JP2018066904A - 画像形成装置、画像濃度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ光による光学センサの感度特性の変化を抑制して画像濃度を検出する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０９に形成された測定用画像を測定して測定結果を表すアナログ検出値を出力する光学センサ１１３及び制御系統を備える。光学センサ１１３は、発光素子及び受光素子を備える。制御系統は、発光素子の駆動電流と発光素子から受光素子に直接受光される漏れ光量に関するプロフィールデータを格納するメモリを備える。制御系統は、測定用画像の測定時の発光素子の駆動電流に応じた漏れ光量をプロフィールデータに基づいて検出し、漏れ光量と測定用画像の測定結果であるアナログ検出値とにより測定用画像の画像濃度を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真プロセス方式の画像形成装置に関する。

電子写真プロセス方式の画像形成装置は、像担持体に形成したトナー像の画像濃度を、発光素子及び受光素子を有する光学センサにより測定し、測定結果に応じて画像濃度を適切に調整する機能を備える。光学センサは、トナーによる汚れや発光素子の経年変化に対して、発光素子の駆動電流を定期的に調整することで、測定結果である検出値が所定の範囲内で一定に保たれるように制御される（特許文献１）。像担持体上のトナー像のトナー付着量が変化すると、像担持体からの反射光量が変化する。光学センサは、トナー像の画像濃度によって変化する像担持体からの反射光量の変化を測定する。光学センサは、発光素子の光量を調整するために、像担持体部分の検出値が所定の範囲内になるように、発光素子の駆動電流が調整される。所定枚数のプリント動作後や起動時に発光素子の駆動電流が調整されることで、光学センサは、トナーによる汚れや経年変化による発光素子の光量変化が測定結果へ影響することを抑制する。

１枚の基板に発光素子と受光素子とが実装された表面実装型の光学センサは、小型化や低コスト化が可能である。表面実装用の発光素子及び受光素子は、基板表面に直接実装されるので、砲弾型の素子のように樹脂で周囲を覆う構造がとりにくい。そのために発光素子からの照射光は、基板表面を伝搬して基板内層に侵入し、受光素子に到達する可能性がある。発光素子から受光素子に到達する光を「漏れ光」という。漏れ光量は、部品公差や組み立て精度のばらつきにより、個々の光学センサで異なる。

特開２００８−２０９８２１号公報

漏れ光が生じる光学センサでは、測定結果である検出値が所定の範囲内で一定に保たれるように制御される場合に、像担持体部分の検出値に光学センサの個体差が生じない。しかしながらトナー像部分の画像濃度が高くなると、漏れ光量の影響により、検出値に光学センサの個体差が生じ、出力オフセットが高く、且つ、ばらつきが大きくなる。また、漏れ光量は、光学センサの個体差の他に、トナー汚れによる影響を抑制するために発光素子の駆動電流を増加させたり、受光素子の出力ゲインを上げた場合も増加することが実験によって分かった。そのために、同じ光学センサであっても漏れ光量の増加とともに、光学センサの特性が変化する可能性がある。このように光学センサは、漏れ光量により感度特性の個体差が大きくなり、発光素子の駆動電流調整や受光素子の出力ゲイン切り替えを行うたびに感度特性が変化する。光学センサの感度特性の変化は、画像濃度の正確な測定を困難にし、正確な濃度補正を妨害する。その結果、画像形成装置が形成する画像の画質が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、漏れ光による光学センサの感度特性の変化を抑制して画像濃度を高精度に検出することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、所定の像担持体に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に向けて所定の駆動電流に応じた光量で光を照射する発光手段及び前記像担持体で反射された光を受光する受光手段を有し、前記受光手段で受光した光量に応じたアナログ検出値を出力する測定手段と、前記発光手段の駆動電流と前記発光手段から前記受光手段に直接受光される漏れ光量に関するプロフィールデータを格納する格納手段と、前記画像形成手段により前記像担持体に形成された測定用画像を、前記発光手段を所定の第１駆動電流で発光させて測定し、前記測定手段から前記測定用画像の測定結果として第１アナログ検出値を取得し、前記第１駆動電流に応じた漏れ光量を前記プロフィールデータに基づいて検出し、検出した前記漏れ光量と前記第１アナログ検出値とにより前記測定用画像の画像濃度を検出する濃度検出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、プロフィールデータに基づいて検出され漏れ光量と第１アナログ検出値とにより測定用画像の画像濃度を検出するために、漏れ光による光学センサの感度特性の変化を抑制して画像濃度を検出することが可能となる。

画像形成装置の構成図。 露光器の説明図。 制御系統の構成図。 （ａ）、（ｂ）は光学センサの説明図。 光学センサの特性図。 発光量と漏れ光量との関係図。 （ａ）、（ｂ）は目標光量設定の説明図。 濃度補正処理を表すフローチャート。 光学センサの特性値の測定処理を表すフローチャート。 周囲温度に応じた光学センサの特性図。

以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

（構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置１００の構成図である。この画像形成装置１００は、電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００はリーダ部１０１及びプリンタ部１０２を備える。リーダ部１０１は、例えばスキャナであり、原稿から読み取った原稿画像に基づいて画像データを生成する。プリンタ部１０２は、リーダ部１０１で生成された画像データに基づいて、シート等の記録媒体に画像を形成する。

プリンタ部１０２は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備える。各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、同様の構成を備えており、形成するトナー像の色が異なるのみである。

画像形成ステーションＹは、ドラム状の感光体であり、イエローのトナー像を担持する像担持体となる感光ドラム１０３ａを備える。感光ドラム１０３ａの周囲には、帯電器１０４ａ、露光器１０５ａ、現像器１０６ａ、及びクリーナ１０７ａが設けられる。帯電器１０４ａは、感光ドラム１０３ａの表面を帯電させる。露光器１０５ａは、イエローの画像データに基づいて変調したレーザ光で帯電された感光ドラム１０３ａの表面を露光して、感光ドラム１０３ａに静電潜像を形成する。現像器１０６ａは、静電潜像をイエローのトナーで現像して、感光ドラム１０３ａ上にイエローのトナー像を形成する。クリーナ１０７ａは、後述の中間転写ベルト１０９へのトナー像の転写後に感光ドラム１０３ａ上に残留するトナーを清掃する。

画像形成ステーションＭは、感光ドラム１０３ｂ、帯電器１０４ｂ、露光器１０５ｂ、現像器１０６ｂ、及びクリーナ１０７ｂを備える。画像形成ステーションＭは、感光ドラム１０３ｂ上にマゼンタのトナー像を形成する。画像形成ステーションＣは、感光ドラム１０３ｃ、帯電器１０４ｃ、露光器１０５ｃ、現像器１０６ｃ、及びクリーナ１０７ｃを備える。画像形成ステーションＣは、感光ドラム１０３ｃ上にシアンのトナー像を形成する。画像形成ステーションＫは、感光ドラム１０３ｄ、帯電器１０４ｄ、露光器１０５ｄ、現像器１０６ｄ、及びクリーナ１０７ｄを備える。画像形成ステーションＫは、感光ドラム１０３ｄ上にブラックのトナー像を形成する。

各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下方には、中間転写体であり、各感光ドラム１０３ａ〜１０３ｄに形成された各色のトナー像が転写されて、フルカラーのトナー像を担持する中間転写ベルト１０９が設けられる。中間転写ベルト１０９も像担持体の一例である。中間転写ベルト１０９を挟んで各感光ドラム１０３ａ〜１０３ｄに対向する位置に、転写ブレード１０８ａ〜１０８ｄが設けられる。

感光ドラム１０３ａ上に形成されたイエローのトナー像は、転写ブレード１０８ａに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト１０９に転写される。感光ドラム１０３ｂ上に形成されたマゼンタのトナー像は、転写ブレード１０８ｂに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト１０９に転写される。感光ドラム１０３ｃ上に形成されたシアンのトナー像は、転写ブレード１０８ｃに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト１０９に転写される。感光ドラム１０３ｄ上に形成されたブラックのトナー像は、転写ブレード１０８ｄに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト１０９に転写される。これにより中間転写ベルト１０９上に各色のトナー像が形成される。

中間転写ベルト１０９は、二次転写ローラ１１０との間に二次転写部Ｔを形成する。中間転写ベルト１０９は、図中時計回りに回転しており、各感光ドラム１０３ａ〜１０３ｄから転写されたトナー像を二次転写部Ｔに搬送する。二次転写部Ｔには、トナー像が搬送されるタイミングに合わせて記録媒体が搬送される。記録媒体は、中間転写ベルト１０９と二次転写ローラ１１０との間を搬送されることで、中間転写ベルト１０９から各色のトナー像が一括転写される。

記録媒体の搬送方向下流側には、定着器１１１が設けられる。定着器１１１は、トナー像が転写された記録媒体に、トナー像を定着させる。定着器１１１は、例えば記録媒体を加熱及び加圧することでトナー像を記録媒体に定着させる。トナー像が定着された記録媒体は、定着器１１１から排紙ローラ１１２等により画像形成装置１００外に排出される。

なお、ブラックのトナー像を形成する画像形成ステーションＫは、中間転写ベルト１０９の回転方向において、他の有彩色の画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃよりも二次転写部Ｔ側に設けられる。このような配置により、モノクロ画像を形成する場合に、画像形成の指示から画像が形成された記録媒体の排出までの時間が抑制される。

中間転写ベルト１０９の回転方向において、画像形成ステーションＫよりも二次転写部Ｔ側に、光学センサ１１３及びサーミスタ１１４が設けられる。光学センサ１１３は、中間転写ベルト１０９に形成される濃度補正用のトナー画像である測定用画像の画像濃度を検出する。サーミスタ１１４は、光学センサ１１３の周囲の温度検出を行う温度センサである。

（露光器）
図２は、露光器１０５ａの説明図である。なお、露光器１０５ａと露光器１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄとは同様の構成である。ここでは露光器１０５ａについて説明を行い、露光器１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄについての説明は省略する。

露光器１０５ａは、光源である半導体レーザ２０１、コリメータレンズ２０２、開口絞り２０３、シリンドリカルレンズ２０４、回転多面鏡２０５、回転多面鏡駆動部２０６、トーリックレンズ２０７、及び回折光学素子２０８を備える。また、露光器１０５ａは、レーザ光が感光ドラム１０３ａを走査するタイミングを制御するために、反射ミラー２１０及びビーム検出器２０９を備える。

コリメータレンズ２０２は、半導体レーザ２０１から照射されたレーザ光を平行光束に変換する。開口絞り２０３は、通過するレーザ光の光束を制限する。シリンドリカルレンズ２０４は、レーザ光が走査する主走査方向に直交する副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り２０３を通過した光束を、回転多面鏡２０５の反射面に、主走査方向に長い楕円像として結像させる。回転多面鏡２０５は、回転多面鏡駆動部２０６により図中時計回りに一定速度で回転しており、反射面上に結像したレーザ光を感光ドラム１０３ａに向けて偏向する。トーリックレンズ２０７は、ｆθ特性を有する光学素子であり主走査方向と副走査方向とで異なる屈折率を有する。トーリックレンズ２０７の主走査方向の表裏の両レンズ面は非球面形状となっている。回折光学素子２０８は、ｆθ特性を有する光学素子であり主走査方向と副走査方向とで互いに異なる倍率を有する。

反射ミラー２１０は、感光ドラム１０３ａの画像形成領域外に相当する位置に設けられる。反射ミラー２１０は、回転多面鏡２０５により反射されたレーザ光をビーム検出器２０９へ向けて反射する。ビーム検出器２０９は、反射ミラー２１０によって反射されたレーザ光を検出することで、感光ドラム１０３ａ上の走査開始位置を指示するための走査タイミング信号を出力する。

感光ドラム１０３ａは、ドラム駆動部２１１によりドラム軸を中心に回転駆動される。感光ドラム１０３ａは、回転駆動される回転多面鏡２０５により偏向されたレーザ光のスポットが、ドラム軸に平行な方向を主走査方向として、回転多面鏡２０５の回転に応じて直線状に移動しながら照射される。これにより感光ドラム１０３ａの主走査方向への静電潜像の形成が行われる。感光ドラム１０３ａは、帯電器１０４ａにより表面が帯電されており、レーザ光が照射された部分の電位が変位して静電潜像となる。本実施形態の半導体レーザ２０１は、複数のレーザ光を照射するマルチビームレーザである。そのために、１回の走査により複数本のライン状の静電潜像が感光ドラム１０３ａに形成可能である。感光ドラム１０３ａは、ドラム駆動部２１１により回転駆動されることで、副走査方向に静電潜像が形成される。

回折光学素子２０８は、感光ドラム１０３ａのドラム軸と同じ方向に延びる直方体であり、回折光学素子駆動部２１２によって、その長手方向を軸として回動可能となっている。回折光学素子２０８の回動により、感光ドラム１０３上の走査線の向き（感光ドラム１０３ａのドラム軸に対する走査線の傾き）や湾曲が補正される。

（制御系統）
図３は、画像形成装置１００の動作を制御するための制御系統の構成図である。制御系統は、画像形成装置１００に内蔵され、画像形成を行うための制御を行う。ここでは、濃度補正を行うための制御系統の構成について説明する。制御系統は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、メモリ４０２、及びコンパレータ４０３ａ、４０３ｂを備える。ＣＰＵ４０１は、メモリ４０２から所定のコンピュータプログラムを読み込んで実行することで、画像形成装置１００の動作を制御する。制御系統は、ディスクリート品で構成する他に、例えばワンチップの半導体製品により実現される。ワンチップの半導体製品には、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＳＯＣ（System-On-a-Chip）がある。本実施形態では、ＣＰＵ４０１は、コンピュータプログラムの実行により濃度補正制御を行う。また、ここでは２個の光学センサ１１３ａ、１１３ｂにより測定用画像を測定する例について説明する。２個の光学センサ１１３ａ、１１３ｂは、例えば図１の光学センサ１１３の位置で、中間転写ベルト１０９のトナー像の搬送方向に直交する方向の異なる位置に分けて設けられる。

光学センサ１１３ａ、１１３ｂは、詳細は後述するが、中間転写ベルト１０９を照射して、その反射光の強度（光量）に応じたアナログ信号である検出値（アナログ検出値）を、測定結果として出力する。光学センサ１１３ａから出力されるアナログ検出値は、ＣＰＵ４０１及びコンパレータ４０３ａに入力される。コンパレータ４０３ａは、取得したアナログ検出値をデジタル信号であるデジタル検出値に変換してＣＰＵ４０１に入力する。光学センサ１１３ｂから出力されるアナログ検出値は、ＣＰＵ４０１及びコンパレータ４０３ｂに入力される。コンパレータ４０３ｂは、取得したアナログ検出値をデジタル検出値に変換してＣＰＵ４０１に入力する。光学センサ１１３ａと光学センサ１１３ｂとは同じ構成である。コンパレータ４０３ａとコンパレータ４０３ｂとは同じ構成である。以下、説明を簡易にするために、光学センサ１１３ａ、１１３ｂを光学センサ１１３として説明し、コンパレータ４０３ａ、４０３ｂをコンパレータ４０３として説明する。

ＣＰＵ４０１は、光学センサ１１３から取得するアナログ検出値が所定の値になるように、光学センサ１１３が中間転写ベルト１０９を照射する光量を調整する。この光量調整制御の詳細については後述する。ＣＰＵ４０１は、コンパレータ４０３から取得するデジタル検出値に基づいて、各色の測定用画像の画像濃度を検出する。ＣＰＵ４０１は、検出した画像濃度に基づいて各色の濃度補正制御を行う。ＣＰＵ４０１は、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋに濃度補正のための信号を送信する。

（光学センサ）
図４は、光学センサ１１３の説明図である。光学センサ１１３は、上記の通り、中間転写ベルト１０９に対向して配置されており、中間転写ベルト１０９に形成された濃度補正用のトナー像である測定用画像３０９の画像濃度を検出する。光学センサ１１３の構成を図４（ａ）により説明する。図４（ａ）は、中間転写ベルト１０９の搬送方向の上流側から光学センサ１１３を見た図である。

光学センサ１１３は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の発光素子３０１と、フォトダイオード等の受光素子３０２、３０３と、レンズ３０４と、遮蔽部材３０５とを備える。発光素子３０１は、赤外線を中間転写ベルト１０９に対して入射角が約１５度になるように照射する位置に配置される。受光素子３０２は、発光素子３０１から中間転写ベルト１０９に照射された赤外線の反射光を正反射角度の位置で受光する。受光素子３０３は、発光素子３０１から中間転写ベルト１０９に照射された赤外線の散乱光を乱反射角度の位置で受光する。発光素子３０１及び受光素子３０２、３０３は、基板３０７に実装される。基板３０７は、受光素子３０２、３０３に受光量に応じて流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換機能を有する受光回路を備える。受光回路は、電流電圧変換機能により変換した電圧をアナログ検出値として出力する。受光素子３０２、３０３は、出力が設定可能であり、出力ゲインに応じてアナログ検出値のダイナミックレンジを決めることができる。

レンズ３０４は、発光素子３０１から照射される光と、受光素子３０２、３０３が受光する光との導光路を形成する。レンズ３０４は、例えばエポキシ樹脂により形成される。遮蔽部材３０５は、発光素子３０１と受光素子３０２との間、及び発光素子３０１と受光素子３０３との間に、それぞれ設けられる。遮蔽部材３０５は、発光素子３０１から照射される光が、直接、受光素子３０２、３０３に受光されることを防止する。遮蔽部材３０５は、例えば黒色の樹脂により形成される。

光学センサ１１３と中間転写ベルト１０９との間には、シャッタ３１０が設けられる。シャッタ３１０は、測定用画像３０９の画像濃度の測定の際に実線で示された状態（開状態）になる。測定用画像３０９の画像濃度を測定しない場合、シャッタ３１０は点線で示された状態（閉状態）になる。シャッタ３１０は、閉状態になることでレンズ３０４と中間転写ベルト１０９との間に移動し、トナー等によるレンズ３０４の汚れを防止する。

このような構成の光学センサ１１３は、正反射光及び乱反射光の両方により画像濃度を測定可能である。正反射光を受光する受光素子３０２は、測定用画像３０９が中間転写ベルト１０９に形成されると、測定用画像３０９の画像濃度に応じて、受光する正反射光量が低下する。受光素子３０３は、中間転写ベルト１０９及びブラックの測定用画像から受光する乱反射光量が微小であり、有彩色であるイエロー、マゼンダ、シアンの測定用画像から受光する乱反射光量が多い。有彩色のトナーの面積密度が高くなるにつれて乱反射光量も増えるため、受光素子３０３の受光量が増加する。正反射光及び乱反射光を用いて有彩色の測定用画像の画像濃度を測定し、その測定結果に基づいて画像形成条件を調整することで、濃度補正が行われる。画像形成条件は、例えば、露光器１０５のレーザ光の強度である。画像形成装置１００は、出力画像の濃度を補正するために、ＣＰＵ４０１によって画像形成条件を調整する。なお、画像形成条件は、例えば、帯電器が感光ドラム１０３を帯電するために帯電器に供給される帯電バイアスであってもよい。さらに、画像形成条件は、例えば、感光ドラム１０３と現像器１０６との電位差を制御するために現像器１０６に印加される現像バイアス電圧であってもよい。

発光素子３０１から受光素子３０２、３０３への漏れ光について図４に基づいて説明する。漏れ光とは、中間転写ベルト１０９及び測定用画像３０９からの反射光以外の、受光素子３０２、３０３に直接受光される光である。図４（ａ）に示すように、遮蔽部材３０５は、レンズ３０４に当接する構造であるが、部品の組み付け公差の関係から、光を完全に遮蔽することが困難である。そのために発光素子３０１から照射された光は、遮蔽部材３０５とレンズ３０４との間隙を通過して（矢印３０６ａ）、受光素子３０２、３０３に受光されてしまう。また、図４（ｂ）は光学センサ１１３を中間転写ベルト１０９側から見た模式図である。漏れ光は、発光素子３０１から基板３０７内部に侵入して受光素子３０２、３０３に受光される可能性もある（矢印３０６ｂ）。このように受光素子３０２、３０３に受光される光は、中間転写ベルト１０９からの反射光と漏れ光とを含んでしまう。

図５は、漏れ光の光量が異なる３つの光学センサ１１３について、アナログ検出値が所定の範囲内で一定に保たれるように制御される場合の光学センサ１１３の特性図である。図５は、縦軸をアナログ検出値、横軸を中間転写ベルト１０９に形成される画像の画像濃度として、光学センサ１１３の特性を表す。アナログ検出値が所定値となるように発光素子の発光強度が制御されているので、３つの光学センサによる中間転写ベルト１０９からの反射光量の測定結果（アナログ検出値６０１〜６０３）は、同値（ここでは２．０［Ｖ］）である。しかしながら、中間転写ベルト１０９に形成された画像の画像濃度が高くなると、光学センサの漏れ光の影響により、アナログ検出値６０１〜６０３は異なる。つまり、３つの光学センサ１１３は、画像濃度に対する感度特性が異なる。図５の例では、中間転写ベルト１０９に「２．０」の画像濃度の画像が形成された場合、３つの光学センサ１１３のアナログ検出値６０１〜６０３に最大０．２５［Ｖ］の差が生じる。

さらに、漏れ光量は、トナー汚れによる影響を抑制するために発光素子３０１の駆動電流を増加させたり、受光素子３０２、３０３の出力ゲインを上げた場合にも増加してしまうことが実験によって分かった。図６は、発光素子３０１の駆動電流と漏れ光量との関係を示す実験データである。画像形成装置１００は、例えば図６のような実験データがメモリ４０２に予め記憶されている。以下の説明において光学センサ１１３の発光素子３０１の駆動電流と漏れ光量との関係図はプロフィールデータと称す。発光素子３０１の駆動電流が増加して発光量が増加することで、漏れ光量が増加する。そのために、同じ光学センサ１１３であっても漏れ光量の増加とともに、光学センサ１１３の出力値と検出濃度との特性が変化する。これは、例えば、光量調整が実行される前の光学センサ１１３の感度特性がアナログ検出値６０１（図５）であっても、光量調整が実行された後の光学センサ１１３の感度特性がアナログ検出値６０３（図５）に変化することを意味する。

次に、光学センサ１１３の光量調整について説明する。中間転写ベルト１０９の経年変化が進むと、紙粉等の汚染物により、中間転写ベルト１０９の表面の反射率が全体的に低下する。反射率の低下により、光学センサ１１３のアナログ検出値が低下して、画像濃度を測定する際のダイナミックレンジが小さくなる。そのために、光学センサ１１３が中間転写ベルト１０９を照射する光量を調整して、アナログ検出値を調整する必要がある。

図７は、光量調整による目標光量設定の説明図である。光学センサ１１３の発光素子３０１は、ＣＰＵ４０１の指示に応じて印加される駆動電流に基づいて発光光量が変化する。

ＣＰＵ４０１は、光量調整時に、発光素子３０１の駆動電流量を３段階に変化させる。これにより発光素子３０１は、３段階の光量で発光する。図７（ａ）は、発光素子３０１の光量を３段階に変化させ、受光素子３０２により中間転写ベルト１０９からの反射光を受光させた場合に、受光素子３０２から出力されるアナログ検出値の波形を表す。図７（ａ）において、光学センサ１１３は、発光素子３０１を駆動電流量Ｉ_Ａに基づいて発光させた場合にアナログ検出値Ｐ１１〜Ｐ１８を出力する。同様に、光学センサ１１３は、発光素子３０１を駆動電流量Ｉ_Ｂに基づいて発光させた場合にアナログ検出値Ｐ２１〜Ｐ２８を出力し、発光素子３０１を駆動電流量Ｉ_Ｃに基づいて発光させた場合にアナログ検出値Ｐ３１〜Ｐ３８を出力する。なお、駆動電流量の関係はＩ_Ａ＜Ｉ_Ｂ＜Ｉ_Ｃである。

図７（ｂ）は、光量調整後の目標光量を決定する方法を示す。ＣＰＵ４０１は、受光素子３０２から取得するアナログ検出値に基づいて、目標光量に対応するアナログ検出値を出力するための駆動電流量を決定する。ＣＰＵ４０１は、３段階（Ｉ_Ａ、Ｉ_Ｂ、及びＩ_Ｃ）の駆動電流量に基づいて発光素子３０１を発光させ、中間転写ベルト１０９からの反射光に対応する３つのアナログ検出値を取得する。図７（ｂ）において、ＣＰＵ４０１は、Ｐ１１〜Ｐ１８の平均値Ｐ１ａｖｅ、Ｐ２１〜Ｐ２８の平均値Ｐ２ａｖｅ、及びＰ３１〜Ｐ３８の平均値Ｐ３ａｖｅを取得する。

図７（ｂ）に示すように、ＣＰＵ４０１は３つのアナログ検出値である３つの平均値Ｐ１ａｖｅ、Ｐ２ａｖｅ、Ｐ３ａｖｅを線形補間する。ここで、近似直線においてアナログ検出値の目標値に対応する光量が目標光量となる。ＣＰＵ４０１は、発光素子３０１が目標光量で発光するような駆動電流量を、発光素子３０１に印加する駆動電流量として決定する。なお、ＣＰＵ４０１は、駆動電流が最大の場合でもアナログ検出値が目標値より低い場合、光学センサ１１３の出力ゲインを切り換えて、再度、光量調整を行う。出力ゲインの切り替えは公知の技術であるのでここでの説明は省略する。

（濃度補正処理）
光学センサ１１３の光量調整を行うことで、中間転写ベルト１０９の表面状態が変化した場合であっても、画像濃度の検出精度への影響を低減することができる。しかしながら、光量調整を行うことで画像濃度検出時の光量及び出力ゲインが変化し、図６に示すように、漏れ光量が変化する。そのために画像形成装置１００のＣＰＵ４０１は、漏れ光の影響を抑制した濃度補正を行う必要がある。図８は、漏れ光の影響を抑制した濃度補正処理を表すフローチャートである。

ＣＰＵ４０１は、光学センサ１１３の光量調整を開始して、濃度補正時の出力ゲイン及び駆動電流量を設定する（Ｓ８０１、Ｓ８０２、Ｓ８０３）。ＣＰＵ４０１は、漏れ光量を検出する（Ｓ８０４）。漏れ光量は、図６に示すプロフィールデータから検出される。例えば、画像形成装置１００の組み立て前に、ＣＰＵ４０１は、予め光学センサ１１３を用いて所定の駆動電流に対する漏れ光量の測定結果を、プロフィールデータとしてメモリ４０２に格納する。図４（ａ）に示すように光学センサ１１３は、正反射光を受光する受光素子３０２及び乱反射光を受光する受光素子３０３を備える。そのためにメモリ４０２には、駆動電流Ｉ１、Ｉ２に対して、受光素子３０２に生じる漏れ光量を検出するための漏れ光量ＰＣＴ１、ＰＣＴ２及び受光素子３０３に生じる漏れ光量を検出するための漏れ光量ＳＣＴ１、ＳＣＴ２が格納される。漏れ光量ＰＣＴ１、ＰＣＴ２、ＳＣＴ１、ＳＣＴ２は、漏れ光を受光した受光素子３０２、３０３のアナログ検出値である。

ＣＰＵ４０１は、メモリ４０２に予め格納された漏れ光量の測定結果（駆動電流Ｉ１、Ｉ２、漏れ光量ＰＣＴ１、ＰＣＴ２、漏れ光量ＳＣＴ１、ＳＣＴ２）に基づいて、濃度補正時の漏れ光量を検出する。漏れ光量の検出は、例えば以下の式により行われる。漏れ光量は、正反射光を受光する受光素子３０２に生じる正反射漏れ光量ＰＣＴｘと、乱反射光を受光する受光素子３０３に生じる乱反射漏れ光量ＳＣＴｘと、でそれぞれ検出される。

・正反射漏れ光量算出
ＰＣＴｘ＝（Ａ×Ｉｘ＋Ｂ）＊ＧＡＩＮＰｘ
Ａ＝（ＰＣＴ２−ＰＣＴ１）／（Ｉ２−Ｉ１）
Ｂ＝ＰＣＴ１−Ａ＊Ｉ１
Ｉｘ：濃度補正時の駆動電流量
ＧＡＩＮＰｘ：濃度補正時の正反射出力ゲイン（受光素子３０２の出力ゲイン）

・乱反射漏れ光量算出
ＳＣＴｘ＝（Ｃ×Ｉｘ＋Ｄ）＊ＧＡＩＮＳｘ
Ｃ＝（ＳＣＴ２−ＳＣＴ１）／（Ｉ２−Ｉ１）
Ｄ＝ＳＣＴ１−Ｃ＊Ｉ１
Ｉｘ：濃度補正時の駆動電流量
ＧＡＩＮＳｘ：濃度補正時の拡散反射出力ゲイン（受光素子３０３の出力ゲイン）

この他に、漏れ光量ＰＣＴｘ、ＳＣＴｘは、図６の関係を表すテーブルをプロフィールデータとしてメモリ４０２に格納しておき、このテーブルを参照することで検出されてもよい。

漏れ光量の検出後にＣＰＵ４０１は、濃度補正制御を開始する（Ｓ８０５）。濃度補正制御を開始したＣＰＵ４０１は、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにより濃度補正用の測定用画像を形成する。これにより中間転写ベルト１０９に濃度補正用の測定用画像が形成される。ＣＰＵ４０１は、光学センサ１１３から測定用画像の受光素子３０２、３０３による測定結果を取得する（Ｓ８０６、Ｓ８０７）。これによりＣＰＵ４０１は、測定用画像の正反射によるアナログ検出値及び乱反射によるアナログ検出値を取得する。ＣＰＵ４０１は、取得したアナログ検出値からＳ８０４で検出した漏れ光量を減算し、減算した結果に応じて測定用画像の画像濃度を検出する（Ｓ８０８、Ｓ８０９）。ＣＰＵ４０１は、例えば以下の式により測定用画像の画像濃度を決定する。

（画像濃度）＝Ｐｘｒ−α＊（ＧＡＩＮＰｘ／ＧＡＩＮＳｘ）＊Ｓｘｒ
Ｐｘｒ＝Ｐｘ−ＰＣＴｘ
Ｓｘｒ＝Ｓｘ−ＳＣＴｘ
α：所定の条件で正反射光に応じたアナログ出力値に混入する乱反射光に応じたアナログ出力値の比率（算出方法は後述する）
Ｐｘ：測定用画像の正反射によるアナログ検出値
Ｓｘ：測定用画像の乱反射によるアナログ検出値

発光素子３０１の２つの駆動電流Ｉ１、Ｉ２に対する漏れ光量ＰＣＴ１、ＰＣＴ２、ＳＣＴ１、ＳＣＴ２、及び画像濃度の算出に用いられるαは、光学センサ１１３単体で予め測定される。図９は、これらの光学センサ１１３の特性値の測定処理を表すフローチャートである。この処理は、画像形成装置１００の組み立て前に行われる。光学センサ１１３は、特性値測定用の測定器に接続される。

測定器は、発光素子３０１の駆動電流Ｉ１を設定する（Ｓ９０１）。光学センサ１１３は、測定位置に置かれた、光を乱反射させる対象物による正反射光及び乱反射光を測定する。光学センサ１１３は、受光素子３０２により正反射光に対応したアナログ検出値Ｐを出力し、受光素子３０３により乱反射光に対応したアナログ検出値Ｓを出力する。測定器は、光学センサ１１３からアナログ検出値Ｐ、Ｓを取得する（Ｓ９０２）。続いて光学センサ１１３は、対象物が測定位置から除去された反射光が発生しない状態で、駆動電流Ｉ１に応じた漏れ光量ＰＣＴ１、ＳＣＴ１を測定する（Ｓ９０３）。漏れ光量ＰＣＴ１、ＳＣＴ１は、駆動電流Ｉ１に応じた受光素子３０２、３０３のアナログ検出値である。測定器は、光学センサ１１３から漏れ光量ＰＣＴ１、ＳＣＴ１を取得する。続いて測定器は、駆動電流を「０」にして、発光素子３０１の暗電流を測定する（Ｓ９０４）。

測定器は、発光素子３０１の駆動電流Ｉ２を設定する（Ｓ９０５）。駆動電流Ｉ２は、駆動電流Ｉ１よりも電流量が多い。光学センサ１１３は、対象物が測定位置から除去された反射光が発生しない状態で、駆動電流Ｉ２に応じた漏れ光量ＰＣＴ２、ＳＣＴ２を測定する（Ｓ９０３）。漏れ光量ＰＣＴ２、ＳＣＴ２は、駆動電流Ｉ２に応じた受光素子３０２、３０３のアナログ検出値である。測定器は、光学センサ１１３から漏れ光量ＰＣＴ２、ＳＣＴ２を取得する。

測定器は、取得したアナログ検出値Ｐ、Ｓ、漏れ光量ＰＣＴ１、ＳＣＴ１、暗電流、及び漏れ光量ＰＣＴ２、ＳＣＴ２に基づいて、αを算出する（Ｓ９０７）。ここでは暗電流を「０」としてαを算出する。αは、例えば以下の式により算出される。
α＝（Ｐ−ＰＣＴ１）／（Ｓ−ＳＣＴ１）

測定器は、メモリ４０２に算出したα及び取得した漏れ光量ＰＣＴ１、ＳＣＴ１、ＰＣＴ２、ＳＣＴ２を格納する。以上により、光学センサ１１３の特性値の測定処理が終了する。

光学センサ１１３は、発光素子３０１及び受光素子３０２、３０３の温度特性により、アナログ検出値が変動することがある。そのために周囲温度に応じてアナログ検出値の変動を補正することで、より正確な測定用画像の測定が可能となる。画像形成装置１００は、アナログ検出値の温度特性をメモリ４０２に格納し、この温度特性に応じて光学センサ１１３から出力されるアナログ検出値を補正する。

図１０は、周囲温度に応じた光学センサ１１３の特性図である。図１０は、周囲温度が所定温度、ここでは２５［℃］のときの光学センサ１１３のアナログ検出値を１００［％］として、他の周囲温度のときのアナログ検出値を温度比率で表す。この温度比率が温度特性の一例である。光学センサ１１３の周囲温度は、サーミスタ１１４により検出される。

画像形成装置１００は、図１０に例示するアナログ検出値の温度比率Ｙと周囲温度Ｔとの関係を、予めメモリ４０２に格納する。図１０では、アナログ検出値の温度比率Ｙと周囲温度Ｔとの関係は、Ｙ＝Ｅ＊Ｔ＋Ｆの式で表される線形性を有している。Ｅ及びＦは、アナログ検出値の温度比率Ｙと周囲温度Ｔとの実測値から算出される定数である。

ＣＰＵ４０１は、サーミスタ１１４が検出した周囲温度Ｔと、光学センサ１１３から取得したアナログ検出値の温度比率Ｙとから、メモリ４０２に格納される上記の関係に応じて、以下の式により測定用画像から得られるアナログ検出値を補正する。
Ｐｘｒ＝（Ｐｘ−ＰＣＴｘ）＊（Ｅ＊Ｔｘ＋Ｆ）／１００
Ｓｘｒ＝（Ｓｘ−ＳＣＴｘ）＊（Ｅ＊Ｔｘ＋Ｆ）／１００
Ｐｘｒ：補正後の正反射によるアナログ検出値
Ｓｘｒ：補正後の乱反射によるアナログ検出値
Ｐｘ：測定用画像の正反射によるアナログ検出値
Ｓｘ：測定用画像の乱反射によるアナログ検出値
Ｐｘｒ＝Ｐｘ−ＰＣＴｘ
Ｓｘｒ＝Ｓｘ−ＳＣＴｘ
Ｔｘ：周囲温度

以上のような構成の画像形成装置１００は、漏れ光を考慮した測定用画像の画像濃度の測定を可能にする。そのために画像形成装置１００は、測定用画像の画像濃度を従来よりも正確に測定することができ、濃度補正を高精度に行うことができる。また、画像形成装置１００は、光学センサ１１３の漏れ光量の個体差、光学センサ１１３の経年変化、発光量に応じた漏れ光量の変動、光学センサ１１３の周囲温度の変動に応じて、最適な測定用画像の画像濃度の測定が可能である。

１００…画像形成装置、１０９…中間転写ベルト、１１３…光学センサ、３０１…発光素子、３０２，３０３…受光素子、４０１…ＣＰＵ、４０２…メモリ、４０３…コンパレータ、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ…画像形成ステーション

Claims (10)

1. 所定の像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に向けて所定の駆動電流に応じた光量で光を照射する発光手段及び前記像担持体で反射された光を受光する受光手段を有し、前記受光手段で受光した光量に応じたアナログ検出値を出力する測定手段と、
   前記発光手段の駆動電流と前記発光手段から前記受光手段に直接受光される漏れ光量に関するプロフィールデータを格納する格納手段と、
   前記画像形成手段により前記像担持体に形成された測定用画像を、前記発光手段を所定の第１駆動電流で発光させて測定し、前記測定手段から前記測定用画像の測定結果として第１アナログ検出値を取得し、前記第１駆動電流に応じた漏れ光量を前記プロフィールデータに基づいて検出し、検出した前記漏れ光量と前記第１アナログ検出値とにより前記測定用画像の画像濃度を検出する濃度検出手段と、を備えることを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記格納手段は、前記像担持体による反射光がない状態で前記発光手段が所定の第２駆動電流及び前記第２駆動電流とは異なる第３駆動電流で発光したときに、前記測定手段が出力する第２アナログ検出値及び第３アナログ検出値を前記プロフィールデータとして格納し、
   前記濃度検出手段は、前記第１駆動電流、前記第２駆動電流、前記第３駆動電流、前記第２アナログ検出値、及び前記第３アナログ検出値に基づいて、前記漏れ光量を検出することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記受光手段は出力ゲインが設定可能になっており、
   前記濃度検出手段は、前記第１駆動電流、前記第２駆動電流、前記第３駆動電流、前記第２アナログ検出値、前記第３アナログ検出値、及び前記受光手段に設定される出力ゲインに基づいて、前記漏れ光量を検出することを特徴とする、
   請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記受光手段は、正反射光を受光する第１受光手段及び乱反射光を受光する第２受光手段を備えており、
   前記格納手段は、前記像担持体による反射光がない状態で前記発光手段が所定の第２駆動電流及び前記第２駆動電流とは異なる第３駆動電流で発光したときに、前記第１受光手段が受光する光量に応じた第２アナログ検出値及び第３アナログ検出値、及び前記第２受光手段が受光する光量に応じた第４アナログ検出値及び第５アナログ検出値を格納し、
   前記濃度検出手段は、前記第１受光手段による前記測定用画像の測定結果として正反射光に応じた第１アナログ検出値を取得し、前記第２受光手段による前記測定用画像の測定結果として乱反射光に応じた第１アナログ検出値を取得し、
   前記第１駆動電流、前記第２駆動電流、前記第３駆動電流、前記第２アナログ検出値、前記第３アナログ検出値に基づいて前記第１受光手段の漏れ光量を検出し、前記第１駆動電流、前記第２駆動電流、前記第３駆動電流、前記第４アナログ検出値、前記第５アナログ検出値に基づいて前記第２受光手段の漏れ光量を検出し、
   前記第１受光手段の漏れ光量、前記第２受光手段の漏れ光量、前記正反射光に応じた第１アナログ検出値、及び前記乱反射光に応じた第１アナログ検出値により前記測定用画像の前記画像濃度を検出することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記第１受光手段及び前記第２受光手段はそれぞれ出力ゲインが設定可能になっており、
   前記濃度検出手段は、
   前記第１駆動電流、前記第２駆動電流、前記第３駆動電流、前記第２アナログ検出値、前記第３アナログ検出値、及び前記第１受光手段に設定された出力ゲインに基づいて、前記第１受光手段の漏れ光量を検出し、
   前記第１駆動電流、前記第２駆動電流、前記第３駆動電流、前記第２アナログ検出値、前記第３アナログ検出値、及び前記第２受光手段に設定された出力ゲインに基づいて、前記第２受光手段の漏れ光量を検出することを特徴とする、
   請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記濃度検出手段は、前記第１受光手段の漏れ光量、前記第２受光手段の漏れ光量、前記正反射光に応じた第１アナログ検出値、前記乱反射光に応じた第１アナログ検出値、前記第１受光手段に設定された出力ゲイン、及び前記第２受光手段に設定された出力ゲインにより前記測定用画像の前記画像濃度を検出することを特徴とする、
   請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記格納手段は、所定の条件で前記第１受光手段で受光した光量に応じたアナログ検出値に混入する、前記第２受光手段で受光した光量に応じたアナログ検出値の比率を格納しており、
   前記濃度検出手段は、前記第１受光手段の漏れ光量、前記第２受光手段の漏れ光量、前記正反射光に応じた第１アナログ検出値、前記乱反射光に応じた第１アナログ検出値、前記第１受光手段に設定された出力ゲイン、前記第２受光手段に設定された出力ゲイン、及び前記格納手段に格納された前記比率により前記測定用画像の前記画像濃度を検出することを特徴とする、
   請求項５又は６記載の画像形成装置。
8. 前記測定手段の周囲温度を検出する温度検出手段をさらに備えており、
   前記格納手段は、前記測定手段から出力される前記アナログ検出値の温度特性を格納しており、
   前記濃度検出手段は、前記測定用画像を測定するときに前記温度検出手段で検出した周囲温度に応じた温度特性で前記第１アナログ検出値を補正し、補正した前記第１アナログ検出値に応じて前記測定用画像の前記画像濃度を検出することを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記格納手段は、前記温度特性として、所定温度のときに前記測定手段から出力される前記アナログ検出値に対する他の周囲温度のときのアナログ検出値の温度比率を格納しており、
   前記濃度検出手段は、前記測定用画像を測定するときに前記温度検出手段で検出した周囲温度に応じた温度比率で前記第１アナログ検出値を補正し、補正した前記第１アナログ検出値に応じて前記測定用画像の前記画像濃度を検出することを特徴とする、
   請求項８記載の画像形成装置。
   
10. 所定の像担持体に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に向けて所定の駆動電流に応じた光量で光を照射する発光手段及び前記像担持体で反射された光を受光する受光手段を有し、前記受光手段で受光した光量に応じたアナログ検出値を出力する測定手段と、制御手段と、を備える画像形成装置により実行される方法であって、
    前記制御手段は、
    前記発光手段の駆動電流と前記発光手段から前記受光手段に直接受光される漏れ光量に関するプロフィールデータを、所定の格納手段に予め格納しておき、
    前記画像形成手段に前記像担持体へ測定用画像を形成させ、
    前記発光手段を所定の第１駆動電流で発光させて前記像担持体に形成された測定用画像を測定し、前記測定手段から前記測定用画像の測定結果として第１アナログ検出値を取得し、
    前記第１駆動電流に応じた漏れ光量を前記プロフィールデータに基づいて検出し、検出した前記漏れ光量と前記第１アナログ検出値とにより前記測定用画像の画像濃度を検出することを特徴とする、
    画像濃度検出方法。