(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-01
(45)【発行日】2024-11-12
(54)【発明の名称】光学センサユニット、画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/47 20060101AFI20241105BHJP
G03G 21/00 20060101ALI20241105BHJP
【ＦＩ】
G01N21/47 F
G03G21/00 510
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020069649
(22)【出願日】2020-04-08
(65)【公開番号】P2021165697
(43)【公開日】2021-10-14
【審査請求日】2023-04-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100125254
【弁理士】
【氏名又は名称】別役 重尚
(72)【発明者】
【氏名】森谷 正明
【審査官】橘 皇徳
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２０９８２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２１２３９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１４９４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１５５９４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３５２３４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／４７
Ｇ０３Ｇ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
照射対象に光を照射する発光部と、前記照射対象からの反射光を受光する受光部と、
ゲイン調整用の単一の固定値である第１の情報を記憶する記憶部と、
ゲイン調整用の変動値である第２の情報を取得する取得部と、
前記記憶部に記憶された前記第１の情報と前記取得部により取得された前記第２の情報とに基づいて、前記受光部の出力ゲインを調整する調整部と、
前記受光部の出力が所定範囲内となるように、前記発光部に供給する駆動電流を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記駆動電流の制御開始時には前記第２の情報として初期値を前記取得部に出力し、前記駆動電流の制御開始後に、供給した前記駆動電流が規定値を超えた場合、前記受光部の出力ゲインを高くするための値を前記第２の情報として前記取得部に出力し、
前記調整部は、オペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続された第１の電子ボリュームと、前記オペアンプの入力側に接続された第２の電子ボリュームとを有し、
前記第１の情報に応じて、前記第１の電子ボリュームにおける抵抗値が設定され、
前記第２の情報に応じて、前記第２の電子ボリュームにおける抵抗値が設定されることを特徴とする光学センサユニット。
【請求項2】
前記取得部は、前記第２の情報を、前記光学センサユニットの外部から取得することを特徴とする請求項１に記載の光学センサユニット。
【請求項3】
照射対象に光を照射する発光部と、
前記照射対象からの反射光を受光する受光部と、
ゲイン調整用の単一の固定値である第１の情報を記憶する記憶部と、
ゲイン調整用の変動値である第２の情報を取得する取得部と、
前記記憶部に記憶された前記第１の情報と前記取得部により取得された前記第２の情報とに基づいて、前記受光部の出力ゲインを調整する調整部と、
前記受光部の出力が所定範囲内となるように、前記発光部に供給する駆動電流を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記駆動電流の制御開始時には前記第２の情報として初期値を前記取得部に出力し、前記駆動電流の制御開始後に、供給した前記駆動電流が規定値を超えた場合、前記受光部の出力ゲインを高くするための値を前記第２の情報として前記取得部に出力し、
前記調整部は、オペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続された第１の電子ボリュームとを有し、
前記第１の情報に応じて、前記第１の電子ボリュームにおける抵抗値が設定され、
前記取得部は、前記第２の情報としてアナログ制御信号を取得し、
前記オペアンプのプラス入力端子に前記アナログ制御信号が入力されることを特徴とする光学センサユニット。
【請求項4】
前記第１の情報は、前記発光部の駆動電流が所定電流値である場合に、前記光学センサユニットの出力が所定出力となるように予め決定された値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ユニット。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学センサユニットを有する画像形成装置であって、前記照射対象は、トナー像を担持する像担持体であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、照射対象に光を照射する発光部と、照射対象からの反射光を受光する受光部と、を有する光学センサユニット、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、照射対象に光を照射する発光部と、照射対象からの反射光を受光する受光部と、を有する光学センサユニットが知られている。この種の光学センサユニットは、例えば、画像形成装置などの機器に適用される。
【0003】
例えば、電子写真方式でタンデム方式の画像形成装置は、複数色のそれぞれについて、帯電、露光、現像、転写という電子写真プロセスを経て画像を形成し、それぞれの色を重ね合わせる。従って、紙送りと画像形成のタイミングを正確に制御しないと色ずれが生じてしまう。そこで、中間転写ベルト等の像担持体に向けて光を照射すると共に、像担持体に形成した色ずれ検出パターンを検出することで、各色間のずれ量（色ずれ量）を算出する方式が用いられている。
【0004】
図３（ａ）、（ｂ）で、色ずれ検出パターンと、パターン位置検出用の光学センサユニットによる、中間転写ベルト上の光強度分布及びセンサ出力との関係を説明する。図３（ａ）は、中間転写ベルト上の色ずれ検出パターンＰＴ及び光学センサユニットの光強度分布を示す図である。この光強度分布３０１は、地図における等高線のように同じ光強度の点を線で繋いだものであり、中心に向かうにつれて光強度は強くなっている。図３（ｂ）は、光学センサユニットの出力信号と、出力信号を閾値で二値化した信号を示す図である。
【0005】
光学センサユニットには正反射光学系における検知方式が用いられる。従って、光沢度の高い中間転写ベルトからの反射量は大きいため、色ずれ検出パターンがない領域での光学センサユニットの出力レベルは高い。一方、色ずれ検出パターンが光照射領域に侵入すると、中間転写ベルトからの反射光が遮られるため、出力レベルは低下する。こうして生成された出力波形からパターン位置情報を取得する場合、波形を二値化し、その二値化波形の立ち上がりエッジと立下りエッジとの中間点をパターン位置として取得するのが一般的である。
【0006】
光学センサユニットは、発光素子であるＬＥＤと受光素子であるフォトダイオードとを主な構成要素として構成される。受光量に応じたフォトダイオードの電流値は電圧値に変換される。フォトダイオードの電流は、光学センサユニットへの取り付け誤差や電気的特性のばらつきにより個体ばらつきを持つ。このばらつきを抑えるために電圧変換値を制御部が認識できる値にゲイン調整される。一般に、ゲイン調整には可変抵抗が用いられ、ゲイン調整は、光学センサユニットが画像形成装置本体に組み込まれる前に行われる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１６－１２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、光学センサユニットのゲイン調整部を、手動操作が可能な可変抵抗により構成した場合、機器本体への取り付け作業の際に作業者が誤って可変抵抗に触れて回転させてしまう可能性がある。調整済みの出力ゲインが、機器への光学センサユニットの取り付け過程で意図せずに変更されると、所定のＬＥＤ光量に対する当初のセンサ出力値が変化してしまう。すると、機器における光学センサユニットの発光および受光のフィードバック系が不安定になる。例えば、誤って低いゲインとなってしまった場合、ＬＥＤ発光量が想定外に過大になり、光学センサユニットの劣化が早まる可能性がある。一方、誤って高いゲインとなってしまった場合、電源投入時のＬＥＤ光量設定におけるフィード系が安定しにくい状態になる可能性がある。
【0009】
本発明は、調整済みの受光部の出力ゲインが意図せずに変更されることを回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために本発明の光学センサユニットは、照射対象に光を照射する発光部と、前記照射対象からの反射光を受光する受光部と、ゲイン調整用の単一の固定値である第１の情報を記憶する記憶部と、ゲイン調整用の変動値である第２の情報を取得する取得部と、前記記憶部に記憶された前記第１の情報と前記取得部により取得された前記第２の情報とに基づいて、前記受光部の出力ゲインを調整する調整部と、前記受光部の出力が所定範囲内となるように、前記発光部に供給する駆動電流を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記駆動電流の制御開始時には前記第２の情報として初期値を前記取得部に出力し、前記駆動電流の制御開始後に、供給した前記駆動電流が規定値を超えた場合、前記受光部の出力ゲインを高くするための値を前記第２の情報として前記取得部に出力し、前記調整部は、オペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続された第１の電子ボリュームと、前記オペアンプの入力側に接続された第２の電子ボリュームとを有し、前記第１の情報に応じて、前記第１の電子ボリュームにおける抵抗値が設定され、前記第２の情報に応じて、前記第２の電子ボリュームにおける抵抗値が設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、調整済みの受光部の出力ゲインが意図せずに変更されることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】光学センサユニットが適用される画像形成装置の概略断面図である。
【図2】色ずれ検出センサの模式図である。
【図3】色ずれ検出パターン及び光学センサユニットの光強度分布を示す図、色ずれ検出用パターンと検出信号との関係を示す図である。
【図4】コントローラのブロック図である。
【図5】色ずれ検出パターンの概略図とその検出信号を示す図である。
【図6】色ずれ検出センサの構成を示すブロック図である。
【図7】ゲイン調整部の回路構成図である。
【図8】キャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0014】
図１は、本発明の一実施の形態に係る光学センサユニットが適用される画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置１は、光学センサユニットとしての色ずれ検出センサ４０を備える。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応したトナー像を形成するための複数の画像形成部ＩＭＧ－Ｙ、ＩＭＧ－Ｍ、ＩＭＧ－Ｃ、ＩＭＧ－Ｋを備える。各画像形成部ＩＭＧ－Ｙ、ＩＭＧ－Ｍ、ＩＭＧ－Ｃ、ＩＭＧ－Ｋは、互いに同様の構成を備えており、形成するトナー像の色が異なる。
【0015】
画像形成部ＩＭＧ－Ｙは、ドラム状の感光体である感光ドラム２ａを備える。感光ドラム２ａは、図中反時計回りに回転する。感光ドラム２ａの周囲には、帯電器３ａ、露光器５ａ、現像器７ａ、及びクリーナ４ａが設けられる。帯電器３ａは、感光ドラム２ａの表面を帯電させる。露光器５ａは、半導体レーザを光源とするレーザ走査ユニットである。露光器５ａは、帯電された感光ドラム２ａの表面をイエローの画像データに基づいて変調されたレーザ光により露光することで、感光ドラム２ａに静電潜像を形成する。レーザ光は、感光ドラム２ａの回転方向に直交する方向（感光ドラム２ａの軸線方向）を主走査方向として感光ドラム２ａを走査する。現像器７ａは、静電潜像をイエローの現像剤（トナー）により現像して、感光ドラム２ａ上にイエローのトナー像を形成する。クリーナ４ａは、中間転写ベルト８へのトナー像の転写後に感光ドラム２ａ上に残留するトナーを清掃する。ここで、副走査方向とは感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、及び２ｄの回転方向に相当する。
【0016】
各画像形成部ＩＭＧ－Ｙ、ＩＭＧ－Ｍ、ＩＭＧ－Ｃ、ＩＭＧ－Ｋの下方には、中間転写ベルト８が設けられる。中間転写ベルト８を挟んで各感光ドラム２ａ～２ｄに対向する位置に、一次転写部６ａ～６ｄが設けられる。中間転写ベルト８には、各感光ドラム２ａ～２ｄに形成された各色のトナー像が一次転写部６ａ～６ｄで順次重ね合わせられて転写される。中間転写ベルト８は、フルカラーのトナー像を担持する。中間転写ベルト８は、ローラ１０、１１、２１により図中時計回り方向に回転駆動される。
【0017】
中間転写ベルト８は、ローラ１０，１１，２１を介して搬送される。中間転写ベルト８に重ね合わせられた各色のトナー画像は、二次転写部２２まで搬送されて、二次転写部２２に搬送されてくるシートＳに４色のトナー画像が一括転写される。クリーナ１２は、中間転写ベルト８に残留するトナーを除去する。二次転写部２２で４色のトナー画像が一括転写されたシートＳは、定着器２３に搬送されて未定着のトナー画像が熱定着され、その後、排紙ローラ２４を介して排紙トレイ２５に排出される。
【0018】
シートＳは、給紙カセット１７もしくは手差しトレイ１３等から搬送路に給紙される。給紙されたシートＳは、静電搬送部３０により搬送方向に対する斜行を補正され、レジストローラ１６によりタイミングが調整されて二次転写部２２へ搬送される。その際、給紙カセット１７からシートＳを搬送路に給紙するピックアップローラ１８，１９、縦パスローラ２０、レジストローラ１６は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモータにより駆動される。また、手差しトレイ１３からシートＳを搬送路へ給紙するピックアップローラ１４，１５も同様に、各々独立したステッピングモータにより駆動される。
【0019】
両面印刷時には、定着器２３を通過したシートＳは、排紙ローラ２４から両面反転パス２７に導かれた後、逆方向に反転搬送されて両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通過したシートＳは、縦パスローラ２０を通って再度、二次転写部２２に搬送される。二次転写部２２に搬送されたシートＳの裏面には、中間転写ベルト８から各色のトナー画像が一括転写され、転写後のシートＳは定着器２３および排紙ローラ２４を介して排紙トレイ２５に排出される。
【0020】
画像形成装置１において、中間転写ベルト８の右側に位置する感光ドラム２ｄと中間転写ベルト８の支持ローラ１０との間に、色ずれ検出センサ４０が配置されている。色ずれ検出センサ４０は、感光ドラム２ａ～２ｄから中間転写ベルト８に転写された色ずれ量検出用の測定用画像である色ずれ検出パターンＰＴ（図５）を検出する。色ずれ検出センサ４０の駆動タイミングは不図示の同期機構により制御される。色ずれ量を測定するための色ずれ検出パターンＰＴは、色毎に画像形成部ＩＭＧ－Ｙ～ＩＭＧ－Ｋによりトナー像として形成され、中間転写ベルト８に転写される。本実施の形態では、中間転写ベルト８は、トナー像を担持する像担持体であり、発光部５１（図２）による光の照射対象でもある。
【0021】
図２は、色ずれ検出センサ４０の模式図である。色ずれ検出センサ４０は、発光部５１と、受光部５２と、レンズ５３とを備える。発光部５１は、中間転写ベルト８に向けて光を照射する。受光部５２は、中間転写ベルト８（中間転写ベルト８上の色ずれ検出用パターンＰＴを含む）で反射してレンズ５３で集光された反射光を受光する。受光部５２は、検出信号として、受光した光量に応じて値が変化するアナログ信号である出力電位を出力する。
【0022】
色ずれ検出用パターンＰＴに比べて、中間転写ベルト８の表面は反射率が高い。さらに、色ずれ検出センサ４０においては、測定対象からの正反射光が検知できるように、中間転写ベルト８に対する発光部５１及び受光部５２の位置関係が決まっている。そのために、色ずれ検出センサ４０が出力する検出信号は、中間転写ベルト８のトナー像が転写されていない表面を検出したときの値が、トナー像（色ずれ検出用パターンＰＴ）を検出したときの値よりも高くなる。つまり、中間転写ベルト８からの反射光の受光結果に対応する電圧値が、色ずれ検出用パターンＰＴからの反射光の受光結果に対応する電圧値よりも高い。検出信号は二値化される。二値化された検出信号に基づいて、色ずれ検出用パターンＰＴの位置が検出される。
【0023】
図３（ｂ）に、色ずれ検出用パターンＰＴと検出信号との関係を示す。通常、色ずれ検出用パターンＰＴの検出信号は、三角波形として出力される。検出信号は、閾値に基づき二値化信号へ変換される。二値化信号は、検出信号である電圧値が閾値以上ならばＬｏｗレベルを示し、電圧値が閾値未満ならばＨｉｇｈレベルを示す。ここでは、検出信号の振幅に対してｂ－１％、ｂ－２％、ｂ－３％の値を閾値とした場合の二値化信号が例示される。二値化信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ変化するタイミング（立ち上がりエッジ）と二値化信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ変化するタイミング（立ち下がりエッジ）との中間時点が色ずれ検出用パターンＰＴの位置として検出される。各閾値に対応する位置として、位置ｒｅｇ＿１、ｒｅｇ＿２、ｒｅｇ＿３が取得される。
【0024】
図４（ａ）は、画像形成装置１の動作を制御するコントローラのブロック図である。コントローラは、ＣＰＵ７０、ＲＯＭ９１０およびＲＡＭ７８を備えるコンピュータである。コントローラには、コンパレータ７２、閾値調整部７７、ボトムホールド部７６、画像処理制御部７４、レーザ制御部７５も設けられる。コントローラには、色ずれ検出センサ４０が接続される。
【0025】
コントローラは、画像形成装置１による色ずれ補正を含む画像形成処理を行う。ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ９１０に格納された制御プログラムを、ＲＡＭ７８を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置１の動作を制御する。また、ＣＰＵ７０は、制御プログラムの実行により、閾値調整制御部７１１、パターン読取部７１２、色ずれ量算出部７１３、発光制御部７１４、Ａ／Ｄコンバータ７１５、色ずれパターン形成部７１６として機能する。このようなコントローラは、画像形成装置１に内蔵される。
【0026】
色ずれ検出センサ４０から出力された検出信号は、ＣＰＵ７０、コンパレータ７２、及びボトムホールド部７６に入力される。コンパレータ７２に入力された検出信号は、予め設定された閾値に応じて二値化される。この閾値は、閾値調整部７７から入力される閾値信号により設定される。
【0027】
図４（ｂ）は、閾値調整部７７の構成図である。ＰＷＭ信号発生部４０１は、ＰＷＭ信号を生成する。閾値調整部７７は、ＰＷＭ信号を、抵抗及びコンデンサを有するＲＣ回路４０２により平滑化して閾値を生成する。この際、閾値調整部７７は、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整することで、閾値信号を調整することができる。例えば、ＰＷＭ信号のオン状態を長くすることで、閾値が高くなる。閾値調整部７７は、ＰＷＭ信号に応じて生成した閾値をコンパレータ７２に設定する。コンパレータ７２は、設定された閾値に応じて検出信号から生成した二値化信号をＣＰＵ７０へ送信する。
【0028】
閾値調整制御部７１１は、閾値調整部７７を制御する。パターン読取部７１２は、二値化された検知信号の立上りエッジと立下りエッジを検知しタイミングを算出する。色ずれ量算出部７１３は、パターン読取部７１２が算出した検知タイミングから色ずれ量を算出する。ボトムホールド部７６は、閾値設定シーケンスにおいて、検出信号の値をサンプリングする電気回路である。
【0029】
発光制御部７１４は、色ずれ検出センサ４０の発光部５１の発光を制御する。Ａ／Ｄコンバータ７１５は、色ずれ検出センサ４０からの検出信号（出力レベル）をデジタル信号に変換する。色ずれパターン形成部７１６は、色ずれ検出パターンＰＴを形成するためのデータを持ち、色ずれ検出パターンＰＴを形成する際に、レーザ制御部７５に当該データを送る。ＲＯＭ９１０にはコンパレータ７２に設定する閾値、および、色ずれ量算出部７１３で算出した色ずれ量などが格納されている。これらの値は、起動時などにＣＰＵ７０が参照し、画像処理制御部７４などに設定を行う。
【0030】
ここで色ずれ量算出部７１３が行う色ずれ算出方法を説明する。図５は、色ずれ検出パターンの概略図とその検出信号（二値化後）を示す図である。二値化信号中の破線は立ち上がりエッジと立下りエッジとの中央位置を示している。色ずれ検出パターンＰＴはイエローのパターン画像８０１、８１１、マゼンタのパターン画像８０２、８１２、シアンのパターン画像８０３、８１３、ブラックのパターン画像８０４、８１４を有する。それぞれのパターンは主走査方向に対して４５°傾いて形成されている。パターン画像８０１、８０２、８０３、８０４と、パターン画像８１１、８１２、８１３、８１４とは、主走査方向に対して逆方向に４５度傾いて形成される。
【0031】
イエローのパターン画像８０１、８１１の検出タイミングを基準として色ずれ量が表される。マゼンタのパターン画像８０２の色ずれ量は、時間間隔ｙｍ＿１で表される。マゼンタのパターン画像８１２の色ずれ量は、時間間隔ｙｍ＿２で表される。シアンのパターン画像８０３の色ずれ量は、時間間隔ｙｃ＿１で表される。シアンのパターン画像８１３の色ずれ量は、時間間隔ｙｃ＿２で表される。ブラックのパターン画像８０４の色ずれ量は、時間間隔ｙｋ＿１で表される。ブラックのパターン画像８１４の色ずれ量は、時間間隔ｙｋ＿２で表される。この時間間隔から色ずれ量が算出される。
【0032】
代表してマゼンタの色ずれ量算出に関して説明する。マゼンタが副走査方向（＋方向）に色ずれした場合、時間間隔ｙｍ＿１とｙｍ＿２は色ずれ量に比例して同じ量だけ大きくなる。（－）側にずれた場合も時間間隔ｙｍ＿１とｙｍ＿２は同じ量だけ変化する（小さくなる）。一方、主走査方向（＋方向）に色ずれした場合、時間間隔ｙｍ＿１は色ずれ量に比例して大きくなり、時間間隔ｙｍ＿２はそれと同じ量だけ小さくなる。（－）側にずれた場合は時間間隔ｙｍ＿１は小さくなり、同じ量だけ時間間隔ｙｍ＿２は大きくなる。よって色ずれ量は下記の式１、２から算出される。式１、２はＲＯＭ９１０に記憶されている。
副走査色ずれ量＝Ｘ－（ｙｍ＿１＋ｙｍ＿２）／２×搬送速度・・・（１）
主走査色ずれ量＝（ｙｍ＿１－ｙｍ＿２）／２×搬送速度 ・・・（２）
副走査色ずれ量＝Ｘ－（ｙｍ＿１＋ｙｍ＿２）／２×搬送速度・・・（１）
主走査色ずれ量＝（ｙｍ＿１－ｙｍ＿２）／２×搬送速度 ・・・（２）
【0033】
Ｘは、色ずれが発生していない場合の、基準色であるイエローのパターン画像８０１、８１１と、色ずれの測定対象であるマゼンタのパターン画像８０２、８１２との位置間隔である。時間間隔ｙｍ＿１、ｙｍ＿２は時間情報であるので、中間転写ベルト８の搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）と乗算することで距離情報に変換される。他の色の色ずれ量も同様の式により導出可能である。このように、色ずれ量算出部７１３は、式１、式２により各色の副走査方向及び主走査方向の色ずれ量を算出することができる。
【0034】
図６は、色ずれ検出センサ４０の構成を示すブロック図である。ＲＯＭ９１０には、レジスタ９０９、Ｄ／Ａ変換器９０３を介して定電流源９０２が接続されている。レジスタ９０９にはＩ２Ｃインターフェース９１１が接続されている。レジスタ９０９にはゲイン調整部９２０が接続されている。電流電圧変換器９０５はゲイン調整部９２０に接続されている。
【0035】
定電流源９０２からの駆動電流によって、発光部５１のＬＥＤ５１ａが発光する。Ｄ／Ａ変換器９０３が出力するアナログ値によって定電流源９０２の電流値が決まる。受光部５２のフォトダイオード５２ａは、ＬＥＤ５１ａが対象物に照射した反射光を受光する。この受光量に応じた電流が電流電圧変換器９０５に流れ、電流電圧変換器９０５は、この電流値に応じた電圧値を出力する。
【0036】
ゲイン調整部９２０は、電子ボリューム９０６、９０８、およびオペアンプ９０７を有する。オペアンプ９０７および後段の電子ボリューム９０８（第１の電子ボリューム）により加減算回路が構成される。電子ボリューム９０８における各可変抵抗の抵抗値は、４ビットのデータである第１の情報Ｄ１によって決定される。第１の情報Ｄ１はゲイン調整用の固定値であり、記憶部としてのＲＯＭ９１０に予め記憶されている。画像形成装置１の電源が入ると、第１の情報Ｄ１がＲＯＭ９１０から読み出されてレジスタ９０９にセットされ、レジスタ９０９から電子ボリューム９０８に入力される。
【0037】
第１の情報Ｄ１の値は、色ずれ検出センサ４０が画像形成装置１に組み付けられる前に決定され、ＲＯＭ９１０に格納される。第１の情報Ｄ１は、例えば、色ずれ検出センサ４０が単体の状態で、調整治具上で決定される。第１の情報Ｄ１は、定電流源９０２から供給される発光部５１の駆動電流が所定電流値ｉ０である場合に、色ずれ検出センサ４０の出力Ｖｏｕｔが所定出力となるように決定されている。第１の情報Ｄ１が予め決定されていることで、フォトダイオード５２ａの電気特性やセンサユニットへの取り付け誤差等に起因する初期段階での出力のばらつきが低減される。
【0038】
前段の電子ボリューム９０６（第２の電子ボリューム）はゲイン調整を行う。電子ボリューム９０６に適用されるゲイン調整情報は、１ビットデータである第２の情報Ｄ２である。第２の情報Ｄ２は、ゲイン調整用の変動値であり、色ずれ検出センサ４０の外部である発光制御部７１４から送信される。第２の情報Ｄ２は、発光制御部７１４からシリアル通信を介して取得部としてのＩ２Ｃインターフェース９１１により取得され、Ｉ２Ｃインターフェース９１１に格納される。そして、第２の情報Ｄ２は、Ｉ２Ｃインターフェース９１１からレジスタ９０９に送信され、第２の情報Ｄ２に応じて電子ボリューム９０６の内部の抵抗のスイッチング制御が行われる。
【0039】
色ずれ検出センサ４０が搭載された画像形成装置１においては、中間転写ベルト８を基準対象物として色ずれ検出センサ４０の出力Ｖｏｕｔの値が目標値となるようにキャリブレーションが遂行される。このキャリブレーションでは、所定電流値ｉ０に対応する初期値がレジスタ９０９にセットされている。この初期値がＤ／Ａ変換器９０３に出力されることで、所定電流値ｉ０の駆動電流により発光部５１が発光する。所定電流値ｉ０に対応する初期値は、予めＲＯＭ９１０に格納されている。
【0040】
中間転写ベルト８による反射光が受光部５２に照射されて、オペアンプ９０７を経たアナログの出力信号がＡ／Ｄコンバータ７１５（図４）へ出力される。Ａ／Ｄコンバータ７１５で出力信号から変換されたデジタル出力データである出力Ｖｏｕｔが発光制御部７１４に入力され、発光制御部７１４が、この出力Ｖｏｕｔと目標値との大小関係を判定する。発光制御部７１４は、出力Ｖｏｕｔが目標値である所定範囲の下限に達していない場合は、現在の駆動電流の設定値より大きい値のデータをＩ２Ｃインターフェース９１１に送信する。発光制御部７１４は、出力Ｖｏｕｔが所定範囲の上限を超えている場合は、現在の駆動電流の設定値より小さい値のデータをＩ２Ｃインターフェース９１１に送信する。このようなフィードバック制御により、キャリブレーションがなされる。
【0041】
経年劣化により中間転写ベルト８の光沢度が低下してくると、Ｄ／Ａ変換器９０３へ出力される駆動電流の設定値が想定外に大きくなってしまう場合がある。この状態で発光部５１が駆動され続けると、ＬＥＤ５１ａの劣化により光量低下が進行し、寿命が短くなる。そこで、このような場合、発光制御部７１４は、Ｄ／Ａ変換部９０３に対するデータの更新を止めると共に、ゲイン調整部９２０によるゲイン調整を行う。すなわち、加減算回路の前段の電子ボリューム９０６の抵抗値を調整するべく、発光制御部７１４は、変更後の第２の情報Ｄ２を電子ボリューム９０６へ送信する。これにより、受光部５２側のゲインが高くなる。ゲインが高くなると、受光部５２の感度が高くなる。
【0042】
図７は、ゲイン調整部９２０の回路構成図である。電子ボリューム９０６はオペアンプ９０７の入力側に接続され、電子ボリューム９０８はオペアンプ９０７の出力側に接続されている。電子ボリューム９０６は、抵抗Ｒ１、Ｒ３を有する。抵抗Ｒ１は、オペアンプ９０７のマイナス（－）端子（反転入力）に接続されている。抵抗Ｒ３は、オペアンプ９０７のプラス（＋）端子（非反転入力）に接続されている。抵抗Ｒ１は抵抗Ｒ１＿１、Ｒ１＿２で構成されており、抵抗Ｒ３は、抵抗Ｒ３＿１、Ｒ３＿２で構成されている。抵抗値の大小関係は、Ｒ１＿１＞Ｒ１＿２で且つ、Ｒ３＿２＞Ｒ３＿１となっている。レジスタ９０９からの初期情報によるスイッチングによれば、抵抗Ｒ１においては抵抗Ｒ１＿２が選択され、抵抗Ｒ３においては抵抗Ｒ３＿２が選択される。なお、受光部５２のゲインを高める場合は、抵抗Ｒ１においては抵抗Ｒ１＿１が選択され、抵抗Ｒ３においては抵抗Ｒ３＿１が選択される。
【0043】
電子ボリューム９０８は、抵抗Ｒ２、Ｒ４を有する。抵抗Ｒ２、Ｒ４はそれぞれ４つの抵抗で構成されている。これら４つの抵抗は、最も小さい抵抗値をＲとして、２Ｒ、４Ｒ、８Ｒといった比率の関係を持っている。電子ボリューム９０８は、４ビットの第１の情報Ｄ１により１５段階の抵抗値に設定されることができる。抵抗Ｒ１に入力される電流電圧変換器９０５の出力値をＶ１とする。抵抗Ｒ３に入力される基準値Ｖｒｅｆの値をＶ２とする。抵抗Ｒ１～Ｒ４の抵抗値により、出力Ｖｏｕｔは式３により算出される。式３はＲＯＭ９１０に記憶されている。
Ｖｏｕｔ＝－（Ｒ２×Ｖ１）／Ｒ１＋（Ｒ４／Ｒ１）×｛（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）｝Ｖ２・・・（３）
Ｖｏｕｔ＝－（Ｒ２×Ｖ１）／Ｒ１＋（Ｒ４／Ｒ１）×｛（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ３＋Ｒ４）｝Ｖ２・・・（３）
【0044】
図８は、キャリブレーション処理を示すフローチャートである。この処理は、ＲＯＭ９１０に格納されたプログラムをＣＰＵ７０がＲＡＭ７８に展開して実行することにより実現される。この処理は、画像形成装置１の電源が入れられると開始される。なお、この処理は、ユーザからの指示に応じて実行されてもよい。この処理において、ＣＰＵ７０は、本発明における制御手段としての役割を果たす。
【0045】
ＣＰＵ７０は、ステップＳ１０１では、ＲＯＭ９１０に格納されている第１の情報Ｄ１を読み出して色ずれ検出センサ４０へ送信すると共に、発光制御部７１４から第２の情報Ｄ２を色ずれ検出センサ４０へ送信する。送信された第１の情報Ｄ１は、色ずれ検出センサ４０においてレジスタ９０９に設定され、レジスタ９０９から電子ボリューム９０８に出力される。第１の情報Ｄ１は固定値であるので、第１の情報Ｄ１に応じた電子ボリューム９０８の設定状態は、これ以降、変更されない。第１の情報Ｄ１がＲＯＭ９１０に格納された以降、ユーザの不用意な作業により第１の情報Ｄ１が変更されてしまうことがない。
【0046】
一方、ステップＳ１０１で送信される第２の情報Ｄ２には初期値が適用される。送信された第２の情報Ｄ２は、色ずれ検出センサ４０においてレジスタ９０９に設定され、レジスタ９０９から電子ボリューム９０６に出力される。第２の情報Ｄ２が初期値であるので、電子ボリューム９０６の抵抗Ｒ１においては抵抗Ｒ１＿２が選択され、抵抗Ｒ３においては抵抗Ｒ３＿２が選択される。
【0047】
ステップＳ１０２では、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ９１０に格納されている初期駆動電流値を、シリアル通信を介してＩ２Ｃインターフェース９１１に送信する。この初期駆動電流値は、所定電流値ｉ０に対応する初期値（デフォルト値）である。Ｉ２Ｃインターフェース９１１は、受信した初期駆動電流値をレジスタ９０９にセットし、Ｄ／Ａ変換器９０３がこれをアナログ値に変換して定電流源９０２に反映させる。
【0048】
ステップＳ１０３では、ＣＰＵ７０は、色ずれ検出センサ４０の出力Ｖｏｕｔ（デジタル）が所定範囲内であるか否かを判別する。そして、出力Ｖｏｕｔが所定範囲内であれば、ＣＰＵ７０は、図８に示す処理を終了する。しかし、出力Ｖｏｕｔが所定範囲外であれば、ＣＰＵ７０は、ステップＳ１０４で、出力Ｖｏｕｔが所定範囲の上限を超えているか否かを判別する。出力Ｖｏｕｔが所定範囲の上限を超えている場合は、発光部５１の光量を減らす必要がある。そこで、ＣＰＵ７０は、ステップＳ１０５で、定電流源９０２に対する現在の駆動電流値の設定値をデクリメントした駆動電流値を、Ｉ２Ｃインターフェース９１１に送信する。
【0049】
一方、出力Ｖｏｕｔが所定範囲の上限を超えていない場合は、出力Ｖｏｕｔが所定範囲の下限を下回っているので、発光部５１の光量を増やす必要がある。そこでＣＰＵ７０は、ステップＳ１０６で、定電流源９０２に対する現在の駆動電流値の設定値をインクリメントした駆動電流値を、Ｉ２Ｃインターフェース９１１に送信する。ステップＳ１０３～Ｓ１０６の処理により、出力Ｖｏｕｔが所定範囲内となるように、発光部５１に供給する駆動電流が制御される。
【0050】
ステップＳ１０７では、ＣＰＵ７０は、ステップＳ１０６で送信した駆動電流値が規定値を超えているか否かを判別する。ステップＳ１０６で送信した駆動電流値が規定値を超えていない場合は、ＣＰＵ７０は、処理をステップＳ１０３に戻す。一方、ステップＳ１０６で送信した駆動電流値が規定値を超えている場合は、これ以降、発光部５１に過大電流が流れ劣化が早まるおそれがある。そこで、ＣＰＵ７０は、ステップＳ１０８で、受光部５２のゲインを高く（感度を高く）する第２の情報Ｄ２を、発光制御部７１４から色ずれ検出センサ４０へ送信する。送信された第２の情報Ｄ２は、色ずれ検出センサ４０においてレジスタ９０９に設定され、レジスタ９０９から電子ボリューム９０６に出力される。
【0051】
ステップＳ１０８で送信される第２の情報Ｄ２には初期値でなく受光部５２のゲインを高くする値が適用される。すなわち、電子ボリューム９０６の抵抗Ｒ１において、抵抗Ｒ１においては抵抗Ｒ１＿１が選択され、抵抗Ｒ３においては抵抗Ｒ３＿１が選択されるような値が第２の情報Ｄ２として送信される。受光側での感度が高くなることで、出力Ｖｏｕｔを所定範囲内に近づけることができる。ステップＳ１０８の後、ＣＰＵ７０は、処理をステップＳ１０３に戻す。
【0052】
本実施の形態によれば、色ずれ検出センサ４０が画像形成装置１に組み付けられる前に、ゲイン調整用の第１の情報Ｄ１がＲＯＭ９１０に記憶される。ゲイン調整部９２０は、少なくとも第１の情報Ｄ１に基づいて受光部５２の出力ゲインを調整する。色ずれ検出センサ４０は、電子ボリュームを有する構成であり、可変抵抗の意図しない手動操作等によって第１の情報Ｄ１が変化する構成ではない。従って、色ずれ検出センサ４０の画像形成装置１への組み付け段階や組み付け後において、第１の情報Ｄ１が不用意に変更されることがない。よって、画像形成装置１（機器）への色ずれ検出センサ４０（光学センサユニット）の取り付け過程や事後に、調整済みの受光部５２の出力ゲインが意図せずに変更されることを回避することができる。
【0053】
また、色ずれ検出センサ４０は、ゲイン調整用の変動値である第２の情報Ｄ２と第１の情報Ｄ１とに基づいて、受光部５２の出力ゲインを調整する。これにより、機器への取り付け後の環境変化に応じてゲイン調整を行うことができる。
【0054】
また、第１の情報Ｄ１は、発光部５１の駆動電流が所定電流値ｉ０である場合に出力Ｖｏｕｔが所定出力となるように予め決定されているので、初期段階での出力のばらつきが低減される。
【0055】
なお、第２の情報Ｄ２に基づくゲイン調整に関し、オペアンプ９０７の＋端子にアナログ制御信号を入力する構成であっても、受光部５２のゲイン調整は可能である。例えば、Ｉ２Ｃインターフェース９１１は、第２の情報Ｄ２としてアナログ制御信号を取得する。取得されたアナログ制御信号が、オペアンプ９０７のプラス入力端子に入力される。アナログ制御信号のレベルに応じて受光部５２のゲインが変化する。
【0056】
なお、光学センサユニットとしての色ずれ検出センサ４０の用途は問わず、色ずれ検出センサ４０が適用される機器は、画像形成装置に限定されない。また、発光部５１による光の照射対象も限定されない。なお、画像形成装置１における照射対象である像担持体として中間転写ベルト８を挙げたが、像担持体は感光ドラム２ａ～２ｄであってもよい。
【0057】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【0058】
４０ 色ずれ検出センサ
５１ 発光部
５２ 受光部
９０６、９０８ 電子ボリューム
９１０ ＲＯＭ
９２０ ゲイン調整部
５１ 発光部
５２ 受光部
９０６、９０８ 電子ボリューム
９１０ ＲＯＭ
９２０ ゲイン調整部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】