JP2004341230A - 画像形成装置および画像濃度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の異常を速やかに検出することのできる濃度検出技術を提供する。
【解決手段】濃度センサからパッチ画像に照射する照射光量を調整した後に、濃度センサからの出力信号によりパッチ画像の画像濃度を検出する。例えば、照射光量の調整を行う際には、消灯状態、低光量および高光量での発光状態におけるセンサ出力を検出し、その検出結果に基づき照射光量を調整するが、センサ出力が適正レベルでないときにはエラーと判定し、そのエラーの状態に応じて２種類のエラー処理（エラー処理１、エラー処理２）のいずれかを選択実行する。
【選択図】 図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、像担持体に向けて光を照射するとともに、該像担持体から出射される光を受光し、その受光量に基づいて像担持体上のトナー像の濃度を求める画像形成装置および画像濃度検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、形成されるトナー像の画像濃度を検出するための濃度センサが設けられている。濃度センサとしては、トナー像を担持した像担持体の表面に向けて光を照射し、そこからの出射光を検出する光学的手法によるものが一般的である。このような濃度センサを備えた画像形成装置では、必要に応じて、所定の画像パターンを有するテスト用の小画像（パッチ画像）を形成するとともに、濃度センサによりその画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて各種の画像形成条件を調整することで、所定の画像濃度を安定して得られるようにしている。
【０００３】
例えば、本願出願人の出願にかかる特許文献１に記載の画像形成装置においては、以下のようにして、画像濃度に影響を与える現像バイアスを最適値に調整している。すなわち、現像バイアスをその可変範囲内で変更設定しながらパッチ画像を形成し、それらのパッチ画像の濃度検出結果から、画像濃度が目標濃度となる現像バイアスの最適値を見出している。そして、その最適値を精度よく求めるために、現像バイアスの可変範囲の異なる２つの処理モードを用意しておき、装置の動作状況に応じてこれらのうち１つを選択実行するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−７５３１９号公報（図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の濃度検出技術においては、トナー付着により濃度センサが汚れたり、その動作不良などに起因して、濃度センサの出力が画像濃度を正確に反映せず、その結果、パッチ画像の濃度検出精度が低下してしまうという現象がある。このように濃度検出精度が低下した状態では、その検出結果に基づいて行う画像形成条件の最適化を適切に行うことができなくなる。したがって、装置がこのような状態に陥った場合には、早期にそれを発見し、その解消のため然るべき措置を取ることが必要である。
【０００６】
しかしながら、上記した従来技術においては、このような現象については考慮されていないため、検出精度が低下したまま濃度検出を行うことにより、画像形成条件が好ましくない条件に設定されてしまったり、また、トナーや処理時間を無駄に消費してしまうことがあった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、装置の異常を速やかに検出することのできる濃度検出技術を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、その照射光を照射された前記像担持体表面から出射される光を受光して、その受光量に応じた信号を出力する濃度センサを備え、前記像担持体上に担持されるトナー像に向けて光を照射したときの前記濃度センサの出力信号に基づいて前記トナー像の画像濃度を求める画像形成装置および該装置における濃度検出方法において、上記目的を達成するため、それぞれが前記濃度センサの出力信号に基づき装置の動作条件を決定する、複数の処理工程を順次実行し、しかも、前記各処理工程では、前記濃度センサの出力信号の検出値が、該処理工程に対応して設定された適正値でないときにはエラーと判定し、該エラー判定に対応するエラー処理を実行することを特徴としている。
【０００９】
本明細書において、「処理工程」とは、濃度センサからの出力信号の検出値を何らかの形で装置の動作に反映させる処理を指しており、その検出値に応じて以後の動作の流れが変化する処理（この場合、「動作条件」とは動作の流れを指す）と、装置各部の動作特性を決める何らかの物性値をこの検出値に基づいて求める処理（この場合、「動作条件」とは求められる物性値を指す）との双方を含む概念である。
【００１０】
このように構成された発明では、各処理工程毎に、濃度センサの出力信号が適正であるかどうかを判断し、適正でない場合には所定のエラー処理を実行する。そのため、濃度センサや他の装置各部の異常に起因する濃度センサの出力信号の異常を速やかに検知することができ、必要に応じ適切なエラー処理を実行することができる。
【００１１】
ここで、上記のように構成された画像形成装置では、ユーザに対して所定の報知を行う報知手段をさらに備え、前記エラー処理は、前記報知手段によるユーザへのエラー報知を含むようにすることができる。こうすることで、ユーザに対しエラーの発生を速やかに知らせることができ、またエラー解消のため必要な処置をユーザに行わせることができる。
【００１２】
また、エラーと判定される理由が互いに異なる少なくとも２つの前記エラー判定について、ユーザに対し同一内容のエラー報知を行うようにしてもよい。装置に異常の発生する原因としては様々に考えられ、また、濃度センサ出力が適正かどうかの判断処理は複数回実行されるので、エラーと判定された理由、つまり装置のどの部分に異常があるか、どういう判断処理の結果エラーと判定されたのかについては、状況によりいろいろな場合が考えられる。それらを特定する詳細な情報は、一般ユーザにとって必ずしも必要でないばかりか、却って混乱をもたらす場合もある。そこで、実際には異なる理由に基づくエラー判定であっても、報知内容を同一とすることで、ユーザの混乱を回避することができる。
【００１３】
特に、ユーザが同一の処置を行うことにより解消される可能性のあるエラーについては、その原因が異なるものであっても、同一の報知内容とするのが好ましい。また、この場合の報知内容は、エラー解消のためユーザに行わせる処置の内容を指示するものであることが望ましい。こうすることで、ユーザは、装置の構造やエラー原因についての知識を持たなくても、指示に従い操作を行うことでエラー状態を解消することが可能となる。
【００１４】
また、これとは別に、またはこれに加えて、ユーザからの指令に応じて、エラー判定した処理工程を示す情報を前記報知手段により報知するようにしてもよい。というのは、簡単な操作だけでは解消されないエラーもあり、また、根本的なエラー原因の除去のために、装置の構造に詳しいユーザや専任サービスマンにとってエラーに関するより詳細な情報が必要なときがあるからである。このようなニーズに対し、どの処理工程においてエラーが発生したかを報知することで、エラーの発生原因を特定するための手がかりを与えることができる。また、ユーザから所定の指令が与えられたときのみこの情報の報知を行うようにすることで、装置を熟知していない一般ユーザに無用の混乱を招くことを防止することができる。
【００１５】
また、サービスマンに対してエラーについてより詳しい情報を与えるために、装置の動作状況を診断するための診断装置を接続可能に構成されるとともに、前記診断装置からの制御指令に応じて、エラー判定した処理工程を示す情報を前記診断装置に対し送信するようにしてもよい。つまり、画像形成装置にエラーが発生したときには、サービスマンが専用の診断装置を接続し、エラーに関するさらに詳細な情報を得て修理に役立てることができる。このとき、画像形成装置本体側でのエラー報知については、ユーザの混乱を避けるため、詳しい情報を提示するよりも、必要な処置を促す最少限の内容とするのが好ましい。
【００１６】
本発明を好適に適用可能な画像形成装置としては、例えば、前記複数の処理工程として、トナー像を担持しない前記像担持体に向け光を照射したときの前記濃度センサからの出力信号に基づいて、照射光量を所定値に調整する光量調整工程と、前記光量調整工程より後に、トナー像に向け光を照射したときの前記濃度センサからの出力信号に基づいて、該トナー像の画像濃度を求める濃度検出工程とを少なくとも含むものがある。
【００１７】
このような画像形成装置では、光量調整工程、濃度検出工程を順次実行することでトナー像の画像濃度を求める。画像濃度を精度よく求めるためには、照射光量を適正に設定し、かつトナー像からの出射光量を精度よく検出することが必要である。したがって、これらの処理工程毎に濃度センサの出力信号が適正かどうかをチェックし、その結果に応じて必要な処理を行うことで、画像濃度の検出結果の信頼性が向上する。
【００１８】
また、この発明の他の態様は、像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、その照射光を照射された前記像担持体表面から出射される光を受光して、その受光量に応じた信号を出力する濃度センサを備え、前記像担持体上に担持されるトナー像に向けて光を照射したときの前記濃度センサの出力信号に基づいて前記トナー像の画像濃度を求める画像形成装置において、上記目的を達成するため、前記濃度センサの出力信号に基づき装置の第１動作条件を決定する第１処理工程と、前記第１処理工程より後に前記濃度センサの出力信号に基づき前記第１動作条件とは異なる装置の第２動作条件を決定する第２処理工程とを実行し、前記第１および第２処理工程の各々において、前記濃度センサの出力信号の検出値が該処理工程に対応して設定された適正値でないときにはエラーと判定し、該エラー判定に対応するエラー処理を実行することを特徴としている。
【００１９】
このように構成された発明では、第１および第２処理工程のそれぞれにおいて、濃度センサの出力信号が適正であるかどうかを判断し、適正でない場合には所定のエラー処理を実行する。そのため、濃度センサや他の装置各部の異常に起因する濃度センサの出力信号の異常を速やかに検知することができ、必要に応じ適切なエラー処理を実行することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（装置の構成）
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２１】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ１に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ１に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。
【００２２】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００２３】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラから感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００２４】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ２まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２５】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ２にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ２の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ２に送り込まれる。
【００２６】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ３方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ２において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２７】
後述するように、この装置１では、装置筐体の一部に開閉自在のカバーが設けられており、このカバーが開かれると、上記したエンジン部ＥＧの一部が露出するようになっている。こうすることにより、ユーザまたは専任サービスマンによるエンジン部ＥＧのメンテナンス性の向上が図られている。
【００２８】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００２９】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００３０】
さらに、この装置では、インターフェース１１２に対してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２００を接続することができるようになっている。このＰＣ２００は、上記したホストコンピュータのように本装置に対して画像信号を与えるためのものではなく、サービスマンが本装置の動作状況を把握してメンテナンス作業を行うための診断装置として用いられるものである。すなわち、サービスマンが必要に応じてＰＣ２００を本装置に接続し、ＰＣ２００から所定の制御指令を与えることによって、本装置の使用状況に関する情報がＣＰＵ１１１からインターフェース１１２を介してＰＣ２００に送信される。サービスマンは、こうして得られた情報を解析することにより、装置の使用状況や異常の発生箇所を把握することができる。
【００３１】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。このように、中間転写ベルト７１の表面領域のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域においてクリーナ７６を当接させることにより、該ベルト７１の回転動作に伴うばたつきの影響を受けることなく、一定の圧力でクリーナ７６を中間転写ベルト７１に当接させることができるので、優れたトナー除去効果を挙げることができる。
【００３２】
さらに、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置１では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度などの調整を行っている。
【００３３】
図３は濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面領域のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域７１ａに光を照射するＬＥＤなどの発光素子６０１を有している。また、この濃度センサ６０には、後述するようにＣＰＵ１０１から光量制御信号変換部６８０を介して与えられる光量制御信号Ｓｌｃに応じて照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０４および照射光量調整ユニット６０５が設けられている。光量制御信号変換部６８０は、照射光量を制御するためにＣＰＵ１０１から出力される２種類の８ビットデジタル信号ＤＡ１、ＤＡ２に基づいて、光量制御信号Ｓｌｃを出力する。この光量制御信号変換部６８０の構成については後に詳述する。
【００３４】
この偏光ビームスプリッター６０３は、図３に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト７１との間に配置されており、発光素子６０１から出射される光を中間転写ベルト７１上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そして、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト７１に入射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４の受光素子６４２から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５に出力される。
【００３５】
この照射光量調整ユニット６０５は、受光ユニット６０４からの信号と、光量制御信号変換部６８０からの光量制御信号Ｓｌｃとに基づき発光素子６０１をフィードバック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト７１に照射される照射光量を光量制御信号Ｓｌｃに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１０１からの出力信号によって、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。
【００３６】
また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光量制御信号Ｓｌｃがある信号レベルを超えない限り、発光素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されている。その具体的な電気的構成は図３に示す通りである。
【００３７】
図４は図３の濃度センサ６０において採用された受光ユニット６０４の電気的構成を示す図である。この受光ユニット６０４では、フォトダイオードなどの受光素子ＰＳのアノード端子は電流−電圧（Ｉ／Ｖ）変換回路を構成するオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されるとともに、オフセット電圧６４１を介して接地電位に接続されている。また、受光素子ＰＳのカソード端子は、オペアンプＯＰの反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒを介してオペアンプＯＰの出力端子に接続されている。このため、受光素子ＰＳに光が入射されて光電流ｉが流れると、オペアンプＯＰの出力端子からの出力電圧ＶＯは、
ＶＯ＝ｉ・Ｒ＋Ｖｏｆｆ … （式１）
（ただし、Ｖｏｆｆはオフセット電圧値である）
となり、反射光量に対応した信号が受光ユニット６０４から出力される。このように構成した理由について以下説明する。
【００３８】
図５は図３の濃度センサにおける光量制御特性を示す図である。入力オフセット電圧６４１を印加しない場合には、図５の破線で示すような光量特性を示す。つまり、光量制御信号Ｓｌｃ（０）をＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に与えると、発光素子６０１は消灯状態となり、光量制御信号Ｓｌｃの信号レベルを高めると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１上への照射光量も信号レベルにほぼ比例して増大する。しかしながら、光量特性は周辺温度の影響や照射光量調整ユニット６０５の構成などによって図５に示す一点鎖線や二点鎖線のように平行シフトすることがあり、仮に同図の一点鎖線のようにシフトしてしまうと、ＣＰＵ１０１から光量制御信号変換部６８０を介して消灯指令、つまり光量制御信号Ｓｌｃ（０）を与えているにもかかわらず、発光素子６０１が点灯していることがある。
【００３９】
これに対し、本実施形態の如く、入力オフセット電圧６４１を印加して予め同図の右手側にシフトさせて不感帯（信号レベルＳｌｃ（０）〜Ｓｌｃ（１））を設けている場合（同図の実線）には、ＣＰＵ１０１から消灯指令、つまり光量制御信号Ｓｌｃ（０）を与えることで確実に発光素子６０１を消灯することができ、装置の誤作動を未然に防止することができる。
【００４０】
一方、信号レベルＳｌｃ（１）を超える光量制御信号Ｓｌｃ（２）が照射光量調整ユニット６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１にｐ偏光が照射光として照射される。すると、このｐ偏光は中間転写ベルト７１で反射され、反射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号がＣＰＵ１０１に出力される。
【００４１】
この反射光量検出ユニット６０７は、図２に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビームスプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、そのｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｓとを備えている。この受光ユニット６７０ｐでは、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号をｐ偏光の光量に相当する信号として受光ユニット６７０ｐから出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびアンプ回路６７３ｓを有している。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏光）の光量を独立して求めることができる。
【００４２】
また、この実施形態では、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓがそれぞれ印加されており、アンプ回路６７３ｐ，６７３ｓからＣＰＵ１０１に与えられる信号の出力電圧Ｖｐ，Ｖｓは図５に示すようにプラス側にオフセットされている。
【００４３】
図６は図３の濃度センサにおける反射光量に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフである。各受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓの具体的な電気的構成については、受光ユニット６０４と同一であるため、ここでは図示説明を省略する。このように構成された受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓにおいても、受光ユニット６０４と同様に、反射光量がゼロであるときであっても、各出力電圧Ｖｐ，Ｖｓはゼロ以上の値を有し、しかも反射光量の増大に比例して出力電圧Ｖｐ，Ｖｓも増大する。このように出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓを印加することで図５の不感帯の影響を確実に排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力することができる。
【００４４】
図７はこの実施形態における光量制御信号変換部を示す図である。この光量制御信号変換部６８０は、ＣＰＵ１０１から光量制御のために出力される２種類のデジタル信号ＤＡ１およびＤＡ２に応じた電圧値を有する光量制御信号Ｓｌｃを濃度センサ６０の照射光量調整ユニット６０５に供給するものである。この光量制御信号変換部６８０では、ＣＰＵ１０１からの２つのデジタル信号ＤＡ１、ＤＡ２をそれぞれアナログ信号電圧ＶＤＡ１、ＶＤＡ２に変換する２つのＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器６８１、６８２が設けられている。そして、これらのアナログ信号ＶＤＡ１、ＶＤＡ２はそれぞれバッファ６８３、６８４を介して演算部６９０に入力される。
【００４５】
この実施形態では、Ｄ／Ａ変換器６８１および６８２は、いずれも８ビットの分解能を備え、＋５Ｖの単一電源にて動作する。つまり、これらの出力電圧ＶＤＡ１およびＶＤＡ２は、ＣＰＵ１０１からの８ビットデジタル信号ＤＡ１またはＤＡ２の値（０ないし２５５）に応じて、０Ｖから＋５Ｖまで２５６段階の離散的な値を取る。例えば、ＣＰＵ１０１からのデジタル信号ＤＡ１が０であるとき、Ｄ／Ａ変換器６８１の出力電圧ＶＤＡ１は０Ｖとなる。そして、デジタル信号ＤＡ１の値が１増加する毎に出力電圧ＶＤＡ１は最小電圧ステップΔＶＤＡ＝（５／２５５）Ｖずつ増加し、デジタル信号ＤＡ１が２５５のとき、Ｄ／Ａ変換器６８１の出力電圧ＶＤＡ１は＋５Ｖとなる。Ｄ／Ａ変換器６８２の出力電圧ＶＤＡ２についても同様である。このように、Ｄ／Ａ変換器６８１の出力電圧ＶＤＡ１およびＤ／Ａ変換器６８１の出力電圧ＶＤＡ２は、いずれも８ビットデジタル信号に対応する２５６段階の離散的な値を取りうる。
【００４６】
ここで、発光素子６０１による照射光量を細かく制御するためには、光量制御信号Ｓｌｃをできるだけ細かい刻みで多段階に設定できることが望ましい。デジタル信号ＤＡ１、ＤＡ２のデータビット長を多くすればより細かい設定が可能となるが、装置コストの面では現実的でない。すなわち、Ｄ／Ａ変換器６８１、６８２として入力ビット数がより多く分解能の高いものを使う必要があるが、このようなデバイスは高価である。とりわけＣＰＵについては、８ビットを超えるデータを扱うためにはデータビット長が１６ビットの製品を使用する必要があり、このような製品はデータビット長が８ビットのものに比べて非常に高価となってしまう。
【００４７】
そこで、この実施形態では、これら２つのＤ／Ａ変換器６８１、６８２の出力電圧に対して演算部６９０が所定の演算を行い、その演算結果を光量制御信号Ｓｌｃとすることで、データビット長を８ビットに留めて装置コストを抑えながら、高い分解能で光量制御を行えるようにしている。
【００４８】
演算部６９０は、４つの抵抗器６９１〜６９４とオペアンプ６９５とで構成される減算回路である。４つの抵抗器６９１〜６９４のうち、２つの抵抗器６９１と６９４とは同じ抵抗値Ｒ１を有し、また他の２つの抵抗器６９２と６９３とは同じ抵抗値Ｒ２（ただし、Ｒ２＞Ｒ１）を有している。このような構成では、演算部６９０から出力される出力電圧Ｖｏｕｔは下式：
Ｖｏｕｔ＝ＶＤＡ１−（Ｒ１／Ｒ２）ＶＤＡ２ … （式２）
で表される。この出力電圧Ｖｏｕｔが光量制御信号Ｓｌｃとして濃度センサ６０の照射光量調整ユニット６０５に入力されている。
【００４９】
こうすることで、０〜５Ｖの電圧範囲で、かつ最小電圧ステップ（Ｒ１／Ｒ２）ΔＶＤＡで、光量制御信号Ｓｌｃを設定することが可能となる。ここで、Ｒ１＜Ｒ２となるようにしているから、結局、８ビットデジタル信号と１個のＤ／Ａ変換器を使って制御する場合と比べ、光量制御信号Ｓｌｃをよりきめ細かく設定することが可能となる。より具体的には、光量制御信号Ｓｌｃの分解能を実質的に（Ｒ２／Ｒ１）倍に向上させることができる。
【００５０】
こうして２つの８ビットデジタル信号の組み合わせ（ＤＡ１，ＤＡ２）によって光量制御信号Ｓｌｃの設定値が前記した信号レベルＳｌｃ（１）を超える値に設定されると、この設定値に応じた光量で発光素子６０１が発光し、その光の一部が上記したようにして中間転写ベルト７１の表面に向け照射される。そして、中間転写ベルト７１の表面で反射した光が受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓに受光される。
【００５１】
また、中間転写ベルト７１の表面に後述するパッチ画像が形成されている場合には、パッチ画像を構成するトナーによって照射光の一部が吸収・散乱されるため、受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓにより受光される光量はトナーの付着量に応じて変化することとなる。したがって、この受光量の変化を検出することにより、トナー像を構成するトナーの量の多少、つまりトナー像の画像濃度を求めることが可能となっている。
【００５２】
上記のように構成された濃度センサ６０は中間転写ベルト７１に対し離当接自在に設けられたクリーナ７６の近傍に配置されているため、中間転写ベルト７１とクリーナ７６との当接部から飛散したトナーが付着して汚れやすい。濃度センサ６０が汚れると、濃度センサ６０による画像濃度検出精度が低下する。そこで、この実施形態では、濃度センサ６０の表面を清掃するためのクリーニング手段を設けている。
【００５３】
図８は濃度センサクリーニング手段を示す図である。このクリーニング手段６１は、棒状のクリーニングロッド６１１と、その一方端に取り付けられたスポンジ状またはブラシ状のクリーニング部材６１２とにより構成されている。そして、このクリーニング手段は、ばね６２を介して装置１の筐体１ａに取り付けられている。
【００５４】
また、この筐体１ａの側面部（図１の正面側）には、エンジン部ＥＧを覆う開閉自在のカバー１５が設けられている。すなわち、カバー１５が開かれた状態では、エンジン部ＥＧの一部が外部に露出し、この状態で、ユーザまたはサービスマンはエンジン部ＥＧのメンテナンス作業、例えば現像器４Ｙ等や感光体カートリッジ２の着脱作業を行うことが可能となる。このとき、画像形成動作の実行は禁止される。一方、カバー１５が閉じられると、画像形成動作が可能な状態となる。
【００５５】
カバー１５が開かれているとき、クリーニングロッド６１１はばね６２により図８の左方向に付勢されているため、その一方端に取り付けられたクリーニング部材６１２は、同図の実線に示すように、濃度センサ６０の主面のうち中間転写ベルト７１と対向する主面６０ａと当接した状態にある。一方、カバー１５が閉じられると、カバー１５に設けられた突起部１５ａがクリーニングロッド６１１の他方端を押すこととなるため、図８の点線で示すように、クリーニング部材６１２が右方向に移動し、濃度センサ６０から離間位置に移動することとなる。このため、この実施形態では、ユーザがカバー１５の開閉操作を行うことによって、濃度センサ６０の中間転写ベルト７１側主面６０ａがクリーニング部材６１２により擦過され、その表面に付着したトナーが除去されるようになっている。
【００５６】
また、図示を省略するものの、露光ユニット６から感光体２２に向けて光ビームＬが照射される照射窓６ａ（図１）に対しても、同様のクリーニング手段が設けられている。そして、クリーニングロッドの他方端に設けられ、カバー１５を開けたときに露出するノブをユーザが前後に動かすことによって、照射窓６ａがクリーニング部材により清掃される。
【００５７】
（濃度制御動作）
上記のように構成された画像形成装置では、以下に説明するようにして、画像濃度の安定化を図っている。すなわち、パッチ画像としてのトナー像を形成するとともに、該パッチ画像の画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて画像濃度に影響を与える濃度制御因子、具体的には現像バイアスおよび露光パワーの調整を行っている。
【００５８】
図９はこの実施形態における濃度制御処理を示すフローチャートである。この実施形態では、装置の電源投入直後や感光体２２が新品に交換された時などに、ＣＰＵ１０１が図９に示す濃度制御処理を行って、画像濃度の変動を抑えている。
【００５９】
まず、装置全体の初期化動作を行う（ステップＳ１）。ここでの動作の内容は、感光体２２および中間転写ベルト７１のクリーニングや、現像ユニット４のホームポジション（図示せず）への移動等を含む、この種の画像形成装置において一般的なものであるので説明を省略する。初期化動作に続いて、後に分説する光量設定（ステップＳ２）、下地検出（ステップＳ３）、バイアス調整（ステップＳ４）および露光調整（ステップＳ５）の各処理を順次実行するが、これらステップＳ２〜５の各処理のそれぞれは、本発明の「処理工程」に相当するものである。また、これらの各処理の１つが「第１処理工程」に相当し、それより後に実行する処理が「第２処理工程」に相当するものである。
【００６０】
図１０は光量設定の原理を説明するための図である。また、図１１は濃度制御処理における光量設定処理工程を示すフローチャートである。ここでは、まず図１０を参照しながら光量設定の原理について説明し、その後、具体的な処理内容について図１１を参照しながら説明する。なお、ここではｐ偏光成分に対応した受光ユニット６７０ｐからの出力Ｖｐについて説明するが、ｓ偏光成分に対応した受光ユニット６７０ｓからの出力Ｖｓについても同様に考えることができる。ただし、前記したように、受光ユニット６７０ｐからの出力Ｖｐの方が出力レベルが高くその変化のダイナミックレンジも大きいので、照射光量を定めるに当たっては、ここで述べるように、ｐ偏光成分に対応する出力電圧Ｖｐを用いることが望ましい。
【００６１】
先に説明したように、この濃度センサ６０では、光量制御信号Ｓｌｃの設定値が所定の値Ｓｌｃ（１）以下のときには発光素子６０１は発光しない。また、受光素子６７２ｐの出力側にはオフセット電圧６７４ｐが与えられているから、受光ユニット６７０ｐからは、発光素子６０１が発光していないときにも一定の出力電圧Ｖｐが出力される。このときの出力電圧が、上記した暗出力レベルＶｐ０である。このように、光量制御信号Ｓｌｃの設定値がＳｌｃ（１）以下である領域Ｚ１においては、受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖｐは、ほぼ一定の暗出力レベルＶｐ０となる。
【００６２】
一方、光量制御信号ＳｌｃをＳｌｃ（１）を超える値に設定すると、発光素子６０１がその光量制御信号Ｓｌｃの設定値に対応した光量で発光し、これに伴って、受光ユニット６７０ｐからは、中間転写ベルト７１からの反射光量に応じた出力電圧Ｖｐが出力される。ただし、回路構成上、出力電圧Ｖｐには上限値Ｖｐｌｉｍがあり、光量制御信号Ｓｌｃを大きくしても、出力電圧Ｖｐは飽和してそれ以上大きくならない。このように、受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐは、飽和するまでの領域Ｚ２においては光量制御信号Ｓｌｃの設定値にほぼ比例して増加する一方、飽和領域Ｚ３ではほぼ一定の値Ｖｐｌｉｍとなる。
【００６３】
濃度センサ６０の出力電圧に基づきパッチ画像の濃度測定を行うためには、光量制御信号Ｓｌｃを領域Ｚ２に属する値に設定する必要がある。また、簡単な処理で効率よくパッチ画像濃度を求めるためには、パッチ画像が形成されていない、つまり中間転写ベルト７１にパッチ画像を構成するトナーが付着していない状態での出力電圧Ｖｐが一定の基準値となっていることが好ましい。というのは、こうすることにより、上記した一定の基準値に対する出力電圧Ｖｐの変化量から簡単にトナー量の多少を求めることができるからである。
【００６４】
そこで、この実施形態では、濃度測定を行うときの光量制御信号Ｓｌｃを、領域Ｚ２に属し、かつその値に対応する受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖｐが所定の基準値Ｖｐｒｅｆとなるような値（以下、「基準光量制御信号」という）Ｓｌｃ（ｒｅｆ）に設定する。すなわち、濃度測定の実行に先立って、トナー像を担持しない状態の中間転写ベルト７１からの反射光を受光した時の受光ユニット出力電圧Ｖｐが基準値Ｖｒｅｆとなるような光量制御信号Ｓｌｃの値を見出し、その値を基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）とする。
【００６５】
より具体的には、次のようにして基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）を求めることができる。すなわち、光量制御信号Ｓｌｃを、領域Ｚ２に属する２つの値Ｓｌｃ（３）、Ｓｌｃ（４）に順次設定し、それぞれにおける受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐ３およびＶｐ４を検出すれば、これらの値から領域Ｚ２における光量制御信号Ｓｌｃと受光ユニット出力電圧Ｖｐとの間の直線関係を求めることができる。こうして求めた関係から、受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐを基準値Ｖｐｒｅｆとするための光量制御信号Ｓｌｃの値、すなわち基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）を求めればよい。
【００６６】
こうすることによって、パッチ画像濃度を精度よく測定することが可能となる。というのは、図１０に示す光量制御信号Ｓｌｃと受光ユニット出力電圧Ｖｐとの関係は、濃度センサ６０を構成する部品の特性ばらつきや温度変化、さらには濃度センサ６０がトナー付着により汚れるなどの原因により変動することがあるが、上記のようにすることで、これらの原因が測定結果に及ぼす影響を低減することができるからである。
【００６７】
次に、図１１を参照して光量設定処理工程について説明する。この光量設定処理工程は、本発明の「光量調整工程」に相当する処理工程である。まず、暗出力レベルの検出を行う（ステップＳ２０１）。暗出力レベルとは、発光素子６０１を発光させない状態で受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓから出力される信号電圧Ｖｐ，Ｖｓのことであり、図６に示すオフセット電圧Ｖｏｆｆに相当する値である。より具体的には、光量制御信号Ｓｌｃ（０）を設定し、このときの受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓからの出力信号Ｖｐ，Ｖｓを、それぞれ暗出力レベルＶｐ０，Ｖｓ０として記憶しておく。
【００６８】
ここで、暗出力信号Ｖｐ０は受光ユニット６７０ｐに与えられたオフセット電圧６７４ｐに対応したレベルとなるはずであり、各部の特性ばらつきや測定誤差を含めたとしても、そのレベルＶｐ０は一定の範囲内に収まるはずである。そこで、この暗出力信号のレベルＶｐ０が適正値、すなわち上記範囲内にあるかどうかをチェックする（ステップＳ２０２）。ここでの判断がＹＥＳ、すなわち暗出力信号レベルＶｐ０が所定範囲内にあればステップＳ２０３に進むが、その範囲になければ装置に何らかの異常があるものとして処理「エラー処理１」を実行する。この「エラー処理１」は、後に詳述するが、簡単な作業では解消できない異常（例えば濃度センサ６０の故障）が装置に発生し、画像濃度を検出することが望めない状態に対応したエラー処理である。
【００６９】
暗出力信号Ｖｐ０が正常であれば、引き続き、上記原理に基づいて基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）を設定する。すなわち、まず光量制御信号Ｓｌｃ（３）を設定して発光素子６０１を比較的低光量で発光させ、そのときの受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐ３を検出する（ステップＳ２０３）。次いで、これより高光量となる光量制御信号Ｓｌｃ（４）を設定し、そのときの受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐ４を検出する（ステップＳ２０６）。
【００７０】
ただし、検出した電圧Ｖｐ３およびＶｐ４については、その都度その検出値が適正であるかどうかを判断する。すなわち、検出値が図１０に示す比例領域Ｚ２にあるかどうかを判断し（ステップＳ２０４、Ｓ２０７）、該領域にないと判断したときは、処理「エラー処理１」を実行する。さらに、その検出値が適正範囲にあるかどうかを判断し（ステップＳ２０５、Ｓ２０８）、該範囲にないと判断したときは、より軽度の異常に対応して設けられた処理「エラー処理２」を実行する。この処理「エラー処理２」についても後に詳述するが、要するに、画像濃度の検出は可能であるがその検出精度が低下した状態にある場合に対応したエラー処理である。
【００７１】
このようにする理由は以下のとおりである。すなわち、上記したように、センサ出力電圧Ｖｐが比例領域Ｚ２から外れている場合には、光量の変化がセンサ出力に反映されないため、画像濃度を検出することができない。また、センサ出力が本来の値から大きく相違した結果となることから、装置の故障など比較的重大な異常が生じている可能性が高いと考えられる。そこで、このような場合には、比較的重度の異常に対応した「エラー処理１」を実行する。
【００７２】
一方、センサ出力電圧Ｖｐが比例領域Ｚ２にあるというだけで異常がないとは言い切れない。例えば濃度センサ６０にトナーが付着するなどにより濃度センサ６０から出射するあるいは該センサ６０に入射する光量が変化し、そのためにセンサ出力検出値Ｖｐが本来の値から幾分隔たったものとなることがある。このような軽度の異常は濃度検出精度の低下をもたらすが、検出が不可能というほどのものではなく、また、簡単な処置により回復可能な場合も多いと考えられる。しかしながら、このような軽度の異常といえども早期に解消されるのが望ましいことはもちろんである。
【００７３】
そこで、比例領域Ｚ２において、光量制御信号Ｓｌｃの設定値Ｓｌｃ（３）、Ｓｌｃ（４）に対応するセンサ出力Ｖｐ３、Ｖｐ４の適正な値の範囲を定めておき、センサ出力がその範囲内にあれば正常、そうでなければ異常とすることで、装置の正常な状態と異常状態との判別を行うことができる。ここでの異常は比較的軽度のものである可能性が高いので、上記した「エラー処理１」とは異なる「エラー処理２」を実行するようにしている。
【００７４】
上記のようにして、センサ出力電圧Ｖｐ３、Ｖｐ４がいずれも適正範囲にあることがわかれば、確認のために、両出力電圧の大小関係を比較する（ステップＳ２０９）。この濃度センサ６０では、受光量が多いほど出力電圧Ｖｐは大きくなるから、低光量でのセンサ出力Ｖｐ３よりも高光量でのセンサ出力Ｖｐ４の方が大きな値となるはずである。これが逆転している場合、装置に異常があると考えられるので、「エラー処理１」に移行する。
【００７５】
一方、ここでも異常がないと判断したときは、基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）の算出を行う（ステップＳ２１０）。この計算は、２回の検出の結果Ｖｐ３、Ｖｐ４と図１０に示す関係に基づいて、例えば次式：
Ｓｌｃ（ｒｅｆ）＝Ｓｌｃ（３）＋｛Ｓｌｃ（４）−Ｓｌｃ（３）｝×（Ｖｐｒｅｆ−Ｖｐ３）／（Ｖｐ４−Ｖｐ３） … （式３）
により求めることができる。ＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に与える光量制御信号Ｓｌｃをこうして求めた基準値Ｓｌｃ（ｒｅｆ）に設定すれば、中間転写ベルト７１にトナーが付着しない状態での受光ユニット６７０ｐの出力は基準値Ｖｐｒｅｆとなる。したがって、トナー像の光学濃度を求める際には、この値Ｖｐｒｅｆを基準として出力電圧Ｖｐの実測値を評価することで、センサの特性ばらつきやトナーによる汚れの影響を受けることなく、安定してトナー像の濃度測定を行うことが可能となる。
【００７６】
なお、光量制御信号Ｓｌｃを基準値Ｓｌｃ（ｒｅｆ）に設定するには、光量制御信号Ｓｌｃがこの基準値Ｓｌｃ（Ｒｅｆ）に最も近くなるように、ＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に与える８ビットデジタル信号の組み合わせ（ＤＡ１，ＤＡ２）を定めればよい。また、濃度センサ６０の汚れの程度は刻々と変化するから、基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）については、トナー像の濃度測定を行う度ごとに、その測定に先立って実行することが望ましい。
【００７７】
ここまでの処理においては、受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖｐに着目して基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）を設定することで、照射光量の調整を行った。しかしながら、これにより濃度測定の準備が整ったというわけではない。例えば、トナー像を形成する前の中間転写ベルト７１表面にトナーが付着していた場合、このトナーにより反射光量が変化するため、濃度測定結果が影響を受けるおそれがある。
【００７８】
また、ｓ偏光成分に対応する受光ユニット６７０ｓについての出力の確認を行う必要もある。その理由は以下の通りである。すなわち、濃度センサ６０に異常がなければ、こうして照射光量を調整したとき、受光ユニット６７０ｓの出力電圧Ｖｓも所定の電圧範囲に収まっているはずである。しかし、受光ユニット６７０ｓが何らかの異常を来し、異常な電圧Ｖｓが出力される場合がある。また、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とでその性質が異なっていることに起因して、例えば濃度センサ６０がトナーにより汚れていた場合、その汚れた状態の下でｐ偏光成分のみに着目して光量調整を行った結果、ｓ偏光成分に対応する出力Ｖｓのみが異常な値を示す場合もある。そこで、この実施形態では、照射光量の調整に引き続いて、図１２に示す下地検出処理を実行する。
【００７９】
図１２は下地検出処理を示すフローチャートである。この下地検出処理では、まず光量制御信号Ｓｌｃを上記で求めた基準光量制御信号Ｓｌｃ（ｒｅｆ）に設定して発光ユニット６０１を基準光量で発光させ（ステップＳ３１）、その状態で２つの受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓそれぞれからの出力電圧Ｖｐ、Ｖｓを検出する（ステップＳ３２〜Ｓ３４）。このとき、中間転写ベルト７１表面のうち少なくとも後にパッチ画像を形成する領域については、予めトナーが付着していないことを確認しておくことが好ましい。そこで、この実施形態では、中間転写ベルト７１を周回させ（ステップＳ３２）、その表面の複数箇所で受光ユニットからの出力電圧Ｖｐ，Ｖｓをサンプリングし（ステップＳ３３）、それぞれの平均値Ｖｐａｖｅ、Ｖｓａｖｅを求めて（ステップＳ３４）、後の評価を行うようにしている。
【００８０】
そして、まず、受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖｐａｖｅが適正な値であるかどうかを判断する（ステップＳ３５）。当然に、この出力電圧Ｖｐａｖｅは基準値Ｖｐｒｅｆとなっているはずであるが、検出誤差や中間転写ベルト７１の表面状態のムラ等による変動も考えられるので、確認のためにこの判断を行い、ここでは出力電圧Ｖｐの平均値Ｖｐａｖｅが基準値Ｖｐｒｅｆに対して例えば（±１０％）以内にあれば適正であるとする。
【００８１】
次いで、受光ユニット６７０ｓの出力電圧Ｖｓが適正な値であるかどうかを判断する（ステップＳ３６）。画像濃度に対する出力電圧Ｖｓの変化は比較的小さいので、画像濃度の変化が出力電圧の変化として検出できれば事足りる。つまり、このときの電圧Ｖｓは比例領域にあればよい。そこで、ここでは、例えば出力電圧Ｖｓが暗出力レベルＶｓ０以上で、しかもその飽和レベルＶｓｌｉｍ（図１０に示すｐ偏光成分に対応する出力電圧Ｖｐの飽和レベルＶｐｌｉｍに対応する値）未満であれば適正であるとする。
【００８２】
こうして２つの出力電圧Ｖｐ，Ｖｓが適正範囲にあることを確認した後に、これらの値に基づく指標値Ｔａｖｅを算出する（ステップＳ３７）。この指標値Ｔａｖｅとは、２つの出力電圧ＶｐとＶｓとの間の相対的なレベル関係を指標する値である。この実施形態では、２つの出力電圧Ｖｐ，Ｖｓそれぞれから求めたｐ偏光成分，ｓ偏光成分に基づいて画像濃度を測定するから、２つの受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓそれぞれの出力電圧が適正であるのみならず、２つの電圧の相対的なレベル関係が適正範囲にあることが必要である。そこで、このような指標値Ｔａｖｅを算出し、その値が適正であるかどうかの判断を行う（ステップＳ３８）。
【００８３】
指標値Ｔａｖｅは、例えば次式：
Ｔａｖｅ＝Ｓｇ×（Ｖｐａｖｅ−Ｖｐ０）−（Ｖｓａｖｅ−Ｖｓ０） … （式４）
により求めることができる。ここで、Ｓｇは、濃度センサ６０に設けられた２つのアンプ回路６７３ｐ、６７３ｓのゲインの違いを補償するための係数である。また、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力に与えたオフセット電圧を差し引くため、これらの平均値Ｖｐａｖｅ，Ｖｓａｖｅからそれぞれ暗出力レベルＶｐ０，Ｖｓ０を減じている。
【００８４】
なお、こうして求めた指標値Ｔａｖｅの適正な範囲としては、例えば、理想的な、つまりセンサ特性のばらつきがなく、濃度センサ６０や中間転写ベルト７１にトナーによる汚れがない状態における指標値の理想値Ｔｉｄｅａｌを予め求めておき、その理想値Ｔｉｄｅａｌに対して所定の許容範囲、例えば（±３０％）以内とすることができる。
【００８５】
こうして２つの出力電圧Ｖｐ，Ｖｓおよび指標値Ｔａｖｅについての判断を行い（ステップＳ３５、Ｓ３６およびＳ３８）、いずれの値も適正な範囲にあれば、濃度センサ６０は濃度測定を行うことが可能な状態にあると判定することができ、この状態のとき以下に説明するバイアス調整および露光調整を行い、画像形成条件の最適化を行う。これらのバイアス調整および露光調整は、いずれも本発明の「濃度検出工程」に相当する処理工程である。しかし、いずれかが適正でないと判断したときには、その判断に応じたエラー処理を実行する。
【００８６】
図１３はバイアス調整の原理を説明するための図である。また、図１４はバイアス調整処理を示すフローチャートである。画像形成時に現像ローラ４４に与える現像バイアスＶｂを変化させると、図１３に示すように、形成される画像の画像濃度Ｄはそれに伴って変化する。ここでは、現像バイアスＶｂを大きくするほど画像濃度Ｄは増大するものとする。
【００８７】
ここで、画像濃度Ｄをその目標値Ｄｔｇｔにするための現像バイアスＶｂの最適値Ｖｂｏｐｔを求める。現像バイアスＶｂを多段階に変更設定しながら各段階で同一パターンのパッチ画像（例えばベタ画像）を形成し、その画像濃度を求めれば、図１３に示す現像バイアスＶｂと画像濃度Ｄとの関係を求めることができる。そして、そうして求めた関係から、画像濃度Ｄが目標値Ｄｔｇｔとなるような現像バイアスＶｂの最適値Ｖｂｏｐｔを求めることができる。
【００８８】
このとき、現像バイアスＶｂの刻みを細かくし、形成するパッチ画像の個数を多くすれば、現像バイアスの最適値Ｖｂｏｐｔをより高精度に求められることは明らかである。しかし、多くのパッチ画像を形成するとトナーの消費量が増え、また処理に要する時間も長くなる。したがって、このときの現像バイアスＶｂの刻みおよび形成するパッチ画像の個数は、装置の仕様や求められる画像品質等に応じて決める必要がある。この実施形態では、現像バイアスＶｂの可変範囲と画像品質との兼ね合いを考慮して、パッチ画像の個数を６個、つまり現像バイアスをＶｂ（１）からＶｂ（６）までの６段階に変化させることとしている。また、以下では、現像バイアスＶｂをＶｂ（ｎ）（ただし、ｎ＝１，２，…，６）に設定して形成したパッチ画像の画像濃度検出結果をＤｖ（ｎ）と表すこととする。
【００８９】
具体的な調整方法は、図１４に示すとおりである。すなわち、まず、現像バイアスＶｂをＶｂ（１）からＶｂ（６）まで６段階に変化させ、各バイアス値でのパッチ画像を中間転写ベルト７１上に形成する（ステップＳ４１）。そして、各パッチ画像の画像濃度Ｄｖ（１）〜Ｄｖ（６）を、濃度センサ６０により検出する（ステップＳ４２）。
【００９０】
次に、こうして検出した各パッチ画像のうち、現像バイアスＶｂ（１）で形成したパッチ画像の濃度検出結果Ｄｖ（１）が適正であるかどうかを判断する（ステップＳ４３）。ここでは、図１３に示す値ＤｖＨ以下であれば適正とし、これを超える場合にはエラーとする。これは、現像バイアスＶｂ（１）は画像濃度が最も低くなる現像バイアス値であるから、このときの検出結果Ｄｖ（１）が目標濃度Ｄｔｇｔを大きく上回るのは何らかの異常によるものと考えられるからである。ただし、ここまでの処理では装置は正常と判断されていることから、異常の内容としては、例えば中間転写ベルト７１へのトナー付着など、比較的回復しやすいものである可能性が高いので、この種のエラーに対応したエラー処理、すなわちエラー処理２を実行する。
【００９１】
一方、画像濃度が最も高濃度となるであろうパッチ画像、つまり現像バイアスＶｂ（６）で形成したパッチ画像の濃度検出結果Ｄｖ（６）が低すぎる場合もありうる。そこで、この実施形態では、濃度検出結果Ｄｖ（６）を所定値ＤｖＬと比較し（ステップＳ４４）、濃度検出結果Ｄｖ（６）がこの値ＤｖＬに満たないときにはエラーと判定し、エラー処理２を実行するようにしている。
【００９２】
濃度検出結果Ｄｖ（６）が適正値であれば、続いて上記した２つの濃度検出結果の差ΔＤｖを求める（ステップＳ４５）。すなわち、
ΔＤｖ＝Ｄｖ（６）−Ｄｖ（１） … （式５）
である。この値ΔＤｖがある程度以上の大きな正の値でなければならない。というのは、装置が正常であれば、現像バイアスＶｂが大きいほど画像濃度Ｄも高くなるからである。したがって、（式５）で表される値ΔＤｖが所定値以上であれば適正とする一方、所定値に満たない場合はエラーとして、エラー処理２に進む（ステップＳ４６）。
【００９３】
こうして濃度検出結果Ｄｖ（１）、Ｄｖ（６）および両者の差ΔＤｖがいずれも適正であると判定したときは、濃度検出が正しく行われたものとして、検出結果に基づき現像バイアスの最適値、すなわち最適現像バイアスＶｂｏｐｔを算出する。図１３の例では、最適現像バイアスＶｂｏｐｔは２つの現像バイアスＶｂ（４）およびＶｂ（５）の間にあるから、両者を結ぶ破線と目標濃度Ｄｔｇｔを表す一点鎖線との交点に対応するバイアス値として最適現像バイアスＶｂｏｐｔを算出することができる。
【００９４】
こうして求めた最適現像バイアスＶｂｏｐｔについてはＲＡＭ１０７に記憶しておき、以後の画像形成においては、現像ローラ４４に与える現像バイアスＶｂをこの最適値Ｖｂｏｐｔに設定することで、目標値Ｄｔｇｔの画像濃度を安定して得ることができる。
【００９５】
こうして現像バイアスの調整を行った後、露光パワーの調整を行う。感光体２２上に静電潜像を形成すべく、露光ユニット６から照射する光ビームＬのパワー（露光パワー）は、特に細線画像の画像濃度に影響を与える。そこで、この実施形態では、細線からなるパッチ画像を用いて露光パワーの調整を行う。
【００９６】
図１５は露光調整処理を示すフローチャートである。この露光調整処理の基本的な考え方は図１４に示すバイアス調整処理と同じである。両者の相違点は、バイアス調整処理では画像濃度に影響を与える濃度制御因子として現像バイアスＶｂを用いているのに対し、この露光調整処理では濃度制御因子として露光パワーを用いており、これに起因して形成するパッチ画像のパターンやその形成個数が異なっている点のみである。つまり、図１５は、図１４に示すバイアス調整処理における濃度制御因子を現像バイアス（添字ｖで示す）から露光パワー（添字ｅで示す）に変更するとともに、パッチ画像の形成個数を６個から４個に変更したものである。そこで、その詳細については上記したバイアス調整処理の説明を援用し、ここでは説明を省略する。
【００９７】
（エラー処理）
図１６は濃度制御処理におけるエラー処理を示すフローチャートである。前述したように、この実施形態では、装置の故障など重度のエラー判定に対応したエラー処理１と、比較的軽度のエラー判定に対応したエラー処理２とを備え、エラーの発生状況によりこれらのうち１つの処理を選択的に実行するようにしている。
【００９８】
まず、エラー処理１は、重度の異常によるエラー、つまり一般ユーザでは解消が困難と思われるエラーに対応すべく設けられたエラー処理である。この場合、エラーの原因に関わらず、専任のサービスマンに修理を依頼するよう促す旨のメッセージ（ここでは「サービスコール」という）を表示部１２に表示させる（ステップＳ１０１）。これは、一般ユーザに対し、エラーの原因毎に異なる処置を行うよう求めるのは酷であり、それよりも直ちにサービスマンに連絡してもらうようにした方が好ましいからである。
【００９９】
サービスマンの便宜のためには、このようなメッセージと併せて、どの処理工程においてエラーが発生したかを示す情報を表示するようにしてもよい。この種の情報は一般ユーザには必要のないものであるが、サービスマンにとっては異常の発生箇所を特定するための重要な手がかりとなる。そこで、一般ユーザに向けたメッセージとは別に、サービスマン向けのより詳しい情報（例えば、どの処理工程においてエラー判定がなされたかを示すエラーコードなど）を表示するようにするのが好ましい。このような情報は、ユーザ向けのメッセージとともに表示するようにしてもよく、また、表示のための特定の操作（例えば複数の操作ボタンを同時に押すなど）を予め設定しておき、その操作が行われた場合にのみ表示するようにしてもよい。
【０１００】
さらに、サービスマンが持つ故障診断用コンピュータ２００がインターフェース１１２（図２）に接続された場合には、その故障診断用コンピュータ２００からの指令に応じて、装置の異常に関する詳細な情報を該コンピュータに対し出力するようにしてもよい。
【０１０１】
そして、エラー状態が解消されるまで画像形成動作の実行を禁止するが（ステップＳ１０２）、併せてこの禁止状態を解除するための解除条件を設定する（ステップＳ１０３）。ここでの解除条件は、装置の電源オフ操作である。つまり、装置の電源が切られると、この動作禁止状態は解除される。
【０１０２】
次に装置の電源が投入されたときには、図９に示す濃度制御処理が実行されるので、電源オフの間にサービスマンによる修理が行われ、エラーの原因が解消されていれば、装置は正常に動作し画像形成が可能となる。一方、エラーの原因が解消されていなければ、電源再投入後の濃度制御処理で再び同じエラー判定が行われることとなる。したがって、装置に異常が起きた状態のまま画像形成が行われることはない。
【０１０３】
一方、エラー処理２は、これより軽度の異常によるエラーに対応すべく設けられたエラー処理である。この場合には、ユーザに対し、濃度センサ６０および露光ユニット６の清掃作業を促す旨のメッセージ（ここでは「清掃要求」という）を表示部１２に表示させ（ステップＳ１１１）、画像形成動作の実行を禁止する（ステップＳ１１２）。
【０１０４】
先に説明したように、濃度制御処理実行中の様々な箇所からエラー処理２がコールされるが、このエラー処理２がコールされるのは、濃度センサ６０や中間転写ベルト７１の汚れなどが主な原因である。このような汚れは、ユーザによる簡単な清掃作業により比較的容易に解消される可能性が高い。そこで、このように、清掃要求メッセージを表示し、ユーザに一通りの清掃作業をさせた後に、再度濃度制御処理を実行し、異常が解消されたかどうかを改めて判定するようにしている。
【０１０５】
なお、上記したとおり、エラー処理２がコールされるに至る原因は複数ある。しかし、一般ユーザの関心は、エラーの原因が何であるかより、それをどのようにして解消できるのかという点にある。そのため、詳しいエラーの原因をユーザに報知することは無用であるばかりか、装置の構造を熟知していないユーザには却って混乱を招くおそれがある。
【０１０６】
そこで、この実施形態では、上記のように、ユーザの清掃作業により解消される可能性が高いと考えられる異常については、その原因の如何に関わらず同一内容のメッセージ、つまり清掃要求メッセージを表示させるようにしている。また、清掃作業によらなくとも、濃度制御処理を再実行することで異常が解消される場合もある。例えば、センサ出力Ｖｐに混入した電気的ノイズに起因して誤った濃度検出結果となっていた場合には、濃度検出の再実行により正しい結果を得られることがある。このような場合にも、いったんユーザに清掃作業をさせ、再度濃度制御処理を実行することで、より精度よく濃度検出を行えるようになるという実効がある。つまり、軽度の異常のうち、濃度センサ６０や中間転写ベルト７１の汚れに起因するもの以外についても、濃度制御処理を再実行するためのきっかけとして清掃要求メッセージを用いることができる。
【０１０７】
ここでの「清掃作業」のうち、照射窓６ａの清掃は、照射窓６ａを清掃するためのノブ（図示省略）をユーザが手動操作により往復移動させることによって達成される。また、濃度センサ６０の主面６０ａの清掃は、カバー１５の開閉操作により行われる。正しい操作のために、装置に付属させる操作マニュアルまたは装置本体に貼付するラベル等に、清掃作業の作業方法を明示しておくことが好ましい。また、エラーの原因に関わらず、ユーザの作業により清掃が可能な全ての部分（この実施形態では、濃度センサ６０の主面６０ａおよび露光ユニット６の照射窓６ａ）について清掃させるようにするのが望ましい。
【０１０８】
清掃作業が終了すれば、濃度制御処理を再度実行する必要がある。ユーザによる手動操作が行われたかどうかを検知することは容易ではないが、例えば、装置の電源が再投入されたときや、清掃要求メッセージの表示後エンジン部ＥＧを覆うカバー１５が開かれ、再び閉じられたことをもって清掃作業がなされたと一応推定することができる。すなわち、この場合の画像形成動作禁止状態を解除する解除条件は、カバー１５が開かれた、または装置の電源がオフとなったこととする（ステップＳ１１３）。
【０１０９】
そして、動作禁止状態が解除された後、新たに画像形成動作を行うのに先立って濃度制御処理を実行するようにしておけば、異常が解消されていれば画像形成が可能となる一方、異常が解消されていなければ再びエラーと判定されることとなる。つまり、エラー処理２の実行後、切られていた装置の電源が再投入されたときや、いったん開かれたカバー１５が再び閉じられたときに、図９に示す濃度制御処理を実行するようにしておけばよい。この目的のため、例えばリミットスイッチやフォトインタラプタなどを用いてドアの開閉を検知する開閉センサを設けることが好ましい。
【０１１０】
なお、エラー処理２において、一般ユーザに対してはこのように単一内容のエラー報知を行うとしても、サービスマン等に対しては、エラーに関するより詳細な情報を提供できるようにしておくのが好ましい。この目的のために、エラー処理１の場合と同様に、所定のエラーコード等を上記メッセージとともに表示したり、特定の操作に応じてエラーに関する詳細な情報を表示するようにすることができる。
【０１１１】
以上のように、この実施形態の画像形成装置では、濃度制御処理に含まれる各処理工程のうち、濃度検出結果によって以後の動作条件が決定されるような処理においては、その都度濃度センサ６０の出力が適正であるか否かを判断する。そして、適正でないときにはエラーと判定して以後の濃度制御処理の実行を中止し、そのエラー判定に対応したエラー処理を実行するようにしている。そのため、装置の異常の発生を速やかに検知することができるとともに、その異常に応じた適切な処置を行うことが可能となっている。また、ユーザは報知に従い適切な処置を行うことができるので、異常の早期解消を図ることができ、トナーや時間を無駄に消費してしまうことが避けられる。そして、このような異常がないことを確認した上で、パッチ画像の濃度検出結果に基づく濃度制御因子の調整を行うため、画像濃度制御を精度よく行うことができる。
【０１１２】
このとき、ユーザに対し同一の対応を求める内容のエラーについては、その原因に関わらず同一内容のエラー報知、それもユーザが取るべき処置を指定する報知（「サービスコール」または「清掃要求」）を行うようにしている。そのため、装置の構造に明るくないユーザに対し、無用の混乱を与えることなく必要な処置を取らせることができる。
【０１１３】
特に、簡単な作業で解消できる可能性の高い軽微な異常に対しては、その原因に関わらず、ユーザに清掃作業の実行を促す旨のメッセージを表示するようにしている。そして、ユーザの清掃作業が行われたと判断したときは、画像形成動作に先立って濃度制御処理を再実行するようにしているので、これにより異常が解消される可能性が高まる。その結果、発生した異常が軽微なものであるにも関わらずサービスマンを呼ばなければならないという事態は回避され、装置の稼動効率の低下や管理コストの上昇を抑えることができる。
【０１１４】
また、一般ユーザへの報知とは別に、専任サービスマンに対しては、エラーに関するより詳細な情報を報知するようにしているので、サービスマンによる修理や点検作業の利便性を向上させることができる。
【０１１５】
以上説明したように、この実施形態においては、中間転写ベルト７１が本発明の「像担持体」として機能しており、また表示部１２が本発明の「報知手段」として機能している。
【０１１６】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、表示部１２に所定のメッセージを表示することでエラー報知を行っているが、本発明の「報知手段」はこのような表示部に限定されるものではなく、例えば音声による報知を行うものであってもよく、また表示と音声とを組み合わせればさらに効果的である。
【０１１７】
また、この実施形態では、２つのエラー処理ルーチン、すなわちサービスコールを要求するエラー処理１と、清掃作業を要求するエラー処理２とを備えており、エラーの内容に応じてこれらの一方を選択実行するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、全てのエラーに対し同一のエラー報知を行うようにしてもよく、また、エラーの原因ごとに異なるエラー処理を行うようにしてもよい。さらに、報知の内容も、上記以外のものであってもよい。
【０１１８】
また、各処理工程における処理内容も上記実施形態に限定されるものではないが、要するに、少なくとも濃度検出結果を以後の装置の動作に反映させるような処理を行う際には、その検出結果が適正であるかどうかを判定した上で以後の動作を決定するとともに、結果が適正でなかった場合にはエラー処理に移行するようにしたことが、本発明の趣旨である。
【０１１９】
さらに、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】濃度センサの構成を示す図である。
【図４】図３の濃度センサにおいて採用された受光ユニットの電気的構成を示す図である。
【図５】図３の濃度センサにおける光量制御特性を示す図である。
【図６】図３の濃度センサにおける反射光量に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフである。
【図７】この実施形態における光量制御信号変換部を示す図である。
【図８】濃度センサのクリーニングノブを示す断面図である。
【図９】この実施形態における濃度制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】光量設定の原理を説明するための図である。
【図１１】濃度制御処理における光量設定処理工程を示すフローチャートである。
【図１２】下地検出処理を示すフローチャートである。
【図１３】バイアス調整の原理を説明するための図である。
【図１４】バイアス調整処理を示すフローチャートである。
【図１５】露光調整処理を示すフローチャートである。
【図１６】濃度制御処理におけるエラー処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２…表示部（報知手段）、 ２２…感光体、 ６０…濃度センサ、 ７１…中間転写ベルト（像担持体）、 １０１…ＣＰＵ、 Ｓｌｃ（ｒｅｆ）…基準光量制御信号、 Ｖｐ，Ｖｓ…センサ出力電圧

Claims (8)

1. 像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、その照射光を照射された前記像担持体表面から出射される光を受光して、その受光量に応じた信号を出力する濃度センサを備え、前記像担持体上に担持されるトナー像に向けて光を照射したときの前記濃度センサの出力信号に基づいて前記トナー像の画像濃度を求める画像形成装置において、
   それぞれが前記濃度センサの出力信号に基づき装置の動作条件を決定する、複数の処理工程を順次実行し、しかも、
   前記各処理工程では、前記濃度センサの出力信号の検出値が、該処理工程に対応して設定された適正値でないときにはエラーと判定し、該エラー判定に対応するエラー処理を実行する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. ユーザに対して所定の報知を行う報知手段をさらに備え、
   前記エラー処理は、前記報知手段によるユーザへのエラー報知を含む請求項１に記載の画像形成装置。
3. エラーと判定される理由が互いに異なる少なくとも２つの前記エラー判定について、ユーザに対し同一内容のエラー報知を行うように構成された請求項２に記載の画像形成装置。
4. ユーザからの指令に応じて、エラー判定した処理工程を示す情報を前記報知手段により報知する請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 装置の動作状況を診断するための診断装置を接続可能に構成され、前記診断装置からの制御指令に応じて、エラー判定した処理工程を示す情報を前記診断装置に対し送信する請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記複数の処理工程として、
   トナー像を担持しない前記像担持体に向け光を照射したときの前記濃度センサからの出力信号に基づいて、照射光量を所定値に調整する光量調整工程と、
   前記光量調整工程より後に、トナー像に向け光を照射したときの前記濃度センサからの出力信号に基づいて、該トナー像の画像濃度を求める濃度検出工程と
   を少なくとも含む請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、その照射光を照射された前記像担持体表面から出射される光を受光して、その受光量に応じた信号を出力する濃度センサを備え、前記像担持体上に担持されるトナー像に向けて光を照射したときの前記濃度センサの出力信号に基づいて前記トナー像の画像濃度を求める画像形成装置において、
   前記濃度センサの出力信号に基づき装置の第１動作条件を決定する第１処理工程と、前記第１処理工程より後に前記濃度センサの出力信号に基づき前記第１動作条件とは異なる装置の第２動作条件を決定する第２処理工程とを実行し、
   前記第１および第２処理工程の各々において、前記濃度センサの出力信号の検出値が該処理工程に対応して設定された適正値でないときにはエラーと判定し、該エラー判定に対応するエラー処理を実行する
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、その照射光を照射された前記像担持体表面から出射される光を受光して、その受光量に応じた信号を出力する濃度センサを備えた画像形成装置において、前記像担持体上に担持されるトナー像に向けて光を照射したときの前記濃度センサの出力信号に基づいて前記トナー像の画像濃度を求める画像濃度検出方法であって、
   それぞれが前記濃度センサの出力信号に基づき装置の動作条件を決定する、複数の処理工程を順次実行し、しかも、
   前記各処理工程では、前記濃度センサの出力信号の検出値が、該処理工程に対応して設定された適正値でないときにはエラーと判定し、該エラー判定に対応するエラー処理を実行する
   ことを特徴とする画像濃度検出方法。

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