JP2008233369A - 濃度検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度検出用センサを常に高精度に較正可能な濃度検出装置及び良質なカラー画像を形成可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】濃度検出装置を含む画像形成装置において、正反射光を検出するために、像が形成された像担持体に対して光を照射する第一発光部と、拡散反射光を検出するために、像が形成された像担持体に対して光を照射する第二発光部と、第一発光部からの照射光の像担持体からの正反射光と、第二発光部からの照射光の像からの拡散反射光とを受光して、正反射光量及び拡散反射光量を検出する受光部と、検出された正反射光量に基づいて、像の濃度を第一濃度値として検出する第一濃度検出部と、検出された拡散反射光量に基づいて、像の濃度を第二濃度値として検出する第二濃度検出部と、第一濃度値と第二濃度値とを一致させるべく第二発光部の出力を制御する制御部とを濃度検出装置に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナー濃度を検出するための濃度検出装置を備える電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式によりカラー画像形成を行うカラープリンタやカラー複写機、カラー複合機等の画像形成装置には、記録媒体を搬送するための搬送ベルトに沿って、感光ドラムを有する複数の現像ユニット及び転写器が、それぞれ対向して配設されている。各現像ユニットには、例えばブラックやイエロー、マゼンタ、シアン等のトナーを供給するためのトナーカートリッジが備えられ、感光ドラムの周囲に配置された帯電器及び露光器により、感光ドラムの表面に静電潜像が形成された後、現像器により該静電潜像が現像されて、各色のトナー像が順次形成される。

そして、搬送ベルトの駆動に伴い、記録媒体が各感光ドラムと転写器との間に順次搬送される。その際、転写器には転写出力が印加され、感光ドラムの表面に形成されたトナー像の帯電極性と逆極性の電荷が、搬送された記録媒体に付与される。これにより、各感光ドラム上のトナー像が記録媒体に順次転写され、記録媒体上にカラー画像が形成される。

このような画像形成装置において、良質なカラー画像を得るためには、静電潜像へのトナーの付着量、即ちトナー濃度を適切にすべく、トナー濃度制御を行う必要がある。そのため、かかる画像形成装置は、トナー濃度を検出するための濃度検出装置を備えている。

濃度検出装置によるトナー濃度検出処理は、通常の画像形成動作とは異なる予備動作として行われる。画像形成装置は、記録媒体を搬送せずに、感光ドラム上に濃度検出用パターンを形成した後、該濃度検出用パターンを搬送ベルト上に直接転写する。濃度検出装置は、発光素子及び受光素子からなる濃度検出用センサを備えており、発光素子が濃度検出用パターンに光を照射し、受光素子が濃度検出用パターンからの反射光の光量を検出する。反射光の光量は濃度検出用パターンのトナー濃度に応じて変化するため、濃度検出装置は、受光素子からの出力値に基づき、トナー濃度を検出することができる。この検出結果に基づいて、画像形成装置は、帯電器の帯電バイアスや露光器の露光量、現像器の現像バイアス等の画像形成条件を調整することにより、トナー濃度制御を行う。

ところで、上記した濃度検出用センサは、温度等の環境条件の変動や経時劣化に伴い、出力値が変化する。そのため、該出力値とトナー像濃度との関係が変化してしまい、画像形成装置による適切なトナー濃度制御が不可能になるという問題があった。

このような問題を解決するため、下記特許文献１には、上記したトナー濃度検出処理に先立って、濃度検出用センサの予備的補正、即ち較正処理を行う画像形成装置の技術が開示されている。この画像形成装置には、搬送ベルト上に基準トナー濃度に対応する反射部が予め設けられ、濃度検出装置は、この反射部に対して光を照射して、反射光を検出する。
そして、得られた出力値が、基準トナー濃度に対応する出力値となるべく、濃度検出装置は、濃度検出用センサの較正を行う。その後、画像形成装置は、濃度検出用パターンに対するトナー濃度検出処理を実施し、検出されたトナー濃度が上記基準トナー濃度と一致するように、画像形成条件を調整して、トナー濃度制御を行う。
特開２００４−３４１１００号公報

しかしながら、上記開示技術の画像形成装置では、搬送ベルト上に設けられる反射部の製造ばらつきや経時劣化により、精度の高い較正処理を実施できないという問題があった。そのため、適切なトナー濃度制御が不可能となり、結果として、良質なカラー画像を常時安定して得ることができなかった。

したがって、濃度検出用センサを常に高精度に較正可能な濃度検出装置及び良質なカラー画像を形成可能な画像形成装置が望まれていた。

本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。

〈構成１〉
第一発明に係る濃度検出装置は、正反射光を検出するために、像が形成された像担持体に対して光を照射する第一発光部と、拡散反射光を検出するために、像が形成された像担持体に対して光を照射する第二発光部と、第一発光部からの照射光の像担持体からの正反射光と、第二発光部からの照射光の像からの拡散反射光とを受光して、正反射光量及び拡散反射光量を検出する受光部と、検出された正反射光量に基づいて、像の濃度を第一濃度値として検出する第一濃度検出部と、検出された拡散反射光量に基づいて、像の濃度を第二濃度値として検出する第二濃度検出部と、検出された第一濃度値と第二濃度値とを一致させるべく第二発光部の出力を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

〈構成２〉
第二発明に係る画像形成装置は、第一発明の濃度検出装置と、画像形成条件に基づいて画像形成を行う画像形成部とを備え、濃度検出装置により検出された像の濃度に基づいて、画像形成部による画像形成条件を調整する調整部を更に備えることを特徴とする。

本発明の濃度検出装置によれば、像担持体上に形成された同一の像に対して、各発光部から光が照射され、像担持体からの正反射光と、像からの拡散反射光とが、一つの受光部によりそれぞれ受光される。そして、正反射光及び拡散反射光に対する各検出結果に基づいて、較正処理が実施されるので、形成された像の濃度にかかわらず、高精度の較正処理が実施可能となる。また、この較正処理は、濃度検出処理毎に実施されるので、経時劣化や温度変化、製造ばらつき等による各発光部及び受光部の特性変動の影響を取り去ることが可能となる。したがって、適切な濃度制御を行って、常時安定して良質な画像を形成可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図を用いて詳細に説明する。ここでは、本発明を、濃度検出装置を備えるカラープリンタに適用した場合を例に、説明する。

図２は、本発明に係るカラープリンタの概略構成図である。
本実施例のカラープリンタ１０は、画像形成装置として、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のトナーを重ね合わせて、カラー画像を形成する。

図２において、カラープリンタ１０の下部には、複数の記録媒体１１がセットされる記録媒体収容カセット１２が設けられている。各記録媒体１１は、ホッピングローラ１３の回転により順次搬送され、レジストローラ１４ａ及び１４ｂを介して、搬送路へと送られる。

記録媒体１１が搬送される搬送路には、４つの独立した現像ユニット１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃが、記録媒体１１の搬送方向に沿って順に着脱可能に配設されている。

現像ユニット１５Ｋは、表面にブラックのトナー像が形成される静電潜像担持体である感光ドラム１６Ｋを備えている。同様に、現像ユニット１５Ｙは、イエローのトナー像が形成される感光ドラム１６Ｙを、現像ユニット１５Ｍは、マゼンタのトナー像が形成される感光ドラム１６Ｍを、そして、現像ユニット１５Ｃは、シアンのトナー像が形成される感光ドラム１６Ｃを、それぞれ備えている。

現像ユニット１５Ｋの内部には、上記した感光ドラム１６Ｋの周囲に、帯電器である帯電ローラ１７Ｋ、現像ローラ１８Ｋ及びクリーニング器であるクリーニングブレード１９Ｋが、それぞれ、感光ドラム１６Ｋの表面に当接して配設されている。そして、現像ユニット１５Ｋの内部には、更に、現像ローラ１８Ｋの周囲に、トナー供給部材である供給ローラ２０Ｋ及びトナー層厚規制部材である現像ブレード２１Ｋが、現像ローラ１８の表面に当接して配置されている。

感光ドラム１６Ｋは、現像ユニット１５Ｋの下部に露出して配置されており、転写器である転写ローラ２２Ｋが、搬送路を間に感光ドラム１６Ｋに対向して配設されている。
また、現像ユニット１５Ｋの上部には、感光ドラム１６Ｋに対向して、露光器としてのＬＥＤヘッド２３Ｋが配置されている。

更に、現像ユニット１５Ｋの上部には、トナー収容器としてのトナーカートリッジ２４Ｋが着脱可能に搭載され、該トナーカートリッジ２４Ｋから現像ユニット１５Ｋに、ブラックのトナーが供給される。

現像ユニット１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃは、何れも、現像ユニット１５Ｋと同様の構成を有している。

記録媒体１１の搬送路には、転写体又は搬送体としての転写ベルト２５が、転写ベルト駆動ローラ２６及び転写ベルト従動ローラ２７間に張設される。この転写ベルト２５は、表面に光沢を有する黒色の樹脂からなり、転写ベルト駆動ローラ２６及び転写ベルト従動ローラ２７の駆動により回転走行して、記録媒体１１を搬送可能となっている。転写ベルト２５の下面部には、ベルトクリーニング器である転写ベルトクリーニングブレード２８が当接され、転写ベルト２５の回転走行に伴い、転写ベルト２５の表面に付着したトナーやゴミ等を掻き取る。掻き取られたトナーやゴミ等は、転写ベルトクリーナ容器２９に収容される。

更に、転写ベルト２５の下部には、転写ベルト２５に転写されたトナー濃度を検出するためのトナー濃度検出器である濃度センサ３０が、図２に示されるように、記録媒体１１の搬送方向下流側、定着器３１より下側に設置される。濃度センサ３０の構成については、後述する。

レジストローラ１４ａ及び１４ｂにより転写ベルト２５の上面部へと送られた記録媒体１１は、転写ベルト２５の回転走行に伴い、まず、感光ドラム１６Ｋと転写ローラ２２Ｋとの間に搬送される。その際、転写ローラ２２Ｋには転写出力が印加され、感光ドラム１６Ｋの表面に形成されたブラックのトナー像が、記録媒体１１の表面に転写される。続いて、記録媒体１１は、各感光ドラム１６Ｙ、１６Ｍ及び１６Ｃと、各転写ローラ２２Ｙ、２２Ｍ及び２２Ｃとの間に順次搬送され、各色のトナー像が、該記録媒体１１に順次転写される。そして、４色のトナー像が転写された記録媒体１１は、転写ベルト２５により、更に定着器３１へと搬送される。

定着器３１は、ヒートローラ３２ａ及び３２ｂを備えている。定着器３１に搬送された記録媒体１１は、このヒートローラ３２ａ及び３２ｂにより加熱及び加圧され、各色のトナー像が記録媒体１１の表面に定着される。その後、媒体ガイド３３が、該記録媒体を排紙トレイ３４に印字面を下向きに排出する。

続いて、本実施例のカラープリンタ１０の制御系統について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１に係るカラープリンタの機能構成を示すブロック図である。

カラープリンタ１０は、図１に示されるように、ホストインタフェース部３８、コマンド／画像処理部３９、ＬＥＤヘッドインタフェース部４０、モータ制御部４１、定着器温度制御部４７、高圧制御部５０、帯電バイアス制御部５１、現像バイアス制御部５２、転写バイアス制御部５３、濃度検出装置６０及びプリンタ制御部５４を備えている。

ホストインタフェース部３８は、図示されないＰＣ等のホスト装置との物理的階層におけるインタフェースを担う部分であり、コネクタや通信用のチップ等から構成される。ホストインタフェース部３８は、印刷処理の実行を指示するコマンドや、印刷すべき画像データ等を、ホスト装置から受信して、コマンド／画像処理部３９へ送る。

コマンド／画像処理部３９は、ホストインタフェース部３８を介してホスト装置から受信されたコマンドの解釈処理や、ＰＤＬ等で記述された画像データのビットマップへの展開処理等を実行する処理部であり、マイクロプロセッサやＲＡＭ等から構成される。コマンド／画像処理部３９により解釈処理されたコマンドは、プリンタ制御部５４へ出力され、展開処理された画像データは、ＬＥＤヘッドインタフェース部４０へ出力される。

ＬＥＤヘッドインタフェース部４０は、コマンド／画像処理部３９から入力された画像データに対して、各ＬＥＤヘッド２３Ｋ、２３Ｙ、２３Ｍ及び２３Ｃのインタフェースにあわせた加工処理を行う機能を有し、セミカスタムＬＳＩやＲＡＭ等から構成される。

モータ制御部４１は、ホッピングモータ４２、レジストモータ４３、ベルトモータ４４、定着器ヒータモータ４５、ドラムモータ４６等の各モータの駆動を制御する。

ホッピングモータ４２は、ホッピングローラ１３を回転駆動する駆動部である。レジストモータ４３は、レジストローラ１４ａ及び１４ｂを回転駆動する。ベルトモータ４４は、転写ベルト２５を回転走行させるために、転写ベルト駆動ローラ２６を回転駆動する。定着器ヒータモータ４５は、定着器３１に備えられたヒートローラ３２ａ及び３２ｂを回転駆動する。ドラムモータ４６は、各現像ユニット１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃに備えられた感光ドラム１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ及び１６Ｃを回転駆動する。

定着器温度制御部４７は、サーミスタ４８により検出されるヒートローラ３２ａ及び３２ｂの温度に基づいて、定着器３１の温度制御を行う。

サーミスタ４８は、定着器３１に備えられ、ヒートローラ３２ａ及び３２ｂの温度を検出し、定着器温度制御部４７に通知する。

定着器ヒータ４９は、ハロゲンランプからなり、ヒートローラ３２ａ及び３２ｂの内部に配置され、定着器温度制御部４７の制御により、図示されない電力供給部から電力供給を受けて、ヒートローラ３２ａ及び３２ｂを加熱する。

高圧制御部５０は、マイクロプロセッサ或いはカスタムＬＳＩから構成され、各現像ユニット１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃに対する帯電バイアス、現像バイアス及び転写バイアスの供給を司り、帯電バイアス制御部５１、現像バイアス制御部５２及び転写バイアス制御部５３を制御する。

帯電バイアス制御部５１は、帯電ローラ１７Ｋ、１７Ｙ、１７Ｍ及び１７Ｃに対する帯電バイアスの供給及び停止を制御する。

現像バイアス制御部５２は、現像ローラ１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ及び１８Ｃに対する現像バイアスの供給及び停止を制御する。

転写バイアス制御部５３は、転写ローラ２２Ｋ、２２Ｙ、２２Ｍ及び２２Ｃに対する転写バイアスの供給及び停止を制御する。

濃度検出装置６０は、図１に示されるように、濃度センサ３０、Ａ／Ｄコンバータ５５、Ｄ／Ａコンバータ５６、反射検出特性記憶部５７、変換部５８、一時記憶部６７及びコントローラ部５９を備えている。

図３は、濃度センサの模式図である。
濃度センサ３０は、図３（ａ）に示されるように、転写ベルト２５の下面部に対向して設置され、赤色ＬＥＤ３５、近赤外ＬＥＤ３６及びフォトダイオード３７を備えている。図３（ｂ）において、転写ベルト２５の表面にはトナー像としてのトナーパッチ６８が形成されている。

赤色ＬＥＤ３５は、赤色光を発光する発光素子からなり、第一発光部として、表面にトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５に対して、正反射光検出用の光を照射する。濃度センサ３０において、赤色ＬＥＤ３５は、図３（ａ）に示されるように、発光方向が転写ベルト２５の表面の法線方向に対して角度αをなすべく配置されている。赤色ＬＥＤ３５の発光量は、後述するＤ／Ａコンバータ５６により制御される。

図４は、赤色ＬＥＤの発光特性を示す図である。
赤色ＬＥＤ３５が発光する赤色光のピーク発光波長は、図４に示されるように、６５０ｎｍである。

近赤外ＬＥＤ３６は、近赤外光を発光する発光素子からなり、第二発光部として、転写ベルト２５上に形成されたトナーパッチ６８に対して、拡散反射光検出用の光を照射する。濃度センサ３０において、近赤外ＬＥＤ３６は、出射した近赤外光のトナーパッチ６８からの拡散反射光が後述するフォトダイオード３７に入射すべく配置されている。近赤外ＬＥＤ３６の発光量は、赤色ＬＥＤ３５と同様に、Ｄ／Ａコンバータ５６により制御される。

図５は、近赤外ＬＥＤの発光特性を示す図である。
近赤外ＬＥＤ３６が発光する近赤外光のピーク発光波長は、図５に示されるように、９５０ｎｍである。

フォトダイオード３７は、受光素子からなり、受光部として、転写ベルト２５からの正反射光や、転写ベルト２５上に形成されたトナーパッチ６８からの拡散反射光を受光する。濃度センサ３０において、フォトダイオード３７は、赤色ＬＥＤ３５から出射された赤色光の転写ベルト２５表面からの正反射光を受光すべく、図３（ａ）に示されるように、受光方向が転写ベルト２５の表面の法線方向に対して角度αをなす位置に配置されている。また、フォトダイオード３７は、近赤外ＬＥＤ３６から出射された近赤外光のトナーパッチ６８からの拡散反射光を受光する。

図６は、フォトダイオードの受光特性を示す図である。
フォトダイオード３７のピーク受光波長は、図６に示されるように、８００ｎｍであり、赤色光域を含む可視光域に受光感度を有すると共に、可視光に波長が近い近赤外光域にも受光感度を有する。即ち、フォトダイオード３７は、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６双方の発光に対して、充分な受光特性を有する。

図７は、実施例１の濃度センサを含む回路図である。
本実施例の濃度センサ３０は、図７に示されるように、Ａ／Ｄコンバータ５５及びＤ／Ａコンバータ５６に接続されている。

Ａ／Ｄコンバータ５５は、アナログデータをデジタルデータに変換する回路からなり、濃度センサ３０からアナログデータが入力される入力端子６１を有する。この入力端子６１には、フォトダイオード３７の出力が、オペアンプ６２を経由して、電圧値として入力される。Ａ／Ｄコンバータ５５は、入力されたアナログデータの電圧値を、後述するコントローラ部５９からの信号に応じて、１２ｂｉｔのデジタルデータに変換し、該コントローラ部５９へ出力する。以下、Ａ／Ｄコンバータ５５に入力されたアナログデータの電圧値を、フォトダイオード３７による検出電圧とし、Ａ／Ｄコンバータ５５によりデジタルデータに変換された電圧値を、変換電圧とする。

Ｄ／Ａコンバータ５６は、デジタルデータをアナログデータに変換する回路からなり、濃度センサ３０へアナログデータを出力する出力端子６３及び出力端子６４を有する。Ｄ／Ａコンバータ５６は、コントローラ部５９から段階的に１、２、３・・・１００、１０１と増加する１０ｂｉｔのデジタルデータを入力されると、このデジタル入力値をアナログ電圧値に変換する。その際、Ｄ／Ａコンバータ５６は、デジタル入力値が１増える毎にアナログ電圧値を０．００４８８７５９Ｖずつ上げる。そして、Ｄ／Ａコンバータ５６は、何れかの出力端子６３或いは出力端子６４から、変換したアナログ電圧値に基づく出力を行う。以下、Ｄ／Ａコンバータ５６に入力されたデジタル入力値を、入力電圧とし、Ｄ／Ａコンバータ５６により出力されたアナログ電圧値を、出力電圧とする。

出力端子６３が出力を行うと、濃度センサ３０において、ＦＥＴ６５のゲート電極に電圧が印加され、ソース及びドレイン間に電流が流れる。この電流は、抵抗器を介して赤色ＬＥＤ３５へと流れ、該赤色ＬＥＤ３５を点灯して発光させる。この赤色ＬＥＤ３５の発光量は、上述したように、Ｄ／Ａコンバータ５６の出力端子６３からの出力電圧に応じて変化することとなる。

同様に、出力端子６４は、濃度センサ３０のＦＥＴ６６のゲート電極に対して、電圧の印加を行う。そして、ＦＥＴ６６のソース及びドレイン間に流れる電流が、抵抗器を介して近赤外ＬＥＤ３６へと流れ、近赤外ＬＥＤ３６を点灯して発光させる。即ち、出力端子６４からの出力電圧により、近赤外ＬＥＤ３６の発光量が制御される。

赤色ＬＥＤ３５が点灯すると、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、転写ベルト２５に赤色光が照射される。この赤色光は、本実施例では、転写ベルト２５上に形成されたトナーパッチ６８（図３（ｂ））におけるブラック及びシアンのトナー濃度を検出するために使用される。
赤色光は、マゼンタ及びイエローのトナーにより拡散反射される。一方、シアン及びブラックのトナーは、赤色光を殆ど反射しない。そのため、シアン或いはブラックのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５に対して、赤色ＬＥＤ３５が赤色光を照射すると、該赤色光は、転写ベルト２５の黒色の表面において、正反射されることとなる。この際、正反射光の光量は、転写ベルト２５上のトナーパッチ６８の厚みに応じて減衰する。したがって、フォトダイオード３７により受光される正反射光の光量から、トナーパッチ６８におけるブラック及びシアンのトナー濃度を検出することができる。即ち、該正反射光を受光したフォトダイオード３７から出力され、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に入力された検出電圧に基づいて、濃度検出装置６０は、シアン及びブラックのトナーパッチ６８のトナー濃度を検出する。

また、近赤外ＬＥＤ３６から出射された近赤外光は、転写ベルト２５の表面に形成されたトナーパッチ６８（図３（ｂ））におけるシアン、マゼンタ及びイエローのトナー濃度を検出するために使用される。
近赤外光は、シアン、マゼンタ及びイエローのトナーにより拡散反射される。そのため、シアン、マゼンタ或いはイエローのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５に対して、近赤外ＬＥＤ３６が近赤外光を照射すると、該近赤外光は、トナーパッチ６８により拡散反射されることとなる。この拡散反射光は、トナーパッチ６８の厚みに応じて光量を増す。したがって、フォトダイオード３７により受光される拡散反射光の光量から、トナーパッチ６８におけるシアン、マゼンタ及びイエローのトナー濃度を検出することができる。即ち、拡散反射光を受光したフォトダイオード３７から出力され、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に入力された検出電圧に基づいて、濃度検出装置６０は、シアン、マゼンタ及びイエローのトナーパッチ６８のトナー濃度を検出する。一方、ブラックのトナーは、赤色光の場合と同様に、近赤外光を殆ど反射しない。

反射検出特性記憶部５７は、変換電圧とトナー濃度との相関データを、反射検出特性として記憶している。

図８は、反射検出特性を示す図である。
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）において、横軸は、変換電圧に変換前の電圧値、即ちフォトダイオード３７からＡ／Ｄコンバータ５５へ入力される検出電圧に対応しており、縦軸は、それぞれ、シアン、ブラック、マゼンタ及びイエローのトナー濃度を示している。

図８（ａ）には、シアンのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５に照射された赤色光の該転写ベルト２５からの正反射光に対応する反射検出特性と、該転写ベルト２５に照射された近赤外光のトナーパッチ６８からの拡散反射光に対応する反射検出特性とが、それぞれ示されている。また、図８（ｂ）には、ブラックのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５に照射された赤色光の該転写ベルト２５からの正反射光に対応する反射検出特性が、示されている。更に、図８（ｃ）及び図８（ｄ）には、それぞれ、マゼンタ及びイエローのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５に照射された近赤外光の該トナーパッチ６８からの拡散反射光に対応する反射検出特性が、示されている。
なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される正反射光の反射検出特性は、トナーパッチ６８が形成されていない転写ベルト２５に対する赤色ＬＥＤ３５の発光による正反射光の検出電圧をオフセット補正した正反射検出電圧（後述）が３．０Ｖとなる場合に対応しており、図８（ａ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示される拡散反射光の反射検出特性は、トナー濃度が１．０となるトナーパッチ６８に対する近赤外ＬＥＤ３６の発光による拡散反射光の検出電圧をオフセット補正した拡散反射検出電圧（後述）が１．７５Ｖとなるべく近赤外ＬＥＤ３６の発光量を調整した場合に対応している。

反射検出特性記憶部５７には、図８に示される反射検出特性が、テーブル或いは多項式により記憶されている。なお、図８（ａ）には、トナー濃度が１．０となるシアンのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５からの正反射光の検出電圧が０．４２Ｖ、該トナーパッチ６８からの拡散反射光の検出電圧が１．７５Ｖとなる場合の反射検出特性が示されているが、これは一例にすぎない。反射検出特性記憶部５７には、任意の検出電圧に対応する変換電圧とトナー濃度との相関データが、反射検出特性として記憶されている。

変換部５８は、第一濃度検出部及び第二濃度検出部として、反射検出特性記憶部５７に記憶されている反射検出特性に基づいて、Ａ／Ｄコンバータ５５からコントローラ部５９を介して入力された変換電圧を、トナー濃度に変換する。例えば、シアンのトナーパッチ６８が形成された転写ベルト２５からの正反射光の検出電圧が０．４２Ｖであった場合、変換部５８は、該検出電圧０．４２Ｖに対応する変換電圧の入力を受けて、図８（ａ）に示される正反射光の反射検出特性に基づいて、該検出電圧０．４２Ｖをトナー濃度１．０に変換する。
また、変換部５８は、トナー濃度から変換電圧への変換を行う。例えば、変換部５８は、シアンのトナーパッチ６８のトナー濃度１．０を、図８（ａ）に示される拡散反射光の反射検出特性に基づいて、検出電圧１．７５Ｖに対応する変換電圧へと変換する。
変換部５８は、変換電圧から変換したトナー濃度や、トナー濃度から変換した変換電圧を、コントローラ部５９へ送る。

一時記憶部６７は、濃度検出装置６０において各処理の実行中に発生したデータを、一時的に記憶するために使用される記憶部である。

コントローラ部５９は、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６の発光量を制御する制御部としての機能を有し、Ｄ／Ａコンバータ５６に対して、出力端子６３及び出力端子６４の何れかを指定して、該出力端子からの出力電圧の出力ＯＮ／ＯＦＦを指示すべく出力ＯＮ／ＯＦＦ信号と、該出力電圧に対応したデジタルデータの入力電圧とを送出する。また、コントローラ部５９は、Ａ／Ｄコンバータ５５から変換電圧を入力されると、該変換電圧をトナーの色や反射光の種類を示すデータと共に、変換部５８へ転送する。更に、コントローラ部５９は、変換部５８から受けたトナー濃度を、プリンタ制御部５４へ送る。

プリンタ制御部５４は、コマンド／画像処理部３９から受けたコマンドに基づいて、カラープリンタ１０の各部の制御を行う。また、プリンタ制御部５４は、調整部として、濃度検出装置６０により検出されたトナー濃度に基づいて、印刷条件を調整すべく、高圧制御部５０やＬＥＤヘッドインタフェース部４０、コマンド／画像処理部３９等の制御を行う。

続いて、本実施例のカラープリンタ１０の動作について、説明する。
カラープリンタ１０において、濃度検出処理を実行するための濃度検出指示が、濃度検出装置６０に送られると、濃度検出装置６０は、濃度検出処理の実行に先立ち、濃度センサ３０の較正処理を行う。この較正処理の流れについて、以下に説明する。
図９は、本発明に係る濃度検出装置の実施例１における較正動作を示すフローチャートである。

カラープリンタ１０において、プリンタ制御部５４が濃度検出処理を実行すべく濃度検出指示を濃度検出装置６０に送ると、該濃度検出指示を受けたコントローラ部５９が、濃度センサ３０の較正処理を行うべく制御を開始する。この時、濃度センサ３０において、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６は、共に消灯している。

コントローラ部５９は、まず、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６の消灯時にフォトダイオード３７に流れる暗電流をオフセット補正するために、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に入力される検出電圧を、暗電位として、一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ１０１）。ここでは、例として、検出電圧３．３ＶがＡ／Ｄコンバータ５５に入力され、この検出電圧を１２ｂｉｔデータに変換した変換電圧が、暗電位として一時記憶部６７に記憶されたものとする。

続いて、コントローラ部５９は、赤色ＬＥＤ３５を点灯すべく、出力端子６３への出力ＯＮ信号と入力電圧とを、Ｄ／Ａコンバータ５６へ送出する。このとき、コントローラ部５９は、Ｄ／Ａコンバータ５６へ送出する入力電圧を、０、１、２、３・・・と段階的に上げていく。この出力ＯＮ信号及び入力電圧を受けて、Ｄ／Ａコンバータ５６は、ＦＥＴ６５への出力電圧の印加を行って、赤色ＬＥＤ３５を点灯する。その際、コントローラ部５９は、赤色ＬＥＤ３５の出力変動や劣化を抑えるために、出力ＯＮ信号と出力ＯＦＦ信号とを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃの間隔で切り替えて、赤色ＬＥＤ３５をパルス発光させる（ステップＳ１０２）。

赤色ＬＥＤ３５が発光すると、赤色光が転写ベルト２５の表面に照射される。そして、フォトダイオード３７が、該赤色光の転写ベルト２５表面における正反射光を受光して、該正反射光の受光量に応じた出力を行う。これにより、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に検出電圧が入力される。Ａ／Ｄコンバータ５５は、赤色ＬＥＤ３５のパルス駆動に同期して、パルス終端直前に入力端子６１に入力される検出電圧を、変換電圧に変換して、コントローラ部５９へ出力する。コントローラ部５９は、Ａ／Ｄコンバータ５５から入力された変換電圧から、一時記憶部６７に記憶されている暗電位を差し引いてオフセット補正した電圧値を、正反射検出電圧として、この正反射検出電圧のアナログ値が３．０Ｖに達した時点で、Ｄ／Ａコンバータ５６への出力ＯＮ信号及び入力電圧の送出を停止して、赤色ＬＥＤ３５を消灯する。このとき、コントローラ部５９は、赤色ＬＥＤ３５の消灯直前における入力電圧を、赤色光発光電圧Ｅ_Ｒとして検知し、一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ１０２）。

続いて、コントローラ部５９は、較正処理のためのトナーパッチ６８を形成すべく、形成要求をプリンタ制御部５４に送出する。
プリンタ制御部５４は、この形成要求を受けて、各部の制御を行い、現像ユニット１５Ｃによるトナーパッチの形成を行う。感光ドラム１６Ｃの表面には、シアンのトナーパッチが形成され、記録媒体を搬送しない転写ベルト２５の表面に、該トナーパッチが直接転写される（ステップＳ１０３）。

図１０は、濃度検出処理に使用されるトナーパッチの例を示す図である。
図１０（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、ビットマップ形状をとり、露光面積率が２５％のトナーパッチ、５０％のトナーパッチ及び１００％のトナーパッチである。以後、露光面積率が２５％のトナーパッチを２５％パッチ６８−１、５０％のトナーパッチを５０％パッチ６８−２、１００％のトナーパッチを１００％パッチ６８−３と表す。これらのトナーパッチは、本実施例では２ｃｍ四方であり、６００ＤＰＩの１ピクセルとなる。

また、図１１は、トナーパッチの転写例を示す図（その１）である。
本実施例では、濃度センサ３０の較正処理には、シアンのトナーで形成された５０％パッチ６８Ｃ−２（図１０（ｂ））を、図１１に示されるように、転写ベルト２５の中央に転写して使用する。

較正処理において、５０％パッチ６８−２を使用する理由は以下の通りである。即ち、正反射の場合、トナー濃度の高い高濃度域では、濃度変化量に対する検出電位差が小さく、ダイナミックレンジが狭くなってしまう。一方、低濃度域では、ベルト表面の反射ムラの影響を受けて、検出ばらつきが大きくなってしまう。また、拡散反射の場合、トナー層の厚みが大きい高濃度域では、電圧の検出ばらつきが大きくなってしまう一方、低濃度域では、検出電圧が低くなるため、充分なダイナミックレンジが得られない。これらのことを考慮して、本実施例では、５０％パッチ６８−２（図１０（ｂ））を用いて、正反射光検出と拡散反射光検出との較正処理を行う。

プリンタ制御部５４は、モータ制御部４１を制御して、表面にシアンの５０％パッチ６８Ｃ−２が形成された転写ベルト２５（図１１）を、該５０％パッチ６８Ｃ−２部分が濃度センサ３０に対向する位置（図３（ｂ））に達するまで、回転走行させる。モータ制御部４１は、転写ベルト２５が図３（ｂ）に示される位置に到達すると、転写ベルト駆動ローラ２６の駆動を止めて、転写ベルト２５を停止させる（ステップＳ１０４）。

続いて、濃度検出装置６０において、コントローラ部５９が、一時記憶部６７に記憶されている赤色光発光電圧Ｅ_Ｒを読み出して、該赤色光発光電圧Ｅ_Ｒを出力ＯＮ信号と共に送出して、赤色ＬＥＤ３５をパルス発光させる。赤色ＬＥＤ３５が点灯すると、フォトダイオード３７が、赤色光の転写ベルト２５からの正反射光を受光して、受光量に応じた出力を行う。そして、Ａ／Ｄコンバータ５５が、入力端子６１に入力された検出電圧を、変換電圧に変換して、コントローラ部５９へ出力する。コントローラ部５９は、Ａ／Ｄコンバータ５５から入力された変換電圧から、一時記憶部６７に記憶されている暗電位を差し引いてオフセット補正した正反射検出電圧を、変換部５８に通知する。そして、変換部５８が、該正反射検出電圧をトナー濃度に変換する。例えば、正反射検出電圧のアナログ値が０．４２Ｖであった場合、変換部５８は、図８（ａ）に示される正反射光の反射検出特性に基づいて、該正反射検出電圧をシアンのトナー濃度１．０に変換する。変換部５８により変換されたトナー濃度１．０は、コントローラ部５９に通知され、一時記憶部６７に記憶される（ステップＳ１０５）。

また、変換部５８は、このトナー濃度１．０を、図８（ａ）に示される拡散反射光の反射検出特性に基づいて、電圧値１．７５Ｖに変換する。変換部５８により変換された電圧値１．７５Ｖは、コントローラ部５９に通知され、拡散反射受光電圧として一時記憶部６７に記憶される（ステップＳ１０６）。

続いて、コントローラ部５９は、近赤外ＬＥＤ３６を点灯すべく、出力端子６４へのＯＮ信号と入力電圧とを、Ｄ／Ａコンバータ５６へ送出する。このとき、コントローラ部５９は、Ｄ／Ａコンバータ５６へ送出する入力電圧を、０、１、２、３・・・と段階的に上げていく。この出力ＯＮ信号及び入力電圧を受けて、Ｄ／Ａコンバータ５６は、ＦＥＴ６５への出力電圧の印加を行って、近赤外ＬＥＤ３６を発光させる。その際、コントローラ部５９は、近赤外ＬＥＤ３６の出力変動や劣化を抑えるために、出力ＯＮ信号と出力ＯＦＦ信号とを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃの間隔で切り替えて、近赤外ＬＥＤ３６をパルス発光させる（ステップＳ１０７）。

近赤外ＬＥＤ３６が点灯すると、近赤外光が、シアン５０％パッチ６８Ｃ−２が形成された転写ベルト２５に照射され、該シアン５０％パッチ６８Ｃ−２により拡散反射される。そして、フォトダイオード３７が、該拡散反射光を受光して、受光量に応じた出力を行う。これにより、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に検出電圧が入力される。Ａ／Ｄコンバータ５５は、近赤外ＬＥＤ３６のパルス発光に同期して、パルス終端直前に入力端子６１に入力される検出電圧を、変換電圧に変換して、コントローラ部５９へ出力する。コントローラ部５９は、Ａ／Ｄコンバータ５５から入力された変換電圧から、一時記憶部６７に記憶されている暗電位を差し引いた値を、拡散反射検出電圧として、この拡散反射検出電圧が、一時記憶部６７に記憶されている拡散反射受光電圧、即ち１．７５Ｖに達した時点で、Ｄ／Ａコンバータ５６への出力ＯＮ信号及び入力電圧の送出を停止して、近赤外ＬＥＤ３６を消灯する。このとき、コントローラ部５９は、近赤外ＬＥＤ３６の消灯直前における入力電圧を、近赤外光発光電圧Ｅ_Ｉとして検知し、一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ１０７）。これにより、濃度検出装置６０における較正処理を終了する。

上記のように、濃度検出装置６０において、濃度センサ３０の較正処理が実行され、濃度検出処理時に、赤色ＬＥＤ３５を発光させるための赤色光発光電圧Ｅ_Ｒと、近赤外ＬＥＤ３６を発光させるための近赤外光発光電圧Ｅ_Ｉとが、それぞれ一時記憶部６７に記憶される。

次に、カラープリンタ１０において、各トナー濃度を検出して印刷条件を調整する濃度制御処理の流れについて、説明する。
図１２は、本発明に係るカラープリンタの実施例１における濃度制御動作を示すフローチャートである。

カラープリンタ１０において、プリンタ制御部５４は、濃度制御処理を実行するために、まず、濃度検出指示を濃度検出装置６０に送出する。
濃度検出装置６０は、プリンタ制御部５４から濃度検出指示を受けると、濃度センサ３０の較正処理を行う（ステップＳ２０１）。濃度検出装置６０は、図９に示されるステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理を実行し、赤色光発光電圧Ｅ_Ｒ及び近赤外光発光電圧Ｅ_Ｉを一時記憶部６７に記憶する。

続いて、コントローラ部５９は、濃度検出処理のためのトナーパッチ６８を形成すべく、形成要求をプリンタ制御部５４に送出する。
プリンタ制御部５４は、この形成要求を受けて、各部の制御を行い、現像ユニット１５Ｋ、１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃによるトナーパッチ６８の形成を行う。感光ドラム１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ及び１６Ｃの表面には、それぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンのトナーパッチ６８Ｋ、６８Ｙ、６８Ｍ及び６８Ｃが形成され、記録媒体を搬送しない転写ベルト２５の表面に、これらのトナーパッチ６８Ｋ、６８Ｙ、６８Ｍ及び６８Ｃが直接転写される（ステップＳ２０２）。

図１３は、トナーパッチの転写例を示す図（その２）である。
濃度検出処理には、図１０に示される３階調のトナーパッチが使用される。転写ベルト２５の中央には、まず、図１０（ａ）に示される露光面積率２５％のトナーパッチ、即ち２５％パッチ６８−１が、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に転写される。続いて、図１０（ｂ）に示される露光面積率５０％のトナーパッチ、即ち５０％パッチ６８−２が、同じく、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に転写される。そして、図１０（ｃ）に示される露光面積率１００％のトナーパッチ、即ち１００％パッチ６８−３が、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に転写される。

この転写ベルト２５（図１３）は、図３（ｂ）に示されるように、各トナーパッチ６８が濃度センサ３０に対向すべく回転走行される。そして、シアンの２５％パッチ６８Ｃ−１が濃度センサ３０に対向する位置に到達すると、濃度検出装置６０において、コントローラ部５９が、近赤外ＬＥＤ３６を点灯すべく出力を行う。コントローラ部５９は、一時記憶部６７に記憶されている近赤外光発光電圧Ｅ_Ｉを読み出して、該近赤外光発光電圧Ｅ_Ｉと出力ＯＮ信号とを、Ｄ／Ａコンバータ５６へ入力する。この入力を受けて、Ｄ／Ａコンバータ５６が、出力端子６４から近赤外ＬＥＤ３６への出力を行う。これにより、近赤外ＬＥＤ３６は点灯し、Ａ／Ｄコンバータ５５には、フォトダイオード３７からの検出電圧が入力端子６１を介して入力する。Ａ／Ｄコンバータ５５は、フォトダイオード３７からの出力の立ち上がり波形が安定して、検出電圧の変化が殆どなくなるタイミングにおいて、該検出電圧を変換して、変換電圧をコントローラ部５９に出力する。そして、コントローラ部５９が、変換電圧をオフセット補正した拡散反射検出電圧を、一時記憶部６７に記憶する。なお、近赤外ＬＥＤ３６は、図９に示した較正処理実行時と同様に、パルス発光される。
このように、濃度検出装置６０は、シアン、マゼンタ及びイエローの各２５％パッチ６８Ｃ−１、６８Ｍ−１及び６８Ｙ−１に対して、近赤外光を照射して、該２５％パッチ６８Ｃ−１、６８Ｍ−１及び６８Ｙ−１からの拡散反射光の受光及び拡散反射検出電圧の記憶を行う（ステップＳ２０３）。

続いて、ブラックの２５％パッチ６８Ｋ−１が濃度センサ３０に対向する位置に到達すると、コントローラ部５９は、赤色ＬＥＤ３５を点灯すべく出力を行う。コントローラ部５９は、一時記憶部６７に記憶されている赤色光発光電圧Ｅ_Ｒを読み出して、該赤色光発光電圧Ｅ_Ｒと出力ＯＮ信号とを、Ｄ／Ａコンバータ５６へ入力する。この入力を受けて、Ｄ／Ａコンバータ５６が、出力端子６３から赤色ＬＥＤ３５への出力を行う。これにより、赤色ＬＥＤ３５はパルス発光され、Ａ／Ｄコンバータ５５には、フォトダイオード３７からの検出電圧が入力端子６１を介して入力する。Ａ／Ｄコンバータ５５は、フォトダイオード３７からの出力の立ち上がり波形が安定して、検出電圧の変化が殆どなくなるタイミングにおいて、該検出電圧を変換して、変換電圧をコントローラ部５９に出力する。そして、コントローラ部５９が、変換電圧をオフセット補正した正反射検出電圧を、一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ２０４）。

次に、濃度検出装置６０は、ステップＳ２０３と同様の動作を、５０％パッチ６８−２に対して実施する。即ち、濃度検出装置６０は、近赤外ＬＥＤ３６を点灯して、シアン、マゼンタ及びイエローの各５０％パッチ６８Ｃ−２、６８Ｍ−２及び６８Ｙ−２に対して近赤外光を照射し、該５０％パッチ６８Ｃ−２、６８Ｍ−２及び６８Ｙ−２からの拡散反射光を受光して、拡散反射検出電圧を記憶する（ステップＳ２０５）。

また、濃度検出装置６０は、ステップＳ２０４と同様の動作を、５０％パッチ６８−２に対して実施する。即ち、濃度検出装置６０は、赤色ＬＥＤ３５を点灯して、ブラックの５０％パッチ６８Ｋ−２が転写された転写ベルト２５に対して赤色光を照射し、転写ベルト２５からの正反射光を受光して、正反射検出電圧を記憶する（ステップＳ２０６）。

続いて、濃度検出装置６０は、ステップＳ２０３と同様の動作を、１００％パッチ６８−３に対して実施する。即ち、濃度検出装置６０は、近赤外ＬＥＤ３６を点灯して、シアン、マゼンタ及びイエローの各１００％パッチ６８Ｃ−３、６８Ｍ−３及び６８Ｙ−３に対して近赤外光を照射し、該１００％パッチ６８Ｃ−３、６８Ｍ−３及び６８Ｙ−３からの拡散反射光を受光して、拡散反射検出電圧を記憶する（ステップＳ２０７）。

更に、濃度検出装置６０は、ステップＳ２０４と同様の動作を、１００％パッチ６８−３に対して実施する。即ち、濃度検出装置６０は、赤色ＬＥＤ３５を点灯して、ブラックの１００％パッチ６８Ｋ−３に対して赤色光を照射し、転写ベルト２５からの正反射光を受光して、正反射検出電圧を記憶する（ステップＳ２０８）。

そして、コントローラ部５９は、ステップＳ２０３からステップＳ２０８までの処理において検出された４色３階調の各トナーパッチ６８に対応する検出電圧、即ち正反射検出電圧及び拡散反射検出電圧を、それぞれ、変換部５８によりトナー濃度に変換する（ステップＳ２０９）。コントローラ部５９は、変換された各トナー濃度を、プリンタ制御部５４に通知する。

そして、プリンタ制御部５４は、コントローラ部５９から通知された各トナー濃度に基づいて、印刷条件の調整を行う（ステップＳ２１０）。プリンタ制御部５４は、例えば、高圧制御部５０を制御して、検出された各トナー濃度とターゲット濃度との差分から、必要な現像バイアス変化量を演算し、現像バイアス制御部５２に通知する。或いは、プリンタ制御部５４は、ＬＥＤヘッドインタフェース部４０を制御して、潜像エネルギー量の変換を行う。また、プリンタ制御部５４は、コマンド／画像処理部３９においてスクリーン処理の面積率を変更して、ガンマ特性を調整する。これにより、カラープリンタ１０における濃度制御処理が終了する。

上記のように、濃度検出装置６０において、濃度センサ３０の較正処理により検知された赤色光発光電圧Ｅ_Ｒ及び近赤外光発光電圧Ｅ_Ｉにより、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６が発光され、各色のトナーパッチのトナー濃度が検出される。そして、カラープリンタ１０において、これらのトナー濃度を用いた濃度制御が実行される。

以上のように、本実施例の濃度検出装置は、シアンのトナーパッチに赤色光及び近赤外光を照射して、濃度センサの較正処理を実行するので、拡散反射のない黒色の転写ベルトや、中間転写体、或いは中間転写ベルトを利用した較正処理の実施が可能となる。したがって、濃度検出用パターンや反射部等を設けずとも、濃度検出処理毎に較正処理用のトナーパッチの形成及び転写を行って、濃度センサの較正が可能となるので、経時劣化の影響を受けることなく、また、温度変化による濃度センサの特性変動を較正して、常に精度の高い濃度検出が可能となる。また、赤色光及び近赤外光を受光可能な安価な受光素子を利用できるので、低コスト化が可能となる。そして、この濃度検出装置を備える本実施例のカラープリンタは、常に適切な濃度制御が可能となるので、良質なカラー画像を安定的に形成できる。

なお、本実施例では、濃度検出処理に使用するトナー像として、露光面積率が２５％、５０％及び１００％のトナーパッチが採用されたが、これに限定されない。
また、本実施例では、任意のトナー濃度のトナーパッチを利用して較正処理が実施されたが、正反射光により検出されるトナー濃度が所定のトナー濃度となるべく、予め現像バイアスやＬＥＤヘッド光量を調整しても良い。この場合、該トナー濃度のトナーパッチを利用して、拡散反射の較正処理が実施される。

図１４は、本発明の実施例２に係るカラープリンタの機能構成を示すブロック図である。
本実施例のカラープリンタ７０は、濃度検出装置７１において、Ｄ／Ａコンバータ５６に代えて電源供給部７４を設ける構成と、補正部８０を追加する構成とが、実施例１とは異なる。
なお、本実施例において、実施例１と同一の構成については同一の符号で示し、これらについての詳しい説明を省略する。

カラープリンタ７０は、図１４に示されるように、ホストインタフェース部３８、コマンド／画像処理部３９、ＬＥＤヘッドインタフェース部４０、モータ制御部４１、定着器温度制御部４７、高圧制御部５０、帯電バイアス制御部５１、現像バイアス制御部５２、転写バイアス制御部５３、濃度検出装置７１及びプリンタ制御部７２を備えている。

濃度検出装置７１は、図１４に示されるように、濃度センサ７３、Ａ／Ｄコンバータ５５、電源供給部７４、反射検出特性記憶部５７、変換部５８、一時記憶部６７、補正部８０及びコントローラ部７５を備えている。

図１５は、実施例２の濃度センサを含む回路図である。
本実施例の濃度センサ７３は、図３に示されるように、赤色ＬＥＤ３５、近赤外ＬＥＤ３６及びフォトダイオード３７を有し、図１５に示されるように、Ａ／Ｄコンバータ５５及び電源供給部７４に接続されている。

電源供給部７４は、赤色ＬＥＤ３５に５Ｖの電源を供給する出力端子７６と、近赤外ＬＥＤ３６に５Ｖの電源を供給する出力端子７７とを有する。電源供給部７４による電源供給のＯＮ／ＯＦＦは、コントローラ部７５により制御される。赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６は、電源供給部７４による電源の供給を受けて、点灯する。

電源の供給を受けた赤色ＬＥＤ３５が点灯して、転写ベルト２５に赤色光が照射されると、フォトダイオード３７が該赤色光の転写ベルト２５からの正反射光を受光して、電圧を出力する。この出力は、オペアンプ６２により増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に入力して検出される。

赤色ＬＥＤ３５には、制限抵抗７８が接続されている。制限抵抗７８は、抵抗値を変更可能な可変抵抗器からなり、この抵抗値を変更することにより、赤色ＬＥＤ３５の発光量を調整可能である。制限抵抗７８の抵抗値は、本実施例では、トナーパッチ６８が転写されていない転写ベルト２５の表面に、赤色ＬＥＤ３５から赤色光が照射された場合に、Ａ／Ｄコンバータ５５により検出される検出電圧をオフセット補正した正反射検出電圧が、常温（２５℃）において３．０００Ｖとなるように、調整されている。

同様に、電源の供給を受けた近赤外ＬＥＤ３６が点灯して、トナーパッチ６８の形成された転写ベルト２５に近赤外光が照射されると、フォトダイオード３７が該近赤外光のトナーパッチ６８からの拡散反射光を受光して、電圧を出力する。この出力は、オペアンプ６２により増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ５５の入力端子６１に入力して検出される。

近赤外ＬＥＤ３６には、制限抵抗７９が接続されている。制限抵抗７９は、抵抗値を変更可能な可変抵抗器からなり、この抵抗値を変更することにより、近赤外ＬＥＤ３６の発光量を調整可能である。制限抵抗７９の抵抗値は、本実施例では、トナー濃度が１．０となるシアンの５０％パッチ６８Ｃ−２（図１０（ｂ））が形成されている転写ベルト２５に、近赤外ＬＥＤ３６から近赤外光が照射された場合に、Ａ／Ｄコンバータ５５により検出される検出電圧をオフセット補正した拡散反射検出電圧が、常温（２５℃）において１．７５０Ｖとなるように、調整されている。

補正部８０は、コントローラ部７５から通知された電圧値やトナー濃度値を補正するための演算を行って、演算結果をコントローラ部７５に通知する。

コントローラ部７５は、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６を点灯すべく、電源供給部７４に対して、出力端子７６及び出力端子７７の何れかを指定して、該出力端子からの電源供給のＯＮ／ＯＦＦを指示する供給ＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する。また、コントローラ部７５は、Ａ／Ｄコンバータ５５から変換電圧を入力されると、該変換電圧をトナーの色や反射光の種類を示すデータと共に、変換部５８へ転送する。更に、コントローラ部７５は、変換部５８から受けたトナー濃度を、プリンタ制御部７２へ送る。

プリンタ制御部７２は、コマンド／画像処理部３９から受けたコマンドに基づいて、カラープリンタ７０の各部の制御を行う。また、プリンタ制御部７２は、調整部として、濃度検出装置７１により検出されたトナー濃度に基づいて、印刷条件を調整すべく、高圧制御部５０やＬＥＤヘッドインタフェース部４０、コマンド／画像処理部３９等の制御を行う。

続いて、本実施例のカラープリンタ７０の動作について、説明する。
ここでは、カラープリンタ７０において、各トナー濃度を検出して印刷条件を調整する濃度制御処理の流れについて、説明する。
図１６は、本発明に係るカラープリンタの実施例２における濃度制御動作を示すフローチャートである。

初期状態において、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６は、共に消灯している。このカラープリンタ７０において、プリンタ制御部７２が、濃度制御処理を実行するために、まず、濃度検出指示を濃度検出装置７１へ送出する。
濃度検出指示を受けた濃度検出装置７１は、赤色ＬＥＤ３５及び近赤外ＬＥＤ３６を消灯したまま、暗電位の測定を実行する。測定された暗電位は、一時記憶部６７に記憶される（ステップＳ１０１）。

続いて、コントローラ部７５が、赤色ＬＥＤ３５を点灯すべく、出力端子７６への供給ＯＮ信号を、電源供給部７４へ送出する。この供給ＯＮ信号を受けて、電源供給部７４は、赤色ＬＥＤ３５への５Ｖ電源の供給を実施する。これにより、赤色ＬＥＤ３５は点灯し、Ａ／Ｄコンバータ５５には、フォトダイオード３７からの検出電圧が、入力端子６１を介して入力する。Ａ／Ｄコンバータ５５は、該検出電圧を１２ｂｉｔのデジタル値に変換した変換電圧を、コントローラ部７５に出力する。そして、コントローラ部７５が、変換電圧から暗電位を差し引いてオフセット補正した電圧値を、基準電圧として一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ３０１）。本実施例では、基準電圧として３．１２５Ｖが記憶される。

図１７は、検出結果の一例を示す図である。
図１７（ａ）には、一時記憶部６７に記憶される検出結果の一例が示されている。この検出結果には、赤色ＬＥＤ３５の発光時に検出された検出電圧をオフセット補正した正反射検出電圧と、近赤外ＬＥＤ３６の発光時に検出された検出電圧をオフセット補正した拡散反射検出電圧とが、それぞれ含まれている。正反射検出電圧には、転写ベルト２５の表面に、露光面積率２５％、５０％及び１００％のブラック或いはシアンのトナーパッチ６８が形成されている場合についての検出結果と、トナーパッチ６８が形成されていない場合、即ち転写ベルト２５の表面に直接、赤色光が照射された場合についての検出結果とが、それぞれ含まれている。トナーパッチ６８が形成されていない場合の正反射検出電圧は、上記した基準電圧に対応している。また、拡散反射検出電圧には、露光面積率２５％、５０％及び１００％のシアン、マゼンタ或いはイエローのトナーパッチ６８が形成されている場合についての検出結果が、それぞれ含まれている。

続いて、コントローラ部７５は、濃度検出処理のためのトナーパッチ６８を形成すべく、形成要求をプリンタ制御部７２に送出する。
プリンタ制御部７２は、この形成要求を受けて、各部の制御を行い、３階調４色のトナーパッチ６８を、転写ベルト２５の表面に、図１３に示されるように転写する（ステップＳ２０２）。転写ベルト２５には、２５％パッチ６８−１、５０％パッチ６８−２及び１００％パッチ６８−３が、それぞれ、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順に転写される（図１３）。

この転写ベルト２５（図１３）は、図３（ｂ）に示されるように、各トナーパッチ６８が濃度センサ３０に対向すべく回転走行される。そして、シアンの２５％パッチ６８Ｃ−１が濃度センサ３０に対向する位置に到達すると、濃度検出装置７１において、コントローラ部７５が、赤色ＬＥＤ３５を点灯すべく出力を行う。コントローラ部７５は、出力端子７６への供給ＯＮ信号を、電源供給部７４へ送出する。この供給ＯＮ信号を受けて、電源供給部７４は、赤色ＬＥＤ３５への５Ｖ電源の供給を実施する。これにより、赤色ＬＥＤ３５は点灯し、Ａ／Ｄコンバータ５５には、フォトダイオード３７からの検出電圧が、入力端子６１を介して入力する。Ａ／Ｄコンバータ５５は、フォトダイオード３７からの出力の立ち上がり波形が安定して、検出電圧の変化が殆どなくなるタイミングにおいて、該検出電圧を変換して、変換電圧をコントローラ部７５に出力する。そして、コントローラ部７５が、変換電圧から暗電位を差し引いてオフセット補正した電圧値を、シアンの２５％パッチ６８Ｃ−１に対応する正反射検出電圧として、一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ３０２）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、正反射検出電圧１．９６５Ｖが、一時記憶部６７に記憶される。

シアンの２５％パッチ６８Ｃ−１に対する正反射検出電圧の検出に続けて、コントローラ部７５は、近赤外ＬＥＤ３６を点灯すべく出力を行う。コントローラ部７５は、出力端子７７への供給ＯＮ信号を、電源供給部７４へ送出する。この供給ＯＮ信号を受けて、電源供給部７４は、近赤外ＬＥＤ３６への５Ｖ電源の供給を実施する。これにより、近赤外ＬＥＤ３６は点灯し、Ａ／Ｄコンバータ５５には、フォトダイオード３７からの検出電圧が、入力端子６１を介して入力する。Ａ／Ｄコンバータ５５は、該検出電圧を変換して、変換電圧をコントローラ部７５に出力する。そして、コントローラ部７５が、変換電圧から暗電位を差し引いてオフセット補正した電圧値を、シアンの２５％パッチ６８Ｃ−１に対応する拡散反射検出電圧として、一時記憶部６７に記憶する（ステップＳ３０３）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、拡散反射検出電圧０．６８８Ｖが、一時記憶部６７に記憶される。

濃度検出装置７１は、続いて、マゼンタ及びイエローの２５％パッチ６８Ｍ−１及び６８Ｙ−１に対して、近赤外光を照射して、該２５％パッチ６８Ｍ−１及び６８Ｙ−１からの拡散反射光の受光及び拡散反射検出電圧の記憶を行う（ステップＳ３０３）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、マゼンタの２５％パッチ６８Ｍ−１に対応する拡散反射検出電圧０．７７８Ｖと、イエローの２５％パッチ６８Ｙ−１に対応する拡散反射検出電圧０．７６１Ｖとが、それぞれ一時記憶部６７に記憶される。

次に、濃度検出装置７１は、ステップＳ３０２と同様の動作を、ブラックの２５％パッチ６８Ｋ−１に対して実施し、正反射検出電圧の検出を行う。即ち、赤色ＬＥＤ３５が点灯し、ブラックの２５％パッチ６８Ｋ−１が形成された転写ベルト２５に赤色光が照射され、転写ベルト２５からの正反射光が受光される。そして、一時記憶部６７には、正反射検出電圧が記憶される（ステップＳ３０４）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、ブラックの２５％パッチ６８Ｋ−１対応する正反射検出電圧１．４３８Ｖが、一時記憶部６７に記憶される。

続いて、濃度検出装置７１は、シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２に対して、赤色光を照射して、該トナーパッチ６８Ｃ−２からの正反射光の受光及び正反射検出電圧の記憶を行う（ステップＳ３０４）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２に対応する正反射検出電圧０．９７３Ｖが、一時記憶部６７に記憶される。

シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２に対する正反射検出電圧の検出に続けて、濃度検出装置７１は、ステップＳ３０３と同様の動作を、シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２、マゼンタの５０％パッチ６８Ｍ−２及びイエローの５０％パッチ６８Ｙ−２に対して実施し、拡散反射検出電圧の検出を行う（ステップＳ３０５）。濃度検出装置７１は、近赤外ＬＥＤ３６を点灯して、シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２、マゼンタの５０％パッチ６８Ｍ−２及びイエローの５０％パッチ６８Ｙ−２に対して近赤外光を照射し、該５０％パッチ６８Ｃ−２、６８Ｍ−２及び６８Ｙ−２からの拡散反射光の受光及び拡散反射検出電圧の記憶を行う（ステップＳ３０５）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２に対応する拡散反射検出電圧１．３０１Ｖ、マゼンタの５０％パッチ６８Ｍ−１に対応する拡散反射検出電圧１．５９３Ｖ、イエローの５０％パッチ６８Ｙ−１に対応する拡散反射検出電圧１．２６３Ｖが、それぞれ一時記憶部６７に記憶される。

次に、濃度検出装置７１は、ステップＳ３０４と同様の動作を、ブラックの５０％パッチ６８Ｋ−２及びシアンの１００％パッチ６８Ｃ−３に対して実施し、正反射検出電圧の検出を行う（ステップＳ３０６）。濃度検出装置７１は、赤色ＬＥＤ３５を点灯して、正反射光の受光及び正反射検出電圧の記憶を行う。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、ブラックの５０％パッチ６８Ｋ−２に対応する正反射検出電圧０．４８２Ｖ、シアンの１００％パッチ６８Ｃ−３に対応する正反射検出電圧０．０７２Ｖが、それぞれ一時記憶部６７に記憶される。

更に、濃度検出装置７１は、ステップＳ３０３と同様の動作を、シアンの１００％パッチ６８Ｃ−３、マゼンタの１００％パッチ６８Ｍ−３及びイエローの１００％パッチ６８Ｙ−３に対して実施し、拡散反射検出電圧の検出を行う（ステップＳ３０７）。濃度検出装置７１は、近赤外ＬＥＤ３６を点灯して、シアンの１００％パッチ６８Ｃ−３、マゼンタの１００％パッチ６８Ｍ−３及びイエローの１００％パッチ６８Ｙ−３に対して近赤外光を照射し、拡散反射光の受光及び拡散反射検出電圧の記憶を行う（ステップＳ３０５）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、シアンの１００％パッチ６８Ｃ−３に対応する拡散反射検出電圧２．７３８Ｖ、マゼンタの１００％パッチ６８Ｍ−３に対応する拡散反射検出電圧２．６２３Ｖ、イエローの１００％パッチ６８Ｙ−３に対応する拡散反射検出電圧２．３４８Ｖが、それぞれ一時記憶部６７に記憶される。

そして、濃度検出装置７１は、ブラックの１００％パッチ６８Ｋ−３に対して、赤色光を照射して、正反射検出電圧の検出を行う（ステップＳ３０８）。本実施例では、図１７（ａ）に示されるように、ブラックの１００％パッチ６８Ｋ−３に対する正反射検出電圧０．０５３Ｖが、一時記憶部６７に記憶される。

露光面積率２５％、５０％及び１００％の３階調の各トナーパッチ６８に対して、シアン及びブラックに対応する正反射検出電圧と、シアン、マゼンタ及びイエローに対応する拡散反射検出電圧との検出処理が完了すると、コントローラ部７５は、補正部８０を制御して、正反射検出電圧の補正処理を実施させる。補正部８０は、以下に示す手順で、正反射検出電圧の補正を行う（ステップＳ３０９）。

まず、補正部８０は、基準電圧の補正を行う。前述したように、制限抵抗７８の抵抗値は、常温での基準電圧が３．０Ｖとなるべく調整されている。この３．０Ｖを、基準電圧の期待値とする。本実施例において、基準電圧の測定値は、図１７（ａ）に示されるように、３．１２５Ｖとなっている。補正部８０は、基準電圧の期待値と測定値との比ｒ＝３．０／３．１２５＝０．９６００を演算する。

続いて、補正部８０は、一時記憶部６７に記憶されている各正反射検出電圧の測定値に、上記した演算値ｒを乗じて、正反射補正電圧の演算を行う。各正反射補正電圧の演算値を、図１７（ｂ）に示す。正反射補正電圧の演算値は、図１７（ａ）に示される正反射検出電圧の測定値と比較して、４．００％低い値となる。正反射補正電圧の各演算値は、コントローラ部７５を介して一時記憶部６７に記憶される。

次に、コントローラ部７５は、変換部５８を制御して、正反射補正電圧と拡散反射検出電圧とを、それぞれ、トナー濃度に変換させる（ステップＳ３１０）。変換部５８は、図１７（ｂ）に示される各正反射補正電圧と、図１７（ａ）に示される各拡散反射検出電圧とを、反射検出特性記憶部５７に記憶されている反射検出特性に基づいて、トナー濃度に変換する。変換部５８により変換されたトナー濃度を、図１７（ｃ）に示す。これらのトナー濃度は、コントローラ部７５を介して一時記憶部６７に記憶される。

続いて、コントローラ部７５は、補正部８０により、拡散反射検出電圧から変換されたトナー濃度の補正を行う（ステップＳ３１１）。正反射光に対する検出結果は、ステップＳ３０９において、補正が行われている。そこで、補正部８０は、まず、正反射光補正電圧から変換されたシアンのトナー濃度を補正値として、該補正値を用いて、拡散反射検出電圧から変換されたシアンのトナー濃度、即ち変換値の補正を行う。補正部８０は、まず、シアンの２５％パッチ６８Ｃ−１に対応するトナー濃度の補正値と変換値との比Ｒ_１＝０．３７／０．３９を演算する。同様に、補正部８０は、シアンの５０％パッチ６８Ｃ−２に対応するトナー濃度の補正値と変換値との比Ｒ_２＝０．７０／０．７４及びシアンの１００％パッチ６８Ｃ−３に対応するトナー濃度の補正値と変換値との比Ｒ_３＝１．５５／１．６４を演算する。そして、補正部８０は、これらの演算値を加え合わせて、Ｒ＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_３＝０．９４６５９５を演算する。

続いて、補正部８０は、一時記憶部６７に記憶されている各拡散反射検出電圧から変換されたトナー濃度の変換値に、上記した演算値Ｒを乗じて、補正トナー濃度の演算を行う。各補正トナー濃度の演算値を、図１７（ｄ）に示す。各補正トナー濃度の演算値は、図１７（ｃ）に示されるトナー濃度の変換値と比較して、５．３４％低い値となる。補正トナー濃度の各演算値は、コントローラ部７５を介して一時記憶部６７に記憶される。

そして、コントローラ部７５は、図１７（ｃ）に示されるブラック及びシアンの各トナー濃度と、図１７（ｄ）に示されるマゼンタ及びイエローの各補正トナー濃度とを、トナー濃度として、プリンタ制御部７２に通知する。

そして、プリンタ制御部７２は、コントローラ部７５から通知された各トナー濃度に基づいて、印刷条件の調整を行う（ステップＳ２１０）。これにより、カラープリンタ７０における濃度制御処理が終了する。

上記のように、濃度検出装置７１によりトナー濃度が検出され、カラープリンタ７０において、これらのトナー濃度を用いた濃度制御が実行される。

以上のように、本実施例の濃度検出装置は、赤色ＬＥＤ及び近赤外ＬＥＤの発光量を予め調整しておき、正反射光及び拡散反射光の受光量を検出した後、シアンのトナーパッチに対する各検出値に基づいて、較正のための補正処理を行って、各色のトナー濃度を検出するので、各ＬＥＤによる発光回数及びフォトダイオードによる受光回数をそれぞれ低減し、濃度センサの劣化を抑制可能となる。また、濃度検出処理毎に補正処理を実施するので、経時劣化や温度変化、製造バラツキ等の影響を受けない精度の高い濃度検出が可能となる。

なお、本実施例では、濃度検出処理に使用するトナー像として、露光面積率が２５％、５０％及び１００％のトナーパッチが採用されたが、これに限定されない。

上記実施例では、本発明の画像形成装置をカラープリンタに適用した場合について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。即ち、マルチファンクションプリンタや複写機等に適用することも可能である。

本発明の実施例１に係るカラープリンタの機能構成を示すブロック図である。 本発明に係るカラープリンタの概略構成図である。 濃度センサの模式図である。 赤色ＬＥＤの発光特性を示す図である。 近赤外ＬＥＤの発光特性を示す図である。 フォトダイオードの受光特性を示す図である。 実施例１の濃度センサを含む回路図である。 反射検出特性を示す図である。 本発明に係る濃度検出装置の実施例１における較正動作を示すフローチャートである。 濃度検出処理に使用されるトナーパッチの例を示す図である。 トナーパッチの転写例を示す図（その１）である。 本発明に係るカラープリンタの実施例１における濃度制御動作を示すフローチャートである。 トナーパッチの転写例を示す図（その２）である。 本発明の実施例２に係るカラープリンタの機能構成を示すブロック図である。 実施例２の濃度センサを含む回路図である。 本発明に係るカラープリンタの実施例２における濃度制御動作を示すフローチャートである。 検出結果の一例を示す図である。

符号の説明

１０、７０ カラープリンタ
６０、７１ 濃度検出装置
３０、７３ 濃度センサ
３５ 赤色ＬＥＤ
３６ 近赤外ＬＥＤ
３７ フォトダイオード

Claims (9)

1. 像担持体上に形成された像の濃度を検出するための濃度検出装置であって、
   正反射光を検出するために、前記像が形成された前記像担持体に対して光を照射する第一発光部と、
   拡散反射光を検出するために、前記像が形成された前記像担持体に対して光を照射する第二発光部と、
   前記第一発光部からの照射光の前記像担持体からの正反射光と、前記第二発光部からの照射光の前記像からの拡散反射光とを受光して、正反射光量及び拡散反射光量を検出する受光部と、
   検出された正反射光量に基づいて、前記像の濃度を第一濃度値として検出する第一濃度検出部と、
   検出された前記拡散反射光量に基づいて、前記像の濃度を第二濃度値として検出する第二濃度検出部と、
   前記第一濃度値と前記第二濃度値とを一致させるべく前記第二発光部の出力を制御する制御部とを備える
   ことを特徴とする濃度検出装置。
2. 前記制御部は、前記第二発光部による照射光量を調整することにより、前記出力の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
3. 前記制御部は、前記第一濃度値及び前記第二濃度値に基づく補正値を用いて、前記出力の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
4. 前記第一発光部は、赤色光を発光する赤色ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
5. 前記第二発光部は、近赤外光を発光する近赤外ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
6. 前記像担持体は、感光体から像が転写される転写体からなることを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
7. 前記像は、シアントナーからなるシアントナー像であることを特徴とする請求項１記載の濃度検出装置。
8. 前記シアントナー像は、露光面積率が５０％のトナーパッチからなることを特徴とする請求項７記載の濃度検出装置。
9. 請求項１記載の濃度検出装置と、画像形成条件に基づいて画像形成を行う画像形成部とを備える画像形成装置において、
   前記濃度検出装置により検出された像の濃度に基づいて、前記画像形成部による画像形成条件を調整する調整部を更に備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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