JP2015045761A

JP2015045761A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2015045761A
Application number: JP2013177253A
Authority: JP
Inventors: 大庭　忠志; Tadashi Oba; 忠志大庭
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-03-12

Abstract

【課題】画像形成装置において、中間転写ベルトの経時変化に拘わらず、中間転写ベルト上のトナー濃度を正確に測定する。【解決手段】濃度測定部４１は、濃度センサー８の出力データに基づいて、弾性ベルトである中間転写ベルト４の表面の濃度および中間転写ベルト４の表面上のトナーの濃度を測定し、ノイズ特性特定部４２は、濃度センサー８の出力データにおけるノイズの周波数を特定し、フィルター設定部４３は、そのノイズの周波数に対応するフィルターを濃度センサー８の出力データに対して設定する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置では、光学式の濃度センサーで、濃度階調パターンの濃度を検出し、検出結果に基づいて、階調補正テーブルを調整している（例えば特許文献１参照）。

特開平５−２４４４１８号公報

中間転写ベルトを使用している画像形成装置では、濃度センサーの出力には、中間転写ベルトの状態に応じたノイズが含まれる。したがって、中間転写ベルトの経時変化で、ノイズの特性も経時的に変化し、中間転写ベルト上のトナー濃度を正確に測定することが困難になってしまう。特に、中間転写ベルト上の低いトナー濃度領域は、濃度センサーの出力レベルが低くノイズの影響を受けやすいため、濃度を正確に測定することが困難になる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、中間転写ベルトの経時変化に拘わらず、中間転写ベルト上のトナー濃度を正確に測定する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、弾性ベルトである中間転写ベルトと、光を照射し前記中間転写ベルトの表面からの反射光および前記中間転写ベルトの表面上のトナーからの反射光を検出する濃度センサーと、前記濃度センサーの出力データに基づいて、前記中間転写ベルトの表面の濃度および前記中間転写ベルトの表面上のトナーの濃度を測定する濃度測定部と、前記濃度センサーの出力データにおけるノイズの周波数を特定するノイズ特性特定部と、前記ノイズの周波数に対応するフィルターを前記濃度センサーの出力データに対して設定するフィルター設定部とを備える。

本発明によれば、画像形成装置において、中間転写ベルトの経時変化に拘わらず、中間転写ベルト上のトナー濃度を正確に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の一部を示す側面図である。図２は、図１における濃度センサー８の構成例を示す図である。図３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４は、図１〜図３に示す画像形成装置の動作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。

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および各色の現像装置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、帯電装置、クリーニング装置、除電器などが配置されている。帯電装置は、スコロトロン方式などで、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる。また、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。

現像装置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たトナーコンテナーを装着されている。現像装置３ａ〜３ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に、現像バイアスがそれぞれ印加され、現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーコンテナーから供給される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。例えば、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。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像装置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および現像装置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および現像装置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および現像装置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次転写される無終端（つまり、環状）の中間転写体であり像担持体である。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。

この実施の形態では、中間転写ベルト４は、例えば熱可塑性ポリウレタン製などの弾性ベルトである。

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。

濃度センサー８は、光を照射し中間転写ベルト４の表面からの反射光および中間転写ベルト４の表面上のトナーからの反射光を検出する。例えばトナー濃度調整およびレジストレーション補正の際、濃度センサー８は、中間転写ベルト４上に形成されたテストパターンが通過する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。

図２は、図１における濃度センサー８の構成例を示す図である。

図２に示すように、濃度センサー８は、光線を出射する光源１１と、光源側のビームスプリッター１２と、光源側の受光素子１３と、受光側のビームスプリッター１４と、第１受光素子１５と、第２受光素子１６とを備える。

光源１１は、例えば発光ダイオードである。ビームスプリッター１２は、光源１１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１３は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッター１２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１１の出力光量の安定制御に使用される。

光源側のビームスプリッター１２を透過したＰ偏光成分の光は、中間転写ベルト４の表面（トナーパターン２１または表面材）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１４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１５は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッター１４を透過したＰ偏光成分（つまり、正反射成分）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１６は、例えばフォトダイオードであり、第１受光素子１５と同様の光検出特性を有し、ビームスプリッター１４で反射したＳ偏光成分（つまり、拡散反射成分）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。

図３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３において、コントローラー３１は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、１次転写バイアスを印加するバイアス回路、現像装置３ａ〜３ｄ、露光装置２ａ〜２ｄなどを制御して、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。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。

また、コントローラー３１は、定期的に、あるいは所定のタイミングで、各種の補正および調整（トナー濃度調整、レジストレーション補正など）を行う。その際、コントローラー３１は、濃度センサー８の出力から、中間転写ベルト４の表面材および表面上のトナー層の濃度を特定するとともに、各種補正および調整用テストパターン内の各色のパッチ画像の位置を特定する。

この実施の形態では、コントローラー３１は、第１受光素子１５の出力と第２受光素子１６の出力に基づいて、テストパターン内の各色のパッチ画像の濃度、位置などを特定する。なお、受光素子１５，１６とコントローラー３１との間には、増幅器、Ａ／Ｄ変換器などが適宜設けられている。

コントローラー３１は、濃度測定部４１、ノイズ特性測定部４２、およびフィルター設定部４３を有する。

濃度測定部４１は、濃度センサー８の出力データに基づいて、中間転写ベルト４の表面の濃度および中間転写ベルト４の表面上のトナーの濃度を測定する。例えば、濃度は、例えば、次式に基づいて計算される。

濃度［パーセント］＝｛１−（Ｐ−Ｓ）／（Ｐｏ−Ｓｏ）｝×１００

ここで、Ｐは、Ｐ偏光成分のセンサー出力値（電圧）であり、Ｓは、Ｓ偏光成分のセンサー出力値（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の表面材）でのＰ偏光成分のセンサー出力値（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の表面材）でのＳ偏光成分のセンサー出力値（電圧）である。

ノイズ特性測定部４２は、濃度センサー８の出力データにおけるノイズの周波数を特定する。

この実施の形態では、ノイズ特性特定部４２は、さらに、初期状態での中間転写ベルト４の表面についての濃度センサー８の出力データおよび現在の中間転写ベルト４の表面についての濃度センサー８の出力データに基づく経時変化レベルを特定する。

例えば、経時変化レベルＱは、次式に従って特定される。

Ｑ＝（Ｐｏ−Ｓｏ）／（Ｐｉ−Ｓｉ）

ここでは、Ｐｏは、現在の中間転写ベルト４の表面についてのＰ偏光成分のセンサー出力値であり、Ｓｏは、現在の中間転写ベルト４の表面についてのＳ偏光成分のセンサー出力値であり、Ｐｉは、初期状態での（未使用状態での）中間転写ベルト４の表面についてのＰ偏光成分のセンサー出力値であり、Ｓｉは、初期状態での（未使用状態での）中間転写ベルト４の表面についてのＳ偏光成分のセンサー出力値である。

フィルター設定部４３は、そのノイズ周波数に対応するフィルターを濃度センサー８の出力データに対して設定する。このフィルターは、濃度測定部４１に設定され、濃度測定部４１は、設定されたフィルターを、濃度センサー８の出力データに適用する。

この実施の形態では、フィルター設定部４３は、このフィルターの強度を、上述の経時変化レベルに応じた強度に設定する。

なお、フィルターの強度は、フィルター特性のカットオフ周波数および／または減衰率を調整することで、調整される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図４は、図１〜図３に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

濃度測定部４１は、中間転写ベルト４の表面および／または表面上のトナー層について濃度センサー８の出力データを取得する（ステップＳ１）。

ノイズ特性特定部４２は、その時間的な出力データを周波数変換して、出力データの周波数成分を特定し、ノイズ成分の周波数帯域を特定する（ステップＳ２）。

また、ノイズ特性特定部４２は、出力データからその時点での経時変化レベルを特定する（ステップＳ３）。

そして、フィルター設定部４３は、ノイズ成分の周波数帯域が第１閾値（例えば１０Ｈｚ）未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。つまり、ノイズ成分の周波数帯域が第１閾値未満の範囲に集中し第１閾値以上の範囲にはほとんど存在しないか否かが判定される。

ノイズ成分の周波数帯域が第１閾値未満である場合、フィルター設定部４３は、第１閾値未満の周波数成分を除去するローカットフィルターを設定する（ステップＳ５）。

さらに、フィルター設定部４３は、経時変化レベルが所定の閾値（例えば７０％）未満であるか否かを判定し（ステップＳ６）、経時変化レベルが所定の閾値未満である場合、ステップＳ５で設定したローカットフィルターのフィルター強度を高める（ステップＳ７）。

一方、ノイズ成分の周波数帯域が第１閾値未満ではない場合、フィルター設定部４３は、ノイズ成分の周波数帯域が第２閾値（例えば１ｋＨｚ）を超えているか否かを判定する（ステップＳ８）。つまり、ノイズ成分の周波数帯域が第２閾値より高い範囲に集中し第２閾値以下の範囲にはほとんど存在しないか否かが判定される。なお、第２閾値は、第１閾値より高い。

ノイズ成分の周波数帯域が第２閾値を超えている場合、フィルター設定部４３は、第２閾値を超える周波数成分を除去するハイカットフィルターを設定する（ステップＳ９）。

さらに、フィルター設定部４３は、経時変化レベルが所定の閾値（例えば７０％）未満であるか否かを判定し（ステップＳ１０）、経時変化レベルが所定の閾値未満である場合、ステップＳ９で設定したハイカットフィルターのフィルター強度を高める（ステップＳ１１）。

なお、ノイズ成分の周波数帯域が第１閾値以上でありかつ第２閾値以下である場合には、フィルター設定部４３は、ノイズ除去用のフィルターを設定しない。

そして、フィルターが設定された場合、濃度測定部４１は、フィルターを通過した後の、濃度センサー８の出力データに基づいて濃度を測定する。

以上のように、上記実施の形態によれば、濃度測定部４１は、濃度センサー８の出力データに基づいて、弾性ベルトである中間転写ベルト４の表面の濃度および中間転写ベルト４の表面上のトナーの濃度を測定し、ノイズ特性特定部４２は、濃度センサー８の出力データにおけるノイズの周波数を特定し、フィルター設定部４３は、そのノイズの周波数に対応するフィルターを濃度センサー８の出力データに対して設定する。

これにより、経時的に特性が変化するノイズが適切に除去されるため、中間転写ベルト４の経時変化に拘わらず、中間転写ベルト４上のトナー濃度を正確に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、上記実施の形態において、フィルター設定部４３は、中間転写ベルト４の表面についての濃度センサーの出力データの表面位置に応じた変動が所定値を超えた場合、フィルターの強度を高めるようにしてもよい。例えば、出力データの最大値または最小値が、表面についての出力データの平均値から３σ（つまり、標準偏差の３倍の値）より離れた場合に、フィルターの強度を高める。

また、上記実施の形態において、フィルター設定部４３は、印刷画像の画像データの画素値のヒストグラムを生成し、所定範囲の低階調の画素の割合に応じてフィルターの強度を設定するようにしてもよい。例えば、画像データの値の範囲が０〜２５５である場合において、低階調である０〜６４の範囲の画素の割合が、例えば５０％以上である場合、フィルターの強度を高める。

本発明は、例えば、中間転写ベルトを有する電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

４中間転写ベルト
８濃度センサー
４１濃度測定部
４２ノイズ特性特定部
４３フィルター設定部

Claims

弾性ベルトである中間転写ベルトと、
光を照射し前記中間転写ベルトの表面からの反射光および前記中間転写ベルトの表面上のトナーからの反射光を検出する濃度センサーと、
前記濃度センサーの出力データに基づいて、前記中間転写ベルトの表面の濃度および前記中間転写ベルトの表面上のトナーの濃度を測定する濃度測定部と、
前記濃度センサーの出力データにおけるノイズの周波数を特定するノイズ特性特定部と、
前記ノイズの周波数に対応するフィルターを前記濃度センサーの出力データに対して設定するフィルター設定部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記ノイズ特性特定部は、初期状態での前記中間転写ベルトの表面についての前記濃度センサーの出力データおよび現在の前記中間転写ベルトの表面についての前記濃度センサーの出力データに基づく経時変化レベルを特定し、
前記フィルター設定部は、前記フィルターの強度を、前記経時変化レベルに応じた強度に設定すること、
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記フィルター設定部は、前記中間転写ベルトの表面についての前記濃度センサーの出力データの前記表面の位置に応じた変動が所定値を超えた場合、前記フィルターの強度を高めることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記フィルター設定部は、印刷画像の画像データの画素における所定範囲の低階調の画素の割合に応じて前記フィルターの強度を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。