JP2014228806A - センサー特性補正方法、センサー、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサーの出力特性にバラツキがあっても、画像形成装置によるトナー濃度が適正な濃度になるようにセンサー特性を補正する。
【解決手段】 センサー８の調整後の出力値および目標値に基づく補正係数Ａをセンサー８内のメモリー８ａに記憶しておき、画像形成装置内の濃度補正部２１が、その補正係数Ａをメモリー８ａから読み出し、読み出した補正係数Ａに基づいて、画像形成装置に取り付けられたセンサー８の出力値から特定される、トナー量に対応する被覆率を補正する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、センサー特性補正方法、センサー、および画像形成装置に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、一般に、画像を安定させるために、トナーを中間転写ベルトに転写してパッチ画像（基準画像）を形成し、そのトナー部分をセンサーで検出し、そのセンサーの出力値から、トナー量（トナー濃度）に対応する値を計算している。この結果に基づいて、印刷時のプロセス条件を再設定して、適正な濃度になるように制御している。

濃度を安定に制御するには、トナー量に対応する値を正確に検知することが重要であり、ある画像形成装置では、次式に従って、トナー量に対応する被覆率を計算している（例えば特許文献１参照）。

被覆率＝１−（（Ｐ−Ｐｏ）−（Ｓ−Ｓｏ）×Ｋ）／（（Ｐｇ−Ｐｏ）−（Ｓｇ−Ｓｏ）×Ｋ）

ここで、Ｐはトナーパターン検出時のＰ波出力であり、Ｓはトナーパターン検出時のＳ波出力であり、ＰｏはＰ波の暗電位であり、ＳｏはＳ波の暗電位であり、Ｐｇはベルト下地検出時のＰ波出力であり、Ｓｇはベルト下地検出時のＳ波出力であり、Ｋは定数である。

特開２００６−２０１５２１号公報

上述の技術では、トナー量に対応する値を算出する際に、（Ｓ−Ｓｏ）の値に定数Ｋを乗じてセンサー出力値の補正を行っているが、センサー自体の出力値のバラツキ（個体差）がある場合には、その出力値のバラツキに応じた補正はなされていない。そのため、画像形成装置において、そのバラツキに起因してトナー量の検知に誤差が生じ、その結果、トナー濃度に誤差が生じてしまう。

センサーは、その出力値が一定の範囲（例えば目標値の±３％以内）になるように予め調整される。この範囲を狭くすることで、上述のバラツキは少なくなるが、センサーの調整に要する時間が長くなってしまう。また、この範囲を狭すぎると、その範囲内に調整できない個体が発生する可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、センサーの出力特性にバラツキがあっても、画像形成装置によるトナー濃度が適正な濃度になるようにセンサー特性を補正するセンサー特性補正方法、センサー、および画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係るセンサー特性補正方法は、画像形成装置用のセンサーの出力値を、目標値に対する所定の許容範囲内に調整する調整ステップと、前記センサーの調整後の出力値および前記目標値に基づく補正係数をメモリーに記憶する記憶ステップと、前記画像形成装置内の濃度補正部によって、前記補正係数を前記メモリーから読み出し、読み出した前記補正係数に基づいて、前記画像形成装置に取り付けられた前記センサーの出力値から特定されるトナー量を示す値を補正する補正ステップとを備える。

本発明に係るセンサーは、目標値に対する所定の許容範囲内に出力値が調整されるセンサーであって、発光素子と、前記発光素子から出射され測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子と、画像形成装置に当該センサーが取り付けられる前に、前記センサーの調整後の前記受光素子の出力値および前記目標値に基づく補正係数を記憶し、前記画像形成装置に当該センサーが取り付けられた後に、前記補正係数を、前記画像形成装置内の濃度補正部に出力するメモリーとを備える。

本発明に係る画像形成装置は、発光素子と、前記発光素子から出射され測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子とを有し、目標値に対する所定の許容範囲内に前記受光素子の出力値が調整されるセンサーが取り付けられる画像形成装置であって、当該画像形成装置にセンサーが取り付けられた後に前記センサーの前記受光素子の出力値および前記目標値に基づく補正係数を記憶するメモリーと、前記補正係数を前記メモリーから読み出し、読み出した前記補正係数に基づいて、前記画像形成装置に取り付けられた前記センサーの前記受光素子の出力値から特定されるトナー量を示す値を補正する濃度補正部とを備える。

本発明によれば、画像形成装置に使用されるセンサーの出力特性にバラツキがあっても、画像形成装置によるトナー濃度が適正な濃度になるようにセンサー特性が補正される。

図１は、本発明の実施の形態に係るセンサー特性補正方法により特性を補正されるセンサーが取り付けられ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。 図２は、実施の形態１におけ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３は、図１におけるセンサーの光学系を説明する図である。 図４は、実施の形態１に係るセンサー特性補正方法について説明するフローチャートである。 図５は、センサーの出力値のバラツキに起因する被覆率の誤差を説明する図である。 図６は、バラツキのあるセンサーの出力値を補正して得られる被覆率を説明する図である。 図７は、実施の形態２におけ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８は、実施の形態２に係るセンサー特性補正方法について説明するフローチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態に係るセンサー特性補正方法により特性を補正されるセンサーが取り付けられ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、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の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２ａ〜２ｄ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２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム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。

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。

現像ユニット３ａ〜３ｄでは、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いるトナーコンテナーがそれぞれ装着されており、トナーコンテナーからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。このトナーには、酸化チタンなどの外添剤が付加されている。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。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、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、露光装置２ｂ、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、露光装置２ｃ、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、露光装置２ｄ、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。

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。この中間転写ベルト４は、中間転写体の一種である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー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。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト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。

ローラー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。また、ローラー７は、濃度補正時に、中間転写ベルト４上で外添剤が付着した領域上に担持されたトナーとともに外添剤を併せて除去する。

センサー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。トナー濃度調整の際、センサー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（測定光）を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

このセンサー８が、実施の形態に係るセンサー特性補正方法により特性を補正されるセンサーである。

図２は、実施の形態１におけ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、上述のローラー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２ａ〜２ｄを制御して、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。

この実施の形態では、プリントエンジン１１は、濃度補正部２１を有する。濃度補正部２１は、試験パターンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像させて中間転写ベルト４へ転写させ、試験パターンを担持させる前の所定の測定領域からの測定光によるセンサー８の出力値と、試験パターンを担持させた所定の測定領域からの測定光によるセンサー８の出力値とに基づいて、試験パターンのトナー濃度に対応する被覆率を特定し、特定した被覆率に基づいて濃度補正を行う。

図３は、図１におけるセンサー８の光学系を説明する図である。

図３に示すように、センサー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ー５２と、光源側の受光素子５３と、受光側のビームスプリッター５４と、第１受光素子５５と、第２受光素子５６とを備える。

光源５１は、例えば発光ダイオードである。ビームスプリッター５２は、光源５１からの光線のうち、Ｐ偏光成分を透過し、Ｓ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、ビームスプリッター５２からのＳ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の安定制御に使用される。

光源側のビームスプリッター５２を透過したＰ偏光成分の光は、中間転写ベルト４の表面（トナー画像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、Ｐ偏光となる。

ビームスプリッター５４は、反射光のうちのＰ偏光成分（すなわち、正反射成分）を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。第１受光素子５５は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッター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、ビームスプリッター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気信号を出力する。

濃度補正部２１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、トナー濃度の補正量を特定しつつ、トナー濃度を計算する。

その際、濃度補正部２１は、次式に従って、被覆率を計算する。

被覆率＝１−（（Ｐ−Ｐｏ）−（Ｓ−Ｓｏ）×Ａ×Ｋ）／（（Ｐｇ−Ｐｏ）−（Ｓｇ−Ｓｏ）×Ａ×Ｋ）

ここで、Ａはセンサー８の個体ごとの補正係数であり、Ｐはセンサー８によるトナー検出時のＰ波出力であり、Ｓはセンサー８によるトナー検出時のＳ波出力であり、Ｐ０はセンサー８のＰ波の暗電位であり、Ｓ０はセンサー８のＳ波の暗電位であり、Ｐｇはセンサー８により中間転写ベルト４の下地を検出した時のＰ波出力であり、Ｓｇはセンサー８により中間転写ベルト４の下地を検出した時のＳ波出力であり、Ｋは定数である。

また、補正係数Ａは、センサー８の出力値の調整時に特定される。センサー８の出力値（Ｐ−Ｐｏ）／（Ｓ−Ｓｏ）の目標値をＢとし、センサー８の調整時に得られる（Ｐ−Ｐｏ）／（Ｓ−Ｓｏ）の実際の測定値をＢ’とすると、Ａ＝Ｂ’／Ｂとされる。

次に、実施の形態１に係るセンサー特性補正方法について説明する。図４は、実施の形態１に係るセンサー特性補正方法について説明するフローチャートである。

実施の形態１では、まず、センサー８を画像形成装置に取り付ける前に、上述のようにして、調整板で出力値の調整が行われる（ステップＳ１）。

具体的には、測定値Ｂ’が、目標値Ｂの±３％の許容範囲内に入るように、センサー８の出力値が調整される。センサー８の出力値の調整は、中間転写ベルト４の表面を再現した調整板に複数濃度のトナーを形成し、そのときの測定値Ｂ’を特定することで行われる。つまり、調整板に形成した複数濃度のトナーのすべてについて、測定値Ｂ’が、目標値Ｂの許容範囲内に入るように、センサー８の出力値が調整される。

そして、その測定値Ｂ’および目標値Ｂに基づく補正係数Ａがセンサー８内のメモリー８ａに記憶される（ステップＳ２）。メモリー８ａは、不揮発性のメモリーである。

このようにして補正係数Ａがセンサー８内のメモリー８ａに記憶された後、センサー８が画像形成装置に取り付けられる（ステップＳ３）。

その後、濃度補正部２１が、センサー８内のメモリー８ａから補正係数Ａを読み出し（ステップＳ４）、濃度調整時に、その補正係数Ａを使用して上述の式に従って被覆率を計算し、その被覆率に基づいて、印刷時のトナー濃度を調整する（ステップＳ５）。

以上のように、上記実施の形態１によれば、センサー８の調整後の出力値および目標値に基づく補正係数Ａをセンサー８内のメモリー８ａに記憶しておき、画像形成装置内の濃度補正部２１が、その補正係数Ａをメモリー８ａから読み出し、読み出した補正係数Ａに基づいて、画像形成装置に取り付けられたセンサー８の出力値から特定される、トナー量に対応する被覆率を補正する。

これにより、センサー８の個体ごとに出力特性にバラツキがあっても、画像形成装置によるトナー濃度が適正な濃度になるようにセンサー特性が補正される。

図５は、センサー８の出力値のバラツキに起因する被覆率の誤差を説明する図である。図６は、バラツキのあるセンサー８の出力値を補正して得られる被覆率を説明する図である。図５に示すように、補正係数Ａによる補正が行われない場合、上述の許容範囲内の測定値Ｂ’のバラツキに起因して、被覆率に誤差が発生するが、上述のように各濃度における補正係数Ａで補正することで、図６に示すように、測定値Ｂ’のバラツキに起因する被覆率の誤差が解消される。

実施の形態２．

本発明の実施の形態２に係るセンサー特性補正方法では、センサー８が画像形成装置に取り付けられた状態で調整され、補正係数Ａがセンサー８内ではなく画像形成装置内のメモリーに記憶される。

図７は、実施の形態２におけ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。実施の形態２における画像形成装置は、メモリー１２を有している。メモリー１２は、不揮発性のメモリーであって、上述の補正係数Ａを記憶される。

なお、実施の形態２における画像形成装置およびセンサー８のその他の構成は実施の形態１と同様である。ただし、実施の形態２におけるセンサー８は、メモリー８ａを有していなくてもよい。

次に、実施の形態２に係るセンサー特性補正方法について説明する。図８は、実施の形態２に係るセンサー特性補正方法について説明するフローチャートである。

実施の形態２では、センサー８の出力値の調整前にセンサー８が画像形成装置に取り付けられる（ステップＳ１１）。

次に、調整板で出力値の調整が行われる（ステップＳ１２）。その際、例えば、中間転写ベルト４が取り外された状態で、調整板を冶具などで中間転写ベルト４が本来配置される位置（トナー量の測定位置）に固定し、上述のように、複数の濃度に対する測定値Ｂ’が調整される。

そして、その測定値Ｂ’および目標値Ｂに基づく補正係数Ａが画像形成装置内のメモリー１２に記憶される（ステップＳ１３）。このとき、例えば、データシートなどに測定値Ｂ’および目標値Ｂ、または補正係数Ａを記録しておき、画像形成装置の図示せぬ操作パネルを操作して補正係数Ａを入力する。補正係数Ａが入力されると、その補正係数Ａが、例えば、設定値の１つとして、メモリー１２に記憶される。

その後、濃度補正部２１が、メモリー１２から補正係数Ａを読み出し（ステップＳ１４）、濃度調整時に、その補正係数Ａを使用して上述の式に従って被覆率を計算し、その被覆率に基づいて、印刷時のトナー濃度を調整する（ステップＳ１５）。

以上のように、上記実施の形態２によれば、センサー８の調整後の出力値および目標値に基づく補正係数Ａを画像形成装置内のメモリー１２に記憶しておき、画像形成装置内の濃度補正部２１が、その補正係数Ａをメモリー８ａから読み出し、読み出した補正係数Ａに基づいて、画像形成装置に取り付けられたセンサー８の出力値から特定される、トナー量に対応する被覆率を補正する。

これにより、センサー８の個体ごとに出力特性にバラツキがあっても、画像形成装置によるトナー濃度が適正な濃度になるようにセンサー特性が補正される。

また、実施の形態２では、センサー８が画像形成装置に取り付けられた状態で、出力値の調整を行うため、センサー８の取り付け誤差を含めてセンサー特性が補正される。そのため、センサー特性がより正確に補正される。

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。

本発明は、例えば、画像形成装置のセンサーに適用可能である。

８ センサー
８ａ，１２ メモリー
２１ 濃度補正部
５１ 光源（発光素子の一例）
５５，５６ 受光素子

Claims (6)

1. 画像形成装置用のセンサーの出力値を、目標値に対する所定の許容範囲内に調整する調整ステップと、
   前記センサーの調整後の出力値および前記目標値に基づく補正係数をメモリーに記憶する記憶ステップと、
   前記画像形成装置内の濃度補正部によって、前記補正係数を前記メモリーから読み出し、読み出した前記補正係数に基づいて、前記画像形成装置に取り付けられた前記センサーの出力値から特定されるトナー量を示す値を補正する補正ステップと、
   を備えることを特徴とするセンサー特性補正方法。
2. 前記メモリーは、前記センサー内に設けられており、
   前記記憶ステップの後に、前記センサーが前記画像形成装置に取り付けられること、
   を特徴とする請求項１記載のセンサー特性補正方法。
3. 前記メモリーは、前記画像形成装置内に設けられており、
   前記調整ステップの前に、前記センサーが前記画像形成装置に取り付けられること、
   を特徴とする請求項１記載のセンサー特性補正方法。
4. 前記補正ステップでは、Ａを前記補正係数とし、Ｐを前記センサーによるトナー検出時のＰ波出力とし、Ｓを前記センサーによるトナー検出時のＳ波出力とし、Ｐ０を前記センサーのＰ波の暗電位とし、Ｓ０を前記センサーのＳ波の暗電位とし、Ｐｇを前記センサーにより前記画像形成装置内で前記トナーが形成されるベルトの下地を検出した時のＰ波出力とし、Ｓｇを前記センサーにより前記画像形成装置内で前記トナーが形成されるベルトの下地を検出した時のＳ波出力とし、Ｋを定数としたとき、前記トナー量を示す値が、１−（（Ｐ−Ｐｏ）−（Ｓ−Ｓｏ）×Ａ×Ｋ）／（（Ｐｇ−Ｐｏ）−（Ｓｇ−Ｓｏ）×Ａ×Ｋ）で計算されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のセンサー特性補正方法。
5. 目標値に対する所定の許容範囲内に出力値が調整されるセンサーにおいて、
   発光素子と、
   前記発光素子から出射され測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子と、
   画像形成装置に当該センサーが取り付けられる前に、前記センサーの調整後の前記受光素子の出力値および前記目標値に基づく補正係数を記憶し、前記画像形成装置に当該センサーが取り付けられた後に、前記補正係数を、前記画像形成装置内の濃度補正部に出力するメモリーと、
   を備えることを特徴とするセンサー。
6. 発光素子と、前記発光素子から出射され測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子とを有し、目標値に対する所定の許容範囲内に前記受光素子の出力値が調整されるセンサーが取り付けられる画像形成装置において、
   当該画像形成装置にセンサーが取り付けられた後に前記センサーの前記受光素子の出力値および前記目標値に基づく補正係数を記憶するメモリーと、
   前記補正係数を前記メモリーから読み出し、読み出した前記補正係数に基づいて、前記画像形成装置に取り付けられた前記センサーの前記受光素子の出力値から特定されるトナー量を示す値を補正する濃度補正部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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