JP5251072B2 - 検出装置、画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1記載の技術において濃度を検出するセンサは、正反射光と拡散反射光との両方を検出可能な構成である必要があるため、製造乃至調達コストがかかり、設置スペースも大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、従来よりも簡易な構成で迅速にパターン画像を検出することを目的とする。
本発明の第2の検出装置において、前記第2の検出手段は、前記第1の検出手段を挟む位置に少なくとも2つ配置され、且つ、これらの前記第2の検出手段は、互いに同一色且つ同一濃度の前記第2の濃度検出画像の濃度を検出するようにしてもよい。
また、本発明の第1の検出装置において、前記第1の濃度検出画像が黒色以外の色のトナーの濃度を検出するための画像であり、前記第1の検出手段は、前記第1の濃度検出画像からの拡散反射光、または前記第1の濃度検出画像からの反射光のうち第1の偏向手段によって分離された拡散反射光成分を受光し、前記第2の濃度検出画像が黒色のトナーの濃度を検出するための画像であり、前記第2の検出手段は、前記第2の濃度検出画像からの正反射光、または前記第2の濃度検出画像からの反射光のうち第2の偏向手段によって分離された正反射光成分を受光するようにしてもよい。
また、本発明の第2の検出装置において、前記第1の検出手段は、前記第1の濃度検出画像からの正反射光、または前記第1の濃度検出画像からの反射光のうち第1の偏向手段によって分離された正反射光成分を受光し、前記第2の検出手段は、前記第2の濃度検出画像からの拡散反射光、または濃度検出画像からの反射光のうち第2の偏向手段によって分離された拡散反射光成分を受光するようにしてもよい。
また、本発明の第1の検出装置において、前記像保持体において、前記第1の検出手段を挟む位置に、前記第2の検出手段が少なくとも2つ配置されていてもよい。
(1)第1実施形態
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
(1−1)構成
図1は、画像形成装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。図1に示すように、画像形成装置100は、画像形成部1と、検出部2と、制御部3と、記憶部4と、UI(User Interface)部5と、通信部6とを備えている。
画像形成部1は、供給された原稿画像データに基づいてシートに画像を形成する。検出部2は、後述する各種のパターン画像に光を照射して反射光を受光し、その受光量に応じて画像の濃度や位置を検出して、その検出結果を出力する。制御部3は、装置全体を制御するCPU(Central Processing Unit)や作業用のワークエリアを提供するRAM(Random Access Memory)および各種制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)を備え、制御プログラムに記述された手順に従って演算処理を行う。記憶部4は、HDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置を備え、各種データを記憶する。UI部5は、タッチパネルや各種ボタンを備え、ユーザからの操作を受け付けるとともに、画像や音声により情報の通知を行う。通信部6は、ネットワークを介して通信を行うためのインターフェース装置である。通信部6は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して、図示せぬコンピュータ等の外部装置から画像データを受信する。
なお、以下では、濃度検出パターン画像と位置検出パターン画像とを特に区別する必要がない場合には、これらを「パターン画像」と総称する。
また、このパターン画像列G1を挟む位置に、中間転写ベルト15の表面の移動方向に沿って配置された位置検出パターン画像およびブラックの濃度検出パターン画像からなるパターン画像列G2が計2列形成される。このパターン画像列G2に含まれる、矩形領域で示した各パターン画像の「K」はブラックを表し、末尾の数字は上記と同様に濃度の違いを表している。
なお、以下では同じ構成である第2検出センサ32aと32bとを特に区別する必要がない場合には、「第2検出センサ32」と総称する。
図4は、第1検出センサ31の構成を説明する図である。第1検出センサ31は、発光素子311と、受光素子312と、A/D変換回路313とを備えている。発光素子311は、例えばLED(発光ダイオード)であり、入射角θ1で中間転写ベルト15の表面に対して光を照射する位置に設けられている。受光素子312は、発光素子311がパターン画像に光を照射したときの反射光を、反射角θ2(ただし、θ1≠θ2)で受光する位置に設けられており、受光した反射光の量に応じた大きさの電圧を出力する。A/D変換回路313は、受光素子312によって出力された電圧に対して、A/D変換を施して、制御部3に出力する。このように、発光素子312が照射する光の入射角と異なる反射角の反射光を受光する方式を、以下では「第1検出方式」という。この第1検出方式においては、受光素子312は、拡散反射光を主に含んでいる反射光を受光する。受光素子312は、第1検出方式に従って反射光を受光すると、濃度検出パターン画像がブラックでないトナー象(つまり、C、M、Y)である場合には、その濃度に応じて拡散反射光成分が変化するため、受光量に基づいて濃度を検出することができる。ブラックの場合は、トナーに照射された光は吸収されてしまうので、拡散反射光成分では正確に濃度を読み取ることができない。
次に、画像形成装置100が行うセットアップ処理の手順について、図6のフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、制御部3は、セットアップ処理を行うタイミングであるか否かを判断する(ステップSA1)。セットアップを行うタイミングとは、例えば、画像形成装置1の電源がONされたときや、トナーの補給時や部材の交換時、温度や湿度などの環境の急激な変化があった場合や、予め決められた所定の期間ごと(例えば1日に1回など)や、所定枚数印刷したときなど、画像の濃度のずれや位置のずれの変化が現れやすいタイミングで行うことが好ましい。
また、図3に示したように、第1の検出センサ31と第2検出センサ32とが、Kと、Y,M,Cとを分担して濃度を読み取るから、読み取り処理に要する時間を従来よりも短縮することができる。さらに、第2の検出センサ32がパターン画像を読み取る時間が、第1の検出センサ31がパターン画像を読み取る時間に比べて長い場合、第1の検出センサ31で読み取るパターン画像を多く作成し、1色についてより多くの濃度の濃度検出パターン画像を読み取ることができる。例えば、ブラックの濃度検出パターン画像を4個として、C,M,Yの数を5個ずつにしても、パターン画像の検出に要する時間を長くすることなく、トナー像の濃度ずれをより精度良く検出することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態において、検出部2以外の構成は、上述した第1実施形態の画像形成装置1と同じである。
図7は、中間転写ベルト15の表面に形成されるパターン画像と検出部2aの構成とを模式的に表した図である。図7に示したように、中間転写ベルト15の表面の主走査方向の中央付近の位置には、その表面の移動方向に沿って、Kの濃度検出パターン画像からなるパターン画像列G1aが形成される。また、このパターン画像列G1aを挟む位置には、中間転写ベルト15の表面の移動方向に沿って位置検出パターン及びC、M、Yの画像濃度検出パターン画像からなる2列のパターン画像列G2aが形成される。
なお、以下では同じ構成である第1検出センサ31aと31bとを特に区別する必要がない場合には、「第1検出センサ31」と総称する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、検出センサによる検出結果に基づいて、セットアップ処理において、装置内に何らかの異常が発生していると判断した場合には、セットアップの一部または全ての過程を中止する。
本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成部1以外の構成は上述した第1実施形態の画像形成装置100と同じであるが、図8に示したように、画像形成部1aは、いわゆるロータリー方式の現像装置により構成されている。
次に、本実施形態のセットアップ処理の手順について、図10のフローチャートおよび図9を用いて、セットアップ処理の流れを時系列的に表した図を参照しつつ説明する。
ここで、制御部3は、濃度DNが最低基準濃度TL1(第2の濃度)よりも低いと判断すれば(ステップSB2;YES)、ステップSB6に進む。一方、制御部3は、濃度DNが最高基準濃度TL1(第2の濃度)よりも低くないと判断すると(ステップSB2;NO)、検出センサには異常は発生していないことになる。また、検出センサの異常検出の為に濃度を読み取られる部位は、基準となる濃度を有していれば、例えば基準板等の別途設けられた部材であってもよい。
一方、制御部3は、差分ΔDが基準値よりも小さいと判断すると(ステップSB5;NO)、通常のセットアップ処理を行うと判断し、上述した第1および第2実施形態で説明したような方法で補正量を求め、補正量に基づいて画像を形成させる。
また、本実施形態では、現像装置の構成をロータリー方式にしているので、例えば図10のステップSB4で濃度検出パターン画像の濃度から画像形成部1aの異常を検知した場合に、この後に形成されるパターン画像の形成を中止する際の効果は、タンデム型の現像装置よりも大きい。図9に示したように、ロータリー方式の現像装置の場合、タンデム型の現像ユニットと異なり、各色別々にパターン画像を形成する必要があるため、複数の色が異なる濃度検出パターン画像を形成する場合に、形成する画像の色を変えるときの時間を要する。これにより、図9の矢印rで図示したような、各色のパターン画像間に比較的大きな間隔ができる。よって、制御部3が画像形成部1aの異常を検知して、これに対応するパターン画像の形成を中止させる場合には、ロータリー方式の現像ユニットの方が、より多くのパターン画像の形成を中止でき、これによって生産性の低減が少なくて済む。
以上に説明した実施形態の内容を以下のように変形してもよい。これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。
(4−1)変形例1
上述した実施形態において、第1検出センサ31は、第1検出方式に従って拡散反射光を主に含む反射光を受光して、パターン画像の濃度および位置を検出していたが、これに代えて、偏向素子により正反射光成分を検出するようにした検出センサ(第3検出センサ33)を用いても良い。
図11は、第3検出センサ33の構成を説明する図である。第3検出センサ33は、発光素子331と、受光素子332と、A/D変換回路333と、偏向素子334とを備える。各素子の構成は、第1検出方式に従う第2検出センサ32とほぼ同じである。発光素子331は入射角θ1で中間転写ベルト15の表面に対して光を照射する。受光素子332は、発光素子321がパターン画像に光を照射したときの反射光を、入射角と同じ反射角θ3で受光する位置に設けられており、受光した反射光の量に応じた大きさの電圧を出力する。A/D変換回路333は、受光素子332によって出力された電圧に対して、A/D変換を施してから電圧を出力する。偏向素子334は、反射光の光路上に設けられた特定の偏向面の光を透過するフィルタであって、反射光を拡散反射光成分I1と正反射光成分l2とに分離する。これにより、受光素子332は、反射光のうち拡散反射光成分I1のみを受光する。
ブラックでない色のトナーTによってパターン画像が形成されている場合、受光素子332が受光する光には、中間転写ベルト15の表面のトナーからの拡散反射光成分I1と、その近傍のトナーTがない位置からの正反射光成分I2とが含まれる。
より具体的に、図12に示した画像の濃度と、正反射光成分および拡散反射光成分の光量との関係を概略的に表したグラフを用いて説明する。図12に示したように、ブラックでない色のトナーで画像が形成された領域では、正反射光成分は濃度が高くなるにつれて光量が単調減少していくのに対し、拡散反射光成分I1は濃度が高くなるにつれて光量が単調増加する。よって、図12に示したように、画像の濃度と、受光素子332へと向かう拡散反射光成分I1と正反射光成分I2とを含む反射光の光量との関係は、高濃度の領域においてグラフがバスタブ型のような曲線を描き、濃度が高くなるにつれて反射光の光量が減少した後、増加している。これでは、反射光の光量から画像の濃度を一意に特定することが難しい。
上述した実施形態では、濃度および位置を検出するセンサ(第1実施形態における第2検出センサ32aおよび32b、第2実施形態における第1検出センサ31aおよび31b)は、両方のセンサが濃度検出パターン画像の濃度を検出していたが、いずれか一方のみが濃度を検出するようにしてもよい。このとき、検出に用いないパターン画像も形成しなくてよい。この場合にも、制御部3は、目標とする濃度からの濃度ずれを検出できるから、例えば濃度ずれを精密に補正する必要がない場合などには、処理に要する時間の為にこのように動作させてもよい。
上述した実施形態では、図3および7に示したパターン画像列を一例として説明したが、濃度検出パターン画像と位置検出パターン画像との順序が逆であってもよいし、色ごとの配置方法もこれらに限らない。また、パターン検出画像の濃度が異なっていてもよいし、位置検出画像の形状は線分で表されていたが、V字形状のものであってもよい。
この場合において、第1検出センサ31によって濃度が検出されるパターン画像列G1は、第2検出センサ32によって検出されるパターン画像列G2よりも、多くの濃度の濃度検出パターン画像を有してもいてもよいし、濃度の階調を表す階調数が多くてもよいし、網状や列状等のスクリーン数が多くてもよく、少なくともいずれかの条件を満たしていればよい。このような構成にしても、セットアップ処理に要する時間を長くすることなく、さらにずれ量の検出や算出する補正量の精度を向上させることができる。
上述した実施形態では、第1検出方式に従う第1検出センサ31がブラック以外のトナー像の濃度を読み取る際には、所定の濃度以上の濃度検出パターン画像のみを読み取るようにしてもよい。このような構成によれば、濃度が低いトナー像については、多少の濃度ずれが現れても高濃度のそれに比べると目立ちにくいから、濃度ずれを目立たせることなく、画像形成装置が行うセットアップ処理の内容を減らすことができる。
上述した実施形態において、第1検出方式のセンサがブラックの位置検出画像の位置を検出する場合、当該位置検出画像の下地としてC、M、Yのいずれか1色で塗りつぶしておいてもよい。このようにすれば、ブラックとその他の色からの拡散反射光成分の差かから、第1検出方式に従う第1検出センサ31であってもブラックのトナー像の位置ずれを精度良く検出することができる。
上述した実施形態では、画像の濃度ずれおよび位置ずれを検出して補正する場合について説明したが、近年の画像形成装置においては画像の濃度を検出することのできるセンサを用いて、感光体の感度の感度や帯電電位、現像バイアスの大きさ、トナーの空検知や露光電位のずれなどを検出するものが知られている。よって、第1または第2検出方式に従うセンサによる検出内容に基づいて、制御部3が目標値からのずれを検出できるのであれば、様々な原因による画像劣化を補正するための補正量を求めることができる。
上述した第3実施形態では、中間転写ベルト15の表面の濃度(パターン画像の濃度も含む)を読み取る場合、制御部3が検出センサによる検出結果に異常が発生すると判断した場合にも、一定時間が経過した後に行った検出結果に基づいて異常が発生していないと判断したら、再び通常のセットアップ処理を行う構成としてもよい。このような構成にすれば、何らかの原因により、制御部3が誤って画像形成部1aに異常が発生すると判断した場合にも、次回以降のセットアップ処理を通常通り行うことができる。
上述した第3実施形態におけるセットアップ処理の全てまたは一部中止の条件は、上述した実施形態のものに限らない。例えば、制御部3は、或る色のパターン画像の濃度に異常が発生すると判断した場合であっても、全ての色に関するセットアップ処理をすべて中止するようにしてもよい。また、制御部3は、或る色のパターン画像の濃度に異常が発生すると判断した場合に、その色の位置検出パターン画像の形成も中止するようにしてもよい。つまり、全てのセットアップ処理のうち、制御部3によって発生していると判断された画像形成部1aの異常の内容が大きく影響する処理のみを中止し、さほど影響がない処理についてはそのまま実行すればよい。
上述した実施形態では、中間転写ベルト15において、濃度のみを検出する検出センサを挟む位置に、濃度及び位置を検出する2つの検出センサを設ける構成であったが、もちろんこれよりも多い数であってもよい。この場合、各パターン画像列においても、検出センサに合わせた構成となる。この構成においても、濃度検出と、濃度検出および位置検出とを同時に行うことになるので、実施形態と同様の効果を得ることができる。
上述した実施形態においては、検出装置を一体に構成した画像形成装置を例示して説明したが、例えば、検出装置に相当する構成のみを着脱自在なオプション装置として構成してもよい。すなわち、この検出装置は、上述した検出部2または2aと制御部3とを備え、外部装置である画像形成装置によって形成されたパターン画像に基づいて、画像の濃度ずれや位置ずれを検出すればよい。また、濃度ずれおよび位置ずれを補正する機能を有する画像処理装置に、検出装置を装着させる構成であってもよい。
Claims (9)
- 光を照射する照射手段と、
像保持体に形成された第1の濃度検出画像に対応する位置に設けられ、拡散反射光成分を含む光を検出する第1の検出方式に従って、前記照射手段から当該第1の濃度検出画像に光が照射されたときの反射光を受光し、その受光量に応じて前記第1の濃度検出画像の濃度を検出してその検出結果を出力する第1の検出手段と、
前記像保持体に形成された第2の濃度検出画像及び位置検出画像に対応する位置に設けられ、正反射光成分を含む光を検出する第2の検出方式に従って、前記照射手段から前記第2の濃度検出画像又は前記位置検出画像に対して光が照射されたときの反射光を受光し、その受光量に応じて前記第2の濃度検出画像の濃度と、前記位置検出画像の位置を検出して、それらの検出結果を出力する第2の検出手段と
を備え、
前記第1の検出手段が前記第1の濃度検出画像の濃度を検出する期間に、前記第2の検出手段が前記位置検出画像の位置を検出する
ことを特徴とする検出装置。 - 光を照射する照射手段と、
像保持体に形成された黒色の第1の濃度検出画像に対応する位置に設けられ、正反射光成分を含む光を検出する第1の検出方式に従って、前記照射手段から当該第1の濃度検出画像に光が照射されたときの反射光を受光し、その受光量に応じて前記第1の濃度検出画像の濃度を検出してその検出結果を出力する第1の検出手段と、
前記像保持体に形成された黒色でない第2の濃度検出画像及び位置検出画像に対応する位置に設けられ、拡散反射光成分を含む光を検出する第2の検出方式に従って、前記照射手段から前記第2の濃度検出画像又は前記位置検出画像に対して光が照射されたときの反射光を受光し、その受光量に応じて前記第2の濃度検出画像の濃度と、前記位置検出画像の位置を検出して、それらの検出結果を出力する第2の検出手段と
を備え、
前記第1の検出手段が前記第1の濃度検出画像の濃度を検出する期間に、前記第2の検出手段が前記第2の濃度検出画像の濃度を検出する
ことを特徴とする検出装置。 - 前記第2の検出手段は、前記第1の検出手段を挟む位置に少なくとも2つ配置され、且つ、これらの前記第2の検出手段は、互いに同一色且つ同一濃度の前記第2の濃度検出画像の濃度を検出する
ことを特徴とする請求項2に記載の検出装置。 - 前記第1の濃度検出画像が黒色以外の色のトナーの濃度を検出するための画像であり、
前記第1の検出手段は、前記第1の濃度検出画像からの拡散反射光、または前記第1の濃度検出画像からの反射光のうち第1の偏向手段によって分離された拡散反射光成分を受光し、
前記第2の濃度検出画像が黒色のトナーの濃度を検出するための画像であり、
前記第2の検出手段は、前記第2の濃度検出画像からの正反射光、または前記第2の濃度検出画像からの反射光のうち第2の偏向手段によって分離された正反射光成分を受光する
ことを特徴とする請求項1に記載の検出装置。 - 前記第1の検出手段は、前記第1の濃度検出画像からの正反射光、または前記第1の濃度検出画像からの反射光のうち第1の偏向手段によって分離された正反射光成分を受光し、
前記第2の検出手段は、前記第2の濃度検出画像からの拡散反射光、または濃度検出画像からの反射光のうち第2の偏向手段によって分離された拡散反射光成分を受光する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の検出装置。 - 前記像保持体において、前記第1の検出手段を挟む位置に、前記第2の検出手段が少なくとも2つ配置されている
ことを特徴とする請求項1又は4のいずれか1項に記載の検出装置。 - 前記第2の検出手段は、前記第2の濃度検出画像の濃度の検出及び前記位置検出画像の位置の検出を連続して行い、
前記第1の検出手段は、前記第2の検出手段により濃度が検出される濃度検出画像よりも多く、かつ、当該濃度検出画像よりも多くの濃度を有するか、階調数が多いか、またはスクリーン数が多いかの少なくともいずれかの条件を満たす前記第1の濃度検出画像から濃度を検出する
ことを特徴とする請求項2、3又は5に記載の検出装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の検出装置と、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段によって出力される検出結果に基づいて、前記像保持体に形成される画像の濃度及び位置を補正する補正手段と
を備えた画像処理装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の検出装置と、
像保持体表面を移動させながら、その移動方向に沿って配置される前記第1の濃度検出画像からなる画像列と、その移動方向に沿って配置される前記第2の濃度検出画像及び前記位置検出画像からなる画像列を形成する画像形成手段と、
前記第1の検出手段および前記第2の検出手段によって検出された結果に基づいて、前記画像形成手段によって形成される画像の濃度と位置を補正する補正手段と
を備え、
前記検出装置の照射手段は、
前記画像形成手段によって形成された前記第1の濃度検出画像、前記第2の濃度検出画像又は前記位置検出画像に光を照射する
ことを特徴とする画像形成装置。
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