(57)【要約】【課題】トナーの消費量を削減しつつ、劣化したトナーの排出と画像の濃度変化の発生源の特定とを両立可能とすること。【解決手段】排出制御部は帯電部、露光部および現像部などを制御して感光ドラムにパターンを形成させ、当該パターンを中間転写ベルトに一次転写させることで、現像部に収容されている劣化したトナーを強制的に排出させる。ここで、このパターンを濃度変化の周期を検知し、この発生源を特定するために利用する。読み取りセンサがパターンの濃度を検知する。特定部は、読み取りセンサの検知結果を分析してパターンにおける濃度変化の周期を求め、感光ドラム、帯電部、現像部、一次転写部などの回転体のうち、求められた周期に対応する回転体を濃度変化の発生源として特定する。【選択図】図６
2016018129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、
前記像担持体に静電潜像を形成する作像手段と、
前記静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する現像手段と、
中間転写体と、
前記トナー画像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体に担持されている前記トナー画像を用紙に転写する二次転写手段と、
前記現像剤の消費量または前記中間転写体の回転量に基づくパラメータを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測されたパラメータが所定条件を満たすと、前記帯電手段、前記作像手段および前記現像手段を制御して前記像担持体にパターン像を形成させ、当該パターン像を前記中間転写体に転写させることで、前記現像手段に収容されている現像剤を強制的に排出させる制御手段と、
前記中間転写体に転写された前記パターン像の濃度を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記パターン像における濃度変化の周期を求め、前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段、前記一次転写手段および前記二次転写手段が有する複数の回転体のうち前記周期に対応する回転体を前記濃度変化の発生源として特定する特定手段と
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記パラメータは前記現像剤の消費量に基づくパラメータであり、
前記制御手段は、
前記現像剤の消費量と前記現像剤の基準消費量との差分を積算し、前記パラメータとして積算値を求める積算手段と、
前記積算値が所定の閾値を超えているときに前記パターンの形成による前記現像剤の排出処理を実行させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記パラメータは前記中間転写体の回転量に基づくパラメータであり、
前記制御手段は、
前記中間転写体の回転量が所定の閾値を超えているときに前記パターンの形成による前記現像剤の排出処理を実行させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記パターン像の元になる画像データを発生して前記作像手段に供給する発生手段をさらに備え、
前記発生手段は、前記現像剤の排出処理と前記濃度変化の周期を求める処理とで同一のパターン像を兼用するときには第１パターン像を発生し、前記現像剤の排出処理を実行するものの前記濃度変化の周期を求める処理を実行しないときには、前記第１パターン像とは異なる第２パターン像を発生することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記発生手段は、前記第１パターン像の濃度を前記パラメータに応じて可変させるとともに前記中間転写体の回転方向における前記第１パターン像の長さが所定長になるよう画像データを発生することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記発生手段は、前記第２パターン像の濃度が所定濃度になるように画像データを発生するとともに前記パラメータに応じて前記中間転写体の回転方向における前記第２パターン像の長さを可変させることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記発生手段は、前記第１パターン像の濃度が第１濃度になるように画像データを発生するとともに前記中間転写体の回転方向における前記第１パターン像の長さが第１の長さになり、前記第２パターン像の濃度が前記第１濃度よりも高い第２濃度になるとともに前記回転方向における前記第２パターン像の長さを前記第１の長さよりも短い第２の長さになるように画像データを発生することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記発生手段は、前記第１パターン像の長さが前記濃度変化の周期よりも長くなるように画像データを発生することを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記発生手段は、前記第１パターン像と前記第２パターン像とで現像剤の消費量が等しくなるように画像データを発生することを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記濃度変化の周期を求める処理の実行頻度は前記現像剤の排出処理の実行頻度よりも少ないことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記複数の回転体のそれぞれに関連付けられている周期を記憶する記憶手段をさらに有し、
前記特定手段は、前記検知手段の検知結果から求められた前記濃度変化の周期と、前記記憶手段に記憶されている周期とを比較することで、前記濃度変化の発生源となっている回転体を特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。
【請求項１２】
前記特定手段により特定された回転体に印加される電圧を補正して前記濃度変化を削減する電圧補正手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記電圧補正手段により電圧の補正値が所定値を超えるときに、前記特定手段により特定された回転体の交換を促すメッセージを出力する出力手段をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記特定手段は、
前記パターン像の光学濃度をフーリエ変換して実数部と虚数部とに分離し、当該実数部と当該虚数部とをそれぞれ２乗して和を求め、複数の和のうちで大きい順に所定数の和を選定し、選定した所定数の和をフィルタ処理によって強調し、強調された前記所定数の和を逆フーリエ変換して輝度データに変換し、２つの輝度データのピーク間の距離を前記濃度変化の周期として求めることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記パターン像は、トナー画像の濃度を一定に維持するために検出されるパターン像と兼用されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
像担持体と、
前記像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、
前記像担持体に静電潜像を形成する作像手段と、
前記静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する現像手段と、
中間転写体と、
前記トナー画像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体に担持されている前記トナー画像を用紙に転写する二次転写手段と、
前記帯電手段、前記作像手段および前記現像手段を制御して前記像担持体にパターン像を形成させ、当該パターンを前記中間転写体に転写させることで、前記現像手段に収容されている現像剤を強制的に排出させる制御手段と、
前記中間転写体に転写された前記パターンの濃度を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記パターンにおける濃度変化の周期を求め、前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段、前記一次転写手段および前記二次転写手段が有する複数の回転体のうち前記周期に対応する回転体を前記濃度変化の発生源として特定する特定手段と
を有し、
前記パターン像は、前記濃度変化の周期を検出するためのパターン像と、トナー画像の濃度を一定に維持するために検出されるパターン像とで兼用されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
現像部に蓄積する劣化したトナーを強制的に排出するために中間転写体に形成されるトナー画像を、画像の濃度変化の周期を検出するためのトナー画像として兼用することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置が出力する画像に周期的な濃度変化（濃度ムラ）が発生することがある。画像形成装置には様々な回転部材が使用されているため、これらの回転部材の回転周期に一致した周期で濃度変化が発生する。特許文献１によれば、画像形成装置に一様な濃度のパターン像を作成させ、そのパターン像をセンサで読み取り、その濃度データを周波数解析することで、濃度変化の周期を求めている。この周期と各ローラ部品の周長とを比較することで、濃度変化をもたらしている部品を特定して、濃度変化を補正することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６―１０６５５６号公報
【特許文献２】特開２００６―２３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トナー消費量の少ない画像を連続して形成すると現像器の内部に長時間にわたり滞留しているトナーが劣化する。そのため、劣化したトナーの強制排出を実行する発明が提案されている（特許文献２）。上述した特許文献１でもパターン像を作成するためにトナーが消費されてしまうため、特許文献１に記載の発明と特許文献２に記載の発明とを画像形成装置に実装すると、用紙に転写されずに消費されるトナーの量が多くなる。そこで、本発明は、トナーの消費量を削減しつつ、劣化したトナーの排出と画像の濃度変化の発生源の特定とを両立可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえば、
像担持体と、
前記像担持体を一様に帯電させる帯電手段と、
前記像担持体に静電潜像を形成する作像手段と、
前記静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する現像手段と、
中間転写体と、
前記トナー画像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体に担持されている前記トナー画像を用紙に転写する二次転写手段と、
前記現像剤の消費量または前記中間転写体の回転量に基づくパラメータを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測されたパラメータが所定条件を満たすと、前記帯電手段、前記作像手段および前記現像手段を制御して前記像担持体にパターン像を形成させ、当該パターン像を前記中間転写体に転写させることで、前記現像手段に収容されている現像剤を強制的に排出させる制御手段と、
前記中間転写体に転写された前記パターン像の濃度を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記パターン像における濃度変化の周期を求め、前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段、前記一次転写手段および前記二次転写手段が有する複数の回転体のうち前記周期に対応する回転体を前記濃度変化の発生源として特定する特定手段と
を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、強制的に排出されるトナーを使用して画像の周期的な濃度変化を検知してその発生源を特定できるため、トナーの消費量を削減しつつ、劣化したトナーの排出と画像の濃度変化の発生源の特定とを両立可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】画像形成装置の一例を示す断面図
【図２】制御部の一例を示す図
【図３】操作部の一例を示す図
【図４】帯画像の一例を示す図
【図５】表示メッセージの一例を示す図
【図６】プリント動作を示すフローチャート
【図７】周期検知の説明図
【図８】周期検知のフローチャート
【図９】原因部品の特定を示すフローチャート
【図１０】他のプリント動作のフローチャート
【図１１】他の帯画像の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１が示すように、画像形成装置１００は、原稿給送装置１２０、イメージリーダ１４０およびプリンタ１１９を備えている。原稿給送装置１２０は、原稿を先頭頁から順に１枚ずつ供給し、湾曲したパスを通過させ、さらにプラテンガラス上を左から右へ向けて搬送し、排紙トレイへ排出する。イメージリーダ１４０は原稿を読み取ってＲＧＢの各輝度を示す画像信号を生成し、プリンタ１１９に出力する。
【０００９】
プリンタ１１９は、イメージリーダ１４０から出力される画像信号を受け取り、色空間の変換やガンマ補正などの画像処理を施して露光部１０３へ送出する。この例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）といった４色のトナーが使用されるため、プリンタ１１９は４つの画像形成ステーションを備えている。４つの画像形成ステーションの内部構造は基本的に同一である。感光ドラム１０は像担持体の一例である。トナー補給部１０１は現像部１０２へ現像剤（トナー）を供給する。帯電部１３０は像担持体を一様に帯電させる帯電手段の一例であり、帯電ローラを用いて感光ドラム１０の表面を一様な電位に帯電させる。露光部１０３は像担持体に静電潜像を形成する作像手段の一例であり、レーザ光を感光ドラム１０に照射し、感光ドラム１０に静電潜像を形成する。現像部１０２は静電潜像を現像剤で現像してトナー画像を形成する現像手段の一例であり、現像スリーブを用いて感光ドラム１０上の静電潜像にトナーを付着させて現像し、トナー画像を形成する。一次転写部１０５はトナー画像を中間転写体に転写する一次転写手段の一例であり、一次転写ローラを用いてトナー画像を感光ドラム１０から中間転写ベルト１０４に一次転写する。中間転写ベルト１０４は中間転写体の一例であり、トナー画像を二次転写部１０６へ搬送する。この際に読み取りセンサ１０７がトナー画像を読み取ってもよい。二次転写部１０６は中間転写体に担持されているトナー画像を用紙に転写する二次転写手段の一例であり、カセット１０９等から給紙されたシートに対して二次転写ローラを用いてトナー画像を二次転写する。クリーニング部１０８は二次転写部１０６でシートへ転写されずに中間転写ベルト１０４に残ったトナーを回収する。定着器１７０は、トナー画像をシート状に定着させる。排出ローラ１１８はシートを画像形成装置１００の外部へ排出する。
【００１０】
図２は画像形成装置を制御する制御部のブロック図である。ＣＰＵ２０１は画像形成装置１００の全体を統括的に制御する制御ユニットである。ＲＯＭ２０２はＣＰＵ２０１が実行すべき制御内容（プログラムや制御データなど）を格納した記憶装置である。ＲＡＭ２０３は作業領域として使用されたり、読み取りセンサ１０７で検出したデータや、イメージリーダ１４０が原稿を読み取ることで得られる画像データなども格納されたりする。入力部２０５はＣＰＵ２０１に対するユーザの指示を受け付ける。表示部２０６はＣＰＵ２０１からのメッセージやユーザインタフェースなどを表示する。モータ２００は中間転写ベルト１０４、感光ドラム１０および現像部１０２を駆動する。電圧生成部２０７は、帯電部１３０の帯電電圧、現像部１０２の現像電圧、一次転写部１０５の一次転写電圧、二次転写部１０６の二次転写電圧などを生成する。
【００１１】
ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することで実現される機能には様々なものがある。消費量計測部２１１は画像データを分析してトナーの消費量を計測する。回転量計測部２１２はモータ２００の回転量を計測し、計測した回転量に基づき中間転写ベルト１０４の回転量（周回距離や稼働時間など）を計測する。排出制御部２１３は、計測結果に基づきパターン発生部２１７、帯電部１３０、露光部１０３、感光ドラム１０および現像部１０２を制御し、現像部１０２からトナーを強制的に排出させる。排出制御部２１３は、積算部２１４や判定部２１５などを備えていてもよい。積算部２１４はトナー消費量や中間転写ベルト１０４の回転量に関するパラメータについて積算処理を行う。判定部２１５は積算値と閾値とを比較し、トナーの排出処理が必要かどうかや、排出トナーを用いて周期的な濃度変化の検出処理を実行するかどうかを判定する。積算値などのパラメータが所定条件を満たすと、排出制御部２１３は、帯電部１３０、露光部１０３および現像部１０２などを制御して感光ドラム１０にパターン像を形成させ、当該パターン像を中間転写ベルト１０４に転写させる。これにより、排出制御部２１３は現像部１０２に収容されている劣化したトナーを強制的に排出させる制御手段として機能する。読み取りセンサ１０７は中間転写体に転写されたパターン像の濃度を検知する検知手段として機能する。特定部２１６は読み取りセンサ１０７の読み取り結果を分析して濃度変化の周期を求め、求めた周期からどの回転体が濃度変化の発生源となっているかを特定する。パターン発生部２１７はトナーを強制排出するためのパターン像を形成するパターンデータや濃度変化の周期を検出するためのパターン像を形成するパターンデータを発生する。とりわけ、本実施形態では１つのパターンデータがトナーの強制排出と濃度変化の検出のために兼用される。電圧補正部２１８は周期的な濃度変化が低減されるように電圧生成部２０７が発生する電圧を補正する。
【００１２】
＜操作部＞
図３は入力部２０５と表示部２０６とを含む操作部３０１の一例を示している。入力部２０５はタッチセンサとして表示部２０６上に実装され、いわゆるタッチパネルを形成している。表示部２０６はソフトキーを表示し、どのソフトキーが操作されたかを入力部２０５が検知し、ＣＰＵ２０１に通知する。ソフトキーにより、用紙選択や、片面/両面印刷の指示、カラーモード／モノクロモードの指示などが入力される。ユーザがプリントを開始するためにスタートキー３０６を押すと、ＣＰＵ２０１はプリントを開始する。
【００１３】
＜帯画像生成判断＞
消費量計測部２１１は、イメージリーダ１４０やホストコンピュータから受信した画像データを分析し、各色ごとに、画像デューティ（１ページ中の印刷比率）を計算し、ＲＡＭ２０３に格納する。画像デューティが低い、つまりトナー消費量が少ない画像形成が続くと現像部１０２内のトナーが劣化してしまう。そこで、画像デューティが５％以下であると判定部２１５が判定すると、排出制御部２１３は、１ページあたりのトナー消費量が５％になるようにトナーを強制的に消費して画像品質を維持する。ＲＡＭ２０３には低デューティの画像がどの程度続いて形成されたかを示す低デューティカウンタ（変数）が保存されてもよい。低デューティカウンタは各色ごとに用意される。具体的に、積算部２１４は各画像形成時に画像形成によるトナー消費量と基準消費量（例：５％）との差分を演算する。たとえば、Ｙの画像デューティが３％だった場合の差分は、５−３＝２である。よって、積算部２１４はＹの低デューティカウンタに２を加算する。Ｙの画像デューティが１０％だった場合の差分は、５−１０＝−５である。よって、積算部２１４は低デューティカウンタから５を減算する。判定部２１５は、各色ごとに、積算値である低デューティカウンタと閾値（例：１００）とを比較する。判定部２１５がいずれかの色で低デューティカウンタが閾値に達したことを検知すると、排出制御部２１３は１００％デューティで画像を形成し、トナーを強制的に消費する。なお、他色について排出制御部２１３はその時点での低デューティカウンタ値に応じた排出制御を実行する。これにより、現像部１０２の内部に新しいトナーが供給される。
【００１４】
＜帯画像について＞
図４（Ａ）は低デューティカウンタの値の一例を示している。図４（Ｂ）は帯画像のパラメータの一例を示している。図４（Ｃ）は帯画像の一例を示している。図４（Ｄ）は帯画像のパラメータの一例を示している。図４（Ｅ）は帯画像の一例を示している。
【００１５】
トナー強制排出に使用されるパターン像を帯画像と呼ぶことにする。帯画像には２種類の帯画像が存在する。１つはトナー強制排出のためだけに形成される通常帯画像である。もう１つはトナー強制排出と濃度ムラ検知で兼用される兼用帯画像である。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、低デューティカウンタが図４（Ａ）に示す値である場合に形成される通常帯画像の一例を示している。ある用紙に画像形成してから次の用紙に画像形成するまでの期間に帯画像が形成されるため、一時的に画像形成装置１００の生産性が低下してしまう。それゆえに、帯画像の搬送方向（中間転写体の副走査方向や回転方向）における長さは可能な限り短くしたい。パターン発生部２１７は可能な限り副走査長を短くするために全色を濃度１００％として所定量のトナーを強制排出するようにパターンデータを発生する。なお、パターン発生部２１７は各色の低デューティカウンタに応じて帯画像の副走査長を可変制御している。
【００１６】
図４（Ｄ）および図４（Ｅ）は、低デューティカウンタが図４（Ａ）に示す値である場合に形成される兼用帯画像の一例を示している。図４（Ｆ）は周期的な濃度変化の発生源とその直径および周長の一例を示している。濃度変化の周期を精度よく検知するためには、複数の回転体の周長のうちで最大周長の２倍にさらにマージンαを加算して得られる画像長が必要となる。画像長は副走査方向の長さであり、副走査長と呼ばれてもよい。よって、この例での最大周長は、感光ドラムの周長である１２５．６６ｍｍであるため、帯画像の副走査長は少なくとも２５１．３２ｍｍ以上は必要となる。実際には周長にはばらつきがあるため、マージンαを考慮して、帯画像の副走査長を３００ｍｍに決定した。そのため、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）では各色とも３００ｍｍの帯画像により所定量のトナーを強制排出できるように濃度が調整されている。このようにパターン発生部２１７は各色の低デューティカウンタに応じて帯画像の濃度を可変制御してもよい。
【００１７】
通常帯画像であっても兼用帯画像であっても、トナー総量は同じとなる。つまり、トナー劣化防止能力はいずれも等しくなる。また、上記説明から分かる通り、兼用帯画像の副走査長は通常帯画像の副走査長よりも長くなることが多い。よって、パターン発生部２１７は、強制排出を実行するタイミングになると、常に兼用帯画像を生成してもよい。ただし、生産性の低下を防ぐために、パターン発生部２１７は、強制排出を実行するタイミングがｎ回到来する度に１回の割合で、兼用帯画像を生成し、残りのｎ−１回のタイミングでは通常帯画像を生成してもよい。
【００１８】
＜周期的な濃度変化の検知フロー＞
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は周期的な濃度変化が検知されたときに表示部２０６に表示されるメッセージの一例である。ＣＰＵ２０１はこれらのメッセージをＲＯＭ２０２から読み出して表示部２０６に表示する。図６は本実施例のプリント処理を示すフローチャートである。このフローチャートはＣＰＵ２０１が実行する。
【００１９】
Ｓ６００でＣＰＵ２０１は、プリントジョブのデータを解析し、まだプリントの完了していない画像（次画像）があるかどうかを判定する。次画像が無い場合はＣＰＵ２０１がプリント動作を終了する。次画像がある場合はＳ６０１に進む。Ｓ６０１でＣＰＵ２０１はプリンタ１１９を制御し、画像データに基づき画像形成を実行する。Ｓ６０２でＣＰＵ２０１（消費量計測部２１１および積算部２１４）は画像データを解析して低デューティカウンタを各色ごとに演算する。Ｓ６０３でＣＰＵ２０１（判定部２１５）は帯画像が必要かどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ２０１は何れかの色の低デューティカウンタ値が１００以上である場合に帯画像が必要と判定する。帯画像が必要とは、たとえば、トナーの強制排出が必要であることである。帯画像が必要なければＳ６００に戻る。帯画像が必要であればＳ６０４に進む。
【００２０】
Ｓ６０４でＣＰＵ２０１（積算部２１４）は各色の低デューティカウンタをクリア（ゼロにセット）する。Ｓ６０５でＣＰＵ２０１は濃度ムラカウンタＭの加算を行う。濃度ムラカウンタＭは、周期的な濃度変化の検出タイミングを管理するためのカウンタである。Ｓ６０６でＣＰＵ２０１（判定部２１５）は濃度ムラカウンタＭに応じて周期的な濃度変化の検出（濃度ムラ検知）が必要かどうかを判定する。たとえば、濃度ムラカウンタＭが閾値（例：２）以上であれば、ＣＰＵ２０１は濃度ムラ検知が必要と判定する。閾値を２とした場合、トナーの強制排出を２回実行する度に１回の割合で濃度ムラ検知が実行される。濃度ムラ検知が必要ない場合はＳ６０７に進む。Ｓ６０７でＣＰＵ２０１はトナーの強制排出を実行するために通常帯画像を中間転写ベルト１０４に形成する。上述した一連の電子写真プロセスにしたがって通常帯画像が形成される。その後、Ｓ６００に戻る。
【００２１】
一方で、濃度ムラ検知が必要な場合、Ｓ６０８に進む。Ｓ６０８でＣＰＵ２０１はトナーの強制排出と濃度ムラ検知のために兼用帯画像を中間転写ベルト１０４に形成する。上述した一連の電子写真プロセスにしたがって兼用帯画像が形成される。Ｓ６０９でＣＰＵ２０１（特定部２１６）は読み取りセンサ１０７で兼用帯画像を読み取り、読取結果を解析して濃度変化の周期を求める。Ｓ６１０でＣＰＵ２０１は濃度ムラカウンタＭをクリアする。Ｓ６１１でＣＰＵ２０１（判定部２１５）は解析結果に基づき、濃度変化に異常があるかどうか判定する。異常がなければＳ６００に戻る。一方で、異常が発見されるとＳ６１２に進む。
【００２２】
Ｓ６１２でＣＰＵ２０１（判定部２１５）は解析結果に基づき異常レベルが大かどうかを判定する。たとえば、ＣＰＵ２０１は異常レベルが許容値を超えているかどうかを判定する。異常レベルが許容値を超えていればＳ６１３に進む。許容値は、たとえば、異常の原因となっている回転体の交換が必要となる異常レベルである。Ｓ６１３でＣＰＵ２０１は異常メッセージを表示部２０６に表示し、異常の原因となっている回転体の交換が完了するまでプリントを禁止する。たとえばイエロー用の一次転写ローラが異常だった場合、表示部２０６は、図５（Ａ）に示すようなメッセージを表示する。異常レベルが許容値以下であった場合、Ｓ６１４に進む。Ｓ６１４でＣＰＵ２０１は周期的な濃度変化が目立たなくなるように画像形成パラメータ（帯電電圧、現像電圧、一次転写電圧、二次転写電圧など）を変更する。たとえば、ＣＰＵ２０１は濃度変化の周期に基づいて濃度変化の発生源を特定し、特定した発生源に印加している電圧を周期に対応した周波数で変調して出力する。これにより周期的な濃度変化が緩和される。Ｓ６１５でＣＰＵ２０１はメッセージを表示部２０６に表示する。たとえば、イエロー用の一次転写ローラが異常だった場合には図５（Ｂ）に示したようなメッセージを表示部２０６が表示する。これによりユーザはプリントの継続は許容されるが、イエロー用の一次転写ローラの交換が推奨されていることを認識しよう。その後、Ｓ６００に戻り、プリントの継続が許容される。
【００２３】
＜原因部品特定の方法＞
図７、図８、図９を用いて周期的な濃度変化の原因となっている原因部品を特定する方法について説明する。濃度ムラ画像解析の方法を説明する。図７（Ａ）はある１色の帯画像を示す図である。帯画像は中間調の一様な濃度の画像である。このような帯画像を用いることで複数の回転体のうちどの回転体が原因部品であるかを特定できる。濃度ムラは回転体の周期（周長）にしたがって発生するため、濃度ムラの周期から原因部品が特定される。
【００２４】
図７（Ｂ）は読み取りセンサ１０７による帯画像の読み取り結果を示している。ここでは、読み取り結果が中間転写ベルト１０４の搬送方向における輝度データにより構成されている。横軸は画素数を示している。図７（Ｃ）は輝度データをフーリエ変換して得られる実数部と虚数部のそれぞれの２乗の和（複素数の絶対値）を示している。和は波数に相当する。横軸は画素数の逆数（周波数）を示している。帯画像の濃度をフーリエ変換して周波数ごとの強度として表すことで、濃度ムラにどのような周期が含まれているかを判別可能となる。このようにＣＰＵ２０１は輝度データを周波数ごとの強度に変換した後で、特徴的な周波数成分の強度を強調処理する。さらに、ＣＰＵ２０１は強調された特徴を逆フーリエ変換する。こうすることで、もともとの輝度データでは判別が難しい濃度ムラの周期であっても、判別可能となる。図７（Ｄ）は逆フーリエ変換によって濃度ムラの特徴を強調して得られた帯画像の輝度値を示している。ＣＰＵ２０１は特徴となる周波数の強度を本実施例では１０倍したうえで逆フーリエ変換している。これにより濃度ムラが強調されることが分かる。
【００２５】
＜濃度変化の周期算出＞
図８は周期算出処理（Ｓ６０９）を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ２０１（特定部２１６）が実行する。ここでは説明の便宜上、帯画像はハーフトーン画像であり、その副走査長は３００ｍｍである。副走査長をドット数に換算すると、７０８６（ｄｏｔ）である。輝度データはＳａｍｐｌｅ［ｍ］という変数によって管理される。ここではｍ＝０〜７０８６である。この読取結果の一例では図７（Ｂ）に示したように、横軸は画素ｍで表現され、縦軸は輝度値として表現される。
【００２６】
Ｓ８０１でＣＰＵ２０１は、輝度データについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を用いた周波数解析を行う。これにより、輝度データＳａｍｐｌｅ［ｍ］が実数部ｒｅ［ｍ］と虚数部ｉｍ［ｍ］という複素数表現へ変換され、ＲＡＭ２０３に保存される。このようにＣＰＵ２０１は高速フーリエ変換部として機能する。
【００２７】
Ｓ８０２でＣＰＵ２０１は実数部の２乗と虚数部の２乗の和を計算する。これにより周波数領域における周波数スペクトルが得られる。周波数スペクトルは、周波数ごとの強度である。つまり、横軸を周波数とし、縦軸に各周波数ごとの強度を示すことができる。本実施例において横軸は画素数の周波数表現となるため、単位は画素数の逆数である１／ｄｏｔが単位となる。なお高速フーリエ変換は周波数解析を行うための一例であり、同等の周波数解析が可能な他の周波数解析手法が採用されてもよい。実数部と虚数部の２乗和が図７（Ｃ）に示されている。ＣＰＵ２０１は２乗和のピークを大きい順にＮ個選定する。Ｎは説明の便宜上１０とする。これによりｍ１〜ｍ１０が選定され、ＲＡＭ２０３へ保存される。この１０か所の周波数の特徴を強調することで、濃度ムラの波長が決定される。このようにＣＰＵ２０１は２乗和の計算部として機能する。
【００２８】
Ｓ８０３でＣＰＵ２０１はｍ１〜ｍ１０について実数部ｒｅ［ｍ］と虚数部ｉｍ［ｍ］の値をそれぞれＸ倍（例：１０倍）にするフィルタ処理を行う。たとえば、ＣＰＵ２０１は、ｒｅ＿２［ｍ］=ｒｅ［ｍ］*１０、ｉｍ＿２［ｍ］=ｉｍ［ｍ］*１０という演算を行い、その結果をＲＡＭ２０３へ保存する。こうすることで、ＣＰＵ２０１はピーク値として特徴を持っているｍ１〜ｍ１０の周波数における振幅を強調する。このようにＣＰＵ２０１は特徴強調処理部またはフィルタ部として機能する。
【００２９】
Ｓ８０４でＣＰＵ２０１はフィルタ処理を施された実数部ｒｅ＿２［ｍ］と虚数部ｉｍ＿２［ｍ］を逆フーリエ変換し、輝度データＳａｍｐｌｅ＿２［ｍ］を求め、ＲＡＭ２０３へ保存する。ここでは、実数部と虚数部ともに特徴となる周波数を強調するフィルタ処理を行った結果が逆フーリエ変換されている。よって、算出された輝度データＳａｍｐｌｅ＿２［ｍ］は、図７（Ｄ）が示すように、濃度ムラの特徴が強調されたデータとなる。このようにＣＰＵ２０１は逆フーリエ変換部として機能する。
【００３０】
Ｓ８０５でＣＰＵ２０１は輝度データにおける周期的なピークを抽出し、隣り合った２つのピークの間隔を求める。この間隔が濃度ムラのピッチＬ（ｄｏｔ）であり、ＲＡＭ２０３に保存される。決定されたピッチＬは図７（Ｄ）に示されるように、ピークとピークの間隔を示している。このようにＣＰＵ２０１はピッチ測定部または周期測定部として機能する。
【００３１】
Ｓ８０６でＣＰＵ２０１は各ピークの平均値を異常レベルとして求める。この平均値が所定値を超えると、濃度変化が肉眼で明確に認識可能なほどになる。上述した電圧を補正しても画像品位を回復できない。本実施例では異常レベルが８０を超えると、ＣＰＵ２０１がプリントを禁止し、交換メッセージを出力する。
【００３２】
＜原因部品の特定＞
図４（Ｆ）に示したように画像形成装置１００には周長が異なる複数の回転体が搭載されている。濃度変化の周期と回転体の周長には相関がある。よって、濃度変化の周期と回転体の周長を比較すれば、ＣＰＵ２０１は原因部品を特定できる。
【００３３】
図９は原因部品特定処理を示すフローチャートである。このフローチャートはＣＰＵ２０１（特定部２１６）が実行する。以下のＳ９０１、Ｓ９０２、Ｓ９０６〜Ｓ９０８は図６のＳ６１１に対応し、Ｓ９０３〜Ｓ９０５はＳ６１２に対応している。
【００３４】
Ｓ９０１でＣＰＵ２０１はＲＡＭ２０３に記憶しているインデックスデータｉを０にリセットする。Ｓ９０２でＣＰＵ２０１はＲＡＭ２０３に記憶しているピッチＬと周長とを比較する。たとえば、ＲＯＭ２０２は図４（Ｆ）に示した表を記憶している。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されている表をインデックスデータｉで順次参照して、周長［ｉ］を取得する。さらに、ＣＰＵ２０１は、周長［ｉ］がＬ―１．５ｍｍからＬ＋１．５ｍｍの間に含まれるかどうかを判定する。ピッチＬに対して±１．５ｍｍの範囲を設定するのは、部品の製造ばらつきを考慮するためである。このように±１．５ｍｍは部品の公差に基づいて決定される。周長［ｉ］がこの範囲に含まれる場合、周長［ｉ］に対応した周長［ｉ］が原因部品であり、Ｓ９０３に進む。Ｓ９０３でＣＰＵ２０１はピークの平均値（異常レベル）が補正可能レベル（許容値）を超えているかどうかを判定する。異常レベルが補正可能レベルを超えている場合は、異常レベルが大であるため、Ｓ９０５に進む。Ｓ９０５でＣＰＵ２０１は部品［ｉ］を動作不可能な異常部品として特定してメッセージを作成し、さらにプリンタ１１９のプリントを禁止する。その後、Ｓ６１３に進む。一方で、異常レベルが補正可能レベルを超えていなければ、Ｓ９０４に進む。Ｓ９０４でＣＰＵ２０１は部品［ｉ］を動作可能な異常部品として特定してメッセージを作成し、Ｓ６１４に進む。
【００３５】
Ｓ９０２で周長［ｉ］が条件を満たしていなければ、Ｓ９０６に進む。Ｓ９０６でＣＰＵ２０１は、インデックスデータｉが全部品数に満たなければ、Ｓ９０７に進む。Ｓ９０７でＣＰＵ２０１はインデックスデータｉに１を加算してＳ９０２に戻る。一方で、インデックスデータｉが全部品数に達していれば、Ｓ９０８に進む。Ｓ９０８でＣＰＵ２０１は原因部品が存在しないと決定する。
【００３６】
図４（Ｆ）に示される表では、各部品の周長を示すデータが周長について昇順となるようにＲＯＭ２０２に保持されている。たとえば、周波数解析によって得られた濃度ムラのピッチＬが５６．２ｍｍであれば、図４（Ｆ）に示した表から、５４．９８ｍｍの周長を持つ一次転写ローラが原因部品として特定される。このように本実施例によれば、劣化したトナーを強制的に排出するために形成される帯画像を濃度ムラの周期や原因部品を特定するために兼用することで、トナー消費を抑えつつ画質安定化と濃度ムラの周期や原因部品の特定が実現される。
【００３７】
＜中間転写体の回転量をトリガーとしたトナーの強制消費＞
上述の実施例ではトナーの消費量をトリガーとして劣化したトナーの強制排出を実行していた。しかし、トリガーとなるパラメータとしては他のパラメータも採用可能である。以下では、トリガーパラメータとして中間転写ベルト１０４の回転量（周回距離やこれに比例した累積稼働時間）を採用する事例について説明する。
【００３８】
＜帯画像生成判断＞
図１０にフローチャートを示す。図６と比較すると、Ｓ６０２−Ｓ６０４、Ｓ６０７およびＳ６０８がそれぞれＳ１０００〜Ｓ１００４に置換されているが、その他は共通している。よって、両者の異なる点を中心に説明する。
【００３９】
Ｓ１０００でＣＰＵ２０１は中間転写ベルト１０４の回転量を積算（累積演算）する。中間転写ベルト１０４の累積回転量を表すパラメータとしては、中間転写ベルト１０４の周回数、周回距離、稼働時間などがある。たとえば、周回距離については、稼働時間に中間転写ベルト１０４の回転速度（周速度）を乗算することで算出可能である。ＣＰＵ２０１は、モータ２００の回転が開始したタイミングから終了したタイミングまでをタイマー等により計測することで稼働時間を取得できる。
【００４０】
Ｓ１００１でＣＰＵ２０１は中間転写ベルト１０４の累積回転量に基づき帯画像制御が必要かどうかを判定する。たとえば、中間転写ベルト１０４の周回距離が所定値（例：２００００ｍｍ）を超えたときに、中間転写ベルト１０４に付着したトナーやトナーの外添剤、紙粉などを除去することが必要となる。そこで、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）が示すような帯画像を形成する。この例では、各色とも１００％の濃度で、かつ、副走査長が１５０ｍｍの帯画像が形成される。ＣＰＵ２０１は二次転写部１０６を中間転写ベルト１０４から離間させ、クリーニング部１０８により中間転写ベルト１０４をクリーニングする。これにより中間転写ベルト１０４の表面が画像形成に適した状態に維持される。このように、中間転写ベルト１０４の周回距離が所定値を超えていれば、帯画像を形成するためにＳ１００２に進む。Ｓ１００２でＣＰＵ２０１は中間転写ベルト１０４の累積回転量をゼロにクリアする。Ｓ６０５を経由してＳ６０６に進み、ＣＰＵ２０１は、濃度ムラ検知が必要かどうかを判定する。これは、上述したように通常帯画像を形成するか、兼用帯画像を形成するかを判定するためである。濃度ムラ検知が必要であればＳ１００４に進み、ＣＰＵ２０１は兼用帯画像を形成する。濃度ムラ検知が必要でなければＳ１００３に進み、ＣＰＵ２０１は通常帯画像を形成する。
【００４１】
＜帯画像について＞
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は通常帯画像の一例を示し、図１１（Ｃ）および図１１（Ｄ）は兼用帯画像の一例を示している。帯画像を形成すると一時的に生産性が落ちてしまうため、帯画像は短い方がよい。そこで、ＣＰＵ２０１（パターン発生部２１７）は、通常帯画像の濃度を全色とも最大値（１００％）に設定することで、副走査長を短くする。これにより副走査長を短くしても規定量のトナーを強制排出することができる。
【００４２】
図１１（Ｃ）および図１１（Ｄ）が示すように、兼用帯画像の副走査長は、通常帯画像の副走査長の２倍である３００ｍｍに設定されている。これは兼用帯画像の濃度を半分（５０％）に設定し、濃度変化の周期を検出しやすくするためである。５０％濃度は一例であり、濃度変化の周期を検出しやすいのであれば、他のハーフトーン階調であってもよい。通常帯画像のトナー総量と兼用帯画像のトナー総量は一致しているため、両者の劣化トナーのクリーニング能力は等しい。兼用帯画像の副走査長は通常帯画像の副走査長よりも長くなる。よって生産性を維持するために、通常帯画像をＮ回形成するごとに兼用画像を１回形成してもよい。生産性の低下が問題とならない場合は、毎回、兼用帯画像が形成されてもよい。
【００４３】
上述した実施例では濃度変化の周期を検知するために兼用帯画像を採用したが、他の目的のために帯画像を兼用してもよい。たとえば、露光部１０３の露光量とトナー画像の濃度との対応関係を求めて濃度の安定化を図る目的で兼用帯画像が採用されてもよい。また、帯電電圧や現像電圧、一次転写電圧とトナー画像の濃度と対応関係を求めて濃度の安定化を図る目的で兼用帯画像が採用されてもよい。これらのパラメータは兼用帯画像の濃度を読み取りセンサ１０７で読み取ることで得られる。
【００４４】
＜まとめ＞
本発明によれば、強制的に排出されるトナーを使用して画像の周期的な濃度変化を検知してその発生源を特定できるため、トナーの消費量を削減しつつ、劣化したトナーの排出と画像の濃度変化の発生源の特定とを両立可能となる。なお、現像剤の消費量に関連したパラメータを計測する消費量計測部２１１や中間転写体の回転量に関連したパラメータを計測する回転量計測部２１２を設けてもよい。これらによって取得されたパラメータが所定条件を満たしたときに排出制御部２１３が兼用帯画像をプリンタ１１９に形成させる。特定部２１６は読み取りセンサ１０７の検知結果を分析して帯画像における濃度変化の周期を求め、感光ドラム１０、帯電部１３０、現像部１０２、一次転写部１０５および二次転写部１０６のうち周期に対応する回転体を濃度変化の発生源として特定してもよい。
【００４５】
排出制御部２１３は、トナーの消費量と現像剤の基準消費量との差分を積算し、パラメータとして積算値を求める積算部２１４と、積算値が所定の閾値を超えているかどうかを判定する判定部２１５とを有し、積算値が所定の閾値を超えているときにパターン像の形成による現像剤の排出処理を実行させてもよい。低デューティ（低濃度）の画像の形成が継続すると、現像部１０２の内部に保持されているトナーの帯電可能量が低下し、トナーが十分に帯電しなくなる。そこで、たとえば、画像データから推定されたトナーの消費量と、低デューティ（低濃度）に対応した基準消費量との差分を積算することで、劣化したトナーの量を推定できる。劣化したトナーの量がある許容量を超えたときに帯画像を形成して、強制的に排出できる。これにより効率よく劣化したトナーを排出できる。
【００４６】
排出制御部２１３は、中間転写ベルト１０４の回転量が所定の閾値を超えているかどうかを判定する判定部２１５を有し、中間転写ベルト１０４の回転量が所定の閾値を超えているときにパターン像の形成による現像剤の排出処理を実行させてもよい。これにより中間転写ベルト１０４に残存しているトナーや外添剤、紙屑などを効率よく清掃できるようになろう。
【００４７】
帯画像の元になる画像データを発生して露光部１０３に供給するパターン発生部２１７をさらに備えていてもよい。パターン発生部２１７はトナーの排出処理と濃度変化の周期を求める処理とで同一のパターン像を兼用するときには第１パターン像である兼用帯画像の画像データを発生する。また、パターン発生部２１７はトナーの排出処理を実行するものの濃度変化の周期を求める処理を実行しないときには、第１パターン像とは異なる第２パターン像である通常帯画像の画像データを発生する。このように、常に兼用帯画像を生成する必要はなく、通常帯画像が使用されてもよい。これにより濃度変化の周期を求める処理を省略できるため、画像形成装置１００の生産性の低下を抑制できよう。
【００４８】
図４（Ｅ）などを用いて説明したように、パターン発生部２１７は、兼用帯画像の濃度をパラメータに応じて可変させるとともに兼用帯画像の長さを所定長に固定してもよい。これは動的変化の周期を精度良く検出できるようにするためである。また、劣化したトナーの蓄積量に応じて濃度を決定することで、劣化したトナーを効率よく排出し、劣化していないトナーを排出しないようにすることができる。
【００４９】
図４（Ｃ）などを用いて説明したように、パターン発生部２１７は、通常帯画像の濃度を所定濃度に固定するとともにパラメータに応じて副走査方向における通常帯画像の長さを可変させてもよい。これにより劣化したトナーを効率よく排出し、劣化していないトナーを排出しないようにすることができる。また、劣化したトナーの蓄積量に応じて帯画像の副走査長を短縮できるため、画像形成装置１００のダウンタイム（画像を形成できない時間）を削減できるようになる。つまり、生産性の低下を抑制しやすくなる。
【００５０】
図１１（Ａ）ないし図１１（Ｄ）を用いて説明したように、パターン発生部２１７は、兼用帯画像の濃度を第１濃度に固定するとともに兼用帯画像の長さを第１の長さに固定し、通常帯画像の濃度を第１濃度よりも高い第２濃度に固定するとともに副走査方向における通常帯画像の長さを第１の長さよりも短い第２の長さに固定してもよい。これにより兼用帯画像における濃度変化の周期の検知性能を確保しつつ、通常帯画像に伴う画像形成装置１００の生産性の低下を抑制しやすくなる。なお、兼用帯画像の長さは濃度変化の周期よりも長くすることで、より確実に、濃度変化の周期を検出できるようになる。
【００５１】
兼用帯画像と通常帯画像とではトナーの消費量を等しくしてもよい。これにより、どちらの帯画像を形成する場合であっても、劣化したトナーを効率よく排出し、劣化していないトナーを排出しないようにすることができる。濃度変化の周期を求める処理の実行頻度はトナーの排出処理の実行頻度よりも少なくてもよい。濃度変化の周期を求める処理では兼用帯画像が必要となるため、ダウンタイムが増加する。よって、濃度変化の周期を求める処理の頻度を少なくすることで、トータルで見ればダウンタイムを削減しやすくなる。
【００５２】
図４（Ｆ）を用いて説明したようにＲＯＭ２０２は複数の回転体のそれぞれに関連付けられている周期を記憶する記憶手段として機能してもよい。特定部２１６は、読み取りセンサ１０７の検知結果から求められた濃度変化の周期と、ＲＯＭ２０２に記憶されている周期とを比較することで、濃度変化の発生源となっている回転体を特定することができる。濃度変化の周期と回転体の周長とには相関性があるため、濃度変化の周期からその原因部品を特定することが可能である。
【００５３】
Ｓ６１４に関して説明したように、特定部２１６により特定された回転体に印加される電圧を補正して濃度変化を削減する電圧補正部２１８をさらに有していてもよい。濃度変化の周期に応じて濃度のムラを打ち消すように電圧を変調することで、濃度を一様にすることが可能となる。Ｓ６１２やＳ６１３に関して説明したように、電圧補正部２１８により電圧の補正値が所定値を超えるときに、ＣＰＵ２０１は特定部２１６により特定された回転体の交換を促すメッセージを表示部２０６に出力してもよい。回転体の劣化が進むと、もはや電圧を調整しても濃度ムラを打ち消すことが困難となる。よって、メッセージを出力して交換を促してもよい。
【００５４】
特定部２１６は、パターン像の光学濃度をフーリエ変換して実数部と虚数部とに分離し、当該実数部と当該虚数部とをそれぞれ２乗して和を求め、複数の和のうちで大きい順に所定数の和を選定し、選定した所定数の和をフィルタ処理によって強調し、強調された所定数の和を逆フーリエ変換して輝度データに変換し、２つの輝度データのピーク間の距離を濃度変化の周期として求めてもよい。このような強調処理を実行することで、効率よく周期を特定しやすくなる。
【００５５】
兼用帯画像は、トナー画像の濃度を一定に維持するために検出されるパターン像と兼用されてもよい。つまり、兼用帯画像は濃度変化の周期を特定する目的ではなく、別の目的と兼用されてもよい。画像形成装置１００では、トナー画像の濃度を一定に維持する制御が採用されることが多い。たとえば、帯電電圧や現像電圧、露光量などを調整することで、トナー画像の濃度が所望濃度に維持される。このような場合にもＣＰＵ２０１はパターン像を形成し、読み取りセンサ１０７でパターン像を読み取って画像形成条件を調整しなければならない。よって。劣化したトナーを排出するための帯画像を、トナー画像の濃度を一定に維持するために検出されるパターン像と兼用することで、メンテナンスのためのトナー消費を削減できるようになろう。
【符号の説明】
【００５６】
１０：感光ドラム、１０１：トナー補給部、１０２：現像部、１０３：露光部、１０４：中間転写ベルト、１０５：一次転写部、１０７：読み取りセンサ、１０８：クリーニング部、１２０：原稿給送装置、１４０：イメージリーダ、１１９：プリンタ、１０６：二次転写部
【図１】
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【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】
2016018129.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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