JP2011175150A - 画像形成装置および負荷測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置の中間転写ベルト等について、装置のコストをほとんど増加せずに負荷に相当する物理量（負荷トルク、加速度等）を測定する。
【解決手段】 画像形成装置において、センサは、所定の複数の検出位置６１−１〜６１−１０において中間転写ベルト４上のマーク４１の通過を検出し、負荷導出部は、センサによりマーク４１の通過が検出された時刻を特定し、複数の検出位置６１−１〜６１−１０におけるマーク４１の通過時刻Ｔ１〜Ｔ１０から中間転写ベルトの加速度等を導出する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像形成装置および負荷測定方法に関するものである。

電子写真プロセス方式の画像形成装置では、露光装置で感光体の表面に静電潜像を形成し、現像装置でその静電潜像にトナーを付着させてトナー現像を行い、生成されたトナー像を中間転写ベルトへ転写し、さらに、中間転写ベルトから用紙へトナー像が転写され、用紙にトナー像が定着される。

このような画像形成装置では、中間転写ベルトの摩耗、感光体クリーニング部材の機械的な抵抗の増加などの経時的な変化により中間転写ベルト、感光体ドラムなどの負荷トルクが変化する。このため、装置の不具合を予防するために、中間転写ベルト、感光体ドラムなどの負荷トルクが監視されている。負荷トルクの測定方法としては、中間転写ベルト、感光体ドラムなどを駆動するモータの電流を検出し、その電流値に基づいて負荷トルクを測定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

そして、その測定された負荷トルクに応じて、中間転写ベルトや、感光体ユニットなどの内部ユニットの寿命を報知したり、また、負荷トルクに基づいて中間転写ベルトの滑りを検出し、中間転写ベルトと感光体ドラムとの間の線速差を制御したりする。

その他の技術として、ある画像形成装置においては、トナー濃度を検出するためのセンサが複数の発光素子と複数の受光素子とを有し、それらの発光素子および受光素子が中間転写ベルトの進行方向に対して垂直に配列されており、それらの受光素子の出力に基づいて、中間転写ベルトの進行方向に対して垂直方向におけるトナーマークの位置が検出される（例えば特許文献２参照）。

特開２００６−３２５３１９号公報 特開２００９−２５８６０１号公報

しかしながら、モータの電流値に基づいて負荷トルクを測定する方法では、特許文献１記載の技術のように、モータの電流を検出するためのアナログ回路が複雑になり、装置のコストが増加してしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、装置のコストをほとんど増加せずに負荷に相当する物理量（負荷トルク、加速度等）を測定する画像形成装置および負荷測定方法を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、所定の複数の検出位置において像担持体上のマークの通過を検出するセンサと、センサによりマークの通過が検出された時刻を特定し、複数の検出位置におけるマークの通過時刻から、像担持体の加速度、像担持体の負荷トルク、および加速度に応じて変化する物理量のいずれかを導出する負荷導出部とを備える。

これにより、センサによりマークの通過時刻を計測し、その通過時刻から負荷トルクまたは負荷トルクに相当する物理量を導出するため、装置のコストをほとんど増加せずに負荷に相当する物理量（負荷トルク、加速度等）を測定することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、センサは、複数の検出位置に測定光を入射させ、複数の検出位置のそれぞれからの反射光または透過光を検出し、検出した反射光または透過光に対応する出力信号を出力する。そして、負荷導出部は、出力信号に基づいて複数の検出位置におけるマークの通過時刻を特定する。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、センサは、測定光を出射する発光素子と反射光または透過光を受光する受光素子との対を、複数の検出位置のそれぞれに対応して有する。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、発光素子および受光素子は、それぞれ、像担持体の進行方向に沿って配列されている。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、負荷導出部は、複数の検出位置における通過時刻と、複数の検出位置に対応する発光素子および／または受光素子の間隔とから、上記加速度、負荷トルク、および物理量のいずれかを導出する。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、複数の検出位置のうちの１つの検出位置に対応する発光素子が測定光を出射しその検出位置でマークが検出されている期間、複数の検出位置のうちの残りの検出位置に対応する発光素子は、測定光の出射を停止している。

これにより、測定中の検出位置の近傍の、別の検出位置についての発光素子からの光が、測定中の検出位置についての受光素子に入射せずに済み、反射光を正確に測定することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、複数の検出位置のうちの１つの検出位置に対応する受光素子の出力信号の値が所定の閾値以下に減少または所定の閾値以上に増加した時点で、その検出位置に対応する発光素子は測定光の出射を停止し、複数の検出位置のうちの次の検出位置に対応する発光素子は測定光の出射を開始する。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、画像形成装置は、発光素子からの測定光を、平行光としてその発光素子に対応する検出位置に入射させ、その検出位置からの反射光を、その発光素子と対をなす受光素子へ集光して入射させる光学レンズをさらに備える。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、マークは、像担持体に固定的に形成されており、負荷導出部は、像担持体始動時の、上記加速度、負荷トルク、および物理量のいずれかを導出する。

本発明に係る負荷測定方法は、センサにより、所定の複数の検出位置において像担持体上のマークの通過を検出するステップと、センサによりマークの通過が検出された時刻を特定し、複数の検出位置におけるマークの通過時刻から、像担持体の加速度、像担持体の負荷トルク、および加速度に応じて変化する物理量のいずれかを導出するステップとを備える。

これにより、センサによりマークの通過時刻を計測し、その通過時刻から負荷トルクまたは負荷トルクに相当する物理量を導出するため、装置のコストをほとんど増加せずに負荷に相当する物理量（負荷トルク、加速度等）を測定することができる。

本発明によれば、画像形成装置の中間転写ベルト等について、装置のコストをほとんど増加せずに負荷に相当する物理量（負荷トルク、加速度等）を測定することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。 図３は、図１に示す画像形成装置において中間転写ベルト上に形成されるマークの一例を説明する図である。 図４は、図１および図２におけるセンサの構成を示す正面図である。 図５は、光学レンズを取り付けた状態での図４に示すセンサの斜視図および側面図である。 図６は、図１および図２に示す画像形成装置においてマークを検出する複数の検出位置の一例を示す図である。 図７は、図４におけるセンサの受光素子の出力信号の波形の一例を示す図である。 図８は、図４におけるセンサの複数の受光素子の出力信号の波形の一例を示す図である。 図９は、画像形成装置における中間転写ベルト始動時の線速の変化の一例を示す図である。 図１０は、図１におけるセンサの発光素子および受光素子の他の配列方法を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。画像形成装置は、プリンタ、コピー機、ファクシミリ機、複合機などといった、印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２および現像ユニット３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザ光をそれぞれ照射して静電潜像を形成する装置である。各露光装置２は、レーザスキャナユニットである。このレーザスキャナユニットには、例えば特開２００８−５１８４１号公報に記載のものなどが使用される。露光装置２は、レーザ光の光源であるレーザダイオード、そのレーザ光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。１色につき１つの露光装置２があり、露光装置２は、装置内部のハウジングなどの構造体に取り付けられている。

また、現像ユニット３ａ〜３ｄは、トナーカートリッジ内のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

感光体ドラム１ｄおよび現像ユニット３ｄにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｃおよび現像ユニット３ｃにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｂおよび現像ユニット３ｂにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ａおよび現像ユニット３ａにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、中間転写体であって、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラ５に張架され、駆動ローラ５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラ６は、搬送されてくる用紙を転写ベルト４に接触させ、転写ベルト４上のトナー像を用紙に転写する。なお、トナー像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。

ローラ７は、中間転写ベルト４に接触し、用紙へのトナー像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサ８は、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。センサ８は、始動時の中間転写ベルト４による負荷の測定に使用される。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。図２において、プリントエンジン１１は、上述のローラなどを駆動する図示せぬ駆動源および露光装置２を制御して、トナー像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。

プリントエンジン１１は、負荷計算部２１と異常検出部２２とを有する。

負荷計算部２１は、センサ８により、複数の検出位置において、中間転写ベルト４に形成されている負荷測定用の１つのマークの通過が検出された時刻を特定し、複数の検出位置の通過時刻から、中間転写ベルト４の加速度を、負荷に対応する物理量として導出する処理部である。なお、負荷計算部２１は、加速度の代わりに、負荷に対応する物理量として、中間転写ベルトの負荷トルク、加速度に応じて変化する物理量などを導出するようにしてもよい。

異常検出部２２は、負荷計算部２１により導出された物理量が、正常時の範囲から外れている場合に、異常を報知したり、中間転写ベルト４の滑り発生を通知したりする処理部である。異常を報知する場合、異常検出部２２は、例えば、中間転写ベルト４の異常を示すメッセージを図示せぬ操作パネルの表示装置に表示させる。また、中間転写ベルト４の滑り発生は、プリントエンジン１１内の、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との線速差を制御する処理部に通知され、その処理部は、そのときの加速度等に応じて、中間転写ベルト４の滑りを解消するように、中間転写ベルト４および／または感光体ドラム１ａ〜１ｄを駆動する駆動モータを制御する。

図３は、図１に示す画像形成装置において中間転写ベルト４上に形成されるマークの一例を説明する図である。

図３に示すように、この実施の形態では、中間転写ベルト４上に、負荷測定用のマーク４１が形成される。このマーク４１は、中間転写ベルト４の表面において、感光体ドラム１ａ〜１ｄからトナー像が転写される領域以外の領域に予め固定的に形成されている。。また、マーク４１は、中間転写ベルト４の幅方向において、センサ８による複数の検出位置を通過する位置に形成される。図３では、複数のマークが描かれているが、マーク４１は１つあれば足りる。

ここで、センサ８の詳細について説明する。

このセンサ８は、中間転写ベルト４に対向して固定されており、所定の複数の検出位置において中間転写ベルト４上のマーク４１の通過を検出する。センサ８は、複数の検出位置に測定光を入射させ、それらの検出位置のそれぞれからの反射光を検出し、検出した反射光または透過光に対応する出力信号を出力する。その出力信号は、増幅回路、フィルタ回路などを必要に応じて介してプリントエンジン１１に供給される。出力信号はサンプリングされデジタルデータとして取り扱われる。負荷計算部２１は、その出力信号に基づいて複数の検出位置におけるマーク４１の通過時刻を特定する。

図４は、図１および図２におけるセンサ８の構成を示す正面図である。図５は、光学レンズ３１を取り付けた状態での図４に示すセンサ８の斜視図および側面図である。また、図６は、図１および図２に示す画像形成装置においてマーク４１を検出する複数の検出位置の一例を示す図である。

図４に示すように、センサ８は、複数の発光素子５１−１〜５１−１０および複数の受光素子５２−１〜５２−１０を有する。この実施の形態では、発光素子５１−ｉと受光素子５２−ｉ（ｉ＝１，・・・，１０）とが対となっており、発光素子５１−ｉから出射した測定光が中間転写ベルト４で反射し、その反射光が受光素子５２−ｉへ入射する。

発光素子５１−ｉ（ｉ＝１，・・・，１０）は、測定光を、検出位置６１−ｉに向けて出射する。発光素子５１−１〜５１−１０は同一特性の素子である。発光素子５１−ｉとしては、例えば発光ダイオードが使用される。また、受光素子５２−ｉ（ｉ＝１，・・・，１０）は、検出位置６１−ｉからの反射光を受光し、受光した光の強度に応じた電気信号を出力する。受光素子５２−１〜５２−１０は同一特性の素子である。受光素子５２−ｉとしては、例えばフォトダイオードが使用される。

発光素子５１−１〜５１−１０および受光素子５２−１〜５２−１０が、それぞれ、中間転写ベルト４の進行方向に沿って配列されている。特に、この実施の形態では、発光素子５１−１〜５１−１０および受光素子５２−１〜５２−１０が、それぞれ、中間転写ベルト４の進行方向に平行に配列されている。

なお、図４に示すセンサ８では、中間転写ベルト４の進行方向に対して垂直方向における発光素子５１−１〜５１−１０の位置は一定であるが、中間転写ベルト４の進行方向に沿って配列されていれば、中間転写ベルト４の進行方向に対して垂直方向における発光素子５１−１〜５１−１０の位置は一定でなくてもよい。受光素子５２−１〜５２−１０についても同様である。

このセンサ８の発光素子５１−１〜５１−１０および受光素子５２−１〜５２−１０と中間転写ベルト４との間に光学レンズ３１が図５（Ａ）に示すように設置される。この実施の形態では、光学レンズ３１は、平凸のシリンドリカルレンズである。光学レンズ３１は、発光素子５１−ｉからの測定光を、平行光としてその発光素子５１−ｉに対応する検出位置６１−ｉに入射させ、その検出位置からの反射光を、その発光素子５１−ｉと対をなす受光素子５２−ｉへ集光して入射させる。

これにより、図６に示すように、発光素子５１−ｉからの測定光により、中間転写ベルト４上の検出位置６１−ｉにスポットが形成される。つまり、図４および図５に示すセンサ８の場合、図６に示すように、センサ８により、１０箇所の検出位置６１−１〜６１−１０において、同一の１つのマーク４１の通過が検出される。

次に、中間転写ベルト４の負荷測定時の上記画像形成装置の動作について説明する。

中間転写ベルト４の負荷測定では、プリントエンジン１１または図示せぬアナログ駆動回路が発光素子５１−１〜５１−１０の発光期間を制御する。

図７は、図４におけるセンサ８の受光素子５２−ｉの出力信号の波形の一例を示す図である。検出位置６１−ｉをマーク４１が通過すると、検出位置６１−ｉにおける中間転写ベルト４表面の反射率が変化するため、図７に示すように、出力信号の電圧が高くなる。図８は、図４におけるセンサ８の複数の受光素子５２−ｉの出力信号の波形の一例を示す図である。

図８における実線で示すように、負荷測定が開始されると、プリントエンジン１１または図示せぬアナログ駆動回路は、まず、発光素子５１−１を点灯させ、受光素子５２−１の出力電圧を監視し、その出力電圧が所定の閾値を超えた後、その閾値より低くなった時刻Ｔ１を検出し、その時刻Ｔ１で、発光素子５１−１を消灯させるとともに、受光素子５２−１の出力信号の出力を停止させ、発光素子５１−２を点灯させるとともに、受光素子５２−２の出力信号の出力を開始させる。このとき、プリントエンジン１１の負荷計算部２１は、その時刻Ｔ１を取得し保持する。なお、アナログ駆動回路が発光素子５１−ｉおよび受光素子５２−ｉを制御する場合には、アナログ駆動回路からプリントエンジン１１へその時刻Ｔ１を示す信号が供給される。

そして、プリントエンジン１１または図示せぬアナログ駆動回路は、受光素子５２−２の出力電圧を監視し、その出力電圧が所定の閾値を超えた後、その閾値より低くなった時刻Ｔ２を検出し、その時刻Ｔ２で、発光素子５１−２を消灯させるとともに、受光素子５２−２の出力信号の出力を停止させ、発光素子５１−３を点灯させるとともに、受光素子５２−３の出力信号の出力を開始させる。このとき、プリントエンジン１１の負荷計算部２１は、その時刻Ｔ２を取得し保持する。

それ以降、同様にして、マーク４１の進行とともに、発光素子５１−ｊ（ｊ＝３，・・・，９）の消灯および発光素子５１−（ｊ＋１）の点灯、受光素子５２−ｊの出力停止および受光素子５２−（ｊ＋１）の出力開始、並びに時刻Ｔｊの取得を、順番に行う。なお、発光素子５１−１０の点灯後、プリントエンジン１１または図示せぬアナログ駆動回路は、受光素子５２−１０の出力電圧が所定の閾値を超えた後、その閾値より低くなった時刻Ｔ１０を検出し、その時刻Ｔ１０で、発光素子５１−１０を消灯させるとともに、受光素子５２−１０の出力信号の出力を停止させる。このとき、プリントエンジン１１の負荷計算部２１は、その時刻Ｔ１０を取得し保持する。

なお、図８においては、隣接する２つの時刻の間隔は、ほぼ一定として描かれているが、中間転写ベルト４の始動時は、線速が一定になるまで、徐々に線速が高くなっていくため、時刻Ｔｋと時刻Ｔ（ｋ＋１）との間隔は、時刻Ｔ（ｋ−１）と時刻Ｔｋとの間隔より短くなる。

そして、負荷計算部２１は、取得した時刻Ｔ１〜Ｔ１０のうちの少なくとも３つの時刻を使用して中間転写ベルト４の加速度等を導出する。

例えば、隣接する２つの検出位置６１−ｋ，６１−（ｋ＋１）についての時刻Ｔｋと時刻Ｔ（ｋ＋１）とを使用する場合、時刻Ｔｋから時刻Ｔ（ｋ＋１）までの平均線速ＶＬｋは、次式で計算される。

ＶＬｋ＝Ｌｋ／（Ｔ（ｋ＋１）−Ｔｋ）

ただし、Ｌｋは、検出位置６１−ｋの中心と検出位置６１−（ｋ＋１）の中心との間の距離である。なお、発光素子５１−１〜５１−１０が等間隔で配置され受光素子５２−１〜５２−１０が等間隔で配置され、発光素子５１−１〜５１−１０における隣接する２つの発光素子の間隔と受光素子５２−１〜５２−１０における隣接する２つの受光素子の間隔が同一である場合、検出位置６１−１〜６１−１０も等間隔となり、その検出位置６１−１〜６１−１０における隣接する２つの検出位置の間隔も、発光素子の間隔および受光素子の間隔と同一となる。その場合、例えば、発光素子および受光素子の間隔がそれぞれ４００マイクロメートルであれば、Ｌｋも４００マイクロメートルとなる。

そして、時刻Ｔ１から時刻Ｔ（ｋ＋１）までの平均加速度Ａｋは、次式で計算される。

Ａｋ＝（ＶＬｋ−ＶＬ１）／（Ｔ（ｋ＋１）−Ｔ１）

例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの平均加速度Ａ２は、Ａ２＝（ＶＬ２−ＶＬ１）／（Ｔ３−Ｔ１）となり、ＶＬ２＝Ｌ２／（Ｔ３−Ｔ２）およびＶＬ１＝Ｌ１／（Ｔ２−Ｔ１）であるので、３つの時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から平均加速度Ａ２が得られる。また、例えば、時刻Ｔ１から時刻Ｔ６までの平均加速度Ａ５は、Ａ５＝（ＶＬ５−ＶＬ１）／（Ｔ６−Ｔ１）となり、ＶＬ５＝Ｌ２／（Ｔ６−Ｔ５）およびＶＬ１＝Ｌ１／（Ｔ２−Ｔ１）であるので、４つの時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ５，Ｔ６から平均加速度Ａ５が得られる。

上述の式に従って、負荷計算部２１は、少なくとも３つの時刻から、中間転写ベルト４の加速度を計算する。なお、負荷計算部２１は、加速度の代わりに、負荷トルクや、加速度から得られるあるいは加速度に応じて変化する所定の物理量を計算するようにしてもよい。また、負荷計算部２１は、負荷とともに、中間転写ベルト４の線速を計算するようにしてもよい。

異常検出部２２は、負荷計算部２１により計算された加速度が、正常時の範囲の上限値を超えている場合、中間転写ベルト４の滑り発生を通知し、負荷計算部２１により計算された加速度が、正常時の範囲の下限値を超えている場合、過負荷による異常を報知するとともに、中間転写ベルト４等の駆動を停止させる。図９は、画像形成装置における中間転写ベルト始動時の線速の変化の一例を示す図である。図９に示すように、始動時は、線速がほぼ直線的に上昇していく。このときに、破線で示す上限値と下限値との間に線速が入っていれば、加速度も正常時の範囲に入っていることになる。

以上のように、上記実施の形態によれば、センサ８は、所定の複数の検出位置６１−１〜６１−１０において中間転写ベルト４上のマーク４１の通過を検出し、負荷計算部２１は、センサ８によりマーク４１の通過が検出された時刻を特定し、複数の検出位置６１−１〜６１−１０におけるマーク４１の通過時刻Ｔ１〜Ｔ１０から中間転写ベルト４の加速度等を導出する。

これにより、センサ８によりマーク４１の通過時刻を計測し、その通過時刻から負荷トルクまたは負荷トルクに相当する物理量を導出するため、装置のコストをほとんど増加せずに負荷に相当する物理量（負荷トルク、加速度等）を測定することができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上述の実施の形態において、センサ８における発光素子の配列および受光素子の配列の方法は、上述のもの限定されず、中間転写ベルト４の進行方向（つまり、マーク４１の移動方向）に沿って指定される所定の複数の検出位置に測定光が入射する位置に、その検出位置に対応する発光素子が配置されており、その反射光が入射する位置にその検出位置に対応する受光素子が配置されていれば、他の配列方法でもよい。また、発光素子から同一の距離に２つの受光素子が配置されるようにして、２つの検出位置について発光素子を兼用してもよい。

図１０は、図１におけるセンサ８の発光素子および受光素子の他の配列方法を示す図である。

図４に示す配列では、対となる発光素子５１−ｉと受光素子５２−ｉが、中間転写ベルト４の進行方向に対して垂直に並んでいるが、図１０（Ａ）では、それらが斜めに並んでいる。このようにした場合でも、図６に示す検出位置６１−１〜６１−１０に測定光のスポットを形成することが可能である。

また、図１０（Ｂ）に示すように発光素子５１−ｉと受光素子５２−ｉを交互にして一列に配列してもよい。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、発光素子５１−１０を省略して、発光素子５１−９を、受光素子５２−９，５２−１０について兼用してもよい。

また、図１０（Ｃ）に示すように、すべての発光素子５１−ｉのそれぞれを２つの受光素子について兼用するようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、センサ８につき１つの光学レンズ３１が設けられているが、光学レンズは、発光素子５１−ｉおよび受光素子５２−ｉの対に対して１つずつ設けてもよいし、光学レンズは、発光素子５１−ｉおよび受光素子５２−ｉのそれぞれに対して１つずつ設けてもよい。

また、上記実施の形態においては、マーク４１は、中間転写ベルト４の裏面（トナー像が転写されない面）でもよい。マークが裏面に形成される場合、センサ８は裏面に対向する位置に配置される。

また、上記実施の形態においては、マーク４１には、孔を使用してもよい。その場合、センサ８の受光素子５２−ｉは、発光素子５１−ｉからの測定光が孔を透過した透過光を受光する位置に配置される。

また、上記実施の形態においては、カラー画像形成装置において、中間転写ベルト４の負荷が測定されているが、モノクロ方式の画像形成装置において中間転写ベルト４の負荷を測定することも可能である。

また、上記実施の形態においては、１つの検出位置６１−ｉに対応する受光素子５２−ｉの出力信号の値が所定の閾値以下に減少した時点で、次の検出位置６１−（ｉ＋１）に対応する発光素子５１−（ｉ＋１）を点灯させているが、マーク４１の中心が検出位置６１−ｉの中心を通過した後に、受光素子５２の出力信号の値が増加する場合には、１つの検出位置６１−ｉに対応する受光素子５２−ｉの出力信号の値が所定の閾値以上に増加した時点で、発光素子５１−ｉを消灯させ、次の検出位置６１−（ｉ＋１）に対応する発光素子５１−（ｉ＋１）を点灯させるようにする。

また、上記実施の形態においては、検出位置の数が１０であるが、検出位置の数は３以上であればいくつでもよい。

本発明は、例えば、プリンタ、コピー機、ファクシミリ機、複合機などの画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（感光体の一例）
４ 中間転写ベルト（像担持体の一例）
８ センサ
２１ 負荷計算部（負荷導出部の一例）
３１ 光学レンズ
４１ マーク
５１−１〜５１−１０ 発光素子
５２−１〜５２−１０ 受光素子
６１−１〜６１−１０ 検出位置

Claims (10)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   所定の複数の検出位置において前記像担持体上のマークの通過を検出するセンサと、
   前記センサにより前記マークの通過が検出された時刻を特定し、前記複数の検出位置における前記マークの通過時刻から、前記像担持体の加速度、前記像担持体の負荷トルク、および前記加速度に応じて変化する物理量のいずれかを導出する負荷導出部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記センサは、前記複数の検出位置に測定光を入射させ、前記複数の検出位置のそれぞれからの反射光または透過光を検出し、検出した反射光または透過光に対応する出力信号を出力し、
   前記負荷導出部は、前記出力信号に基づいて前記複数の検出位置における前記マークの通過時刻を特定すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記センサは、前記測定光を出射する発光素子と前記反射光または前記透過光を受光する受光素子との対を、前記複数の検出位置のそれぞれに対応して有することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記発光素子および前記受光素子は、それぞれ、前記像担持体の進行方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記負荷導出部は、前記複数の検出位置における前記通過時刻と、前記複数の検出位置に対応する前記発光素子および／または前記受光素子の間隔とから前記加速度、前記負荷トルク、および前記物理量のいずれかを導出することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記複数の検出位置のうちの１つの検出位置に対応する前記発光素子が前記測定光を出射しその検出位置で前記マークが検出されている期間、前記複数の検出位置のうちの残りの検出位置に対応する前記発光素子は、前記測定光の出射を停止していることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 前記複数の検出位置のうちの１つの検出位置に対応する前記受光素子の出力信号の値が所定の閾値以下に減少または所定の閾値以上に増加した時点で、その検出位置に対応する前記発光素子は前記測定光の出射を停止し、前記複数の検出位置のうちの次の検出位置に対応する前記発光素子は前記測定光の出射を開始することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記発光素子からの前記測定光を、平行光としてその発光素子に対応する前記検出位置に入射させ、その検出位置からの反射光を、その発光素子と対をなす前記受光素子へ集光して入射させる光学レンズをさらに備えることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
9. 前記マークは、前記像担持体に固定的に形成されており、
   前記負荷導出部は、前記像担持体始動時の前記加速度、前記負荷トルク、および前記物理量のいずれかを導出すること、
   を特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
10. 画像形成装置における像担持体の負荷を示す物理量を測定する負荷測定方法において、
    センサにより、所定の複数の検出位置において前記像担持体上のマークの通過を検出するステップと、
    前記センサにより前記マークの通過が検出された時刻を特定し、前記複数の検出位置における前記マークの通過時刻から、前記像担持体の加速度、前記像担持体の負荷トルク、および前記加速度に応じて変化する物理量のいずれかを導出するステップと、
    を備えることを特徴とする負荷測定方法。

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