JP4280591B2 - 光学センサの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学センサの制御方法及び制御装置に関するものである。

図１０は受光素子としてフォトダイオードを用いたトナーからの反射光を検出するセンサの例である。図１０(b)はフォトダイオード３０１で発生した光電流を抵抗３００で電圧V３０３に変換する回路である。図１０(a)の３０１は図１０(b)に示したフォトダイオードを用いた光検出手段であり、３０２は光源となるＬＥＤで、３１０は転写材１上に形成された検出対象のトナーパッチである。トナーパッチからの反射光はセンサ３０１に入射する。

一方、中間転写体を用いる電子写真方式の画像形成装置を例にとると、環境の変化や長期間の使用により装置各部に変動が生じると、得られる画像の濃度や色度が変動してしまう。特にカラー画像形成装置の場合、わずかなトナーの濃度変動でもカラーバランスが崩れてしまう恐れがあるので、常に一定の濃度，階調性を保つ必要がある。

そこで、各色のトナーに対して、絶対湿度に対応した数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス条件、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などの階調補正手段をもち、温湿度センサによって測定された絶対湿度に基づいて、その時のプロセス条件や階調補正値を選択している。また、使用中に装置各部に変動が起こっても一定の濃度，階調性，色味が得られるように、各色のトナーで濃度を検出するためのトナー像（以下パッチまたはトナーパッチという）を中間転写体上や転写材上に作成し、このパッチを光学センサで検知し、その結果より露光量，現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバックをかけて濃度制御を行うことで安定した画像を得るようにしている（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、中間転写体に形成されたトナーの濃度や転写材上に定着されたトナーの色味の検出を行うセンサには次のような問題がある。例えばＬＥＤのような発光素子を全点灯させた場合、その寿命は画像形成装置の寿命に比較して短くなり、また、点灯時間とともに劣化し光量が低下する。そこで、通常は消灯しておき検出を行う毎に点灯し総点灯時間を短く押さえる必要がある。

また、いくつかの濃度や色味の異なるトナーからの反射率を測定しトナー濃度制御に用いるトナーの濃度センサや、反射光をカラーフィルタで分光しトナーの色味を検出するセンサ、転写材の表面状態を検出し紙質を判断するセンサなどでは、センサが遮光されているか否かの２値で判断するために光量の多少の変動を問題としないフォトインタラプタとは異なり、センサ出力の大きさのわずかな違いによって、トナーの濃度や色味、表面性を判定し画像形成装置の画像形成条件の調整を行っている。

仮に発光素子の光量が安定しない状態で検出を行えば、センサを用いて補正するはずの画像形成条件が、逆に適正な条件からずれてしまい画質に悪影響が出てしまう。そのため測定期間中は安定した光量が保たれることが必須である。しかし、この場合点灯後光量が安定するまで時間を待たなければならなくなり、画像形成装置のスループットが落ちてしまう。
特開２００３−０７６０７７号公報

このように、従来はＬＥＤのような発光素子の寿命を画像形成装置自体の寿命と同程度に維持しつつ、画像形成装置のスループットを落とさないようにすることができなかった。

本発明は、上記の従来技術に鑑みてなされたもので、光学センサに関し、検出開始時に全点灯にしてから光量が安定するまでの時間を短縮でき、且つ光源の寿命に対して点灯時間を抑えることができる光学センサの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御方法であって、前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記受光素子による検出時の光量以上の光量において前記光源を間欠点灯させる工程と、前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記光源を全点灯させる工程と、前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う工程とを備える。

本発明は更に、少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御装置であって、前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記受光素子による検出時の光量以上の光量において前記光源を間欠点灯させる手段と、前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記光源を全点灯させる手段と、前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う手段とを備える。

また、本発明は、少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御方法であって、前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記光源を間欠点灯させる工程と、前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記間欠点灯に引き続き前記光源を全点灯させる工程と、前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う工程とを備えることを特徴とする。
更に本発明は、少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御装置であって、前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記光源を間欠点灯させる手段と、前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記間欠点灯に引き続き前記光源を全点灯させる手段と、前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う手段とを備えることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、光学センサに関し、検出開始時に全点灯にしてから光量が安定するまでの時間を短縮でき、且つ光源の寿命に対して点灯時間を抑えることができる光学センサの制御方法及び制御装置を提供することができる。

［第１の実施形態］
以下図面を参照して、本発明を適用した画像形成装置及び光源の制御方法の詳細な実施形態を示す。

まず、本発明が適用されるセンサとして、画像形成装置の転写材上に転写されたトナーの色味を検出するセンサについて図２を参照して説明する。図２は、本発明が適用される光学センサにおける受光部と光源部の関係を説明する図である。

図２において、１０１はセンサの受光部（以下単にセンサ１０１とも言う。）であり、具体的な構成例は図４に示される。１００はセンサ光源部（以下、単に光源１００とも言う。）であり、図３において具体的構成例が示される。

まず、光源１００から発せられた光は約４５°で転写材１の上に形成されたトナーパッチ１０２に入射し、トナー表面で乱反射し上面に広がる。センサ１０１は、この反射光をチップ表面に形成したＲＧＢの各カラーフィルタ(図示せず)により分光し、それぞれのカラーフィルタに対応したセンサの出力の大小を検出する。

色味検出用のトナーパッチ１０２は、ＣＭＹＫ各トナーの単色または混色したパッチ１０２が転写材上に形成される。センサ１０１により得られた各パッチ１０２のRGB出力に基づき、画像形成装置の制御部（不図示）は転写材上の画像の色味が所望の値となるように画像の形成条件にフィードバックをかける。

次に図３を参照して光源１００について説明する。図３は光源１００の具体的構成の一例を示す図である。光源は可視光全域に発光スペクトルをもつ光源（ここでは白色ＬＥＤ）１０３と、オペアンプ１０５、抵抗１０４、NPNトランジスタ１１０からなるＬＥＤの駆動電流制御回路で構成される。ＬＥＤに流す電流を制御するための電圧１０９は図示しないＤＡコンバータより供給される。

オペアアンプの非反転入力端子に入力した電圧１０９と同じ電圧が抵抗１０４のアノード側に発生するようにオペアンプ１０５により帰還がかかる。従って電圧１０９と１０４の抵抗値で決まる電流がNPNトランジスタのエミッタに流れ、ほぼ同じコレクタ電流がＬＥＤ１０３の駆動電流となる。従って、電圧１０９によりＬＥＤの駆動電流を調整することができる。

次に、図４を参照して受光部の具体的構成例を説明する。図４において、点線で囲まれた１２１、１２２、１２３は、それぞれ蓄積型センサの一種であるCMOSセンサの１画素の回路構成を示している。この１画素回路において以下では特に１２１について説明する。但し、１２１の説明は１画素回路１２２及び１２３についても同様に適用可能である。

１画素回路１２１において、１２４は光を検出するフォトダイオードである。１２５はセンサリセット信号φrに基づきフォトダイオードをリセット電位VrにリセットするＮＭＯＳトランジスタである。１２６はフォトダイオード１２４のアノード電位Ｖｐｄ１をソースフォロアで出力するためのＰＭＯＳトランジスタである。１２７はゲートに定電圧Vbが印加されフォースフォロアに定電流を供給するＰＭＯＳトランジスタである。

１２８は転送信号φtに基づき各センサの出力を容量１２９に一括して転送するためのＮＭＯＳトランジスタ、１３０は容量１２９に転送された電荷をシフトレジスタ１３２の出力φsr１に応じて出力ラインVoutに出力するためのＮＭＯＳトランジスタ、１３１は出力ラインリセット信号φhrに基づき出力ラインVoutを電圧VhrにリセットするためのＮＭＯＳトランジスタである。

図４では本センサをRGB各色に対応して３画素分(１２１、１２２、１２３)設けており、各画素の表面にRGBのオンチップカラーフィルタ(図示せず)を設けることにより、反射光のうちＲ、Ｇ、Ｂの３色の信号を検出することが可能となる。出力ラインVoutに出力された信号は図示しないオペアンプ等でバッファした後AD変換することにより、トナー面で反射した反射光のうちR、G、Bの各波長に対応した光を所定時間蓄積した信号を得ることができる。

なお、各駆動信号は画像形成装置の動作を制御するCPU等(図示せず)から供給される。

図５のタイミングチャートを用いて、本実施形態のCMOSセンサが１つパッチ１０２からデータを取得する際の動作を、１画素回路１２１を例として説明する。

図５ではまず、時間t１においてφrがハイとなりＮＭＯＳトランジスタ１２５がオンされて、フォトダイオード１２４のアノードは電圧Vrにリセットされる。次に、時間t２においてφrがロウとなりフォトダイオードのリセットが解除されるとセンサの蓄積動作が開始される。

なお、t２のタイミングは隣のトナーパッチ１０２との測色時の混色をさけるため、転写材上のトナーパッチ１０２がセンサの検出範囲に入った状態に設定する。蓄積中フォトダイオード１２５のアノードの電位Vpd１は入射光のＲ成分による光電流により上昇する。同様に画素１２２、１２３のフォトダイオードのアノード電位Vpd２、Vpd３も入射する光Ｇ成分とＢ成分の強度に応じて上昇する。

所定蓄積時間経過後、時間t３においてφtをハイするとＮＭＯＳトランジスタ１２８がオンしVpd１をソースフォロア回路でバッファした電圧がコンデンサ１２９に転送する。時間t４においてφtをロウとし、コンデンサ１２９への転送を終了させる。この間のts１=t４−t２が蓄積時間となる。画素１２２、１２３も同様に動作する。

その後シフトレジスタ１３２を動作させ、φsr１をハイとしＮＭＯＳトランジスタ１３０をオンし、センサの出力をVoutに読み出す。読み出された信号はAD変換器(図示せず)でＡＤ変換され画像形成装置の動作を制御するCPU(図示せず)のメモリに収納される。１つのセンサの出力を読み出した後、出力ラインはφhrをハイとすることによりＮＭＯＳトランジスタ１３１によってVhrにリセットされる。シフトレジスタは次々にφsr２、φsr３をオンし引き続くＧ、Ｂのフィルタ対応したセンサ出力を読み出す。

次に、図１３を用いて本発明を実現する画像形成装置構成を示す。本発明に対応する画像形成装置を４０１とすると、外部のパソコン等からのプリント指令とデータはインターフェース手段４０２を介して入力される。まず、プリント指令は画像処理部４０３を経てＣＰＵやメモリ、モータドライブ回路、センサ制御回路、レーザ制御回路、高圧制御回路等からなるエンジン制御部４０４に入力され、画像データは画像処理部４０３で各トナーに対応した露光時間に変換されエンジン制御部に入力される。エンジン制御部４０４は画像データに基づいて帯電／露光手段４０５を駆動し、静電潜像を感光体上に形成する。さらにエンジン制御部は現像手段４０６を制御しトナー像を形成し、転写手段４０７により転写材上にトナーを転写する。中間転写体を用いた画像形成装置の場合は、転写は現像装置から中間転写体へ、さらに転写材へと２回の転写が行われる。次にエンジン制御部４０４は定着手段４０８を駆動し、転写材上のトナーを定着させる。転写材のこれら一連の動きは、エンジン制御部４０４が搬送手段４０９を制御することにより実行される。キャリブレーションを行う場合は、エンジン制御部４０４が発光部と受光部から成るセンサ４１０を駆動し、現像ドラム上のトナー量や中間転写体上のトナー量を検知する。この際、エンジン制御部４０４が発光部の点滅と受光部の駆動と信号の読み出しを制御する。

次に、図１及び図１１を参照して本実施形態における画像形成装置及び光源１００の状態の制御について説明する。図１は、画像形成装置の動作と光源１００の動作の関係を説明するタイミングチャートである。図１１は、本実施形態における画像形成装置及び光学センサの制御処理のフローチャートである。

まず、図１(a)は画像形成装置の動作状態の一例を示す。電源が投入されると（１）ウオームアップが始まり、（２）エンジンのキャリブレーションが実行されて、（３）プリントが可能な状態（レディ状態）となる。（４）ユーザがプリントしたいデータをパソコン等から送るとプリント状態となり、（５）プリントが終了すると再びレディ状態に戻る。

（６）、（７）ではプリントと、レディ状態とが再度繰り返される。（７）のレディ状態において、所定時間以上プリントが行われない場合、（８）のローパワーモードに移行して画像形成装置の大部分回路の電源がカットされて電力消費が抑制される。

その後プリント要求がくると、（９）にてまずウエイト状態となり定着温調を行いプリントの準備（ここでは電源はずっとオンであるものの、環境が変ったりカートリッジが変ったりして再度キャリブレーションを実行する場合を想定している。）をし、（１０）で改めてキャリブレーションを実行し、（１１）レディに成り次第（１２）プリントを開始する。

このような、画像形成装置の動作に対して、図２に示した定着後のトナーの色味を検出するセンサ１０１は（２）、（１０）のキャリブレーションの工程で転写材上のテストパッチ１０２の検出を行い、色味のずれを補正するため、結果を画像形成装置の制御にフィードバックする。本実施形態では図１(b)に本センサの光源の状態を示すように、通常は間欠点灯させておきキャリブレーション実行時は全点灯するよう制御している。

図１１を参照して、画像形成装置の動作と光学センサの制御を説明すると、ステップＳ１１０１において画像形成装置の電源投入がなされると（図１（ａ）の（１））、ステップＳ１１０２キャリブレーションが実行されるかどうかを判定し、キャリブレーションが行われる場合には、ステップＳ１１０３において光源１００が全点灯される。光源点灯後所定時間Ｔｐが経過したかどうかがステップＳ１１０４にて判定され、Ｔｐが経過したと判定されれば、ステップＳ１１０５においてセンサ１０１の蓄積動作が開始される。所定時間Ｔｐについては、図６と関連して後述する。

この光源点灯タイミングと蓄積動作の開始タイミングの関係を図示するのが、図１２のタイミングチャートである。ここでは、光源１００が全点灯された後、所定時間Ｔｐ経過後に、センサ１０１のリセット信号φrがハイとなり、蓄積動作が開始される。

続いて、ステップＳ１１０６で所定のキャリブレーションが実行され、ステップＳ１１０７でキャリブレーションが終了したと判定されると、ステップＳ１１０８では、光源１００が間欠点灯される。その後、再度キャリブレーションの実行要求があるまで（ステップＳ１１０９でＹＥＳ）間欠点灯が維持される。

上記間欠点灯では、例えば通常状態で１/１０のデューティで間欠点灯させることにより、発光時間を常時点灯の場合に比べ約１/１０にでき、素子劣化による発光光量低下や故障を抑えることができる。この場合、点灯時間は例えば１０ｍｓｅｃとなり、消灯時間は例えば９０ｍｓｅｃとなる。なおこれら数値に本発明は限定されるものでなく、例えば点灯時間を１ｍｓｅｃ、消灯時間を９ｍｓｅｃにしてもよい。ただし、これら時間を長く設定すると、ＬＥＤの温度変化が大きくなり好ましくない。

このように、発光素子を間欠点灯させることにより、発光素子の光量（温度）を所定光量以下に下がらないように制御可能となる。よって、図６に示すように、点灯直後からある程度の光量をえることができる。

図６は、発光素子の光量（温度）と点灯時間特性を示すグラフである。曲線１は、間欠点灯させずに完全に消灯した状態から再度点灯させた場合の、光量と点灯時間の関係を示しており、曲線２は、間欠点灯時において再度点灯させた場合の、光量と点灯時間との関係を示している。

図６において光量の許容範囲とは、センサ１０１によるトナーの濃度や色味、表面性の判定に対する光源からの光量の変動の影響が無視できる、言い換えれば、光源の光量の変動がセンサ１０１の検出精度を越えて小さくなるような光量の変動範囲を意味する。よって、光量のレベルが光量の許容範囲に到達していない場合には、光量の変動が濃度変動として判定に影響を与えることとなってしまうが、許容範囲まで到達している場合には、その範囲内における変動は、センサ１０１では検出できないので判定結果に対する影響は無視できる。

曲線２を参照して理解されるように、間欠点灯させておくことにより、発光素子の温度を消灯状態と点灯状態の途中まで上げておくことができるので、その後、検出開始時に全点灯状態にしてから、光量が検出誤差の許容範囲まで安定する時間を大きく短縮(Ｔ１→Ｔ２)することができ、速やかなキャリブレーション実行が可能となりユーザビリティを向上させることができる。また本実施形態では、全点灯後、センサ１０１の蓄積動作を開始するまでの所定時間ＴｐをＴ２以上の値として、光量の変動のキャリブレーション結果への影響を排除している。

このようにセンサの検出時以外光源を間欠点灯としておくことにより、突然ユーザからのキャリブレーション要求があっても、検出時間を短縮することができる。なお、パワーセーブ状態のように画像形成装置のほとんどの電源が落ちており、検出状態に移れない(直ぐにパッチ１０２を形成できない)状態では、図１（ｃ）のように光源を消灯させても良いことは言うまでもない。

さらに、間欠点灯する際の光源の光量（ＬＥＤの場合駆動電流により可変）を検出時の全点灯する際の光量より大きくしておけば、検出前と検出時の光源の光量（温度）差をより小さくでき、光量が許容範囲まで安定する時間をより大きく短縮することができ、ユーザビリティを向上させることができる。

なお、本実施形態では、受光素子としてＣＭＯＳセンサの例を示したものの、特にＣＭＯＳセンサに限らず、また、蓄積型センサに限らないことは言うまでも無い。

このように検出開始前に光源を間欠点灯させることは、光源の発光時間を抑え特性を劣化させないようにするとともに、光源の温度を検出開始前にある程度上昇させておき光量が一定になる時間を短縮し、画像形成装置のスループットの低下を押さえるように作用する。間欠点灯時の光量を全点灯時の光量より大きくしておくことは、検出開始前の光源の温度と検出時の光源の温度差をより小さくし、全点灯時光量が一定になる時間をさらに短縮し、画像形成装置のスループットの低下を押さえるように作用する。

以上のように、本実施形態に対応する本発明では、検出開始時に全点灯にしてから光量が安定するまでの時間を短縮でき、ユーザビリティを向上できるとともに検出精度の低下を防ぐことができる。さらに、検出を行わない間、間欠点灯させることにより光源の寿命に対して点灯時間を抑えることができ、光源の光量低下や故障を回避することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では光学センサの光源を通常(パワーセーブ状態以外)間欠点灯とし検出時に全点灯とした。この場合、短縮されているとはいうものの、図６の曲線(２)に示すように光量が安定して検出開始できるまでにウエイト時間(T２)が必要である。本実施形態ではウエイト時間をさらに短縮し、ほぼ０とする光源の制御方法を提供する。

図７を用いてトナーの色味を検出するセンサの例を説明する。この図は光源の発光タイミングと図４に示した蓄積型センサの駆動パルスの一部φrとφtおよびセンサ出力Voutを重ねて書いたものである。光源は検出タイミングを含めて常時間欠点灯させる。従って、発光時の光量は一定になっている。ここで、光量が一定とは、素子の瞬間的な光量ではなく、点灯時間における光量の積分値が一定であることを意味する。

キャリブレーション（通常色ずれ検知や濃度検知、色味検知等測定項目が含まれる）を実行する際、該当するセンサがパッチ１０２を検出するタイミングとなり、パッチ１０２が載った転写材がセンサの検出位置に搬送されてくると、センサは光源の発光タイミングに同期して蓄積を行う。

第１の実施形態で説明したようにφrが立ち下がってからφtが立ち下がるまでがセンサの蓄積時間である。図７の１回目の蓄積はセンサの暗出力補正を行うためのデータを取得するため、光源が消灯状態で蓄積・読み出し示している。

この場合、蓄積中に光源が発光しセンサの暗出力検出に誤差が生じないように、光源の駆動(消灯)のタイミングに略同期させて蓄積を行う。２回目以降の蓄積はパッチ１０２の反射光を検出するためであり、本例では光源の発光タイミングに同期し蓄積を開始し、消灯前に蓄積を終了するよう制御している。

本実施形態ではずっと同じ条件で光源が間欠点灯し続けているため、発光素子の温度は一定となっており発光素子の点灯時間内における発光光量も一定となっている。従って最初のパッチ１０２を検出する時間から最後のパッチ１０２を検出する時間まで、同じ光量条件でパッチ１０２の検出を行うことができ、ウエイト時間をなくし安定した光量下で正確な検出が可能となる。もちろん、光源は間欠点灯させるため、経時変化による光源の劣化（光量低下）の影響も避けることができる。

本実施形態では、光源の発光しているタイミングに蓄積型センサの蓄積時間が含まれるように制御する例を示した。しかし、蓄積中光源が発光してない状態は、センサの受光部に光電流が発生しない状態となっているので、発光タイミングが蓄積期間内に収まるように制御してもよい。

以上に説明したように、本実施形態に対応する本発明によれば、光学センサの光源を常に間欠点灯させ定常状態としておき、検出時光源の間欠動作に合わせて光学センサの検知を行うことで、検出開始時のウエイトタイムをさらに低減でき、光源の光量低下や故障を回避しつつさらなるユーザビリティの向上が可能となる。

また、発光素子の発光中に蓄積時間が完全に含まれるか、蓄積時間内のどこかのタイミングで発光していればよいために、発光素子の間欠点灯制御とセンサの蓄積動作制御を厳密に同期させる必要が無くなるので、制御系の負担が軽減される。

［第３の実施形態］
本実施形態では、第１及び第２の実施形態において示した光学センサの制御方法を適用して、画像形成装置の印字性能及びユーザビリティの向上を図る。

図８を用いて、本発明のセンサを搭載した多色画像形成装置としてのレーザプリンタ全体の構成についての概略を説明する。なお、本発明における画像形成装置には、電子写真方式、静電記録方式等の複写機、インクジェット方式のプリンタなどの画像形成装置が含まれる。

カラーレーザプリンタは、画像形成部において画像信号に基づいて形成される画像光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して可視画像を形成し、更に、このカラー可視画像を記録媒体である転写材へ転写し、ついでカラー可視画像を定着させるものである。

画像形成部は、現像色の数だけ並置したステーション毎の感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、一次帯電手段としての注入帯電手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、現像手段８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ、トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、中間転写体１２、給紙部、転写部および定着部１３によって構成されている。

感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。

感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋへの露光光はスキャナ部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋから送られ、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面に選択的に露光することにより、順次静電潜像が形成される。

一次帯電手段として、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光ドラムを帯電させための４個の注入帯電器７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを備え、各注入帯電器にはスリーブ７ＹＳ、７ＭＳ、７ＣＳ、７ＫＳが具備されている。

現像手段として、上記静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋとを備え、各現像器にはスリーブ８ＹＳ、８ＭＳ、８ＣＳ、８ＣＫが設けられている。尚、各々の現像器は装置本体に対して脱着可能に取り付けられている。

中間転写体１２は、駆動ローラ１８ａ、および従動ローラ１８ｂ、１８ｃに張設された無端ベルト体であって、感光ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計周り方向に回転し、各色用の一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの作用によって順次転写を受ける。

給紙手段（給紙口）としての給紙カセット２または給紙トレー３には転写材１が収容されており、転写材１は給紙ローラ４および搬送ローラ２４などにより構成される搬送路２５を搬送されてレジストローラ２３に到達する。これはレジ前センサ１９によって検知される。

画像形成時には、レジ前センサ１９によって中間転写体１２上のカラー可視画像が転写領域に到達するタイミングを合わせられて、所定時間、転写材の搬送を停止させる。転写材１がレジストローラ２３から転写領域に給紙され、中間転写体１２に２次転写ローラ９が接触して転写材１を狭持搬送することにより転写材１に中間転写体１２上のカラー可視画像を同時に重畳転写する。

２次転写ローラ９は、中間転写体１２上にカラー可視画像を重畳転写している間は実線にて示すように中間転写体１２に当接させるが、印字処理終了時は、点線にて示す位置に離間する。

定着部１３は、転写材１を搬送させながら、転写されたカラー可視画像を定着させるものであり、図１２に示すように転写材１を加熱する定着ローラ１４と転写材１を定着ローラ１４に圧接させるための加圧ローラ１５とを備えている。

定着ローラ１４と加圧ローラ１５は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ１６、１７が内臓されている。すなわち、カラー可視画像を保持した転写材１は定着ローラ１４と加圧ローラ１５により搬送されるとともに、熱および圧力を加えることによりトナーが表面に定着される。

可視画像定着後の転写材１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙部に排出して画像形成動作を終了する。転写材１の定着部１３からの排紙は定着排紙センサ２０によって検知される。

クリーニング手段２１は、中間転写体１２上に形成された４色のカラー可視画像を転写材１に転写した後の廃トナーを蓄える。色ずれ検出手段２２は中間転写体１２上に色ずれ検出パターンを形成し、各色間の主走査、副走査方向のずれ量を検出し、画像データを微調整することにより色ずれ低減させるようにフィードバックをかける。

トナーの色味を検出するセンサ１５１は定着器より排紙側に配置され、転写材１に定着されたトナーの色味を検知する。また、トナー濃度検知手段１５２は色ずれ検知手段２２の近傍に配置され、定着前の中間転写体１２上のトナー濃度（載り量）を検知する。

上記画像形成装置を使用する際、環境の変化や長時間の使用による装置各部に変動が生じると、得られる画像の濃度や色度が変動してしまう。特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな濃度変動でもカラーバランスが崩れてしまう恐れがある。これを回避し常に一定の濃度、階調性を保つ必要があるためこれらのセンサは設けられている。

これらのセンサにより使用中のトナーの色味変動や、中間転写体上へのトナーの載り量の変動を検出しその結果より露光量、現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバックをかけて色味や濃度制御を行うことで安定した画像を得るようにしている。

レジストローラ２３の近傍に配置された紙質センサ１５３は、転写材が普通紙か光沢紙かOHPシートかといった転写材の質を検知し、現像バイアスや定着条件にフィードバックして最適な画像を得ようとするもので、一例として図９のような構成がある。

光源１５４と２つのフォトダイオード１５５、１５６からなり、一方のフォトダイオード１５５は転写材１からの乱反射光成分を検知し、もう一方のフォトダイオード１５６は転写材１からの正反射光を検知する。

転写材の光沢が高いほど正反射成分が大きくなるため、２つのフォトダイオードの出力を抵抗でIV変換し、AD変換器でデジタル信号に変換したのちCPU等で両者の比率を比較することにより紙質を検知することができる。

これらのセンサのように、入射した光量のアナログ的な大きさを検出する光学センサの制御に上記第１及び第２の実施形態において説明した制御方法を適用することにより、画像形成装置の使用期間が光源の寿命より長くなっても、検出タイミング以外で間欠点灯させるため光源の光量低下や故障を抑えることが可能となる。

さらに、光源を点灯後光量が一定になるまでの時間を短縮する、ないしは無くすることができるため光源の故障や検出精度の低下なしに、検出時のウエイト時間を短縮でき、画像形成装置のユーザビリティを向上させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、トナーの色味やトナー濃度、紙質検出のためのウエイトタイムを低減しユーザビリティを向上できるとともに、転写材の種類によらずトナーの色味や濃度の変動を抑え画質を向上させた画像形成装置を得ることができる。

なお、ここではカラー画像形成装置の例を説明したものの、紙質センサはモノクロのカラー画像形成装置でも有効であり、本発明はカラー画像形成装置に限られたものではない。

［その他の実施形態］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に対応する制御の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態に対応するセンサと光源の関係の一例を説明する図である。 本発明の実施形態に対応する光源の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に対応する蓄積型センサの具体的構成例を示す図である。 本発明の実施形態に対応する蓄積型センサの動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に対応する光源の点灯時間と光量の関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に対応する制御の一例を示すタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態に対応する画像形成装置の構成例を示すブロック図である。 紙質センサの具体的構成例を示す図である。 従来のトナーからの反射率光を検出するセンサの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に対応する処理のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に対応する光源１００の点灯タイミングとセンサ１０１の蓄積タイミングの関係を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態に対応する画像形成装置の構成を示す図である。

符号の説明

１５１ トナーの色味を検知するセンサ
１５２ トナーの濃度を検知するセンサ
１５３ 紙質を検知するセンサ
１２１〜１２３ 蓄積型センサの１画素回路
１２４ フォトダイオード
１２９ 容量
１２６、１２７ ＰＭＯＳトランジスタ
１２５、１２８、１３０、１３１ ＮＭＯＳトランジスタ
１３２ シフトレジスタ
１０３、３０２ ＬＥＤ
１０４、３００ 抵抗
１０５ オペアンプ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 感光ドラム
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 一次転写ローラ
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ 注入帯電手段
８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ 現像手段
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ トナーカートリッジ
１２ 中間転写体
１３ 定着部
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ スキャナ
７ＹＳ、７ＭＳ、７ＣＳ、７ＫＳ スリーブ
８ＹＳ、８ＭＳ、８ＣＳ、８ＣＫ スリーブ
１２ 中間転写体
１８a 駆動ローラ
１８b,１８c 従動ローラ
２ 給紙カセット
３ 給紙トレー
４ 給紙ローラ
２４ 搬送ローラ
２５ 搬送路
２３ レジストローラ
１９ レジ前センサ
９ ２次転写ローラ９
１４ 定着ローラ
１５ 加圧ローラ
１６，１７ ヒータ
２０ 定着排紙センサ
２１ クリーニング手段

Claims (7)

1. 少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御方法であって、
   前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記受光素子による検出時の光量以上の光量において前記光源を間欠点灯させる工程と、
   前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記光源を全点灯させる工程と、
   前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う工程と
   を備えることを特徴とする光学センサの制御方法。
2. 前記光学センサは画像形成装置に搭載され、
   前記画像形成装置が待機状態にある場合に、前記光源を消灯する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学センサの制御方法。
3. 前記所定時間は、前記全点灯された光源の光量の変動が前記受光素子の検出精度以下となるまで安定する時間以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学センサの制御方法。
4. 前記光源はＬＥＤであり、前記受光素子は蓄積型センサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学センサの制御方法。
5. 少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御装置であって、
   前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記受光素子による検出時の光量以上の光量において前記光源を間欠点灯させる手段と、
   前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記光源を全点灯させる手段と、
   前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う手段と
   を備えることを特徴とする光学センサの制御装置。
6. 少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御方法であって、
   前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記光源を間欠点灯させる工程と、
   前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記間欠点灯に引き続き前記光源を全点灯させる工程と、
   前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う工程と
   を備えることを特徴とする光学センサの制御方法。
7. 少なくとも１つの光源と１つの受光素子を含む光学センサを制御する光学センサの制御装置であって、
   前記受光素子が前記光源からの光量を検出していない場合に、前記光源を間欠点灯させる手段と、
   前記受光素子が前記光源からの光量の検出を行う場合に、前記間欠点灯に引き続き前記光源を全点灯させる手段と、
   前記全点灯された後、所定時間経過後に前記受光素子による前記光源からの光量の検出を行う手段と
   を備えることを特徴とする光学センサの制御装置。

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