JP2008039636A

JP2008039636A - 光電検知装置及びその発光強度調整方法、並びに画像形成装置

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Publication number: JP2008039636A
Application number: JP2006215732A
Authority: JP
Inventors: Susumu Miyazaki; 晋宮崎
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd; Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】発光素子と、受光素子とを有する光電検知装置において、発光素子の駆動信号レベルに対する受光素子の受光信号レベルの特性が駆動信号レベルの変域に応じて複数の近似式で表現される場合に、受光信号レベルを目標値にするための駆動信号のレベル調整を正確かつ迅速に行う。
【解決手段】発光素子を所定の基準レベルの駆動信号で駆動し（Ｓ１、Ｓ２）その受光信号レベルとその目標値との大小関係に基づいて（Ｓ７）、駆動信号レベルの調整範囲、及びその調整範囲の計算式を選択し（Ｓ８〜Ｓ１１）、選択した調整範囲内の複数のレベルの駆動信号で発光素子を駆動したときの受光信号レベルと、前記計算式とを用いて近似式を求め、その近似式を用いて、駆動信号レベルを調整する（Ｓ１２）。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光素子から放射され、対象物で反射された反射光を受光素子で検知することにより対象物を検知する光電検知装置及びその発光強度調整方法、並びにその光学的検知装置を備えた画像形成装置に関し、詳細には、検知対象物の劣化などにより反射率が低下しても、受光信号のレベルが常に一定になるように発光素子の発光強度を調整する装置及び方法に関する。

従来、電子写真技術を採用したカラー画像形成装置においては、像担持体としての感光体ドラムを帯電手段により帯電し、帯電された感光体ドラムに画像情報に応じたレーザ光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段によって現像し、現像されたトナー像を記録紙に転写して画像を形成することが行われている。

また、このような一連の画像形成プロセスを実行する画像ステーションを複数備え、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、ＢＫ（ブラック）の各色のトナー画像をそれぞれの感光体に形成し、各感光体の転写位置にて無端ベルト状の中間転写ベルト上に重ね合わせて形成した転写用カラー画像を記録紙に転写することによりカラー画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置が普及している。

このタンデム方式のカラー画像形成装置では、各色の感光体に画像を形成し、転写ベルト上の記録紙に転写する際、各色の転写画像位置が理想位置からずれると記録紙上には色ずれのある画像が形成され、画像の品質が劣化する。

そこで、従来、画像形成の前処理として、装置本体の電源スイッチ投入時や所定回数の画像形成毎に、記録紙を搬送せずに感光体ドラム上に位置ずれ補正用パターンのトナー画像を作像し、このトナー画像を中間転写ベルト上に転写し、これをＣＣＤセンサなどで読み取って位置ずれを検出し、記録されるべき画像信号に電気的補正をかけるとともに、レーザ光の光路中に設けられている反射ミラーを駆動して光路長変化或いは光路変化の補正を行っている。（特許文献１参照）。

また、このような、カラー画像形成装置では、各色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を形成するため、各色のトナー画像を常に適正な濃度で形成することが必要である。何れかの色のトナー画像が適正な濃度で形成されないと、それらの重ね合わせにより形成されるフルカラー画像が色ずれを起こしてしまうからである。

そこで、各色のトナー画像が常に適正な濃度で形成されるようにするために、以下のような調整を行っている。即ち中間転写ベルトの表面に対向させて画像濃度検知センサを設け、画像形成の前処理として、記録紙を搬送せずに感光体ドラムにトナー濃度調整用パターンのトナー画像を形成し、このトナー画像を中間転写ベルト上に転写し、中間転写ベルト上に転写されたトナー画像の濃度を画像濃度検知センサにより検知し、この検知結果に基づいて、画像形成条件の調整を行い、何れの色のトナー画像も常に適正な濃度で形成されるように調整する（特許文献２参照）。

このようにＣＣＤセンサにより位置ずれ補正用パターンを読み取るとき、或いは画像濃度検知センサによりトナー濃度検知用のトナー画像（以下、トナー濃度検知用パターンという）を読み取るとき、発光素子によりそれらのパターンを照明する。ここで、中間転写ベルトの反射率の方がトナーの反射率よりも高いので、ＣＣＤセンサ或いは画像濃度検知センサは、中間転写ベルトからの反射光の光電変換出力と、位置ずれ補正用パターン或いはトナー濃度検知用パターンのトナーからの反射光の光電変換出力とのレベルの差に基づいて、それぞれのパターンを検知することができる。

しかしながら、中間転写ベルトの汚れや劣化などによりその反射率が低下すると、トナーの反射率との差異が小さくなるため、位置ずれ補正用パターン或いはトナー濃度検知用パターンを正確に検知することが困難になる。このような問題に対処した画像形成装置として、トナー濃度検知用パターンの地肌（像担持体表面）からの反射光の光電変換出力レベルが常に一定になるようにキャリブレーションを行う画像形成装置が提案されている（特許文献３参照）。ここで、発光素子の発光強度の調整は、発光素子に入力する駆動信号のパルスのデユーティ比を調整すること、つまりＰＷＭ（パルス幅変調）により行う。そして、新品時にＰＷＭ値を所定値に設定し、そのときの光電変換出力レベルを記憶しておき、記憶された光電変換出力レベルが常に得られるように、以後のＰＷＭ値を調整する。

前述の特許文献３には、光電変換出力レベルが常に一定になるように発光素子を調整する手順について記載されていないので、文献に記載されたものではないが、光電変換出力レベルが常に一定になるように発光素子を調整する従来の方法について説明する。

図１０は、発光素子の駆動信号レベルに対する受光素子の受光信号レベル（光電変換出力レベル）の特性を示すグラフである。この図において、横軸（Ｘ軸）は駆動信号レベル、縦軸（Ｙ軸）は受光信号レベルである。また、ｆ_Ａ（Ｘ）は新品時の特性、ｆ_Ｂ（Ｘ）は所定時間使用後の特性である。

図１０において、新品時に駆動信号レベルをＸ₁₁に設定したとき、受光信号レベルがＹ₁₁（＝ｆ_Ａ（Ｘ₁₁））であったとする。画像形成装置の使用に伴い、中間転写ベルトの汚れや劣化などによりその反射率が低下し、駆動信号レベル対受光信号レベル特性がｆ_Ｂ（Ｘ）に変化した場合、駆動信号を新品時と同じＸ₁₁に設定すると、受光信号レベルはＹ₁₂（＝ｆ_Ｂ（Ｘ₁₁））となり、新品時よりも低下してしまう。そこで、ｆ_Ｂ（Ｘ）＝Ｙ₁₁を持たすＸであるＸ₁₂を以下の手順により求める。

図１０において、駆動信号レベルの最大値を１とすると、まず駆動信号レベルを１／２に設定し、受光信号レベルを測定する。受光信号レベルがＹ₁₁よりも大きかった場合は、駆動信号レベルを１／４（＝１／２−１／４）に設定し、受光信号レベルがＹ₁₁よりも小さかった場合は、駆動信号レベルを３／４（＝１／２＋１／４）に設定する。以下、同様にして、受光信号レベルとＹ₁₁との大小関係に応じて、駆動信号レベルの加減値（大きい場合は減算、小さい場合は加算）を比が１／２の等比級数になるように設定していくことにより、Ｘ₁₂に収束させる。

しかしながら、この方法では、ノイズの混入により、受光信号レベルとＹ₁₁との大小関係が反転してしまった場合は、適正な駆動信号レベルＸ₁₂を求めることができなくなる。駆動信号レベルを多数設定し、それぞれに対し、上記手順を実行すれば、この問題を解決することは出来るが、その分時間がかかり、かつ処理の負荷も増大する。

そこで、このように多数の駆動信号レベルを設定せず、ｆ_Ｂ（Ｘ）の近似式を求めることにより、上記Ｘ₁₂を求める方法がある。即ち、例えばｆ_Ｂ（Ｘ）を一次関数αＸ＋β（α、βは定数）で近似し、駆動信号レベルのサンプル値を複数設定し、それらのサンプル値に対応する受光信号レベルを用いてα、βを求めることで近似式を決定し、それを用いて上記Ｘ₁₂を求める。

しかし、このような近似式により駆動信号レベルを求める方法では、駆動信号レベル対受光信号レベル特性によっては、近似式が１つしかない場合、近似式と実際の特性とのズレが大きくなり、正確な駆動信号レベルを求められないという問題がある。この問題を解決するため、近似式を２つ以上にすることが考えられるが、それだけでは、正確な駆動信号レベルを求めることはできるものの、そのための時間が長くなる。

特許第２６４２３５１号公報特開２００２−６５６８号公報（段落０００４）特開２００２−２９６８５２号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、発光素子から放射され、対象物で反射された反射光を受光素子で検知することにより対象物を検知する光電検知装置において、駆動信号レベル対受光信号レベル特性が駆動信号レベルの変域に応じて複数の近似式で表現される場合に、駆動信号レベルの調整範囲を限定し、調整範囲に適合した近似式を選択することにより、正確かつ迅速に駆動信レベルの設定を行えるようにすることである。

請求項１の発明は、発光素子と、該発光素子から対象物に照射された光の反射光を検知する受光素子とを有し、前記発光素子の駆動信号レベルに対する前記受光素子の受光信号レベルの特性が前記駆動信号レベルの変域に応じて異なる複数の近似式で表されるものである光電検知装置であって、前記発光素子を所定の基準レベルの駆動信号で駆動する基準レベル駆動手段と、前記発光素子が所定の基準レベルの駆動信号で駆動されたときの受光信号レベルと前記目標値との大小関係を判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づいて前記駆動信号レベルの調整範囲及びその調整範囲の前記計算式を選択する選択手段と、該選択手段により選択された調整範囲内の複数のレベルの駆動信号で前記発光素子を駆動したときの前記受光素子の受光信号レベルと、前記選択手段で選択された計算式とを用いて前記近似式を求めるとともに、該近似式を用いて前記受光素子の受光信号レベルを前記目標値とする駆動信号レベルを決定する手段とを備えたことを特徴とする光電検知装置。
請求項２の発明は、請求項１記載の光電検知装置において、前記基準レベルを複数有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の光電検知装置において、発光素子と受光素子との組を複数有し、前記基準レベル駆動手段は、発光素子毎に異なる基準レベルの駆動信号で駆動し、前記判定手段は、前記組毎に受光素子の受光信号レベルと前記目標値との大小関係を判定し、前記選択手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前記組毎に駆動信号レベルの調整範囲及び前記計算式を選択することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の光電検知装置において、前記基準レベルは、前記複数の近似式の境界の駆動信号レベルであることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の光電検知装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項６の発明は、発光素子と、前記発光素子から対象物に照射された光の反射光を検知する受光素子とを有し、前記発光素子の駆動信号レベルに対する前記受光素子の受光信号レベルの特性が前記駆動信号レベルの変域に応じて異なる複数の近似式で表されるものである光電検知装置の前記受光信号レベルが所定の目標値になるように前記発光素子の発光強度を調整する方法であって、発光素子を所定の基準レベルの駆動信号で駆動する基準レベル駆動工程と、前記基準レベルで駆動された前記発光素子から前記対象物に照射された光の反射光を前記受光素子で受光し、受光信号を生成する工程と、該受光信号のレベルと前記目標値との大小関係を判定する工程と、該大小関係の判定結果に基づいて、前記駆動信号レベルの調整範囲、及びその調整範囲の近似式を求めるための計算式を選択する工程と、選択された調整範囲内の複数のレベルの駆動信号で前記発光素子を駆動する工程と、該複数のレベルの駆動信号で駆動された前記発光素子から前記対象物に照射された光の反射光を前記受光素子で受光し、受光信号を生成する工程と、該複数の受光信号のレベルと前記選択された計算式とを用いて、前記近似式を求めるとともに、該近似式を用いて前記受光素子の受光信号レベルを前記目標値とする駆動信号レベルを決定する工程とを備えたことを特徴とする光電検知装置の発光強度調整方法である。
請求項７の発明は、請求項６記載の光電検知装置の発光強度調整方法において、発光素子と受光素子との組を複数設け、前記基準レベル駆動工程は、発光素子毎に異なる基準レベルの駆動信号で駆動し、前記判定工程は、前記組毎に受光素子の受光信号レベルと前記目標値との大小関係を判定し、前記選択工程は、前記判定工程の判定結果に基づいて前記組毎に駆動信号レベルの調整範囲及び前記計算式を選択することを特徴とする。

本発明によれば、発光素子の駆動信号レベルに対する受光素子の受光信号レベルの特性を前記駆動信号レベルの変域に応じて異なる複数の近似式で表し、発光素子を所定の基準レベルの駆動信号で駆動したときの受光素子の受光信号レベルとその目標値との大小関係に基づいて、駆動信号レベルの調整範囲、及びその調整範囲の近似式を求めるための計算式を選択し、選択された調整範囲内の複数のレベルの駆動信号で発光素子を駆動したときの受光素子の受光信号レベルと、前記選択された計算式とを用いて、前記近似式を求め、その近似式を用いて、前記受光素子の受光信号レベルを前記目標値とする駆動信号レベルを決定するので、駆動信号レベルの調整範囲を限定し、調整範囲に適合した近似式を用いるので、正確かつ迅速に駆動信号レベルの設定を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態のカラー画像形成装置の要部の構成を示す正面図である。

このカラー画像形成装置は、中間転写ベルトに沿って各色の画像形成部が並べられた構成を備えるものであり、所謂、タンデム方式である。即ち、中間転写ベルト５の回転方向の上流側から順に、４つの画像形成部（電子写真プロセス部）６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが配列されている。中間転写ベルト５は回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレス（無端状）のベルトであり、駆動ローラ７は駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。

これら複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６Ｙはイエローのトナー画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタのトナー画像を、画像形成部６Ｃはシアンのトナー画像を、画像形成部６ＢＫはブラックのトナー画像をそれぞれ形成する。よって、以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの構成は画像形成部６Ｙと同様であるので、それらの画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの各構成要素については、画像形成装置６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、ＢＫによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

画像形成部６Ｙは、感光体ドラム９Ｙ、この感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、露光器１１、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３Ｙ等から構成されている。露光器１１は、各画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが形成するトナー画像の色に対応する露光光であるレーザ光１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫを照射するように構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、露光器１１からのイエロー画像に対応したレーザ光１４Ｙにより露光され、静電潜像が形成される。現像器１２Ｙは、この静電潜像をイエローのトナーにより可視像化（現像）し、このことにより感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。このイエローのトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと中間転写ベルト５とが接する位置（１次転写位置）で、転写器１５Ｙの働きにより中間転写ベルト５上に転写される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナにより払拭された後、除電器１３Ｙにより除電され、次の画像形成のために待機する。同様に、マゼンタのトナー画像、シアンのトナー画像、ブラックのトナー画像は、それぞれ感光体ドラム９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫと上記１次転写位置で、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５ＢＫの働きにより中間転写ベルト５上に転写される。この転写により、中間転写ベルト５上に各色のトナーによる画像が重ね合わされたフルカラー画像が形成される。

一方、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上のものから順に送り出され、中間転写ベルト５上に搬送され、中間転写ベルト５と用紙４とが接する位置（２次転写位置）にて、フルカラーのトナー画像を転写される。このフルカラーの重ね合わせ画像が形成された用紙４は、中間転写ベルト５から剥離されて定着器１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

また、本実施形態のカラー画像形成装置では、従来の画像形成装置と同様に、装置本体の電源スイッチ投入時や所定回数の画像形成毎に画像形成の前処理として、画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫにより中間転写ベルト５に位置ずれ補正パターン、トナー濃度検知用パターンなどを作像し、中間転写ベルト５の回転方向の画像形成部６ＢＫよりも下流側に対向するように配置された光電センサ１７によりそれらのパターンを検出し、位置ずれ補正制御やトナー濃度制御を行う。これらの制御の詳細は前述した特許文献１、２などに開示されているので、ここでは説明せず、中間転写ベルト５からの反射光の受光信号レベルが所定の目標値になるように、光電センサ１７の発光強度を調整する手段について説明する。

図２は、光電センサ１７の発光素子２０の発光強度の調整を行う装置の電気的構成を示すブロック図である。
この装置は、データバス３１により互いに接続されたＣＰＵ３０、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３３、不揮発性メモリ３４、及びＩ／Ｏポート３５と、それぞれがＩ／Ｏポート３５に接続された、光電センサ１７の発光素子２０の発光量を制御する部分（駆動回路２３、発光量制御部２４）と、光電センサ１７の受光素子２１の検知信号を取り込む部分（増幅器２５、Ａ／Ｄ変換器２６）とからなる。光電センサ１７は、発光素子２０から放射された光が中間転写ベルト５（図１）の表面の平坦部或いは曲面部（ローラ７上）に照射されて反射し、正反射光又は拡散反射光が受光素子２１で受光されるように配置されている。

ＣＰＵ３０はこの装置全体の制御や各種処理を実行し、ＲＡＭ３２はＣＰＵ３０が各種制御などを実行するときのワークエリアとなり、ＲＯＭ３３にはＣＰＵ３０が各種制御などを実行するときに使用するプログラムが格納されている。また、ＮＶＲＡＭ（不揮発性ＲＡＭ）やフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ３４には、受光素子２１の検知信号レベルが所定の目標値になるように設定するために必要な各種データ（詳細は後述）が格納されている。

図３は発光素子２０及び駆動回路２３の具体的構成例を示す回路図である。この図に示すように、発光ダイオードからなる発光素子２０のアノードが電源に接続され、発光素子２０のカソードは、駆動回路２３を構成するトランジスタのコレクタに接続され、そのトランジスタのベースには、発光量制御部２４からのＰＷＭ駆動信号が、ローパスフィルタ及びアンプを通して供給される。また、上記トランジスタのエミッタとグランドとの間には、抵抗及びダイオードの直列回路が接続されている。このダイオードは、発光素子２０が所定の閾値（例、０．７ボルト）以下のノイズにより発光するのを防止するために設けられている。

図４は発光素子２０の駆動信号レベルに対する受光素子２１の受光信号レベルの特性（駆動信号レベル対受光信号レベル特性）を示すグラフである。このグラフの横軸（Ｘ軸）は発光素子２０の駆動信号レベルであり、縦軸（Ｙ軸）は受光素子２１の受光信号レベルである。この図に示すように、駆動信号レベル対受光信号レベル特性は、駆動信号の０から最大値の間が駆動信号Ｘ_０を境界として二つの近似関数で表わしている。ここでは、Ｘ_０より以下の領域（領域ａ）は二次関数ｆ_１（Ｘ）＝ｅＸ²＋ｇＸ（ｅ、ｇは定数）、Ｘ_０以上の領域（領域ｂ）は一次関数ｆ_２（Ｘ）＝ｈＸ＋ｋ（ｈ、ｋは定数）である。ここで、受光素子２１の光電変換特性はリニアとしており、従って、発光層素子２０の駆動電流レベルに対する発光強度もこの図と同様な特性となる。

不揮発性メモリ３４には、中間転写ベルト５が新品のときの駆動信号レベル対受光信号レベル特性（ｆ_１（Ｘ）、ｆ_２（Ｘ））のデータが格納されている。また、不揮発性メモリ３４には、中間転写ベルト５が新品のときに、受光信号レベルが所定の目標値Ｙ₁₁になるときの駆動信号レベルＸ₁₁が格納されている。さらに、不揮発性メモリ３４には、ｆ_１（Ｘ）及びｆ_２（Ｘ）が格納されている。従って、中間転写ベルト５が新品のときは、発光素子２０の駆動信号レベルをＸ₁₁とすると、受光素子２１の受光信号レベルはＹ₁₁となり、駆動信号レベルをＸ₁₁から増減することにより、受光信号レベルをＹ₁₁から増減することができる。

しかし、画像形成装置を使用することにより、中間転写ベルト５の汚れや劣化などによりその反射率が低下すると、発光素子２０の駆動信号レベルをＸ₁₁に設定しても、受光素子２１の受光信号レベルはＹ₁₁よりも小さくなる。このため、受光信号レベルを新品時の目標値Ｙ₁₁にするためには、駆動信号レベルをＸ₁₁よりも大きくする必要がある。本実施形態では、以下の手順により、駆動信号レベルを求めている。

ここで、中間転写ベルト５の汚れや劣化などによりその反射率が低下したときの駆動信号レベル対受光信号レベル特性が図４に示すように、領域ａではＦ_１（Ｘ）、領域ｂではＦ_２（Ｘ）になっているものとする。本実施形態では、Ｆ_１（Ｘ）をｐＸ²＋ｑＸ、Ｆ_２（Ｘ）をｒＸ＋ｓとし、その近似式を用いて、受光信号レベルを目標値Ｙ₁₁にするための駆動信号レベルを求める。以下、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ＣＰＵ３０は、発光量制御部２４を制御して、駆動回路２３から基準レベルの駆動信号（以下、基準信号という）を発光素子２０に入力し（Ｓ１）、発光素子２０を発光させる（Ｓ２）。ここで、基準レベルは、図４におけるＸ_０、即ち領域ａとｂの境界のレベルである。次いで、中間転写ベルト５で反射した光を受光素子２１で検知し（Ｓ３）、増幅器２５により増幅し、その受光信号レベルをＡ／Ｄ変換器２６によりデジタル値に変換してＲＡＭ３２に記録する（Ｓ４）。

次いで、サンプル値を全て記録したか否かを判断する（Ｓ５）。ここでは、基準信号により発光素子を駆動したときの受光信号レベルを記録しただけなので、ステップＳ６へ進み、入力信号が基準信号であるか否かを判断する（Ｓ６）。ここでは入力信号が基準信号であるから、ステップＳ７へ進み、受光信号レベルが所定の値Ｚ以上か否かを判断する。ここで、Ｚはｆ_２（Ｘ_０）（＝ｆ_１（Ｘ_０））でもよいが、ノイズを考慮して、ｆ_２（Ｘ_０）よりも少し大きな値にすることが好適である。

ステップＳ７にて受光信号レベルがＺ以上であると判断した場合は（Ｓ７：YES）、領域ａの近似式であるｐＸ²＋ｑＸを求めるための計算式Ａを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し（Ｓ８）、領域ａ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ９）。一方、ステップＳ７にて受光信号レベルがＺ未満であると判断した場合は（Ｓ７：NO）、領域ｂの近似式であるｒＸ＋ｓを求めるための計算式Ｂを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し（Ｓ１０）、領域ｂ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ１１）。

上記ステップＳ８〜Ｓ１１の処理について図４を用いて説明する。この図の場合、駆動信号レベルがＸ_０のときの受光信号レベルはＺ（≒Ｙ₁₁）よりも小さいため、ステップＳ１０へ進み、領域ｂの近似式であるｒＸ＋ｓを求めるための計算式Ｂを選択してＲＡＭ３２に設定するとともに、領域ｂ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する。次いで、この複数の駆動信号レベルにより順次発光素子２０を駆動し（Ｓ２）、受光素子２１の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録する（Ｓ３、Ｓ４）。そして、駆動信号レベルの全てのサンプルに対する受光信号レベルのサンプルの記録を行う迄、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返し（Ｓ５：NO、Ｓ６：NO）、全てのサンプルの記録が終了したときに（Ｓ５：YES）、調整を実行する（Ｓ１２）。

ステップＳ１２の調整は以下のようにして行う。まず、複数の異なる駆動信号レベルのサンプルＸ_ｉに対する受光信号レベルＹ_ｉを用いて、上記計算式により近似式ｒＸ＋ｓのｒ及びｓの値を求める。次いで、この近似式にて、ｒＸ＋ｓ＝Ｙ₁₁となるＸを求める。図４の場合は、Ｘ＝Ｘ₁₂＝（Ｙ₁₁−ｓ）／ｒである。領域ａの近似式を用いるステップＳ９、Ｓ１０の場合は、ｐＸ²＋ｑＸ＝Ｙ₁₁を解くことにより、駆動信号レベルを決定する。ｒ及びｓを求める計算式、並びにｐ及びｑを求める計算式の一例を以下に示す。

上記の式［１］はｒを求める計算式であり、式［２］はｓを求める計算式である。

また、ｐ、ｑは、式［３］及び式［４］を解くことで得られる、式［５］、式［６］により算出する。

このように本発明の第１の実施形態の画像形成装置によれば、発光素子２０を所定の基準レベルの駆動信号で駆動したときの受光素子２１の受光信号レベルとその目標値との大小関係に基づいて、駆動信号レベルの調整範囲、及びその調整範囲の近似式を求めるための計算式を選択し、選択された調整範囲内で駆動信号レベルのサンプル値を設定し、サンプル値の駆動信号で発光素子２０を駆動したときの受光素子２１の受光信号レベルと、前記選択された計算式とを用いて、近似式を求め、その近似式を用いて、受光素子２１の受光信号レベルを目標値とする駆動信号レベルを決定するので、駆動信号レベル対受光信号レベル特性に応じて、複数の近似式を設定し、正確かつ迅速に駆動電流の設定を行うことができる。なお、以上の説明では、基準値として領域ａとｂの境界のレベルの値を採用したが、領域ａ内又は領域ｂ内の値を用いてもよい。

［第２の実施形態］
図６は本発明の第２の実施形態のカラー画像形成装置における光電センサの駆動信号レベル対受光信号レベル特性を示すグラフであり、図７は受光素子の受光信号レベルを新品時の目標値に設定するための発光素子の駆動信号レベルを求める手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態のカラー画像形成装置の要部の構成、及び光電センサの発光素子の発光強度の調整を行う装置の電気的構成は第１の実施形態と同じであるから、説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態の光電センサ１７の駆動信号レベル対受光信号レベル特性は、駆動信号の０から最大値の間が４つの領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ（この図のａ、ｂと図４のａ、ｂとは異なる）に分かれており、それぞれの領域を異なる近似式により表す。そして、受光素子２１の受光信号レベルを目標値に設定するときに、基準信号として、信号Ａ、即ち領域ａ、ｂの境界のレベルであるレベルＸ_Ａの信号を用い、その基準信号に対する受光信号レベルと、所定の値Ｚ以上であれば、駆動信号レベルの調整範囲を領域ａとし、領域ａの近似式を求める計算式Ａ（図５の計算式Ａとは異なる）を選択し、領域ａ内に駆動信号レベルのサンプルを設定し、所定の値Ｚ未満であれば、基準信号として、信号Ｂ、即ち領域ｂ、ｃの境界のレベルであるレベルＸ_Ｂの信号を用い、同様の手順を実行する。以下、図７を参照しながら説明する。

まず、信号Ａを基準信号として駆動回路２３から発光素子２０に入力し（Ｓ２１、Ｓ２２）、発光素子２０を発光させる（Ｓ２３）。次いで、中間転写ベルト５で反射した光を受光素子２１で検知し（Ｓ２４）、増幅器２５により増幅し、その受光信号レベルをＡ／Ｄ変換器２６によりデジタル値に変換してＲＡＭ３２に記録する（Ｓ２５）。

次いで、受光信号レベルが所定の値Ｚ以上か否かを判断する。ここで、Ｚの値は第１の実施形態と同様に、新品時の駆動電流レベル対受光信号レベル特性において、駆動電流Ｘ_Ａに対応する値よりも少し大きな値にすることが好適である。

ステップＳ２６にて受光信号レベルがＺ以上であると判断した場合は（Ｓ２６：YES）、基準信号として信号Ａが入力されているときは、領域ａの近似式を求めるための計算式Ａを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し、領域ａ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ２９）。また、基準信号として、それぞれ信号Ｂ、信号Ｃ（領域ｃ、ｄの境界のレベルであるレベルＸ_Ｃの信号）、信号Ｄ（領域ｄの駆動信号の最大値）が入力されているときは、それぞれ領域ｂ、ｃ、ｄの近似式を求めるための計算式Ｂ（図５の計算式Ｂとは異なる）、Ｃ、Ｄを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し、領域ｂ、ｃ、ｄ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する。

ステップＳ２９の設定を行った後は、第１の実施形態と同様に、設定した領域内の複数の駆動信号レベルにより順次発光素子２０を駆動し（Ｓ３１）、受光素子２１の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録し（Ｓ３２、Ｓ３３）、駆動信号レベルの全てのサンプルに対する受光信号レベルの記録が終了したときに（Ｓ３４：YES）、調整を実行する（Ｓ３５）。

一方、ステップＳ２６にて受光信号レベルがＺ未満であると判断した場合は（Ｓ２６：NO）、入力されている基準信号が信号Ｃであるか否かを判定し（Ｓ２７）、信号Ｃでなかった場合は（Ｓ２７：NO）は、入力されている基準信号が信号Ａのときは信号Ｂに変更し、信号Ｂのときは信号Ｃに変更した後にステップＳ２２へ進む。また、信号Ｃであった場合は（Ｓ２７：YES）、基準信号を信号Ｄに設定してステップ３１へ進む。

つまり、受光信号レベルがＺ以上になるまで、基準信号をレベルの小さい方から大きい方へと順に変更していき、基準信号が信号Ｄになる前に受光信号レベルがＺ以上になった場合はその領域に、信号Ｄになった場合は領域Ｄに、複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定し、設定した領域内の複数の駆動信号レベルにより順次発光素子２０を駆動し、受光素子２１の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録するし、全ての駆動信号レベルのサンプルに対する受光信号レベルの記録が終了したときに、調整を実行している。

このように、本実施形態によれば、駆動信号レベル対受光信号レベル特性を第１の実施形態よりも多数の近似式を用いて近似しているので、駆動信号レベルをより正確に調整することができる。

［第３の実施形態］
図８は本発明の第３の実施形態のカラー画像形成装置における画像形成部、中間転写ベルト、及び光電センサを示す斜視図であり、図９は受光素子の受光信号レベルを新品時の目標値に設定するための発光素子の駆動信号レベルを求める手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態のカラー画像形成装置の要部の構成は第１の実施形態と同じであり、光電センサの駆動信号レベル対受光信号レベル特性の近似関数は第２の実施形態と同じである。

図８に示すように、本実施形態では、中間転写ベルト５の主走査方向に３つの光電センサ１７、１８、１９を対向させ、それぞれが左端付近、中央、右端付近からの反射光を検知する。

図９に示すように、光電センサ１７、１８、１９の発光素子を駆動する基準信号として、光電センサ１７は信号Ａ、光電センサは信号Ｂ、光電センサ１９は信号Ｃを設定し（Ｓ４１）、各駆動回路から各発光素子に入力し（Ｓ４２）、各発光素子を発光させる（Ｓ４３）。次いで、中間転写ベルト５で反射した光を各受光素子で検知し（Ｓ４４）、それぞれ増幅、デジタル変換を行いＲＡＭ３２に記録する（Ｓ４５）。

次いで、光電センサ１７の受光信号レベルが所定の値Ｚ以上か否かを判断し（Ｓ４６）、Ｚ以上であると判断した場合は（Ｓ４６：YES）、領域ａの近似式を求めるための計算式Ａを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し、領域ａ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ４９）。

ステップＳ４９の設定を行った後は、第１の実施形態と同様に、領域ａ内の複数の駆動信号レベルにより順次発光素子を駆動し（Ｓ５３）、受光素子の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録し（Ｓ５４、Ｓ５５）、全ての駆動信号レベルのサンプルに対する受光信号レベルの記録が終了したときに（Ｓ５６：YES）、調整を実行する（Ｓ５７）。

一方、ステップＳ４６にて受光信号レベルがＺ未満であると判断した場合は（Ｓ４６：NO）、光電センサ１８の受光信号レベルが所定の値Ｚ以上か否かを判断する（Ｓ４７）。そして、Ｚ以上であると判断した場合は（Ｓ４７：YES）、領域ｂの近似式を求めるための計算式Ｂを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し、領域ｂ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ５０）。その後、設定した領域ｂ内の複数の駆動信号レベルにより順次発光素子を駆動し（Ｓ５３）、受光素子の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録し（Ｓ５４、Ｓ５５）、全ての駆動信号レベルのサンプルに対する受光信号レベルの記録が終了したときに（Ｓ５６：YES）、調整を実行する（Ｓ５７）。

また、ステップＳ４７にて受光信号レベルがＺ未満であると判断した場合は（Ｓ４７：NO）、光電センサ１９の受光信号レベルが所定の値Ｚ以上か否かを判断する（Ｓ４８）。そして、Ｚ以上であると判断した場合は（Ｓ４８：YES）、領域ｃの近似式を求めるための計算式Ｃを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し、領域ｃ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ５１）。その後、設定した領域ｃ内の複数の駆動信号レベルにより順次発光素子を駆動し（Ｓ５３）、受光素子の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録し（Ｓ５４、Ｓ５５）、全ての駆動信号レベルのサンプルに対する受光信号レベルの記録が終了したときに（Ｓ５６：YES）、調整を実行する（Ｓ５７）。

さらに、ステップＳ４８にて受光信号レベルがＺ未満であると判断した場合は（Ｓ４８：NO）、領域ｄの近似式を求めるための計算式Ｄを不揮発性メモリ３４から読み出してＲＡＭ３２に記憶し、領域ｄ内に複数の異なる駆動信号レベルのサンプルを設定する（Ｓ５２）。その後、設定した領域ｄ内の複数の駆動信号レベルにより、光電センサ１７、１８、１９のいずれかの発光素子を駆動し（Ｓ５３）、受光素子の受光信号レベルをＲＡＭ３２に記録し（Ｓ５４、Ｓ５５）、全ての駆動信号レベルのサンプルに対する受光信号レベルの記録が終了したときに（Ｓ５６：YES）、調整を実行する（Ｓ５７）。

このように、第２の実施形態では信号Ａ、Ｂ、Ｃの駆動信号を順次に用いていたのに対し、本実施形態では同時に用いていることになるから、その分、調整速度が速くなる。

なお、以上の各実施形態では、中間転写ベルト５からの反射光のレベルが所定の値になるように発光強度を調整しているが、感光体ドラムからの反射光、或いは用紙を搬送するための搬送ベルトからの反射光が所定の値になるように発光強度を調整する装置に対しても本発明を適用できる。

本発明の第１の実施形態のカラー画像形成装置の要部の構成を示す正面図である。図１の光電センサの発光素子の発光強度の調整を行う装置の電気的構成を示すブロック図である。図２の発光素子及び駆動回路の具体的構成例を示す回路図である。図２の発光素子の駆動信号レベルに対する受光素子の受光信号レベルの特性を示すグラフである。本発明の第１の実施形態の実施形態のカラー画像形成装置において、受光信号レベルを新品時の目標値に設定するための駆動信号レベルを求める手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態のカラー画像形成装置における光電センサの駆動信号レベル対受光信号レベル特性を示すグラフである。本発明の第２の実施形態の実施形態のカラー画像形成装置において、受光信号レベルを新品時の目標値に設定するための駆動信号レベルを求める手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施形態の実施形態のカラー画像形成装置おける画像形成部、中間転写ベルト、及び光電センサを示す斜視図である。本発明の第３の実施形態の実施形態のカラー画像形成装置において、受光信号レベルを新品時の目標値に設定するための駆動信号レベルを求める手順を示すフローチャートである。発光素子の駆動電流に対する受光素子の受光信号レベルの特性を示すグラフである。

符号の説明

５・・・中間転写ベルト、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫ・・・画像形成部、１７，１８，１９・・・センサ、２０・・・発光素子、２１・・・受光素子、２３・・・駆動回路、２４・・・発光量制御部、３２・・・ＲＡＭ、３０・・・ＣＰＵ。

Claims

発光素子と、該発光素子から対象物に照射された光の反射光を検知する受光素子とを有し、前記発光素子の駆動信号レベルに対する前記受光素子の受光信号レベルの特性が前記駆動信号レベルの変域に応じて異なる複数の近似式で表されるものである光電検知装置であって、
前記発光素子を所定の基準レベルの駆動信号で駆動する基準レベル駆動手段と、前記発光素子が所定の基準レベルの駆動信号で駆動されたときの受光信号レベルと前記目標値との大小関係を判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づいて前記駆動信号レベルの調整範囲及びその調整範囲の前記計算式を選択する選択手段と、該選択手段により選択された調整範囲内の複数のレベルの駆動信号で前記発光素子を駆動したときの前記受光素子の受光信号レベルと、前記選択手段で選択された計算式とを用いて前記近似式を求めるとともに、該近似式を用いて前記受光素子の受光信号レベルを前記目標値とする駆動信号レベルを決定する手段とを備えたことを特徴とする光電検知装置。
請求項１記載の光電検知装置において、
前記基準レベルを複数有することを特徴とする光電検知装置。
請求項２記載の光電検知装置において、
発光素子と受光素子との組を複数有し、前記基準レベル駆動手段は、発光素子毎に異なる基準レベルの駆動信号で駆動し、前記判定手段は、前記組毎に受光素子の受光信号レベルと前記目標値との大小関係を判定し、前記選択手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて前記組毎に駆動信号レベルの調整範囲及び前記計算式を選択することを特徴とする光電検知装置。
請求項１〜３の何れかに記載の光電検知装置において、
前記基準レベルは、前記複数の近似式の境界の駆動信号レベルであることを特徴とする光電検知装置。
請求項１〜４の何れかに記載の光電検知装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
発光素子と、前記発光素子から対象物に照射された光の反射光を検知する受光素子とを有し、前記発光素子の駆動信号レベルに対する前記受光素子の受光信号レベルの特性が前記駆動信号レベルの変域に応じて異なる複数の近似式で表されるものである光電検知装置の前記受光信号レベルが所定の目標値になるように前記発光素子の発光強度を調整する方法であって、
発光素子を所定の基準レベルの駆動信号で駆動する基準レベル駆動工程と、前記基準レベルで駆動された前記発光素子から前記対象物に照射された光の反射光を前記受光素子で受光し、受光信号を生成する工程と、該受光信号のレベルと前記目標値との大小関係を判定する工程と、該大小関係の判定結果に基づいて、前記駆動信号レベルの調整範囲、及びその調整範囲の近似式を求めるための計算式を選択する工程と、選択された調整範囲内の複数のレベルの駆動信号で前記発光素子を駆動する工程と、該複数のレベルの駆動信号で駆動された前記発光素子から前記対象物に照射された光の反射光を前記受光素子で受光し、受光信号を生成する工程と、該複数の受光信号のレベルと前記選択された計算式とを用いて、前記近似式を求めるとともに、該近似式を用いて前記受光素子の受光信号レベルを前記目標値とする駆動信号レベルを決定する工程とを備えたことを特徴とする光電検知装置の発光強度調整方法。
請求項６記載の光電検知装置の発光強度調整方法において、
発光素子と受光素子との組を複数設け、前記基準レベル駆動工程は、発光素子毎に異なる基準レベルの駆動信号で駆動し、前記判定工程は、前記組毎に受光素子の受光信号レベルと前記目標値との大小関係を判定し、前記選択工程は、前記判定工程の判定結果に基づいて前記組毎に駆動信号レベルの調整範囲及び前記計算式を選択することを特徴とする光電検知装置の発光強度調整方法。