JP6793449B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
<画像形成装置の概要>
図1は、第1実施形態に係る画像形成装置100のハードウェア構成例を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の現像剤(トナー)によってマルチカラー画像を形成するカラーレーザプリンタである。画像形成装置100は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機(MFP)及びファクシミリ装置のいずれであってもよい。なお、参照符号の末尾のY,M,C,Kは、それぞれ、対応する部材が対象とする現像剤(トナー)の色が、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。以下の説明では、色を区別する必要がない場合には、末尾のY,M,C,Kを省いた参照符号を使用する。
図2は、本実施形態に係る画像形成装置100の制御系の構成例を示すブロック図である。なお、図2には、本実施形態の説明に必要なデバイスのみを示している。画像形成装置100は、マイクロコンピュータを搭載した制御ユニット41を、エンジン制御部として備えている。画像形成装置100は、更に、制御ユニット41と通信可能に接続されたデバイスとして、インタフェース(I/F)ボード42、低圧電源43、高圧電源44、各種駆動モータ45、各種センサ46、露光ユニット3、給紙ユニット13、定着ユニット14、及びトナー検出ユニット31を備えている。
次に、図3を参照して、画像形成装置100のキャリブレーション(自動補正制御)について説明する。図3は、中間転写ベルト12aに対するトナー検出ユニット31の配置例を示す斜視図であり、キャリブレーションの実行時における中間転写ベルト12aの状態の例を示している。画像形成装置100のキャリブレーションは、大きく分けて「色ずれ補正制御」と「画像濃度制御」という2種類の制御を含む。これら2種類の制御は、いずれも、画像形成装置100がシートSへの画像形成を行っていない間に、中間転写ベルト12a上にテストパターン30を形成し、形成したテストパターン30をトナー検出ユニット31によって光学的に検出することによって行われる。
色ずれ補正制御は、各画像形成ステーションによって形成されるトナー像の、画像形成ステーション間の相対的な位置ずれ(色ずれ)の量を測定し、測定結果に基づいて色ずれの補正を行う色ずれ補正制御に相当する。制御ユニット41は、感光ドラム1上のレーザビームの走査速度及び露光光量がそれぞれ所定の速度及び所定の光量となるよう、露光ユニット3を制御するとともに、各ラインの書き出しタイミングを調整することで、色ずれ補正制御を行う。
画像濃度制御は、画像形成装置100によって形成される画像の濃度特性が所望の濃度特性となるように、画像形成条件を補正するための制御である。画像形成装置100では、温度及び湿度条件、並びに各色の画像形成ステーションの使用の度合いに起因して、形成される画像(トナー像)の濃度特性が変化する。画像濃度制御は、このような変化を補正するために行われる。具体的には、中間転写ベルト12a上にテストパターン30を形成し、トナー検出ユニット31によるテストパターン30の検出結果に基づいて、所望の濃度特性が得られるように画像形成条件を調整する。なお、テストパターン30は、制御ユニット41によって生成されてもよいし、外部装置(例えばホストコンピュータ40)によって生成されてもよい。
次に、テストパターン30を検出するためのトナー検出ユニット31の構成について説明する。図4及び図5はそれぞれ、トナー検出ユニット31の構成例を示す斜視図及び概略的な断面図である。トナー検出ユニット31は、図4に示すように、回路基板36に設けられた穴にハウジング37の突出部が挿入されることで、回路基板36に対してハウジング37が固定された構成を有している。図5は、回路基板36に対してハウジング37が固定された状態を示している。
ここで、図5(a)に示す、LED33による光の照射領域54は、中間転写ベルト12aの外周面上(像担持体上)でLED33から光が照射される領域に相当する。照射領域54は、導光路60の左角60LとLED33の一方の端部とを結ぶ直線と、導光路60の右角60RとLED33の他方の端部とを結ぶ直線と、によって規定される。
図5(a)に示す、受光素子34の受光可能領域55(第1領域)は、照射領域54のうちで、受光素子34が受光可能な光がLED33によって照射される領域(範囲)に相当し、照射領域54の一部の領域である。受光可能領域55は、導光路61の左角61Lと第1受光素子34の一方の端部を結ぶ直線と、導光路61の右角61Rと第1受光素子34の他方の端部とを結ぶ直線と、によって規定される。
図5(a)に示す、受光素子35の受光可能領域56(第2領域)は、照射領域54のうちで、受光素子35が受光可能な光がLED33によって照射される領域(範囲)に相当し、照射領域54の一部の領域である。受光可能領域56は、導光路62の左角62Lと受光素子35の一方の端部とを結ぶ直線と、導光路62の右角62Rと受光素子35の他方の端部とを結ぶ直線と、によって規定される。
次に、図7を参照して、トナー検出ユニット31のLED33及び受光素子35と接続される光学検出ユニット82について説明する。図7は、制御ユニット41(DCコントローラ)内に配置される、本実施形態に係る光学検出ユニット82の構成例を示す回路図である。制御ユニット41には、光学検出ユニット82及びマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」と称する。)83が配置されている。
V0=Vref0−R0×I0 (1)
オペアンプ86の出力電圧V0は、電流電圧変換回路80の出力電圧として電圧増幅回路81に入力される。
V1=(V ref1 −V 0 )×R2/R1 (2)
Av=R2/R1 (3)
式(1)及び(2)を用いると、オペアンプ89の出力電圧V1は、次式によって表すことができる。
V1=(V ref1 +R0×I0−V ref0 )×R2/R1 (4)
オペアンプ89の出力電圧V1は、電圧増幅回路81(光学検出ユニット82)の出力電圧としてマイコン83のA/Dポート97に入力される。
上述のように、本実施形態のトナー検出ユニット31は、小型化を目的として、LED33と、LED33から出射された光の乱反射光を受光する受光素子35とが近接して配置された構成を有する。トナー検出ユニット31のハウジング37は、LED33から出射された光を中間転写ベルト12aに向けて導き、中間転写ベルト12aからの乱反射光を受光素子35に導くよう構成されている。また、ハウジング37には、LED33から出射された光と受光素子35に入射する光とが通過する共通の開口部が形成されている。即ち、ハウジング37は、LED33から中間転写ベルト12aに向けて照射される光の出口と、LED33から出射された光の乱反射光の入口とが共通となるように構成されている。
以下では、図7及び図8(b)を参照して、上述した電圧増幅回路81の基準電圧Vref1及び増幅率Avの調整の具体例について説明する。図8(b)に示す例は、中間転写ベルト12aにKのパッチ画像70KとCのパッチ画像70Cとを順に形成し、各パッチ画像にLED33から光を照射した際の電圧増幅回路81の出力電圧V1を、Vk及びVcとして測定している。マイコン83は、測定によって得られた測定電圧Vk及びVcに基づいて、電圧増幅回路81の基準電圧Vref1及び増幅率Avを調整する。
Av=Dtgt/(Vc−Vk) (5)
ここでは、Dtgt=3.0[V]、Vk=0.6[V]、Vc=1.2[V]から、Av=5が算出される。
次に、図10を参照して、マイコン83によって実行される、基準電圧Vref1及び増幅率Avの調整手順について説明する。マイコン83は、上述のように、Kのパッチ画像70K及びCのパッチ画像70Cを順に中間転写ベルト12a上に形成しながら、以下の手順で基準電圧Vref1及び増幅率Avの調整を行う。なお、中間転写ベルト12aに形成されるパッチ画像70K及びパッチ画像70Cの濃度は最大濃度であることが望ましい。
第1実施形態の基準電圧Vref1の調整では、Kのパッチ画像に対応する測定電圧Vkが閾値電圧Vthより低くなるまで、Vref1を段階的に変更している。本実施形態では、基準電圧Vref1の調整を、第1実施形態とは異なる方法で行う。以下では、第1実施形態との相違点を中心として本実施形態について説明する。
以下では、図11を参照して、本実施形態に係る、電圧増幅回路81の基準電圧Vref1の調整について説明する。図11は、制御ユニット41(DCコントローラ)内に配置される、本実施形態に係る光学検出ユニット82の構成例を示す回路図である。第1実施形態(図7)との相違点は、電流電圧変換回路80が、受光素子35から出力された電流から変換した電圧V0を、電圧増幅回路81だけでなくマイコン83にも出力する点である。電流電圧変換回路80の出力電圧V0は、マイコン83のA/Dポート116を介してマイコン83に入力される。
次に、図12を参照して、マイコン83によって実行される、基準電圧Vref1及び増幅率Avの調整手順について説明する。マイコン83は、上述のように、Kのパッチ画像70K及びCのパッチ画像70Cを順に中間転写ベルト12a上に形成しながら、以下の手順で基準電圧Vref1及び増幅率Avの調整を行う。なお、第1実施形態(図11)と同様の処理を実行するステップについては、同じ参照符号を付している。
第3実施形態では、電圧増幅回路81の出力電圧V1の測定を、第1及び第2実施形態とは異なる測定条件で行う。具体的には、画像形成装置100の製造工程において中間転写ベルト12aが画像形成装置100に組み込まれる前の、中間転写ベルト12aからの乱反射光がハウジング37の開口部を通して受光素子35に入射しない状態で、電圧V1の測定を行う。以下では、第1実施形態との相違点を中心として本実施形態について説明する。
上述の第1乃至第3実施形態では、乱反射光の受光用の受光素子35に不要反射光が入射する場合に、電圧増幅回路81の基準電圧Vref1(及び増幅率Av)の調整により、不要反射光の影響を低減する例について説明している。しかし、上述の実施形態は、上述のようにハウジング37内で生じる不要反射光が、正反射光の受光用の受光素子34に入射する場合にも、同様に適用可能である。その場合、光学検出ユニット82内に、電流電圧変換回路80及び電圧増幅回路81と同様の回路を、受光素子34に対して設ける。マイコン83は、ハウジング37の開口部を通して受光素子34に反射光(正反射光)が入射しない測定条件で、LED33を発光させて電圧増幅回路から出力される電圧V1の測定を実行し、電圧増幅回路の基準電圧Vref1の調整を行えばよい。なお、電圧増幅回路の増幅率Avの調整も、上述の実施形態と同様に行うことが可能である。このようにして、上述の実施形態と同様、不要反射光が受光素子34の受光結果に与える影響を低減し、受光素子34を用いた画像の位置または濃度の検出の精度を向上させることが可能になる。
Claims (10)
- 回転駆動される像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射する発光素子と、受光光量に応じた電流を出力する受光素子と、前記発光素子から前記像担持体に対して照射される光の照射領域を決めるための開口であって、前記発光素子から照射される光が通過する、かつ、前記受光素子で受光される、前記像担持体からの反射光が通過する開口が形成されたハウジングと、を備える光学センサと、
前記受光素子から出力された電流を電圧に変換して出力する変換回路と、
前記変換回路から出力された電圧と基準電圧との差分を増幅して、前記受光光量に対応する電圧として出力する増幅回路と、
前記開口を通して前記受光素子に反射光が入射しない測定条件で、前記発光素子を発光させて前記増幅回路から出力される電圧の測定を実行し、当該測定によって得られた測定電圧に基づいて、前記増幅回路で用いられる前記基準電圧を調整する制御手段と、
前記像担持体に画像を形成する画像形成手段と、を備え、
前記制御手段は、前記画像形成手段によって前記像担持体にブラックの第1パッチ画像を形成させ、当該第1パッチ画像に前記発光素子から光を照射した際に前記増幅回路から出力される電圧を測定し、
前記制御手段は、更に、前記画像形成手段によって前記像担持体に前記第1パッチ画像とは異なる色の第2パッチ画像を形成させ、当該第2パッチ画像に前記発光素子から光を照射した際に前記増幅回路から出力される電圧を測定し、前記第1パッチ画像に対応する前記測定電圧と前記第2パッチ画像に対応する前記測定電圧との差分に基づいて、前記増幅回路の増幅率を調整することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記測定電圧が閾値電圧よりも低くなるよう前記基準電圧を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記測定と前記基準電圧の調整とを、前記測定電圧が前記閾値電圧よりも低くなるまで繰り返す
ことを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記変換回路は、前記受光素子から出力された電流から変換した電圧を、前記増幅回路と前記制御手段とに出力し、
前記制御手段は、前記測定電圧を0に近づけるよう、前記変換回路から出力された電圧を前記基準電圧として設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記ハウジングは、前記像担持体上で前記発光素子から光が照射される照射領域のうちの特定の領域からの乱反射光を前記受光素子に導くよう構成されており、
前記制御手段は、前記像担持体に形成された前記第1パッチ画像が前記特定の領域を通過する際に前記増幅回路から出力される電圧を測定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記ハウジングは、前記像担持体上で前記発光素子から光が照射される照射領域のうちの特定の領域からの正反射光を前記受光素子に導くよう構成されており、
前記制御手段は、前記像担持体に形成された前記第1パッチ画像が前記特定の領域を通過する際に前記増幅回路から出力される電圧を測定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記第1パッチ画像に対応する前記測定電圧と前記第2パッチ画像に対応する前記測定電圧との差分が、前記増幅回路から出力される電圧のダイナミックレンジの目標値と等しくなるよう、前記増幅率を調整する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記目標値は、前記増幅回路から出力される電圧に基づいて画像の位置または濃度を検出するためのダイナミックレンジとして定められている
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段による前記調整が完了すると、前記画像形成手段によって前記像担持体にパッチ画像を形成し、前記増幅回路から出力される電圧に基づいて前記パッチ画像の位置または濃度を検出する検出手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記検出手段によって検出された前記パッチ画像の位置に基づいて色ずれ補正制御を実行するか、または前記検出手段によって検出された前記パッチ画像の濃度に基づいて画像濃度制御を実行する実行手段を更に備える
ことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
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