JP2021110797A - トナー像の長さ決定を伴う画像形成システム - Google Patents

Abstract

【課題】トナーの消費、及び、回転部材ＲＭの消耗を抑制するシステムを提供する。【解決手段】解析のためのトナー像を形成する画像形成装置であって、搬送方向にトナー像を搬送する搬送部材を含んだ複数の回転部材を含む、画像形成装置と、複数の回転部材のうちの対象部材の選択を受信し、受信した対象部材の選択結果に応じて、搬送方向におけるトナー像の長さを決定し、決定された長さに応じてトナー像を形成するように画像形成装置を制御するために画像形成装置に長さの情報を出力するコントローラと、を備える画像形成システム。【選択図】図２

Description

画像形成システムは、例えば、用紙を搬送する搬送装置と、静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像を現像する現像装置と、トナー像を用紙に二次転写する転写装置と、トナー像を用紙に定着させる定着装置と、用紙を排出する排出装置とを備える。

図１は、例示的な画像形成装置の構成を示す模式図である。 図２は、画像形成システムを概略的に示す図である。 図３は、画像形成システムを概略的に示す図である。 図４は、ユーザインターフェースの画面表示の一例を示す図である。 図５は、回転部材における回転周波数の一例を示す表である。 図６は、サンプリング数と、周波数分解能、検出時間及びトナー像の長さとの関係を示すテーブルである。 図７は、一例の画像形成システムにおけるトナー像の長さを導出する動作を示すフロー図である。 図８は、一例の画像形成システムにおけるトナー像の長さを導出する動作を示すフロー図である。 図９は、搬送部材上に形成されるトナー像を模式的に示す図である。 図１０は、サンプリング数と、周波数分解能、検出時間及びトナー像の長さとの関係を示すテーブルである。

以下、図面を参照して、例示的な画像形成システムについて説明する。画像形成システムは、例えば、プリンタ等の画像形成装置であってもよく、画像形成装置の一部（例えば、現像システム等）であってもよく、さらに、画像形成装置を含むシステムであってもよい。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られない。

図１に示されるように、例示的な画像形成装置１は、例えば、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置１は、例えば、印刷媒体である用紙Ｐを搬送する搬送ユニット１０と、現像されたトナーを用紙Ｐに転写する転写ユニット２０と、表面（周面）に静電潜像が形成される感光体ユニット３０と、静電潜像をトナーで現像する現像ユニット１００と、トナーを用紙Ｐに定着させる定着ユニット４０と、を備える。

搬送ユニット１０は、最終的に画像が形成される用紙Ｐを収容する。また、搬送ユニット１０は、用紙Ｐを搬送路上に搬送する。用紙Ｐは、カセット内に積層されている。搬送ユニット１０は、転写ユニット２０によって搬送されるトナー像が二次転写領域Ｒに到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域Ｒに到達させる。

転写ユニット２０は、感光体ユニット３０により形成されたトナー像を、二次転写領域Ｒに搬送する。転写ユニット２０は、例えば、転写ベルト２１と、ドライブローラ２１ｄと、テンションローラ２１ａと、ガイドローラ２１ｂ，２１ｃと、一次転写ローラ２２と、二次転写ローラ２４とを備えている。転写ベルト２１は、ドライブローラ２１ｄと、テンションローラ２１ａと、ガイドローラ２１ｂ，２１ｃとに懸架されている。転写ベルト２１は、ドライブローラ２１ｄの駆動によって循環移動させられる無端状のベルトである。一次転写ローラ２２は、転写ベルト２１の内周側から感光体ドラム３１を押圧するように設けられている。二次転写ローラ２４は、転写ベルト２１の外周側からドライブローラ２１ｄを押圧するように設けられている。また、転写ユニット２０は、転写ベルト２１に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置等を備えていてもよい。

感光体ユニット３０は、感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、露光ユニット３４、現像ユニット１００、及び、クリーニングユニット３８を含んでいる。感光体ドラム３１は、周面に画像が形成される静電潜像担持体である。感光体ドラム３１は、例えばＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＰｈｏｔｏＣｏｎｄｕｃｔｏｒ）であってもよい。一例の画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する４つの感光体ドラム３１を有している。４つの感光体ドラム３１は、転写ベルト２１の移動方向に沿って設けられている。図１に示されるように、帯電ローラ３２、現像ユニット１００、及び、クリーニングユニット３８は、各感光体ドラム３１の周上に設けられている。

帯電ローラ３２は、感光体ドラム３１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット３４は、形成しようとする画像（静電潜像）に応じて、帯電ローラ３２によって帯電した感光体ドラム３１の表面を露光する。一例の露光ユニット３４は、レーザ光を照射することによって、感光体ドラム３１の表面を露光する。感光体ドラム３１の表面のうち露光ユニット３４により露光された部分の電位は変化する。この変化によって、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。

クリーニングユニット３８は、感光体ドラム３１上のトナー像が転写ベルト２１に一次転写された後、感光体ドラム３１上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット３８は、例えば、感光体ドラム３１の周面にクリーニングブレードを当接させることにより感光体ドラム３１上の残トナーを除去する構成であってもよい。なお、感光体ドラム３１の周上には、感光体ドラム３１の回転方向においてクリーニングユニット３８と帯電ローラ３２との間に、感光体ドラム３１の電位をリセットする除電ランプが配置されていてもよい。

４つの現像ユニット１００には、各現像ユニット１００に対応して設けられたトナータンク３６からトナーが供給される。４つのトナータンク３６内には、それぞれ、例えば、イエローのトナーとキャリアとが混合された補給用現像剤、マゼンタのトナーとキャリアとが混合された補給用現像剤、シアンのトナーとキャリアとが混合された補給用現像剤、及び、ブラックのトナーとキャリアとが混合された補給用現像剤が充填されている。現像ユニット１００は、トナーによって感光体ドラム３１に形成された静電潜像を現像する。静電潜像が現像されることによって、感光体ドラム３１上にトナー像が生成される。

それぞれの現像ユニット１００は、例えば、現像ローラ１１０、供給オーガ１２０及び攪拌オーガ１３０を備えていてもよい。現像ローラ１１０は、感光体ドラム３１の周面上に形成された静電潜像に対してトナーを供給する現像剤担持体である。現像ローラ１１０は、磁力によって供給オーガ１２０から現像剤を受け取り、現像剤を感光体ドラム３１へ搬送する。

供給オーガ１２０及び攪拌オーガ１３０は、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体のトナーとを攪拌して、キャリアとトナーとを摩擦帯電させる。攪拌オーガ１３０は、帯電した現像剤を供給オーガ１２０へ搬送する。本実施形態において、攪拌オーガ１３０は、例えば、重力方向において供給オーガ１２０の下方に配置されていてもよい。供給オーガ１２０は、混合攪拌された現像剤を現像ローラ１１０へ供給する。本実施形態において、供給オーガ１２０は、例えば、重力方向において現像ローラ１１０の下方に配置されていてもよい。供給オーガ１２０及び攪拌オーガ１３０は、それぞれ長手方向（図１の紙面に垂直な方向）に沿って配置された螺旋状の搬送面を有している。

定着ユニット４０は、転写ベルト２１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させる。定着ユニット４０は、例えば、加熱ローラ４２と、加圧ローラ４４とを含んでいる。加熱ローラ４２は、例えば、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材である。加熱ローラ４２の内部には、例えばハロゲンランプ等の熱源が設けられている。加圧ローラ４４は、例えば、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材である。加圧ローラ４４は、加熱ローラ４２を押圧するように設けられている。加熱ローラ４２及び加圧ローラ４４の外周面には、例えばシリコンゴム等の耐熱弾性層が設けられている。加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との接触領域である定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。

また、画像形成装置１には、定着ユニット４０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ５２及び５４が設けられていてもよい。

次に、例示的な画像形成装置１の動作の一例について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１のコントローラは、帯電ローラ３２によって、感光体ドラム３１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。そして、画像形成装置１のコントローラは、受信した画像信号に基づいて、露光ユニット３４によって感光体ドラム３１の表面に静電潜像を形成する。

現像ユニット１００は、トナーとキャリアとの混合比を所望の範囲に調整し、トナーとキャリアとを混合攪拌する。現像ユニット１００は、トナーを均一に分散させ、最適な帯電量が付与されるように現像剤を調整する。調整された現像剤は、現像ローラ１１０に担持（保持）される。そして、現像ローラ１１０の回転により現像剤が感光体ドラム３１と対向する領域（供給位置）まで搬送されると、現像ローラ１１０に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム３１の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。すなわち、感光体ドラム３１の周面上にトナー像が形成される。形成されたトナー像は、感光体ドラム３１と転写ベルト２１とが対向する領域において、感光体ドラム３１から転写ベルト２１上に一次転写される。転写ベルト２１には、４つの感光体ドラム３１上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成され得る。積層トナー像は、ドライブローラ２１ｄと二次転写ローラ２４とが対向する二次転写領域Ｒにおいて、搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。

積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット４０へ搬送される。用紙Ｐを加熱ローラ４２と加圧ローラ４４との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。その後、用紙Ｐは、排出ローラ５２及び５４により画像形成装置１の外部へ排出される。ベルトクリーニング装置を備える場合、積層トナー像が用紙Ｐへ二次転写された後、転写ベルト２１に残存するトナーは、ベルトクリーニング装置によって除去される。

続いて、画像形成装置１における解析システムについて説明する。当該解析システムは、画像形成装置１において発生した画像不良の原因となる部材を特定し得る。画像形成装置１を構成する回転部材が解析の対象とされ得る。

図２は、解析システムを備えた画像形成システム示す概略図である。図２に示すように、一例の画像形成システムＳは、画像形成装置１と、コントローラＣとを備える。画像形成装置１は、搬送方向にトナー像Ｅを搬送する搬送部材ＣＭを含む複数の回転部材ＲＭを備える。トナー像Ｅは、画像不良の原因となる部材の特定に利用される。コントローラＣは、複数の回転部材ＲＭのうちの対象部材の選択を受信する。コントローラＣは、対象部材の選択結果に応じて、搬送方向Ｄにおけるトナー像Ｅの長さを決定する。コントローラＣは、決定された長さに応じてトナー像Ｅを形成するように画像形成装置１を制御するために、画像形成装置１に長さの情報を出力する。

上記の解析システムでは、画像形成装置１が備える複数の回転部材ＲＭのいずれかが画像不良の原因となる部材として特定され得る。コントローラＣは、対象部材の選択がなされた後に、その選択を受信し、トナー像Ｅの長さを決定する。すなわち、コントローラＣは、選択された対象部材に応じて、トナー像Ｅの長さを変更し得る。そして、画像形成装置１は、コントローラＣによって決定された長さのトナー像Ｅを形成する。この場合、解析に利用されるトナー像Ｅの長さを、選択された対象部材に応じた最適な長さにすることができる。これは、トナーの消費、及び、回転部材ＲＭの消耗を抑制する。

以下、解析システムについて、さらに詳細に説明する。図３は、解析システムを含む画像形成システムＳの具体例を示す概略図である。一例の画像形成システムＳは、画像形成装置１と、コントローラＣと、トナー濃度センサ２９とを含む。画像形成装置１は、解析の対象となる回転部材ＲＭとして、複数のカラーに共通する搬送部材と、複数のカラーのそれぞれに対応する複数の他の回転部材とを含む。すなわち、回転部材ＲＭは、感光体ユニット３０（図１参照）における感光体ドラム３１及び帯電ローラ３２と、現像ユニット１００（図１参照）における現像ローラ１１０及び供給オーガ１２０と、転写ユニット２０（図１参照）における転写ベルト（搬送部材）２１、ドライブローラ２１ｄ、テンションローラ２１ａ、ガイドローラ２１ｃ及び一次転写ローラ２２とを含む。解析システムでは、これらの回転部材ＲＭから選択された１以上の回転部材の状態が解析され得る。

トナー濃度センサ２９は、例えば発光素子及び受光素子を備えており、発光素子から転写ベルト２１に向けて照射された光の反射光を受光素子で受光することによって、転写ベルト２１上に転写されたトナー像のトナーの付着量（トナー濃度）を検出する。トナー濃度センサ２９は、検出によって得られたデータをコントローラＣに出力し得る。一例において、トナー濃度センサ２９は、受光素子の出力電圧をコントローラＣに出力してもよい。トナー濃度センサ２９は。転写ベルト２１に対面する位置であって、転写ベルト２１に近接した位置に配置され得る。

コントローラＣは、画像形成装置１における画像形成のための動作を制御するコントローラであってもよい。すなわち、コントローラＣは画像形成装置１に含まれていてよい。なお、コントローラＣは、画像形成装置１に対して外部から接続されてもよい。コントローラＣは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置とを備えるコンピュータによって構成されていてよい。記憶装置は、例えば、画像形成装置１を制御するプログラムを格納した非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶装置（記録媒体）である。コントローラＣは、プログラムをプロセッサに読み込ませて実行することにより、画像形成装置１の制御を実現する。

一例において、コントローラＣは、プログラムの実行により機能する機能部として、選択受信部Ｃ１、長さ決定部Ｃ２、情報出力部Ｃ３及び評価部Ｃ４を有する。

選択受信部Ｃ１は、画像形成装置１に含まれる複数の回転部材ＲＭのうちの対象部材の選択を受信する。一例において、コントローラＣには、タッチパネルなどのユーザインターフェース９が接続されている。なお、ユーザインターフェース９は、画像形成装置１に設けられていてもよい。選択受信部Ｃ１は、ユーザインターフェース９によってユーザから入力された対象部材の選択に係る情報を受信する。一例において、ユーザインターフェース９は、対象部材の選択に関し、ユーザによる入力を受け付ける。ユーザインターフェース９は、ユーザによって選択可能な複数の回転部材ＲＭにそれぞれ対応付けられた複数の識別情報（例えば回転部材ＲＭの名称）をユーザに提示する。ユーザが回転部材を選択した場合、選択された部材を示す識別情報の表示は、選択されたことが分かるように変更され得る。

図４は、ユーザインターフェース９の画面表示の一例を示す。図４に示すように、画像形成装置１は、動作モードの一例として、「周期むら検出モード」を有している。例えば、画像形成装置１によって形成される画像にムラなどの不良が生じた場合、ユーザは画像形成装置１の「周期むら検出モード」を起動する。図４に示す例では、「検知する部材を選択して下さい」の文字が表示されており、ユーザに対して対象部材の選択を促している。

図示例では、感光体ユニット３０における感光体ドラム３１及び帯電ローラ３２と、現像ユニット１００における現像ローラ１１０及び供給オーガ１２０と、転写ユニット２０における転写ベルト２１、ドライブローラ２１ｄ、テンションローラ２１ａ、ガイドローラ２１ｃ及び一次転写ローラ２２との中からユーザが任意に対象部材を選択できるようになっている。すなわち、各部材の名称（識別情報）がチェックボックスとともに表示されている。なお、図示例では、供給オーガ１２０とガイドローラ２１ｃとがユーザによって選択されている状態が示されている。すなわち、供給オーガ１２０とガイドローラ２１ｃとに対応するチェックボックスが選択済であることを示すように変更されている。

長さ決定部Ｃ２は、選択された対象部材に応じて、画像形成装置１によって形成されるトナー像Ｅの長さを決定する。一例においては、複数の回転部材ＲＭは、それぞれ、回転特性に応じて回転する。回転特性は、例えば回転速度であってよい。回転速度は、例えば単位時間当たりの回転部材の回転数であり、一例として、１秒間当たりの回転数である回転周波数（Ｈｚ）として示される。図５は、回転部材の回転周波数の一例を示す表である。それぞれの回転部材ＲＭの有する回転周波数は、例えばコントローラＣの記憶装置にルックアップテーブルとして記憶されていてよい。長さ決定部Ｃ２は、対象部材のうちの少なくとも一つに関する回転特性（例えば回転周波数）に基づいて、トナー像Ｅの長さを決定し得る。一例の長さ決定部Ｃ２は、選択されたそれぞれの対象部材の回転周波数とそれぞれの対象部材の回転周波数に最も近い回転部材ＲＭの回転周波数との差に基づいて、解析に必要なトナー像Ｅの長さを決定する。すなわち、それぞれの対象部材の回転周波数と複数の回転部材ＲＭの回転周波数との最小差に基づいてトナー像Ｅの長さが決定される。

情報出力部Ｃ３は、決定された長さに応じてトナー像Ｅを形成するように画像形成装置１を制御するために、画像形成装置１に長さの情報を出力する。画像形成装置１に出力される長さの情報は、決定された長さのトナー像Ｅを画像形成装置１が形成するために必要な情報であればよい。画像形成装置１は、長さＬの情報に基づいて、搬送方向に長さＬの大きさを有するトナー像Ｅを転写ベルト２１上に形成する。一例においては、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの色ごとに長さＬのトナー像Ｅが転写ベルト２１上に形成される。色ごとに形成される４つのトナー像は、例えば搬送方向に連続して形成されてもよいし、互いに離間して形成されてもよい。

評価部Ｃ４は、画像形成装置１によって形成された解析用のトナー像Ｅに基づいて、選択された対象部材の状態を解析する。一例の評価部Ｃ４は、サンプリング周波数に応じてトナー濃度センサ２９からのデータに基づいてサンプリングデータを取得し、当該データの周波数解析に基づいて、選択された対象部材の状態を解析する。例えば、評価部Ｃ４は、サンプリングデータ（濃度の時間波形）をフーリエ変換したデータ（周波数スペクトル）に基づいて、選択された対象部材の状態を解析する。一例において、評価部Ｃ４は、取得されたサンプリングデータについて、クーリーテューキー型高速フーリエ変換アルゴリズム（Ｃｏｏｌｅｙ−Ｔｕｋｅｙ ＦＦＴ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に基づいて演算し、周波数スペクトルを取得する。また、評価部Ｃ４は、取得された周波数スペクトルから、対象部材の回転周波数に対応する周波数のスペクトル強度を取得する。評価部Ｃ４は、スペクトル強度が所定値以上の場合に、対応する対象部材に不具合が生じていると判定する。

長さ決定部Ｃ２について、さらに説明する。上述のように、一例の解析システムにおいては、濃度データの時間波形が高速フーリエ変換によって周波数スペクトルに変換され、当該周波数スペクトルに含まれる周波数成分に基づいて不具合の原因となる回転部材が特定されている。そのため、周波数スペクトルの周波数成分が、選択された対象部材のうちのどの部材に該当するのかを適切に判定する必要がある。例えば、周波数スペクトルに出現するピークがどの周波数に対応しているのかを判定する必要がある。

複数の対象部材が選択された場合、周波数スペクトルにおいて対象部材のピークを識別するための必要分解能は、対象部材の回転周波数と対象部材の回転周波数に最も近い回転部材の回転周波数との差となっている。一方、画像形成装置１によって形成されたトナー像Ｅから取得される周波数スペクトルにおける周波数分解能Δｆは、サンプリング周波数をｆｓ、サンプリング数をＮ、検出時間をＴ、転写ベルト２１によるトナー像の搬送速度をＰＳ、トナー像の長さをＬとすると、以下の式によって示される。周波数分解能Δｆが必要分解能より高い分解能を有するようにトナー像Ｅの長さＬが設定されることで、長さ決定部Ｃ２によって、複数の対象部材に対応するスペクトル同士を適切に識別できる。なお、サンプリング周波数ｆｓは１秒間に取得されるトナー濃度のデータの数であり、サンプリング数Ｎは形成されたトナー像Ｅから取得されるトナー濃度のデータの総数であり、検出時間はトナー濃度センサ２９がトナー像Ｅを検出するのに必要な時間である。以下の式に示されるとおり、周波数分解能Δｆは、検出時間Ｔに基づく値であるため、対象部材と長さＬとの関係もまた検出時間Ｔに基づくといえる。
Δｆ＝１／Ｔ＝ｆｓ／Ｎ＝ＰＳ／Ｌ

クーリーテューキー型高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムでは、取得されるサンプリング数Ｎが２のｎ乗（ｎは自然数）を満たすことで、計算効率が高められている。そこで、一例においては、サンプリング数が２のｎ乗を満たすようにトナー像の長さＬが決定され得る。一例として、転写ベルト２１によるトナー像Ｅの搬送速度が２８０ｍｍ／ｓであり、サンプリング周波数ｆｓが１００Ｈｚである場合、２のｎ乗を満たすサンプリング数Ｎと、周波数分解能Δｆ、検出時間Ｔ及びトナー像の長さＬとの関係は、図６の表に示される。一例のコントローラＣは、図６に示す関係をルックアップテーブルとして記憶していてよい。

長さ決定部Ｃ２は、選択された対象部材の回転周波数（Ｈｚ）に基づいて、必要分解能を導出する。例えば、長さ決定部Ｃ２は、選択された対象部材のそれぞれの回転周波数の値とそれぞれの回転周波数に最も近い回転部材の回転周波数との差を導出し、その最小差を、必要分解能として導出する。

続いて、長さ決定部Ｃ２は、ルックアップテーブルにアクセスすることによって、必要分解能を満足する最大の周波数分解能Δｆとなる長さＬを導出する。例えば、選択された対象部材が、２．９６Ｈｚの回転周波数を有する感光体ドラム３１と、３．５７Ｈｚの回転周波数を有するドライブローラ２１ｄとの場合、長さ決定部Ｃ２は、必要分解能としてドライブローラ２１ｄの回転周波数とテンションローラ２１ａの回転周波数との差である０．１８Ｈｚを導出する。そして、０．１８Ｈｚを満足する最小の周波数分解能Δｆ（すなわち０．０９８Ｈｚ）となるトナー像の長さＬ（すなわち２８６７ｍｍ）を導出する。

また、一例として、長さ決定部Ｃ２は、現像ユニット１００を構成する回転部材が対象部材として選択されている場合に、現像ユニット１００の回転速度を変更させることで、必要分解能を低くしてもよい（すなわち、必要分解能の値を大きくしてもよい）。すなわち、長さ決定部Ｃ２は、回転周波数の差が大きくなるように、回転部材の回転周波数を調整してもよい。図７は、一例の長さ決定部Ｃ２を有するコントローラＣによる動作を示すフロー図である。図７に示すように、コントローラＣでは、まず、選択受信部Ｃ１によって、ユーザが選択した対象部材の情報が取得される（ステップＳ１１）。

長さ決定部Ｃ２は、まず、周波数分解能の値を初期化する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、初期化によって、設定可能な値の中で最も大きな値をもつ周波数分解能が初期値として設定される。また、長さ決定部Ｃ２は、周波数変更率を初期化する（ステップＳ１３）。周波数変更率は、長さ決定部Ｃ２の決定に従って画像形成装置１で変更される現像ユニット１００の回転周波数の変化率である。ステップＳ１３では、回転周波数が変更されないように、初期化によって、周波数変更率が「１」に設定される。

続いて、長さ決定部Ｃ２は、必要分解能を導出する（ステップＳ１４）。例えば、長さ決定部Ｃ２は、選択された対象部材のそれぞれの回転周波数の値とそれぞれの回転周波数に最も近い回転部材の回転周波数との差を導出し、その最小差を、必要分解能として導出する。

長さ決定部Ｃ２は、導出された必要分解能の値が周波数分解能の値以上であるかを判定する（ステップＳ１５）。必要分解能の値が周波数分解能の値以上である場合、すなわち、設定された周波数分解能が必要分解能よりも高いか同じ場合、周波数分解能に応じたトナー像の長さを導出する（ステップＳ１６）。

一方、ステップＳ１５において、必要分解能の値が周波数分解能の値より小さい場合、すなわち、設定された周波数分解能が必要分解能よりも低い場合、周波数変更範囲内で、必要分解能≧周波数分解能が成立するか否かが判定される（ステップＳ１７）。周波数変更範囲は、例えば、現像ユニットに過剰な負荷を与えない条件で予め設定された、現像ユニット１００において設定可能な回転周波数の範囲（上限及び下限）であってよい。長さ決定部Ｃ２は、現像ユニット１００を構成する回転部材ＲＭの回転周波数を設置可能な上限及び下限に変更した場合に、必要分解能≧周波数分解能が成立するか否かを判定する。

判定の結果、必要分解能≧周波数分解能が成立しない場合には、周波数分解能が高くなるように設定される（ステップＳ１８）。すなわち、周波数分解能の値が小さくなるように設定される。図６の表が参照される場合、判定前の周波数分解能が例えば１．５６３Ｈｚであったとすると、次に値の小さい０．７８１Ｈｚが周波数分解能として設定される。この場合、再びステップＳ１５の処理に戻る。

ステップＳ１７の結果、必要分解能≧周波数分解能が成立する場合には、周波数変更率が調整される（ステップＳ１９）。一例では、調整される周波数変更率は、必要分解能≧周波数分解能が成立する、最も小さな値であってよい。すなわち、必要分解能＝周波数分解能となるように、周波数変更率が調整されてもよい。

周波数変更率が調整されると、長さ決定部Ｃ２は、対象部材の回転周波数を取得する（ステップＳ２０）。すなわち、対象部材のうち、現像ユニット１００を構成する対象部材の回転周波数を周波数調整率の分だけ変更し、変更後の回転周波数を取得する。そして、長さ決定部Ｃ２は、周波数分解能に応じたトナー像の長さＬを導出する（ステップＳ１６）。なお、周波数調整率に基づいて調整された回転周波数は、画像形成装置１に出力される。すなわち、画像形成装置１は、トナー像を形成する際に、変更後の回転周波数で現像ユニット１００を動作させる。

上記各ステップが実行されることにより、長さ決定部Ｃ２は、現像ローラ１１０に過度な負担をかけない範囲で、解析に必要なトナー像の長さＬをより小さく決定できる。例えば、選択された対象部材が、２．９６Ｈｚの回転周波数を有する感光体ドラム３１と、７．６１Ｈｚの回転周波数を有する供給オーガ１２０とである場合を例として、上記ステップの補足的な説明をする。この場合、供給オーガ１２０の周波数である７．６１Ｈｚと対象部材ではないガイドローラ２１ｃの周波数である７．４３Ｈｚとの差が、最も小さくなる。回転周波数が調整されないとすると、必要分解能は０．１８Ｈｚである。そのため、０．１８Ｈｚよりも小さい値である０．０９８Ｈｚの周波数分解能Δｆに対応する２８６７ｍｍがトナー像の長さＬとして導出される（図６参照）。一方、供給オーガ１２０の回転周波数が７．６２５Ｈｚ（１００．２％）になると、すなわち、周波数調整率が＋０．２％となると、必要分解能は０．１９５Ｈｚまで低下する。この場合、０．１９５Ｈｚの周波数分解能に対応する１４３４ｍｍがトナー像の長さＬとして導出される。この例は、図７のフロー図で考えると、ステップＳ１５において周波数分解能が０．１９５Ｈｚになるまで、ステップＳ１５、ステップＳ１７、ステップＳ１８の流れを繰り返すことに相当する。

上述の回転部材ＲＭは、転写ユニット２０（図１参照）における転写ベルト（搬送部材）２１、ドライブローラ２１ｄ、テンションローラ２１ａ、ガイドローラ２１ｃのように、複数のカラーに共通する共通部材と、感光体ドラム３１、帯電ローラ３２、現像ローラ１１０、供給オーガ１２０及び一次転写ローラ２２のように複数のカラーのそれぞれに対応するカラー用部材とに分けられる。例えば、コントローラＣは、選択された複数の対象部材に共通部材が含まれる場合、いずれか２つ以上のカラーに対応するトナー像の長さ同士を足した長さが、共通部材の周長より短くないように、トナー像Ｅの長さＬを決定してもよい。

一例として、長さ決定部Ｃ２は、転写ベルト２１が対象部材として選択されている場合に、図８のフロー図に示す動作を実行してもよい。転写ベルト２１は、他の回転部材ＲＭに比べて、一周の長さが大きい場合がある。例えば、長さ決定部Ｃ２によって決定されたトナー像の長さＬが転写ベルト２１の長さよりも小さい場合、形成されたトナー像によって転写ベルト２１の解析を実行することが困難となる。そこで、転写ベルト２１が対象部材として選択された場合には、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色に対応する４つのトナー像を連続した一つのトナー像として転写ベルト２１の解析に利用してもよい。

転写ベルト２１が対象部材として選択されている場合、一例の長さ決定部Ｃ２は、ステップＳ１１〜ステップＳ２０の工程に基づいて、トナー像の長さＬを決定する（ステップＳ３１）。そして、長さ決定部Ｃ２は、決定されたトナー像の長さの４倍よりも転写ベルト２１の長さ（周長）が大きいか否かを判定する（ステップＳ３２）。判定の結果、転写ベルト２１の長さが決定されたトナー像の長さＬの４倍以下の場合には、決定されたトナー像の長さＬを対象部材の回転周波数の値と共に画像形成装置１に出力する。一方、転写ベルト２１の長さが、トナー像の長さＬの４倍よりも大きいと判定された場合、決定されたトナー像の長さＬの２倍の長さを新たなトナー像の長さＬとして決定し（ステップＳ３３）、再びステップＳ３２の工程に戻る。すなわち、周波数分解能Δｆが一段階高く設定される。

このように、転写ベルト２１が対象部材として選択されている場合、導出されるトナー像の長さＬは、必要分解能よりも高い周波数分解能Δｆに対応しているだけでなく、長さＬの４倍の大きさが転写ベルト２１の長さよりも大きいことを満たす。この場合、図９に示されるように、画像形成装置１では、それぞれ決定された長さＬとなるように形成された４色のトナー像Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が連続して形成される。この場合、評価部Ｃ４では、それぞれの色のトナー像Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４から取得されるトナー濃度のデータに基づいて、各色に対応する対象部材（すなわち転写ベルト以外の部材）の判定が実行される。また、４色のトナー像Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が連続して形成される長さ４Ｌのトナー像ＥＴのトナー濃度のデータに基づいて、転写ベルト２１の判定が実行される。なお、転写ベルト２１の長さは４Ｌよりも小さいが、図９では、理解の容易のために、転写ベルト２１を無限長として表現している。また、４つの全てのトナー像Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が繋ぎ合わされたトナー像ＥＴが共通部材の解析に利用される例を示したが、必ずしも複数のカラーに対応するトナー像を全て繋ぎ合わせる必要はなく、いずれか２つ以上のトナー像を足し合わせたトナー像が共通部材の解析に利用されてもよい。

以上の説明のとおり、一例の画像形成システムＳでは、トナー濃度センサ２９によって取得されるサンプリングデータが周波数解析されることによって、複数の回転部材ＲＭのいずれかが画像不良の原因となる部材として特定され得る。トナー濃度センサ２９によって検出されるトナー像Ｅの長さＬは、ユーザによって選択された対象部材に基づいて決定される。すなわち、コントローラＣは、選択された対象部材に応じて、トナー像Ｅの長さを変更し得る。

例えば、対象部材を選択する機能を有さない画像形成システムの場合、全ての回転部材が解析の対象となる。この場合、回転周波数の差が最小となる２つの回転部材同士を判別できるように、常に、所定の長さのトナー像を形成する必要がある。この場合、本来不要である長いトナー像を形成することで、トナー像が過剰に消費されたり、回転部材が過剰に消耗されたりする可能性がある。上述のように、一例の画像形成システムでは、解析に利用されるトナー像Ｅの長さを、選択された対象部材に応じた最適な長さにすることができる。一例においては、周波数解析に適した長さのなかで、最小の長さとなるようにトナー像の長さが決定される。これは、トナーの消費、及び、回転部材ＲＭの消耗を抑制する。

選択された対象部材と形成されたトナー像Ｅの長さＬと間の関係は、周波数分解能Δｆに基づいている。周波数分解能Δｆは、トナー像Ｅの検出時間（時間窓長）に基づく値である。そのため、解析のために形成されるトナー像Ｅの長さＬは、検出時間に基づいて、過不足なく決定され得る。

複数の回転部材ＲＭは、それぞれ回転特性（回転周波数）に応じて回転し、コントローラＣは、ユーザによって選択されたそれぞれの対象部材の回転周波数と回転部材の回転周波数との最小差に基づいて、トナー像Ｅの長さＬを決定する。この回転周波数の最小差は、対象部材と対象部材の回転周波数に最も近い回転周波数を有する回転部材とを周波数解析で区別するために必要な分解能に相当する。そのため、回転周波数の最小差に基づいて長さＬが決定されることで、対象部材のスペクトルを確実に識別することができる。

コントローラＣは、回転周波数の最小差が大きくなるように、回転部材の回転周波数を調整してもよい。この構成では、必要分解能を低く変更することが可能となる。この場合、解析に必要なトナー像Ｅの長さＬを小さくできる場合がある。

回転周波数が調整された場合、コントローラＣは、トナー像Ｅの長さＬの情報と共に、調整された対象部材の回転周波数を画像形成装置１に出力する。これにより、画像形成装置１は、調整された回転周波数が反映された状態でトナー像Ｅを形成することができる。

画像形成システムＳは、対象部材の選択に関し、ユーザによる入力を受け付けるユーザインターフェース９を含んでいる。例えば、ユーザインターフェース９は、ユーザによって選択可能な複数の回転部材にそれぞれ対応付けられた複数の識別情報（部材の名称）をユーザに提示する。これにより、ユーザは簡便に対象部材の選択を入力することができる。

ユーザインターフェース９では、ユーザによって選択された対象部材に対応する識別情報の表示が変更される。ユーザは、ユーザインターフェース９の表示によって、自身が選択した対象部材を容易に確認できる。

一例では、トナー像Ｅの長さＬは、ルックアップテーブルにアクセスすることによって決定される。この構成では、コントローラＣにおける演算処理の負担が軽減され得る。なお、一例においては、図６に示すようなルックアップテーブルを参照して長さＬを導出する例を示したが、コントローラＣは、回転周波数、サンプリング数、搬送速度等の各種パラメータに基づいて長さＬを演算によって導出してもよい。また、コントローラＣは、選択された対象部材の組み合わせと、トナー像Ｅの長さＬとの関係が記述されたルックアップテーブルを有しており、当該ルックアップテーブルにアクセスして長さＬを導出してもよい。

以上、本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴が、必ずしも、いずれか一つの特定の例及び実施形態によって達成される又は含まれるわけではないことは理解されたい。実際、本明細書において様々な例を示したが、これらの例の配置及び詳細を修正することができることは明らかである。以上のように、ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての修正及び変形を請求する。

例えば、トナー濃度センサとして、画像形成に用いられる複数の色を識別可能なカラーセンサが用いられてもよい。この場合、例えば、マゼンタ、イエロー、シアンによるトナー像を互いに重ねて形成してもよい。各色が重畳されたトナー像からそれぞれの色ごとにサンプリングデータを取得できるので、色ごとに対応する対象部材の解析を行うことができる。

また、例えば、４色のトナーに対応する４つの現像ユニットの回転周波数を互いに異なるように調整してもよい。この場合、それぞれの現像ユニットに対応するピークの周波数を互いに異ならせることができる。これにより、４色のトナー像を互いに重ねて形成しても、取得された周波数スペクトルからそれぞれの色に対応するピークを特定することができる。

上述の画像形成システムでは、サンプリング周波数ｆｓが予め１００Ｈｚに設定されている。この場合、ＦＦＴによって得られる周波数スペクトルにおける周波数の最大値ｆｍは、サンプリング周波数ｆｓの二分の一である５０Ｈｚとなる。すなわち、サンプリング周波数ｆｓが１００Ｈｚの場合、解析の対象となる部材の回転周波数は５０Ｈｚ以下である必要がある。図４に示される各部材の回転周波数は、通常、５０Ｈｚ以下であるため、周波数の最大値ｆｍを超えることはない。もし、５０Ｈｚ以上の回転周波数を有する部材が対象部材として選択される場合には、サンプリング周波数ｆｓをより高く設定してもよい。図１０は、サンプリング周波数ｆｓが２００Ｈｚの場合におけるサンプリング数Ｎと、周波数分解能Δｆ、検出時間Ｔ及びトナー像の長さＬとの関係を示すテーブルである。図１０に示すように、サンプリング周波数ｆｓが２００Ｈｚの場合には、サンプリング周波数ｆｓが１００Ｈｚの場合に比べて（すなわち図６に比べて）、サンプリング数Ｎが２倍になっている。サンプリング周波数ｆｓが２００Ｈｚに設定された場合、ＦＦＴ後の周波数の最大値ｆｍは１００Ｈｚとなるため、サンプリング周波数ｆｓが１００Ｈｚの場合に比べて、より高い回転周波数を有する部材を解析の対象とすることができる。そこで、一例の画像形成システムでは、複数のサンプリング周波数ｆｓに対応した複数のルックアップテーブルを有していてもよい。さらに、一例の画像形成システムでは、複数の対象部材の回転周波数の中で最も高い回転周波数をｆｒとした場合、ｆｍ≧ｆｒとなるように、サンプリング周波数ｆｓを自動的に選択してもよい。このような構成によれば、必要にして十分な高さのサンプリング周波数ｆｓを選択ことができる。最適なサンプリング周波数ｆｓが選択されることによって、ＦＦＴにおける演算の負荷を低減できる。

また、例えば、回転部材ＲＭの一部を新品に交換した直後の場合、当該交換済みの回転部材ＲＭに不具合が生じている可能性は低い。そのため、ユーザは、交換済みの回転部材以外の部材を対象部材として選択してもよい。この場合、選択されていない回転部材の回転周波数は、周波数スペクトルに出現しない可能性が高い。そこで、一例の長さ決定部Ｃ２は、選択されたそれぞれの対象部材の回転周波数の差に基づいて、解析に必要なトナー像Ｅの長さを決定してもよい。すなわち、選択されていない回転部材の回転周波数を考慮せずに、解析に必要なトナー像Ｅの長さを決定してもよい。この場合、回転周波数の最小差が大きくなることによって、トナー像の長さが短くなることが期待される。

また、一例の画像形成システムでは、ＦＦＴを用いて周波数解析を実行する例を示したが、ＦＦＴに限定されず、他のフーリエ変換を用いて周波数解析が実行されてもよい。

また、回転部材の回転特性として回転周波数を例示したが、回転特性は、部材が１回転するのに必要な時間である回転周期、部材が単位時間に回転する角度である回転角速度等であってもよい。

Claims (15)

1. 解析のためのトナー像を形成する画像形成装置であって、搬送方向に前記トナー像を搬送する搬送部材を含んだ複数の回転部材を含む、前記画像形成装置と、
   前記複数の回転部材のうちの対象部材の選択を受信し、受信した前記対象部材の選択結果に応じて、前記搬送方向における前記トナー像の長さを決定し、決定された前記長さに応じて前記トナー像を形成するように前記画像形成装置を制御するために前記画像形成装置に前記長さの情報を出力するコントローラと、を備える画像形成システム。
2. 前記コントローラは、複数の前記対象部材の選択を受信し、受信した複数の前記対象部材の選択結果に応じて前記トナー像の長さを決定する、請求項１に記載の画像形成システム。
3. 前記複数の回転部材は、それぞれの回転特性に応じて回転し、
   前記コントローラは、複数の前記対象部材の選択を受信し、受信した複数の前記対象部材のうちの少なくとも一つの前記対象部材に関する前記回転特性を含む情報に基づいて、前記トナー像の前記長さを決定する、請求項１に記載の画像形成システム。
4. 前記回転特性は、回転周波数、回転周期及び回転角速度のいずれかを含む、請求項３の記載の画像形成システム。
5. 前記回転特性は、回転周波数を含み、
   前記コントローラは、選択されたそれぞれの前記対象部材の前記回転周波数と前記複数の回転部材の前記回転周波数との最小差に基づいて、前記トナー像の前記長さを決定する、請求項３に記載の画像形成システム。
6. 前記コントローラは、前記回転周波数の前記最小差が大きくなるように、前記複数の回転部材のいずれかの前記回転周波数を調整する、請求項５に記載の画像形成システム。
7. 前記コントローラは、前記トナー像の前記長さの情報と共に、調整された前記回転部材の前記回転周波数を出力する、請求項６に記載の画像形成システム。
8. 前記対象部材の選択に関し、ユーザによる入力を受け付けるユーザインターフェースをさらに含む、請求項２に記載の画像形成システム。
9. 前記ユーザインターフェースは、ユーザによって選択可能な前記複数の回転部材にそれぞれ対応付けられた複数の識別情報をユーザに提示する、請求項８に記載の画像形成システム。
10. 前記回転特性は、回転周波数を含み、
    前記コントローラは、複数の前記対象部材の選択を受信し、選択されたそれぞれの前記対象部材の前記回転周波数の差に基づいて、前記トナー像の前記長さを決定する、請求項３に記載の画像形成システム。
11. 前記搬送方向に搬送される前記トナー像の濃度を検出するセンサをさらに含み、
    前記コントローラは、前記センサが検出した前記濃度のデータを取得し、当該濃度のデータに基づいて、選択された前記対象部材の状態を解析する、請求項１に記載の画像形成システム。
12. 前記コントローラは、前記濃度のデータをフーリエ変換したデータに基づいて、選択された前記対象部材の状態を解析する、請求項１１に記載の画像形成システム。
13. 前記複数の回転部材は、複数のカラーに共通する共通部材と、前記複数のカラーのそれぞれに対応する複数のカラー用部材と、であり、
    前記コントローラは、選択された複数の前記対象部材に前記共通部材が含まれる場合、いずれか２つ以上の前記カラーに対応する前記トナー像の前記長さ同士を足した長さが、前記共通部材の周長より短くないように、前記トナー像の前記長さを決定する、請求項２に記載の画像形成システム。
14. 複数の回転部材を含む画像形成装置のための非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    前記画像形成装置の前記複数の回転部材のうちの対象部材の選択を受信し、
    受信した前記対象部材の選択結果に応じて、前記画像形成装置によって形成されるトナー像の長さを決定し、
    決定された前記長さに応じて前記トナー像を形成するように前記画像形成装置を制御するために前記画像形成装置に前記長さの情報を出力する、ことをコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された、記録媒体。
15. 前記トナー像の長さは、ルックアップテーブルにアクセスすることによって決定される、請求項１４に記載の記録媒体。

Images