JP2021162744A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】検出用画像を検出する際の発光部の発光量を高精度に制御する。【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルトに光を照射する第1LED701、第1LED701から照射された光の反射光を受光する第1PD711、及び第1LED701と第1PDとの動作を制御するセンサ制御部401を有する光学センサ7と、光学センサ7の温度を検出する温度検出部413と、を備える。画像形成装置は、第1LED701の発光開始から、第1所定時間経過したときの第1PD711の第1出力値と、第2所定時間経過したときの第1PD711の第2出力値と、の変化量に基づいて、センサ制御手部401に対して第1LED701に供給する電流量の温度あたりの補正比率を設定する。センサ制御部401は、補正比率と温度検出部413が検出した温度とに基づいて第1LED701に供給する電流の電流量を調整する。【選択図】図4
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に関する。
画像形成装置は、画像濃度を補正して、最適な色合いの画像を提供する濃度補正機能を有する。濃度補正機能では、像担持体に形成された画像濃度検出用の検出用画像が光学センサにより読み取られ、その読取結果に基づいて検出用画像の画像濃度が検出される。検出用画像の画像濃度により、画像濃度の補正が行われる(特許文献1)。
画像濃度を検出する場合、像担持体の表面状態によっては、検出用画像の正確な検出が困難になる。例えば、像担持体の表面からの乱反射光が多い場合、正反射光検出方式の光学センサでは、画像濃度が低い検出用画像の正確な検出が困難になる。また、画像濃度が低い検出用画像からの乱反射光の光量が像担持体からの正反射光の光量に比較して多い場合には、正反射光検出方式の光学センサでは、画像濃度が低い検出用画像の正確な検出が困難になる。そのために、正反射光検出方式の光学センサと、乱反射光検出方式の光学センサとを併用して検出用画像の画像濃度を検出する画像形成装置が提案されている(特許文献2)。
光学センサは、検出用画像に光を照射する光源(発光部)と、反射光を受光する受光部とを備える。光源には、例えばLED(Light Emitting Diode)が用いられる。LEDからの発光量が所定の光量から変化してしまうと、検出用画像による反射光の光量も変化する。これは、正確な画像濃度の検出を妨害する。LEDの発光量を所定の光量に維持するために、LEDを駆動する駆動回路に、LEDに供給する電流の電流量を一定にする定電流源が用いられる。また、LEDは、点灯開始から時間の経過とともに発熱する。LEDは、発熱することで、供給される電流が一定であっても発光量が低下することが一般的に知られている。図13は、LEDの温度と発光量との関係の説明図である。実線は、LEDの点灯開始からの温度変化を表す。点線は、LEDの発光量を表す。LEDの点灯開始直後からLEDの温度は徐々に上昇し、それに伴いLEDの発光量が徐々に低下する。これに対し、受光部を用いてLEDの発光量を監視し、発光量の変化に応じてLEDに供給される電流の電流量を補正することで、温度変化による発光量の変化を抑制する技術がある(特許文献3)。
受光部を用いてLEDの発光量を監視する場合、受光部の受光感度のバラツキが、LEDの発光量の変化を抑制するために重要な要素になる。受光部の受光感度のバラツキが大きい場合、LEDの発光量の正確な監視が困難になり、発光量を補正するための補正量にバラツキが発生する。そのためにLEDは、安定した発光量で光を照射することが困難になる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、検出用画像を検出する際の発光部の発光量を高精度に制御することを目的とする。
本発明の画像形成装置は、画像形成条件に基づいて、像担持体に画像を形成する画像形成手段と、供給される電流に基づき前記像担持体に光を照射する発光部と、前記発光部から照射された前記光の反射光を受光する受光部と、を有する検出手段と、前記検出手段の温度を検出する温度検出手段と、前記画像形成手段により前記像担持体に検出用画像を形成させ、前記検出手段により前記検出用画像を検出させ、前記検出用画像の前記検出手段による検出結果に基づいて前記画像形成条件を調整する制御手段と、前記発光部に発光させ、前記発光部の発光開始から第1所定時間経過したときの前記受光部の第1出力値と、前記発光部の発光開始から第2所定時間経過したときの前記受光部の第2出力値とに基づいて、前記発光部に供給される電流量の補正条件を生成する生成手段と、前記検出手段が前記検出用画像を検出する際に、前記生成手段により生成された前記補正条件に基づいて前記温度検出手段により検出された温度から前記発光部に供給される前記電流量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、検出用画像を検出する際の発光部の発光量を高精度に制御することが可能となる。
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
(全体構成)
図1は、本実施形態の画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置100は、感光ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器15a〜15d、現像器16a〜16d、中間転写ベルト5、ベルト支持ローラ3、転写ローラ4、搬送ベルト12、及び定着器17を備える。以下の説明においては、感光ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器15a〜15d、及び現像器16a〜16dを、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)のトナー像を形成する画像形成部10と称する。なお、符号末尾の「a」は、イエローの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「b」は、シアンの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「c」は、マゼンタの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「d」は、ブラックの画像を形成するための構成を表す。
図1は、本実施形態の画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置100は、感光ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器15a〜15d、現像器16a〜16d、中間転写ベルト5、ベルト支持ローラ3、転写ローラ4、搬送ベルト12、及び定着器17を備える。以下の説明においては、感光ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、露光器15a〜15d、及び現像器16a〜16dを、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)のトナー像を形成する画像形成部10と称する。なお、符号末尾の「a」は、イエローの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「b」は、シアンの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「c」は、マゼンタの画像を形成するための構成を表す。符号末尾の「d」は、ブラックの画像を形成するための構成を表す。
中間転写ベルト5は、駆動ローラやベルト支持ローラ3を含む複数のローラに掛け回されている。中間転写ベルト5には画像形成部10により形成されたトナー像が転写される。中間転写ベルト5はトナー像を担持して搬送する像担持体として機能する。また、中間転写ベルト5はトナー像が転写される中間転写体としても機能する。転写ローラ4は、中間転写ベルト5に対してベルト支持ローラ3の反対側に配置されている。転写ローラ4が中間転写ベルト5を押圧することによって形成されるニップ部Nは転写部と呼ばれる。中間転写ベルト5上の画像はニップ部Nにおいてシートへ転写される。シートは搬送ローラにより転写部へと搬送される。転写ローラ4は、転写部において中間転写ベルト5上のトナー像をシートに転写する。
感光ドラム1a、1b、1c、1dは矢印A方向へ回転する。感光ドラム1a、1b、1c、1dはその表面に感光層を有する。感光ドラム1a、1b、1c、1dは感光体として機能する。帯電器2a、2b、2c、2dは感光ドラム1a、1b、1c、1dの表面を一様に帯電する。露光器15a、15b、15c、15dは、帯電器2a、2b、2c、2dにより帯電された感光ドラム1a、1b、1c、1dの表面を露光する。露光器15a、15b、15c、15dから出射されたレーザ光が感光ドラム1a、1b、1c、1dを走査することによって、感光ドラム1a、1b、1c、1dの表面に静電潜像が形成される。現像器16a、16b、16c、16dは、静電潜像を現像剤(トナー)により現像して、感光ドラム1a、1b、1c、1dに各色のトナー像を形成する。中間転写ベルト5の駆動ローラが回転することによって中間転写ベルト5は矢印B方向へ回転する。感光ドラム1a、1b、1c、1dに形成された各色のトナー像は、像担持体である中間転写ベルト5に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト5には、フルカラーのトナー像6が形成される。
中間転写ベルト5が回転することで、トナー像6は転写部に搬送される。トナー像6は、転写部を通過する際にシートに転写される。トナー像6が転写されたシートは、搬送ベルト12により定着器17へ搬送される。定着器17はヒータ171を備え、ヒータ171がトナー像6を加熱することで、トナー像6をシートに定着させる。その後、シートは、画像形成装置100のトレイ(不図示)へ排出される。以上により、画像形成装置100による画像形成処理が終了する。
中間転写ベルト5の搬送方向(B方向)で感光ドラム1dの下流側には光学センサ7が配置されている。光学センサ7は、中間転写ベルト5に形成された画像濃度検出用の検出用画像を検出する。検出用画像の検出結果は、画像濃度補正の補正量を決定するために用いられる。
画像形成装置100は、使用環境(温湿度)や各色の使用頻度等が原因で、形成する画像の画像濃度が変動してしまう。そこで画像形成装置100は、検出用画像を光学センサ7によって検出して、検出用画像の検出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像濃度補正を行う。ここで、画像形成条件は、例えば、露光器15a〜15dが出射するレーザ光の強度、現像器16a〜16dに印加される現像バイアス、帯電器2a〜2dに印加される帯電バイアス、転写ローラ4に印加される転写バイアスを含む。画像形成装置100は、画像濃度を補正するために、複数の画像形成条件を制御してもよく、或いは、特定の画像形成条件のみを制御してもよい。
(光学センサ)
図2は、光学センサ7の説明図である。光学センサ7は、発光部である発光素子と、受光部である受光素子とを備える。光学センサ7は、発光素子として2つのLED(第1LED701及び第2LED702)を備える。光学センサ7は、受光素子として2つのPD(Photodiode)(第1PD711及び第2PD712)を備える。第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、同一の基板201の所定面(取り付け面)上に取り付けられた表面実装部品である。基板201の取り付け面の反対の面には、光学センサ7の動作を制御するセンサ制御部401が設けられる。センサ制御部401は、例えば半導体装置により構成される。
図2は、光学センサ7の説明図である。光学センサ7は、発光部である発光素子と、受光部である受光素子とを備える。光学センサ7は、発光素子として2つのLED(第1LED701及び第2LED702)を備える。光学センサ7は、受光素子として2つのPD(Photodiode)(第1PD711及び第2PD712)を備える。第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、同一の基板201の所定面(取り付け面)上に取り付けられた表面実装部品である。基板201の取り付け面の反対の面には、光学センサ7の動作を制御するセンサ制御部401が設けられる。センサ制御部401は、例えば半導体装置により構成される。
図2(a)により、光学センサ7の構成を説明する。光学センサ7は、第1LED701から中間転写ベルト5に照射された光(照射光)の正反射光が第1PD711に受光されるように、第1LED701と第1PD711とが配置される。第1PD711は、第1LED701による照射光の中間転写ベルト5による正反射光を受光する受光部である。第2LED702から中間転写ベルト5に照射された光(照射光)の乱反射光が第2PD712に受光されるように、第2LED702と第2PD712とが配置される。第2PD712は、第2LED702による照射光の中間転写ベルト5による乱反射光を受光する受光部である。
基板201にはハウジング203が取り付けられている。ハウジング203は、第1LED701及び第2LED702から出射された光が効率的に中間転写ベルト5上に照射されるように、照射光をガイドする導光路を形成する。また、ハウジング203は、第1PD711及び第2PD712が中間転写ベルト5からの反射光を効率的に受光するように、反射光をガイドする導光路を形成する。照射光をガイドする導光路及び反射光をガイドする導光路には、レンズ204a〜204dからなるレンズ群204が設けられる。
即ち、ハウジング203内に形成された導光路及びレンズ204aによって、第1LED701から出射された光は光軸(図中一点破線)の方向に進み、中間転写ベルト5上に照射される。第1PD711は、ハウジング203内の導光路及びレンズ204cによって、第1LED701によって中間転写ベルト5に照射された光の正反射光を受光する。第2LED702から出射された光は、ハウジング203内の導光路及びレンズ204bによって光軸(図中一点破線)の方向に進み、中間転写ベルト5上に照射される。第2PD712は、ハウジング203内の導光路及びレンズ204dによって、第2LED702によって中間転写ベルト5に照射された光の乱反射光を受光する。
第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、同一の基板201に実装されるため、各素子を中間転写ベルト5に対して略平行に取り付けることができる。そのため、例えばリードピン付きの砲弾型素子で構成する場合よりも、設計中心値からの光軸ずれを抑制することができる。さらに、第1LED701、第2LED702、第1PD711、及び第2PD712は、表面実装型の素子であるため、素子間隔を狭くすることができる。そのため、光学センサ7の全体のサイズを小型化することができる。例えば、一般的な表面実装型の素子が3[mm]×2[mm]×1[mm]程度なのに対し、砲弾型素子はリードピンを除いた寸法でも5[mm]×10[mm]×5[mm]程度である。そのため、部品体積を大幅に小型化でき、光学センサ7自体も小型化できる。
光学センサ7と中間転写ベルト5との間には、不図示の部材に支持されたシャッタ210が配置される。シャッタ210は、不図示の駆動源により図2(a)の矢印C方向に移動可能である。シャッタ210は、印刷ジョブによる通常の画像形成時には、図2(b)に示すように光学センサ7と中間転写ベルト5との間に位置する。これによりシャッタ210は、中間転写ベルト5上に形成されたトナーの飛散等による光学センサ7の汚れを防止することができる。図2(b)の状態はシャッタ閉状態である。シャッタ210は、光学センサ7側に基準部材としての基準反射シート211が貼り付けられる。基準反射シート211は、シャッタ210が閉状態のときに、第2LED702からの光が照射されるような位置に配置される。
シャッタ210は、後述の画像濃度の検出時には、図2(a)に示すように光学センサ7からの照射光と中間転写ベルト5からの反射光との光路を遮らない位置に移動する。図2(a)の状態はシャッタ開状態である。
(コントローラ)
図3は、画像形成装置100を制御するためのコントローラの構成例示図である。コントローラ40は、CPU(Central Processing Unit)109、ROM(Read Only Memory)111、及び画像形成制御部101を備える。CPU109は、A/Dコンバータ110及びRAM(Random Access Memory)116を有する。画像形成制御部101は、露光器制御部112、現像器制御部113、感光ドラム制御部114、及び中間転写ベルト駆動部115を備える。露光器制御部112は、露光器15a〜15dが備える光源から出射されるレーザ光の出力を制御する。現像器制御部113は、現像器16a〜16dが備える現像ローラを回転するためのモータを制御する。感光ドラム制御部114は、感光ドラム1a〜1dを回転するためのモータを制御する。中間転写ベルト駆動部115は、中間転写ベルト5を回転するためのモータを制御する。
図3は、画像形成装置100を制御するためのコントローラの構成例示図である。コントローラ40は、CPU(Central Processing Unit)109、ROM(Read Only Memory)111、及び画像形成制御部101を備える。CPU109は、A/Dコンバータ110及びRAM(Random Access Memory)116を有する。画像形成制御部101は、露光器制御部112、現像器制御部113、感光ドラム制御部114、及び中間転写ベルト駆動部115を備える。露光器制御部112は、露光器15a〜15dが備える光源から出射されるレーザ光の出力を制御する。現像器制御部113は、現像器16a〜16dが備える現像ローラを回転するためのモータを制御する。感光ドラム制御部114は、感光ドラム1a〜1dを回転するためのモータを制御する。中間転写ベルト駆動部115は、中間転写ベルト5を回転するためのモータを制御する。
CPU109は、ROM111に格納されるコンピュータプログラムを実行することで、画像形成装置100を制御する。ROM111は、コンピュータプログラムの他に、後述する画像濃度検出用の検出用画像を形成するために用いる検出用画像データや後述のLED補正係数が格納されている。RAM116は、CPU109が処理を行う際の作業領域を提供する。また、RAM116は、画像形成装置100の制御に用いられる設定値等の一時保存を行う。コントローラ40は、コンピュータプログラムの実行により実現される他に、ディスクリート品やワンチップの半導体製品により実現されてもよい。ワンチップの半導体製品には、例えばMPU(Micro-Processing Unit)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、SOC(System-On-a-Chip)がある。
画像濃度補正を行う場合、CPU109は、ROM111に格納される検出用画像データに基づいて画像形成制御部101を制御する。これにより画像形成制御部101は、露光器15a〜15d、現像器16a〜16d、及び感光ドラム1a〜1dを制御して、中間転写ベルト5上に画像濃度を検出するための検出用画像を形成する。
CPU109は、光学センサ7を制御して、第1LED701、第2LED702を個別に発光(点灯)させる。本実施形態では、RAM116に後述するLED補正係数が保存される。CPU109は、このLED補正係数を光学センサ7に設定する。光学センサ7は、LED補正係数に応じた電流量で、第1LED701及び第2LED702の点灯制御を行う。
光学センサ7の第1LED701及び第2LED702は、中間転写ベルト5の検出用画像が形成される面(表面)及び中間転写ベルト5に形成された検出用画像を照射する。第1PD711及び第2PD712は、中間転写ベルト5の表面及び中間転写ベルト5に形成された検出用画像からの反射光を受光する。第1PD711及び第2PD712は、受光した反射光を電圧変換した電気信号を出力する。光学センサ7は、第1PD711及び第2PD712から出力される電気信号を増幅し、検出結果としてアナログ信号を出力する。CPU109は、第1PD711及び第2PD712から出力されたアナログ信号を、A/Dコンバータ110を介して取得する。CPU109は、A/Dコンバータ110によってアナログ信号から変換されたデジタル信号に基づいて画像濃度を検出し、検出した画像濃度に基づいて画像濃度補正を行う。これによりCPU109は、画像濃度を補正するための画像形成条件を生成する。
(センサ制御部)
図4は、光学センサ7のセンサ制御部401の説明図である。センサ制御部401は、CPU109の制御により、第1LED701、第2LED702、第1PD711、第2PD712の動作を制御する。センサ制御部401は、第1LED701及び第2LED720の動作を制御するために、第1LED制御部411、第2LED制御部412、温度検出部413、及びLED電流調整部414を備える。センサ制御部401は、第1PD711及び第2PD712から出力される電気信号に基づくアナログ信号を出力するために、第1PDI−V変換部416、第2PDI−V変換部417、第1PD出力増幅部418、及び第2PD出力増幅部419を備える。
図4は、光学センサ7のセンサ制御部401の説明図である。センサ制御部401は、CPU109の制御により、第1LED701、第2LED702、第1PD711、第2PD712の動作を制御する。センサ制御部401は、第1LED701及び第2LED720の動作を制御するために、第1LED制御部411、第2LED制御部412、温度検出部413、及びLED電流調整部414を備える。センサ制御部401は、第1PD711及び第2PD712から出力される電気信号に基づくアナログ信号を出力するために、第1PDI−V変換部416、第2PDI−V変換部417、第1PD出力増幅部418、及び第2PD出力増幅部419を備える。
第1LED制御部411は、CPU109から取得する第1LED発光制御信号に基づいて第1LED701の点灯/消灯を制御する。第2LED制御部412は、CPU109から取得する第2LED発光制御信号に基づいて第2LED702の点灯/消灯を制御する。温度検出部413は、光学センサ7の温度を検出する。センサ制御部401は、第1LED701及び第2LED702の近傍に配置されている。そのために温度検出部413は第1LED701及び第2LED702の温度を検出することができる。LED電流調整部414は、温度検出部413により検出された光学センサ7の温度とLED補正係数とに基づいて、第1LED701及び第2LED702に供給される電流量を調整する。第1LED制御部411は、LED電流調整部414により指示された電流量の電流を第1LED701へ供給する。第2LED制御部412は、LED電流調整部414により指示された電流量の電流を第2LED702へ供給する。第1LED701及び第2LED702による照射光の光量は、供給される電流量により決定される。
第1PDI−V変換部416は、第1PD711から出力される反射光の光量(強度)に応じた電流(電気信号)を電圧に変換する。第1PD出力増幅部418は、第1PDI−V変換部416によるI−V変換後の電圧を、CPU109が処理可能な適切なレベルまで増幅する。第2PDI−V変換部417は、第2PD712から出力される反射光の光量(強度)に応じた電流(電気信号)を電圧に変換する。第2PD出力増幅部419は、第2PDI−V変換部476によるI−V変換後の電圧をCPU109が処理可能な適切なレベルまで増幅する。CPU109は、増幅後の電圧をアナログ信号として取得する。
(電流補正)
図5は、LED補正係数の説明図である。LED補正係数は、例えば図5に示すようなテーブルによりROM111に格納されている。LEDは、図13で説明したように、一定電流を供給しても温度が上昇するほど発光量(照射光の光量)が低下する。そのためにLEDは、温度の上昇に伴って、発光量の低下を補うように、供給される電流が増加される。LED補正係数に対応して、LEDに供給する電流の電流量を調整するLED電流補正比率が設定される。LED電流補正比率は、LEDに供給される電流量の温度あたりの補正比率を表す電流量の尾補正条件である。例えば、LED補正係数が「1」に設定される場合、LED電流補正比率は0.525[%/℃]である。この場合、温度検出部413の検出する温度が1[℃]上昇する毎に、LEDに供給される電流量は0.525%増加するように制御される。本実施形態では、LED補正係数が大きくなるほど、LEDに流れる電流量の補正量が大きくなる。
図5は、LED補正係数の説明図である。LED補正係数は、例えば図5に示すようなテーブルによりROM111に格納されている。LEDは、図13で説明したように、一定電流を供給しても温度が上昇するほど発光量(照射光の光量)が低下する。そのためにLEDは、温度の上昇に伴って、発光量の低下を補うように、供給される電流が増加される。LED補正係数に対応して、LEDに供給する電流の電流量を調整するLED電流補正比率が設定される。LED電流補正比率は、LEDに供給される電流量の温度あたりの補正比率を表す電流量の尾補正条件である。例えば、LED補正係数が「1」に設定される場合、LED電流補正比率は0.525[%/℃]である。この場合、温度検出部413の検出する温度が1[℃]上昇する毎に、LEDに供給される電流量は0.525%増加するように制御される。本実施形態では、LED補正係数が大きくなるほど、LEDに流れる電流量の補正量が大きくなる。
図6は、第1LED701及び第2LED702の発光量を安定させるためのLED補正係数決定処理を表すフローチャートである。図6(a)は、第1LED701に対するLED補正係数の決定処理を表す。図6(b)は、第2LED702に対するLED補正係数の決定処理を表す。図7は、第1PD711から出力されるアナログ信号の値(出力値)の時間推移の例示図である。なお、LED補正係数を決定する場合、中間転写ベルト5にはトナー像6が形成されない。
第1LED701に対するLED補正係数(第1LED補正係数adj1)を決定する場合、CPU109は、最初にシャッタ210を開状態(図2(a)参照)にする(S1101)。シャッタ210が開状態になることで、第1LED701による照射光は中間転写ベルト5を照射し、その正反射光が第1PD7111に受光される。
CPU109はROM111に格納されているLED補正係数のテーブルを読み出し、光学センサ7のLED電流調整部414にLED補正係数「5」に応じたLED電流補正比率を設定する(S1102)。図5の例では、LED電流補正比率は0.625[%/℃]である。その後、CPU109は、第1LED701を点灯開始させる(S1103)。CPU109は、第1LED701の点灯開始から1秒経過すると(S1104:Y)、第1PD711から出力される出力値を測定する。この出力値をP1_5_1とする(S1105)。続いて、CPU109は、第1LED701の点灯開始から5秒経過すると(S1106:Y)、第1PD711の出力値を測定する。この出力値をP1_5_5とする(S1107)。図7の実線αは、このときの第1PD711の出力値の推移を表す。S1103〜S1107の間、LED電流調整部414は、LED補正係数「5」に応じたLED電流補正比率で、温度検出部413が検出した温度に応じて第1LED701に供給する電流量を調整する。この場合、LEDの温度上昇に伴うLED発光量の低下と、温度検出部413が検出した温度に応じたLEDへの電流供給量増加に伴うLEDの発光量の増加を比較すると、LEDの温度上昇に伴うLED発光量の低下が支配的である。結果的に時間経過とともにPD711の出力値が低下する。
CPU109は、出力値P1_5_1、P1_5_5を測定する、と第1LED701を消灯する(S1108)。CPU109は、消灯後に出力値P1_5_1と出力値P1_5_5との差分である変化量ΔP1_5を算出する(S1109)。
CPU109は、第1LED701の消灯から10秒経過すると(S1110:Y)、LED電流調整部414にLED補正係数「10」に応じたLED電流補正比率を設定する(S1111)。図5の例では、LED電流補正比率は0.750[%/℃]である。その後、CPU109は、第1LED701を再度点灯開始させる(S1112)。ここでは第1LED701の消灯時間を10秒としているが、これはこの時間に限られるものではなく、第1LED701を消灯して第1LED701の温度が低下するまでの所定時間とすることができる。CPU109は、第1LED701の再点灯開始から1秒経過すると(S1113:Y)、第1PD711の出力値を測定する。この出力値をP1_10_1とする(S1114)。続いて、CPU109は、第1LED701の再点灯開始から5秒経過すると(S1115:Y)、第1PD711の出力値を測定する。この出力値をP1_10_5とする(S1116)。図7の一点鎖線βは、このときの第1PD711の出力値の推移を表す。S1112〜S1116の間、LED電流調整部414は、LED補正係数「10」に応じたLED電流補正比率で、温度検出部413が検出した温度に応じて第1LED701に供給する電流量を調整する。この場合、LEDの温度上昇に伴うLED発光量の低下と、温度検出部413が検出した温度に応じたLEDへの電流供給量増加に伴うLEDの発光量の増加を比較すると、LEDへの電流供給量増加に伴うLEDの発光量の増加が支配的である。結果的に時間経過とともにPD711の出力値が増加する。
CPU109は、出力値を測定すると第1LED701を消灯する(S1117)。CPU109は、消灯後に出力値P1_10_1と出力値P1_10_5との差分である変化量ΔP1_10を算出する(S1118)。CPU109は、算出した変化量ΔP1_5と変化量ΔP1_10とから第1LED補正係数adj1を算出する(S1119)。CPU109は、第1LED補正係数adj1の算出後にシャッタ210を閉状態にする(S1120)。
第1LED補正係数adj1の算出処理について説明する。第1LED補正係数adj1は、第1PD711の出力値の変化量ΔP1を小さくするような値である。図8は、変化量ΔP1とLED補正係数との関係例示図である。図8では、変化量ΔP1_5が「−6」、変化量ΔP1_10が「+4」であり、変化量ΔP1が最小になるLED補正係数は「8」となる。
つまり第1LED補正係数adj1は、以下のようにな式により最適な値が算出される。なお、LED補正係数は整数であるため、計算結果が整数とならない場合は、四捨五入等により整数化される。
adj1=5×(ΔP1_10−2×ΔP1_5)/(ΔP1_10−ΔP1_5)
adj1=5×(ΔP1_10−2×ΔP1_5)/(ΔP1_10−ΔP1_5)
第2LED702に対するLED補正係数(第2LED補正係数adj2)を決定する場合、シャッタ210は閉状態(図2(b)参照)のままである。シャッタ210を開状態のまま第2LED702から光を照射し、第2PD712で中間転写ベルト5からの乱反射光を受光する場合、中間転写ベルト5の乱反射率が低いために、第2PD712の出力値が著しく低くなる。これではLED点灯開始後からの第2PD712の出力値の推移が検出しづらい。そのために第2LED702に対するLED補正係数を決定する場合、シャッタ210を閉じた状態で、基準反射シート211からの反射光が用いられる。
CPU109はROM111に格納されているLED補正係数のテーブルを読み出し、光学センサ7のLED電流調整部414にLED補正係数「5」に応じたLED電流補正比率を設定する(S1202)。図5の例では、LED電流補正比率は0.625[%/℃]である。その後、CPU109は、第2LED702を点灯開始させる(S1203)。CPU109は、第2LED702の点灯開始から1秒経過すると(S1204:Y)、第2PD712から出力される出力値を測定する。この出力値をP2_5_1とする(S1205)。続いて、CPU109は、第2LED702の点灯開始から5秒経過すると(S1206:Y)、第2PD712の出力値を測定する。この出力値をP2_5_5とする(S1207)。S1203〜S1207の間、LED電流調整部414は、LED補正係数「5」に応じたLED電流補正比率で、温度検出部413が検出した温度に応じて第2LED702に供給する電流量を調整する。
CPU109は、出力値を測定すると第2LED702を消灯する(S1208)。CPU109は、消灯後に出力値P2_5_1と出力値P2_5_5との差分である変化量ΔP2_5を算出する(S1209)。
CPU109は、第2LED702の消灯から10秒経過すると(S1210:Y)、LED補正係数「10」に応じたLED電流補正比率を設定する(S1211)。図5の例では、LED電流補正比率は0.750[%/℃]である。その後、CPU109は、第2LED702を再度点灯開始させる(S1212)。ここでは第2LED702の消灯時間を10秒としているが、これはこの時間に限られるものではなく、第2LED702を消灯して第2LED702の温度が低下するまでの所定時間とすることができる。CPU109は、第2LED702の再点灯開始から1秒経過すると(S1213:Y)、第2PD712の出力値を測定する。この出力値をP2_10_1とする(S1214)。続いて、CPU109は、第2LED702の再点灯開始から5秒経過すると(S1215:Y)、第2PD712の出力値を測定する。この出力値をP2_10_5とする(S1216)。S1212〜S1216の間、LED電流調整部414は、LED補正係数「10」に応じたLED電流補正比率で、温度検出部413が検出した温度に応じて第1LED701に供給する電流量を調整する。
CPU109は、出力値を測定すると第2LED702を消灯する(S1217)。CPU109は、消灯後に出力値P2_10_1と出力値P2_10_5との差分である変化量ΔP2_10を算出する(S1218)。CPU109は、算出した変化量ΔP2_5と変化量ΔP2_10とから第2LED補正係数adj2を算出する(S1219)。第2PD712の出力値の推移は、第1PD711と同様であるために詳細な説明を省略する。また、第2LED補正係数adj2の算出処置についても第1PD711の出力値を用いて算出した第1LED補正係数adj1の場合と同様であるため、詳細な説明を省略する。
以上のような処理により第1LED701に対する第1LED補正係数adj1及び第2LED702に対する第2LED補正係数adj2が算出される。CPU109は、算出した第1LED補正係数adj1及び第2LED補正係数adj2をRAM116に保存する。なお、この処理は数十秒の時間が必要になるために、例えば画像形成装置100の起動時等の制御時間に余裕があるときに行われることが好ましい。
以上のように、LEDの発光開始から第1所定時間経過したときのPDの出力値と、第2所定時間経過したときのPDの出力値と、の出力値の変化量に基づいて、LED補正係数が決定される。LED補正係数は、変化量が最小となるように決められる。そのために、温度変化に対してLEDに最適な電流量が供給されるようになり、LEDが一定な光量の光を照射することができるようになる。
(検出用画像)
図9は、画像形成条件の調整用の画像の一例である、画像濃度検出用の検出用画像の例示図である。図9(a)は、正反射光により検出される画像濃度検出用の第1検出用画像を例示する。図9(b)は、乱反射光により検出される画像濃度検出用の第2検出用画像を例示する。
図9は、画像形成条件の調整用の画像の一例である、画像濃度検出用の検出用画像の例示図である。図9(a)は、正反射光により検出される画像濃度検出用の第1検出用画像を例示する。図9(b)は、乱反射光により検出される画像濃度検出用の第2検出用画像を例示する。
第1検出用画像は、第1LED701から照射された光の正反射光を第1PD711が受光する場合に用いられる。第1検出用画像は、特にブラックの画像濃度の検出を行う際に用いられる。ブラックトナーは光を吸収する性質を有するために、ブラックの検出用画像からの乱反射光は著しく少ない。そのため、ブラックトナーを用いて形成される画像の濃度が検出される場合、CPU109はブラックの検出用画像からの正反射光を検出する。第1検出用画像は、画像濃度が70%、50%、30%、10%の4つの階調パターンで構成される。画像形成部10は、検出用画像データの画像信号値に基づいて第1検出用画像を形成する。検出用画像データの画像信号値は予め決められている。
中間転写ベルト5上に形成された第1検出用画像は、光学センサ7により読み取られる。第1PD711から出力されるアナログ信号は、A/Dコンバータ110によりデジタル信号に変換される。CPU109は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。目標値は、実際に出力すべき画像濃度階調特性である。CPU109は、画像形成制御部101によって画像形成部10を制御することで、ブラックの画像濃度を調整する。
図10は、第1LED701と第1PD711とによって第1検出用画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。第1検出用画像の最も高濃度である濃度70%の画像は、ブラックトナーにより光が吸収されることに加えて、トナー付着量が多いために正反射光の光量(強度)が減少する。そのため、光学センサ7(第1PD711)から出力されるアナログ信号(出力値)が低下する。第1検出用画像の最も低濃度である濃度10%の画像は、ブラックトナーによる光の吸収量が濃度70%の場合に比べて減少し、且つトナー付着量が減るために正反射光の光量(強度)が増加する。そのため、光学センサ7(第1PD711)から出力されるアナログ信号(出力値)が増加する。
第2検出用画像は、第2LED702から照射された光の乱反射光を第2PD712が受光する場合に用いられる。第2検出用画像は、特にイエロー、マゼンタ、シアンのような有彩色の画像濃度の検出を行う際に用いられる。第2検出用画像は、濃度がそれぞれ70%、50%、30%、10%の4つの階調パターンで構成される。図9(b)はイエローの検出用画像を例示している。中間転写ベルト5には、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の第2検出用画像が形成される。
中間転写ベルト5上に形成された第2検出用画像は、光学センサ7により読み取られる。第2PD712から出力されるアナログ信号は、A/Dコンバータ110によりデジタル信号に変換される。CPU109は、このデジタル信号値と目標値との差に基づいて画像形成条件を制御する。目標値は、実際に出力すべき画像濃度階調特性である。CPU109は、画像形成制御部101によって画像形成部10を制御することで、イエロー、マゼンタ、及びシアンの画像濃度を調整する。
図11は、第2LED702と第2PD712とによって第2検出用画像からの反射光が検出された場合のアナログ信号の例示図である。ここではイエロー用の第2検出用画像のアナログ信号を例示する。第2検出用画像の最も高濃度である濃度70%の画像は、イエロートナーにより光が反射されることに加えて、トナー付着量が多いために乱反射光の光量(強度)が増加する。そのため光学センサ7(第2PD712)から出力されるアナログ信号(出力値)が増加する。第2検出用画像の最も低濃度である濃度10%の画像は、イエロートナーからの反射光の光量(強度)が濃度70%の場合に比べて減少し、乱反射光の光量(強度)が減少する。そのため、光学センサ7(第2PD712)から出力されるアナログ信号(出力値)が低下する。マゼンタやシアンの第2検出用画像のアナログ信号も同様の傾向となる。
(画像濃度補正)
図12は、本実施形態の画像濃度検出処理を表すフローチャートである。本実施形態では、ブラックの画像濃度検出後に有彩色の画像濃度検出を行う場合について説明するが、この順序は逆であってもよい。
図12は、本実施形態の画像濃度検出処理を表すフローチャートである。本実施形態では、ブラックの画像濃度検出後に有彩色の画像濃度検出を行う場合について説明するが、この順序は逆であってもよい。
CPU109は、シャッタ210を開状態(図2(a)参照)にする(S1301)。CPU109は、RAM116から第1LED補正係数adj1を読み出して、第1LED補正係数adj1に応じたLED電流補正比率を光学センサ7のLED電流調整部414に設定する(S1302)。その後、CPU109は、画像形成制御部101に検出用画像データを転送し、画像形成制御部101を制御して、ブラックの検出用画像(第1検出用画像)を中間転写ベルト5に形成する(S1303)。
CPU109は、第1LED701を発光させ、正反射光を受光した第1PD711からアナログ信号を取得して、第1検出用画像を読み取る(S1304)。第1検出用画像を読み取る際に、LED電流調整部414は、第1LED補正係数adj1に応じたLED電流補正比率と温度検出部413が検出した温度とに基づいて第1LED701に供給する電流量を調整する。
CPU109は、読み取ったブラックの第1検出用画像に対応するアナログ信号の出力値をA/Dコンバータ110でデジタル信号の値に変換する。CPU109は、このデジタル信号の値に基づいて検出用画像データで指示された画像濃度との差から画像形成条件(補正量)を算出する(S1305)。例えばCPU109は、ブラック用の画像形成条件として、露光器15dのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をRAM116に保存する。CPU109は、ブラックの画像が形成される場合、RAM116から補正量を読み出し、画像形成部10により形成されるべきブラックの画像の濃度を制御する。
ブラックの画像濃度の補正量の算出後にCPU109は、画像濃度検出処理をイエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して行ったか否かを判定する(S1306)。全色に対する画像濃度検出を行っていない場合(S1306:N)、CPU109は、まず、イエローに対する画像濃度検出を行う。
CPU109は、RAM116から第2LED補正係数adj2を読み出して、第2LED補正係数adj2に応じたLED電流補正比率を光学センサ7のLED電流調整部414に設定する(S1307)。その後、CPU109は、画像形成制御部101に検出用画像データを転送し、画像形成制御部101を制御して、イエローの検出用画像(第2検出用画像)を中間転写ベルト5に形成する(S1308)。
CPU109は、第2LED702を発光させ、乱反射光を受光した第2PD712からアナログ信号を取得して、イエローの第2検出用画像を読み取る(S1309)。第2検出用画像を読み取る際に、LED電流調整部414は、第2LED補正係数adj2に応じたLED電流補正比率と温度検出部413が検出した温度とに基づいて第2LED702に供給する電流量を調整する。
CPU109は、読み取ったイエローの第2検出用画像に対応するアナログ信号の出力値をA/Dコンバータ110でデジタル信号の値に変換する。CPU109は、このデジタル信号の値に基づいて検出用画像データで指示された画像濃度との差から画像形成条件(補正量)を算出するこのデジタル信号の値に基づいて画像形成条件を決定する(S1310)。例えばCPU109は、イエロー用の画像形成条件として、露光器15aのレーザ光の強度の補正量を決定し、当該補正量をRAM116に保存する。CPU109は、イエローの画像が形成される場合、RAM116から補正量を読み出し、画像形成部10により形成されるべきイエローの画像の濃度を制御する。
CPU109は、全色(マゼンタ、シアン)に対する画像濃度検出が終了するまで、S1307〜S1310の処理を繰り返し行う。イエロー、マゼンタ、シアンの全色に対して画像濃度検出を行った場合(S1306:Y)、CPU109は、シャッタ210を閉状態(図2(b)参照)にする(S1311)。シャッタ210を閉じたCPU109は、画像濃度検出処理を終了する。
このように画像形成装置100は、検出対象の色に応じた画像濃度検出用の検出用画像(第1検出用画像、第2検出用画像)を用い、最適な発光部と受光部との組み合わせにより画像濃度を取得する。そのため、CPU109は、正確な画像濃度の補正量を検出して、高精度な画像濃度補正を行うことができる。また、LED補正係数を用いて画像濃度検出時にLEDに最適な電流量の電流を供給して点灯させることで、発熱によるLEDの発光量の変化を抑制することができる。これにより安定した画像濃度補正を行うことが可能となる。
以上のように、本実施形態では発光部(LED)に供給する電流の電流量を補正するLED補正係数を調整しながら、光学センサ7の出力を監視し、光学センサ7の出力値の変化が小さくなるように、LED補正係数を適切に設定する。これにより光学センサ7(発光部)の自己昇温による発光量の変動の影響を抑制して、安定して動作する光学センサ7が実現される。
Claims (4)
- 画像形成条件に基づいて、像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
供給される電流に基づき前記像担持体に光を照射する発光部と、前記発光部から照射された前記光の反射光を受光する受光部と、を有する検出手段と、
前記検出手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記画像形成手段により前記像担持体に検出用画像を形成させ、前記検出手段により前記検出用画像を検出させ、前記検出用画像の前記検出手段による検出結果に基づいて前記画像形成条件を調整する制御手段と、
前記発光部に発光させ、前記発光部の発光開始から第1所定時間経過したときの前記受光部の第1出力値と、前記発光部の発光開始から第2所定時間経過したときの前記受光部の第2出力値とに基づいて、前記発光部に供給される電流量の補正条件を生成する生成手段と、
前記検出手段が前記検出用画像を検出する際に、前記生成手段により生成された前記補正条件に基づいて前記温度検出手段により検出された温度から前記発光部に供給される前記電流量を決定する決定手段と、を有することを特徴とする、
画像形成装置。 - 前記生成手段は、前記第1出力値と前記第2出力値との差に基づいて、前記補正条件を生成する、
請求項1記載の画像形成装置。 - 前記生成手段は、第1の補正条件で電流量を調整しながら前記発光部に電流を供給させたときの前記受光部の出力値と、第2の補正条件で電流量を調整しながら前記発光部に電流を供給させたときの前記受光部の出力値と、に基づいて、前記補正条件を決定することを特徴とする、
請求項1又は2記載の画像形成装置。 - 前記受光部は、前記発光部から照射された前記光の前記像担持体による正反射光を受光する位置に配置され、受光した正反射光の光量に応じた出力値を出力することを特徴とする、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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