JP6171973B2 - 画像の検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像の検出装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置において、像保持体の表面に保持された画像を検出する装置に関して、以下の特許文献１〜４に記載の技術が知られている。

特許文献１としての特許第４１５４２７２号公報には、発光素子（３１）から照射された光が感光体ドラム（５）の表面や画像で反射して、正反射光が第１受光素子（３２）で検出され、乱反射光が第２受光素子（３３）で受光される構成が記載されている。
特許文献２としての特開２００２−１６２８０３号公報や、特許文献３としての特開２００２−５５５７２号公報には、ＬＥＤ（２５）や光源（３１）から中間転写ベルト（１２，６１）に照射された光の正反射光成分のみをフォトダイオード（２９）やセンサー（３３）で検出して、中間転写ベルト（１２，６１）の画像を読み取って、位置ズレやトナー濃度を検出する技術が記載されている。

特許文献４としての特許第３６６１４４６号公報には、発光素子（４１）から像担持体（２１）に対して照射された光の拡散反射光を受光素子（４２）が受光して、濃度を検出する技術が記載されている。特許文献４に記載の構成では、発光素子（４１）や受光素子（４２）は、濃度検知センサ（４０）のホルダ（４３）に支持され、ホルダ（４３）には、発光素子（４１）からの光を像担持体（２１）に導く出光用光路（４５）と、像担持体（２１）からの拡散反射光を受光素子（４２）に導く入光用光路（４６）とが形成されている。さらに、ホルダ（４３）には、発光素子（４１）の位置から出光用光路（４５）から分岐する形で第１光路（４７）と第１光路（４７）から受光素子（４２）に向けて延びる第２光路（４８）とが形成されており、第１光路（４７）と第２光路（４８）の接続部には、発光素子（４１）からの光を受光素子（４２）に向けて正反射する濃度の基準となる基準反射面（４４）が形成されている。特許文献４に記載の構成では、基準反射面（４４）からの受光量が、最大濃度のトナー像の場合の受光量の１０％程度に絞られるように、第１光路（４７）および第２光路（４８）が形成されている。

特許第４１５４２７２号公報（「００２９」、図１〜図３） 特開２００２−１６２８０３号公報（「００１８」、「００２７」、図３） 特開２００２−５５５７２号公報（「００４４」〜「００５５」、図２） 特許第３６６１４４６号公報（「００２９」〜「００３３」、図２）

本発明は、画像の濃度を高精度且つ低費用で検出することを技術的課題とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の画像の検出装置は、
表面に像が保持される像保持体に対して光を照射する発光部と、
前記像保持体に照射された光の正反射光を受光する位置に配置された第１の受光部と、
前記像保持体に像が保持された状態では前記発光部からの光が正反射および拡散反射されると共に前記像保持体に像が保持されない状態では前記発光部からの光が正反射される前記像保持体に対して、前記像保持体に保持された像に照射された光の拡散反射光を受光する位置に配置され、且つ、予め設定された強度以上の光を検出する第２の受光部と、
前記発光部から照射される光の強度を制御する発光制御手段であって、前記像保持体に保持された像を検出する場合には、前記発光部から照射される光の強度を予め設定された第１の強度に制御し、且つ、濃度の基準を検知する場合には、前記発光部から照射される光の強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度に制御する前記発光制御手段と、
前記第１の強度の場合に前記第２の受光部が検出可能な強度未満の光が通過し且つ前記第２の強度の場合に前記第２の受光部が検出可能な強度以上の光が通過する位置に配置された基準部材であって、前記第２の強度の場合に前記発光部から照射された光を前記第２の受光部に向けて正反射し且つ予め設定された基準となる濃度を有する基準面、を有する前記基準部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像の検出装置において、
前記発光部に供給する電流を制御することにより光の強度を制御する前記発光制御手段であって、前記第１の強度の場合に供給される第１の電流値に対して、前記第２の強度の場合に供給される第２の電流値が、２倍以上に設定された前記発光制御手段、
を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像の検出装置において、
前記像保持体に保持された像に照射された前記第１の強度の光を第２の受光部で検知した第１の検出値をＶ１とし、像が未保持の前記像保持体に照射された前記第１の強度の光を第２の受光部で検知した第２の検出値をＶ２とし、前記基準面に照射された前記第２の強度の光を第２の受光部で検知した第３の出力値をＶ３とし、像の濃度をＶ４とした場合に、Ｖ４＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ３で演算して、像の濃度を検出する濃度検出手段、
を備えたことを特徴とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項４に記載の発明の画像形成装置は、
表面に像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面の像を検出する請求項１ないし３のいずれかに記載の画像の検出装置と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１，４に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、画像の濃度を高精度且つ低費用で検出することができる。
請求項２に記載の発明によれば、電流値を制御して、光の強度を制御できる。
請求項３に記載の発明によれば、像保持体からの反射光の成分を減算し、基準面からの第３の出力値で正規化して濃度を検出できる。

図１は実施例１の画像形成装置の全体説明図である。 図２は実施例１の画像形成装置の要部説明図である。 図３は実施例１の画像の検出装置の説明図である。 図４は実施例１の光の強度の要部説明図である。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

図１は実施例１の画像形成装置の全体説明図である。
図１において、実施例１の画像形成装置の一例としての複写機Ｕは、記録部の一例であって、画像記録装置の一例としてのプリンタ部Ｕ１を有する。プリンタ部Ｕ１の上部には、読取部の一例であって、画像読取装置の一例としてのスキャナ部Ｕ２が支持されている。スキャナ部Ｕ２の上部には、原稿の搬送装置の一例としてのオートフィーダＵ３が支持されている。実施例１のスキャナ部Ｕ２には、入力部の一例としてのユーザインタフェースＵＩが支持されている。前記ユーザインタフェースＵＩは、操作者が入力をして、複写機Ｕの操作が可能である。

オートフィーダＵ３の上部には、媒体の収容容器の一例としての原稿トレイＴＧ１が配置されている。原稿トレイＴＧ１には、複写しようとする複数の原稿Ｇｉが重ねて収容可能である。原稿トレイＴＧ１の下方には、原稿の排出部の一例としての原稿の排紙トレイＴＧ２が形成されている。原稿トレイＴＧ１と原稿の排紙トレイＴＧ２との間には、原稿の搬送路Ｕ３ａに沿って、原稿の搬送ロールＵ３ｂが配置されている。

スキャナ部Ｕ２の上面には、透明な原稿台の一例としてのプラテンガラスＰＧが配置されている。実施例１のスキャナ部Ｕ２には、プラテンガラスＰＧの下方に、読取り用の光学系Ａが配置されている。実施例１の読取り用の光学系Ａは、プラテンガラスＰＧの下面に沿って、左右方向に移動可能に支持されている。なお、読取り用の光学系Ａは、通常時は、図１に示す初期位置に停止している。
読取り用の光学系Ａの左方には、撮像部材ＣＣＤが配置されている。撮像部材ＣＣＤには、画像処理部ＩＰＳが電気的に接続されている。

画像処理部ＩＰＳは、プリンタ部Ｕ１の書込回路ＤＬに電気的に接続されている。書込回路ＤＬは、潜像の形成装置の一例であって、露光装置の一例としてのＬＥＤヘッドＬＨｙ，ＬＨｍ，ＬＨｃ，ＬＨｋに電気的に接続されている。
実施例１のＬＥＤヘッドＬＨｙ，ＬＨｍ，ＬＨｃ，ＬＨｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応して配置されている。なお、実施例１のＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋは、発光素子の一例としてのＬＥＤが画像の幅方向に沿って線状に配列されたＬＥＤアレイにより構成されている。ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋは、入力された信号に応じて、ＬＥＤが発光可能に構成されている。すなわち、ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋは、入力された信号に応じた書込光を出力可能に構成されている。

図１において、各ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋの上方には、像保持体の一例としての感光体ＰＲｙ，ＰＲｍ，ＰＲｃ，ＰＲｋが配置されている。各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋと各ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋとが対向する領域により、書込領域Ｑ１ｙ，Ｑ１ｍ，Ｑ１ｃ，Ｑ１ｋが構成されている。
各感光体ＰＲｙ，ＰＲｍ，ＰＲｃ，ＰＲｋの回転方向に対して、ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋの上流側には、帯電器の一例としての帯電ロールＣＲｙ，ＣＲｍ，ＣＲｃ，ＣＲｋが配置されている。実施例１の帯電ロールＣＲｙ〜ＣＲｋは、感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋに接触して従動回転可能に支持されている。
感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの回転方向に対して、ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋの下流側には、現像装置Ｇｙ，Ｇｍ，Ｇｃ，Ｇｋが配置されている。各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋと各現像装置Ｇｙ〜Ｇｋとが対向する領域により、現像領域Ｑ２ｙ，Ｑ２ｍ，Ｑ２ｃ，Ｑ２ｋが構成されている。

感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの回転方向に対して、現像装置Ｇｙ〜Ｇｋの下流側には、１次転写器の一例としての１次転写ロールＴ１ｙ，Ｔ１ｍ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｋが配置されている。各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋと各１次転写ロールＴ１ｙ〜Ｔ１ｋとが対向する領域により、１次転写領域Ｑ３ｙ，Ｑ３ｍ，Ｑ３ｃ，Ｑ３ｋが構成されている。
感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの回転方向に対して、１次転写ロールＴ１ｙ〜Ｔ１ｋの下流側には、像保持体の清掃器の一例としての感光体クリーナＣＬｙ，ＣＬｍ，ＣＬｃ，ＣＬｋが配置されている。

前記Ｙ色の感光体ＰＲｙ、帯電ロールＣＲｙ、ＬＥＤヘッドＬＨｙ、現像装置Ｇｙ、１次転写ロールＴ１ｙ、感光体クリーナＣＬｙにより、可視像の一例としてのトナー像を形成する実施例１のＹ色の可視像の形成装置の一例としてのＹ色の作像部Ｕｙが構成されている。同様に、各感光体ＰＲｍ，ＰＲｃ，ＰＲｋ、帯電ロールＣＲｍ，ＣＲｃ，ＣＲｋ、ＬＥＤヘッドＬＨｍ，ＬＨｃ，ＬＨｋ、現像装置Ｇｍ，Ｇｃ，Ｇｋ、１次転写ロールＴ１ｍ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｋ、感光体クリーナＣＬｍ，ＣＬｃ，ＣＬｋにより、前記Ｍ，Ｃ，Ｋ色の作像部Ｕｍ，Ｕｃ，Ｕｋが構成されている。

前記感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの上方には、中間転写装置の一例としてのベルトモジュールＢＭが配置されている。ベルトモジュールＢＭは、像保持体の一例であって、中間転写体の一例としての中間転写ベルトＢを有する。中間転写ベルトＢは、無端帯状の部材により構成されている。
実施例１の中間転写ベルトＢは、駆動部材の一例としてのベルト駆動ロールＲｄと、張架部材の一例としてのテンションロールＲｔと、片寄りを補正する部材の一例としてのウォーキングロールＲｗと、従動部材の一例としてのアイドラロールＲｆと、２次転写領域の対向部材の一例としてのバックアップロールＴ２ａと、１次転写ロールＴ１ｙ，Ｔ１ｍ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｋと、により回転可能に支持されている。

前記中間転写ベルトＢを挟んでバックアップロールＴ２ａに対向する位置には、２次転写部材の一例としての２次転写ロールＴ２ｂが配置されている。実施例１では、バックアップロールＴ２ａは接地され、２次転写ロールＴ２ｂには電源回路Ｅからトナーの帯電極性と逆極性の２次転写電圧が印加される。バックアップロールＴ２ａおよび２次転写ロールＴ２ｂにより、実施例１の２次転写器Ｔ２が構成されている。また、２次転写ロールＴ２ｂと中間転写ベルトＢとが接触する領域により２次転写領域Ｑ４が構成されている。
中間転写ベルトＢの回転方向に対して、２次転写領域Ｑ４の下流側には、中間転写体の清掃器の一例として、ベルトクリーナＣＬｂが配置されている。
前記１次転写ロールＴ１ｙ〜Ｔ１ｋ、中間転写ベルトＢおよび２次転写器Ｔ２等により、実施例１の転写装置Ｔ１＋Ｔ２＋Ｂが構成されている。また、作像部Ｕｙ〜Ｕｋおよび転写装置Ｔ１＋Ｔ２＋Ｂとにより、実施例１の画像の記録部Ｕｙ〜Ｕｋ＋Ｔ１＋Ｔ２＋Ｂが構成されている。

図１において、作像部Ｕｙ〜Ｕｋの下方には、案内部材の一例としての左右一対のガイドレールＧＲが３段設けられている。各ガイドレールＧＲには、媒体の収容部の一例としての給紙トレイＴＲ１〜ＴＲ３が前後方向に出入可能に支持されている。給紙トレイＴＲ１〜ＴＲ３には、媒体の一例としての記録シートＳが収容される。
給紙トレイＴＲ１〜ＴＲ３の左上方には、取出部材の一例としてのピックアップロールＲｐが配置されている。記録シートＳの搬送方向に対して、ピックアップロールＲｐの下流側には、捌き部材の一例としてのさばきロールＲｓが配置されている。記録シートＳの搬送方向に対して、捌きロールＲｓの下流側には、媒体の搬送路の一例として、上方に延びる給紙路ＳＨ１が形成されている。給紙路ＳＨ１には、搬送部材の一例としての複数の搬送ロールＲａが配置されている。

給紙路ＳＨ１には、２次転写領域Ｑ４の上流側に、搬送時期の調節部材の一例としてのレジロールＲｒが配置されている。
シートＳの搬送方向に対して、２次転写領域Ｑ４の下流側には、定着装置Ｆが配置されている。定着装置Ｆは、加熱用の定着部材の一例としての加熱ロールＦｈと、加圧用の定着部材の一例としての加圧ロールＦｐと、を有する。加熱ロールＦｈと加圧ロールＦｐとの接触領域により定着領域Ｑ５が構成されている。
定着装置Ｆの上方には、搬送路の一例としての排紙路ＳＨ２が配置されている。プリンタ部Ｕ１の上面には、媒体の排出部の一例としての排紙トレイＴＲｈが形成されている。排紙路ＳＨ２は、排紙トレイＴＲｈに向けて延びる。排紙路ＳＨ２の下流端には、媒体の搬送部材の一例としての排紙ロールＲｈが配置されている。

（画像形成動作の説明）
前記構成を備えた実施例１の複写機Ｕでは、複写動作が開始されると、原稿トレイＴＧ１に収容された複数の原稿Ｇｉは、プラテンガラスＰＧ上の原稿の読み取り位置を順次通過して、原稿排紙トレイＴＧ２に排出される。
前記オートフィーダＵ３を使用して自動的に原稿を搬送して複写を行う場合は、読取り用の光学系Ａは初期位置に停止した状態で、プラテンガラスＰＧ上の読み取り位置を順次通過する各原稿Ｇｉが露光される。原稿Ｇｉを作業者が手でプラテンガラスＰＧ上に置いて複写を行う場合、読取り用の光学系Ａが左右方向に移動して、プラテンガラスＰＧ上の原稿が、露光されながら走査される。
原稿Ｇｉからの反射光は、光学系Ａを通って、撮像部材ＣＣＤに集光される。前記撮像部材ＣＣＤは、撮像面に集光された原稿Ｇｉの反射光を電気信号に変換する。

画像処理部ＩＰＳは、撮像部材ＣＣＤから出力された電気信号が入力される。画像処理部ＩＰＳは、撮像部材ＣＣＤが読み取ったＲ，Ｇ，Ｂの色の画像の電気信号を、潜像形成用のイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、黒Ｋの画像情報に変換する。画像処理部ＩＰＳは、変換後の画像情報をプリンタ部Ｕ１の書込回路ＤＬに出力する。なお、画像処理部ＩＰＳは、画像が単色画像、いわゆる、モノクロの場合は、黒Ｋのみの画像情報を書込回路ＤＬに出力する。
書込回路ＤＬは、入力された画像情報に応じた制御信号を、ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋに出力する。ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋは、制御信号に応じた書込光を出力する。

各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋは、画像形成が開始されると回転駆動する。帯電ロールＣＲｙ〜ＣＲｋには、電源回路Ｅから帯電電圧が印加される。したがって、感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの表面は、帯電ロールＣＲｙ〜ＣＲｋにより帯電される。帯電された感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋは、書込領域Ｑ１ｙ〜Ｑ１ｋにおいて、ＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋからの書込光により、表面に静電潜像が形成される。感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの静電潜像は、現像領域Ｑ２ｙ〜Ｑ２ｋにおいて、現像装置Ｇｙ，Ｇｍ，Ｇｃ，Ｇｋにより可視像の一例としてのトナー像に現像される。

現像されたトナー像は、中間転写ベルトＢに接触する１次転写領域Ｑ３ｙ，Ｑ３ｍ，Ｑ３ｃ，Ｑ３ｋに搬送される。１次転写領域Ｑ３ｙ，Ｑ３ｍ，Ｑ３ｃ，Ｑ３ｋにおいて、１次転写ロールＴ１ｙ〜Ｔ１ｋには、電源回路Ｅからトナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加される。したがって、各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋ上のトナー像は、１次転写ロールＴ１ｙ〜Ｔ１ｋにより、中間転写ベルトＢに転写される。なお、多色のトナー像の場合、上流側の１次転写領域で中間転写ベルトＢに転写されたトナー像に重ねて、下流側のトナー像が転写される。
１次転写後の感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋの残留物、付着物は、感光体クリーナＣＬｙ〜ＣＬｋにより清掃される。清掃された感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋ表面は、帯電ロールＣＲｙ〜ＣＲｋにより再帯電される。
１次転写領域Ｑ３ｙ〜Ｑ３ｋで１次転写ロールＴ１ｙ〜Ｔ１ｋにより中間転写ベルトＢ上に転写された単色または多色のトナー像は、２次転写領域Ｑ４に搬送される。

画像が記録されるシートＳは、使用される給紙トレイＴＲ１〜ＴＲ３のピックアップロールＲｐにより、取り出される。ピックアップロールＲｐで取り出されたシートＳは、複数枚のシートＳが重ねて取り出された場合、捌きロールＲｓにより１枚ずつに分離される。捌きロールＲｓで分離されたシートＳは、搬送ロールＲａにより給紙路ＳＨ１を搬送される。給紙路ＳＨ１を搬送されたシートＳは、レジロールＲｒに送られる。
レジロールＲｒは、中間転写ベルトＢに形成されたトナー像が２次転写領域Ｑ４に搬送される時期を合わせて、シートＳを２次転写領域Ｑ４に搬送する。２次転写ロールＴ２ｂには、電源回路Ｅによりトナーの帯電極性と逆極性の２次転写電圧が印加される。したがって、中間転写ベルトＢ上のトナー像は、中間転写ベルトＢからシートＳに転写される。

２次転写後の前記中間転写ベルトＢは、表面に付着した付着物等がベルトクリーナＣＬｂにより清掃される。
前記トナー像が２次転写された記録シートＳは、定着領域Ｑ５を通過する際に加熱定着される。
画像が定着された記録シートＳは、排紙路ＳＨ２を搬送される。排紙路ＳＨ２を搬送されたシートＳは、排紙ロールＲｈにより排紙トレイＴＲｈに排出される。

（画像センサの説明）
図２は実施例１の画像形成装置の要部説明図である。
図３は実施例１の画像の検出装置の説明図である。
図２において、中間転写ベルトＢの回転方向に対して、Ｋ色の１次転写ロールＴ１ｋの下流側且つバックアップロールＴ２ａの上流側には、画像の検出装置の一例としての画像センサ１が配置されている。なお、実施例１の画像センサ１は、中間転写ベルトＢの幅方向の端部に配置されている。
図３において、実施例１の画像センサ１は、本体の一例としてのハウジング２を有する。ハウジング２は、中間転写ベルトＢに対向する上面に、光の通過部の一例としての窓材３が支持されている。また、窓材３の左右両側には、遮蔽部の一例としてのカバー２ａが形成されている。カバー２ａは、中間転写ベルトＢ側に突出する壁状に形成されている。カバー２ａは、窓材３に向けて中間転写ベルトＢの上流または下流側から気流にのってトナーや紙粉等が進入して、窓材３に付着することを抑制する機能を有する。

ハウジング２の内部には、発光部の一例としてのＬＥＤ６が支持されている。ＬＥＤ６は、窓材３を通じて、中間転写ベルトＢの表面に向けて、検出用の光７を照射する。また、実施例１のＬＥＤ６は、供給される電流値に応じた強度の光７を出力可能に構成されている。
ＬＥＤ６と窓材３との間には、光学部材の一例としてのレンズ８が配置されている。レンズ８は、ＬＥＤ６から照射された光７を、中間転写ベルトＢの表面の予め設定された検出位置９に向けて集光する。

ハウジング２の内部には、ＬＥＤ６の右方に、第１の受光部の一例としての第１フォトダイオード１１が支持されている。第１フォトダイオード１１は、ＬＥＤ６から照射された光７が中間転写ベルトＢの表面から正反射した正反射光１１ａが入射される位置に対応して配置されている。
ハウジング２の内部には、ＬＥＤ６の左方に、第２の受光部の一例としての第２フォトダイオード１２が支持されている。第２フォトダイオード１２は、ＬＥＤ６から照射された光７が中間転写ベルトＢの表面で拡散反射、乱反射した拡散反射光１２ａを検出可能に構成されている。

左右方向において、ＬＥＤ６と第２フォトダイオード１２との間には、基準部材の一例としての内部基準板１６が配置されている。内部基準板１６は、ＬＥＤ６から照射される光７の光軸７ａに対して、第２フォトダイオード１２側にずれた位置に配置されている。具体的には、ＬＥＤ６から照射される光７が、中間転写ベルトＢの表面の画像を読み取る場合に照射される第１の強度の光の場合に、第２フォトダイオード１２が検知可能な強度未満の光７ｂが通過すると共に、ＬＥＤ６から照射される光７が、第１の強度よりも強い強度の第２の強度の光の場合に、第２フォトダイオード１２が検知可能な強度以上の光７ｂが通過する位置に、内部基準板１６が配置されている。

図４は実施例１の光の強度の要部説明図である。
図４において、実施例１では、ＬＥＤ６から照射される光７は、光軸７ａを中心として径方向の外側に行くにつれて光の強度が弱くなっており、第２フォトダイオード１２は、一例として光の強度が７０％以上の光７の拡散反射光１２ａを検知可能に構成されている。また、内部基準板１６は、第１の強度の場合に、第２フォトダイオード１２が検知不能な強度の光の一例としての６０％程度の光７ｂが通過する位置に配置されている。また、実施例１の内部基準板１６は、ＬＥＤ６からの光７ｂを、第２フォトダイオード１２に向けて正反射する反射面１６ａを有する。反射面１６ａには、濃度を測定する際の基準となる予め設定された基準濃度の塗装がされている。

なお、内部基準板１６は、回転中心１６ｂを中心として回転可能に支持されている。したがって、ＬＥＤ６からの光７ｂを、第２フォトダイオード１２に向けて反射するように、反射面１６ａの角度を調整可能に構成されている。すなわち、実施例１の内部基準板１６は、ＬＥＤ６の個体差やロット差等に伴って、光７ｂの角度や範囲等が異なることに応じて、調整が可能である。

（制御部Ｃの説明）
図３において、実施例１の画像検知センサ１は、複写機Ｕの制御部Ｃとの間で信号の送受信を行っている。実施例１の制御部Ｃは、小型情報処理装置、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されており、外部との信号の入出力、および、入出力信号レベルの調節等を行うＩ／Ｏ、必要な処理を実行するためのプログラム、および、データ等が記憶されたＲＯＭ、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭや、ＨＤＤ、前記ＲＯＭや、前記ＨＤＤに記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ、ならびにクロック発振器等を有する計算機の一例としてのコンピュータにより構成されており、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。

制御部Ｃは、次の機能手段Ｃ１〜Ｃ６を有している。
検出動作の設定手段の一例としての検出モード設定手段Ｃ１は、画像を検出する設定を行う。実施例１の検出モード設定手段Ｃ１は、画像形成動作時に、検出位置９を通過する画像の領域に対応して画像の検出モードに設定し、印刷される１ページ分の画像どうしの領域、いわゆるインターイメージ領域に対応して濃度の校正モードに設定する。

発光制御手段Ｃ２は、ＬＥＤ６から照射される光７の強度を制御する。実施例１の発光制御手段Ｃ２は、中間転写ベルトＢに保持された像を検出する画像の検出モードの場合には、ＬＥＤから照射される光７の強度を第１の強度に制御する。また、実施例１の発光制御手段Ｃ２は、内部基準板１６の濃度を検出して濃度の校正を行う校正モードの場合には、ＬＥＤ６から照射される光７の強度を第１の強度よりも強い第２の強度に制御する。具体的には、実施例１の発光制御手段Ｃ２は、ＬＥＤ６に供給する電流の電流値を、第１の強度時には、予め設定された第１の電流値に設定し、第２の強度時には、第１の電流値の２倍の電流値に設定する。実施例１では、一例として、第１の電流値が５ｍＡに設定され、第２の電流値が１０ｍＡに設定されている。

受光量の取得手段Ｃ３は、第１フォトダイオード１１および第２フォトダイオード１２の受光量を取得する。実施例１の受光量の取得手段Ｃ３は、第１フォトダイオード１１の受光量である正反射光の受光量と、第２フォトダイオード１２の受光量である拡散反射光の受光量と、を、各フォトダイオード１１，１２から取得する。

出力の校正手段の一例としての濃度校正手段Ｃ４は、濃度の校正モードの場合に、第２フォトダイオード１２の出力値であるＶ３と、予め記憶された内部基準板１６の濃度とに基づいて、第２フォトダイオード１２で検出する濃度の校正を行う。すなわち、第２フォトダイオード１２の経年劣化や温度上昇等で、出力値が変動することに応じて、最新の出力値Ｖ３を内部基準板１６の濃度に対応する出力値に校正する。なお、実施例１の濃度校正手段Ｃ４では、内部基準板１６を使用して、Ｙ，Ｍ，Ｃ色の画像の濃度を検出する第２フォトダイオード１２の校正を行う際に、画像が保持されていない中間転写ベルトＢの表面からの正反射光に基づいて、Ｋ色の画像の濃度を検出する第１フォトダイオード１１の校正も行う。すなわち、中間転写ベルトＢの表面からの正反射光の最新の出力値Ｖ３ａを、画像がない、すなわち濃度ゼロに対応する出力値に校正する。

濃度検出手段Ｃ５は、第１フォトダイオード１１からの正反射光の出力値Ｖ１ａと、第２フォトダイオード１２からの拡散反射光の出力値Ｖ１と、に基づいて、中間転写ベルトＢの表面に保持された画像の濃度を検出する。なお、画像の検出モードでは、画像センサ１に対応する位置に、予め設定された濃度検出用のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像、いわゆるパッチ画像２１が形成され、且つ、第１の強度の光７が照射される。実施例１では、黒色（Ｋ）の画像は、画像の濃度が高くなるほど、光がトナーで吸収されて、正反射光の出力値Ｖ１ａが低くなる。一方で、Ｙ，Ｍ，Ｃの画像では、高濃度では、正反射光の出力値Ｖ１ａが強すぎて出力値Ｖ１ａが飽和して、濃度の検出精度が悪化する。したがって、実施例１の濃度検出手段Ｃ５は、黒色のパッチ画像２１の濃度については、第１のフォトダイオード１１の出力値Ｖ１ａに基づいて検出する。
逆に、Ｙ，Ｍ，Ｃの画像は、画像の濃度が高くなるにつれて、第１の検出値の一例としての拡散反射光の出力値Ｖ１はほぼ比例して高くなるのに対して、正反射光の出力値Ｖ１ａは、高濃度で強くなり過ぎて、出力値Ｖ１ａが飽和しやすい。したがって、Ｙ，Ｍ，Ｃの濃度を正反射光の出力値Ｖ１ａを使用して検出すると精度が低下しやすい。よって、実施例１の濃度検出手段Ｃ５は、Ｙ，Ｍ，Ｃのパッチ画像２１の濃度については、第２フォトダイオード１２の出力値Ｖ１に基づいて検出する。よって、実施例１の濃度検出手段Ｃ５は、各フォトダイオード１１，１２の出力値Ｖ１ａ，Ｖ１に基づいて、パッチ画像２１の濃度を検出する。

なお、実施例１の濃度検出手段Ｃ５は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのパッチ画像２１からの出力値Ｖ１，Ｖ１ａに加え、第２の検出値の一例として、パッチ画像２１の前後の中間転写ベルトＢの表面からの出力値Ｖ２ａ，Ｖ２を取得する。そして、濃度検出手段Ｃ５は、Ｋ色のパッチ画像２１の濃度Ｖ４ａおよびＹ，Ｍ，Ｃ色のパッチ画像２１の濃度Ｖ４は、パッチ画像２１からの出力値Ｖ１ａ，Ｖ１に含まれる中間転写ベルトＢからの反射光成分である出力値Ｖ２ａ，Ｖ２を減算し、第３の出力値の一例としての濃度校正時に測定された出力値Ｖ３ａ，Ｖ３で正規化して、算出する。すなわち、以下の式（１）、（２）でＫ色の濃度Ｖ４ａおよびＹ，Ｍ，Ｃ色の濃度Ｖ４を算出する。
Ｖ４ａ＝（Ｖ１ａ―Ｖ２ａ）／Ｖ３ａ …式（１）
Ｖ４＝（Ｖ１―Ｖ２）／Ｖ３ …式（２）

なお、フォトダイオード１１，１２は、電通されていると、ＬＥＤ６が発光していない状態でも、小さな値の出力、いわゆる、暗電圧Ｖ５ａ，Ｖ５が観測されることがある。暗電圧Ｖ５ａ，Ｖ５は、出力値Ｖ１，Ｖ１ａ，Ｖ２，Ｖ２ａ，Ｖ３，Ｖ３ａに含まれた形で観測されている。したがって、より高精度の測定が必要な場合は、式（１）、（２）に替えて、以下の式（１′）、（２′）を使用して濃度Ｖ４ａ，Ｖ４を算出することが可能である。
Ｖ４ａ＝（Ｖ１ａ―Ｖ２ａ）／（Ｖ３ａ−Ｖ５ａ） …式（１′）
Ｖ４＝（Ｖ１―Ｖ２）／（Ｖ３―Ｖ５） …式（２′）
なお、右辺の分子では、Ｖ１ａ，Ｖ２ａに含まれるＶ５ａや、Ｖ１，Ｖ２に含まれるＶ５が減算で打ち消しあっている。

濃度補正手段Ｃ６は、濃度検出手段Ｃ５で検出された実際の濃度Ｖ４ａ，Ｖ４と、パッチ画像２１として形成する際の設定上の濃度との差に基づいて、印刷される画像の濃度を補正する。なお、実施例１の複写機Ｕは、濃度補正手段Ｃ６で補正された濃度に基づいて、帯電ロールＣＲｙ〜ＣＲｋの帯電電圧やＬＥＤヘッドＬＨｙ〜ＬＨｋの出力、現像装置Ｇｙ〜Ｇｋの現像電圧のいずれか１つまたは複数、あるいは全てを調整、制御して、画像の形成を行う。なお、濃度の補正は、これらに限定されず、印刷される画像の入力データにおける画像密度の調整や、階調補正等を行って、濃度補正を行うことも可能である。

（画像検知センサの作用）
前記構成を備えた実施例１の画像センサ１では、パッチ画像２１の読取を行う場合には、ＬＥＤ６に第１の電流値が供給される。したがって、第１の強度の光７がパッチ画像２１に照射されて、濃度の検出が行われる。このとき、内部基準板１６からの反射光は、第２フォトダイオード１２では検出可能な強度未満の光である。よって、第２フォトダイオード１２では、内部基準板１６の濃度の影響をほとんど受けず、パッチ画像２１の濃度が検出される。

濃度の校正が行われる場合には、ＬＥＤ６に第２の電流値が供給される。したがって、第１の強度よりも強い第２の強度の光７が、ＬＥＤ６から照射される。したがって、内部基準板１６で反射される光７ｂの強度も高くなり、第２フォトダイオード１２で検出可能である。概念的には、第１の強度における光軸７ａの光を基準（１００％）とすると、内部基準板１６で反射される光７ｂは、第１の強度（６０％）では、第２フォトダイオード１２が検出可能な強度（７０％）未満であったが、第２の強度（６０％×２＝１２０％）では、検出可能な強度（７０％）を超えており、第２フォトダイオード１２で内部基準板１６の濃度を検出可能である。なお、濃度の校正が行われる場合には、中間転写ベルトＢに照射される光７の強度も高くなるが、パッチ画像２１が保持されていない状態では、中間転写ベルトＢの表面では、正反射となり、拡散反射光はほとんど第２フォトダイオード１２で観測されない。したがって、第２フォトダイオード１２では、中間転写ベルトＢの表面からの反射光の影響をほとんど受けずに、内部基準板１６からの反射光７ｂに基づいて、校正を行うことができる。なお、第１フォトダイオード１１では、中間転写ベルトＢからの反射光１１ａに基づいて校正を行うことができる。

ここで、特許文献２，３，４に記載の従来技術のように、正反射光又は拡散反射光の１つのみの光学系で濃度の検出を行おうとすると、Ｙ，Ｍ，Ｃの濃度の精度が低下する問題がある。したがって、実施例１や特許文献１，４のように、正反射光と拡散反射光とで、濃度の測定を行う方が精度が向上する。
特許文献１に記載の構成では、内部基準板に関する記載は見あたらないが、内部基準板を設けない場合には、フォトダイオード１１，１２の経年劣化や汚れ等に対応できず、精度が低下する問題がある。窓部３の汚れ等に対応して、窓部３を開閉するシャッターを有する構成も知られており、シャッターの内側に内部基準板を設ける構成も知られている。しかしながら、この構成では、シャッターを開閉する機構が故障する恐れがある。特に、シャッターの移動速度を高速化したり、開閉頻度を多くすると、故障する可能性が高くなる。校正を行う際に、画像形成動作を停止せずに、実施例１のように、短時間で検出位置９を通過するインターイメージ領域で行おうとすると、シャッターを高速、高頻度で開閉する必要が出てくる。画像形成動作を停止して、校正専用の動作を行えば、シャッターの開閉の速度や頻度は抑えられるが、単位時間当たりの印刷枚数、すなわち、生産性が低下する問題がある。

特許文献４に記載の構成では、発光素子の発光強度を制御する構成ではなく、パッチ画像やベルトの表面からの反射光の検出時にも、基準反射面からの出力が常時含まれた状態で検出されることとなる。したがって、基準反射面のみの出力が得られにくく、校正や濃度の検出の精度が悪化する問題がある。すなわち、特許文献４に記載の構成では、実機に導入する際には、内部基準板の出力範囲を限定することによって、濃度検知感度および内部基準板出力を確保しており、濃度検知感度と内部基準板出力が、いわゆる、トレードオフの関係にあった。また、基準反射面からの光量を、光路の調整で行っているが、この構成では、発光素子や受光素子の個体差等に対応が極めて困難である。よって、基準反射面からの反射光量が個体毎に異なり、校正の精度、濃度の検出精度が低下する問題がある。

これらに対して、実施例１の画像センサ１では、パッチ画像の濃度の検出時と、校正時とで、ＬＥＤ６の発光強度を変化させるだけで、各値Ｖ１〜Ｖ４，Ｖ１ａ〜Ｖ４ａを取得、算出可能である。したがって、実施例１の画像センサ１では、光量を濃度検知時と内部基準板１６検知時で切り替えることで、内部基準板の出力範囲を限定する必要が無くなり、前述のトレードオフの関係が解消される。よって、濃度の校正及び検出を高精度で行うことが可能である。また、実施例１の画像センサ１では、シャッターの開閉が必要なく、電流値の制御だけなので、高速化が可能である。さらに、シャッターの開閉機構が必要なくなり、費用を削減できると共に、故障が少ない信頼性の高い構成を実現可能である。
さらに、実施例１の画像センサ１では、内部基準板１６が回転中心１６ｂを中心に回転可能に支持されている。したがって、ＬＥＤ６や第２フォトダイオード１２の個体差やロット差があっても、容易に調整可能である。

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ08）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、画像形成装置の一例として複写機Ｕを例示したが、これに限定されず、プリンタ、ＦＡＸ、あるいはこれら複数の機能を備えた複合機等に適用可能である。

（Ｈ02）前記実施例において、例示した具体的な材料や数値等は、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。すなわち、第１の強度に対して第２の強度は２倍に限定されず、２倍より大きくすることも可能であるし、１倍より大きく２倍未満とすることも可能である。
（Ｈ03）前記実施例において、発光部としてＬＥＤ６を例示したが、光量の調整が可能な任意の発光素子を使用可能である。したがって、発光強度の変更の制御パラメータは、電流値の制御に限定されず、発光素子の構成に応じて制御パラメータを変更することも可能である。同様に、受光部としてフォトダイオード１１，１２を例示したが、光を受光して出力可能な任意の受光素子を使用可能である。

（Ｈ04）前記実施例において、画像センサ１は、パッチ画像の濃度の検出に使用する場合について例示したが、これに限定されない。例えば、パッチ画像の濃度ではなく、パッチ画像の位置を検出して、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ズレを測定したり、色ズレを補正する手段にも適用可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色の画像が形成可能な構成を提示したが、これに限定されない。３色以下や単色、５色以上の画像形成装置に適用可能である。
（Ｈ06）前記実施例において、正反射光と拡散反射光の両方を使用して濃度の検出を行う構成とすることが望ましいが、いずれか一方のみを使用するセンサにも適用可能である。

（Ｈ07）前記実施例において、媒体の一例として、中間転写媒体である中間転写ベルトＢを使用する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、媒体の一例としてのシートＳに、各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋから直接転写する構成にも適用可能である。したがって、画像センサ１も、各感光体ＰＲｙ〜ＰＲｋに対向して設けることも可能である。
（Ｈ08）前記実施例において、受発光素子を砲弾型(モールド)の形状で構成を提示したが、これに限定されない。表面実装型(チップ)のように砲弾型とは異なる形状の受発光素子でも本提案の光路にすることにより適用可能である。

１…画像の検出装置、
６…発光部、
７…光、
７ｂ…第２の強度の光、
１１…第１の受光部、
１１ａ…正反射光、
１２…第２の受光部、
１２ｂ…拡散反射光、
１６…基準部材、
１６ａ…基準面、
Ｂ…像保持体、
Ｃ２…発光制御手段、
Ｃ５…濃度検出手段、
Ｕ…画像形成装置、
Ｖ１…第１の検出値、
Ｖ２…第２の検出値、
Ｖ３…第３の出力値、
Ｖ４…濃度。

Claims (4)

1. 表面に像が保持される像保持体に対して光を照射する発光部と、
   前記像保持体に照射された光の正反射光を受光する位置に配置された第１の受光部と、
   前記像保持体に像が保持された状態では前記発光部からの光が正反射および拡散反射されると共に前記像保持体に像が保持されない状態では前記発光部からの光が正反射される前記像保持体に対して、前記像保持体に保持された像に照射された光の拡散反射光を受光する位置に配置され、且つ、予め設定された強度以上の光を検出する第２の受光部と、
   前記発光部から照射される光の強度を制御する発光制御手段であって、前記像保持体に保持された像を検出する場合には、前記発光部から照射される光の強度を予め設定された第１の強度に制御し、且つ、濃度の基準を検知する場合には、前記発光部から照射される光の強度を前記第１の強度よりも強い第２の強度に制御する前記発光制御手段と、
   前記第１の強度の場合に前記第２の受光部が検出可能な強度未満の光が通過し且つ前記第２の強度の場合に前記第２の受光部が検出可能な強度以上の光が通過する位置に配置された基準部材であって、前記第２の強度の場合に前記発光部から照射された光を前記第２の受光部に向けて正反射し且つ予め設定された基準となる濃度を有する基準面、を有する前記基準部材と、
   を備えたことを特徴とする画像の検出装置。
2. 前記発光部に供給する電流を制御することにより光の強度を制御する前記発光制御手段であって、前記第１の強度の場合に供給される第１の電流値に対して、前記第２の強度の場合に供給される第２の電流値が、２倍以上に設定された前記発光制御手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像の検出装置。
3. 前記像保持体に保持された像に照射された前記第１の強度の光を第２の受光部で検知した第１の検出値をＶ１とし、像が未保持の前記像保持体に照射された前記第１の強度の光を第２の受光部で検知した第２の検出値をＶ２とし、前記基準面に照射された前記第２の強度の光を第２の受光部で検知した第３の出力値をＶ３とし、像の濃度をＶ４とした場合に、Ｖ４＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ３で演算して、像の濃度を検出する濃度検出手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像の検出装置。
4. 表面に像を保持する像保持体と、
   前記像保持体の表面の像を検出する請求項１ないし３のいずれかに記載の画像の検出装置と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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