【００４９】
図１１は本発明に係るトナー付着量測定装置の第２の実施の形態を含む多色画像形成装置を示す斜視図である。図１１においては、図１の光学的センサ８に補償用光学的センサ８’を付加し、これに伴い、図１の制御回路９の代りに制御回路９’を設けてある。
【００５０】
補償用光学的センサ８’も光学的センサ８と同様の構成をなしており、その光入出射面と、転写ベルト５との交線は転写ベルト５つまりトナーパッチ７１、７２、７３、７４の進行方向に直交し、この光入出射面は該交線を含み転写ベルト５に直交する面に対して進行方向側へ傾斜角θ’で傾いている。これにより、トナーパッチ７１、７２、７３、７４の先端部からの反射光を強く受けると共に、転写ベルト５からの反射光の影響を軽減することができる。この場合、補償用光学的センサ８’の傾斜角θ’は光学的センサ８の傾斜角θより小さい。つまり、
θ’＜θ
である。この場合、θは第１の実施の形態と同様に、5°〜7°たとえば5°とし、θ’は1°〜2°たとえば1°とする。
【００５１】
図１２は濃度（厚さ）階調モードにおけるマゼンタトナーパッチ７１に対する図１１の光学的センサ８のセンサ電圧VS、補償用光学的センサ８’のセンサ電圧VS’のタイミング図であって、（Ａ）は転写ベルト５にばたつきがない場合、（Ｂ）は転写ベルト５にばたつきがある場合を示す。
【００５２】
図１２に示すように、転写ベルト５にばたつきがあると、光学的センサ８のセンサ電圧VS及び補償用光学的センサ８’のセンサ電圧VS’は、転写ベルト５のばたつきの影響を受けて変動する。これに対し、センサ電圧VSとセンサ電圧VS’との差電圧ΔVS（=VS- VS’）は転写ベルト５のばたつきの影響を受けない。従って、センサ電圧VSのピーク値PMとセンサ電圧VS’のピーク値PM’との差分ΔPM（=PM-PM’）は転写ベルト５のばたつきの影響を受けず、ほぼ同一である。転写ベルト５のうねり、凹凸等の影響についても同様である。そこで、図１１に示す第２の実施の形態においては、図１に示す第１の実施の形態におけるピーク値PMの代りに、ΔPM（=PM-PM’）を用いる。この場合、図１３に示すように、トナー付着量Wに対する線形関係を示すために、マゼンタトナー付着量W演算には、ピーク値PMの代りに、
ΔPM0=（PM-PM’）/（PM+PM’）
但し、PM’はセンサ電圧VS’のマゼンタトナーパッチのピーク値
を用いる。同様に、シアントナーパッチに対しては、シアントナー付着量W演算には、ピーク値PCの代りに、
ΔPC0=（PC-PC’）/（PC+PC’） 
但し、PC’はセンサ電圧VS’のシアントナーパッチのピーク値
を用い、イエロトナーパッチに対しては、イエロトナー付着量W演算には、ピーク値PYの代りに、
ΔPY0=（PY-PY’）/（PY+PY’） 
但し、PY’はセンサ電圧VS’のイエロトナーパッチのピーク値
を用いる。尚、ΔPM0、ΔPC0、ΔPY0とトナー付着量Wとの線形関係は制御回路９のROM（図１９参照）に予め記憶される。
【００５３】
図１４、図１５は図１１の光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’の第１の例を示し、図１４は正面断面図、図１５の（Ａ）は図１４の下面図、図１５の（Ｂ）は（Ａ）のB-B線断面図である。尚、図１４は図１５の（Ａ）のA-A線断面図である。
【００５４】
図１４、図１５に示すように、光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’は三次元成形部品で構成される共通の基台８０’を有する。光学的センサ８のLED素子８１及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２は基台８０’の傾斜角θの勾配面上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５によって囲まれている。同様に、補償用光学的センサ８’のLED素子８１’及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２’は基台８０’の傾斜角θ’の勾配面上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２’の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５’によって囲まれている。また、遮蔽部８５、８５’の中間には、集光レンズ８６、８６’、８７、８７’が接着固定され、入出射のためのアパーチャ８１ａ、８２ａ、８１’ａ、８２’ａが設けられている。さらに、基台８０’の裏面には凹部が設けられており、LED素子８１、８１’用の駆動トランジスタ８３、８３’（図１９参照）、PD素子８２、８２’用の増幅回路８４、８４’ （図１９参照）が設けられている。
【００５５】
“a”は光学的センサ８の中心軸と補償用光学的センサ８’の中心軸との距離を示す。図１４では、光学的センサ８のLED素子８１の光軸及びPD素子８２の光軸を含む光入出射面の転写ベルト５の進行方向に対する垂直交差面からの傾斜角θは5°となっている。他方、補償用光学的センサ８’のLED素子８１’の光軸及びPD素子８２’の光軸を含む光入出射面の転写ベルト５の進行方向に対する垂直交差面からの傾斜角θ’は1°となっている。従って、この場合、“a”は転写ベルト５と光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’との距離Lを用いて、
a=L*tan4°
となる。
【００５６】
図１６は図１４、図１５の光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’の変更例を示し、（Ａ）は正面断面図で図１４に対応し、（Ｂ）は下面図で図１５の（Ａ）に対応する。尚、（Ａ）は（Ｂ）のA-A線断面図である。
【００５７】
図１６においては、図１４、図１５の遮蔽部８５、８５’の上面を半掛かり状にし、その迷光の防止作用を悪化させずに、アパーチャ８１ａ、８２ａ、８１’ａ、８２’ａを半月状にしたものである。これにより、トナー粒等が付着して光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’の特性が悪化した場合には、容易にクリーニングできるようにしたものである。
【００５８】
図１７、図１８は図１１の光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’の第２の例を示し、図１７は正面断面図、図１８は図１７の下面図である。尚、図１７は図１８のA-A線断面図である。
【００５９】
図１７、図１８に示すように、光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’は共通の有機もしくはセラミック基板８０”を有する。光学的センサ８のLED素子８１及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２は基板８０”上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５ａ、８５ｂによって囲まれている。同様に、補償用光学的センサ８’のLED素子８１’及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２’は基台８０’上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２’の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５’ａ、８５’ｂによって囲まれている。また、遮蔽部８５ａ、８５ｂの上面には、集光レンズ８６、８６’、８７、８７’が接着固定されている。さらに、遮蔽部８５ａ、８５’ａの上面に集光レンズ８６、８６’、８７、８７’を介して入出射のためのスタック状の2段構成のアパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂが設けられている。ここで、アパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂによって定まる光学的センサ８の入出射光の光軸は基板８０”の搭載面の垂線に対して傾斜角θで傾いており、アパーチャ８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂによって定まる光学的センサ８’の入出射光の光軸は基板８０”の搭載面の垂線に対して傾斜角θ’で傾いている。さらにまた、基板８０”の表面には、LED素子８１、８１’用の駆動トランジスタ８３、８３’（図１９参照）、PD素子８２、８２’用の増幅回路８４、８４’（図１９参照）が設けられている。
【００６０】
図１７、図１８においては、光学的センサ８の傾斜角θ及び補償用光学的センサ８’の傾斜角θ’の調整は遮蔽部８５ａ、８５ｂ、８５’ａ、８５’ｂあるいはアパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ及びアパーチャ８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂによって定まる光軸によって行う。従って、基板８０”の同一平面状光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’を設けることができ、図１７の"a"で示す光学的センサ８の中心軸と補償用光学的センサ８’の中心軸との距離を小さくすることが可能となる。これにより、転写ベルト５と光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’との距離Lは短くなり、図１４の場合と同等の検出範囲を設定した場合に各LED素子８１、８１’の出射光の広がり角度及びPD素子８２、８２’の受光角度の広がりを大きくすることができる。この結果、アパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂ、遮蔽部８５ａ、８５ｂ、８５’ａ、８５’ｂ、集光レンズ８６、８６’、８７、８７’の組付け公差を大きくできる。
【００６１】
図１９は図１１のトナー付着量測定装置U2である光学的センサ８、補償用光学的センサ８’及び制御回路９の詳細を示す回路図である。尚、図１９の光学的センサ８の回路は図８の場合と同一である。
【００６２】
光学的センサ８と同様に、補償用光学的センサ８’においては、LED素子８１’は制御回路９’の駆動電圧Vd’によって制御される駆動トランジスタ８３’によって駆動する。また、PD素子８２’に流れる光電流Ipd’はオペアンプにより構成される増幅回路８４’によってセンサ電圧VS’（=Rf’・Ipd’、但し、Rf’はオペアンプの負帰還抵抗値）に変換される。
【００６３】
制御回路９’においては、センサ電圧VSのボトム値のホールドは不要であるので、ボトムホールド回路９７及びA/D変換器９８は設けられていない。尚、補償用光学的センサ８’に比較して光学的センサ８の方が正反射センサとしての作用は劣るが、センサ電圧VS’のボトム値の代りに、センサ電圧VSのボトム値を用いてもよい。  
【００６４】
また、制御回路９においては、補償用光学的センサ８’のために、駆動トランジスタ８３’の駆動電圧Vd’を発生するD/A変換器９５’、センサ電圧VS’のピーク値PM、PC、PYをホールドするピークホールド回路９６’、センサ電圧VS’のボトム値BM、BC、BY、BBをホールドするボトムホールド回路９７’、ピークホールド回路９６’のピーク値PM、PC、PYをA/D変換するA/D変換器９８’、及びボトムホールド回路９７のボトム値BM、BC、BY、BBをA/D変換するA/D変換器９９’が付加されている。
【００６５】
図２０は図１９の制御回路９’の動作を説明するためのフローチャートであり、所定の割込みタイミングでスタートする。尚、このフローチャートはプログラムとして図１９のROM９２に格納される。所定の割込みタイミングは図１１の転写ベルト５上に形成された7つのトナーパッチ及び転写ベルト５の速度によって予め決定されるものとする。たとえば、図２１に示すように、目標値W≧0.6mg/cm2の濃度（厚さ）階調モードであれば、マゼンタピーク値測定期間、シアンピーク値測定期間、イエロピーク値測定期間の最終タイミングt1、t2、t3であり、目標値W＜0.6mg/cm2未満の面積階調モードであれば、マゼンタボトム値測定期間、シアンボトム値測定期間、イエロボトム値測定期間、ブラックボトム値測定期間の最終タイミングt1’、t2’、t3’、t4’である。
【００６６】
上述のごとく、図２１の7つのタイミングt1、t2、t3、t1’、t2’、t3’、t4’のいずれか1つで図２０の割込みルーチンはスタートする。尚、この場合、図示しないルーチンにて所定の駆動電圧Vd、Vd’を発生して駆動トランジスタ８３、８３’をオンにしておく。次いで、ステップ２００１〜２００６において、このタイミングがt1、t2、t3、t1’、t2’、t3’、t4’のいずれかを判別する。
【００６７】
図１０のタイミングt1であれば、タイミングt1は濃度（厚さ）階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００２を介してステップ２００７に進む。ステップ２００７では、ピークホールド回路９６、９６’のマゼンタトナーパッチのピーク値PM、PM’をA/D変換して取込み、ステップ２００８にて、
ΔPM0←（PM-PM’）/（PM+PM’）
を演算する。次いで、ステップ２００９にて、ΔPM0を用いてROM９２に格納された図１３の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００６８】
図２１のタイミングt2であれば、タイミングt2は濃度（厚さ）階調モードかつシアンタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００２、２００３を介してステップ２０１０に進む。ステップ２０１０では、ピークホールド回路９６、９６’のシアントナーパッチのピーク値PC、PC’をA/D変換して取込み、ステップ２０１１にて、
ΔPC0←（PC-PC’）/（PC+PC’） 
を演算する。次いで、ステップ２０１２にて、ΔPC0を用いてROM９２に格納された図１３の線形関係に類似する線形関係を参照してシアントナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００６９】
図２１のタイミングt3であれば、タイミングt3は濃度（厚さ）階調モードかつイエロタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００２、２００３を介してステップ２０１３に進む。ステップ２０１３では、ピークホールド回路９６、９６’のイエロトナーパッチのピーク値PY、PY’をA/D変換して取込み、ステップ２０１４にて、
ΔPY0←（PY-PY’）/（PY+PY’） 
を演算する。次いで、ステップ２０１５にて、ΔPY0を用いてROM９２に格納された図１３の線形関係に類似する線形関係を参照してイエロトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００７０】
図２１のタイミングt1’であれば、タイミングt1’は面積階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４を介してステップ２０１６に進む。ステップ２０１６では、ボトムホールド回路９７’のマゼンタトナーパッチのボトム値BM’をA/D変換して取込み、ステップ２０１７にてボトム値BMの正の相対値（BM←LR-BM）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００７１】
図２１のタイミングt2’であれば、タイミングt2’は面積階調モードかつシアンタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４、２００５を介してステップ２０１８に進む。ステップ２０１８では、ボトムホールド回路９７’のシアントナーパッチのボトム値BC’をA/D変換して取込み、ステップ２０１９にてボトム値BCの正の相対値（BC←LR-BC）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してシアントナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００７２】
図２１のタイミングt3’であれば、タイミングt3’は面積階調モードかつイエロタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４、２００５、２００６を介してステップ２０２０に進む。ステップ２０２０では、ボトムホールド回路９７’のイエロトナーパッチのボトム値BYをA/D変換して取込み、ステップ２０２１にてボトム値BY’の正の相対値（BY←LR-BY）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してイエロトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００７３】
図２１のタイミングt4’であれば、タイミングt4’は面積階調モードかつブラックタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４、２００５、２００６を介してステップ２０２２に進む。ステップ２０２２では、ボトムホールド回路９７’のブラックトナーパッチのボトム値BBをA/D変換して取込み、ステップ２０２３にてボトム値BB’の正の相対値（BB←LR-BB）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してブラックトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【００７４】
制御回路９’は、マゼンタトナーパッチの測定されたマゼンタトナー付着量に基づいてマゼンタ画像形成部１の微調整を行い、シアントナーパッチの測定されたシアントナー付着量に基づいてシアン画像形成部２の微調整を行い、イエロトナーパッチの測定されたイエロトナー付着量に基づいてイエロ画像形成部３の微調整を行い、ブラックトナーパッチの測定されたブラックトナー付着量に基づいてブラック画像形成部３の微調整を行う。
【００７５】
尚、上述の実施の形態における増幅回路４８（４８’）は、PD素子８２（８２’）に光電流Ipdが流れると、センサ電圧VS（VS’）は上昇するように構成されているが、図２２に示すごとく、PD素子８２（８２’）に光電流Ipdが流れると、センサ電圧VS（VS’）=VCC-Rf・Ipdが下降するように構成することもできる。この場合には、上述の実施の形態におけるピーク値及びボトム値は、それぞれ、ボトム値及びピーク値となり、上述の実施の形態におけるピークホールド回路及びボトムホールド回路は、それぞれ、ボトムホールド回路及びピークホールド回路となる。
【００７６】
また、上述の実施の形態においては、LED素子８１、８１’の発光波長を異ならせ、PD素子８２、８２’の受光面にこれら発光波長に応じた帯域フィルタを設けて波長分割を行うことにより、光学的センサ８と補償用光学的センサ８’との分離を行ってもよい。さらに、光学的センサ８の動作及び補償用光学的センサ８’の動作を時分割的に行うことにより、光学的センサ８と補償用光学的センサ８’との分離を行ってもよい。
【００７７】
さらにまた、本発明は、上述の実施の形態の自明の範囲内でいかなる変更にも適用し得る。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明はトナー付着量が濃度（厚さ）階調モード及び面積階調モードの併用型であればいずれにも利用できる。
【符号の説明】
【００７９】
U1、U2... トナー付着量測定装置
８... 光学的センサ
８’... 補償用光学的センサ
８１、８１’... LED素子
８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂ...アパーチャ
８２、８２’... PD素子
８３、８３’...駆動トランジスタ
８４、８４’... 増幅回路
８５ａ、８５ｂ、８５’ａ、８５’ｂ...遮蔽部
９６、９６’... ピークホールド回路
９７、９７’... ボトムホールド回路
Rf、Rf’...負帰還抵抗値
VS、VS’...センサ電圧
PM、PC、PY、PM’、PC’、PY’...ピーク値
BM、BC、BY、BB、BM’、BC’、BY’、BB’...ボトム値
【図９】
2015106056.tif 000003
【図１２】
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【図１４】
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【図１７】
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【図２０】
2015106056.tif 000007
【図２１】
2015106056.tif 000008
【図２２】
2015106056.tif 000009
【図２３】
2015106056.tif 000010
【図２４】
2015106056.tif 000011
【図２５】
2015106056.tif 000012
【図１】
2015106056.tif 000013
【図２】
2015106056.tif 000014
【図３】
2015106056.tif 000015
【図４】
2015106056.tif 000016
【図５】
2015106056.tif 000017
【図６】
2015106056.tif 000018
【図７】
2015106056.tif 000019
【図８】
2015106056.tif 000020
【図１０】
2015106056.tif 000021
【図１１】
2015106056.tif 000022
【図１３】
2015106056.tif 000023
【図１５】
2015106056.tif 000024
【図１６】
2015106056.tif 000025
【図１８】
2015106056.tif 000026
【図１９】
2015106056.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月20日(2014.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３の濃度（厚さ）階調領域のトナー付着量Wを検出するためには、光学的センサ８の傾斜角θは5°〜7°たとえば5°としてトナーパッチの先端エッジ部からの強い反射光を受けるようにすればよい。他方、マゼンタトナーパッチ７１、シアントナーパッチ７２、イエロトナーパッチ７３、ブラックトナーパッチ７４の面積階調領域のトナー付着量Wを検出するためには、光学的センサ８の傾斜角θは好ましくは0°がよいが、光学的センサ８が正反射センサとして作用できる範囲たとえば0°〜7°であればよい。従って、光学的センサ８の傾斜角θをたとえば5°とすることにより濃度（厚さ）階調領域及び面積階調領域の両方のトナー付着量Wの測定を可能となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図６の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、トナー付着量Wが0.6mg/cm2未満である面積階調領域では、トナー付着量Wが0.1mg/cm2、0.3mg/cm2、0.6mg/cm2のときに、トナー付着層厚tは11μmとほぼ一定となり、センサ電圧VSのピーク値PM（相対値）は0.05とほぼ一定となる一方、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）は0.3、0.8、1.6と変化する。尚、図６の（Ａ）に示すように、トナー付着量Wが0mg/cm2のときには、トナー付着層厚tも0となり、従って、センサ電圧VSのボトム値BM（相対値）も0となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図９は図８の制御回路９の動作を説明するためのフローチャートであり、所定の割込みタイミングでスタートする。尚、このフローチャートはプログラムとして図８のROM９２に格納される。所定の割込みタイミングは図１の転写ベルト５上に形成された7つのトナーパッチ及び転写ベルト５の速度によって予め決定されるものとする。たとえば、図１０に示すように、目標値W≧0.6mg/cm2の濃度（厚さ）階調モードであれば、マゼンタピーク値測定期間、シアンピーク値測定期間、イエロピーク値測定期間の最終タイミングt1、t2、t3であり、目標値W＜0.6mg/cm2の面積階調モードであれば、マゼンタボトム値測定期間、シアンボトム値測定期間、イエロボトム値測定期間、ブラックボトム値測定期間の最終タイミングt1’、t2’、t3’、t4’である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上述のごとく、図１０の7つのタイミングt1、t2、t3、t1’、t2’、t3’、t4’のいずれか1つで図９の割込みルーチンはスタートする。この場合、図示しないルーチンにて所定の駆動電圧Vdを発生して駆動トランジスタ８３をオンにしておく。次いで、ステップ９０１〜９０６において、このタイミングがt1、t2、t3、t1’、t2’、t3’、t4’のいずれかを判別する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１０のタイミングt1’であれば、タイミングt1’は面積階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ９０１からステップ９０４を介してステップ９１３に進む。ステップ９１３では、ボトムホールド回路９７のマゼンタトナーパッチのボトム値BMをA/D変換して取込み、ステップ９１４にてボトム値BMの正の相対値（BM←LR-BM）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ９２１において、ピークホールド回路９６、ボトムホールド回路９７を反射基準レベルLRにリセットしてステップ９２２に進み、このルーチンを終了する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
図１２に示すように、転写ベルト５にばたつきがあると、光学的センサ８のセンサ電圧VS及び補償用光学的センサ８’のセンサ電圧VS’は、転写ベルト５のばたつきの影響を受けて変動する。これに対し、センサ電圧VSとセンサ電圧VS’との差電圧ΔVS（=VS- VS’）は転写ベルト５のばたつきの影響を受けない。従って、センサ電圧VSのピーク値PMとセンサ電圧VS’のピーク値PM’との差分ΔPM（=PM-PM’）は転写ベルト５のばたつきの影響を受けず、ほぼ同一である。転写ベルト５のうねり、凹凸等の影響についても同様である。そこで、図１１に示す第２の実施の形態においては、図１に示す第１の実施の形態におけるピーク値PMの代りに、ΔPM（=PM-PM’）を用いる。この場合、図１３に示すように、トナー付着量Wに対する線形関係を示すために、マゼンタトナー付着量W演算には、ピーク値PMの代りに、
ΔPM0=（PM-PM’）/（PM+PM’）
但し、PM’はセンサ電圧VS’のマゼンタトナーパッチのピーク値
を用いる。同様に、シアントナーパッチに対しては、シアントナー付着量W演算には、ピーク値PCの代りに、
ΔPC0=（PC-PC’）/（PC+PC’） 
但し、PC’はセンサ電圧VS’のシアントナーパッチのピーク値
を用い、イエロトナーパッチに対しては、イエロトナー付着量W演算には、ピーク値PYの代りに、
ΔPY0=（PY-PY’）/（PY+PY’） 
但し、PY’はセンサ電圧VS’のイエロトナーパッチのピーク値
を用いる。尚、ΔPM0、ΔPC0、ΔPY0とトナー付着量Wとの線形関係は制御回路９’のROM（図１９参照）に予め記憶される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図１４、図１５に示すように、光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’は三次元成形部品で構成される共通の基台８０’を有する。光学的センサ８のLED素子８１及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２は基台８０’の傾斜角θの勾配面上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５によって囲まれている。同様に、補償用光学的センサ８’のLED素子８１’及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２’は基台８０’の傾斜角θ’の勾配面上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２’の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５’によって囲まれている。また、遮蔽部８５、８５’の中間には、集光レンズ８６、８６’、８７、８７’（８７’は図示せず）が接着固定され、入出射のためのアパーチャ８１ａ、８２ａ、８１’ａ、８２’ａが設けられている。さらに、基台８０’の裏面には凹部が設けられており、LED素子８１、８１’用の駆動トランジスタ８３、８３’（図１９参照）、PD素子８２、８２’用の増幅回路８４、８４’ （図１９参照）が設けられている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
図１７、図１８に示すように、光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’は共通の有機もしくはセラミック基板８０”を有する。光学的センサ８のLED素子８１及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２は基板８０”上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５ａ、８５ｂによって囲まれている。同様に、補償用光学的センサ８’のLED素子８１’及びPD素子（あるいはフォトトランジスタ素子）８２’は基台８０”上に設けられ、透光性樹脂（図示せず）によってコーティングされ、PD素子８２’の側面感度による迷光を防止する遮蔽部８５’ａ、８５’ｂによって囲まれている。また、遮蔽部８５ａ、８５ｂの上面には、集光レンズ８６、８６’、８７、８７’（８７、８７’は図示せず）が接着固定されている。さらに、遮蔽部８５ａ、８５’ａの上面に集光レンズ８６、８６’、８７、８７’を介して入出射のためのスタック状の2段構成のアパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂ（８２ｂ、８２’ｂは図示せず）が設けられている。ここで、アパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂによって定まる光学的センサ８の入出射光の光軸は基板８０”の搭載面の垂線に対して傾斜角θで傾いており、アパーチャ８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂによって定まる光学的センサ８’の入出射光の光軸は基板８０”の搭載面の垂線に対して傾斜角θ’で傾いている。さらにまた、基板８０”の表面には、LED素子８１、８１’用の駆動トランジスタ８３、８３’（図１９参照）、PD素子８２、８２’用の増幅回路８４、８４’（図１９参照）が設けられている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図１７、図１８においては、光学的センサ８の傾斜角θ及び補償用光学的センサ８’の傾斜角θ’の調整は遮蔽部８５ａ、８５ｂ、８５’ａ、８５’ｂあるいはアパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ及びアパーチャ８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂによって定まる光軸によって行う。従って、基板８０”の同一平面上に光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’を設けることができ、図１７の"a"で示す光学的センサ８の中心軸と補償用光学的センサ８’の中心軸との距離を小さくすることが可能となる。これにより、転写ベルト５と光学的センサ８及び補償用光学的センサ８’との距離Lは短くなり、図１４の場合と同等の検出範囲を設定した場合に各LED素子８１、８１’の出射光の広がり角度及びPD素子８２、８２’の受光角度の広がりを大きくすることができる。この結果、アパーチャ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８１’ａ、８１’ｂ、８２’ａ、８２’ｂ、遮蔽部８５ａ、８５ｂ、８５’ａ、８５’ｂ、集光レンズ８６、８６’、８７、８７’の組付け公差を大きくできる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図１９は図１１のトナー付着量測定装置U2である光学的センサ８、補償用光学的センサ８’及び制御回路９’の詳細を示す回路図である。尚、図１９の光学的センサ８の回路は図８の場合と同一である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
また、制御回路９’においては、補償用光学的センサ８’のために、駆動トランジスタ８３’の駆動電圧Vd’を発生するD/A変換器９５’、センサ電圧VS’のピーク値PM’、PC’、PY’をホールドするピークホールド回路９６’、センサ電圧VS’のボトム値BM’、BC’、BY’、BB’をホールドするボトムホールド回路９７’、ピークホールド回路９６’のピーク値PM’、PC’、PY’をA/D変換するA/D変換器９８’、及びボトムホールド回路９７のボトム値BM’、BC’、BY’、BB’をA/D変換するA/D変換器９９’が付加されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
図２０は図１９の制御回路９’の動作を説明するためのフローチャートであり、所定の割込みタイミングでスタートする。尚、このフローチャートはプログラムとして図１９のROM９２に格納される。所定の割込みタイミングは図１１の転写ベルト５上に形成された7つのトナーパッチ及び転写ベルト５の速度によって予め決定されるものとする。たとえば、図２１に示すように、目標値W≧0.6mg/cm2の濃度（厚さ）階調モードであれば、マゼンタピーク値測定期間、シアンピーク値測定期間、イエロピーク値測定期間の最終タイミングt1、t2、t3であり、目標値W＜0.6mg/cm2の面積階調モードであれば、マゼンタボトム値測定期間、シアンボトム値測定期間、イエロボトム値測定期間、ブラックボトム値測定期間の最終タイミングt1’、t2’、t3’、t4’である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図２１のタイミングt1であれば、タイミングt1は濃度（厚さ）階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００２を介してステップ２００７に進む。ステップ２００７では、ピークホールド回路９６、９６’のマゼンタトナーパッチのピーク値PM、PM’をA/D変換して取込み、ステップ２００８にて、
ΔPM0←（PM-PM’）/（PM+PM’）
を演算する。次いで、ステップ２００９にて、ΔPM0を用いてROM９２に格納された図１３の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図２１のタイミングt1’であれば、タイミングt1’は面積階調モードかつマゼンタタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４を介してステップ２０１６に進む。ステップ２０１６では、ボトムホールド回路９７’のマゼンタトナーパッチのボトム値BM’をA/D変換して取込み、ステップ２０１７にてボトム値BM’の正の相対値（BM’←LR-BM’）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係を参照してマゼンタトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図２１のタイミングt2’であれば、タイミングt2’は面積階調モードかつシアンタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４、２００５を介してステップ２０１８に進む。ステップ２０１８では、ボトムホールド回路９７’のシアントナーパッチのボトム値BC’をA/D変換して取込み、ステップ２０１９にてボトム値BC’の正の相対値（BC’←LR-BC’）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してシアントナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図２１のタイミングt3’であれば、タイミングt3’は面積階調モードかつイエロタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４、２００５、２００６を介してステップ２０２０に進む。ステップ２０２０では、ボトムホールド回路９７’のイエロトナーパッチのボトム値BY’をA/D変換して取込み、ステップ２０２１にてボトム値BY’の正の相対値（BY’←LR-BY’）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してイエロトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図２１のタイミングt4’であれば、タイミングt4’は面積階調モードかつブラックタイミングであるので、フローはステップ２００１からステップ２００４、２００５、２００６を介してステップ２０２２に進む。ステップ２０２２では、ボトムホールド回路９７’のブラックトナーパッチのボトム値BB’をA/D変換して取込み、ステップ２０２３にてボトム値BB’の正の相対値（BB’←LR-BB’）を用いてROM９２に格納された図７の線形関係に類似する線形関係を参照してブラックトナー付着量Wを補間計算する。次いで、ステップ２０２４において、ピークホールド回路９６、９６’及びボトムホールド回路９７’を反射基準レベルLRにリセットしてステップ２０２５に進み、このルーチンを終了する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
尚、上述の実施の形態における増幅回路８４（８４’）は、PD素子８２（８２’）に光電流Ipd、Ipd’が流れると、センサ電圧VS（VS’）は上昇するように構成されているが、図２２に示すごとく、PD素子８２（８２’）に光電流Ipdが流れると、センサ電圧VS（VS’）=VCC-Rf・Ipdが下降するように構成することもできる。この場合には、上述の実施の形態におけるピーク値及びボトム値は、それぞれ、ボトム値及びピーク値となり、上述の実施の形態におけるピークホールド回路及びボトムホールド回路は、それぞれ、ボトムホールド回路及びピークホールド回路となる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2015106056.tif 000028
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2015106056.tif 000029
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2015106056.tif 000030
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2015106056.tif 000031
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２２】
2015106056.tif 000032