JP5387038B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置であってこの画像形成装置に用いられる像担持体に対して設けられた光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知装置を備えた画像形成装置、かかる光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知方法を用いた画像形成方法に関する。

従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の、いわゆる電子写真方式といわれるような画像形成装置、その他、インクジェットプリンタ、印刷機等の画像形成装置において、用紙等に出力されるトナー像等の画像の濃度を所定の濃度にすべく、感光体、中間転写体、用紙等の像担持体表面に担持された画像の濃度を光学式センサによって検出し、検出された濃度に基づいて画像形成のプロセス条件、たとえば露光量、現像バイアス、インク吐出ヘッドの駆動電圧値、印圧等を制御する技術が知られている（たとえば、〔特許文献１〕参照）。なお、画像形成装置の状態に関する指標値を算出し、算出された指標値を用いて各種制御を行う技術が種々提案されている（たとえば、〔特許文献２〕参照）。

このような技術においては、かかる制御を精度良く行うために、光学式センサの感度が重要であるが、雰囲気中の汚染物、たとえば飛散したトナー等に起因して、光学式センサの感度が低下するという問題がある。

そのため、所定の条件下での光学式センサの出力値に対する所定の閾値を定め、当該条件下での光学式センサの出力値と当該閾値との比較により光学式センサの汚れを検出し、光学式センサの清掃や交換を促す技術が提案されている。

このような技術では、汚れが早めに検出されて清掃等の頻度が高くなりすぎると経済性に反し、逆に、光学式センサが実際には汚れているにもかかわらず汚れが検知されないとかかる制御の精度が低下するため、汚れの検知タイミングが早すぎることのない程度に閾値にある程度の余裕度を設けるのが一般的である。

しかし、たとえば、光学式センサの出力値を単純に閾値と比較することで光学式センサの汚れを検出する方式を採ると、かかる余裕度との関係で、光学式センサの汚れの検出タイミングが遅れるなど、従来の方式は汚れの検出精度が不十分になり得るものであったため、光学式センサの検出精度を向上した新たな方式が待たれているところであった。

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置であってこの画像形成装置に用いられる像担持体に対して設けられた光学式センサの汚れの検知精度を向上した光学式センサ汚れ検知装置を備えた画像形成装置、かかる光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知方法を用いた画像形成方法に関する。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体と、この像担持体に向けて照射した光の同像担持体上のパッチからの反射光を検知するための光学式センサと、この光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知装置とを有する画像形成装置であって、この光学式センサ汚れ検知装置は、複数の時点において前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値を記憶する出力値記憶手段と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の一部の出力値の平均である第１の平均値と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の、前記一部の出力値より新しい他の一部の出力値の平均である第２の平均値とを算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段によって算出された第１の平均値と第２の平均値との差と、所定の閾値との比較に基づいて、前記光学式センサが汚れているとの判断を行うセンサ汚れ判断手段とを有し、このセンサ汚れ判断手段によって前記比較に基づいて前記判断が行われる条件が満たされていないときは、前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値に基づいて前記像担持体上に形成される画像の色調を一定化する制御を行う画像形成装置にある。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記一部の出力値は、前記他の一部の出力値よりも前の時点での出力値であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記センサ汚れ判断手段によって前記判断が行われたとき前記光学式センサが汚れている旨を外部装置に出力する出力手段を有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、前記センサ汚れ判断手段によって前記判断が行われたとき前記光学式センサが汚れている旨を報知する報知手段を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、像担持体と、この像担持体に向けて照射した光の同像担持体上のパッチからの反射光を検知するための光学式センサと、この光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知方法とを用いる画像形成方法であって、前記光学式センサ汚れ検知方法は、複数の時点において前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値を記憶する出力値記憶ステップと、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の一部の出力値の平均である第１の平均値と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の、前記一部の出力値より新しい他の一部の出力値の平均である第２の平均値とを算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出手段によって算出された第１の平均値と第２の平均値との差と、所定の閾値との比較に基づいて、前記光学式センサが汚れているとの判断を行うセンサ汚れ判断ステップとを有し、このセンサ汚れ判断ステップによって前記比較に基づいて前記判断が行われる条件が満たされていないときは、前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値に基づいて前記像担持体上に形成される画像の色調を一定化する制御を行う画像形成方法にある。

本発明は、像担持体と、この像担持体に向けて照射した光の同像担持体上のパッチからの反射光を検知するための光学式センサと、この光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知装置とを有する画像形成装置であって、この光学式センサ汚れ検知装置は、複数の時点において前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値を記憶する出力値記憶手段と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の一部の出力値の平均である第１の平均値と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の、前記一部の出力値より新しい他の一部の出力値の平均である第２の平均値とを算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段によって算出された第１の平均値と第２の平均値との差と、所定の閾値との比較に基づいて、前記光学式センサが汚れているとの判断を行うセンサ汚れ判断手段とを有し、このセンサ汚れ判断手段によって前記比較に基づいて前記判断が行われる条件が満たされていないときは、前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値に基づいて前記像担持体上に形成される画像の色調を一定化する制御を行う画像形成装置にあるので、出力値の平均値によって光学式センサの感度の時間的変化を良好に把握して光学式センサの汚れの検知精度を向上可能であり信頼性を向上可能な画像形成装置を提供することができる。

前記一部の出力値は、前記他の一部の出力値よりも前の時点での出力値であることとすれば、時間的に比較的長い範囲での出力値の平均値によって光学式センサの感度の時間的変化をより良好に把握して光学式センサの汚れの検知精度を向上可能な光学式センサ汚れ検知装置を提供することができる。

前記センサ汚れ判断手段によって前記判断が行われたとき前記光学式センサが汚れている旨を外部装置に出力する出力手段を有することとすれば、外部装置における報知により光学式センサの感度の時間的変化を把握して光学式センサの汚れの検知精度を向上可能であるとともに、光学式センサのメンテナンスを促すことが可能であり信頼性を向上可能な画像形成装置を提供することができる。

前記センサ汚れ判断手段によって前記判断が行われたとき前記光学式センサが汚れている旨を報知する報知手段を有することとすれば、光学式センサの感度の時間的変化を把握して光学式センサの汚れの検知精度を向上可能であるとともに、報知手段による報知により光学式センサのメンテナンスを促すことが可能であり信頼性を向上可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明は、像担持体と、この像担持体に向けて照射した光の同像担持体上のパッチからの反射光を検知するための光学式センサと、この光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知方法とを用いる画像形成方法であって、前記光学式センサ汚れ検知方法は、複数の時点において前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値を記憶する出力値記憶ステップと、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の一部の出力値の平均である第１の平均値と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の、前記一部の出力値より新しい他の一部の出力値の平均である第２の平均値とを算出する平均値算出ステップと、前記平均値算出手段によって算出された第１の平均値と第２の平均値との差と、所定の閾値との比較に基づいて、前記光学式センサが汚れているとの判断を行うセンサ汚れ判断ステップとを有し、このセンサ汚れ判断ステップによって前記比較に基づいて前記判断が行われる条件が満たされていないときは、前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値に基づいて前記像担持体上に形成される画像の色調を一定化する制御を行う画像形成方法にあるので、出力値の平均値によって光学式センサの感度の時間的変化を良好に把握して光学式センサの汚れの検知精度を向上可能であり信頼性を向上可能な画像形成方法を提供することができる。

本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた光学式センサ汚れ検知装置及びこの周りの一部の機能ブロック図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた光学式センサの構造を示した概略図である。 光学式センサの出力値の時間的推移を示した相関図である。 図２に示した光学式センサ汚れ検知装置の動作に関するフローチャートである。

図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、プリンタ、ファクシミリの複合機であって４色フルカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置１００は、プリンタ、ファクシミリとして用いられる場合の何れも、後述するように外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。

画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。

画像形成装置１００は、記録媒体としての記録体である用紙たる転写紙を積載した、その底部に位置する給紙テーブルとしての給紙装置である給紙カセットたるシート給送装置９０と、シート給送装置９０上に載置されシート給送装置９０によって転写紙が供給される本体９１とを有している。

本体９１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応するトナー像としての画像を担持可能な像担持体としての感光体である感光ドラムたる感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０の周囲に、図中反時計方向であるその回転方向Ｒ１に沿って配設された、帯電手段である帯電ユニットとしての帯電器たる帯電装置３０と、感光体ドラム２０の上方に位置する書き込み手段である光書き込み装置としての光書込みユニットである露光装置たる光走査装置４０と、現像手段としての現像ユニットである現像装置１０と、像担持体としての中間転写体である中間転写ドラム５０と、クリーニング手段としてのクリーニング装置６０とを有している。

本体９１はまた、中間転写体ドラム５０の周囲に、感光体ドラム２０の他に、図中時計方向であるその回転方向Ｒ２に沿って、中間転写ドラム５０に向けて光を照射するとともに照射した光の中間転写ドラム５０からの反射光を検知する光学式センサ７０と、中間転写ドラム５０上のトナー像を転写紙に転写する２次転写装置５１と、トナー像を転写紙に転写した後の中間転写ドラム５０をクリーニングする中間転写体クリーニング手段としての中間転写体クリーニング装置５２とを有している。

本体９１はまた、中間転写ドラム５０上のトナー像が中間転写ドラム５０のＲ２方向への回転によって２次転写装置５１に対向する位置に至るタイミングに合わせた所定のタイミングで、シート給送装置９０から搬送されてきた転写紙を、中間転写ドラム５０と２次転写装置５１との間の２次転写部５３に向けて繰り出す搬送手段である搬送部材としてのレジストローラ対５４と、レジストローラ対５４によって繰り出された転写紙を２次転写部５３に向けて案内するガイド板５５とを有している。

本体９１はまた、２次転写部５３において中間転写ドラム５０上のトナー像を転写された転写紙を搬送する搬送手段５６と、搬送手段５６によって搬送されてきた転写紙が進入し、転写紙にトナー像を定着させるための定着ユニットとしての定着装置５７と、定着済みの転写紙を積載するスタック部としての排紙トレイ５８とを有している。

本体９１はまた、図２に示すように、画像形成装置１００全体の動作を制御する制御手段としての制御部８０と、画像形成装置１００の各種操作を行う図示しない操作パネルに備えられ画像形成装置１００に関する各種情報を表示する、タッチパネルを兼ねた表示手段としての液晶表示装置である表示装置９２と、画像形成装置１００に接続される、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ送受信装置、ホストコンピュータ、画像形成装置１００を遠隔的に管理する管理装置等の外部装置としての外部情報入出力装置１０１に対して送受信される各種情報に関する入出力ポートとしての入出力部９３とを有している。なお、入出力部９３と外部情報入出力装置１０１との接続は、たとえばＬＡＮ、インターネット、電話回線等のネットワーク等のどのような構成によって行われていても良い。

本体９１はまた、感光体ドラム２０をＲ１方向に回転駆動する図示しない感光体駆動手段と、中間転写ドラム５０をＲ２方向に回転駆動する図示しない中間転写体駆動手段と、感光体ドラム２０上のトナー像を中間転写ドラム５０に転写することで１次転写を行うための転写バイアスを印加する図示しない転写バイアス印加手段としての１次転写バイアス印加電源とを有している。

帯電装置３０は、感光体ドラム２０と対向する帯電領域において感光体ドラム２０の表面を所定の極性で所定の電位に均一に帯電する図示しない電圧印加手段を有している。
帯電装置３０は、本形態では、非接触型の帯電システムを採用しているが、帯電システムは、近接ローラ、接触ローラを用いたものであっても良い。

露光装置４０は、感光体ドラム２０の表面によって構成された被走査面をそれぞれ走査して露光し、静電潜像を形成するための、画像信号に基づくレーザ光を発する光源としてのレーザダイオード４１と、レーザダイオード４１によって発せられたレーザ光をその回転により走査する多面鏡としてのポリゴンミラー４２と、ポリゴンミラー４２を高速で回転駆動する駆動手段としての高速モータであるポリゴンモータ４３と、ポリゴンミラー４３によって走査されたレーザ光を感光体ドラム２０上に結像させるｆ−θレンズ４４と、ｆ−θレンズ４４を透過したレーザ光を反射し感光体ドラム２０上を走査させる反射ミラー４５とを有している。レーザダイオード４１の発光強度すなわち露光強度言い換えると露光量は、制御部８０の制御によって調整可能となっている。

クリーニング装置６０は、感光体ドラム２０のＲ１方向への回転に伴ってトナー像が中間転写ドラム５０に転写された後の感光体ドラム２０上に残留しているトナーすなわち１次転写残トナーを中間転写ドラム５０から除去する図示しないファーブラシ、ウエブ等を備えている。

中間転写ドラム５０は、円筒状の基体の外周面に弾性層を設けて構成されており、感光体ドラム２０表面に接触配置され、感光体ドラム２０との間に１次転写部としての１次転写ニップ５９を構成している。

２次転写装置５１は、中間転写ドラム５０上のトナー像を転写紙に転写することで２次転写を行うための転写バイアスを印加する図示しない転写バイアス印加手段としての２次転写バイアス印加電源を有している。

中間転写体クリーニング装置５２は、中間転写ドラム５０のＲ２方向への回転に伴ってトナー像が転写紙に転写された後の中間転写ドラム５０上に残留しているトナーすなわち２次転写残トナーを中間転写ドラム５０から除去する図示しないファーブラシ、ウエブ等を備えている。

定着装置５７は、熱源を内部に有する定着ローラ５７ａと、定着ローラ５７ａに圧接し定着ローラ５７ａとの間に圧接部である定着部としての定着ニップを形成する加圧ローラ５７ｂとを有している。定着装置５７は、トナー像を担持した転写紙を定着ニップに通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙の表面に定着するようになっている。

光学式センサ７０は、図３に示すように、中間転写ドラム５０に向けて赤外光を照射する光源としての発光部７１と、発光部７１から照射された赤外光のうち中間転写ドラム５０によって反射された散乱光である反射光を検知する受光部７２と、これらを保持したホルダ７３とを有している。受光部７２は、検知した反射光の強度に応じた出力電圧を有する信号を制御部８０に入力する。なお、同図は光学式センサ７０の内部構成を明らかにするために光学式センサ７０についてはその断面を示している。

現像装置１０は、露光装置４０によって形成された静電潜像を現像し可視化するものであり、かかる静電潜像を、収容したイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナーでそれぞれ現像し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色トナー像を感光体ドラム２０上にそれぞれ担持させる、現像器１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫと、これらを内蔵したロータリ１１と、ロータリ１１をＲ３方向に回転駆動して現像器１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫのいずれかを選択的に感光体ドラム２０に対向させる位置に位置決めする図示しないロータリ駆動手段と、現像器１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫから感光体ドラム２０に移行する各色のトナー量を調整するための現像バイアスを印加する図示しない現像バイアス印加手段とを有している。現像装置１０は、現像器１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０ＢＫのいずれかを選択的に感光体ドラム２０に対向させて現像を行う点において、リボルバー方式の現像装置となっている。

制御部８０は、情報演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ等を備えている。
制御部８０は、ＣＰＵにより、発光部７１の発光制御を行うとともに、受光部７２によって受光された中間転写ドラム５０からの反射光の強度を受光部７２から入力された信号の強度によって測定し、また測定した強度を光学式センサ７０の出力値としてメモリに記憶する。この点、制御部８０は、光学式センサ駆動手段、発光制御手段、反射光強度測定手段、反射光強度記憶手段、出力値記憶手段として機能する。
制御部８０は、現像バイアス印加手段によって印加される現像バイアスを調整するようになっている。
制御部８０は、入出力部９３を介して、入出力部９３に接続された外部情報入出力装置１０１との間で情報を授受する通信を行う他、表示装置９２を駆動して表示装置９２に画像形成装置１００の状態等を表示させる。なお、入出力部９３は、かかる通信に関する制御を行うコントローラとしての機能を備えている。

シート給送装置９０は、詳細を図示しないが、給送ローラが回転駆動され、分離ローラが作用することにより、積載した最上位の転写紙をレジストローラ対５４に向けて給送するように本体９１に導き、搬送された転写紙がレジストローラ対５４に突き当てて止められるようになっている。

このような構成の画像形成装置１００において、画像形成は、画像形成装置１００に接続した外部情報入出力装置１０１から画像形成を行う画像データ及び画像形成開始指示に関するデータを含む入力データが入出力部９３を介して制御部８０に入力されることによって開始される。

制御部８０は、入力された画像データに基づいて、画像データに含まれている色成分の画像データに基づいて各色ごとに感光体ドラム２０上に繰り返し画像形成を行う。各色成分ごとの画像データは、８ｂｉｔの濃度情報を持つビデオデータである。

具体的には、画像データにイエローの画像に関するビデオデータが含まれており、この画像を形成する場合には、感光体ドラム２０をＲ１方向に駆動し、帯電装置３０で帯電させた上で、イエローの画像模様に対応した静電潜像を形成するように、制御部８０の駆動によりレーザダイオード４１から光情報に基づいてレーザ光を感光体ドラム２０に照射する。感光体ドラム２０はレーザ光が照射された部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。

制御部８０は現像器１０Ｙが感光体ドラム２０に対向する現像位置を占めるようにロータリ１１をＲ３方向に駆動し、感光体ドラム２０のＲ１方向への回転により静電潜像が現像位置に至ると、静電潜像は現像器１０Ｙによりイエロー色のトナー像として現像される。

イエロー色のトナー像は、感光体ドラム２０のＲ１方向への回転により１次転写ニップ５９に至ると、中間転写ドラム５０に１次転写される。１次転写が行われた後の感光体ドラム２０上に残留している１次転写残トナーはクリーニング装置６０によって除去され、このようにして清浄な状態となった感光体ドラム２０は再度の画像形成に供される。

上述のようにして制御部８０に入力された画像データに他の色の画像に関するビデオデータが含まれている場合には、かかる再度の画像形成として、当該他の色の画像が形成されるように、上述のように、一連の画像形成プロセス、すなわち帯電、露光、現像、１次転写、クリーニングの各工程が繰り返される。たとえば、制御部８０に入力された画像データがフルカラーの画像データである場合には、イエローのトナー像の形成に続いて、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が形成され、これらのトナー像は、順次、中間転写ドラム５０の同じ位置に重なるように１次転写されることで、中間転写ドラム５０上には、４色のトナー像が重ねて担持される。

中間転写ドラム５０は、制御部８０に入力された画像データに含まれているすべての色のトナー像を担持すると、２次転写部５３において、２次転写装置５１の動作により、担持しているトナー像を一括して転写紙に転写する。この転写紙は、かかるトナー像が２次転写部５３に到達するタイミングで２次転写部５３に進入するように、シート給送装置９０から給送されレジストローラ対５４によってガイド板５５を経て供給されたものである。

トナー像を担持した転写紙は、搬送手段５６を経て定着装置５７に進入し、定着ローラ５７ａと加圧ローラ５７ｂとの間の定着部を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、転写紙上にカラー画像が形成される。定着装置５６を通過した定着済みの転写紙は、排紙トレイ５８上にスタックされる。一方、２次転写を終えた中間転写ドラム５０は、中間転写体クリーニング装置５２によってこれに残留する２次転写残トナー等を除去されてクリーニングされ、次の画像形成に備える。

画像形成装置１００においてこのような画像形成を行う際には、温湿度等の環境、画像形成枚数すなわちプリント枚数等の諸条件によってトナー像の濃度が変動し、特に、カラー画像を形成する場合には、各トナー像のわずかな濃度変化でもカラー画像としての色調が大きく変化し得ることとなり、本来の所望の色調が得られなくなる可能性がある。

そこで、画像形成装置１００では、トナー像の濃度を判断するため、上述の画像形成プロセスに関する各条件を同一とした、各色濃度検知用のトナー像であるパッチを形成し、このパッチの濃度を光学式センサ７０で検知し、この検知結果をフィードバックすることによって、画像形成プロセスに関する条件、たとえば露光量、現像バイアス等を調整し、色調を一定化する制御を行うようになっている。この点、光学式センサ７０は、パッチの濃度を測定する濃度測定手段としての濃度センサとして機能する。

画像形成装置１００において、パッチは、入出力部９３を介して外部情報入出力装置１０１から入力される画像データとは異なる、メモリに記憶されている画像データを用いて形成するものであり、ユーザー指定の画像形成動作と異なるタイミングでかかる制御すなわち濃度制御処理としての色調一定化制御を行うようになっているが、入出力部９３を介して外部情報入出力装置１０１から入力される画像データを用いて形成し、ユーザ指定の画像形成動作と並行して、色調一定化制御を行うようにしても良い。

画像形成装置１００においてトナー濃度を検知するためのパッチは、感光体ドラム２０に形成されたパッチを、図３に示すように、中間転写ドラム５０に転写したものであり、複数のパターンのパッチＰＡ、ＰＢからなっている。これらパッチＰＡ、ＰＢはそれぞれ、画像形成プロセスに関する各条件を同一として形成されるが、パッチＰＡとパッチＰＢとでは、かかる条件、具体的には現像バイアスを異ならせて形成されているため、これらの濃度は異なっている。

光学式センサ７０は、中間転写ドラム５０のＲ２方向への回転によりパッチＰＡ、ＰＢが順次その検知可能領域に進入するとき、発光部７１を常時同じ強度で発光させるとともに受光部７２において検知した反射光の強度を反射光強度測定手段として機能する制御部８０に信号として入力する。

反射光強度測定手段として機能する制御部８０は、パッチＰＡ、ＰＢが光学式センサ７０の検知領域に進入したタイミングで受光部７２から入力された信号の強度言い換えると受光部７２の出力電圧を測定し、これをパッチＰＡ、ＰＢの濃度に変換する。制御部８０は、この色調一定化制御実行時に用いた現像バイアスとパッチ濃度とを対応付けるとともに、所望の濃度を得られる現像バイアスを逆算し、逆算された現像バイアスをその時点での最適現像バイアスとして、これを次の色調一定化制御実行まで現像バイアスとして使用する。

このように、本形態では、画像形成プロセスに関する条件のうち現像バイアスを逆算し制御する態様で調整して色調一定化制御を行っているが、かかる態様としてはフィードフォワードを用いても良いし、色調一定化制御を行うために調整される画像形成プロセスに関する条件は現像バイアスでなく露光量等であっても良いし、これらを適宜組み合わせても良い。

このような色調一定化制御を行う画像形成装置１００においては、この制御を精度良く行うために、光学式センサ７０の感度が一定に保たれることが理想的であるが、雰囲気中の汚染物、たとえば現像装置１０や、感光体ドラム２０、中間転写ドラム５０に形成されたトナー像から飛散したトナー等に起因して、光学式センサ７０の感度が低下していくこと、すなわち、制御部８０に入力される信号の強度が低下することがある。色調一定化制御において制御部８０に入力される信号の強度が光学式７０の感度の低下によって低下すると、かかる感度の低下分に基づいて生じるかかる信号の強度の低下分だけ現像バイアスが調整されることとなり、色調が不安定となる。

これを防止するため、光学式センサ７０から制御部８０に入力される信号の強度すなわち光学式センサ７０の出力値に対する所定の閾値を定め、かかる出力値と当該閾値との比較により光学式センサ７０の汚れを検出し、光学式センサ７０の清掃や交換を促すことを考える。

しかし、このとき、かりに、かかる出力値を単純に閾値と比較することで光学式センサ７０の汚れを検出する方式を採ると、一般的に閾値に設定される余裕度との関係で、光学式センサ７０の汚れの検出タイミングが遅れるなど、汚れの検出精度が不十分になり得る。

ここで、図４に、光学式センサ７０の出力値の時間的変化を示す。同図において、出力値が大きいことは、パッチＰＡ、ＰＢ等のトナー像を構成しているトナーの濃度が高いことを意味する。
同図から分かるように、出力値は、測定の度に上下する。これは、環境の変化すなわちノイズによる影響を受けるためである。
出力値がかかるノイズの影響を受けることから、既に述べたように、汚れの検出を行うために用いられる閾値には余裕度が設けられるが、ノイズの大きさは一定しないため、余裕度を適正に設定することは難しい。よって、上述のように、各出力値を単純に閾値と比較したのでは、汚れの検出精度が不十分となり得る。

一方、同図から、出力値が、経時的な傾向としては低下していくことも分かる。これは、光学式センサ７０が汚れていくためである。
したがって、かかる出力値の低下傾向、言い換えると時間的変化を捉えれば、各出力値を単純に閾値と比較するよりも、汚れの検出精度が向上し得る。
かかる時間的変化を把握する方法として、出力値の平均化が挙げられる。

そこで、画像形成装置１００は、出力値記憶手段として機能するメモリに、複数の時点における光学式センサ７０の出力値をその測定時間と関連付けて記憶させるようにするとともに、ＣＰＵを、出力値記憶手段としてのメモリによって記憶された光学式センサ７０の出力値の平均値を算出する平均値算出手段として機能させることでかかる時間的変化を把握させ、また、平均値算出手段として機能するＣＰＵによって算出されたかかる平均値すなわちかかる時間的変化に基づいて光学式センサ７０が汚れているとの判断言い換えると光学式センサ７０が汚れているか否かの判断すなわちセンサ汚れ有無判断を行う汚れ検知手段としてのセンサ汚れ判断手段として機能させる。

これら出力値記憶手段としてのメモリと、平均値算出手段としてのＣＰＵと、センサ汚れ判断手段としてのＣＰＵとを有する制御部８０は、光学式センサ７０の汚れを検知する光学式センサ汚れ検知装置として機能し、センサ汚れ有無判断言い換えると濃度センサ汚れ判定処理を行うようになっている。

平均値算出手段としてのＣＰＵは、出力値記憶手段として機能するメモリに記憶されている複数の時点における光学式センサ７０の出力値のうちの一部言い換えると第１の出力値群の出力値の平均値である第１の平均値を算出するとともに、出力値記憶手段として機能するメモリに記憶されている複数の時点における光学式センサ７０の出力値のうち、第１の平均値の算出に用いたかかる一部の出力値より新しい他の一部言い換えると第２の出力値群の出力値の平均値である第２の平均値を算出する。

より具体的には、平均値算出手段としてのＣＰＵは、たとえば図４に示すように、第２の平均値ｍ１を、第２の出力値群を直近８回分の出力値ＧＡの平均として算出し、第１の平均値ｍ２を、第１の出力値群を直近８回分の直前８回分の出力値ＧＢの平均として算出する。

センサ汚れ判断手段としてのＣＰＵは、出力値の全体としての下降を把握するために第１の平均値ｍ２と第２の平均値ｍ１との差を
ｍ２−ｍ１
により算出して出力値の変化量を取り、
ｍ２−ｍ１＞α・・・式（１）
が満たされたときに、光学式センサ７０が汚れているとの判断すなわち汚れ検知言い換えると汚れ検出を行う。
αは、かかる差と比較される閾値であり、出力値に含まれるノイズの幅をσとしたとき、α＞３σ
を満たす値である。αは制御部８０のメモリに記憶されており、この点、メモリは閾値記憶手段として機能する。閾値記憶手段としてのメモリは光学式センサ汚れ検知装置の一部を構成している。

このようにしてセンサ汚れ有無判断を行うことで、出力値の、ノイズによる揺らぎを打ち消した時間的変化が把握され、汚れ検出が行われるため、光学式センサ７０の汚れの検出精度を向上可能となっている。なお、αの値は、実験により光学式センサ７０に人為的に汚れを付着させた場合の出力値の変化に応じて、汚れ検出が適正になされるように設定しても良い。

本形態において、第１の出力値群ＧＢは、第２の出力値群ＧＡを構成する出力値を含まない、第２の出力値群ＧＡよりも前の時点での出力値によって構成されているため、出力値の全体としての下降傾向を把握するのに適している。

第２の出力値群ＧＡは、第１の出力値群ＧＢよりも新しければよく、これらを構成する出力値の一部が重複していても良い。第２の出力値群ＧＡを構成する出力値の計測時の平均が第１の出力値群ＧＢを構成する出力値の計測時の平均よりも遅ければ、第２の出力値群ＧＡは、第１の出力値群ＧＢよりも新しいものとする。

なお、第１の出力値群ＧＢ、第２の出力値群ＧＡのスパンは、本形態ではそれぞれ８回であるが、これに限らず、また、連続した出力値によって構成されているのに限られない。第１の出力値群ＧＢ、第２の出力値群ＧＡのスパンは、互いに等しくなくても良い。第１の出力値群ＧＢ、第２の出力値群ＧＡは、いずれか一方が１つの出力値で構成されていても良い。

制御部８０は、色調一定化制御を行う直前、具体的には、色調一定化のために行う画像形成プロセスに関する条件の調整の直前、本形態では現像バイアスの調整の直前に、図５に示すようにして光学式センサ汚れ検知装置として機能するようになっている。

図５について説明すると、発光部７１を最大出力で発光させて（Ｓ１）、パッチＰＡ、ＰＢの反射率や濃度に等価の、受光部７２の出力電圧を測定するとともに出力値記憶手段としての制御部８０に記憶する出力値記憶ステップを行い（Ｓ２）、次いで、出力値記憶手段としての制御部８０から第１の出力値群ＧＢを構成する出力値及び第２の出力値群ＧＡを構成する出力値を読み出し（Ｓ３）、平均値算出手段としての制御部８０によって第１の平均値及び第２の平均値を算出する平均値算出ステップを行った上でこれらの差としての変化量と閾値αとを比較、言い換えると式（１）が満たされているか否かのセンサ汚れ有無判断を行うセンサ汚れ判断ステップを行う（Ｓ４）。

ステップＳ４において、式（１）が満たされているときは、光学式センサ７０が汚れているとの判断であるレンズ汚れ判断を行い（Ｓ６）、光学式センサ７０が汚れている旨を表示装置９２に表示してかかる旨を報知するレンズ汚れ報知による報知ステップを行う（Ｓ７）。このときは、色調一定化制御における、画像形成プロセスに関する条件の調整は行わず、制御部８０は光学式センサ汚れ検知装置としての動作を終了する。
ステップＳ４において、式（１）が満たされていないときは、光学式センサ７０が正常な状態であるとして、制御部８０は、光学式センサ汚れ検知装置としての動作を終了し、色調一定化制御における、画像形成プロセスに関する条件の調整を行う。

表示装置９２は、報知ステップを行う点において、レンズ汚れ判断が行われたときに光学式センサ７０が汚れている旨を画像形成装置１００において報知する報知手段として機能する。報知手段は、本形態において、操作パネルに備えられた表示手段９２によって構成されているため、たとえば、画像形成装置１００のメンテナンスがサービスマンによってのみ行われる場合は、サービスモードでのみかかる旨を報知するようにすれば、ユーザに煩わしさを与えることが軽減される等の利点があるが、表示装置９２はかかる旨を報知する専用のものとし、レンズ汚れ判断が行われたときには対象者を選ばずこれが報知されるように構成しても良い。

画像形成装置１００に外部情報入力装置１０１が接続されているときは、入出力部９３を介して外部情報入力装置１０１にかかる旨を表示して、サービスマン等に報知するようにしても良い。この点、入出力部９３は、レンズ汚れ判断が行われたときに光学式センサ７０が汚れている旨を外部情報入力装置１０１に出力する出力手段として機能する。外部情報入力装置１０１による報知は表示装置９２による報知に代えて行っても良いし、これらを並行して行っても良い。かかる旨の報知を画像形成装置１００において行う場合であっても、外部情報入力装置１０１において行う場合であっても、報知方法としては、表示でなく、音等を用いても良い。

以上のように、制御部８０の光学式センサ汚れ検知装置としての機能は、メモリに記憶された光学式センサ汚れ検知プログラムの実行によって実現される。この点、メモリは、光学式センサ汚れ検知プログラム記憶手段として機能する。光学式センサ汚れ検知プログラムは、上述の各ステップ等を行うものである。

光学式センサ汚れ検知プログラム及びこれを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体について説明すると、かかるプログラムは、制御部８０のメモリに記憶され、制御部８０のＣＰＵで実行されるものであり、かかるメモリがコンピュータ読取可能な記録媒体に相当する。ただし、かかるプログラムを記憶するコンピュータ読取可能な記録媒体は、半導体媒体（たとえば、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等）、光媒体（たとえば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ−Ｒ等）、磁気媒体（たとえば、ハードディスク、磁気テープ、フレキシブルディスク等）の何れでも良い。かかる記録媒体には、かかるプログラムを記憶した外部情報入力装置１０１等におけるサーバコンピュータのハードディスク等の記憶装置も、インターネット、ＬＡＮ等のネットワークで接続された利用者のコンピュータ等を通じてかかるプログラムをダウンロードして配布する場合等においては、これに含まれる。プログラムの実行の態様には、ロードしたプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステム等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述の方法が実現される場合が含まれる。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

たとえば、画像形成装置は、上述したリボルバー方式の画像形成装置のように、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式であってもよいが、いわゆるタンデム方式の画像形成装置であってもよいし、モノカラー画像のみを形成可能なものであっても良い。

いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いず、各色のトナー像を転写紙Ｓ等のシートに直接転写しても良い。この場合、複数の像担持体上のトナー像は、シートがたとえば用紙搬送体としての搬送ベルトによって搬送される過程で、直接、同シートに転写される。

画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリの複合機でなく、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタの単体であっても良いし、その他、複写機とプリンタとの複合機等の他の組み合わせの複合機であっても良い。
画像形成装置は、トナーでなくインクを用いて画像形成を行う、インクジェットプリンタであっても良いし、孔版印刷装置等の印刷機であっても良い。

光学式センサは、像担持体に対して配設されその像担持体に担持された画像の濃度を検知するものであればよいのであって、中間転写体に対して配設するに限らず、その配設対象たる像担持体は、感光体、用紙、用紙搬送体等であっても良い。用紙搬送体を像担持体とする場合には、感光体等によって形成され用紙搬送体に転写された画像の濃度を光学式センサで検知する。なお、画像形成装置がインクジェットプリンタ、印刷機である場合には、光学式センサは、トナーによって構成された画像でなく、インクによって構成された画像の濃度を検知する。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

５０ 像担持体
７０ 光学式センサ
８０ 光学式センサ汚れ検知装置、出力値記憶手段、センサ汚れ判断手段、平均値算出手段
９２ 報知手段
９３ 出力手段
１００ 画像形成装置
１０１ 外部装置
ＧＡ 他の一部の出力値
ＧＢ 一部の出力値
Ｓ２ 出力値記憶ステップ
Ｓ５ センサ汚れ判断ステップ

特許第３３６４５５４号公報 特開２００８−００８９９６号公報

Claims (5)

1. 像担持体と、
   この像担持体に向けて照射した光の同像担持体上のパッチからの反射光を検知するための光学式センサと、
   この光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知装置とを有する画像形成装置であって、
   この光学式センサ汚れ検知装置は、
   複数の時点において前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値を記憶する出力値記憶手段と、
   前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の一部の出力値の平均である第１の平均値と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の、前記一部の出力値より新しい他の一部の出力値の平均である第２の平均値とを算出する平均値算出手段と、
   前記平均値算出手段によって算出された第１の平均値と第２の平均値との差と、所定の閾値との比較に基づいて、前記光学式センサが汚れているとの判断を行うセンサ汚れ判断手段とを有し、
   このセンサ汚れ判断手段によって前記比較に基づいて前記判断が行われる条件が満たされていないときは、前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値に基づいて前記像担持体上に形成される画像の色調を一定化する制御を行う画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記一部の出力値は、前記他の一部の出力値よりも前の時点での出力値であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、前記センサ汚れ判断手段によって前記判断が行われたとき前記光学式センサが汚れている旨を外部装置に出力する出力手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置において、前記センサ汚れ判断手段によって前記判断が行われたとき前記光学式センサが汚れている旨を報知する報知手段を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 像担持体と、
   この像担持体に向けて照射した光の同像担持体上のパッチからの反射光を検知するための光学式センサと、
   この光学式センサの汚れを検知する光学式センサ汚れ検知方法とを用いる画像形成方法であって、
   前記光学式センサ汚れ検知方法は、
   複数の時点において前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値を記憶する出力値記憶ステップと、
   前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の一部の出力値の平均である第１の平均値と、前記出力値記憶手段に記憶されている前記出力値の、前記一部の出力値より新しい他の一部の出力値の平均である第２の平均値とを算出する平均値算出ステップと、
   前記平均値算出手段によって算出された第１の平均値と第２の平均値との差と、所定の閾値との比較に基づいて、前記光学式センサが汚れているとの判断を行うセンサ汚れ判断ステップとを有し、
   このセンサ汚れ判断ステップによって前記比較に基づいて前記判断が行われる条件が満たされていないときは、前記反射光を検知したときの前記光学式センサの出力値に基づいて前記像担持体上に形成される画像の色調を一定化する制御を行う画像形成方法。

Images