JP3770088B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のローラに掛け渡されたベルト状像担持体に付着するトナー量を測定する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、ベルト状像担持体上にトナー像を形成するものがある。例えば、特開平11−258872号公報に記載された装置では、2つのローラに掛け渡された転写ベルト(ベルト状像担持体)に沿って4つのプロセスユニットが配置されている。各プロセスユニットは感光体上に潜像を形成し、該潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。これらのプロセスユニットで形成されるトナー像は互いに異なるトナー色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)を有しており、各トナー像は相互に重なり合うように転写ベルトに転写される。こうして、カラー画像が転写ベルトに形成される。
【0003】
また、この装置では、トナー像の画像濃度を調整するために、転写ベルト上に所定パターンのトナー像(パッチ画像)を形成し、その濃度を濃度センサで測定している。この濃度センサは、転写ベルトに光を照射する発光素子と、転写ベルトから反射された光を受光する受光素子とを備えており、受光素子からの出力に基づき転写ベルトに付着するトナー量を求めることでトナー像の画像濃度を測定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転写ベルトは複数のローラに掛け渡されており、一部のローラが少なからず偏心を有しているため、次のような問題があった。すなわち、この種の装置では、ローラの偏心によりセンサから転写ベルト(ベルト状像担持体)までの距離(以下「センシング距離」という)が不安定に変動し、その距離変動によってセンサ出力が不安定になる。その結果、正確な測定が困難となっている。
【0005】
また、上記従来例では次のような問題もあった。すなわち、ローラから離れた位置では、転写ベルトはベルト移動方向に対してほぼ直交する方向にばたついており、センシング距離がランダム、あるいは不安定に変動し、その距離変動によってセンサ出力が不安定になって正確な測定が困難になっている。
【0006】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数のローラにベルト状像担持体が掛け渡された構造において、ベルト状像担持体に付着するトナー量を高精度に測定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数のローラに掛け渡されたベルト状像担持体と、前記複数のローラのうちの一のローラの近傍に配置されて前記ベルト状像担持体からの光を受光し、その受光量に応じた信号を出力するセンサと、前記センサからの出力に基づき前記ベルト状像担持体に付着するトナー量を求める制御手段とを備えた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、前記ベルト状像担持体の周長は前記一のローラの周長の整数倍で、かつ、前記一のローラが2回以上回転することで前記ベルト状像担持体を1周させるように構成されており、しかも、前記制御手段は、前記ベルト状像担持体へのトナー像の形成に先立って、前記一のローラの2回転以上に相当する距離だけ前記ベルト状像担持体を回転移動させながら、前記センサからの出力信号を前記一のローラの1回転に相当する区間だけサンプリングした時点およびそれ以降に出力信号を1つサンプリングして該サンプリング前の区間から1サンプリングずれた区間のサンプリングデータを得る毎に、下記の偏心成分導出処理を実行することによって前記一のローラの偏心成分を求めておき、前記ベルト状像担持体上のトナー像の画像濃度を求める際には前記ベルト状像担持体で反射された光を受光する前記センサからの出力を、前記偏心成分によって補正し、その補正値に基づき前記トナー像の画像濃度を求めることを特徴としている。なお、前記偏心成分導出処理は、該区間での中心位置をサンプリング位置Xとして、該区間のサンプリングデータの平均値AV(X)を求めるとともに、該サンプリング位置XにおけるサンプリングデータD(X)から前記平均値AV(X)を減算して該サンプリング位置Xでの前記一のローラの偏心成分E(X)を導出する処理である。
【0008】
このように構成された発明では、一のローラが2回以上回転することでベルト状像担持体を1周させるように構成してもよく、一のローラの2回転以上に相当する距離だけベルト状像担持体を回転移動させながら、センサからの出力信号を一のローラの1回転に相当する区間だけサンプリングした時点およびそれ以降に出力信号を1つサンプリングして該サンプリング前の区間から1サンプリングずれた区間のサンプリングデータを得る毎に上記偏心成分導出処理を行うことで一のローラの偏心成分が求められる。この偏心成分はセンシング距離の変動成分となるため、この偏心成分を正確に求めておくことはセンシング距離の変動による誤測定を解消する上で非常に有用な情報となる。そして、ベルト状像担持体にトナー像を形成した際に、受光素子からの出力を偏心成分によって補正し、その補正値に基づきトナー像の画像濃度を求めているので、ローラの偏心によるセンシング距離の変動にかかわらずトナー像の画像濃度を正確に測定することができる。
【0009】
また、ベルト状像担持体の周長が前記一のローラの周長の整数倍となっているため、次のような作用効果が得られる。すなわち、従来より周知のように、ベルト状像担持体により反射される光の光量は、ベルト状像担持体上に形成されたトナー像のみならず、ベルト状像担持体の表面状態による影響を受けることが知られている。そこで、この影響を排除するにはベルト状像担持体の1周分の表面状態を示す周期プロファイルを予め求めておき、上記偏心成分と周期プロファイルとによるサンプリング出力を補正することが考えられる。しかしながら、上記のようにベルト状像担持体の周長が一のローラの周長の整数倍となっている場合には、上記のようにして求めた偏心成分内に周期プロファイルが含まれており、この偏心成分によりサンプリング出力を補正すれば足り、少ない処理ステップで高精度なトナー量の測定を行うことができる。
【0010】
ここで、センサを発光素子と受光素子とで構成し、その発光素子からの光を巻き掛け領域に照射するとともに、この巻き掛け領域で反射された光を受光素子で受光してセンサ出力を得るように構成するのが好ましい。というのも、このように巻き掛け領域で測定を行う場合、ベルト移動方向に対してほぼ直交する方向におけるベルト状像担持体の不安定なばたつきが抑止され、故にセンサとベルト状像担持体との距離(センシング距離)の変動が効果的に抑制されるからである。
【0011】
さらに、ベルト状像担持体上のトナー量を測定する場合、ベルト状像担持体からトナーが浮遊落下してセンサに付着するおそれがあるが、センサを前記一のローラと水平対向位置、あるいは水平対向位置よりも上方で、かつ前記一のローラに対向する位置に配置すると、センサのセンシング面が垂直あるいは下向きとなり、トナーによるセンシング面の汚れが防止され、測定精度の向上を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。この画像形成装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成する装置であり、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット(図2中の符号1)に与えられると、この制御ユニットによってエンジン部Eの各部が制御されて転写紙、複写紙やOHPシートなどのシートSに画像信号に対応する画像が形成される。
【0013】
このエンジン部Eでは、プロセスユニット2の感光体21にトナー像を形成可能となっている。すなわち、プロセスユニット2は、図1の矢印方向に回転可能な感光体21を備えており、さらに感光体21の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ22、現像手段としての現像器23Y,23C,23M,23K、および感光体用クリーナブレード24がそれぞれ配置されている。
【0014】
この装置では、帯電ローラ22が感光体21の外周面に当接して外周面を均一に帯電させた後、感光体21の外周面に向けて露光ユニット3からレーザ光Lが照射される。この露光ユニット3は、同図に示すように、画像信号に応じて変調駆動される半導体レーザなどの発光素子31を備えており、この発光素子31からのレーザ光Lが高速モータ32によって回転駆動される多面鏡33に入射されている。そして、多面鏡33によって反射されたレーザ光Lはレンズ34およびミラー35を介して感光体21上に主走査方向(同図の紙面に対して垂直な方向)に走査して画像信号に対応する静電潜像を形成する。なお、符号36は主走査方向における同期信号を得るための水平同期用読取センサである。
【0015】
こうして形成された静電潜像は現像部23によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では現像部23として、イエロー用の現像器23Y、シアン用の現像器23C、マゼンタ用の現像器23M、およびブラック用の現像器23Kがこの順序で感光体21に沿って配置されている。これらの現像器23Y,23C,23M,23Kは、それぞれ感光体21に対して接離自在に構成されており、制御ユニット1からの指令に応じて、上記4つの現像器23Y,23M,23C,23Kのうちの一の現像器が選択的に感光体21に当接するとともに、高電圧が印加されて選択された色のトナーを感光体21の表面に付与して感光体21上の静電潜像を顕在化する。
【0016】
現像部23で現像されたトナー像は、ブラック用現像器23Kと感光体用クリーナブレード24との間に位置する一次転写領域で転写ユニット4の中間転写ベルト41(ベルト状像担持体)上に一次転写される。また、一次転写領域から周方向(図1の矢印方向)に進んだ位置には、感光体用クリーナブレード24が配置されており、一次転写後に感光体21の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。
【0017】
この転写ユニット4は7個のローラ42〜48を有しており、二次転写ローラ48を除く6個のローラ42〜47に無端状の中間転写ベルト41が掛け渡されている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体21上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト41上に重ね合わせてカラー像を形成するとともに、カセットや手差しトレイから取り出されたシートSが上ガイド部材5Uおよび下ガイド部材5Dの間を通過して二次転写領域に搬送し、当該シートSにカラー像を二次転写することでカラー画像を得ている(カラー印字処理)。また、モノクロ画像をシートSに転写する場合には、感光体21上のブラックトナー像のみを中間転写ベルト41上に形成し、カラー画像の場合と同様にして二次転写領域に搬送されてきたシートSに転写してモノクロ画像を得る(モノクロ印字処理)。
【0018】
また、ローラ46に対向してベルトクリーナ49が設けられている。このベルトクリーナ49は、二次転写後に中間転写ベルト41に残存する残留トナーをクリーニング除去するものであり、次のように構成されている。すなわち、このベルトクリーナ49では、クリーナケース491にクリーナブレード492が取り付けられ、クリーナカバー493内で中間転写ベルト41に対して離当接可能に構成されるとともに、ベルトクリーナ用駆動部(図示省略)によって離当接駆動される。なお、図1中の符号494はクリーナすくいシートである。
【0019】
また、ローラ43の下方位置には、中間転写ベルト41の基準位置を検出するためのセンサ40が配置されており、主走査方向とほぼ直交する副走査方向における同期信号、つまり垂直同期信号を得るための垂直同期用読取センサとして機能する。また、ローラ43に掛け渡された中間転写ベルト41上に付着しているトナー量を検出するセンサ6が中間転写ベルト41を挟んでローラ43に対向配置されている。このように、この実施形態ではローラ43が本発明の「一のローラ」となっている。
【0020】
図2は中間転写ベルト上のトナー量を検出するセンサの構成を示す図である。このセンサ6は、中間転写ベルト41の表面領域のうちローラ43に巻き掛けられた巻き掛け領域41aに光を照射するLEDなどの発光素子601を有している。また、このセンサ6には、照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター603、照射光量モニタ用受光ユニット604および照射光量調整ユニット605が設けられている。
【0021】
この偏光ビームスプリッター603は、同図に示すように、発光素子601と中間転写ベルト41との間に配置されており、中間転写ベルト41上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するp偏光と、垂直な偏光方向を有するs偏光とに分割している。そして、p偏光についてはそのまま中間転写ベルト41に入射する一方、s偏光については偏光ビームスプリッター603から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット604に入射され、この受光ユニット604から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット605に出力される。
【0022】
この照射光量調整ユニット605は、受光ユニット604からの信号と、CPU11およびメモリ12を備えて装置全体を制御する制御ユニット1からの光量制御信号Slcとに基づき発光素子601をフィードバック制御して発光素子601から中間転写ベルト41に照射される照射光量を光量制御信号Slcに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。
【0023】
また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット604に設けられた受光素子642の出力側に入力オフセット電圧641が印加されており、光量制御信号Slcがある信号レベルを超えない限り、発光素子601が消灯状態に維持されるように構成されている。その具体的な電気的構成は図3に示す通りである。図3は図1の装置において採用された受光ユニット604の電気的構成を示す図である。この受光ユニット604では、フォトダイオードなどの受光素子PSのアノード端子は電流−電圧(I/V)変換回路を構成するオペアンプOPの非反転入力端子に接続されるとともに、オフセット電圧641を介して接地電位に接続されている。また、受光素子PSのカソード端子は、オペアンプOPの反転入力端子に接続されるとともに、抵抗Rを介してオペアンプOPの出力端子に接続されている。このため、受光素子PSに光が入射されて光電流iが流れると、オペアンプOPの出力端子からの出力電圧V0は、
V0=i・R+Voff
(ただし、Voffはオフセット電圧値である)
となり、反射光量に対応した信号が受光ユニット604から出力される。このように構成した理由について以下説明する。
【0024】
入力オフセット電圧651を印加しない場合には、図4の破線で示すような光量特性を示す。つまり、光量制御信号Slc(0)を制御ユニット1から照射光量調整ユニット605に与えると、発光素子601は消灯状態となり、光量制御信号Slcの信号レベルを高めると、発光素子601は点灯し、中間転写ベルト41上への照射光量も信号レベルにほぼ比例して増大する。しかしながら、光量特性は周辺温度の影響や照射光量調整ユニット605の構成などによって図4に示す一点鎖線や二点鎖線のように平行シフトすることがあり、仮に同図の一点鎖線のようにシフトしてしまうと、制御ユニット1から消灯指令、つまり光量制御信号Slc(0)を与えているにもかかわらず、発光素子601が点灯していることがある。
【0025】
これに対し、本実施形態の如く、入力オフセット電圧651を印加して予め同図の右手側にシフトさせて不感帯(信号レベルSlc(0)〜Slc(1))を設けている場合(同図の実線)には、制御ユニット1から消灯指令、つまり光量制御信号Slc(0)を与えることで確実に発光素子601を消灯することができ、装置の誤作動を未然に防止することができる。
【0026】
一方、信号レベルSlc(1)を超える光量制御信号Slcが制御ユニット1から照射光量調整ユニット605に与えられると、発光素子601は点灯し、中間転写ベルト41にp偏光が照射光として照射される。すると、このp偏光は中間転写ベルト41で反射され、反射光量検出ユニット607で反射光の光成分のうちp偏光の光量とs偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号が制御ユニット1に出力される。
【0027】
この反射光量検出ユニット607は、図2に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター671と、偏光ビームスプリッター671を通過するp偏光を受光し、そのp偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット670pと、偏光ビームスプリッター671で分割されたs偏光を受光し、そのs偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット670sとを備えている。この受光ユニット670pでは、受光素子672pが偏光ビームスプリッター671からのp偏光を受光し、その受光素子672pからの出力をアンプ回路673pで増幅した後、その増幅信号をp偏光の光量に相当する信号として受光ユニット670pから出力している。また、受光ユニット670sは受光ユニット670pと同様に受光素子672sおよびアンプ回路673sを有している。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる2つの成分光(p偏光とs偏光)の光量を独立して求めることができる。
【0028】
また、この実施形態では、受光素子672p,672sの出力側に出力オフセット電圧674p,674sがそれぞれ印加されており、アンプ回路673p,73sから制御ユニット1に与えられる信号の出力電圧Vp,Vsは図5に示すようにプラス側にオフセットされている。各受光ユニット670p,70sの具体的な電気的構成については、受光ユニット604と同一であるため、ここでは図示説明を省略する。このように構成された受光ユニット670p,670sにおいても、受光ユニット604と同様に、反射光量がゼロであるときであっても、各出力電圧Vp,Vsはゼロ以上の値を有し、しかも反射光量の増大に比例して出力電圧Vp,Vsも増大する。このように出力オフセット電圧674p,674sを印加することで図4の不感帯の影響を確実に排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力することができる。
【0029】
これら出力電圧Vp,Vsの信号は制御ユニット1に入力され、A/D変換された後、中間転写ベルト41上に付着するトナー量が制御ユニット1によって求められる。この実施形態では、実際のトナー量の測定に先立って予め次のようにしてローラ43の偏心成分が求められ、メモリ12に記憶されている。以下、偏心成分の導出手順と、実際のトナー量測定手順とに分けて説明する。
【0030】
図6は、実際のトナー量の測定に先立って行われる偏心成分の導出手順を示すフローチャートである。この装置では、制御ユニット1は消灯指令に相当する光量制御信号Slc(0)を照射光量調整ユニット605に出力して発光素子601を消灯する(ステップS1)。特に、この実施形態では上述したように、入力オフセット電圧651を印加することで不感帯(図4の信号レベルSlc(0)〜Slc(1))が設定されているので、光量制御信号Slc(0)を与えた際に発光素子601が確実に消灯される。
【0031】
そして、この消灯状態でのp偏光の受光量を示す出力電圧Vp0と、s偏光の受光量を示す出力電圧Vs0を検出し、制御ユニット1のメモリ12に記憶する(ステップS2)。すなわち、消灯状態でのセンサ出力、つまり暗出力電圧を検出して記憶している。
【0032】
次に、光量制御信号Slcとして不感帯を超える信号レベルの信号Slc(2)を設定し、この光量制御信号Slc(2)を照射光量調整ユニット605に与えて発光素子601を点灯させる(ステップS3)。すると、発光素子601からの光が中間転写ベルト41に照射されるとともに、中間転写ベルト41で反射された光のp偏光およびs偏光の光量が反射光量検出ユニット607によって検出され、各受光光量に対応する出力電圧Vp,Vsが制御ユニット1に入力される。(ステップS4)。
【0033】
そこで、制御ユニット1はp偏光に関して出力電圧Vpから暗出力電圧Vp0を差し引いてトナー量に対応するp偏光の光量を表す光量信号SigPを求めている(ステップS5)。また、s偏光についても、p偏光と同様に、出力電圧Vsから暗出力電圧Vs0を差し引いてトナー量に対応するs偏光の光量を表す光量信号SigSを求めている(ステップS5)。さらに、こうして補正された光量信号SigP,SigSの比をサンプリングデータとして求める(ステップS5)。このように、この実施形態では、測定された出力電圧Vp,Vsから暗出力電圧Vp0,Vs0をそれぞれ取り除いているので、トナー量に対応する光量を精度良く求めることができ、例えば装置周辺温度などの周辺環境や装置構成部品の経時変化などによって暗出力が変動したとしても、その影響を受けることなく、トナー量の指標を求めることができる。
【0034】
より具体的には、次のようにしてサンプリングデータを求めている。この実施形態にかかる画像形成装置では、本発明の「ベルト状像担持体」に相当する中間転写ベルト41の周長はセンサ対向ローラ43の周長の整数倍となっており、センサ対向ローラ43が5周するごとに中間転写ベルト41が1周するように構成されている。そして、中間転写ベルト41が1周するのに3000msを要し、中間転写ベルト41からの反射光量を10ms間隔でサンプリングし、各サンプリング位置Xでの出力電圧Vpから消灯時の出力電圧Vp0を差し引き、この光量信号SigP(=Vp−Vp0)を求めるとともに、各サンプリング位置Xでの出力電圧Vsから消灯時の出力電圧Vs0を差し引き、この光量信号SigS(=Vs−Vs0)を求めた後、これらの光量信号比(=SigP/SigS)を各サンプリング位置XでのサンプリングデータD(X)としてメモリ12に記憶する(図7,図8)。なお、この実施形態では、ローラ43が5周するごとに中間転写ベルト41が1周し、その間に300個のサンプリングデータD(X)が得られるのであるが、後述するようにローラ43の偏心成分を少ないメモリ容量で、しかも短時間に求めるため、ローラ43が6周する間に得られる360個のサンプリングデータD(0)〜D(359)をサンプリングし、メモリ12に記憶している。
【0035】
次のステップS6では、サンプリングデータD(0),D(1),…D(359)に基づきローラの偏心成分を求め、メモリ12に記憶する。その詳細について、図7および図8を参照しつつ説明する。この実施形態では、ローラ43が5周するごとに中間転写ベルト41が1周するため、上記サンプリングデータD(X)から連続する60(=300÷5)個のサンプリングデータを取り出すと、それら60個のサンプリングデータ中にローラ43の1周分の成分が含まれていることとなる。ここで、ローラ43の偏心成分に着目すると、センサ対向ローラ43の1周分の平均値をとると、偏心成分を考慮する必要がなくなる。というのは、センサ対向ローラ43が1周する間には偏心によりセンシング距離が遠くなる場合と近くなる場合の両方が含まれ、平均値をとることにより各々の影響が打ち消しあって、結局、設計上のセンシング距離における平均値とほぼ等価と考えることができるからである。
【0036】
そこで、連続する60個のサンプリングデータを1つの区間として301個の区間、つまり区間D(0)〜D(59)、区間D(1)〜D(60)、…、区間D(300)〜D(359)を規定し、各区間の中心位置X(X=30,31,…,330)でのローラ43の1周分の平均値AV(X)を求める。つまり、 AV(30)=(D(0)+…+D(30)+…+D(59))/60
AV(31)=(D(1)+…+D(31)+…+D(60))/60
AV(32)=(D(2)+…+D(32)+…+D(61))/60
…
AV(330)=(D(300)+…+D(330)+…+D(359))/60
を求める。上式では、例えばサンプリング位置「0」〜「59」の60個のサンプリングデータの中心を30としているが、厳密に中心は「29」と「30」の間であり上式は、
AV(29)=(D(0)+…+D(30)+…+D(59))/60
(以下同様)
と処理してもよい。
【0037】
このようにして求められた平均値AV(X)はローラ43の偏心成分をキャンセルしたものであり、サンプリングデータD(X)から平均値AV(X)を減算することによって各サンプリング位置Xでのローラ43の偏心成分E(X)を求めることができる。つまり、
E(X)=D(X)−AV(X)
(ただし、X=30,31,…,329である。)
によってローラ43の偏心成分E(X)を求めることができる。
【0038】
なお、この実施形態では、上記したように中間転写ベルト41が1周するために必要なローラ43の回転数n(n=5)より1回転余分にローラ43を回転させて360個のサンプリングデータを求め、これらのデータに基づきローラ43の偏心成分E(X)を求めているが、変形例としてローラ43を回転数n(n=5)だけ回転させながら300個のデータを求め、これら300個のデータに基づきローラ43の偏心成分E(X)を求めるようにしてもよい。ただし、この実施形態によれば、変形例に比べて有利な作用効果が得られる。それについて説明する。
【0039】
変形例の如く中間転写ベルト41の1周分のデータしかサンプリングしない場合には、ベルト1周分の偏心成分を算出する際に、図9に示すように、ベルト先端部近傍の計算にベルト終端部近傍のサンプリングデータを、またベルト終端部近傍の計算にベルト先端部近傍のサンプリングデータを補完しなければならない。そのため、300個のデータがメモリ12に記憶された後でなければ平均値AV(X)、さらには偏心成分E(X)を演算することができない。したがって、メモリ12に300個分のサンプリングデータを記憶するためのメモリ空間を準備しておく必要がある。
【0040】
これに対し、本実施形態によれば、余分にローラ43を1回転させており、データのサンプリングを開始してから60個のデータが得られた時点で直ちに最初の平均値AV(X)を演算し、さらに偏心成分E(X)を求めることができる。しかも、偏心成分が導出されると、その先頭データは不要となる。それ以降のサンプリング位置Xでの偏心成分についても全く同様であり、演算上、必要となるメモリ12に設けなければならないメモリ空間は60個分のサンプリングデータを記憶するための空間で十分であり、メモリサイズを小さくすることができる。また、サンプリング動作と、偏心成分の演算処理とを一部並行して行うことができ、全体の処理速度を高めることができる。
【0041】
次に、実際のトナー量の測定手順について図10を参照しつつ説明する。この図10は図1の画像形成装置におけるトナー量測定動作を示すフローチャートである。この装置では、制御ユニット1は、偏心成分の導出動作におけるステップS1〜S5と同様の手順を実行することによって、トナー量の指標となる光量信号比(=SigP/SigS)をサンプリングデータD(X)として算出し、メモリ12に記憶する。
【0042】
次のステップS7では、上記のようにして得られた光量信号比に対して偏心成分E(x)による補正を行う。ここで問題となるのは、図11に示すように、ローラ43の偏心成分E(X)を求めるためにデータサンプリングを行った(サンプリングA)後、トナー量測定のためにデータサンプリング(サンプリングB)を開始するタイミングは常に一定というわけではないため、上記のようにして求めた偏心成分E(30),E(31),…E(329)と、トナー量測定のためにサンプリングしたデータD(0),D(1),…D(299)とを如何に整合させるかという点にある。そこで、この実施形態では、同図に示すように、別のカウント値xを設けることによって、かかる問題の解消を図っている。すなわち、ここでは、偏心成分を求めるためのデータサンプリングAを完了した後、ローラ43の回転に伴って10ms間隔で、カウント値xを30から1ずつカウントアップしていくとともに、329までカウントされると再度30に戻るという循環的なカウント処理を実行する。したがって、サンプリングBでの最初のデータD(0)をサンプリングした時点でのカウント値x0は、30〜329のうち、サンプリングAの終了からサンプリングBの開始までの間隔ΔTに対応した値をとることになり、当該間隔ΔTにかかわらず偏心成分E(x)とサンプリングデータD(X)とが適切に対応し、上記問題が解決される。
【0043】
そして、サンプリングデータD(X)が得られるごとに、そのデータD(X)から対応する偏心成分E(x)を差し引く、つまり、次式
D(0)−E(x0)
D(1)−E(x1)
…
D(299)−E(x299)
にしたがって、ローラの偏心成分を補正することができる。その後、その補正結果に基づきトナー量を測定する(ステップS8)。
【0044】
以上のように、この実施形態によれば、ローラの偏心成分E(x)を求め(ステップS6)、この偏心成分E(x)を用いて、実際にトナー量を測定するために得られたサンプリングデータD(X)を補正することによってローラ偏心に起因するセンサ6と中間転写ベルト41とのセンシング距離の変動を補正している(ステップS7)ので、ローラ偏心の影響を抑えて測定精度の向上を図ることができる。
【0045】
また、上記した従来装置、つまり特開平11−258872号公報に記載された装置では、ローラから離れた位置にセンサが配置され、中間転写ベルト41はベルト移動方向に対してほぼ直交する方向にばたついている。そのため、センサ6から中間転写ベルト41までのセンシング距離がランダム、あるいは不安定に変動し、その距離変動によってセンサ出力が不安定になっている。これに対し、この実施形態によれば、ローラ43に巻き掛けられた中間転写ベルト表面領域、つまり巻き掛け領域41aに光が照射されるとともに、この巻き掛け領域41aで反射された光が受光素子672p,672sで受光され、センサ6から出力される信号に基づきトナー量の測定が行われる。この巻き掛け領域41aではベルト移動方向に対してほぼ直交する方向における中間転写ベルト41の不安定なばたつきを防止することができる。
【0046】
また、中間転写ベルト41上のトナー量を測定する場合、中間転写ベルト41からトナーが浮遊落下してセンサ6に付着するおそれがあるが、センサ6をセンサ対向ローラたるローラ43の水平対向位置に配置しているため、センシング面が垂直となり、浮遊落下するトナーがセンシング面に付着するのを効果的に防止することができ、測定精度の向上を図ることができる。この作用効果については、センサ6をローラ43の水平対向位置(図2)の上方で、かつローラ43に対向する位置に配置した場合にも同様、あるいはそれ以上となる。
【0047】
また、この実施形態では、中間転写ベルト41からの反射光の光成分のうちp偏光の光量を表す光量信号SigP、およびs偏光の光量を表す光量信号SigSを独立して求め、それらの光量信号比(=SigP/SigS)に基づき中間転写ベルト41上に付着するトナー量を測定しているので、ノイズの影響や中間転写ベルト41への照射光量の変動の影響を受け難く、高精度なトナー量測定が可能となる。
【0048】
また、暗出力を求める際には、発光素子601を確実に消灯する必要があるが、この実施形態によれば、上記したように入力オフセット電圧651を印加することで発光素子601を確実に消灯することができる。
【0049】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の「一のローラ」たるローラ43に対向してセンサ6を配置しているが、ローラに対向してセンサ6を配置すること自体は偏心成分E(x)によるサンプリングデータD(X)を補正する上での必須構成要件ではなく、「一のローラ」たるローラ43の近傍に配置すればよい。ただし、上記した作用効果を考慮すればセンサ6をローラ43に対向配置するのが望ましい。
【0050】
また、ローラ43に対向配置する代わりに、中間転写ベルト41が掛け渡されている他のローラ42,44〜47に対向してセンサ6を配置するようにしてもよい。ただし、上記実施形態では複数のローラ42〜47のうちローラ44がテンションローラとなっているため、予め装置本体に対して固定配置されて当該固定位置で回転自在となっている他のローラの一に対してセンサ6を設けるのが望ましい。なんとなれば、所定位置で回転自在に固定配置されたローラに対向してセンサ6を配置した場合、該ローラとセンサ6との距離は一定となっているからである。
【0051】
これに対し、テンションローラ44は中間転写ベルト41に対して進退移動するように構成されているため、予め固定配置されたセンサ6とテンションローラ44との距離が変動しやすく、テンションローラ44に掛け渡されたベルト領域とセンサ6との距離が変動してしまい、測定精度の低下要因となってしまうためである。これを防止するためには、例えばテンションローラ44とセンサ6とを機械的に連結しておき、テンションローラ44の変動に伴ってセンサ6も連動するように構成すればよい。
【0052】
また、上記実施形態では、トナー量の指標値として光量信号比(=SigP/SigS)を用いているが、その他の指標値、例えば出力電圧Vp,Vs、光量信号SigP,SigS、光量信号和(=SigP+SigS)や光量信号差(=SigP−SigS)などを用いることができる。
【0053】
また、上記実施形態では、図2に示すように、照射光と反射光とを含む入射面(図2の紙面)がセンサ対向ローラ43の回転軸とほぼ直交するように発光素子601および受光素子672p,672sが配置されているが、これらの配置関係はこれに限定されるものではなく、例えば上記入射面がローラ回転軸とほぼ平行となるようにセンサ6を構成してもよい。また、入射面とローラ回転軸が平行でない場合、ローラの偏心などによりセンシング距離が変動するだけでなくローラ表面(反射面)の角度の変化による反射光量の変化を招くが、入射面とローラ回転軸を平行にすることにより、反射面の角度をより安定させることができる。また、同じ理由により、反射面の角度を安定させるために、入射面とローラ回転軸が同一平面にあるように構成してもよい。
【0054】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト41が1周するために必要なローラ43の回転数nが「5」の場合について説明したが、回転数nはこれに限定されるものではなく、回転数nが2以上の整数である画像形成装置全般に本発明を適用することができる。
【0055】
また、上記実施形態では、中間転写ベルト41をベルト状像担持体とする画像形成装置に本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、感光体ベルトにトナー像を形成する画像形成装置などにも適用可能であり、複数のローラに掛け渡されたベルト状像担持体を備えた画像形成装置全般に本発明を適用することができる。
【0056】
さらに、上記実施形態では、4色のトナーを用いたカラー画像を形成することができる画像形成装置であったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像のみを形成する画像形成装置にも当然に適用することができる。また、上記実施形態にかかる画像形成装置は、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシートSに形成するプリンタであるが、本発明は複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置全般に適用することができる。
【0057】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、一のローラの2回転以上に相当する距離だけベルト状像担持体を回転移動させながら、センサからの出力信号を一のローラの1回転に相当する区間だけサンプリングした時点およびそれ以降に出力信号を1つサンプリングして該サンプリング前の区間から1サンプリングずれた区間のサンプリングデータを得る毎に上記偏心成分導出処理を行うことで一のローラの偏心成分を求めておき、この偏心成分に基づきローラ偏心に起因するセンサとベルト状像担持体とのセンシング距離の変動を補正しているので、ローラ偏心の影響を抑えて測定精度の向上を図ることができる。
【0058】
また、ベルト状像担持体を挟むように複数のローラのうちの一のローラに対向して発光素子を配置し、ベルト状像担持体の表面領域のうち当該センサ対向ローラに巻き掛けられた巻き掛け領域に光を照射するように構成することによって、センサとベルト状像担持体との距離(センシング距離)の変動を効果的に抑制することができ、トナー量の測定精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像形成装置の一の実施形態を示す図である。
【図2】中間転写ベルト上のトナー量を検出するセンサの構成を示す図である。
【図3】図1の装置において採用された受光ユニットの電気的構成を示す図である。
【図4】図1のトナー量測定装置における光量制御特性を示す図である。
【図5】図1のトナー量測定装置における反射光量に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフである。
【図6】実際のトナー量の測定に先立って行われる偏心成分の導出手順を示すフローチャートである。
【図7】センサから出力されるサンプリングデータの一例を示すグラフである。
【図8】偏心成分の導出手順を説明するための模式図である。
【図9】変形例における偏心成分の導出手順を説明するための模式図である。
【図10】図1の画像形成装置におけるトナー量測定動作をフローチャートである。
【図11】サンプリングデータの補正手順を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1…制御ユニット(制御手段)
6…センサ
11…CPU
12…メモリ
41…中間転写ベルト(ベルト状像担持体)
41a…巻き掛け領域
42〜47…ローラ
43…ローラ(一のローラ)
601…発光素子
672p,672s,PS…受光素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that measures the amount of toner adhering to a belt-like image carrier that is stretched around a plurality of rollers.
[0002]
[Prior art]
Some electrophotographic image forming apparatuses such as printers, copiers, and facsimile machines form a toner image on a belt-like image carrier. For example, in the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-258872, four process units are arranged along a transfer belt (belt-shaped image carrier) stretched between two rollers. Each process unit forms a latent image on the photoreceptor and develops the latent image with toner to form a toner image. The toner images formed by these process units have different toner colors (yellow, cyan, magenta, black), and the toner images are transferred to the transfer belt so as to overlap each other. In this way, a color image is formed on the transfer belt.
[0003]
In this apparatus, in order to adjust the image density of the toner image, a toner image (patch image) having a predetermined pattern is formed on the transfer belt, and the density is measured by a density sensor. The density sensor includes a light emitting element that irradiates light to the transfer belt and a light receiving element that receives light reflected from the transfer belt, and determines the amount of toner attached to the transfer belt based on an output from the light receiving element. Thus, the image density of the toner image is measured.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the transfer belt is stretched around a plurality of rollers, and some of the rollers are not eccentric, there are the following problems. That is, in this type of apparatus, the distance from the sensor to the transfer belt (belt-shaped image carrier) (hereinafter referred to as the “sensing distance”) varies in an unstable manner due to the eccentricity of the roller, and the sensor output becomes unstable due to the distance variation. become. As a result, accurate measurement is difficult.
[0005]
Further, the conventional example has the following problems. That is, at a position away from the roller, the transfer belt fluctuates in a direction substantially perpendicular to the belt moving direction, and the sensing distance fluctuates randomly or unstablely, and the sensor output becomes unstable due to the distance fluctuation. This makes accurate measurement difficult.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an image capable of measuring the amount of toner adhering to a belt-like image carrier with high accuracy in a structure in which a belt-like image carrier is wound around a plurality of rollers. An object is to provide a forming apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a belt-like image carrier that is stretched between a plurality of rollers, and is arranged in the vicinity of one of the plurality of rollers to receive light from the belt-like image carrier and to receive the light. An image forming apparatus comprising: a sensor that outputs a signal corresponding to the amount; and a control unit that obtains the amount of toner adhering to the belt-shaped image carrier based on an output from the sensor. The circumference of the belt-shaped image carrier is an integral multiple of the circumference of the one roller, and the belt-like image carrier is rotated once by rotating the one roller twice or more. In addition, prior to the formation of the toner image on the belt-like image carrier, the control means rotates the belt-like image carrier by a distance corresponding to two or more rotations of the one roller. While output from the sensor Each time the signal is sampled for a period corresponding to one rotation of the one roller and thereafter, one output signal is sampled, and each time sampling data of a section shifted by one sampling from the section before the sampling is obtained, By executing an eccentric component deriving process, the eccentric component of the one roller is obtained, and when the image density of the toner image on the belt-like image carrier is obtained, the light reflected by the belt-like image carrier is obtained. The output from the sensor that receives light is corrected by the eccentric component, and the image density of the toner image is obtained based on the correction value. The eccentric component deriving process obtains the average value AV (X) of the sampling data in the section with the center position in the section as the sampling position X, and the sampling data D (X) at the sampling position X In this process, the average value AV (X) is subtracted to derive the eccentric component E (X) of the one roller at the sampling position X.
[0008]
In the invention configured as described above, the belt-shaped image carrier may be rotated once by rotating one roller twice or more, and the belt is moved by a distance corresponding to two or more rotations of one roller. While rotating the image carrier, the output signal from the sensor is sampled for an interval corresponding to one rotation of one roller, and after that, one output signal is sampled and one sampling is performed from the interval before the sampling. The eccentric component of one roller is obtained by performing the eccentric component deriving process every time sampling data of a shifted section is obtained. Since this eccentric component becomes a fluctuation component of the sensing distance, obtaining this eccentric component accurately is very useful information for eliminating erroneous measurement due to fluctuation of the sensing distance. When the toner image is formed on the belt-shaped image carrier, the output from the light receiving element is corrected by the eccentric component, and the image density of the toner image is obtained based on the correction value. Therefore, the sensing distance due to the eccentricity of the roller It is possible to accurately measure the image density of the toner image regardless of the fluctuation of the toner image.
[0009]
Further, since the circumference of the belt-shaped image carrier is an integral multiple of the circumference of the one roller, the following effects can be obtained. That is, as is well known in the art, the amount of light reflected by the belt-like image carrier is affected not only by the toner image formed on the belt-like image carrier but also by the surface state of the belt-like image carrier. It is known to receive. In order to eliminate this influence, it is conceivable to obtain in advance a periodic profile indicating the surface state of one round of the belt-shaped image carrier, and to correct the sampling output based on the eccentric component and the periodic profile. However, when the circumference of the belt-shaped image carrier is an integral multiple of the circumference of one roller as described above, the periodic profile is included in the eccentric component obtained as described above. Therefore, it is sufficient to correct the sampling output with this eccentric component, and it is possible to measure the toner amount with high accuracy with a small number of processing steps.
[0010]
Here, the sensor is composed of a light emitting element and a light receiving element, and the light from the light emitting element is irradiated to the winding area, and the light reflected by the winding area is received by the light receiving element to obtain a sensor output. It is preferable to configure as described above. This is because when the measurement is performed in the winding region in this manner, the unstable flapping of the belt-shaped image carrier in the direction substantially perpendicular to the belt moving direction is suppressed, and therefore the sensor and the belt-shaped image carrier This is because variation in the distance (sensing distance) is effectively suppressed.
[0011]
Further, when measuring the amount of toner on the belt-shaped image carrier, the toner may float and fall from the belt-shaped image carrier and adhere to the sensor. If the sensor is disposed at a position above the facing position and facing the one roller, the sensing surface of the sensor becomes vertical or downward, and the sensing surface is prevented from being contaminated by toner, so that the measurement accuracy can be improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. This image forming apparatus is an apparatus that forms a full color image by superposing four color toners of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), and is supplied from an external device such as a host computer. When an image signal is supplied to the control unit (
[0013]
In the engine unit E, a toner image can be formed on the photosensitive member 21 of the
[0014]
In this apparatus, the charging
[0015]
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing
[0016]
The toner image developed by the developing
[0017]
The
[0018]
A
[0019]
A sensor 40 for detecting the reference position of the intermediate transfer belt 41 is disposed below the roller 43, and obtains a synchronization signal in the sub-scanning direction substantially perpendicular to the main scanning direction, that is, a vertical synchronization signal. Functions as a vertical synchronization reading sensor. Further, a
[0020]
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a sensor that detects the amount of toner on the intermediate transfer belt. The
[0021]
The polarization beam splitter 603 is disposed between the light emitting element 601 and the intermediate transfer belt 41 as shown in the figure, and has a polarization direction parallel to the incident light incident surface on the intermediate transfer belt 41. It is divided into polarized light and s-polarized light having a perpendicular polarization direction. The p-polarized light enters the intermediate transfer belt 41 as it is, while the s-polarized light is extracted from the polarization beam splitter 603 and then incident on the
[0022]
The irradiation light amount adjustment unit 605 feedback-controls the light emitting element 601 based on the signal from the
[0023]
Further, in this embodiment, the input offset
V0 = i ・ R + Voff
(However, Voff is the offset voltage value)
Thus, a signal corresponding to the amount of reflected light is output from the
[0024]
When the input offset voltage 651 is not applied, the light quantity characteristic as shown by the broken line in FIG. 4 is shown. That is, when the light quantity control signal Slc (0) is given from the
[0025]
On the other hand, as in the present embodiment, a dead zone (signal levels Slc (0) to Slc (1)) is provided by applying the input offset voltage 651 and shifting it in advance to the right hand side of FIG. (Solid line) can be surely turned off by giving a turn-off command from the
[0026]
On the other hand, when the light amount control signal Slc exceeding the signal level Slc (1) is given from the
[0027]
As shown in FIG. 2, the reflected light
[0028]
In this embodiment, output offset voltages 674p and 674s are respectively applied to the output sides of the light receiving elements 672p and 672s, and the output voltages Vp and Vs of the signals given from the amplifier circuits 673p and 73s to the
[0029]
The signals of these output voltages Vp and Vs are input to the
[0030]
FIG. 6 is a flowchart showing the procedure for deriving the eccentric component that is performed prior to the actual measurement of the toner amount. In this apparatus, the
[0031]
Then, the output voltage Vp0 indicating the amount of received p-polarized light and the output voltage Vs0 indicating the amount of received s-polarized light are detected and stored in the memory 12 of the control unit 1 (step S2). That is, the sensor output in the unlit state, that is, the dark output voltage is detected and stored.
[0032]
Next, a signal Slc (2) having a signal level exceeding the dead zone is set as the light quantity control signal Slc, and this light quantity control signal Slc (2) is given to the irradiation light quantity adjustment unit 605 to turn on the light emitting element 601 (step S3). . Then, the light from the light emitting element 601 is applied to the intermediate transfer belt 41, and the light amounts of the p-polarized light and the s-polarized light reflected by the intermediate transfer belt 41 are detected by the reflected light
[0033]
Therefore, the
[0034]
More specifically, the sampling data is obtained as follows. In the image forming apparatus according to this embodiment, the circumferential length of the intermediate transfer belt 41 corresponding to the “belt-shaped image carrier” of the present invention is an integral multiple of the circumferential length of the sensor facing roller 43. The intermediate transfer belt 41 is configured to make one turn every five turns. Then, it takes 3000 ms for the intermediate transfer belt 41 to make one rotation, the amount of reflected light from the intermediate transfer belt 41 is sampled at intervals of 10 ms, and the output voltage Vp0 at the time of extinction is subtracted from the output voltage Vp at each sampling position X. After obtaining this light quantity signal SigP (= Vp−Vp0) and subtracting the output voltage Vs0 at the time of extinction from the output voltage Vs at each sampling position X, the light quantity signal SigS (= Vs−Vs0) is obtained. Is stored in the memory 12 as sampling data D (X) at each sampling position X (FIGS. 7 and 8). In this embodiment, the intermediate transfer belt 41 makes one turn every time the roller 43 makes five turns, and 300 sampling data D (X) are obtained during that time, but the eccentricity of the roller 43 is described later. In order to obtain the components with a small memory capacity and in a short time, 360 sampling data D (0) to D (359) obtained while the roller 43 makes six revolutions are sampled and stored in the memory 12.
[0035]
In the next step S6, the eccentric component of the roller is obtained based on the sampling data D (0), D (1),... D (359) and stored in the memory 12. Details thereof will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. In this embodiment, since the intermediate transfer belt 41 makes one turn every time the roller 43 makes five turns, if 60 (= 300/5) pieces of sampling data are extracted from the sampling data D (X), the 60 The sampling data includes a component for one rotation of the roller 43. Here, paying attention to the eccentric component of the roller 43, it is not necessary to consider the eccentric component when taking an average value for one rotation of the sensor facing roller 43. This is because both the case where the sensing distance becomes longer due to the eccentricity and the case where the sensing distance becomes closer during one rotation of the sensor-facing roller 43 are included. This is because it can be considered to be almost equivalent to the average value in the upper sensing distance.
[0036]
Therefore, with the continuous 60 sampling data as one section, 301 sections, that is, sections D (0) to D (59), sections D (1) to D (60),..., Sections D (300) to D (359) is defined, and an average value AV (X) for one rotation of the roller 43 at the center position X (X = 30, 31,..., 330) of each section is obtained. That is, AV (30) = (D (0) + ... + D (30) + ... + D (59)) / 60
AV (31) = (D (1) + ... + D (31) + ... + D (60)) / 60
AV (32) = (D (2) + ... + D (32) + ... + D (61)) / 60
...
AV (330) = (D (300) + ... + D (330) + ... + D (359)) / 60
Ask for. In the above expression, for example, the center of 60 sampling data at sampling positions “0” to “59” is set to 30, but the center is strictly between “29” and “30”, and the above expression is
AV (29) = (D (0) + ... + D (30) + ... + D (59)) / 60
(The same applies hereinafter)
You may process.
[0037]
The average value AV (X) obtained in this way is obtained by canceling the eccentric component of the roller 43. By subtracting the average value AV (X) from the sampling data D (X), the average value AV (X) at each sampling position X is obtained. The eccentric component E (X) of the roller 43 can be obtained. That means
E (X) = D (X) -AV (X)
(However, X = 30, 31,..., 329.)
Thus, the eccentric component E (X) of the roller 43 can be obtained.
[0038]
In this embodiment, as described above, 360 sampling data is obtained by rotating the roller 43 by one more rotation than the number of rotations n (n = 5) of the roller 43 necessary for one rotation of the intermediate transfer belt 41. Based on these data, the eccentric component E (X) of the roller 43 is obtained. As a modification, 300 pieces of data are obtained while rotating the roller 43 by the number of rotations n (n = 5). The eccentric component E (X) of the roller 43 may be obtained based on the individual data. However, according to this embodiment, advantageous effects can be obtained as compared with the modified example. This will be described.
[0039]
When only the data for one rotation of the intermediate transfer belt 41 is sampled as in the modification, when calculating the eccentric component for one rotation of the belt, as shown in FIG. Sampling data in the vicinity of the belt end and sampling data in the vicinity of the belt front end must be complemented for calculation in the vicinity of the belt end. Therefore, the average value AV (X) and further the eccentric component E (X) cannot be calculated unless 300 pieces of data are stored in the memory 12. Therefore, it is necessary to prepare a memory space for storing 300 pieces of sampling data in the memory 12.
[0040]
On the other hand, according to the present embodiment, the roller 43 is rotated one extra turn, and the first average value AV (X) is immediately obtained when 60 pieces of data are obtained after the data sampling is started. An eccentric component E (X) can be obtained by calculation. In addition, when the eccentric component is derived, the leading data is not necessary. The same applies to the eccentric component at the subsequent sampling position X, and the memory space that must be provided in the memory 12 that is necessary for calculation is sufficient for storing 60 sampling data, The memory size can be reduced. In addition, the sampling operation and the calculation processing of the eccentric component can be partially performed in parallel, and the overall processing speed can be increased.
[0041]
Next, an actual toner amount measurement procedure will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the toner amount measuring operation in the image forming apparatus of FIG. In this apparatus, the
[0042]
In the next step S7, the light quantity signal ratio obtained as described above is corrected by the eccentric component E (x). The problem here is that, as shown in FIG. 11, data sampling is performed in order to obtain the eccentric component E (X) of the roller 43 (sampling A), and then data sampling (sampling B is performed for toner amount measurement). ) Is not always constant, the eccentric components E (30), E (31),... E (329) obtained as described above, and the data D sampled for the toner amount measurement. (0), D (1),..., D (299). Therefore, in this embodiment, as shown in the figure, this problem is solved by providing another count value x. That is, here, after completing the data sampling A for obtaining the eccentric component, the count value x is incremented by 1 from 30 every 10 ms as the roller 43 rotates, and is counted up to 329. Then, a cyclic counting process of returning to 30 again is executed. Therefore, the count value x0 at the time of sampling the first data D (0) in the sampling B takes a value corresponding to the interval ΔT from 30 to 329 from the end of the sampling A to the start of the sampling B. Therefore, the eccentric component E (x) and the sampling data D (X) appropriately correspond regardless of the interval ΔT, and the above problem is solved.
[0043]
Each time the sampling data D (X) is obtained, the corresponding eccentric component E (x) is subtracted from the data D (X), that is, the following expression D (0) −E (x0)
D (1) -E (x1)
...
D (299) -E (x299)
Accordingly, the eccentric component of the roller can be corrected. Thereafter, the toner amount is measured based on the correction result (step S8).
[0044]
As described above, according to this embodiment, the eccentric component E (x) of the roller is obtained (step S6), and obtained using this eccentric component E (x) to actually measure the toner amount. By correcting the sampling data D (X), the fluctuation of the sensing distance between the
[0045]
Further, in the above-described conventional apparatus, that is, the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-258872, a sensor is disposed at a position away from the roller, and the intermediate transfer belt 41 is arranged in a direction substantially perpendicular to the belt moving direction. It's frustrating. Therefore, the sensing distance from the
[0046]
Further, when measuring the amount of toner on the intermediate transfer belt 41, the toner may float and fall from the intermediate transfer belt 41 and adhere to the
[0047]
In this embodiment, among the light components of the reflected light from the intermediate transfer belt 41, a light amount signal SigP representing the light amount of p-polarized light and a light amount signal SigS representing the light amount of s-polarized light are obtained independently. Since the amount of toner adhering to the intermediate transfer belt 41 is measured based on the ratio (= SigP / SigS), it is difficult to be affected by the influence of noise and fluctuations in the amount of light applied to the intermediate transfer belt 41, and highly accurate toner. Quantity measurement is possible.
[0048]
Further, when obtaining the dark output, the light emitting element 601 needs to be surely turned off. However, according to this embodiment, the light emitting element 601 is reliably turned off by applying the input offset voltage 651 as described above. can do.
[0049]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
[0050]
Further, instead of being arranged facing the roller 43, the
[0051]
On the other hand, since the tension roller 44 is configured to move forward and backward with respect to the intermediate transfer belt 41, the distance between the
[0052]
In the above embodiment, the light amount signal ratio (= SigP / SigS) is used as the toner amount index value. However, other index values such as output voltages Vp, Vs, light amount signals SigP, SigS, and light amount signal sum ( = SigP + SigS) or a light quantity signal difference (= SigP-SigS) can be used.
[0053]
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the light emitting element 601 and the light receiving element so that the incident surface including the irradiation light and the reflected light (the paper surface in FIG. 2) is substantially orthogonal to the rotation axis of the sensor facing roller 43. 672p and 672s are arranged, but the arrangement relationship is not limited to this. For example, the
[0054]
In the above-described embodiment, the case where the rotation number n of the roller 43 necessary for the intermediate transfer belt 41 to make one rotation has been described as “5”. However, the rotation number n is not limited to this and the rotation number n is not limited to this. The present invention can be applied to all image forming apparatuses in which the number n is an integer of 2 or more.
[0055]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus using the intermediate transfer belt 41 as a belt-shaped image carrier. However, the application target of the present invention is not limited to this, and a photosensitive belt. Further, the present invention can be applied to an image forming apparatus that forms a toner image, and the present invention can be applied to all image forming apparatuses including a belt-like image carrier that is stretched around a plurality of rollers.
[0056]
Furthermore, in the above embodiment, the image forming apparatus is capable of forming a color image using four color toners, but the application target of the present invention is not limited to this, and forms only a monochrome image. Of course, the present invention can also be applied to an image forming apparatus. The image forming apparatus according to the above embodiment is a printer that forms an image provided from an external device such as a host computer on a sheet S such as copy paper, transfer paper, paper, and an OHP transparent sheet. Can be applied to all electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines and facsimile machines.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a section corresponding to one rotation of one roller is generated while rotating the belt-like image carrier by a distance corresponding to two or more rotations of one roller. The eccentric component of one roller is obtained by performing the eccentric component derivation process each time one sampling of the output signal is performed at the sampling time and thereafter and the sampling data of the section shifted by one sampling from the section before the sampling is obtained. Since the fluctuation of the sensing distance between the sensor and the belt-shaped image carrier caused by the roller eccentricity is corrected based on the eccentric component, the influence of the roller eccentricity can be suppressed and the measurement accuracy can be improved. .
[0058]
Further, a light emitting element is arranged opposite one of the plurality of rollers so as to sandwich the belt-shaped image carrier, and the winding wound around the sensor-facing roller in the surface area of the belt-shaped image carrier. By irradiating the hanging area with light, fluctuations in the distance between the sensor and the belt-shaped image carrier (sensing distance) can be effectively suppressed, and the accuracy of measuring the toner amount can be further improved. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a sensor that detects an amount of toner on an intermediate transfer belt.
FIG. 3 is a diagram showing an electrical configuration of a light receiving unit employed in the apparatus of FIG. 1;
4 is a diagram showing light quantity control characteristics in the toner amount measuring apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a graph showing how the output voltage changes with respect to the amount of reflected light in the toner amount measuring apparatus of FIG. 1;
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure for deriving an eccentric component that is performed prior to actual measurement of toner amount.
FIG. 7 is a graph showing an example of sampling data output from a sensor.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an eccentric component derivation procedure;
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a procedure for deriving an eccentric component in a modified example.
10 is a flowchart of a toner amount measuring operation in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a sampling data correction procedure;
[Explanation of symbols]
1 ... Control unit (control means)
6 ... Sensor 11 ... CPU
12 ... Memory 41 ... Intermediate transfer belt (belt-shaped image carrier)
41a ... winding area 42-47 ... roller 43 ... roller (one roller)
601... Light emitting element 672p, 672s, PS.
Claims (3)
前記ベルト状像担持体の周長は前記一のローラの周長の整数倍で、かつ、前記一のローラが2回以上回転することで前記ベルト状像担持体を1周させるように構成されており、しかも、
前記制御手段は、
前記ベルト状像担持体へのトナー像の形成に先立って、前記一のローラの2回転以上に相当する距離だけ前記ベルト状像担持体を回転移動させながら、前記センサからの出力信号を前記一のローラの1回転に相当する区間だけサンプリングした時点およびそれ以降に出力信号を1つサンプリングして該サンプリング前の区間から1サンプリングずれた区間のサンプリングデータを得る毎に、下記の偏心成分導出処理を実行することによって前記一のローラの偏心成分を求めておき、
前記ベルト状像担持体上のトナー像の画像濃度を求める際には前記ベルト状像担持体で反射された光を受光する前記センサからの出力を、前記偏心成分によって補正し、その補正値に基づき前記トナー像の画像濃度を求める
ことを特徴とする画像形成装置。
前記偏心成分導出処理は、該区間での中心位置をサンプリング位置Xとして、該区間のサンプリングデータの平均値AV(X)を求めるとともに、該サンプリング位置XにおけるサンプリングデータD(X)から前記平均値AV(X)を減算して該サンプリング位置Xでの前記一のローラの偏心成分E(X)を導出する処理である。A belt-shaped image carrier that is stretched over a plurality of rollers, and is arranged in the vicinity of one of the plurality of rollers to receive light from the belt-shaped image carrier, and according to the amount of light received An image forming apparatus comprising: a sensor that outputs a signal; and a control unit that obtains an amount of toner attached to the belt-shaped image carrier based on an output from the sensor.
The circumference of the belt-like image carrier is an integral multiple of the circumference of the one roller, and the belt-like image carrier is rotated once by rotating the one roller at least twice. And,
The control means includes
Prior to the formation of the toner image on the belt-shaped image carrier, the output signal from the sensor is transmitted while the belt-shaped image carrier is rotated by a distance corresponding to two or more rotations of the one roller. The following eccentric component derivation processing is performed each time one sampled output signal is sampled at and after the section corresponding to one rotation of the roller of the above and the sampling data of the section shifted by one sampling from the section before the sampling is obtained. The eccentric component of the one roller is obtained by executing
When obtaining the image density of the toner image on the belt-shaped image carrier, the output from the sensor that receives the light reflected by the belt-shaped image carrier is corrected by the eccentric component, and the correction value is obtained. An image forming apparatus characterized in that an image density of the toner image is obtained based on the image density.
The eccentric component derivation process obtains the average value AV (X) of the sampling data in the section with the center position in the section as the sampling position X, and calculates the average value from the sampling data D (X) at the sampling position X. This is a process of subtracting AV (X) to derive the eccentric component E (X) of the one roller at the sampling position X.
前記ベルト状像担持体を挟むように前記一のローラに対向して配置され、前記ベルト状像担持体の表面領域のうち前記一のローラに巻き掛けられた巻き掛け領域に光を照射する発光素子と、
前記ベルト状像担持体から反射された光を受光し、その受光量に応じた信号を出力する受光素子と
を有している請求項1記載の画像形成装置。The sensor is
Light emission that is arranged to face the one roller so as to sandwich the belt-like image carrier, and irradiates light to a winding region that is wound around the one roller in the surface region of the belt-like image carrier. Elements,
The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: a light receiving element that receives light reflected from the belt-shaped image carrier and outputs a signal corresponding to the amount of light received.
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