JP2011227451A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus.
電子写真プロセスで画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ、それらの複合機などといった画像形成装置の多くは、感光体ドラムでトナー画像を現像し、そのトナー画像を中間転写ベルトへ転写し、さらに、その中間転写ベルトから印刷用紙にトナー画像を転写し、印刷用紙にトナー画像を定着させる。 Many image forming apparatuses such as printers, copiers, facsimiles, and complex machines that form images by an electrophotographic process develop a toner image on a photosensitive drum, transfer the toner image to an intermediate transfer belt, Then, the toner image is transferred from the intermediate transfer belt to the printing paper, and the toner image is fixed on the printing paper.
そのような画像形成装置では、必要に応じて、あるいは定期的に、トナー濃度補正や色ずれ補正が行われる(例えば特許文献1参照)。 In such an image forming apparatus, toner density correction and color misregistration correction are performed as necessary or periodically (see, for example, Patent Document 1).
一般に、濃度補正処理では、基準となるトナーパターン(パッチ画像)を現像して中間転写ベルトへ転写し、光学的なセンサを使用して中間転写ベルト上のそのトナーパターンのトナー濃度を特定し、そのトナー濃度に基づいて濃度補正を行う。さらに、カラー画像形成装置の場合には、光学的なセンサを使用して中間転写ベルト上のそのトナーパターンの位置を特定し、その位置に基づいて色ずれ補正を行う。 In general, in the density correction process, a reference toner pattern (patch image) is developed and transferred to an intermediate transfer belt, and the toner density of the toner pattern on the intermediate transfer belt is specified using an optical sensor. Density correction is performed based on the toner density. Further, in the case of a color image forming apparatus, the position of the toner pattern on the intermediate transfer belt is specified using an optical sensor, and color misregistration correction is performed based on the position.
また、別の方法として、特許文献1に記載されているように、感光体ドラム上のトナー濃度を特定する方法もある。 As another method, there is a method for specifying the toner density on the photosensitive drum, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707.
特許文献1に記載の技術では、トナー画像が表面に形成された感光体ドラムに、P波(P偏光)の測定光を入射し、感光体ドラムからの反射光のP波成分とS波成分とを別々に検出し、P波成分の検出値(センサ出力値)とS波成分の検出値(センサ出力値)との差からトナー濃度を計算している。
In the technique described in
この技術では、感光体ドラムからの反射光のP波成分とS波成分との差が大きいため、感光体ドラム上のトナー濃度を特定することができるが、中間転写ベルトは感光体ドラムに比べて光沢度が低いため、上述の技術でトナー濃度を測定しても、トナー濃度が高くなると反射光のP波成分とS波成分との差が小さくなり、トナー濃度を正確に検出することが困難になる。 In this technique, since the difference between the P wave component and the S wave component of the reflected light from the photosensitive drum is large, the toner density on the photosensitive drum can be specified. However, the intermediate transfer belt is different from the photosensitive drum. Therefore, even if the toner density is measured by the above-described technique, the difference between the P wave component and the S wave component of the reflected light is reduced and the toner density can be accurately detected even if the toner density is increased. It becomes difficult.
図7は、特許文献1に記載の技術でトナー濃度を測定した場合の、現実のトナー濃度と、P波成分およびS波成分の検出値(センサ出力値)との対応関係の一例を示す図である。図7(A)は、中間転写ベルトの光沢度が15である場合の対応関係であり、図7(B)は、中間転写ベルトの光沢度が1以下である場合の対応関係である。なお、トナー濃度は、最大濃度を100パーセントとした値である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between the actual toner density and the detected values (sensor output values) of the P wave component and the S wave component when the toner density is measured by the technique described in
図7に示すように、トナー濃度が高くなると、P波成分のセンサ出力値とS波成分のセンサ出力値との差が小さくなるため、正確なトナー濃度を検出しにくくなる(つまり、検出誤差が大きくなる)。特に、光沢度が1以下である場合には、その傾向がより顕著になる。このような画像形成装置では、装置の使用によってトナー外添剤などが中間転写ベルトに付着するため、光沢度が経時的に低下していく。このため、経時的に、トナー濃度の測定精度が低下していってしまう。 As shown in FIG. 7, when the toner concentration is high, the difference between the sensor output value of the P wave component and the sensor output value of the S wave component is small, so that it is difficult to detect an accurate toner concentration (that is, a detection error). Becomes larger). In particular, when the glossiness is 1 or less, the tendency becomes more prominent. In such an image forming apparatus, since the toner external additive or the like adheres to the intermediate transfer belt as the apparatus is used, the glossiness decreases with time. For this reason, the measurement accuracy of the toner concentration decreases with time.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、トナー濃度が高い場合でも、中間転写ベルトなどの転写体上のトナーパターンのトナー濃度および/または位置を正確に測定することができる画像形成装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can accurately measure the toner concentration and / or position of a toner pattern on a transfer body such as an intermediate transfer belt even when the toner concentration is high. The object is to obtain a forming device.
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。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
本発明に係る画像形成装置は、感光体と、感光体上にトナーパターンを現像する現像ユニットと、感光体上のトナーパターンを転写される転写体と、転写体へ測定光を入射させ、転写体からの反射光を検出するセンサと、センサの出力から、転写体上のトナーパターンのトナー濃度および/または位置を特定するパターン検出部とを備える。そして、センサは、測定光としてS波を転写体へ入射させ、転写体からの反射光のP波成分とS波成分とを検出する。パターン検出部は、センサにより検出されたP波成分とS波成分からトナー濃度および/または位置を導出する。 An image forming apparatus according to the present invention includes a photoconductor, a developing unit that develops a toner pattern on the photoconductor, a transfer body to which the toner pattern on the photoconductor is transferred, and measurement light incident on the transfer body to transfer A sensor that detects reflected light from the body, and a pattern detection unit that identifies the toner density and / or position of the toner pattern on the transfer body from the output of the sensor. Then, the sensor causes an S wave to enter the transfer body as measurement light, and detects the P wave component and the S wave component of the reflected light from the transfer body. The pattern detection unit derives the toner density and / or position from the P wave component and the S wave component detected by the sensor.
これにより、測定光としてS波(S偏光)が使用されるため、センサで検出される反射光の強度が大きくなるとともに、トナー濃度が高くてもP波成分とS波成分との差が大きくなり、転写体上のトナーパターンのトナー濃度および/または位置を正確に測定することができる。 As a result, since the S wave (S polarized light) is used as the measurement light, the intensity of the reflected light detected by the sensor increases, and the difference between the P wave component and the S wave component is large even when the toner concentration is high. Thus, the toner density and / or position of the toner pattern on the transfer member can be accurately measured.
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、発光素子と、その発光素子からの光をP波とS波に分離する第1ビームスプリッタと、反射光をP波成分とS波成分に分離する第2ビームスプリッタと、第2ビームスプリッタから出射するP波成分を検出する第1受光素子と、第2ビームスプリッタから出射するS波成分を検出する第2受光素子とを備え、第1ビームスプリッタから出射するS波を測定光として転写体へ入射させる。そして、パターン検出部は、第1受光素子の出力と第2受光素子の出力からトナー濃度および/または位置を導出する。 In addition to the image forming apparatus described above, the image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows. In this case, the sensor includes a light emitting element, a first beam splitter that separates light from the light emitting element into a P wave and an S wave, a second beam splitter that separates reflected light into a P wave component and an S wave component, A first light receiving element for detecting a P wave component emitted from the second beam splitter; and a second light receiving element for detecting an S wave component emitted from the second beam splitter, wherein the S wave emitted from the first beam splitter is The measurement light is incident on the transfer body. Then, the pattern detection unit derives the toner density and / or position from the output of the first light receiving element and the output of the second light receiving element.
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、パターン検出部は、第1受光素子の出力と第2受光素子の出力との差に基づく値をトナー濃度として計算する。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the image forming apparatuses described above. In this case, the pattern detection unit calculates a value based on the difference between the output of the first light receiving element and the output of the second light receiving element as the toner density.
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、転写体のダイナミック微小硬度が0.04以上でかつ0.1未満であるいずれかの値である。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the image forming apparatuses described above. In this case, the dynamic microhardness of the transfer body is any value of 0.04 or more and less than 0.1.
測定光にP波を使用する場合、経時的な表面汚れが少ない硬度が0.1以上の転写体が使用されるが、測定光にS波を使用する場合には、反射光の強度が高くかつP波成分とS波成分との差が大きくなるため、硬度の低い材質で転写体の形成が可能となり、材質の選択肢が増える。 When a P wave is used for the measurement light, a transfer body having a hardness of 0.1 or more with little surface contamination with time is used. However, when an S wave is used for the measurement light, the intensity of the reflected light is high. In addition, since the difference between the P wave component and the S wave component becomes large, it is possible to form a transfer body with a material having low hardness, and the choice of materials increases.
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、転写体の表面粗さが1.0μm以上でかつ6.0μm未満であるいずれかの値である。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the image forming apparatuses described above. In this case, the surface roughness of the transfer body is any value that is 1.0 μm or more and less than 6.0 μm.
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、トナーパターンに使用されるトナーは、0.5%以上で且つ2.0%未満の酸化チタンを含有する外添剤を付加されている。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the image forming apparatuses described above. In this case, the toner used for the toner pattern is added with an external additive containing 0.5% or more and less than 2.0% of titanium oxide.
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、感光体の比誘電率が5.0以上でかつ13.0未満であるいずれかの値である。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the image forming apparatuses described above. In this case, the relative permittivity of the photosensitive member is any value of 5.0 or more and less than 13.0.
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、転写体は、熱可塑性ポリウレタンまたはクロロプレンゴムで形成され、フッ素樹脂で表面コートされている。 The image forming apparatus according to the present invention may be configured as follows in addition to any of the image forming apparatuses described above. In this case, the transfer body is formed of thermoplastic polyurethane or chloroprene rubber and is surface-coated with a fluororesin.
本発明に係る画像形成装置は、感光体と、感光体上にトナーパターンを現像する現像ユニットと、感光体上のトナーパターンを転写される転写体と、転写体へ測定光を入射させ、転写体からの反射光を検出するセンサと、センサの出力から、転写体上のトナーパターンの位置を特定するパターン検出部とを備える。センサは、発光素子と、発光素子からの光におけるS波を分離する偏光素子と、反射光におけるS波成分を分離する偏光板と、偏光板から出射するS波成分を検出する受光素子とを備え、偏光素子から出射するS波を測定光として転写体へ入射させる。そして、パターン検出部は、受光素子の出力からトナーパターンの位置を導出する。 An image forming apparatus according to the present invention includes a photoconductor, a developing unit that develops a toner pattern on the photoconductor, a transfer body to which the toner pattern on the photoconductor is transferred, and measurement light incident on the transfer body to transfer A sensor that detects reflected light from the body, and a pattern detection unit that specifies the position of the toner pattern on the transfer body from the output of the sensor. The sensor includes: a light emitting element; a polarizing element that separates an S wave in light from the light emitting element; a polarizing plate that separates an S wave component in reflected light; and a light receiving element that detects an S wave component emitted from the polarizing plate. The S wave emitted from the polarizing element is incident on the transfer body as measurement light. The pattern detection unit derives the position of the toner pattern from the output of the light receiving element.
本発明によれば、画像形成装置において、トナー濃度が高い場合でも、転写体上のトナーパターンのトナー濃度および/または位置を正確に測定することができる。 According to the present invention, in the image forming apparatus, even when the toner concentration is high, the toner concentration and / or position of the toner pattern on the transfer body can be accurately measured.
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
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の一部を示す側面図である。画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、印刷機能を有する装置である。 FIG. 1 is a side view showing a part of a mechanical internal configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus is an apparatus having a printing function, such as a printer, a facsimile machine, a copier, and a multifunction machine.
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へレーザ光を照射して静電潜像を形成する装置である。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。
The image forming apparatus of this embodiment has a tandem color developing device. The color developing device includes
さらに、感光体ドラム1a〜1dの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、1次転写後に、感光体ドラム1a〜1d上の残留トナーを除去し、除電器は、1次転写後に、感光体ドラム1a〜1dを除電する。
Further, around the
現像ユニット3a〜3dには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの4色のトナーが充填されており、現像ユニット3a〜3dは、そ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画像を形成する。トナーは、キャリアとともに現像剤を構成し、さらに、酸化チタンなどの外添剤が付加されている。
The developing
感光体ドラム1aおよび現像ユニット3aにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム1bおよび現像ユニット3bにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム1cおよび現像ユニット3cにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム1dおよび現像ユニット3dにより、ブラックの現像が行われる。
The
中間転写ベルト4は、感光体ドラム1a〜1dに接触し、感光体ドラム1a〜1d上のトナー画像を1次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1aとの接触位置から感光体ドラム1dとの接触位置への方向へ周回していく。
The
この実施の形態では、中間転写ベルト4のダイナミック微小硬度が0.04以上でかつ0.1未満であるいずれかの値であってもよい。また、中間転写ベルト4の表面粗さが1.0μm以上でかつ6.0μm未満であるいずれかの値であってもよい。また、トナーに付加される外添剤に含有される酸化チタンの割合は、外添剤全体の重量に対して、0.5%以上で且つ2.0%未満であるいずれかの値であってもよい。また、感光体ドラム1a〜1dの比誘電率が5.0以上でかつ13.0未満であるいずれかの値であってもよい。また、例えば、中間転写ベルト4は、熱可塑性ポリウレタンまたはクロロプレンゴムで形成され、ポリテトラフルオロエチレン(Polytetrafluoroethylene, PTFE)などのフッ素樹脂で表面コートされている。
In this embodiment, the dynamic micro hardness of the
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上のトナー画像を用紙に2次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器9へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。
The transfer roller 6 brings the conveyed paper into contact with the
ローラ7は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト4に接触させ、用紙へのトナー画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。
The roller 7 has a cleaning brush. The roller 7 is brought into contact with the
センサ8は、中間転写ベルト4に光線(測定光)を照射し、その反射光を検出する。トナー濃度調整の際、センサ8は、中間転写ベルト4の所定の領域に光線を照射し光線の反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。
The
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の一部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、現像バイアスおよび1次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置2を制御して、トナー画像の現像、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。現像バイアスは、感光体ドラム1a〜1dと現像ユニット3a〜3dとの間にそれぞれ印加され、1次転写バイアスは、感光体ドラム1a〜1dと中間転写ベルト4との間にそれぞれ印加される。
FIG. 2 is a block diagram showing a part of the electrical configuration of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the print engine 11 controls the development of a toner image by controlling a driving source (not shown) that drives the above-described roller, a bias applying circuit that applies a developing bias and a primary transfer bias, and the
また、プリントエンジン11は、センサ8により検出された反射光のP波成分とS波成分からトナーパターンのトナー濃度および/または位置を計算する。
The print engine 11 calculates the toner density and / or position of the toner pattern from the P wave component and the S wave component of the reflected light detected by the
図3は、実施の形態1におけるセンサ8での濃度測定を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining concentration measurement by the
図3に示すように、実施の形態1では、センサ8は、光線を出射する光源51と、光源側のビームスプリッタ52と、光源側の受光素子53と、受光側のビームスプリッタ54と、第1受光素子55と、第2受光素子56とを備える。
As shown in FIG. 3, in the first embodiment, the
光源51は、例えば発光ダイオードである。ビームスプリッタ52は、光源51からの光線のうち、S偏光成分を透過し、P偏光成分を反射する。光源側の受光素子53は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッタ52からのP偏光成分を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、光源51の出力光量の安定制御に使用される。
The
光源側のビームスプリッタ52を透過したS偏光成分の光は、中間転写ベルト4の表面(トナーパターン41または下地)に入射し、反射する。このときの反射光は、正反射成分と拡散反射成分とを有し、正反射成分は、S偏光となる。なお、中間転写ベルト4への測定光の入射角は、ブリュースタ角度未満とされ、20度から40度までの範囲のいずれかの角度とされることが好ましい。
The light of the S-polarized component that has passed through the
ビームスプリッタ54は、反射光のうちのP偏光成分を透過し、S偏光成分(すなわち、正反射成分)を反射する。第1受光素子55は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッタ54を透過したP偏光成分の光を検出し、その光量に応じた電圧の電気信号を出力する。第2受光素子56は、例えばフォトダイオードであり、第1受光素子55と同様の光検出特性を有し、ビームスプリッタ54で反射したS偏光成分の光を検出し、その光量に応じた電圧の電気信号を出力する。
The
この実施の形態1では、プリントエンジン11は、第1受光素子55の出力と第2受光素子56の出力とに基づいてトナー濃度の測定値を特定し、その測定値に基づいてトナー濃度の補正を行う。なお、受光素子55,56とプリントエンジン11との間には、必要に応じて増幅器などが設けられる。
In the first embodiment, the print engine 11 specifies a measured value of toner density based on the output of the first
トナー濃度は、例えば、次式に基づいて計算される。 The toner density is calculated based on the following equation, for example.
(トナー濃度[パーセント])={1−(P−S)/(Po−So)}×100 (Toner concentration [percent]) = {1− (PS) / (Po−So)} × 100
ここで、Pは、P偏光成分のセンサ出力値(電圧)であり、Sは、S偏光成分のセンサ出力値(電圧)であり、Poは、トナー画像のない箇所(つまり、中間転写ベルト4の下地)でのP偏光成分のセンサ出力値(電圧)であり、Soは、トナー画像のない箇所(つまり、中間転写ベルト4の下地)でのS偏光成分のセンサ出力値(電圧)である。 Here, P is a sensor output value (voltage) of the P-polarized component, S is a sensor output value (voltage) of the S-polarized component, and Po is a portion where there is no toner image (that is, the intermediate transfer belt 4). Is the sensor output value (voltage) of the P-polarized component at the background of the toner, and So is the sensor output value (voltage) of the S-polarized component at the location where there is no toner image (that is, the background of the intermediate transfer belt 4). .
次に、上記装置の動作について説明する。 Next, the operation of the above apparatus will be described.
まず、トナー濃度補正時の動作について説明する。 First, the operation at the time of toner density correction will be described.
プリントエンジン11は、センサ8を動作させてセンサ8を光量調整し、センサ8に異常があるか否かを判定する。センサ8に異常がない場合、以下の処理を行う。
The print engine 11 operates the
プリントエンジン11は、駆動ローラ5で中間転写ベルト4を周回させ、露光装置2を制御して、中間転写ベルト4の表面における所定の領域にトナーパターン(パッチ画像)を形成させる。図4は、パッチ画像の一例を示す図である。図4に示すように、パッチ画像61は、複数の濃度(例えば25パーセント、50パーセント、75パーセント、および100パーセント)で形成される。
The print engine 11 rotates the
そして、プリントエンジン11は、中間転写ベルト4の表面における所定の領域でのセンサ8の受光素子55,56の出力をサンプリングし、それらの値から上述のようにして各パッチ画像61のトナー濃度測定値を計算し、下地および各濃度のパッチ画像についての各濃度測定値に基づいて、現像バイアスおよび1次転写バイアスを調節して、各トナー濃度を補正する。
The print engine 11 samples the outputs of the
このようにして、トナー濃度の補正が行われる。 In this way, the toner density is corrected.
図5は、実施の形態1に係る画像形成装置でトナー濃度を測定した場合の、現実のトナー濃度と、P波成分およびS波成分の検出値(センサ出力値)との対応関係の一例を示す図である。図5(A)は、中間転写ベルトの光沢度が15である場合の対応関係であり、図5(B)は、中間転写ベルトの光沢度が1以下である場合の対応関係である。図5に示すように、画像形成装置では、特許文献1記載の技術を使用した場合(図7)より、P波成分とS波成分との差が大きくなる。
FIG. 5 shows an example of a correspondence relationship between the actual toner density and the detected values (sensor output values) of the P wave component and the S wave component when the toner density is measured by the image forming apparatus according to the first embodiment. FIG. FIG. 5A shows the correspondence when the glossiness of the intermediate transfer belt is 15, and FIG. 5B shows the correspondence when the glossiness of the intermediate transfer belt is 1 or less. As shown in FIG. 5, in the image forming apparatus, the difference between the P wave component and the S wave component becomes larger than when the technique described in
次に、色ずれ補正時の動作について説明する。 Next, the operation at the time of color misregistration correction will be described.
色ずれ補正の場合、プリントエンジン11は、各色について、中間転写ベルト4上にパッチ画像を形成し、センサ8の出力からそのパッチ画像の検出されるタイミングを特定し、各色のトナー現像タイミングを調整して、色ずれを解消する。
In the case of color misregistration correction, the print engine 11 forms a patch image on the
このようにして、色ずれの補正が行われる。なお、色ずれ補正は、濃度補正と同時に(つまり同一のパッチ画像を使用して)行うようにしてもよい。 In this way, color misregistration is corrected. The color misregistration correction may be performed simultaneously with the density correction (that is, using the same patch image).
以上のように、上記実施の形態1によれば、センサ8は、測定光としてS波を中間転写ベルト4へ入射させ、中間転写ベルト4からの反射光のP波成分とS波成分とを検出する。プリントエンジン11は、センサ8により検出されたP波成分とS波成分からトナー濃度および/または位置を計算する。
As described above, according to the first embodiment, the
これにより、測定光としてS波(S偏光)が使用されるため、センサ8で検出される反射光の強度が大きくなるとともに、トナー濃度が高くてもP波成分とS波成分との差が大きくなり、中間転写ベルト4上のトナーパターンのトナー濃度および/または位置を正確に測定することができる。
As a result, since the S wave (S polarized light) is used as the measurement light, the intensity of the reflected light detected by the
また、上記実施の形態1によれば、中間転写ベルト4は、その表面付近(厚さ3ミクロン程度)のダイナミック微小硬度が0.04以上でかつ0.1未満であるいずれかの値となるように形成されてもよい。
Further, according to the first embodiment, the
測定光にP波を使用する場合、ダイナミック微小硬度が0.1以上の中間転写ベルトが使用される。一方、測定光にS波を使用する場合には、反射光の強度が高くかつP波成分とS波成分との差が大きくなるため、硬度の低い材質で中間転写ベルト4の形成が可能となり、材質の選択肢が増える。
When P waves are used as measurement light, an intermediate transfer belt having a dynamic micro hardness of 0.1 or more is used. On the other hand, when the S wave is used as the measurement light, the intensity of the reflected light is high and the difference between the P wave component and the S wave component is large, so that the
より具体的に説明すると、中間転写ベルト4のダイナミック微小硬度が0.1以上である場合、ベルト4の表面特性は経時的に変化しにくく、初期の表面特性が維持されるため、測定精度も経時的に変化しにくい。P波を測定光に使用する場合と同様に、S波を測定光として使用する場合でも、ダイナミック微小硬度が0.1以上である中間転写ベルト4を使用可能である。一方、中間転写ベルト4のダイナミック微小硬度が0.1未満である場合、表面特性が経時的に多少変化する可能性があるが、上述のように、S波を測定光として使用することで、トナー濃度を良好に測定可能である。一方、ダイナミック微小硬度が0.1未満である中間転写ベルト4に対してP波を測定光に使用すると、反射光が十分に得られずかつP波成分とS波成分との差が十分ではないため、好ましくない。
More specifically, when the dynamic microhardness of the
また、中間転写ベルト4のダイナミック微小硬度が0.04未満である場合、中間転写ベルト4の表面の硬度がかなり低い状態であるので、トナーによる研磨やトナー外添剤などの付着により表面が粗くなることにより、S波を測定光として使用しても、センサ8が中間転写ベルト4から反射光を十分受光できなくなる。従って、中間転写ベルト4のダイナミック微小硬度が0.04以上であることが好ましい。
Further, when the dynamic micro hardness of the
ここで、ダイナミック微小硬度について説明する。図6は、ダイナミック微小硬度の測定系を説明する図である。ダイナミック微小硬度は、例えば、島津製作所製のDUH−200で測定可能である。 Here, the dynamic micro hardness will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining a dynamic microhardness measurement system. The dynamic micro hardness can be measured by, for example, DUH-200 manufactured by Shimadzu Corporation.
ダイナミック微小硬度の測定は、三角錐圧子を試料に負荷P[mN]で押しつけ、そのときの押し込み深さD[μm]を計測し、次式に基づきダイナミック微小硬度の測定値DUHを求める。 In measuring the dynamic microhardness, the triangular pyramid indenter is pressed against the sample with a load P [mN], the indentation depth D [μm] at that time is measured, and the measured value DUH of the dynamic microhardness is obtained based on the following equation.
DUH=α×P/(D×D) DUH = α × P / (D × D)
ここで、係数αは、3.8584である(三角錐圧子の稜線角が115度の場合)。 Here, the coefficient α is 3.858 (when the ridge line angle of the triangular pyramid indenter is 115 degrees).
また、上記実施の形態1によれば、中間転写ベルト4は、その表面付近(厚さ3ミクロン程度)の表面粗さが1.0μm以上でかつ6.0μm未満であるいずれかの値となるように形成されてもよい。
Further, according to the first embodiment, the
測定光にP波を使用する場合、表面粗さが1.0μm未満の中間転写ベルトが使用される。一方、測定光にS波を使用する場合には、反射光の強度が高くかつP波成分とS波成分との差が大きくなるため、表面粗さの粗い材質で中間転写ベルト4の形成が可能となり、材質の選択肢が増える。
When a P wave is used as measurement light, an intermediate transfer belt having a surface roughness of less than 1.0 μm is used. On the other hand, when the S wave is used as the measurement light, the intensity of the reflected light is high and the difference between the P wave component and the S wave component is large, so that the
より具体的に説明すると、中間転写ベルト4の表面粗さが1.0μm未満である場合、ベルト4の表面特性は経時的に変化しにくく、初期の表面特性が維持されるため、測定精度も経時的に変化しにくい。P波を測定光に使用する場合と同様に、S波を測定光として使用する場合でも、表面粗さが1.0μm未満である中間転写ベルト4を使用可能である。一方、中間転写ベルト4の表面粗さが1.0μm以上である場合、表面特性が経時的に多少変化する可能性があるが、上述のように、S波を測定光として使用することで、トナー濃度を良好に測定可能である。一方、表面粗さが1.0μm以上である中間転写ベルト4に対してP波を測定光に使用すると、反射光が十分に得られずかつP波成分とS波成分との差が十分ではないため、好ましくない。
More specifically, when the surface roughness of the
また、中間転写ベルト4の表面粗さが6.0μm以上である場合、S波を測定光として使用しても、センサ8が中間転写ベルト4から反射光を十分受光できなくなる。従って、中間転写ベルト4の表面粗さが6.0μm未満であることが好ましい。
Further, when the surface roughness of the
また、上記実施の形態1によれば、トナーに付加される外添剤に含有される酸化チタンの割合は、外添剤全体の重量に対して、0.5%以上で且つ2.0%未満であるいずれかの値であってもよい。 Further, according to the first embodiment, the proportion of titanium oxide contained in the external additive added to the toner is 0.5% or more and 2.0% with respect to the total weight of the external additive. Any value that is less than may be used.
測定光にP波を使用する場合、経時的な表面汚れが少なくなるように酸化チタンの含有量が0.5%未満の外添剤が使用される。一方、測定光にS波を使用する場合には、反射光の強度が高くかつP波成分とS波成分との差が大きくなるため、酸化チタンの含有量が多い外添剤(言い換えれば酸化チタンの添加量が多いトナー)の使用が可能となり、材質の選択肢が増える。 When a P wave is used as measurement light, an external additive having a titanium oxide content of less than 0.5% is used so that surface contamination with time is reduced. On the other hand, when the S wave is used for the measurement light, the intensity of the reflected light is high and the difference between the P wave component and the S wave component is large, so that an external additive having a high titanium oxide content (in other words, oxidation) Toner with a large amount of titanium added) can be used, and the choice of materials increases.
より具体的に説明すると、外添剤に含有される酸化チタンの割合が0.5%未満である場合、ベルト4の表面特性は経時的に変化しにくく、初期の表面特性が維持されるため、測定精度も経時的に変化しにくい。P波を測定光に使用する場合と同様に、S波を測定光として使用する場合でも、外添剤に含有される酸化チタンの割合が0.5%未満であるトナーを使用可能である。一方、外添剤に含有される酸化チタンの割合が0.5%以上である場合、表面特性が経時的に多少変化する可能性があるが、上述のように、S波を測定光として使用することで、トナー濃度を良好に測定可能である。一方、外添剤に含有される酸化チタンの割合が0.5%以上であるトナーを使用して中間転写ベルト4に対してP波を測定光に使用すると、反射光が十分に得られずかつP波成分とS波成分との差が十分ではないため、好ましくない。
More specifically, when the proportion of titanium oxide contained in the external additive is less than 0.5%, the surface characteristics of the
また、外添剤に含有される酸化チタンの割合が2.0%以上である場合、S波を測定光として使用しても、センサ8が中間転写ベルト4から反射光を十分受光できなくなる。従って、外添剤に含有される酸化チタンの割合が2.0%未満であることが好ましい。
Further, when the proportion of titanium oxide contained in the external additive is 2.0% or more, the
また、上記実施の形態1によれば、感光体ドラム1a〜1dは、比誘電率が5.0以上でかつ13.0未満であるいずれかの値となるように形成されてもよい。
Further, according to the first embodiment, the
測定光にP波を使用する場合、比誘電率が5.0未満の感光体ドラムが使用される。一方、測定光にS波を使用する場合には、反射光の強度が高くかつP波成分とS波成分との差が大きくなるため、比誘電率が高い材質で感光体ドラム1a〜1dの形成が可能となり、材質の選択肢が増える。なお、感光体ドラム1a〜1d同士の比誘電率の差により、画像のエッジに濃淡差を生じる。比誘電率が大きい場合には、比誘電率の差も大きくなりやすいので、P波成分とS波成分との差が十分でないときには、測定誤差が大きくなる。従って、比誘電率が大きい場合には、S波を測定光として使用することによりP波成分とS波成分との差を十分に大きくすれば、トナーパターンの位置を測定誤差の少ない状態で正確に測定できる。
When a P wave is used as measurement light, a photosensitive drum having a relative dielectric constant of less than 5.0 is used. On the other hand, when the S wave is used for the measurement light, the intensity of the reflected light is high and the difference between the P wave component and the S wave component is large, so that the
より具体的に説明すると、感光体ドラム1a〜1dの比誘電率が5.0未満である場合、P波を測定光に使用する場合と同様に、S波を測定光として使用する場合でも、この感光体ドラム1a〜1dを使用可能である。一方、感光体ドラム1a〜1dの比誘電率が5.0以上である場合、上述のように、S波を測定光として使用することで、トナーパターンの位置を良好に測定可能である。一方、比誘電率が5.0以上である感光体ドラム1a〜1dに対してP波を測定光に使用すると、反射光が十分に得られずかつP波成分とS波成分との差が十分ではないため、好ましくない。
More specifically, when the relative permittivity of the
また、感光体ドラム1a〜1dの比誘電率が13.0以上である場合、S波を測定光として使用しても、センサ8が中間転写ベルト4から反射光を十分受光できなくなる。従って、感光体ドラム1a〜1dの比誘電率が13.0未満であることが好ましい。
Further, when the relative permittivity of the
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る画像形成装置は、実施の形態1と異なる構成のセンサ8を有する。なお、実施の形態2に係る画像形成装置の、その他の構成および動作については実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
The image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a
図8は、実施の形態2におけるセンサ8でのトナーパターンの位置測定を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the position measurement of the toner pattern by the
図8に示すように、実施の形態2では、センサ8は、光線を出射する光源101と、光源側の偏光板102と、受光側の偏光板103と、受光素子104とを備える。
As shown in FIG. 8, in the second embodiment, the
光源101は、例えば発光ダイオードである。偏光板102は、S偏光成分を透過させることで、光源101からの光線におけるS波を分離する。
The
光源側の偏光板102を透過したS偏光成分の光は、中間転写ベルト4の表面(トナーパターン41または下地)に入射し、反射する。このときの反射光は、正反射成分と拡散反射成分とを有し、正反射成分は、S偏光となる。なお、中間転写ベルト4への測定光の入射角は、ブリュースタ角度未満とされ、20度から40度までの範囲のいずれかの角度とされることが好ましい。
The S-polarized light component that has passed through the
偏光板103は、S偏光成分を透過させることで、反射光におけるS波を分離する。受光素子104は、例えばフォトダイオードであり、偏光板103を透過したS偏光成分の光を検出し、その光量に応じた電圧の電気信号を出力する。
The
この実施の形態2では、プリントエンジン11は、受光素子104の出力に基づいてトナーパターンの位置を特定し、その位置に基づいてトナー画像の現像位置の補正を行う。なお、受光素子104とプリントエンジン11との間には、必要に応じて増幅器などが設けられる。
In the second embodiment, the print engine 11 specifies the position of the toner pattern based on the output of the
以上のように、上記実施の形態2によれば、測定光としてS波(S偏光)が使用されるため、センサ8で検出される反射光の強度が大きくなり、中間転写ベルト4上のトナーパターンの位置を正確に測定することができる。
As described above, according to the second embodiment, since the S wave (S polarized light) is used as the measurement light, the intensity of the reflected light detected by the
なお、上述の各実施の形態は、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。 Each embodiment described above is a preferred example of the present invention, but the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
例えば、上記実施の形態1において、ビームスプリッタ52の代わりに、S波のみを透過または反射する他の光学素子を使用して測定光を生成するようにしてもよい。
For example, in the first embodiment, the measurement light may be generated using another optical element that transmits or reflects only the S wave instead of the
また、上記の各実施の形態においては、カラー画像形成装置について説明したが、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。 In each of the above embodiments, the color image forming apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to a monochrome image forming apparatus.
本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。 The present invention is applicable to, for example, an image forming apparatus.
1a〜1d 感光体ドラム(感光体の例)
3a〜3d 現像ユニット
4 中間転写ベルト
8 センサ
11 プリントエンジン(パターン検出部の一例)
41 トナーパターン
51,101 光源(発光素子の一例)
52 ビームスプリッタ(第1ビームスプリッタの一例)
54 ビームスプリッタ(第2ビームスプリッタの一例)
55 第1受光素子
56 第2受光素子
102 偏光板(偏光素子の一例)
103 偏光板
104 受光素子
1a to 1d photoconductor drum (example of photoconductor)
3a to
41
52 Beam splitter (example of first beam splitter)
54 Beam splitter (example of second beam splitter)
55 1st
103
Claims (9)
前記感光体上にトナーパターンを現像する現像ユニットと、
前記感光体上のトナーパターンを転写される転写体と、
前記転写体へ測定光を入射させ、前記転写体からの反射光を検出するセンサと、
前記センサの出力から、前記転写体上の前記トナーパターンのトナー濃度および/または位置を特定するパターン検出部とを備え、
前記センサは、前記測定光としてS波を前記転写体へ入射させ、前記転写体からの反射光のP波成分とS波成分とを検出し、
前記パターン検出部は、前記センサにより検出された前記P波成分と前記S波成分から前記トナー濃度および/または前記位置を導出すること、
を特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor,
A developing unit for developing a toner pattern on the photoreceptor;
A transfer body to which a toner pattern on the photoreceptor is transferred;
A sensor that makes measurement light incident on the transfer body and detects reflected light from the transfer body;
A pattern detection unit that specifies the toner density and / or position of the toner pattern on the transfer body from the output of the sensor;
The sensor makes an S wave incident on the transfer body as the measurement light, detects a P wave component and an S wave component of reflected light from the transfer body,
The pattern detection unit derives the toner density and / or the position from the P wave component and the S wave component detected by the sensor;
An image forming apparatus.
前記パターン検出部は、前記第1受光素子の出力と前記第2受光素子の出力から前記トナー濃度および/または前記位置を導出すること、
を特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 The sensor includes: a light emitting element; a first beam splitter that separates light from the light emitting element into a P wave and an S wave; a second beam splitter that separates the reflected light into a P wave component and an S wave component; A first light-receiving element that detects a P-wave component that is emitted from the second beam splitter; and a second light-receiving element that detects an S-wave component that is emitted from the second beam splitter, and which is emitted from the first beam splitter. A wave is incident on the transfer body as the measurement light,
The pattern detection unit derives the toner density and / or the position from the output of the first light receiving element and the output of the second light receiving element;
The image forming apparatus according to claim 1.
前記感光体上にトナーパターンを現像する現像ユニットと、
前記感光体上のトナーパターンを転写される転写体と、
前記転写体へ測定光を入射させ、前記転写体からの反射光を検出するセンサと、
前記センサの出力から、前記転写体上の前記トナーパターンの位置を特定するパターン検出部とを備え、
前記センサは、発光素子と、前記発光素子からの光におけるS波を分離する偏光素子と、前記反射光におけるS波成分を分離する偏光板と、前記偏光板から出射するS波成分を検出する受光素子とを備え、前記偏光素子から出射するS波を前記測定光として前記転写体へ入射させ、
前記パターン検出部は、前記受光素子の出力から前記トナーパターンの位置を導出すること、
を特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor,
A developing unit for developing a toner pattern on the photoreceptor;
A transfer body to which a toner pattern on the photoreceptor is transferred;
A sensor that makes measurement light incident on the transfer body and detects reflected light from the transfer body;
A pattern detection unit that identifies the position of the toner pattern on the transfer body from the output of the sensor;
The sensor detects a light emitting element, a polarizing element that separates an S wave in the light from the light emitting element, a polarizing plate that separates an S wave component in the reflected light, and an S wave component emitted from the polarizing plate. A light receiving element, and the S wave emitted from the polarizing element is incident on the transfer body as the measurement light,
The pattern detection unit derives the position of the toner pattern from the output of the light receiving element;
An image forming apparatus.
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