JP2007193038A - 画像形成装置及び当該装置における光学センサの位置制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 検知精度の悪化を回避して検知精度を上げるためには、部品精度を向上したり位置決め部材の追加を行う必要がある。
【解決手段】 モータ68及びカム66,67により、カラーセンサ42を画像の検出位置と当該検出位置から退避した退避位置との間で変位させるとともに、その変位したカラーセンサ42の位置とカラーセンサ42の出力との関係に基づいて、カラーセンサの出力が所定値以上となるセンサの変位範囲を記憶しておき、カラーセンサによる画像の検出時、その記憶された変位範囲に基づいてモータ68及びカム66,67を制御する(S2〜S4)。
【選択図】 図8

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置及び、当該装置における光学センサの位置制御方法に関するものである。
近年、カラープリンタやカラー複写機において、印刷画像の色安定性が求められており、印刷物である記録媒体上の画像の色度を読取って補正するためのカラーセンサが搭載されている(特許文献1)。このようなカラーセンサは、例えば発光素子として赤(R)、緑(G)、青(B)等の発光スペクトルが異なる3種以上のLEDを用い、受光素子として可視領域に感度を有するフォトダイオードを用いている。また或は発光素子として白色(W)を発光するLEDを用い、受光素子としてフォトダイオード上に赤(R)、緑(G)、青(B)等の分光透過率が異なる3種以上のフィルタを形成して構成されている。これにより、検知対象物の色に応じたRGB等の異なる3種以上の色信号を得ている。
このカラーセンサの構成として、記録媒体上の画像の色の検知時には、その記録媒体である記録シートのバタツキを低減するために記録シートを挟みこむように突出する。そして通常の印刷時には、センサが突出することによる画像への影響を避けるため、記録シートの搬送路から退避する構成が検討されている。
図11は、近年検討されているカラーセンサの突出及び退避機構を説明する図である。
図において、61及び62は記録シートを挟持して、そのシートのバタツキを抑えるためのコロである。バネ部材63は、搬送コロ62をコロ61方向に付勢して、太矢印方向により搬送される記録シートをコロ61側に押し当てている。センサ対向部材64は、記録シートのバタツキを抑えるために記録シートを押さえる働きをする。このセンサ対向部材64は、カラーセンサ42の対向位置に配置されており、カム66の動作に連動して記録シートの押さえ及び解放を行う。またこのセンサ対向部材64は、所定の反射率を有する。また、65はカラーセンサ42の保持部材であり、カム67の動作に連動してカラーセンサ42の記録シート方向への突出及び退避を行う。カム66、67はモータ68の回転に連動して動作し、フラグ69の位置をセンサ70で検出し、所定の位置で停止するよう制御される。
特開2003−107835号公報
しかしながら上記のような構成では以下のような問題があった。カラーセンサ42の突出及び退避によりカラーセンサ42の位置が変動するため、カラーセンサ42が突出した状態のとき、センサと記録シートの間の距離がばらついてしまう。これにより、カラーセンサ42による検知精度の悪化を招く場合があった。また、この検知精度の悪化を回避して検知精度を上げるためには、部品精度を向上したり、位置決め部材の追加を行う必要がある。これにより高価な構成となってしまうことが有った。更に、カラーセンサ42の突出及び退避の状態を制御するために更に別のセンサを追加する必要があり、より高価な構成となっていた。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決することにある。
また本発明は、画像形成装置の光学センサの突出や退避動作に伴うセンサによる検知精度の悪化を低減し安価な構成で検知精度を向上できる画像形成装置及び当該装置における光学センサの位置制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
記録媒体に形成された画像を検出する光学センサを備える画像形成装置であって、
前記光学センサを前記画像の検出位置と、当該検出位置から退避した退避位置との間で変位させる変位手段と、
前記変位手段により変位された前記光学センサの位置と前記光学センサの出力との関係に基づいて、前記光学センサの出力が所定値以上となる前記光学センサの変位範囲に係る情報を記憶する記憶手段と、
前記光学センサによる画像の検出時、前記記憶手段に記憶された前記変位範囲に係る情報に基づいて前記変位手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置における光学センサの位置制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
記録媒体に形成された画像を検出する光学センサを備える画像形成装置における光学センサの位置制御方法であって、
前記光学センサを前記画像の検出位置と、当該検出位置から退避した退避位置との間で変位させる変位工程と、
前記光学センサによる画像の検出時、前記光学センサの変位範囲に係る情報基づいて前記変位工程を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、検知対象物に対して光学センサを最適となる位置に位置付ける制御を行うことが可能となり、安価な構成で検知精度を向上できる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に係る電子写真方式のカラー画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。このカラー画像形成装置は、画像処理部100と画像形成部110とを備えている。
まず最初に画像処理部100における処理について説明する。
カラーマッチングテーブル111は、パーソナルコンピュータ等のホストから送られてくる画像の色を表すRGB信号をカラー画像形成装置の色再現域に合わせたデバイスRGB信号(以下、DevRGBという)へ変換する。色分解テーブル112は、その変換されたDevRGB信号を、画像形成部110におけるトナー等の色材色であるCMYK信号へ変換する。キャリブレーションテーブル113は、画像形成部110に固有の濃度−階調特性を補正するテーブルであり、CMYK信号を濃度−階調特性の補正を加えたC'M'Y'K'信号へ変換する。更に、PWM(Pulse Width Modulation)テーブル114は、C'M'Y'K'信号を画像形成部110にある露光部123による露光時間Tc,Tm,Ty,Tkへ変換する。
次に画像形成部110について説明する。ここでの画像形成に関わる主な部分としては、帯電部122、露光部123、現像部124、転写部125、定着部126がある。これらはCPU121により制御されている。メモリ121aは、CPU121により実行されるプログラムを記憶している。
図2は、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の画像形成部110の構成を示す図である。このカラー画像形成装置は、図示のように、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写体28を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。
画像形成部110では、画像処理部100が変換した露光時間に基づいて点灯させる露光光により、各色に対応する感光ドラム22Y〜22K上に静電潜像を形成する。この静電潜像を、各対応する色のトナーにより現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を中間転写体(ベルト)28上で重ね合わせて多色トナー像を形成する。こうして形成した多色トナー像を記録媒体(記録シート)11へ転写し、定着器31でその記録媒体11上の多色トナー像を定着させる。
帯電部122としては、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各ステーション毎に、感光ドラム22Y,22M,22C,22Kを帯電させるための4個の注入帯電器23Y,23M,23C,23Kを備えている。ここで各注入帯電器にはスリーブ23YS,23MS,23CS,23KSを備えている。感光ドラム22Y,22M,22C,22K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され、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転する。この駆動モータは、感光体22Y,22M,22C,22Kを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。
露光部123は、感光ドラム22Y,22M,22C,22Kへスキャナ部24Y,24M,24C,24Kより露光光を照射し、感光体22Y,22M,22C,22Kの表面を選択的に露光することにより静電潜像を形成する。
現像部124は、各色に対応する観光ドラム上の静電潜像を可視化するために、各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26Y,26M,26C,26Kを備えている。各現像器には、スリーブ26YS,26MS,26CS,26KSが設けられている。尚、各々の現像器26は脱着が可能である。
転写部125は、感光ドラム22から中間転写体28へ単色トナー像を転写するために中間転写体28を時計周り方向に回転させている。感光ドラム22Y,22M,22C,22Kとその対向に位置する一次転写ローラ27Y,27M,27C,27Kの回転に伴って単色トナー像を転写する。この際、各一次転写ローラ27に適当なバイアス電圧を印加すると共に、各感光ドラム22の回転速度と中間転写体28の回転速度に差をつけることにより、効率良く単色トナー像を中間転写体28上に転写している。これを一次転写という。
更に転写部125は、各ステーション毎に単色トナー像を中間転写体28上に重ね合わせ、その重ね合わせた多色トナー像を中間転写体28の回転に伴い二次転写ローラ29まで搬送する。更に、記録媒体11を給紙トレイ21から二次転写ローラ29の位置に狭持搬送し、記録媒体11に中間転写体28上の多色トナー像を転写する。この際、二次転写ローラ29に適当なバイアス電圧を印加し、静電的にトナー像を転写する。これを二次転写という。この二次転写ローラ29は、記録媒体11上に多色トナー像を転写している間、29aの位置で記録媒体11に当接し、転写処理後は29bの位置に離間する。
定着部126(定着器31)は、記録媒体11に転写された多色トナー像を記録媒体11に溶融定着させるために、記録媒体11を加熱する定着ローラ32と記録媒体11を定着ローラ32に圧接させるための加圧ローラ33を備えている。定着ローラ32と加圧ローラ33は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ34,35が内蔵されている。定着器31は、多色トナー像を保持した記録媒体11を定着ローラ32と加圧ローラ33により搬送するとともに、熱及び圧力を加えてトナーを記録媒体11に定着させる。
こうしてトナーが定着された後の記録媒体11は、その後、排出ローラ(不図示)の回転によって排紙トレイ(不図示)に排出されて画像形成動作を終了する。
クリーニング部30は、中間転写体28上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写体28上に形成された4色の多色トナー像を記録媒体11に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。
カラーセンサ42は、記録媒体の搬送路で、定着器31より下流に記録媒体11の画像形成面へ向けて配置されている。このカラーセンサ42は、記録媒体上に形成された定着後の画像の色を検知し、その検知した結果をRGB値として出力する。このようにカラーセンサ42をカラー画像形成装置の内部に配置することにより、定着後の画像を排紙部に排紙する前に、自動的に、その定着されたカラー画像の色を検知することができる。
図3は、本実施の形態に係るカラーセンサ42及びその周辺の構成を説明する図である。
カラーセンサ42とその周辺装置は、発光素子101、受光素子102、A/Dコンバータ104、CPU121を備えている。発光素子101はカラーセンサ42の光源であり、検知対象物103(ここでは記録媒体)へ光を入射する。この光が検知対象物で反射され、その反射光が、光をアナログ電気信号へ変換する受光素子102へ入射する。更にこのアナログ電気信号は、A/Dコンバータ104によりディジタル電気信号に変換される。そして、このディジタル電気信号はCPU121に取り込まれ、色の検知や補正のための演算が行われる。
図4は、本実施の形態に係るカラーセンサ42による色の検知を説明する図である。
カラーセンサ42は、発光素子101として白色LEDを有し、受光素子102としてRGB等3色以上のオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサを使用している。白色LEDからの光を、定着後のパッチが形成された記録媒体11に対して斜め45度より入射させ、0度方向への乱反射光強度をRGBオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサにより検知する。このRGBオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサの受光部は、54bで示すように、RGBがそれぞれ独立した画素となっている。尚、この受光素子102は、フォトダイオードでも良い。またRGBの3画素のセットが、複数セット並んでいるものでも良い。また、入射角が0度、反射角が45度の構成でも良い。更には、RGB等3色以上の発光するLEDと、フィルタ無しセンサにより構成しても良い。
以下、本実施の形態に係るカラー画像形成装置に搭載されるカラーセンサの検知精度向上を実現する、カラーセンサ機構の位置制御方法について説明する。
図5は、本実施の形態に係るカラーセンサ42の突出及び退避を行う機構を説明する図である。この構成は、前述した従来例の構成に対してフラグ69とセンサ70を除去した構成となっている。
図において、61及び62は記録媒体(不図示)を挟持して、その記録媒体のバタツキを抑えるためのコロである。バネ部材63は、搬送コロ62をコロ61方向に付勢して、太矢印方向により搬送される記録媒体をコロ61側に押し当てている。センサ対向部材64は、記録媒体のバタツキを抑えるために記録媒体を押さえる働きをする。このセンサ対向部材64は、カラーセンサ42の対向位置に配置されており、カム66の動作に連動して記録媒体の押さえ及び解放を行う。またこのセンサ対向部材64は、所定の反射率を有する。また、65はカラーセンサ42の保持部材であり、カム67の動作に連動してカラーセンサ42の記録シート方向への突出及び退避を行う。カム66、67はモータ68の回転に連動して動作する。
図6は、センサ対向部材64とカラーセンサ42間の距離とカラーセンサ42の出力との関係を示す図である。
図において、横軸がセンサ対向部材64とカラーセンサ42との間の距離を示している。縦軸は、センサ出力(規格化値)である。いま記録媒体11とカラーセンサ42との間の距離が3mmの時に、センサ42の出力が最大となっている。同図において矢印は、カム66,67の動作に伴うセンサ対向部材64とカラーセンサ42との間の距離の制御可能範囲を示している。本実施の形態では、カム66,67の一回転に伴って2mmから6mmまで距離が変動する構成としている。
図7は、本実施の形態に係るカム66,67の回転角度とカラーセンサ42の出力との関係を示す図である。
この図7は、カラーセンサ42の出力をモニタしながらモータ68を回転駆動してカム66,67を回転させた結果を示している。ここでは、カム66,67の角度が150°及び265°の時に、カラーセンサ42の出力が最大となることが分かる。この検知結果を基に、このカラー画像形成装置は、カムの角度が150°或は265°から所定の範囲内(例えば±20°)でモータ68の回転を停止させる。
こうして得られた最適なセンサ位置に対応するカム66,67の角度に対応するモータ68の回転量に係る情報は、例えば前述したメモリ121aに記憶されている。
図8は、本実施の形態1に係るカラー画像形成装置におけるカラーセンサ42の位置付け処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはメモリ121aに記憶されている。
この処理はカラーセンサ42により記録媒体11上の画像を読取るために、カラーセンサ42を読取り位置に位置付けるために実行される。まずステップS1で、モータ68の回転を開始し、ステップS2で、カム66,67の角度が、図7を参照して説明したように、150°或は265°の所定の範囲内(例えば±20°)にあるかどうかを判定する。これはモータ68の回転量に基づいて推定できる。その角度であればステップS4に進むが、そうでないときはステップS3に進み、モータ68の回転を継続する。そしてステップS2で、カム66,67の角度が所定の角度になる、つまり、モータ68がメモリ121aに記憶された回転量に応じた量回転するとステップS4に進んで、モータ68の回転を停止させる。これにより、カラーセンサ42を、最も検出精度の高い位置に位置付けることができる。
尚、このモータ68の回転制御に際しては、モータ68の回転量に対するカム66,67の角度が予め分かっているため、そのモータ68の回転量でカム位置を制御することができる。この場合のモータ68の回転制御はオープンループでの制御となる。また、モータ68の回転量に対するカム66,67の角度を記憶するテーブルを有しても良い。
以上説明したように本実施の形態1によれば、光学センサと記録媒体の通過部間の距離を、センサの出力が最大となる位置を含めた所定範囲内に制御できる。これにより、位置検知用のフォトセンサなどの特殊な部品を使用することなく、光学センサの焦点距離のバラツキやメカ寸法上の各種バラツキ等の影響を排除できる。こうして簡単な構成で、光学センサによる検知精度を向上できる。
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2に係るカラー画像形成装置について説明する。尚、この実施の形態2に係る画像形成装置の構成、及びカラーセンサ42の突出及び退避を行う機構は実施の形態1と同様であるであるため、その説明を省略する。
この実施の形態2では、カラーセンサ42の位置制御時のカム66,67の停止範囲に関する判断条件が、前述の実施の形態1と異なる。
図9は、本実施の形態2に係るカム66,67の回転角度とカラーセンサ42の出力との関係を示す図である。
図によれば、カム66,67の角度が約130°〜180°及び約240°〜280°の時に、カラーセンサ42の出力が所定値(例えば0.95)以上となっている。
従って、この実施の形態2では、カム66,67の角度が約130°〜180°及び約240°〜280°の範囲内になるとモータ68の回転を停止させている。
この場合のCPU121の処理は、前述の図8のステップS2において、カム66,67の角度が約130°〜180°及び約240°〜280°の範囲になるとステップS4に進み、モータ68の回転を停止させる。この場合も、モータ68の回転量制御及びカム位置との関係は、前述の実施の形態1の場合と同様にして推定できる。つまり、メモリ121aにカム66,67の角度が約130°〜180°及び約240°〜280°の範囲内になるようなモータの回転量情報を記憶しておき、その回転量に応じた量モータ68を回転制御する。
以上説明したように本実施の形態2によれば、光学センサと記録媒体の通過部間の距離を、センサの出力値が所定値以上となる範囲内に制御できる。これにより、位置検知用のフォトセンサなどの特殊な部品を要することなく、光学センサの焦点距離のバラツキやメカ寸法上の各種バラツキ等の影響を排除することが可能となる。これにより簡単な構成で光学センサによる検知精度を向上させることができる。
[実施の形態3]
次に本発明の実施の形態3に係るカラー画像形成装置を説明する。この実施の形態3に係るカラー画像形成装置の構成は、前述の実施の形態1,2と同様であるであるため、その説明を省略する。
本実施の形態3では、カラーセンサ42の位置制御時における記録媒体11の位置が前述の実施の形態1,2と異なる。
図10は、本実施の形態3に係るカラーセンサの突出及び退避を行う機構を説明する図で、基本的な構成は、前述の実施の形態1,2と同様である。
この実施の形態3では、カラーセンサ42の突出或は退避に先立って、記録媒体11をカラーセンサ42の対向位置へ搬送する。そして、記録媒体11をカラーセンサ42の対向位置に配置したままの状態で、前述の実施の形態1,2で説明したようなカラーセンサの位置の制御を行う。その場合、カラーセンサ42の出力が最大となる位置は、記録媒体11の厚み分ずれるため、そのずれ分も含めた位置制御を行う。
記録媒体の厚み情報は、例えば、ユーザが指定する紙の種類に応じて予めメモリ121aに記憶しておき、その厚み情報とともにモータ68の回転量補正情報もメモリ121aに記憶しておく。
メモリ121aには、実施の形態1、2で説明したようにモータ68の回転量情報が記憶されており、その回転量を紙の厚み情報に応じて回転量補正情報を用いて補正した回転量、モータ68を回転するようにすればよい。
なお厚み情報に関しては、記録媒体を給紙して画像形成する前の位置に記録媒体の厚みを検知するセンサ(不図示)を設けて情報を得るようにしても良い。
この場合のCPU121の処理は、前述の図8のステップS2で設定したカム66,67の角度に対して、記録媒体11の厚み分を含めた角度とし、その範囲になるとステップS4に進み、モータ68の回転を停止させるようにすればよい。
以上説明したように本実施の形態3によれば、記録媒体を光学センサの対向位置に配置した状態で光学センサの位置調整を行うことで、記録媒体の厚みによる影響を除去することができる。これにより簡単な構成で、光学センサによる検知精度を更に向上させることができる。
尚、前述した実施の形態1〜3では、カラーセンサ42を例にして説明したが、本発明はこれに限定されない。検知対象物と光学センサとの間の距離によりセンサの出力が変動する光学センサ(画像の濃度を検知する濃度センサや、画像の位置を検知するレジ検センサや、転写材の表面性を基に転写材質を検知するメディアセンサ等)に対しても有効である。
また上述の実施の形態1〜3では、カラーセンサ42とセンサ対向部材64の位置制御をカム機構により行う場合を例にして説明したが、必ずしもそうである必要は無く、リードスクリュー機構等により位置を微調可能な機構であればどのような機構でも良い。
本発明の実施の形態に係る電子写真方式のカラー画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るカラー画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。 本実施の形態に係るカラーセンサ及びその周辺の構成を説明する図である。 本実施の形態に係るカラーセンサによる色の検知を説明する図である。 本実施の形態に係るカラーセンサの突出及び退避を行う機構を説明する図である。 センサ対向部材とカラーセンサとの間の距離とカラーセンサの出力との関係を示す図である。 本実施の形態に係るカムの回転角度とカラーセンサの出力との関係を示す図である。 本実施の形態1に係るカラー画像形成装置におけるカラーセンサの位置付け処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態2に係るカムの回転角度とカラーセンサの出力との関係を示す図である。 本実施の形態3に係るカラーセンサの突出及び退避を行う機構を説明する図である。 従来例におけるカラーセンサの突出及び退避機構を説明する図である。

Claims (8)

  1. 記録媒体に形成された画像を検出する光学センサを備える画像形成装置であって、
    前記光学センサを前記画像の検出位置と、当該検出位置から退避した退避位置との間で変位させる変位手段と、
    前記変位手段により変位された前記光学センサの位置と前記光学センサの出力との関係に基づいて、前記光学センサの出力が所定値以上となる前記光学センサの変位範囲に係る情報を記憶する記憶手段と、
    前記光学センサによる画像の検出時、前記記憶手段に記憶された前記変位範囲に係る情報に基づいて前記変位手段を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記光学センサは、光を発光する発光部と、記録媒体からの反射光を受光して検出する受光部とを有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記変位手段は、モータと当該モータの回転量に応じて角度を変位するカムとを有し、前記制御手段は前記モータの回転量を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記制御手段は更に、前記検出位置に記録媒体が配置されている場合、更に前記記録媒体の厚みに係る情報を用いて前記変位手段を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 記録媒体に形成された画像を検出する光学センサを備える画像形成装置における光学センサの位置制御方法であって、
    前記光学センサを前記画像の検出位置と、当該検出位置から退避した退避位置との間で変位させる変位工程と、
    前記光学センサによる画像の検出時、前記光学センサの変位範囲に係る情報基づいて前記変位工程を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする画像形成装置における光学センサの位置制御方法。
  6. 前記光学センサは、光を発光する発光部と、記録媒体からの反射光を受光して検出する受光部とを有することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置における光学センサの位置制御方法。
  7. 前記変位工程では、モータと当該モータの回転量に応じて角度を変位するカムにより前記光学センサを変位させ、前記制御工程では前記モータの回転量を制御することを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成装置における光学センサの位置制御方法。
  8. 前記制御工程では更に、前記検出位置に記録媒体が配置されている場合、更に、前記記録媒体の厚みに係る情報を用いて前記変位工程を制御することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置における光学センサの位置制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016173394A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社リコー シート材判別装置、及び画像形成装置
JP2016189577A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 コニカミノルタ株式会社 画像読取装置、画像形成装置、及び画像形成システム

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