(57)【要約】【課題】クロストークによるノイズを低減した出力値を得ることのできる光学センサ及びこれを用いた画像形成装置を低コストで提供する。【解決手段】発光素子３１と、発光素子３１から発光された光が被検知対象物により反射した反射光を受光し該光に応じた出力情報を出力する受光素子３２，３３とを備える光学センサ３０において、光学センサ３０の検知領域に光を反射する反射物がないときに発光素子３１から光を発光して得られた受光素子３２，３３からの出力情報を記憶している記憶領域を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光手段と、該発光手段から発光された光が被検知対象物により反射した反射光を受光し該光に応じた出力情報を出力する受光手段とを備える光学センサにおいて、
該光学センサの検知領域に光を反射する反射物がないときに該発光手段から光を発光して得られた該受光手段からの出力情報を記憶している記憶領域を備えていることを特徴とする光学センサ。
【請求項２】
請求項１の光学センサにおいて、
上記記憶領域に記憶される出力情報は、上記光学センサの製造工程の検査時に測定されたものであることを特徴とする光学センサ。
【請求項３】
請求項１又は２の光学センサにおいて、
上記記憶領域に記憶される出力情報は、上記発光手段が発光する発光光量に応じた出力情報であることを特徴とする光学センサ。
【請求項４】
請求項１、２又は３の光学センサにおいて、
上記発光手段は一つの発光素子を供えることを特徴とする光学センサ。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の光学センサにおいて、
上記発光手段から発光された光及び／又は被検知対象物により反射した反射光の光路中に光を集光する集光レンズを備えることを特徴とする光学センサ。
【請求項６】
表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体又はトナー像を被検知対象物とする光学センサと、該光学センサの検出結果に基づいて画質調整を行う画質調整制御手段とを備える画像形成装置において、
上記光学センサとして、請求項１乃至５の光学センサを備え、
上記画質調整制御手段は、該光学センサの記憶領域に記憶される出力情報に基づいて、被検知対象物により反射した反射光を受光したときの受光手段の出力情報を補正し、補正された出力情報に基づいて画質調整制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記光学センサを複数備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６又は７の画像形成装置において、
上記光学センサの記憶領域には、上記発光手段が発光する発光光量に応じた出力情報が記憶され、
上記画質調整制御手段は、該発光手段が発光する発光光量が変更された場合には、該光学センサの記憶領域に記憶される所定の発光光量における出力情報に基づいて検知対象物から反射した反射光を受光したときの受光手段の出力情報を補正し、補正された出力情報に基づいて画質調整制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６、７又は８の画像形成装置において、
上記画質調整制御手段は、上記光学センサが交換された場合には新たに装着された光学センサの記憶領域に記憶される出力情報に基づいて被検知対象物により反射した反射光を受光したときの受光手段の出力情報を補正し、補正された出力情報に基づいて画質調整制御を実行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、発光手段と、発光手段から発光された光が被検知対象物により反射した反射光を受光し該光に応じた出力情報を出力する受光手段とを備える光学センサ、及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源が投入された直後であるという条件や、プリントアウト枚数の累積が所定枚数に達したという条件などの所定の条件に基づいて、プロセスコントロールなどの画質調整制御を実施する画像形成装置が知られている。この画質調整制御は、例えば、まず、光学センサの発光手段たる発光素子から発した光を被検知対象物としての像担持体表面地肌部（トナーが付着していない部分）で反射させ、その反射光を光学センサの受光手段たる受光素子で受光し反射光に応じた出力信号（電圧）を出力する。次に、予め定められた形状の基準トナー像を像担持体表面に形成し、発光素子から発した光を被検知対象物としての基準トナー像で反射させ、その反射光を受光素子で受光し反射光に応じた出力信号を出力する。そして、像担持体表面地肌部における上記出力信号を基準値として、この基準値と基準トナー像における上記出力信号とを比較して基準トナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量を把握する。このようにして把握したトナー付着量に基づいてトナー付着量が所望のものとなるように、感光体の一様帯電電位、現像バイアス、感光体に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する。このような画質調整制御により、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
【０００３】
上記光学センサの受光素子には、像担持体や像担持体上の基準トナー像などの被検知対象物からの反射光以外の光が入射する場合がある。この被検知対象物からの反射光以外の光による受光素子の出力信号は、クロストーク（出力信号が電圧の場合は、クロストーク電圧）とよばれ、被検知対象物の検知精度を悪化させるため、できるだけ低レベルに抑えることが望ましい。
【０００４】
上記クロストークの発生要因としては、
１．発光素子や受光素子を覆うケース部材で反射した反射光
２．発光素子から直接受光素子へ入射する光（部品不良や組み付け不良などにより遮光が不完全であるものを含む）
３．集光や保護の目的から被検知対象物の手前に設置された集光レンズやフィルムなどからの反射光
などが挙げられる。
【０００５】
上記１．に関しては、上記ケース部材を黒く無光沢にするなど、光を反射しにくい構成とすることで低減している。
上記２．に関しては、特許文献１に記載されているように、ケース部材に発光素子から直接受光素子に向かう光を遮断する遮光壁を設けるなど、遮光できる構成をとって低減している。
上記３．に関しては材質選定段階にて透過率の高い集光レンズを用いるなど、光を反射しにくい光学設計を行うことで低減している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような対策をとっても、クロストークを完全には無くすことができず、どうしても光学センサからの出力信号にノイズ信号（クロストーク）が含まれてしまい、被検知対象物の検知精度を向上させることが困難となっているのが実情である。
【０００７】
そこで、本出願人は、画像形成装置内でクロストークの測定を行い、その結果を画質調整制御に反映させる画像形成装置を提案している（特許願２００９−１９７０７９）。例えば、画像形成装置内で光学センサの検知領域に反射率が０％となる専用部材（シャッターなど）を設けたり、光学センサを可動させて光学センサの検知領域に光を反射する反射物がない状態にしたりしてクロストーク電圧を測定している。そして、このクロストーク電圧に基づいて光学センサの出力値を補正している。
【０００８】
しかしながら、画像形成装置内でクロストークの測定を行うための専用部材を設置したり、光学センサを可動させるための機構を設置したりすることは、コストアップにつながる。また、デスクトッププリンタなどのように省スペースが要求される画像形成装置では、専用部材の設置箇所や、光学センサを可動させるためのスペースを確保するのが難しい場合がある。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、クロストークによるノイズを低減した出力値を得ることができる光学センサ及びこれを用いた画像形成装置を低コストで提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、発光手段と、該発光手段から発光された光が被検知対象物により反射した反射光を受光し該光に応じた出力情報を出力する受光手段とを備える光学センサにおいて、該光学センサの検知領域に光を反射する反射物がないときに該発光手段から光を発光して得られた該受光手段からの出力情報を記憶している記憶領域を備えていることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の光学センサにおいて、上記記憶領域に記憶される出力情報は、上記光学センサの製造工程の検査時に測定されたものであることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の光学センサにおいて、上記記憶領域に記憶される出力情報は、上記発光手段が発光する発光光量に応じた出力情報であることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の光学センサにおいて、上記発光手段は一つの発光素子を供えることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の光学センサにおいて、上記発光手段から発光された光及び／又は被検知対象物により反射した反射光の光路中に光を集光する集光レンズを備えることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体又はトナー像を被検知対象物とする光学センサと、該光学センサの検出結果に基づいて画質調整を行う画質調整制御手段とを備える画像形成装置において、上記光学センサとして、請求項１乃至５の光学センサを備え、上記画質調整制御手段は、該光学センサの記憶領域に記憶される出力情報に基づいて、被検知対象物により反射した反射光を受光したときの受光手段の出力情報を補正し、補正された出力情報に基づいて画質調整制御を実行することを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記光学センサを複数備えることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項６又は７の画像形成装置において、上記光学センサの記憶領域には、上記発光手段が発光する発光光量に応じた出力情報が記憶され、上記画質調整制御手段は、該発光手段が発光する発光光量が変更された場合には、該光学センサの記憶領域に記憶される所定の発光光量における出力情報に基づいて検知対象物から反射した反射光を受光したときの受光手段の出力情報を補正し、補正された出力情報に基づいて画質調整制御を実行することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項６、７又は８の画像形成装置において、上記画質調整制御手段は、上記光学センサが交換された場合には新たに装着された光学センサの記憶領域に記憶される出力情報に基づいて被検知対象物により反射した反射光を受光したときの受光手段の出力情報を補正し、補正された出力情報に基づいて画質調整制御を実行することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る光学センサの記憶領域には、検知領域に光を反射する反射物がないときに光を照射して得られた受光手段の出力情報、すなわち被検知対象からの反射光以外の成分であるクロストーク成分が記憶されている。例えば、この光学センサの記憶領域に記憶されるクロストーク成分は、光学センサの製造工程の検査時に測定され保存されたものである。そのため、この記憶領域を備えた光学センサが装着された画像形成装置では、画像形成装置内で光学センサのクロストーク成分を測定するために、画像形成装置内にクロストーク成分を測定するための専用部材を設置したり、光学センサを可動させるための機構を設置したりする必要がない。よって、この光学センサが装着された画像形成装置では、画像形成装置内でクロストーク成分を測定する場合に比べて、低コスト化、省スペース化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、クロストークによるノイズを低減した出力値を得ることができる光学センサ及びこれを用いた画像形成装置を低コストで提供できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係るプリンタの構成を説明する概略構成図。
【図２】同プリンタの像形成手段の構成を説明する概略構成図。
【図３】同プリンタの中間転写ベルト近傍の構成を説明する拡大概略構成図。
【図４】光学センサの構成を説明する概略構成図。
【図５】光学センサの構成を説明する横断面図。
【図６】発光光量とクロストーク電圧との関係を示す特性図。
【図７】本プリンタの電気回路の要部を示すブロック図。
【図８】画質調整制御の手順を示す画質調整制御フローチャート。
【図９】光学センサの正反射光出力値とトナー付着量との関係を示す特性図。
【図１０】光学センサの拡散光出力値とトナー付着量との関係を示す特性図。
【図１１】別の実施形態に係る光学センサの構成を説明する概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）１００に適用した場合の実施形態について説明する。図１は、このプリンタ１００の構成を説明する概略構成図である。このプリンタ１００は、図１に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体と、転写材Ｓを収納する引き出し可能な給紙カセット２１とを備えている。装置本体の中央部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。
【００１５】
図２は、プリンタの像形成手段の構成を説明する概略構成図である。図１及び図２に示すように、プリンタ１００の像形成手段は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色の上記画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋが、ループ状に走行する像担持体としての中間転写ベルト７の水平な張架面に対向して、左からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの順に配設されて構成されている。各色の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは４組とも同じ構成にしてある。これら画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ、帯電手段としての帯電ローラ３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ、画像書込手段（露光手段）としてのレーザー露光装置２０及び現像手段としての現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ、感光体表面の転写残トナーを除去するクリーニング装置６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋを少なくとも有するユニットとして構成される。
【００１６】
上記画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの帯電ローラ３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、それぞれ所定の電位に保持されたトナーと同極性の帯電（本実施形態においてはマイナス帯電）によって感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに対して帯電作用を行い、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに一様な電位を与える。なお、帯電手段としては帯電ローラに限るものではなく、帯電ブラシや帯電チャージャなどの種々のものを適宜使用することができる。
【００１７】
上記レーザー露光装置２０は、帯電ローラ３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに対して感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの回転方向下流側で現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの上流側を露光する。また、レーザー露光装置２０は、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの回転軸と平行に主走査方向に露光走査するように配置されている。
【００１８】
このレーザー露光装置２０は、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）からなる光源と、コリメートレンズやシリンドリカルレンズなどからなるカップリング光学系（またはビーム整形光学系）と、回転多面鏡などからなる光偏向器と、光偏向器で偏向されたレーザー光を感光体２上に集光する結像光学系などからなり、別構成で設けた図示しない画像読み取り装置によって読み取られメモリに記録された各色の画像データ（あるいはパーソナルコンピュータなどの外部機器から入力された各色の画像データ）に従って強度変調されたレーザー光ＬＹ、ＬＣ、ＬＭ、ＬＫによって各色用の感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの感光層を像露光し、各色毎の静電潜像を形成する。なお、画像書込手段（露光手段）としては、上記のレーザー露光装置２０の他に、発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレイ）とレンズアレイなどを組み合わせたＬＥＤ書き込み装置なども用いることができる。
【００１９】
上記感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、導電性円筒状支持体の表面に形成された下引き層上に、上記感光層として電荷発生層（下層）、電荷輸送層（上層）の順、又はこの逆の順にこれらの感光層が積層されている。また、上記電荷輸送層又は上記電荷発生層の表面にさらに公知の表面保護層、例えば熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを主体とするオーバーコート層などが形成されていてもよい。また、本実施形態では、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの導電性円筒状の支持体は接地されている。
【００２０】
上記現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、感光体２の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体２の回転方向と順方向に回転する円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミニウム材で形成された現像スリーブ４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｋを有し、現像装置４内部には各色毎の現像色に従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の一成分あるいは二成分現像剤を収容している。本実施形態においては、一例として現像装置４内部にトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤（本実施形態においてトナーはマイナス帯電）を収容しており、この場合、現像スリーブ４１内には、複数の固定磁石あるいは複数の磁極が着磁されたマグネットロールが配置される。また、各色の現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、容器内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌・搬送部材４２や、各色のトナーボトル３７からトナーが補給される補給部４３が設けられている。さらに各色の現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、必要に応じて容器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ４４Ｙ、４４Ｃ、４４Ｍ、４４Ｋが設けられる。
【００２１】
各色の現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの現像スリーブ４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｋは図示しない突き当てコロなどにより、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋのドラム面と所定の間隙、例えば１００［μｍ］から５００［μｍ］の間隙を開けて非接触に保たれており、その現像スリーブ４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｋに対して直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加することにより、接触又は非接触の反転現像を行い、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの表面上にトナー画像を形成する。
【００２２】
クリーニング装置６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋは、例えばクリーニングブレード６１とクリーニングローラ（又はクリーニングブラシ）６２を有し、クリーニングブレード６１は、感光体表面のカウンタ方向に当接して設けられている。
【００２３】
中間転写体であり像担持体である中間転写ベルト７は、二次転写バックアップローラを兼ねる駆動ローラ８、支持ローラ９、テンションローラ１０ａ、１０ｂ及びバックアップローラ１１に内接して張架され、中間転写ベルト７の回転方向が図中の矢印で示す反時計方向になるように設けられている。また、駆動ローラ８に対向して中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１４が設けられている。そしてベルトクリーニング装置１２のクリーニングブレード１２ａが支持ローラ９の位置の中間転写ベルト７に、カウンタ方向に当接して設けられている。また、同様に、中間転写ベルト７を挟んで各色毎の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋが感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに対向して設けられている。中間転写ベルト７の駆動は図示しない駆動モータによる駆動ローラ８の回転によって行われる。
【００２４】
一次転写ローラ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋは、中間転写ベルト７を挟んで感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋに対向して設けられ、中間転写ベルト７と感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋとの間に転写域を形成する。一次転写ローラ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋには、図示しない直流電源によりトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧を印加し、上記転写域に転写電界を形成することによって、感光体２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ上に形成される各色のトナー像が中間転写ベルト７上に転写される。
【００２５】
転写材Ｓの表面に転写を行う二次転写ローラ１４は、中間転写ベルト７を挟んで接地された駆動ローラ８に対向して設けられ、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が直流電源によって印加され、中間転写ベルト７上に担持される重ね合わせトナー画像を二次転写ローラ１４を介して転写材Ｓの表面に転写する。
【００２６】
転写紙などの転写材Ｓは給紙カセット２１などから給紙ローラ２７により一枚ずつ搬送され、レジストローラ１３を経て二次転写ローラ１４と駆動ローラ８に挟まれた中間転写ベルト７に重ねられるように搬送され、二次転写部で中間転写ベルト７からトナー像の転写を受ける。トナー像が転写された転写材Ｓは、定着装置１５に送られ、定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂによる熱溶着による定着がなされて排紙部１８に排紙される。
【００２７】
本実施形態におけるプリンタでは、上述のような画像形成モードとは別に、電源投入時、又は或る所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するための画質調整が実行される。この画質調整制御では、図３に示すように、まず帯電バイアス、現像バイアスを適当なタイミングで順次切り換えることにより中間転写ベルト７上に各色複数の階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋを作像する。これらの階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋを、駆動ローラ１８の近傍における中間転写ベルト７の外部に配置された光学センサユニット３０により検知し、その出力電圧を付着量に変換して、後述するように、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値を変更する制御を行っている。
【００２８】
ここで、光学センサユニット３０は、図３に示すように、色の階調パターンＳｋを検知する光学センサ３０Ｋ、Ｍ色の階調パターンＳｍを検知する光学センサ３０Ｍ、Ｃ色の階調パターンＳｃを検知する光学センサ３０Ｃ、Ｙ色の階調パターンＳｙを検知する光学センサ３０Ｙを備えている。（以下の説明において、各色の光学センサを区別しない場合は、色符号を省略して、説明を行う。）
【００２９】
図４は、本実施形態に係る光学センサ３０の構成を説明する概略構成図であり、図５は、光学センサ３０の構成を説明する横断面図である。本実施形態における光学センサ３０は、図４に示すように、発光手段としての発光素子３１と、反射光を受光するための受光手段としての第１受光素子３２と、第２受光素子３３とを有している。各素子３１、３２、３３は、プリント基板３４上に実装されている。各素子３１、３２、３３は、上ケース３５に封入されており、上ケース３５には、発光素子３１から照射される入射光が中間転写ベルト７又は中間転写ベルト上のトナー像（以下、被検知対象という）に至るまでの射出光路を確保するための通路４０２、及び被検知対象で反射した反射光が第１受光素子３２及び第２の受光素子３３に至るまでの入射光路を確保するための通路４０１、４０３がそれぞれ形成されている。そして、発光素子３１と通路４０２とで構成された空間と、第１受光素子３２と通路４０３とで構成された空間が遮光壁４０５で区切られており、発光素子３１からの光が、直接第１受光素子３２へ入射するのを抑制している。また、発光素子３１と通路４０２とで構成された空間と、第２受光素子３３と通路４０４とで構成された空間が遮光壁４０４で区切られており、発光素子３１からの光が、直接第２受光素子３３へ入射するのを抑制している。また、上ケース３５の射出光路上に集光レンズ３７ｂが配置されている。また、入射光路上にも、集光レンズ３７ａ、３７ｃが配置されている。
【００３０】
そして、上ケース３５は、図５に示すように下ケース３６と、プリント基板３４を介して勘合することでプリント基板３４上に固定される。この上ケース３５と下ケース３６との勘合は、次のようにして行われる。プリント基板３４の実装面側からに上ケース３５の位置決め突起３５３を貫通孔３４１の両端に挿入して上ケース３５の位置決めをする。そして、プリント基板３４の実装面の反対側から、下ケース３６の突出部３６１、３６２を上ケース３５に挿入する。具体的には、下ケース３６の突出部３６１がプリント基板３４の端部を超えて上ケース３５の凹部へ挿入され、突出部３６１の先端に設けられた爪部３６１ａが凹部に設けられたストッパに勘合する。また、下ケース３６の突出部３６２がプリント基板３４の貫通孔３４１を通って上ケース３５の孔に挿入され、突出部３６２の先端に設けられた爪部３６２ａが上ケース３５の孔に設けられたストッパに勘合する。ここで、下ケース３６には、貫通孔３４１に挿入され貫通孔３４１から突き出る遮光部材３６３が形成されており、遮光部材３６３はプリント基板３４に進入した光を貫通孔３４１で遮断し、発光素子３１から発する光が直接受光素子３２、３３に受光されないようにしている。また、下ケース３６のプリント基板３４に対向する面には、リブ３６４が設けられており、プリント基板３４が下ケース３６内でガタつかないようにしている。
【００３１】
このように構成される光学センサ３０において、発光素子３１からプリント基板３４の面に沿って進行した射出光は、集光レンズ３７ｂにより屈折して、被検知対象（中間転写ベルト７又はトナー像）表面に集光される。そして、被検知対象から反射された正反射光は、集光レンズ３７aを通ってプリント基板３４の表面に沿って移動して第１受光素子３２へ入射し、トナー像から反射された拡散反射光は、集光レンズ３７ｃを通ってプリント基板３４の表面に沿って移動して第２受光素子３３へ入射する。なお、集光レンズ３７ａ〜３７ｃは、なくてもよく、集光レンズの代わりに、防塵用の透過シートや透過フィルムなどの部材を用いてもよい。また、レンズではなく波長を選別するフィルタの場合もある。
【００３２】
上述のような光学センサ３０においては、発光素子３１から受光素子３２、３３までの光路に各種部品が配置され、部品公差や光学センサ組み付け公差などをゼロにはできないことから、クロストーク電圧を完全に無くすことができない。また、検出精度の観点から、これまでは許容されていたノイズ情報（クロストーク電圧）を低減させる必要性も生じてきた。
【００３３】
そこで、本実施形態においては、光学センサ３０の記憶領域にクロストーク電圧を記憶させ、被検知対象から反射された反射光を受光したときの受光素子３２、３３の出力電圧から、記憶されるクロストーク電圧を差し引いて、クロストーク電圧を除去している。ここで、光学センサ３０の記憶領域に記憶される出力情報は、光学センサ３０の製造工程の検査時に測定されるものである。この光学センサ３０の記憶領域に記憶される出力情報は、光学センサ毎に異なるが、光学センサの使用中に変化するような値ではないため、記憶される出力情報を書き換えるようなことなしない。
【００３４】
この光学センサ３０のクロストーク電圧の測定に際しては、まず、光学センサ３０を所定の場所に設置する。ここで、所定の場所とは、光学センサ３０の検知領域（検知可能な範囲内）に物体が配置されてない状態、若しくは光学センサ３０周囲を黒色で無光沢なものなど反射率０％相当の部材を配置した状態となる測定条件を満たす場所である。そして、発光素子３１のある発光光量に対する受光素子３２、３３の出力電圧を測定する。この出力電圧がクロストーク電圧である。測定する光量は２水準以上とする。この測定結果を基に、図６に示すように、横軸を発光光量、縦軸をクロストーク電圧とする関係の傾きと切片を算出する。この算出結果を光学センサ３０の記憶領域に保存する。この保存情報を基に、画像形成装置内で任意の発光光量に対するクロストーク電圧を算出できる。保存情報としては、発光光量とクロストーク電圧を２プロット分でよく、保存情報が少なくてすむので、切片と傾きを保存するのが好ましい。なお、本実施形態では、発光光量に対するクロストーク電圧を算出しているが、必ずしも発光光量とする必要はなく、代用特性でもよい。例えば、発光素子がＬＥＤの場合にはＬＥＤに供給する供給電流でもよい。
【００３５】
次に、本実施形態で行われる画質調整制御について具体的に説明する。図７は、本プリンタの画質調整制御のための電気回路の要部構成を示すブロック図である。図７に示すように、本プリンタの制御部２００は、後述するように光学センサ３０の検出結果に基づいて画質調整を行う画質調整制御手段としての機能を有している。制御部２００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを有し、画像形成ユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ、露光装置２０、光学センサ３０などが電気的に接続されている。また、この光学センサ３０の記憶領域３０ａには、第１受光素子３２のクロストーク電圧値、第２受光素子３３のクロストーク電圧値が記憶されている。クロストーク電圧は、光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ毎に記憶している。
【００３６】
図８は、画質調整制御の手順を示す制御フロー図である。まず、制御部２００は、各光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの校正を行う（Ｓ１０）。光学センサ３０の校正は、まず、中間転写ベルト７の地肌部（トナーがない状態）に光を照射して正反射光を第１受光素子３２で受光する。そして、第１受光素子３２の出力電圧が予め決められた所定の出力値となるように、光学センサ３０の発光素子３１に供給する供給電流Ｉｆを調整して発光素子３１の発光強度を調整する。このような校正動作を行うことで、発光素子３１の発光効率個体差、温度変動や経時変動などの発光強度の変動による、受光素子３２、３３の出力電圧のばらつきを抑制することができ、精度良くトナー像濃度を計測することができる。制御部２００は、第１受光素子３２からの出力電圧を参照しつつ発光素子３１に供給する電流の値を変化させ、発光素子３１の発光光量を調整する発光光量調整手段としての機能を有している。
【００３７】
そして、各色の階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋを中間転写ベルト７上における各光学センサ３０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向する位置に自動形成する（Ｓ１１）。具体的には、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを回転させながら一様帯電せしめる。このときの帯電電位については、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。そして、レーザー光の走査によって階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋを形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋにそれぞれ形成せしめながら、それらをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像装置によって現像する。この現像の際、制御部２００は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の現像スリーブ４１に印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上にはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋが形成される。これらは、中間転写ベルト７の主走査方向に所定の間隔で並ぶように一次転写される。
【００３８】
中間転写ベルト７に形成され各階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋは、中間転写ベルト７の無端移動に伴って、光学センサ３０との対向位置を通過する。この際、光学センサ３０は、各階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋのトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の光を受光する（Ｓ１２）。Ｋ色トナーの場合は照射した光は、トナー表面で吸収されてしまうため、拡散反射光成分がほとんど含まれず、無視できる。よって、Ｋ色の光学センサ３０Ｋは、正反射光を受光する第１受光素子３２の出力電圧を用いて付着量の検知を行う。一方、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のカラートナーの場合、トナー表面に照射した光が拡散反射するため、光学センサ３０の第１受光素子３２には、正反射光以外に多くの拡散反射光が含まれる。よって、光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃは、拡散反射光を受光する第２受光素子３３の出力電圧を用いて付着量の検知を行う。しかし、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた各光学センサ３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの出力電圧には、クロストーク電圧が含まれているため、精度の高い検出値とは言えない。そこで、制御部２００は、各階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋのトナーパッチを検知して得られた光学センサ３０の出力電圧に対して、クロストーク電圧成分を除去する出力値補正処理を実行する（Ｓ１３）。
【００３９】
出力値補正処理は、まず、光学センサ３０の記憶領域３０ａに記憶されているクロストーク電圧を読み出す。Ｋ色の階調パターンＳｋのトナーパッチを検知した光学センサ３０Ｋの場合は、光学センサ３０Ｋの記憶領域に保存されている第１受光素子３２のクロストーク電圧を読み出す。そして、各トナーパッチを検知したときの第１受光素子３２の出力電圧から読み出した第１受光素子３２のクロストーク電圧を差し引く。これにより、クロストーク電圧が除去された第１受光素子３２の出力電圧を得ることができる。一方、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のカラーの階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍのトナーパッチを検知した光学センサ３０Ｙ、Ｍ、Ｃの場合は、光学センサ３０Ｙ、Ｍ、Ｃの記憶領域に保存されている第２受光素子３３のクロストーク電圧を読み出す。そして、各トナーパッチを検知したときの第２受光素子３３の出力電圧から読み出した第２受光素子３３のクロストーク電圧を差し引く。これにより、クロストーク電圧が除去された出力電圧を得ることができる。
【００４０】
次に、出力値補正処理によってクロストーク電圧が除去された光学センサ３０の出力電圧に基づいて、各トナーパッチの付着量を算出する（Ｓ１４）。上記制御部２００には、光学センサ３０からの出力電圧値と、それに対応するトナー付着量との関係を示す付着量換算アルゴリズムが格納されている。光学センサ３０の正反射光出力値（正反射光を受光する第１受光素子３２の出力電圧）とトナー付着量とは、図９のような関係（正反射光アルゴリズム）があり、正反射光出力値はトナー付着量が多くなると小さくなる。中間転写ベルト７の地肌部からの正反射光が減るためである。また、光学センサ３０の拡散反射光出力値（第２受光素子３３の出力値）とトナー付着量とは、図１０のような関係（拡散反射光アルゴリズム）があり、拡散反射光出力値はトナー付着量が多くなると大きくなる。カラートナーからの拡散反射光が増えるためである。そして、Ｋ色トナーパッチを検知したときの第１受光素子３２のクロストーク電圧が除去された出力電圧と、上述の正反射光アルゴリズムとから、Ｋ色の階調パターンＳｋの各トナーパッチにおける付着量を算出する。また、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のカラートナーパッチを検知したときの第２受光素子３３のクロストーク電圧が除去された出力電圧と、上述の拡散反射光アルゴリズムとから、Ｙ、Ｍ、Ｃ色の階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍの各トナーパッチにおける付着量を算出する。このように、本実施形態においては、クロストーク電圧が除去された出力電圧からトナー付着量を算出するので、精度の高い付着量の算出を行うことができる。
【００４１】
各色の階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋにおける各トナーパッチについて付着量を算出したら、各色の階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋにおける各トナーパッチに基づいて、作像条件を調整する（Ｓ１５）。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色において、それぞれ階調パターンＳｙ、Ｓｃ、Ｓｍ、Ｓｋ内の複数のトナーパッチは、それぞれ異なるドラム帯電電位及び現像バイアスの組合せで現像されたものであり、単位面積あたりのトナー付着量（画像濃度）が徐々に多くなっている。このトナー付着量は、ドラム帯電電位と現像バイアスとの差である現像ポテンシャルと相関関係にあるため、両者の関係は２次元座標上でほぼ直線グラフとなる。制御部２００は、各トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の補正現像バイアス値として記憶する。
【００４２】
制御部２００内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切なドラム帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。制御部２００は、画像形成ユニット１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋについて、それぞれこの作像条件テーブルの中から、上記補正現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられたドラム帯電電位を特定する。特定したドラム帯電電位については、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の補正ドラム帯電電位として格納する。そして、全ての補正現像バイアス値及び補正ドラム帯電電位を格納し終えると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用現像バイアス値のデータを、それぞれ対応する補正現像バイアス値と同等の値に補正して格納し直す。また、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用ドラム帯電電位についても、それぞれ対応する補正ドラム帯電電位と同等の値に補正して格納し直す。このような補正により、画像を形成するための作像条件が、それぞれ所望の画像濃度のトナー像を形成し得る条件に補正される。
【００４３】
なお、クロストーク電圧は、光学センサ３０毎に異なる値を示すため、光学センサ３０が交換されたときには、制御部２００は新たに装着された光学センサ３０の記憶領域に保存されるクロストーク電圧を参照することになる。よって、光学センサ３０が交換されても、適正な画質調整制御が可能となる。
【００４４】
次に、別の実施形態に係る光学センサの構成について説明する。上述した光学センサ３０は、１発光２受光型の反射型光学センサであったが、後述する光学センサは、１発光１受光型の反射型光学センサで、且つ校正板を設けたものである。図１１は、この光学センサの構成を示す概略構成図である。図１１に示すように、この光学センサ５０は、発光手段としての発光素子５１と、拡散反射光を受光する受光手段として受光素子５２と、校正を行うために移動可能な校正板５３を備えている。そして、図１１（ａ）に示すように、光学センサ５０によって中間転写ベルト７（検知対象）上のトナー像Ｔを検知する場合には、校正板５３を発光素子４１からの出射された光が受光素子５２に到達するまでの光路上から避けた位置に配置している。一方、図１１（ｂ）に示すように、光学センサ５０の校正を行う場合には、発光素子５１から出射された光が中間転写ベルト７に到達する前に校正板５３に到達するように校正板５３を移動させている。
【００４５】
ここで、光学センサ５０は、光学センサ３０と同様に、予め、製造工程の検査時に測定されたクロストーク電圧を記憶する記憶領域を備えている。この光学センサ５０の記憶領域に記憶される出力情報は、所定の発光光量におけるクロストーク電圧である。所定の発光光量とは、画像形成装置内でトナー像を検知するときに用いる発光光量と同じとする。この光学センサ５０においては、常に一定の発光光量で検知を行うので、記憶領域に保存する記憶容量が小さくてすむという利点がある。
【００４６】
上記光学センサ５０を備えたプリンタにおける画質調整制御は、図８に示す制御フローチャートで示す手順と同様であり、まず制御部２００で光学センサ５０の校正を行う（Ｓ１）。光学センサ５０の校正は、図１１（ｂ）に示すように、校正板５３を所定の位置に移動し、発光素子５１から出射される発光光量を常に一定とし、校正板５３から反射する光量を測定し、これを保存しておく。この校正時の発光光量を用いて光学センサ５０の出力電圧を調整する。このような校正動作を行うことで、発光素子５１の発光効率個体差、温度変動や経時変動などの発光光量の変動による、受光素子５２の出力電圧のばらつきを抑制することができ、精度良くトナー像濃度を計測することができる。
【００４７】
そして、上述したように、検知対象となる階調パターン作製し（Ｓ１１）、光学センサ５０で階調パターンの検知を行う（Ｓ１２）。この時の光学センサ５０の発光光量は、記憶領域に保存されている所定の発光光量となる。しかし、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた各光学センサ５０の出力電圧には、クロストーク電圧が含まれているため、精度の高い検出値とは言えない。そこで、制御部は、各階調パターンのトナーパッチを検知して得られた光学センサ５０の出力電圧に対して、クロストーク電圧成分を除去する出力値補正処理を実行する（Ｓ１３）。
【００４８】
次に、出力値補正処理によってクロストーク電圧が除去された光学センサ５０の出力電圧に基づいて、各トナーパッチの付着量を算出する（Ｓ１４）。上記制御部には、光学センサ３０からの出力電圧値と、それに対応するトナー付着量との関係を示す付着量換算アルゴリズムが格納されている。光学センサ５０からの拡散反射光出力値とトナー付着量とは、図１０のような関係（拡散反射光アルゴリズム）があり、拡散反射光出力値はトナー付着量が多くなると大きくなる。そして、光学センサのクロストーク電圧が除去された出力電圧と、上述の拡散反射光アルゴリズムとから、各トナーパッチにおける付着量を算出する。このように、本実施形態においては、クロストーク電圧が除去された出力電圧からトナー付着量を算出するので、精度の高い付着量の算出を行うことができる。各色の階調パターンにおける各トナーパッチについて、付着量を算出したら、各色の階調パターンにおける各トナーパッチに基づいて作像条件を調整する（Ｓ１５）。
【００４９】
なお、本実施形態では、正反射光、拡散反射光を受光する１発光２受光型の光学センサ３０、拡散反射光受光する１発光１受光型の光学センサ５０について説明したが、複数の発光素子を供えた光学センサ、３個以上受光素子を備えた光学センサ等にも本発明を適用できる。また、いわゆるＰ波／Ｓ波といった分光特性を利用した光学センサなど、光の様々な特性を反射光により得る構成の光学センサにも本発明を適用できる。
【００５０】
また、本実施形態においては、像担持体である中間転写ベルト７と対向して光学センサ３０、５０を設けているが、像担持体となる感光体２や転写紙Ｓに対向して、光学センサ３０、５０を設けてもよい。像担持体自体の反射特性は、トナーの反射特性と異なるものが望ましい。トナーがあるところと、無いところでの反射特性差が得られにくく、検知感度が悪くなるからである。トナーとの反射特性差が得られにくい場合には、トナー像を重ねるなど、トナー像形成に工夫が必要となる。また、反射型の光学センサを用いる場合には、像担持体は反射率を有する必要があるが、透過率の高い像担持体である場合には地肌の出力が得られなくなるので、像担持体の裏面に反射体を設けるとよい。
【００５１】
以上、本実施形態に係る光学センサ３０、５０は、検知領域に光を反射する反射物がないときに発光手段たる発光素子３１、５１から発光して得られた受光手段たる受光素子３２、３３、５２からの出力情報であるクロストーク電圧を記憶している記憶領域を備えている。そのため、この光学センサ３０、５０が装着されたプリンタ１００では、プリンタ１００内で光学センサのクロストーク電圧を測定するために、クロストーク電圧を測定するための専用部材設置したり、光学センサ３０、５０を可動させるための機構を設置したりする必要がない。よって、本実施形態に係る光学センサ３０、５０を装着したプリンタ１００においては、プリンタ内でクロストーク電圧を測定する場合に比べて低コスト化、省スペース化を図ることが可能となる。
また、本実施形態に係る光学センサ３０、５０によれば、記憶領域に記憶されるクロストーク電圧は、光学センサ３０、５０の製造工程の検査時に測定されたものである。よって、上述したように、この光学センサ３０、５０が装着されたプリンタ１００では、プリンタ１００内で光学センサのクロストーク電圧を測定する必要がない。
また、本実施形態に係る光学センサ３０によれば、記憶領域には発光素子３１が発光する発光光量に応じたクロストーク電圧が記憶されている。クロストーク電圧は、発光素子３１の発光光量によって値が線形的に変動してしまう。しかし、発光素子３１の発光光量の変動によるクロストーク電圧の変動にも対応することができ、適正な画質調整制御が可能となる。
また、本実施形態に係る光学センサ５０によれば、発光素子５１が一つであるため、光学センサ５０の記憶領域を保存する保存情報が少なくてすみ、記憶領域を大きくする必要がない。よって、コストアップをせずに光学センサ５０を得ることができる。
また、本実施形態に係る光学センサによれば、集光レンズ３７を備えているためにクロストーク電圧が大きくなりやすいが、集光レンズ３７を組み込んだ状態でクロストーク電圧を測定している。よって、クロストーク電圧を適正に除去でき、適正な画質調整制御が可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、上述したように、記憶領域に予めクロストーク電圧が記憶された光学センサ３０、５０を用いているため、プリンタ内でクロストーク電圧を測定する場合に比べて低コスト化、省スペース化を図りながら、トナー付着量を精度良く検知することができ、精度の高い画質調整制御が可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、各色に応じて複数の光学センサ３０、５０が設けられ、各色の光学センサ３０、５０の記憶領域に記憶されているクロストーク電圧を参照することができるため、適正な画質調整制御が可能となる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、光学センサ３０、５０が交換された場合には、新しく装着された光学センサ３０、５０の記憶領域に記憶されているクロストーク電圧を参照する。よって、光学センサが交換された場合にも、クロストーク電圧を適正に除去することができ、適正な画質調整制御が可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
７：中間転写ベルト
３０、５０：光学センサ
３１：発光素子
３２：第１受光素子
３３：第２受光素子
３４：プリント基板
【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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【図１０】
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【図１１】
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