JP5447270B2 - 検出装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は検出装置および画像形成装置に関し、特に、トナー濃度を検出するための検出装置および該検出装置を搭載した画像形成装置に関する。

画像形成装置においてトナー濃度の検出を行なうトナー濃度検出センサとしては、発光素子からの光を偏光フィルタを通した単一偏光光として転写ベルトおよびトナー像に照射し、その反射光の、発光素子から照射された単一発光光と平行方向の偏光光と、発光素子からの照射光と直交方向の偏光光とをそれぞれ受光素子で受光することによりトナー濃度を検出するものがある。

たとえば特開２００６−２０８２６６号公報（以下、特許文献１）などは、このような方式のトナー濃度検出センサであって、発光素子と受光素子とを同一基板上に配置し、さらに発光素子と受光素子との間隔および受光素子間の間隔を近づけて、センサ検出精度を高める構成を開示している。

特開２００６−２０８２６６号公報

ところで、この方式のトナー濃度検出センサでは、発光素子からトナー像への入射角と、トナー像から受光素子への反射角とが狭ければ狭いほど検出感度が高められる。そのため、発光素子と受光素子との間、および受光素子の間隔を狭くして配置する構成となっている。

しかしながら、トナー濃度センサと測定物との間の距離や取り付け角度が取り付け部品の寸法ばらつき等により異なる場合がある。この場合、反射光の光軸がずれ、受光素子に入射する光量が変化してしまうため、検出結果が異常値となってしまう場合がある、という問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、反射光の光軸のずれによるトナー濃度の検出結果への影響を補正することのできる、トナー濃度を検出するための検出装置および該検出装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、検出装置は、照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、発光素子から第１の偏光フィルタを通して照射された光の、検出対象物表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが検出対象物表面に向かう方向に配置された第１の受光素子、および第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが検出対象物表面に向かう方向に配置された第２の受光素子と、第１の受光素子および第２の受光素子での反射光の受光量に応じて、検出対象物表面に形成されたトナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを備える。複数の発光素子は、第２の偏光フィルタおよび第３の偏光フィルタの感度領域内に属する第１の発光素子と、感度領域に属さない波長の光を発する第２の発光素子とを含む。

本発明の他の局面に従うと、検出装置は、照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、それぞれ異なる波長の光を発する第１の発光素子および第２の発光素子を有する複数の発光素子と、発光素子から第１の偏光フィルタを通して照射された光の、検出対象物表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが検出対象物表面に向かう方向に配置された第１の受光素子、および第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが検出対象物表面に向かう方向に配置された第２の受光素子と、第１の受光素子および第２の受光素子での反射光の受光量に応じて、検出対象物表面に形成されたトナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段と備える。第１の受光素子および第２の受光素子は第１の面上に、第２の発光素子から検出対象物表面までの距離が所定距離であるときの第２の発光素子からの反射光が第１の受光素子および第２の受光素子に均等または略均等に照射される状態である標準照射状態となる位置で配置される。検出装置は、さらに、第２の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量および第２の受光素子での受光量に基づいて、標準照射状態からの反射光の光軸のずれを検出する検出処理と、第１の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量および第２の受光素子での受光量から得られる値をずれに基づいて補正してセンサ信号を出力する出力処理とを実行する制御装置を備える。

好ましくは、第１の受光素子および第２の受光素子は第１の面上に、第２の発光素子から検出対象物表面までの距離が所定距離であるときの第２の発光素子からの反射光が第１の受光素子および第２の受光素子に均等または略均等に照射される状態である標準照射状態となる位置で配置される。

より好ましくは、検出装置は制御装置をさらに備え、制御装置は、第２の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量および第２の受光素子での受光量に基づいて、標準照射状態からの反射光の光軸のずれを検出する検出処理と、第１の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量および第２の受光素子での受光量から得られる値をずれに基づいて補正してセンサ信号を出力する出力処理とを実行する。

より好ましくは、制御装置は、第２の発光素子の反射光の、第１の受光素子での受光量と第２の受光素子での受光量との比率が所定以上である場合にずれが生じていると検出する。

好ましくは、制御装置は、出力処理にて得られる値を、第２の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量と第２の受光素子での受光量との比率を用いて補正する。

好ましくは、第１の発光素子および第２の発光素子は第２の面に配置され、制御装置は、第２の面から検出対象物表面までの距離の所定距離との差をずれとして検出する。

好ましくは、第１の発光素子および第２の発光素子は第２の面に配置され、制御装置は、第２の面に対する第２の発光素子の照射角度の、標準照射状態での第２の面に対する第２の発光素子の照射角度からの差を、ずれとして検出する。

本発明のさらに他の局面に従うと、画像形成装置は、像担持体と、像担持体表面にトナー画像を転写するための転写手段と、像担持体表面のトナー画像の濃度を検出するための検出装置とを備える。検出装置は、像担持体に向かう方向である照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、発光素子から第１の偏光フィルタを通して照射された光の、像担持体表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが像担持体に向かう方向に配置された第１の受光素子、および第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが像担持体に向かう方向に配置された第２の受光素子と、第１の受光素子および第２の受光素子での反射光の受光量に応じて、トナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを含む。複数の発光素子は、第２の偏光フィルタおよび第３の偏光フィルタの感度領域内に属する第１の発光素子と、感度領域に属さない波長の光を発する第２の発光素子とを含む。
本発明のさらに他の局面に従うと、画像形成装置は、像担持体と、像担持体表面にトナー画像を転写するための転写手段と、像担持体表面のトナー画像の濃度を検出するための検出装置とを備える。検出装置は、像担持体に向かう方向である照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、それぞれ異なる波長の光を発する第１の発光素子および第２の発光素子を有する複数の発光素子と、発光素子から第１の偏光フィルタを通して照射された光の、像担持体表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが像担持体に向かう方向に配置された第１の受光素子、および第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが像担持体に向かう方向に配置された第２の受光素子と、第１の受光素子および第２の受光素子での反射光の受光量に応じて、トナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを含む。第１の受光素子および第２の受光素子は第１の面上に、第２の発光素子から像担持体表面までの距離が所定距離であるときの第２の発光素子からの反射光が第１の受光素子および第２の受光素子に均等または略均等に照射される状態である標準照射状態となる位置で配置される。画像形成装置は、さらに、第２の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量および第２の受光素子での受光量に基づいて、標準照射状態からの反射光の光軸のずれを検出する検出処理と、第１の発光素子の反射光の第１の受光素子での受光量および第２の受光素子での受光量から得られる値をずれに基づいて補正してセンサ信号を出力する出力処理とを実行する制御装置を含む。

この発明によると、トナー濃度センサと測定物である転写ベルトとの間の距離が異なったり取り付け角度が取り付け部品の寸法ばらつき等によって異なったりして反射光の光軸がずれ、受光素子に入射する光量が変化した場合であっても、そのトナー濃度の検出結果への影響が補正される。これにより、トナー濃度検出の精度を向上させることができる。

本実施の形態にかかるプリンタの構成の具体例を示す図である。 プリンタの、トナー濃度センサ付近の構成の具体例を示す図である。 トナー濃度センサの構成の具体例を示す図である。 トナー濃度センサに含まれる偏光フィルタの周波数特性を示す図である。 トナー濃度センサの一方のＬＥＤを発光させたときの光路を表わした図である。 トナー濃度センサの他方のＬＥＤを発光させたときの光路を表わした図である。 トナー濃度センサと転写ベルトとの間の距離と、受光素子の配置とを関係を説明するための図である。 トナー濃度センサと転写ベルトとの間の距離が正常な距離よりも近い場合の、受光素子へのＬＥＤの反射光の照射位置を説明する図である。 転写ベルト上のトナー濃度とトナー濃度センサの出力の特性との関係を表わす図である。 光軸のずれに応じて補正を行なった上でセンサ信号を出力する、制御装置の機能構成の具体例を示す図である。 トナー濃度センサと転写ベルトと間の光軸のずれを検出し、光軸のずれに応じて補正を行なった上でセンサ出力値を決定する処理を表わすフローチャートである。 フォトダイオードの出力値の具体例を示す図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

以下の説明では、画像形成装置がタンデム方式のカラープリンタ（以下、プリンタと略す）である例を示すが、画像形成装置はプリンタに限定されない。画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合した機器であるＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などであってもよい。

＜全体構成＞
図１は、本実施の形態にかかるプリンタ１の構成の具体例を示す図である。図を参照して、プリンタ１は、作像部と、プリント媒体である用紙の搬送部とを含む。

作像部は、プリンタ１内部の略中央部に配される、内側から複数の転写駆動ローラ１０２で懸架された、中間転写体である環状の転写ベルト１０１を含む。

転写ベルト１０１に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各色に対応したカートリッジ２８ｙ，２８ｍ，２８ｃ，２８ｋが配される。これらを代表させてカートリッジ２８と称する。カートリッジ２８は、静電記録方式でトナー像を形成するトナー像形成機構として、各々、感光体３と、帯電部５と、露光部６と、現像部４とを含む。

現像部４は、各々、図示しない現像ローラや供給ローラを含む。また、現像部４は、各々、図示しないトナーを充填するスペースを含む。現像部４が稼動して供給ローラが回転することで、上記スペース内のトナーが現像ローラに供給される。現像ローラは感光体３に対応する位置に配置され、供給されたトナーを担持して感光体３と対向する位置まで搬送する。感光体３表面が露光されていることで、現像ローラ上のトナーは感光体３と対向する位置において感光体３の露光された部分に移動する。これにより、感光体３上にトナー像が形成される。

感光体３は、転写ベルト１０１上に形成されたトナー画像を転写する。帯電部５は、感光体３の表面を一様に帯電させる。露光部６は、感光体３上に各色の画像パターンを露光して、順次形成する。現像部４は、感光体３にトナーを供給して感光体３にトナー画像を現像する。

後述する印刷用紙の搬送経路に接する位置の転写駆動ローラ１０２と搬送経路を挟んで二次転写ローラ１１が配される。二次転写ローラ１１は、転写ベルト１０１上に転写されたトナー画像を、搬送された用紙上に転写する。

転写ベルト１０１に面する位置に、トナー濃度センサ１０３が配される。トナー濃度センサ１０３は転写ベルト１０１上に転写されたトナー画像の濃度を検出する。この構成については後述する。

搬送部は、給紙ローラ８と、搬送ローラ３０と、タイミングローラ１０と、上述の二次転写ローラ１１と、一対の定着ローラ１２ａ，１２ｂ（これらを代表させて定着ローラ１２とする）と、排紙ローラ１３とを含む。

給紙ローラ８は、プリンタ１内部の下部に配される、用紙を収納するカセットである収納部１６から、用紙を給紙する。搬送ローラ３０は、給紙ローラ８によって供給された用紙を搬送する。タイミングローラ１０は、搬送ローラ３０によって搬送されてきた用紙をいったん停止させる。定着ローラ１２は、搬送される用紙を挟んで配され、用紙上に転写されたトナー像を加熱して定着させる。排紙ローラ１３は、定着後の用紙を排出する。

カートリッジ２８内の感光体３と二次転写ローラ１１とタイミングローラ１０とはメインモータ１８に連結される。カートリッジ２８内の現像部４のうちのカラー用の現像部４は現像モータ２０に連結され、モノクロ用の現像部４は現像モータ２１に連結される。現像モータ２０はカラー用の現像部４を駆動し、現像モータ２１はモノクロ用の現像部４を駆動する。定着ローラ１２は定着モータ１９に連結され、定着モータ１９の回転駆動によって回転する。

プリンタ１は、さらに、制御部５０およびメモリ５５を含む。制御部５０に含まれる図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）は、メモリ５５に記憶されるプログラムを読み出して実行する。メインモータ１８、定着モータ１９、および現像モータ２０，２１等の駆動機構は制御部５０に電気的に接続されて、制御部５０からの制御信号に従って駆動が制御される。さらに、トナー濃度センサ１０３は制御部５０に電気的に接続されて、センサ信号を制御部５０に入力する。制御部５０は、そのセンサ信号を用いて上記制御を行なう。

＜トナー濃度センサの構成＞
図２は、トナー濃度センサ１０３付近の構成の具体例を示す図である。図を参照して、トナー濃度センサ１０３は転写ベルト１０１の面に対して検出面を向けて配される。転写ベルト１０１上に作像されたトナー像は、転写駆動ローラ１０２の回転によって図中の矢印方向に移動する。トナー濃度センサ１０３は、検出面に対向する位置の転写ベルト１０１面上にトナー像が移動すると、そのトナー像の濃度を検出する。

図３は、トナー濃度センサ１０３の構成の具体例を示す図である。図を参照して、トナー濃度センサ１０３は、プリント基板１０９上に配置された、第１の発光素子としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０４、および第２の発光素子としてのＬＥＤ１０５と、受光素子としてのフォトダイオード１０６，１０７，１０８と、制御装置１１７とを備える。

ＬＥＤ１０５、ＬＥＤ１０４、フォトダイオード１０６、およびフォトダイオード１０７は、この順で一直線となるようにプリント基板１０９上で配置される。以降の図では、これら部品の実装される直線を、「部品実装軸」とも表わしている。フォトダイオード１０６とフォトダイオード１０７とは、その間の距離を転写ベルト１０１からの正反射光がフォトダイオード１０６とフォトダイオード１０７との両方に照射される範囲の距離として、近接して配置される。

なお、ここでは、ＬＥＤ１０５、ＬＥＤ１０４、フォトダイオード１０６、およびフォトダイオード１０７がすべて同一のプリント基板１０９上に配置される例が示されている。しかしながら、ＬＥＤ１０５，１０４およびフォトダイオード１０６，１０７は、それぞれ、位置関係が予め規定された、異なる基板の同一線上に配置されていてもよい。

フォトダイオード１０８はＬＥＤ１０４，１０５の近傍にプリント基板１０９上で配置される。フォトダイオード１０８は、ＬＥＤ１０４，１０５の照射光量を検知し、ＬＥＤ１０４またはＬＥＤ１０５への供給電流を一定に保つためのフィードバックを行なう受光素子である。したがって、フォトダイオード１０８は、センサ出力には関与しない。

トナー濃度センサ１０３の、プリント基板１０９の、ＬＥＤ１０４，１０５、およびフォトダイオード１０６，１０７，１０８が配される面の上方には、ホルダ１１０が備えられる。そのさらに上方には、レンズ１１２が備えられる。

ホルダ１１０の、ＬＥＤ１０４，１０５の発光光路上には、穴１１１が削孔されている。穴１１１によって、ＬＥＤ１０４，１０５からの光量の範囲が限定される。これにより、周辺の乱反射によるトナー濃度センサの誤出力が抑制される。

ＬＥＤ１０４，１０５とホルダ１１０との間には、偏光フィルタ１１３が備えられる。ＬＥＤ１０４，１０５から照射された光は、偏光フィルタ１１３を通してセンサ外に照射される。

フォトダイオード１０６とホルダ１１０との間には、偏光フィルタ１１３と同一偏光となるように偏光方向をそろえるための偏光フィルタ１１４が備えられる。転写ベルト１０１より反射された光は、偏光フィルタ１１４を透過してフォトダイオード１０６を照射する。

フォトダイオード１０７とホルダ１１０との間には、偏光フィルタ１１３とは直交する方向の偏光方向となるように偏光方向をそろえるための偏光フィルタ１１５が備えられる。転写ベルト１０１より反射された光は、偏光フィルタ１１５を透過してフォトダイオード１０７を照射する。

制御装置１１７は図示しないＣＰＵおよびメモリを含む。制御装置１１７は図示されたようにプリント基板１０９とは異なる位置に設けられてもよいし、プリント基板１０９上に実装されてもよい。

制御装置１１７のＣＰＵとＬＥＤ１０５，１０４とは電気的に接続される。ＬＥＤ１０５，１０４はＣＰＵからの制御信号に従って発光し、また発光を終了する。

制御装置１１７のＣＰＵとフォトダイオード１０６，１０７，１０８とは電気的に接続される。フォトダイオード１０６，１０７，１０８は、それぞれ、受光量に応じた信号をＣＰＵに対して出力する。制御装置１１７は、さらに、プリンタ１の制御部５０に電気的に接続される。制御装置１１７はフォトダイオード１０６，１０７，１０８から入力された信号に基づいて演算を行なってセンサ信号を制御部５０に対して出力する。

＜偏光フィルタの特性＞
図４は、偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の周波数特性を示す図である。図４（Ａ）は、偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の透過軸方向（平行方向）の周波数特性を示し、図４（Ｂ）は吸収軸方向（直交方向）の周波数特性を示している。

図を参照して、偏光フィルタ１１３，１１４，１１５は、透過軸方向（平行方向）では４００nm以上の波長の光に対しては８０％以上の透過率を有し、吸収軸方向（直交方向）では４００nm〜７００nmの波長の光に対しては、ほぼ０％の透過率となる。

＜トナー濃度センサと転写ベルトとの間の光軸ずれの検出の原理＞
この特性に基づいて、ＬＥＤ１０４の発光波長が偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の吸収軸方向の透過率が１０％以下となる波長、ＬＥＤ１０５の発光波長が偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の吸収軸方向の透過率が８０％以上となる波長と設定される。

ＬＥＤ１０４の発光波長は図４（Ａ）および図４（Ｂ）においてＡ１，Ａ２で表わされた偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の感度領域外である波長領域に属し、ＬＥＤ１０５の発光波長は図４（Ａ）および図４（Ｂ）においてＢ１，Ｂ２で表わされた偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の感度領域内である波長領域に属する。これらＬＥＤ１０４，１０５の波長は、いずれも、偏光フィルタ１１３，１１４，１１５の透過軸方向での透過率が８０％以上である。そのため、ＬＥＤ１０４から照射され偏光フィルタ１１３を透過した光は、透過軸方向が偏光フィルタ１１３と平行する偏光フィルタ１１４は透過するものの、透過軸方向が偏光フィルタ１１３の透過軸方向と直交している偏光フィルタ１１５は透過しない。一方、ＬＥＤ１０５から照射され偏光フィルタ１１３を透過した光は、透過軸方向が偏光フィルタ１１３と平行する偏光フィルタ１１４も、透過軸方向が偏光フィルタ１１３の透過軸方向と直交している偏光フィルタ１１５も透過する。

図５はＬＥＤ１０４を発光させたときの光路を表わした図であり、図６はＬＥＤ１０５を発光させたときの光路を表わした図である。

図５を参照して、ＬＥＤ１０４からの照射光は、偏光フィルタ１１３を透過して直線偏光されてトナー濃度センサ１０３より出力し、転写ベルト１０１により反射される。反射光は再びトナー濃度センサ１０３に入光する。この反射光は、偏光フィルタ１１５が偏光フィルタ１１３により直線偏光された光の吸収軸方向に配置された偏光フィルタであるため該フィルタを透過しない。そのため、フォトダイオード１０７には反射光が到達せず、フォトダイオード１０６にのみ反射光が照射される。

図６を参照して、ＬＥＤ１０５からの照射光は、偏光フィルタ１１３を透過してトナー濃度センサ１０３より出力し、転写ベルト１０１により反射される。反射光は再びトナー濃度センサ１０３に入光する。この反射光は、偏光フィルタ１１４，１１５のいずれのフィルタも透過するため、フォトダイオード１０６，１０７ともに反射光が照射される。

図７はトナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離と、受光素子の配置とを関係を説明するための図である。

図を参照して、トナー濃度センサ１０３は転写ベルト１０１から予め規定した所定の距離を離して設置される。受光素子であるフォトダイオード１０６，１０７は、ＬＥＤ１０５から照射され、上記距離だけ離れた転写ベルト１０１から反射された光が、フォトダイオード１０６，１０７の間にほぼ均等に照射する位置に配置される。

このように配置されることで、トナー濃度センサ１０３の転写ベルト１０１に対する配置位置（距離）が規定どおりの正常な距離である場合には、フォトダイオード１０６からの出力とフォトダイオード１０７からの出力とが等しくなる。

図８は、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が正常な距離よりも近い場合の、受光素子へのＬＥＤ１０５の反射光の照射位置を説明する図である。

図８を参照して、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が正常な距離よりも短い距離である場合、ＬＥＤ１０５から照射され転写ベルト１０１で反射された光の照射する位置は、フォトダイオード１０６，１０７の間のほぼ均等な位置よりも、フォトダイオード１０６側によりの位置となる。そのため、この場合、フォトダイオード１０６からの出力の方がフォトダイオード１０７からの出力よりも大きくなる。

同様にして、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が正常な距離よりも長い距離である場合、ＬＥＤ１０５から照射され転写ベルト１０１で反射された光の照射する位置は、フォトダイオード１０６，１０７の間のほぼ均等な位置よりも、フォトダイオード１０７側によりの位置となる。そのため、この場合、フォトダイオード１０６からの出力の方がフォトダイオード１０７からの出力よりも小さくなる。

＜センサ出力特性＞
制御装置１１７は、トナー濃度検出のための制御（以下、検出処理とも称する）を行ない、その制御下でフォトダイオード１０６，１０７から得られた出力値に基づいてセンサ出力値を算出する。検出処理では、具体的にＬＥＤ１０４のみを、トナー画像がない転写ベルト１０１面でのセンサ出力値が所定値（たとえば３V）となるような発光光量で発光させる。

センサ出力値の算出方法の一例として、フォトダイオード１０６，１０７からの信号の出力値の差分（フォトダイオード１０６の出力値−フォトダイオード１０７の出力値）に係数（たとえば５）を乗じる算出方法が挙げられる。

図９は、転写ベルト１０１上のトナー濃度と、上述の算出方法で算出されるトナー濃度センサ１０３の出力の特性との関係を表わす図である。図中の実線で転写ベルト１０１上のトナー濃度とトナー濃度センサ１０３の出力の特性との関係が表わされている。さらに、図中の点線で転写ベルト１０１上のトナー濃度とフォトダイオード１０６の出力との関係、一点鎖線でフォトダイオード１０７の出力との関係が表わされている。

トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が短くなると、フォトダイオード１０６に入光する光量が増加するためにフォトダイオード１０６の出力値が大きくなる。そのため、検出処理でＬＥＤ１０４を発光させる際、その発光光量が小さくなるよう制御される。

そこで、トナー濃度が高い状態では、フォトダイオード１０６の出力値がフォトダイオード１０７の出力値と比較して大きくなるため、上述の算出方法で得られるトナー濃度センサ１０３のセンサ出力値は真のセンサ出力値よりも高くなる。一方、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が長くなると、トナー濃度が高い状態での上述の算出方法で得られるトナー濃度センサ１０３のセンサ出力値は真のセンサ出力値よりも低くなる。

＜制御装置の機能構成＞
そこで、制御装置１１７は、ＬＥＤ１０５を発光させたときの反射光の照射位置によって変化するフォトダイオード１０６，１０７に照射する光量のバランスに基づいて、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１と間の光軸のずれを検出する。そして、そのずれ量に基づいて補正した上でセンサ信号を出力する。

図１０は、光軸のずれに応じて補正を行なった上でセンサ信号を出力する、制御装置１１７の機能構成の具体例を示す図である。これら機能は、図示しないＣＰＵがメモリに記憶されるプログラムを読み出して実行することで、主にＣＰＵに形成されるものである。

図を参照して、制御装置１１７は、大きくは、光軸のずれを検出するための検出処理部７０とセンサ信号を出力するための出力処理部８０とを含む。

検出処理部７０は、ＬＥＤ１０４，１０５の発光を制御するための発光制御部７１と、その制御下におけるフォトダイオード１０６，１０７からの信号の入力を受け付けるための入力部７２と、これら信号を比較して比較結果を出力するための比較部７３とを含む。

発光制御部７１は、検出処理時にはＬＥＤ１０５を所定の光量で所定時間発光させ、ＬＥＤ１０４は発光させない。比較部７３は、この制御下でのフォトダイオード１０６，１０７からの信号の示す、それぞれの受光量に応じた出力値を比較し、その結果として、これら信号の出力値が等しい（等しいと取り扱える程度の範囲内にある場合も「等しい」に含めてもよい）か、等しくないか、を示す比較結果を出力処理部８０に渡す。さらに、等しくない場合、比較部７３は、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１と間の光軸のずれ量に相当する、出力値を比較することで得られた受光量の比率を示す信号値の比率を出力処理部８０に渡す。

出力処理部８０は、ＬＥＤ１０４，１０５の発光を制御するための発光制御部８１と、その制御下におけるフォトダイオード１０６，１０７からの信号の入力を受け付けるための入力部８２と、これら信号の出力値からセンサ出力値を算出するための算出部８３と、検出処理部７０での検出結果に基づいて算出されたセンサ出力値を補正するための補正部８４とを含む。

発光制御部８１は、出力処理時にはＬＥＤ１０４を、トナー画像がない転写ベルト１０１面でのセンサ出力値が所定値（たとえば３V）となるような発光光量で所定時間発光させ、ＬＥＤ１０５は発光させない。

算出部８３は、フォトダイオード１０６，１０７からの信号の出力値に基づいてセンサ出力値を算出する。一例として、算出部８３は、上述の、フォトダイオード１０６，１０７からの信号の出力値の差分（フォトダイオード１０６の出力値−フォトダイオード１０７の出力値）に係数（たとえば５）を乗じる演算を行なってセンサ出力値を算出する。

検出処理において両信号の出力値が等しいとの比較結果が得られた場合には、補正部８４は算出されたセンサ出力値を補正しない。検出処理において両信号の出力値が等しくないとの比較結果が得られた場合には、補正部８４は比較結果に含まれるフォトダイオード１０６，１０７の出力比率に基づいて、算出されたセンサ出力値を補正する。

すなわち、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が正常な距離よりも短い場合にはフォトダイオード１０６の受光量が増加するため、その出力値からフォトダイオード１０７の出力値を差し引いて得られる差分は大きくなる。そのため、その差分に係数を乗じて得られたセンサ出力値は真のセンサ出力値よりも大きくなる。逆に、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離が正常な距離よりも長い場合にはフォトダイオード１０６の受光量が減少するため、その出力値からフォトダイオード１０７の出力値を差し引いて得られる差分は小さくなる。そのため、その差分に係数を乗じて得られたセンサ出力値は真のセンサ出力値よりも小さくなる。

そこで、補正部８４は、一例として、出力処理において得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力値の差分（フォトダイオード１０６の出力値−フォトダイオード１０７の出力値）から算出されたセンサ出力値を、検出処理において得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力値の比率（フォトダイオード１０７の出力値／フォトダイオード１０６の出力値）で除することで、センサ出力値を補正する。

＜処理フロー＞
図１１は、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１と間の光軸のずれを検出し、光軸のずれに応じて補正を行なった上でセンサ出力値を決定する処理を表わすフローチャートである。図１１のフローチャートに示される処理は、制御装置１１７の図示しないＣＰＵがメモリに記憶されるプログラムを読み出して実行することによって実現される。

また、図１２は、フォトダイオード１０６，１０７の出力値の具体例を示す図であって、図１２（Ａ）は後述の検出処理におけるフォトダイオード１０６，１０７の出力値の具体例、図１２（Ｂ）は後述の出力処理におけるフォトダイオード１０６，１０７の出力値の具体例を示す図である。

図を参照して、ＣＰＵは、はじめに、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１と間の光軸のずれを検出するための処理として、ＬＥＤ１０５を所定時間発光させる（ステップＳ１０１）。そしてＣＰＵは、その発光下でのフォトダイオード１０６，１０７からの信号を受け付けて、これらの出力値を取得する（ステップＳ１０３）。

ＣＰＵはこれらの出力値を比較する。その結果、これらの出力値が等しい場合（ステップＳ１０５で「フォトダイオード１０６＝フォトダイオード１０７」）、処理をステップＳ１０７へと移行する。これらの出力値が等しくない場合（ステップＳ１０５で「フォトダイオード１０６≠フォトダイオード１０７」）、処理をステップＳ１１３へと移行する。ステップＳ１０３で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力値が図１２（Ａ）に示された出力値である場合、ステップＳ１０５では、これらの出力値が等しくないとされる。以上の、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が、上述の検出処理に該当する。

フォトダイオード１０６，１０７での出力値が等しい場合には、光軸のずれに応じて補正してセンサ出力値を得るための処理として、ＣＰＵはＬＥＤ１０５を消灯し、替わってＬＥＤ１０４を、トナー画像がない転写ベルト１０１面でのセンサ出力値が所定値（たとえば３V）となる発光光量で所定時間発光させる（ステップＳ１０７）。ここでは、ＣＰＵは、転写ベルト１０１の面上のトナー画像がない位置から得られたフォトダイオード１０６，１０７での出力値に基づいてＬＥＤ１０４の光量を調整する。

そしてＣＰＵは、その発光下でのフォトダイオード１０６，１０７からの出力値より、センサ出力値を算出する（ステップＳ１０９）。フォトダイオード１０６，１０７からの出力値が図１２（Ｂ）の出力値である場合、ＣＰＵは、フォトダイオード１０６，１０７からの信号の出力値の差分（Ｖ６−Ｖ７）に係数（たとえば５）を乗じる演算を行なってセンサ出力値を算出する。

ＬＥＤ１０４からの照射光は偏光フィルタ１１３で偏光されることでその偏光方向と直交する偏光方向の偏光フィルタ１１５が設けられたフォトダイオード１０７では受光されない。そのため、フォトダイオード１０７の出力値はいわゆる暗電流（暗流）といわれる、受光によって発生する光電流の他の受光によらない電流によるものと言える。そのため、フォトダイオード１０６の出力値からフォトダイオード１０７の出力値を差し引くことで、この影響を排することができる。

フォトダイオード１０６，１０７での出力値が等しい場合には、光軸のずれがないものとして、算出されたセンサ出力値を補正することなく、ＣＰＵは出力値として特定する（ステップＳ１１１）。

フォトダイオード１０６，１０７での出力値が等しくない場合には、光軸のずれに応じて補正してセンサ出力値を得るための処理として、ＣＰＵはＬＥＤ１０５を消灯し、替わってＬＥＤ１０４を所定時間発光させる（ステップＳ１１３）。そしてＣＰＵは、その発光下でのフォトダイオード１０６，１０７からの出力値より、センサ出力値を算出する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１３，Ｓ１１５の処理は、それぞれ、ステップＳ１０７，Ｓ１０９の処理と同じである。

フォトダイオード１０６，１０７での出力値が等しくない場合には、光軸のずれが生じているとして、ＣＰＵは、算出されたセンサ出力値を上記ステップＳ１０５の比較処理で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力比率に基づいて補正する（ステップＳ１１７）。ステップＳ１０３で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力値が図１２（Ａ）に示された出力値である場合、ＣＰＵは、たとえば、ステップＳ１１５で算出されたセンサ出力値を、ステップＳ１０３で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力値の比率（Ｌ１／Ｌ２）で除することで、センサ出力値を補正する。

ＬＥＤ１０５からの照射光は偏光フィルタで偏光されず、いずれのフォトダイオードにおいても受光される。そのため、フォトダイオード１０６，１０７からの出力値中のいわゆる暗電流の影響は受光と比較して無視できる程度と言える。そこで、ここでは、ステップＳ１０３で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力値の比率（Ｌ１／Ｌ２）が光軸のずれ量を表わしていると取り扱うものとする。

以上の、ステップＳ１０７〜Ｓ１１７の処理が、上述の出力処理に該当する。
以上でトナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１と間の光軸のずれを検出し、光軸のずれに応じて補正を行なった上でセンサ出力値を決定する処理を終了し、制御装置１１７は、ステップＳ１１１またはステップＳ１１７で得られたセンサ出力値で出力する。

なお、以上の説明では、検出処理と出力処理とが一連の処理として連続して行なわれる例が示されている。しかしながら、検出処理は必ずしも出力処理の前に行なわれなくてもよい。すなわち、制御装置１１７は、所定のタイミング（一定の画像形成量ごと、プリンタ１の起動時、画像安定化処理時、等）で検出処理のみを行なって、比較結果および得られた比較処理で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力比率を記憶しておいてもよい。

さらに、以上の説明では、ステップＳ１０５でＣＰＵは比較処理を行ない、その結果、フォトダイオード１０６，１０７の出力が等しくない場合にステップＳ１１７の補正を行なうようにしている。しかしながら、上述のように補正処理においてフォトダイオード１０６，１０７の出力比率を算出されたセンサ出力値に乗じる場合、フォトダイオード１０６，１０７の出力が等しい場合にその補正が行なわれてもセンサ出力値が変化することがない。したがって、このように比率を乗じる補正を行なう場合、ＣＰＵは、上記ステップＳ１０５の比較を行なうことなく、算出されたセンサ出力値に検出処理で得られたフォトダイオード１０６，１０７の出力比率を乗じるようにしてもよい。このようにすることで、比較処理を行なうことなく、必要に応じて算出されたセンサ出力値が補正されることになる。

＜実施の形態の効果＞
制御装置１１７において上述の処理が行なわれることで、トナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１との間の距離がずれることによってこの間の光軸がずれが発生した場合であっても、そのずれのトナー濃度検出に対する影響を補正することができる。これによって、トナー濃度の検出結果を正常に保つことができ、濃度検出の精度を向上させることができる。

なお、以上の説明では、トナー濃度センサ１０３と測定物である転写ベルト１０１との間の距離が異なることによって反射光の光軸がずれ、受光素子に入射する光量が変化した場合の補正について説明している。しかしながら、ＬＥＤ１０４，１０５がプリント基板１０９に対して同じ照射角度で取り付けられるものとすると、発光素子であるＬＥＤの取り付け角度がＬＥＤの寸法ばらつき等によって異なることによって反射光の光軸がずれ、受光素子に入射する光量が変化した場合であっても、この補正を適用することでその影響が排され、濃度検出の精度を向上させることができる。

＜他の例＞
さらに、上述のトナー濃度センサ１０３と転写ベルト１０１と間の光軸のずれを検出し、光軸のずれに応じて補正を行なった上でセンサ出力値を決定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。

提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ プリンタ、３ 感光体、４ 現像部、５ 帯電部、６ 露光部、８ 給紙ローラ、１０ タイミングローラ、１１ 二次転写ローラ、１２，１２ａ，１２ｂ 定着ローラ、１３ 排紙ローラ、１６ 収納部、１８ メインモータ、１９ 定着モータ、２０，２１ 現像モータ、２８，２８ｙ，２８ｍ，２８ｃ，２８ｋ カートリッジ、３０ 搬送ローラ、５０ 制御部、５５ メモリ、７０ 検出処理部、７１，８１ 発光制御部、７２，８２ 入力部、７３ 比較部、８０ 出力処理部、８３ 算出部、８４ 補正部、１０１ 転写ベルト、１０２ 転写駆動ローラ、１０３ トナー濃度センサ、１０６，１０７，１０８ フォトダイオード、１０９ プリント基板、１１０ ホルダ、１１１ 穴、１１２ レンズ、１１３，１１４，１１５ 偏光フィルタ、１１７ 制御装置。

Claims (10)

1. 照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、
   前記発光素子から前記第１の偏光フィルタを通して照射された光の、検出対象物表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、前記第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが前記検出対象物表面に向かう方向に配置された第１の受光素子、および前記第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが前記検出対象物表面に向かう方向に配置された第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子および前記第２の受光素子での前記反射光の受光量に応じて、前記検出対象物表面に形成されたトナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを備え、
   前記複数の発光素子は、前記第２の偏光フィルタおよび前記第３の偏光フィルタの感度領域内に属する第１の発光素子と、前記感度領域に属さない波長の光を発する第２の発光素子とを含む、検出装置。
2. 前記第１の受光素子および前記第２の受光素子は前記第１の面上に、前記第２の発光素子から前記検出対象物表面までの距離が所定距離であるときの前記第２の発光素子からの反射光が前記第１の受光素子および前記第２の受光素子に均等または略均等に照射される状態である標準照射状態となる位置で配置される、請求項１に記載の検出装置。
3. 制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記第２の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量および前記第２の受光素子での受光量に基づいて、前記標準照射状態からの前記反射光の光軸のずれを検出する検出処理と、
   前記第１の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量および前記第２の受光素子での受光量から得られる値を前記ずれに基づいて補正して前記センサ信号を出力する出力処理とを実行する、請求項２に記載の検出装置。
4. 照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、それぞれ異なる波長の光を発する第１の発光素子および第２の発光素子を有する複数の発光素子と、
   前記発光素子から前記第１の偏光フィルタを通して照射された光の、検出対象物表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、前記第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが前記検出対象物表面に向かう方向に配置された第１の受光素子、および前記第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが前記検出対象物表面に向かう方向に配置された第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子および前記第２の受光素子での前記反射光の受光量に応じて、前記検出対象物表面に形成されたトナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを備え、
   前記第１の受光素子および前記第２の受光素子は前記第１の面上に、前記第２の発光素子から前記検出対象物表面までの距離が所定距離であるときの前記第２の発光素子からの反射光が前記第１の受光素子および前記第２の受光素子に均等または略均等に照射される状態である標準照射状態となる位置で配置され、
   前記第２の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量および前記第２の受光素子での受光量に基づいて、前記標準照射状態からの前記反射光の光軸のずれを検出する検出処理と、前記第１の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量および前記第２の受光素子での受光量から得られる値を前記ずれに基づいて補正して前記センサ信号を出力する出力処理とを実行する制御装置をさらに備える、検出装置。
5. 前記制御装置は、前記第２の発光素子の前記反射光の、前記第１の受光素子での受光量と前記第２の受光素子での受光量との比率が所定以上である場合に前記ずれが生じていると検出する、請求項３または４に記載の検出装置。
6. 前記制御装置は、前記得られる値を、前記第２の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量と前記第２の受光素子での受光量との比率を用いて補正する、請求項３〜５のいずれかに記載の検出装置。
7. 前記第１の発光素子および前記第２の発光素子は第２の面に配置され、
   前記制御装置は、前記第２の面から前記検出対象物表面までの距離の前記所定距離との差を前記ずれとして検出する、請求項３〜６のいずれかに記載の検出装置。
8. 前記第１の発光素子および前記第２の発光素子は第２の面に配置され、
   前記制御装置は、前記第２の面に対する前記第２の発光素子の照射角度の、前記標準照射状態での前記第２の面に対する前記第２の発光素子の照射角度からの差を、前記ずれとして検出する、請求項３〜６のいずれかに記載の検出装置。
9. 像担持体と、
   前記像担持体表面にトナー画像を転写するための転写手段と、
   前記像担持体表面の前記トナー画像の濃度を検出するための検出装置とを備え、
   前記検出装置は、
   前記像担持体に向かう方向である照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、異なる波長の光を発する複数の発光素子と、
   前記発光素子から前記第１の偏光フィルタを通して照射された光の、前記像担持体表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、前記第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが前記像担持体に向かう方向に配置された第１の受光素子、および前記第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが前記像担持体に向かう方向に配置された第２の受光素子と、
   前記第１の受光素子および前記第２の受光素子での前記反射光の受光量に応じて、前記トナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを含み、
   前記複数の発光素子は、前記第２の偏光フィルタおよび前記第３の偏光フィルタの感度領域内に属する第１の発光素子と、前記感度領域に属さない波長の光を発する第２の発光素子とを含む、画像形成装置。
10. 像担持体と、
    前記像担持体表面にトナー画像を転写するための転写手段と、
    前記像担持体表面の前記トナー画像の濃度を検出するための検出装置とを備え、
    前記検出装置は、
    前記像担持体に向かう方向である照射方向に第１の偏光フィルタが配置された、それぞれ異なる波長の光を発する第１の発光素子および第２の発光素子を有する複数の発光素子と、
    前記発光素子から前記第１の偏光フィルタを通して照射された光の、前記像担持体表面からの反射光を受光するための第１の面上に近接して配置された複数の受光素子であって、前記第１の偏光フィルタと同一の偏光方向である第２の偏光フィルタが前記像担持体に向かう方向に配置された第１の受光素子、および前記第１の偏光フィルタの偏光方向と直交する偏光方向である第３の偏光フィルタが前記像担持体に向かう方向に配置された第２の受光素子と、
    前記第１の受光素子および前記第２の受光素子での前記反射光の受光量に応じて、前記トナー画像の濃度を示すセンサ信号を出力するための出力手段とを含み、
    前記第１の受光素子および前記第２の受光素子は前記第１の面上に、前記第２の発光素子から前記像担持体表面までの距離が所定距離であるときの前記第２の発光素子からの反射光が前記第１の受光素子および前記第２の受光素子に均等または略均等に照射される状態である標準照射状態となる位置で配置され、
    前記第２の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量および前記第２の受光素子での受光量に基づいて、前記標準照射状態からの前記反射光の光軸のずれを検出する検出処理と、前記第１の発光素子の前記反射光の前記第１の受光素子での受光量および前記第２の受光素子での受光量から得られる値を前記ずれに基づいて補正して前記センサ信号を出力する出力処理とを実行する制御装置をさらに備える、画像形成装置。

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