(57)【要約】【課題】トナー濃度センサの検出値からリップルノイズの影響を除去する。【解決手段】トナー像を形成する画像形成部５と、トナー像を担持する像担持体６と、像担持体６に形成されたトナー像のトナー濃度を所定のサンプリング周期で検出するトナー濃度センサ１５を備える。また、トナー濃度センサ１５の付近に存在する１以上の交流成分発生源８，９から発生するリップルノイズ周期を、交流成分発生源８，９の交流成分周波数情報から算出するリップルノイズ周期演算部１１３と、その算出されたリップルノイズ周期に応じて、サンプリング周期を可変する制御を行うサンプリング周期制御部１１４を備える。さらにまた、その可変されたサンプリング周期に従って、トナー濃度センサ１５が出力する複数のサンプリング値を平均化する平均化処理部１００を備える。【選択図】図３
2014219538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像のトナー濃度を所定のサンプリング周期によりサンプリングしてサンプリング値を出力するトナー濃度センサと、
前記トナー濃度センサの付近に存在する１以上の交流成分発生源から発生する交流成分によるリップルノイズ周期を、前記交流成分発生源の交流成分周波数情報から算出するリップルノイズ周期演算部と、
前記リップルノイズ周期演算部で算出されたリップルノイズ周期に応じて、前記サンプリング周期を可変する制御を行うサンプリング周期制御部と、
前記サンプリング周期制御部により可変された前記サンプリング周期に従って、前記トナー濃度センサが出力する複数のサンプリング値を平均化する平均化処理部と、を備える
画像形成装置。
【請求項２】
前記リップルノイズ周期をＮ、前記サンプリング周期をｎ、前記像担持体の駆動方向においてトナー像を検知する長さをＬ、前記像担持体の駆動速度をＶ、サンプリング数をＰ（２以上の自然数）としたとき、サンプリング周期ｎが、
ｎ≦Ｌ／（２Ｖ）かつｎ≠Ｎ
であって、サンプリング数Ｐが
Ｐ≦（Ｎ／ｎ）×ａ（ａは自然数）
を満たす最大の自然数である
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記交流成分発生源の前記交流成分周波数情報を格納する記憶部を、更に備える
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記交流成分発生源から交流成分が発生している状態において前記トナー濃度センサの暗電流を検知する暗電流検知部と、
前記暗電流検知部で検知した暗電流に含まれる前記交流成分の周波数を解析し、解析した結果を前記交流成分周波数情報として出力する周波数解析部と、を更に備える
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記交流成分発生源から交流成分が発生している状態における前記トナー濃度センサの暗電流値が設定した閾値の範囲内であるかどうかを判定し、当該暗電流値が前記閾値の範囲外であるとき、リップルノイズが発生していると判定するリップルノイズ判定部、を更に備える
請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記リップルノイズ周期演算部は、前記交流成分周波数情報が１つの場合には、当該交流成分周波数情報に含まれる周波数から前記リップルノイズ周期を算出し、
前記交流成分周波数情報が複数の場合には、当該交流成分周波数情報に含まれる複数の周波数のうち最も小さい周波数に基づいて前記リップルノイズ周期を算出する
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上のトナーの濃度を検出するトナー濃度センサを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、所定の画像パターンを有するパッチ画像を形成し、トナー濃度センサによりそのトナー量を測定し、その測定結果に基づいて各種の画像形成条件を調整することで、所望の画像濃度を安定して得られるようにしている。
【０００３】
ところで、トナー濃度センサの近傍に存在する除電極等の交流成分発生源が発生する交流成分からの不要輻射により、トナー濃度センサの出力に交流バイアスによるリップルノイズが発生してしまう。
【０００４】
ノイズを除去する手段としては、例えばトナー濃度センサの出力にノイズが含まれる可能性のあるデータを検知した際に、隣接するデータからノイズ成分を算出し、ノイズ成分をオフセットして正確な出力を得る画像形成装置が知られている（特許文献１を参照）。具体的には、パッチ画像のある領域を読み取ったサンプリングデータの平均値から、一定以上離れた値のデータを、隣接するデータの平均値に置き換えることで正確なセンサ出力を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６１８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された技術では、特異的なノイズを除去できるもののリップルノイズを除去することができない。以下、図１３及び図１４を参照してその理由を説明する。
【０００７】
図１３は、従来のノイズ除去処理方法を示す説明図である。図１４は、リップルノイズ発生時に従来のノイズ除去処理方法を実施した場合の説明図である。図１３及び図１４の横軸はサンプリング点の位置、縦軸はトナー濃度センサで検出される検出値（サンプリング値）を示している。
図１３に示すように、中間転写ベルト６の駆動方向に沿って付着したパッチ画像Ｉｐのサンプリング値２０２は、他の複数のサンプリング点のサンプリング値を平均化した値（平均値）から大きく離れており、ノイズが含まれている。ノイズが含まれているサンプリング値２０２を検出した場合には、当該サンプリング点のサンプリング値を、隣接している２つのサンプリング点２０１，２０３のサンプリング値の平均値２０２´に置き換える。
【０００８】
しかし、図１４に示すように、交流波形を有するリップルノイズ２１０の影響により、サンプリングする位置によってはサンプリング値はリップルノイズ２１０がない場合の正常値（実線）から矢印で示すオフセットした平均値（破線）が出力される。すなわち、リップルノイズ発生時において、従来のノイズ除去処理方法を実施した場合は、リップルノイズが検知されず、画像形成条件を適切に調整することができなかった。
【０００９】
上記の状況から、トナー濃度センサの検出値からリップルノイズの影響を除去する手法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面の画像形成装置は、トナー像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成されたトナー像を担持する像担持体と、像担持体に形成されたトナー像のトナー濃度を所定のサンプリング周期によりサンプリングしてサンプリング値を出力するトナー濃度センサとを備える。さらに、トナー濃度センサの付近に存在する１以上の交流成分発生源から発生するリップルノイズ周期を、前記交流成分発生源の交流成分周波数情報から算出するリップルノイズ周期演算部と、リップルノイズ周期演算部で算出されたリップルノイズ周期に応じて、サンプリング周期を可変する制御を行うサンプリング周期制御部を備える。さらにまた、サンプリング周期制御部により可変されたサンプリング周期に従って、トナー濃度センサが出力する複数のサンプリング値を平均化する平均化処理部を備える。
【００１１】
上記構成においては、リップルノイズの周期をＮ、サンプリング周期をｎ、像担持体の駆動方向においてトナー像を検知する長さをＬ、像担持体の駆動速度をＶ、サンプリング数をＰ（２以上の自然数）としたとき、以下の条件を満たすことがより望ましい。
サンプリング周期ｎが、ｎ≦Ｌ／（２Ｖ）かつｎ≠Ｎであって、
サンプリング数Ｐが、Ｐ≦（Ｎ／ｎ）×ａ（ａは自然数）
を満たす最大の自然数である。
【００１２】
上記構成では、トナー濃度センサの付近にある交流成分発生源が出力する交流成分の周波数に応じて、適切なサンプリング周期を設定する。トナー濃度センサは、そのサンプリング周期に従ってトナー濃度のサンプリング値を出力する。そして、設定したサンプリング周期に従ってトナー濃度センサから出力されるサンプリング値を平均化処理する。それにより、リップルノイズの影響を除去してトナー濃度センサの正常値を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トナー濃度センサの検出値からリップルノイズの影響を除去し、画像を適切に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を備えた画像形成システムの全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の要部とリップルノイズ除去部の内部構成を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置によるリップルノイズ除去処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る、交流成分発生源が１つの場合にトナー濃度センサが出力するサンプリングデータ（２点）の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る、交流成分発生源が１つの場合にトナー濃度センサが出力するサンプリングデータ（８点）の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る、交流成分発生源が１つの場合にトナー濃度センサが出力するサンプリングデータ（１０点）の一例を示すグラフである。
【図８】除電極及び分離極から出力される交流波形の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る、交流成分発生源が２つの場合にトナー濃度センサが出力するサンプリングデータ（４点）の一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の要部とリップルノイズ除去部の内部構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置によるリップルノイズ除去処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る暗電流によるリップルノイズの有無の判定方法を示す説明図である。
【図１３】従来のノイズ除去処理方法を示す説明図である。
【図１４】リップルノイズ発生時に従来のノイズ除去処理方法を実施した場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。各図において共通の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
［画像形成システムの全体構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置を備えた画像形成システムの全体構成図である。なお、図１では、画像形成システムの構成のうち、本発明の説明に必要と考える部分を中心に記載している。
【００１７】
図１に示すように、画像形成システム１は、給紙装置２０と、画像形成装置１０と、定着装置３０を備える。
【００１８】
給紙装置２０は、用紙のサイズや種類に応じて複数の用紙収納部２０ａが設けられている。給紙装置２０では、画像形成装置１０からの指示に基づいて該当する用紙収納部２０ａが選択され、不図示の給紙部により用紙Ｓが取り出され、画像形成装置１０の搬送路Ｃに送られる。
【００１９】
画像形成装置１０は、静電気を用いて画像の形成を行う電子写真方式を採用しており、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー画像を重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１０は、操作表示部１０５と、画像形成部５と、中間転写ベルト６（像担持体）と、２次転写部７を有する。
【００２０】
画像形成部５は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色のトナー画像を形成するために、４つの画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを備えている。また、画像形成装置１０は、用紙を搬送するための複数のローラ（搬送ローラ）１１，１２，１３を備えている。ローラ１１，１２，１３は、通常、ローラ対により構成される。以降に説明する各ローラについても同様の構成である。操作表示部１０５は、例えば画像形成処理等のジョブの開始を指示する操作部としての機能を備えている。
【００２１】
画像形成装置１０は、画像形成モードにおいて、画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが有する感光体５１を帯電させると共に原稿画像に合わせて電荷を消去して露光し、感光体５１に静電潜像を形成する。そして、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの感光体５１の静電潜像に対し現像部を用いてトナーを付着させ、各色のトナー画像を形成する。次に、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの感光体５１に形成されたトナー画像を、矢印の方向へ回転する中間転写ベルト６の表面に順次、１次転写する。
【００２２】
次に、２次転写部７（２次転写ローラ）により、中間転写ベルト６上に１次転写された各色のトナー画像を、給紙装置２０から供給されてローラ１１，１２により搬送される用紙Ｓに２次転写する。中間転写ベルト６上の各色のトナー画像が用紙Ｓに２次転写されることにより、カラー画像が形成される。画像形成装置１０は、カラーのトナー画像が形成された用紙Ｓを、ローラ１３により定着装置３０へ排出する。
【００２３】
中間転写ベルト６と画像形成ユニットの感光体５１で形成される１次転写ニップ部の下流側であって２次転写部７の用紙搬送方向の上流側には、トナー濃度センサ１５が配置されている。トナー濃度センサ１５は、２次転写部７で２次転写される前の中間転写ベルト６に転写された各色のトナー画像のトナー濃度を検出し、検出結果を後述する制御部１００へ出力する。
【００２４】
トナー濃度センサ１５には、例えば発光部材と受光部材が対向配置された透過型のフォトセンサ、又は出射した光の物体による反射光を検出する反射型のフォトセンサなどが用いられる。あるいは、発光部材と複数の光電変換素子を用紙幅方向の一部又は全域にわたって直線状に配列したラインセンサ、もしくは光電変換素子をマトリクス状に配置したイメージセンサが使用される。ラインセンサ及びイメージセンサとしては、ＣＣＤ型のイメージセンサやＣＭＯＳ型（ＭＯＳ型を含む）のイメージセンサを利用できる。
【００２５】
定着装置３０は、画像形成装置１０から供給される、カラーのトナー画像が形成された用紙Ｓに定着処理を行う装置である。定着装置３０は、例えば定着部３１と、搬入口付近のローラ３２と、排出口付近のローラ３３を備えている。
【００２６】
定着装置３０に設けられた定着部３１は、搬送された用紙Ｓを加圧及び加熱して、転写されたトナー画像を用紙Ｓに定着させる。定着部３１は、例えば、一対の定着部材である定着上ローラ及び定着下ローラで構成されている。定着上ローラ及び定着下ローラは、互いに圧接した状態で配置されており、定着上ローラと定着下ローラとの圧接部として定着ニップ部が形成される。
【００２７】
定着上ローラの内部には、加熱部が設けられている。この加熱部からの輻射熱により定着上ローラの外周部にあるローラ部が温められる。そして、定着上ローラのローラ部の熱が用紙へ伝達されることにより、用紙上のトナー画像が熱定着される。
【００２８】
用紙Ｓは、２次転写部７によりトナー画像が転写された面（定着対象面）が定着上ローラと向き合うように搬送され、定着ニップ部を通過する。したがって、定着ニップ部を通過する用紙には、定着上ローラと定着下ローラとによる加圧と、定着上ローラのローラ部の熱による加熱が行われる。定着部３１により定着処理が行われた用紙Ｓは、ローラ３３によって排紙トレイ５０に排出される。
【００２９】
［画像形成システムの制御系の構成］
次に、画像形成システム１が備える画像形成装置１０の制御系について説明する。
図２は、画像形成装置１０の各部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、画像形成装置１０は、制御部１００を備えている。制御部１００は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムやデータ等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを有している。ＲＯＭ１０２には、例えば各種ジョブの制御プログラムやリップルノイズ除去処理に用いる設定値のデータ等が保存されている。なお、ＲＯＭ１０２としては、例えば、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭが用いられる。制御部１００は、各ブロックの制御すなわち装置全体の制御を行う。
【００３１】
制御部１００は、ＨＤＤ（Hard disk drive）１０４、操作表示部１０５にそれぞれシステムバス１０７を介して接続されている。また、制御部１００は、システムバス１０７を介して、画像読取部４、画像処理部１０６、画像形成部５、２次転写部７にそれぞれ接続されている。さらに、制御部１００は、システムバス１０７を介して、トナー濃度センサ１５、リップルノイズ除去部１１１にそれぞれ接続されている。
【００３２】
ＨＤＤ１０４は、画像読取部４で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする大容量記憶装置である。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイとタッチセンサ（操作部の一例）からなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて入力信号を生成し、制御部１００に出力する。
【００３３】
画像読取部４によって生成された画像データや、画像形成装置１０に接続された外部装置の一例であるＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０から送信された画像データは、画像処理部１０６に送られ、画像処理される。画像処理部１０６は、受信した画像データに対してアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮等の処理を行う。
【００３４】
通信部１０８は、外部の情報処理装置であるＰＣ１２０から送信されるジョブ情報を、通信回線を介して受け取る。そして、受け取ったジョブ情報を、システムバス１０７を介して制御部１００に送る。
【００３５】
制御部１００は、ジョブ情報に基づいて、画像形成部５、２次転写部７の駆動を制御する。なお、制御部１００が、定着装置３０に配置された定着部３１の定着処理を制御するように構成してもよい。
【００３６】
トナー濃度センサ１５は、制御部１００の制御の下、発光部材を予め設定された基準発光設定値で点灯し、トナー画像が１次転写された中間転写ベルト６からの反射光を受光し、所定のサンプリング周期で検出値（検出信号）を制御部１００へ出力する。制御部１００は、トナー濃度センサ１５の検出値とトナー付着量とを対応付けるトナー付着量特性情報に基づいて、中間転写ベルト６に転写されたトナー画像のトナーの付着量（トナー濃度）を算出する。そして、制御部１００は、算出したトナー濃度を、判定テーブル又は変換式などの判定手段に適用し、画像形成部５において中間転写ベルト６に転写するトナー画像のトナー量を制御する。トナー付着量特性情報及び判定手段に係るデータについては、予めＲＯＭ１０２又はＨＤＤ１０４に保存しておく。
【００３７】
中間転写ベルト６に付着させるトナー付着量の制御因子としては、例えば、画像形成部５の現像部内のトナー濃度、現像バイアス、露光部による感光体への露光光量、帯電部による感光体への帯電電圧、画像データの内容などが挙げられる。ＲＯＭ１０２にトナー付着量とその制御因子とを対応付けるテーブルを保持し、制御部１００は、そのテーブルを参照して画像形成条件としてのトナー付着量の制御を行う。
【００３８】
リップルノイズ除去部１１１は、制御部１００の制御の下、トナー濃度センサ１５のサンプリング周期を適切に可変し、トナー濃度センサ１５の検出値からリップルノイズの影響を取り除く。トナー濃度センサ１５のサンプリング周期は、トナー濃度センサ１５の付近に存在する交流成分発生源から出力される交流成分の周波数に基づいて決定される。制御部１００は、設定されたサンプリング周期に従ってトナー濃度センサ１５が出力する複数のサンプリング値を平均化する平均化処理部として機能する。平均化処理は、例えば加算平均により行ってもよい。
【００３９】
なお、本実施の形態では、外部装置としてパーソナルコンピュータ１２０を適用した例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置としては、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を適用することができる。
【００４０】
［リップルノイズ除去部の内部構成］
以下、リップルノイズ除去部１１１について詳細に説明する。
図３は、画像形成装置１０の要部とリップルノイズ除去部１１１の内部構成を示す説明図である。
画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋのそれぞれは、感光体５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋを備えている。中間転写ベルト６と各感光体５１とのニップ部の下流側には、除電極８が配置されている。ここでは感光体５１Ｋを代表して説明する。除電極８は、制御部１００の制御の下、感光体５１に残った電荷を消去する。また、２次転写部７の下流側には、分離極９が配置されている。分離極９は、制御部１００の制御の下、２次転写後の用紙Ｓに残った電荷を消去し、中間転写ベルト６から用紙Ｓを分離する。除電極８と分離極９は、トナー濃度センサ１５の近くにある交流成分発生源の一例である。
図３の例では、トナー濃度センサ１５は、除電極８の下流側であって、２次転写部７の上流側に配置されている。
【００４１】
リップルノイズ除去部１１１は、交流周波数記憶部１１２と、リップルノイズ周期演算部１１３と、サンプリング周期制御部１１４と、を有する。
【００４２】
交流周波数記憶部１１２は、除電極８や分離極９などの交流成分発生源が出力する交流成分の交流周波数情報を記憶する記憶部である。除電極８や分離極９などの交流成分発生源が発生する交流成分の周波数は予め設定されるので、その設定値を記憶する。交流周波数記憶部１１２には、例えばＲＡＭ１０３又はＨＤＤ１０４等の書き換え可能な記憶手段を用いてもよい。
【００４３】
リップルノイズ周期演算部１１３は、交流周波数記憶部１１２が記憶する交流周波数情報からリップルノイズ周期を演算する演算部である。
【００４４】
サンプリング周期制御部１１４は、リップルノイズ周期演算部１１３で演算されたリップルノイズ周期に応じて、トナー濃度センサ１５のサンプリング周期を設定（可変）する制御部である。
【００４５】
トナーの帯電量などにより画像品質悪化レベルが変わるため、除電極８の最適出力値は可変される。また、紙種により中間転写ベルト６と用紙との間の分離性が変化するため、２次転写後の分離極９の出力値は可変される。例えば、除電極８の出力値と分離極９の出力値は、一例として以下の範囲で可変可能である。これらの出力値は、例えばユーザが操作表示部１０５を操作してトナー画像の画質等を設定することにより変化する。
・除電極８の出力  ＡＣ：１〜１０ｋＶ、ＤＣ：−５〜１ｋＶ、周波数：５００Ｈｚ〜３ｋＨｚ
・分離極９の出力  ＡＣ：１〜１０ｋＶ、ＤＣ：−５〜０ｋＶ、周波数：１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ
【００４６】
リップルノイズ周期をＮとしたとき、以下の条件式のように、サンプリング周期ｎ、サンプリング数Ｐをそれぞれ可変し、得られた複数のサンプリング値を平均化処理する。このような処理により、トナー濃度センサ１５の検出値からリップルノイズの影響を除去する。ここで、Ｌは中間転写ベルト６の駆動方向においてトナー像を検知する長さ（以下、「検知距離」と記す）、Ｖはプロセス速度（中間転写ベルト６の駆動速度）である。なお、Ｐは２以上の自然数、ａは自然数である。
【００４７】
【数１】
2014219538.tif 000003
【００４８】
式（１）のサンプリング周期ｎに関する条件式は、検知距離Ｌ及びプロセス速度Ｖが与えられたときサンプリング周期ｎをナイキスト周期より小さい周期に設定するための条件を示している。
また、式（１）のサンプリング数Ｐに関数する条件式は、サンプリング点の値として大きい値と小さい値（後述する図５〜図７参照）が得られるようにするための条件を示している。Ｎ／ｎはリップルノイズ１周期中にサンプリング可能な回数であり、サンプリング数Ｐは、（Ｎ／ｎ）のａ倍のうちもっとも大きい自然数に設定することがより望ましい。このようにサンプリング数Ｐを設定することにより、設定したサンプリング数のサンプリング点に、リップルノイズに応じた様々な値が混在する。それゆえ、これらの複数のサンプリング値を平均化すると正常値が得られる。
【００４９】
上述したリップルノイズ除去部１１１は、ハードウェア又はソフトウェアを用いて構成することができる。ソフトウェアを用いて構成する場合、制御部１００内のＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されているリップルノイズ除去プログラムを読み出して実行することで、その機能が実現される。
【００５０】
［リップルノイズ除去処理］
図４は、画像形成装置１０のリップルノイズ除去部１１１によるリップルノイズ除去処理を示すフローチャートである。
まず、画像形成装置１０の制御部１００は、操作表示部１０５から入力される操作信号又は通信部１０８を介して入力されるジョブ情報に基づき、ジョブ開始を検知する。制御部１００は、ジョブ開始を検知するとリップルノイズ除去処理を開始する。
【００５１】
次に、制御部１００の制御の下、リップルノイズ除去部１１１のリップルノイズ周期演算部１１３は、交流周波数記憶部１１２から交流周波数情報を読み出し（ステップＳ１）、交流周波数情報が複数あるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５２】
リップルノイズ周期演算部１１３は、交流周波数情報が一つである場合には（ステップＳ２のＮＯ）、交流周波数情報の交流周期をリップルノイズ周期として採用する（ステップＳ３）。
また、リップルノイズ周期演算部１１３は、交流周波数情報が複数である場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、複数の交流周波数情報からリップルノイズ周期を演算する（ステップＳ４）。
【００５３】
ステップＳ３又はステップＳ４の処理が終了後、サンプリング周期制御部１１４は、式（１）に従い、リップルノイズ周期に応じてトナー濃度センサ１５のサンプリング周期を変更する処理を行う（ステップＳ５）。例えば、変更後のサンプリング周期を、ＲＡＭ１０３（又はＨＤＤ１０４）に保存する。この処理が終了後、リップルノイズ除去方法を終了する。
【００５４】
その後、トナー濃度センサ１５が変更後のサンプリング周期でサンプリングを行い、制御部１００は、トナー濃度センサ１５が出力する複数のサンプリング値の平均値を計算する。そして、制御部１００は、複数のサンプリング値の平均値をトナー濃度センサ１５の検出値として用いて画像形成条件を変更し、トナー画像を作成する。
【００５５】
このリップルノイズ除去処理は、上述のようにジョブ開始時又はジョブ開始前に実施してもよいし、画像形成の実行中に実施してもよい。例えば、あるジョブに基づいて画像を形成中に何らかの理由で交流成分の設定値が変化したとき、紙間でリップルノイズ除去処理を実施し、トナー濃度センサ１５のサンプリング周期を変更するようにしてもよい。
【００５６】
［交流成分発生源が１つの場合：除電極のみ］
上記のように、ユーザ設定に応じてリップルノイズ周波数が変化するため、その都度サンプリング周期、サンプリング数を変更しなければならない。以下に、トナー濃度センサ１５の近傍に交流成分発生源が１つ存在する場合におけるリップルノイズ除去処理の例を説明する。本例では、交流成分発生源として除電極８の設定値に対する適切なサンプリング周期、サンプリング数の変更例を示す。
【００５７】
（サンプリング点が２点の例）
図５は、交流成分発生源が１つの場合にトナー濃度センサ１５が出力するサンプリングデータ（２点）の一例を示すグラフである。横軸はサンプリング点（白丸で表示）の位置（ｍｓｅｃ）、縦軸はトナー濃度センサ１５で検出される検出値（サンプリング値）を示している。パッチ画像Ｉｐは、中間転写ベルト６の駆動方向に沿って中間転写ベルト６表面に形成される。パッチ画像Ｉｐの走査方向は中間転写ベルト６の駆動方向と逆向きとなる。一例として、除電極８の出力値及び補正条件を以下のように設定する。これらはユーザが操作表示部１０５を操作して設定可能である。
・除電極８の出力値  ＡＣ：４ｋＶ、ＤＣ：−２ｋＶ、周波数ｆ：１ｋＨｚ
・補正条件：パッチ画像検知長さ（検知距離）Ｌ：５ｍｍ、プロセス速度Ｖ：４６０ｍｍ／ｓ
【００５８】
除電極８の出力値の周波数ｆが１ｋＨｚのとき、リップルノイズ１２１の周期Ｎは１ｍｓｅｃ（＝１／ｆ）となる。上述した数式１により、サンプリング周期ｎは約５.４ｍｓｅｃ以下の範囲内で設定可能であり、例えば５．４ｍｓｅｃとする。ここで検知距離Ｌ（５ｍｍ）内のサンプリング数Ｐを２点に設定し、２つのサンプリング値を平均化処理する。一方のサンプリング値は正常値より大きく（波形の山に位置する）、他方のサンプリング値は正常値より小さい（波形の谷に位置する）ため、２つのサンプリング値の平均値を求めることにより打ち消されて所望する正常値が得られる。なお、トナー濃度センサ１５が測定を開始するタイミングは、リップルノイズ波形の任意の位相から開始してよい。
【００５９】
このように本例では、交流成分発生源（本例では除電極８）が出力する交流成分の周波数に応じて、適切なサンプリング周期とサンプリング数（本例では２点）を設定する。そして、そのサンプリング周期に従ってトナー濃度センサ１５から出力される２点のサンプリング値を平均化処理する。それにより、トナー濃度センサ１５の検出値からリップルノイズの影響を除去した正常値を得ることができる。その結果、トナー濃度センサ１５の正常値に基づいて画像形成条件を変更し、形成するトナー画像を適切に補正することができる。
【００６０】
なお、一般に、トナー濃度センサ１５でパッチ画像Ｉｐを読み取り、トナー画像を補正する場合、補正精度の確保のためにある一定以上の距離を測定している。本実施の形態では、検知距離Ｌを５ｍｍとしているが、設定したサンプリング数が得られればよく、検知距離Ｌは例えばリップルノイズ５．４周期分に相当する長さである２．５ｍｍ以上であればよい。
【００６１】
（サンプリング点が８点の例）
図６は、交流成分発生源が１つの場合にトナー濃度センサ１５が出力するサンプリングデータ（８点）の一例を示すグラフである。除電極８の出力値の設定は、図５の例と同一とする。
・除電極８の出力値  ＡＣ：４ｋＶ、ＤＣ：−２ｋＶ、周波数ｆ：１ｋＨｚ
・補正条件：パッチ画像検知長さ（検知距離）Ｌ：４．６ｍｍ、プロセス速度Ｖ：４６０ｍｍ／ｓ
【００６２】
上記のとおり、除電極８のリップルノイズ１２１の周期Ｎは１ｍｓｅｃ（＝１／ｆ）である。上述した数式１により、サンプリング周期ｎは５ｍｓｅｃ以下の範囲内で設定可能であり、例えば０.５ｍｓｅｃとする。ここで検知距離Ｌ（４．６ｍｍ）内のサンプリング数Ｐを８点に設定し、８つのサンプリング値を平均化処理する。
【００６３】
このように本例では、図５の例と同様に、リップルノイズの影響を除去してトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができ、トナー画像の補正を適切に行うことができるという効果が得られる。これに加え、図５の例よりもサンプリング数を増加することにより、より正確なトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができるので、トナー画像の補正精度が向上する。
【００６４】
なお、図６の例では、検知距離Ｌを４．６ｍｍとしているが、設定したサンプリング数が得られればよく、検知距離Ｌは例えばリップルノイズ４周期分に相当する長さである約１．８４ｍｍ以上であればよい。
【００６５】
（サンプリング点が１０点の例）
図７は、交流成分発生源が１つの場合にトナー濃度センサ１５が出力するサンプリングデータ（１０点）の一例を示すグラフである。除電極８の出力値の設定は、図５の例と同一とする。
・除電極８の出力値  ＡＣ：４ｋＶ、ＤＣ：−２ｋＶ、周波数ｆ：１ｋＨｚ
・補正条件：パッチ画像検知長さ（検知距離）Ｌ：４．６ｍｍ、プロセス速度Ｖ：４６０ｍｍ／ｓ
【００６６】
上記のとおり、除電極８のリップルノイズ１２１の周期Ｎは１ｍｓｅｃ（＝１／ｆ）である。上述した数式１により、サンプリング周期ｎは約４．４ｍｓｅｃ以下の範囲内で設定可能であり、例えば０.３ｍｓｅｃとする。ここで検知距離Ｌ（４ｍｍ）内のサンプリング数Ｐを１０点に設定し、１０のサンプリング値を平均化処理する。
【００６７】
このように本例では、図６の例と同様に、リップルノイズの影響を除去してトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができ、トナー画像の補正を適切に行うことができるという効果が得られる。これに加え、図６の例よりもサンプリング数を増加することにより、さらに精度の高いトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができるので、よりトナー画像の補正精度が向上する。
【００６８】
なお、図７の例では、検知距離Ｌを４．６ｍｍとしているが、設定したサンプリング数が得られればよく、検知距離Ｌは例えばリップルノイズ３周期分に相当する長さである約１．３８ｍｍ以上であればよい。
【００６９】
図５〜図７では、サンプリング値が偶数の例を示したが、リップルノイズを打ち消すことができれば奇数であってもよい。
【００７０】
［交流成分発生源が２つの場合：除電極及び分離極］
図８は、除電極８及び分離極９から出力される交流波形の一例を示す説明図である。また、図９は、交流成分発生源が２つの場合にトナー濃度センサ１５が出力するサンプリングデータ（４点）の一例を示すグラフである。除電極８及び分離極９の出力値及び補正条件を以下のように設定する。これらはユーザが操作表示部１０５を操作して設定可能である。
・除電極８の出力値  ＡＣ：４ｋＶ、ＤＣ：−２ｋＶ、周波数ｆ：５００Ｈｚ
・分離極９の出力値  ＡＣ：２ｋＶ、ＤＣ：−１ｋＶ、周波数ｆ：２００Ｈｚ
・補正条件：パッチ画像検知長さ（検知距離）Ｌ：５ｍｍ、プロセス速度Ｖ：４６０ｍｍ／ｓ
【００７１】
図８に示すように、除電極８の出力値の周波数ｆが５００Ｈｚのとき、除電極８によるリップルノイズ１２２ａの周期Ｎは２ｍｓｅｃ（＝１／ｆ）である。同様に、分離極９によるリップルノイズ１２２ｂの周期Ｎは５ｍｓｅｃである。よって、除電極８及び分離極９から出力されるリップルノイズ１２２ａ及びリップルノイズ１２２ｂの合成波形１２２（図９参照）の周期Ｎは５ｍｓｅｃである。上述した数式１により、サンプリング周期ｎは約５.４ｍｓｅｃ以下の範囲内で設定可能であり、例えば２．５ｍｓｅｃとする。ここで図９に示すように、検知距離Ｌ（５ｍｍ）内のサンプリング数Ｐを４点に設定し、４つのサンプリング値を平均化処理する。なお、トナー濃度センサ１５が測定を開始するタイミングは、合成リップルノイズ波形の任意の位相から開始してもよい。
【００７２】
このように本例では、複数の交流成分発生源（本例では除電極８と分離極９）が出力する交流成分を合成した交流成分の周波数に応じて、適切なサンプリング周期とサンプリング数（本例では４点）を調整する。そして、トナー濃度センサ１５から出力される複数のサンプリング値を平均化処理することにより、リップルノイズの影響を除去してトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができる。それゆえ、このトナー濃度センサ１５の正常値に基づいて画像形成条件を変更し、形成するトナー画像を適切に補正することができる。
【００７３】
上述した第１の実施の形態によれば、トナー濃度センサ１５の付近にある交流成分発生源が出力する交流成分の周波数に応じて、適切なサンプリング周期とサンプリング数を設定する。そして、そのサンプリング周期に従ってトナー濃度センサ１５から出力される、所定数のサンプリング点のサンプリング値を平均化処理する。それにより、交流成分発生源が２つ以上ある場合にも、トナー濃度センサ１５の検出値からリップルノイズの影響を除去した正常値を得ることができる。その結果、このトナー濃度センサ１５の正常値に基づいて画像形成条件を変更し、形成するトナー画像を適切に補正することができる。
【００７４】
従来、リップルノイズを除去する手段として、（１）トナー濃度センサをシールドする、（２）トナー濃度センサの回路処理によりノイズを除去する、（３）トナー濃度センサの検知動作時に交流バイアス出力をオフする、などが挙げられる。しかし、（１）の除去手段では、設置スペースの増大及びコスト増加を招いてしまう。また、（２）の除去手段では、コスト増加及び回路面積の増大を招いてしまう。さらに、（３）の除去手段では、本来画像形成に必要な交流バイアス出力を停止するため、生産性及び画像品質の低下を招いてしまう。
これらに対し、本実施の形態の構成によれば、リップルノイズ周期を考慮してサンプリング周期を可変することにより、トナー濃度センサ１５の正確な出力を得ることができ、生産性低下及びコスト増加、補正精度低下等を招くことなく、高品質な画像品質を得ることができる。
【００７５】
＜第２の実施の形態＞
上述したように、トナー濃度センサ１５は、フォトセンサ、ラインセンサ又はイメージセンサ等の半導体デバイスから構成されるため、光を遮断した状態で電荷（暗電流）が発生する。トナー濃度センサ１５の付近に交流成分発生源が存在する場合、この暗電流は、交流成分発生源が出力する交流成分によって変動する。そこで、トナー濃度センサ１５の暗電流を解析し、トナー濃度センサ１５の出力に含まれるリップルノイズの影響を除去する実施の形態について説明する。
【００７６】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の要部とリップルノイズ除去部の内部構成を示す説明図である。図１０において、図３と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１０に示す画像形成装置１０Ａは、図１の画像形成装置１０のリップルノイズ除去部１１１に代えてリップルノイズ除去部１１１Ａを備えている。リップルノイズ除去部１１１Ａは、暗電流検知部１３１、リップルノイズ判定部１３２、周波数解析部１３３、リップルノイズ周期演算部１１３、サンプリング周期制御部１１４から構成されている。
【００７８】
暗電流検知部１３１は、光を遮断時においてトナー濃度センサ１５が所定のサンプリング周期の際に出力するサンプリング値により暗電流を検知し、検知結果をリップルノイズ判定部１３２へ出力する。
【００７９】
リップルノイズ判定部１３２は、暗電流検知部１３１から入力された暗電流の検知結果に基づいて、暗電流に影響を除去する必要のあるリップルノイズが含まれるか否かを判定し、判定結果を周波数解析部１３３へ通知する。
【００８０】
周波数解析部１３３は、暗電流に含まれるリップルノイズの周波数を解析し、解析結果（交流周波数情報）をリップルノイズ周期演算部１１３へ出力する。周波数解析部１３３として、例えば高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform:FFT）装置を用いることができる。
【００８１】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置１０Ａのリップルノイズ除去部１１１Ａによるリップルノイズ除去処理を示すフローチャートである。
まず、制御部１００の制御の下、リップルノイズ除去部１１１Ａの暗電流検知部１３１は、交流成分発生源が交流成分を発生している状態（以下、「交流出力オン」と記す）においてトナー濃度センサ１５の暗電流を任意のサンプリング周期で検知し、検知した暗電流のサンプリング値を平均化処理する（ステップＳ１１）。交流出力オンの時には、制御部１００は、交流成分発生源である例えば除電極８及び分離極９に、上述したような設定値に基づく交流成分を発生させる。通常、画像形成の実行中以外では交流出力オフであるため、暗電流検知時において交流出力オンにする制御が行われる。
【００８２】
次に、リップルノイズ判定部１３２は、交流出力オンの時のトナー濃度センサ１５の暗電流値と、トナー濃度センサ１５のデバイスごとに決まる暗電流値を比較し、交流出力オンの時の暗電流値が所定の範囲（−ｂ≦ｘ≦ｂ  ｘ：トナー濃度センサ出力値）内にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。トナー濃度センサ１５のデバイスごとに決まる暗電流値は、予めＲＯＭ１０２等に記憶させておく。
【００８３】
ここで、図１２は、暗電流によるリップルノイズの有無の判定方法を示す説明図である。図中、横軸はサンプリング点の位置、縦軸はトナー濃度センサ１５で検出される検出値（暗電流値）を示している。なお、暗電流の測定は、例えばトナー画像の補正に使用するトナー濃度センサ１５の検知時間以外の時間Ｔ、すなわちトナー濃度センサ１５がオフ状態のときに行われる。
【００８４】
図１２に示すように、トナー濃度センサ１５の暗電流値がリップルノイズ発生閾値（−ｂ≦ｘ≦ｂ）の範囲内（ステップＳ１２のＹＥＳ）である場合には、リップルノイズ判定部１３２は、リップルノイズが発生していないと判定し、リップルノイズ除去処理を終了する。
一方、トナー濃度センサ１５の暗電流値がリップルノイズ発生閾値（−ｂ≦ｘ≦ｂ）の範囲外（ステップＳ１２のＮＯ）である場合、リップルノイズ判定部１３２は、除去すべきリップルノイズ１２５が発生していると判定し、その判定結果を周波数解析部１３３に出力する。
【００８５】
リップルノイズ１２５がある場合、周波数解析部１３３は、リップルノイズ１２５に含まれる周波数成分を解析し、解析結果を交流周波数情報としてリップルノイズ周期演算部１１３に出力する（ステップＳ１３）。
【００８６】
次に、リップルノイズ周期演算部１１３は、周波数解析部１３３から入力された交流周波数情報からリップルノイズ周期を演算する。リップルノイズ１２５に複数の交流周波数情報（複数の交流成分）が含まれている場合には、図４のステップＳ４に倣ってリップルノイズ周期を演算する。最後に、サンプリング周期制御部１１４により、式（１）に従い、リップルノイズ周期に応じてトナー濃度センサ１５のサンプリング周期が変更される（ステップＳ１４）。そして、このサンプリング周期に基づいてトナー濃度センサ１５から出力されるサンプリング値を用いて、画像形成条件を変更し、トナー画像を作成する。
【００８７】
このように第２の実施の形態では、リップルノイズの影響を除去してトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができるという第１の実施の形態と同様の効果が得られる。これに加え、本実施の形態では、以下の効果が得られる。本実施の形態では、予め交流周波数記憶部１１２に記憶した交流周波数情報ではなく、交流出力オン時にトナー濃度センサ１５から出力される暗電流に基づいて交流周波数情報を得る。それゆえ、トナー濃度センサ１５の付近に存在する交流成分発生源が出力するリップルノイズの影響を除去してトナー濃度センサ１５の正常値を得ることができる。
【００８８】
なお、上述した構成では、リップルノイズ判定部１３２において、交流出力オン時にトナー濃度センサ１５が出力する暗電流値を検出して所定レベル以上の交流成分（リップルノイズ）が含まれるか否かを判定しているが、この判定処理を省略してもよい。この場合、トナー濃度センサ１５が出力する暗電流値に含まれるすべての交流成分をリップルノイズとして処理するため、トナー濃度センサ１５からさらにリップルノイズの影響を除去した検出値を得ることができる。
【００８９】
＜変形例＞
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明した。しかしながら、上記実施の形態による発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００９０】
例えば、上述の第１及び第２の実施の形態では、画像形成部５に４つの画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを設けてカラー画像を形成する例を説明したが、画像形成部を１つだけ設けた単色画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。
【００９１】
また、上述の第１及び第２の実施の形態では、感光体５１（感光体ドラム）に形成されたトナー像を中間転写ベルト６に転写し、この中間転写ベルト６から用紙にトナー画像を２次転写させる例を説明したが、像担持体として感光体５１から用紙に直接トナー像を転写させる画像形成装置に適用してもよい。
【００９２】
また、上述の第１及び第２の実施の形態において、リップルノイズ除去部１１１，１１１Ａにおいてリップルノイズ除去処理を実行する構成を説明したが、制御部１００がその一部又は全部を実行するようにしてもよい。
【００９３】
また、上述の第２の実施の形態において、リップルノイズの周波数が複数ある場合には、閾値の範囲外にあるリップルノイズの周波数を特定し、特定した周波数のリップルノイズのみを除去する対象にしてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
５…画像形成部、  ６…中間転写ベルト、  ７…２次転写部、  １０，１０Ａ…画像形成装置、  １５…トナー濃度センサ、  １１１，１１１Ａ…リップルノイズ除去部、  １１２…交流周波数記憶部、  １１３…リップルノイズ周期演算部、  １１４…サンプリング周期制御部、  １３１…暗電流検知部、  １３２…リップルノイズ判定部、  １３３…周波数解析部
【図１】
2014219538.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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