JP2005262710A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー画像のドット形状の乱れを防止し、画像の粒状性を向上させる。
【解決手段】 略同一形状の複数のドットを略均一間隔で配列したパターン画像を像担持体上に形成し（Ｓ２）、このパターン画像を撮像装置で撮像する（Ｓ３）。撮像装置で撮像したパターン画像を、個々のドットが収まる均一面積のメッシュ領域に分割し(Ｓ４)、像担持体上のパターン画像が形成された領域を濃度差に応じてドット領域と非ドット領域とに二値化し（Ｓ５）、二値化されたデータから各メッシュ領域のドットの面積を算出する（Ｓ６）。算出したドットの面積を比較し（Ｓ７）、その差に応じてドットエッジ部のレーザーダイオード出力を補正し（Ｓ８）、現像時や転写時のトナーの散りを抑制する。これにより、トナーの散りが原因となるドット形状の乱れを防止でき、画像の粒状性を向上させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像の粒状性の改善を図ることができる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式で画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が広く使用されている。そのような画像形成装置では、像担持体となる感光体上にレーザビームで静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像することによりトナー画像を形成し、そのトナー画像を記録媒体上に転写している。

近年、電子写真方式の画像形成装置では高画質化の要求が高くなり、その中でも、画像の滑らかさを示す粒状性が注目されている。この粒状性は、感光体、中間転写ベルト、現像剤（トナー、磁性キャリア）等の劣化に伴って低下し、粒状性が低下した場合には画像がざらついた感じになる。

画像の粒状性を向上させるための種々の提案がなされており、例えば、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１に記載された発明では、装置の出力能力を検知し、その結果にしたがって画像処理条件を決定して処理を行うことにより、あらゆる環境、条件下においても粒状性が低下することなく、安定した高画質を出力できるとされている。

しかし、特許文献１に記載された発明では、装置の出力能力の検知手段が、例えば、像担持体上の非画像部電位（ＶＤ）と画像部電位（ＶＬ）との絶対差を検知するものであり、現像、転写の過程で発生する画質の劣化については考慮されていないという問題点がある。

トナー画像を形成するドットの形状の経時変化について観察してみたところ、画像形成枚数の増加に伴い現像時や転写時においてトナーの散りが発生するようになり、個々のドット形状が不揃いになった。不揃いな形状のドットにより形成される画像は、粒状性が低下してざらついた感じとなる。このため、粒状性に優れた滑らかな画像を得るには、トナー画像のドット形状を経時で安定化させるように補正を行うことが必要である。

本発明の目的は、トナー画像のドット形状の乱れを防止して形状を安定化させ、画像の粒状性を向上させる。

請求項１記載の発明は、略同一形状の複数のドットを略均一間隔で配列したパターン画像を像担持体上に形成する手段と、前記パターン画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置で撮像された前記パターン画像を個々の前記ドットが収まる均一面積のメッシュ領域に分割する手段と、前記像担持体上のパターン画像が形成された領域を濃度差に応じてドット領域と非ドット領域とに二値化する手段と、二値化されたデータから各メッシュ領域内のドットの面積を算出する手段と、算出された各ドットの面積を比較する手段と、算出された各ドットの面積の差に応じてドットエッジ部のレーザーダイオード出力を現像時や転写時のトナーの散りを抑制するように補正する手段と、を有することを特徴とする。

したがって、略同一形状の複数のドットを略均一間隔で配列したパターン画像が像担持体上に形成され、このパターン画像は撮像装置で撮像される。撮像装置で撮像されたパターン画像は、個々のドットが収まる均一面積のメッシュ領域に分割される。像担持体上のパターン画像が形成された領域は濃度差に応じてドット領域と非ドット領域とに二値化され、二値化されたデータから各メッシュ領域のドットの面積が算出される。算出された各ドットの面積が比較され、その差に応じてドットエッジ部のレーザーダイオード出力が補正され、現像時や転写時のトナーの散りが抑制される。これにより、トナーの散りが原因となるドット形状の乱れが防止され、ドットの面積が均一化されるとともに画像の粒状性が向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の画像形成装置において、前記撮像装置による撮像を、前記像担持体上の主走査方向に沿った複数箇所で行うことを特徴とする。

したがって、トナー画像のドット形状の検出を複数箇所で行えるので、ドット形状の乱れ防止、画像の粒状性の向上がより効果的に達成される。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の画像形成装置において、前記撮像装置による撮像を一枚の画像形成ごとに行い、各ドットの面積の差が閾値を超えた場合にドットエッジ部のレーザーダイオード出力を補正するようにしたことを特徴とする。

したがって、ドット形状が乱れた場合にその乱れを速やかに検知できるので、ドット形状の乱れや画像の粒状性低下に対して速やかに補正を行える。

請求項１記載の発明によれば、転写時のトナーの散りを抑制でき、ドット形状の乱れを防止することができ、トナー画像の粒状性の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、ドット形状の乱れ防止、画像の粒状性向上をより効果的に達成することができる。

請求項３記載の発明によれば、ドット形状の乱れによる画像の粒状性低下に対して速やかに補正することができる。

本発明の第１の実施の形態を図１ないし図９に基づいて説明する。図１は画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機１の内部構造を示す概略正面図である。

このカラー複写機１は、装置本体２内の上部にプリンタエンジン３、像担持体である中間転写ベルト４、定着装置５等が収納されている。装置本体２内の下部には、像担持体である記録媒体Ｓが積載される複数の給紙カセット６が着脱可能に装着されている。装置本体２の上部には、読取対象である原稿を自動送りするＡＤＦ７、読取対象である原稿が載置されるコンタクトガラス８、ＡＤＦ７で自動送りされた原稿又はコンタクトガラス８上に載置された原稿を読取る画像読取装置９等が配置されている。

装置本体２内には、給紙カセット６内から分離給紙された記録媒体Ｓが排紙トレイ１０に向けて搬送される搬送経路１１が形成され、この搬送経路１１上に、搬送ローラ１２、レジストローラ１３、中間転写ベルト４、転写装置１４、定着装置５等が配置されている。

プリンタエンジン３は、等間隔に離間させて水平向きに並列に配列された４つの像担持体であるドラム形状の感光体１５、感光体１５を中心線回りに回転駆動させるモータ（図示せず）、感光体１５の外周面を一様に帯電する帯電ローラ１６、帯電ローラ１６により帯電された各感光体１５の外周面を画像データに応じて露光することにより静電潜像を書き込む光書込装置１７、静電潜像にトナーを供給することにより静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置１８、トナー画像が中間転写ベルト４上に転写された後に感光体１５上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング装置１９等により構成されている。感光体１５上のトナー画像を中間転写ベルト４上に転写するためには、中間転写ベルト４を挟むように感光体１５に対向配置された転写ローラ２０が用いられる。なお、４つの感光体１５の周囲に配置されている各現像装置１８内に収納されているトナーはそれぞれ色が異なり、このため、各感光体１５上にはそれぞれ異なる色のトナー画像（Ｙ；イエロー、Ｍ；マゼンタ、Ｃ；シアン、Ｂ；ブラック）が形成される。これらの異なる色のトナー画像が中間転写ベルト４上に順次転写されることにより中間転写ベルト４上ではカラーのトナー画像が形成され、このカラーのトナー画像が記録媒体Ｓに転写される。

画像読取装置９は、コンタクトガラス８と平行に２：１の速度で走行可能な第１・第２走行体２１、２２、レンズ２３、ＣＣＤ２４等により構成されている。第１走行体２１には、ＡＤＦ７で搬送される原稿、又は、コンタクトガラス８上に載置された原稿の原稿面を照明するための光源２６と、原稿面で反射されて読取光軸に沿って進行する読取光を反射させる第１ミラー２７とが搭載されている。第２走行体２２には、第１ミラー２７で反射された光をさらに反射させる第２ミラー２８と第３ミラー２９とが搭載されている。第１〜第３ミラー２７、２８，２９で順次反射された読取光の進行方向前方には、レンズ２３とＣＣＤ２４とが配置されている。

光書込装置１７は、光源としてのレーザーダイオード（以下、ＬＤと表わす。）、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに応じて感光体１５の表面にレーザービームを照射し、感光体１５の外周面に静電潜像を形成する。

このような構成において、このカラー複写機１では、ＡＤＦ７に原稿をセットし、又は、コンタクトガラス８上に原稿を載置して操作パネル（図示せず）上に設けられているスタートキーを押すと、画像読取装置９で原稿の画像読取りが行われ、その読取結果に応じてプリンタエンジン３による画像形成が開始される。このプリンタエンジン３による画像形成では、画像読取装置９での読取結果に基づいて画像データが作成され、その画像データに応じて光書込装置１７からレーザービームが出射され、出射されたレーザービームによって感光体１５の表面が露光走査される。この露光走査により感光体１５の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置１８から供給されたトナーにより現像されてトナー像が形成される。各感光体１５上に形成されたトナー画像は、感光体１５に担持されて搬送され、感光体１５と同期して回転する中間転写ベルト４上に転写される。４つの感光体１５上に形成されたトナー画像が中間転写ベルト４上に順次転写されることにより、中間転写ベルト４上にはカラーのトナー画像が形成される。

一方、スタートキーが押されると、指定したサイズの記録媒体Ｓ、又は、原稿サイズ等に応じて自動的に選択されたサイズの記録媒体Ｓが給紙カセット７内から分離給送され、搬送経路１１上を搬送される。搬送経路１１上を搬送された記録媒体Ｓは、プリンタエンジン３での画像形成動作のタイミングに合わせて中間転写ベルト４と転写装置１４との間の転写位置に送り込まれ、中間転写ベルト４上のカラーのトナー画像が記録媒体Ｓに転写される。トナー画像が転写された記録媒体Ｓは定着装置５へ搬送され、定着装置５で熱と圧力とをかけて定着処理が施される。定着処理が終了してトナー画像が定着された記録媒体Ｓは排紙トレイ１０上へ排紙される。

このような構成の下、本実施の形態の特徴的部分について順次説明する。中間転写ベルト４におけるトナー画像が担持されて搬送される領域に対向する部分には、トナー画像を撮像する撮像装置３０が配置されている。この撮像装置３０は、中間転写ベルト４上の主走査方向に沿った位置の中央部分に配置されている。この撮像装置３０としては例えばＣＣＤカメラが用いられている。

図２は、本実施の形態のカラー複写機１が備える各部の電気的な接続を示すブロック図である。本実施の形態のカラー複写機１には、マイクロコンピュータ構成のメイン制御部３１が備えられており、このメイン制御部３１が各部を駆動制御する。メイン制御部３１は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）３２にバスライン３３を介して、プログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）３４と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）３５とが接続されて構成されている。このメイン制御部３１に対し、プリンタエンジン３、ＡＤＦ７、画像読取装置９、撮像装置３０等が接続されている。

図３は、撮像装置３０によるパターン画像の撮像、その撮像結果に基づいて行われるトナー画像を形成するドット形状の乱れ防止、画像の粒状性向上のための処理について説明するフローチャートである。

まず、画像形成枚数が所定枚数（例えば、２００×Ｎ（Ｎ＝１、２、……））に達したか否かが判断される（ステップＳ１）。

所定枚数に達した場合には（ステップＳ１のＹ）、略均一形状、略均一間隔で並ぶ複数のドット４０からなるパターン画像４１（図４参照）が中間転写ベルト４上に形成され（ステップＳ２）、ここに、略均一形状、略均一間隔で並ぶ複数のドット４０からなるパターン画像４１を中間転写ベルト４上に形成する手段としての機能が実行される。このパターン画像４１は、光書込装置１７のＬＤから出射されたレーザービームで感光体１５の表面を走査して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置１８から供給されたトナーで現像してトナー画像（パターン画像４１）を形成し、感光体１５から中間転写ベルト４上に転写したものである。また、ドット４０は、複数の画素４２を集合させて同一形状に形成されており、ここでは、９個の画素４２により１つのドット４０が形成されている。

中間転写ベルト４上に形成されたパターン画像４１は、撮像装置３０により撮像される（ステップＳ３）。

ついで、撮像装置３０で撮像されたパターン画像４１が、個々のドット４０が収まる均一面積のメッシュ領域４３に分割され（ステップＳ４）、ここに、パターン画像４１を個々のドット４０が収まる均一面積のメッシュ領域４３に分割する手段としての機能が実行される。このメッシュ領域４３の分割は、ドット４０間をその中央を通る直線で仕切ることにより行われる。

ついで、中間転写ベルト４上におけるパターン画像４１が形成された領域を濃度差に応じてドット領域と非ドット領域とに二値化する処理が行われ（ステップＳ５）、ここに、中間転写ベルト４上のパターン画像４１が形成された領域を濃度差に応じてドット領域と非ドット領域とに二値化する手段としての機能が実行される。この二値化処理は、最大濃度値と最小濃度値との中央の値を閾値として行われる。

ついで、二値化されたデータから各メッシュ領域４３内のドット４０の面積が算出され（ステップＳ６）、ここに、二値化されたデータから各メッシュ領域４３内のドット４０の面積を算出する手段としての機能が実行される。

ついで、算出された各ドット４０の面積の差が比較され（ステップＳ７）、ここに、算出された各ドット４０の面積を比較する手段としての機能が実行される。この比較により、各ドット４０の面積の差が大きい場合には、トナーの散りが原因となってドット４０の面積が大きくなっているドット４０が存在することを意味する。

ステップＳ７での比較結果に応じ、ドットエッジ部のＬＤ出力が現像時や転写時のトナーの散りを抑制するように補正され（ステップＳ８）、ここに、ドットエッジ部のＬＤ出力を現像時や転写時のトナーの散りを抑制するように補正する手段としての機能が実行される。この補正データはＲＡＭ３５に格納され、画像形成度に使用される。

これにより、現像時や転写時のトナーの散りを抑制でき、トナーの散りが原因となるドット４０の形状の乱れを防止してドット４０の面積の均一化を図ることができ、画像の粒状性の向上を図ることができる。

図５〜図７は、感光体１５、中間転写ベルト４、記録媒体Ｓに対向する位置に撮像装置３０を配置し、図４に示すドット４０を、ドットエッジ部のＬＤ出力を変化させて補正したときのドット４０の面積を測定した結果を示している。

補正前では、感光体１５上のドット４０の面積差はＬＤ出力を大きくしても変化は生じないが、中間転写ベルト４上（図６参照）、記録媒体Ｓ上（図７参照）では、ＬＤ出力が大きくなるにつれてドット面積差ΔＳが大きくなっており、転写時にトナーの散りが発生していることが分かる。

ここで、ドットエッジ部のＬＤ出力を小さくすることで、ドット平均面積Ｓが維持された状態でドット面積差ΔＳが小さくなることが分かる（図６、図７参照）。この補正後のＬＤ出力を選択した後の画像の粒状性を測定すると、図８に示す結果が得られた。この図８に示す測定結果によれば、視覚的に粒状性の変化に対して感度が高い明度４０〜８０の範囲の画像の粒状性が向上することが分かる。

図９は、画像形成枚数が２００枚ごとにＬＤ出力の補正を行った場合の画像の粒状性を測定した結果を示すグラフである。このグラフの測定結果から、経時での粒状性の低下を防止できることが分かる。

なお、本実施の形態では、中間転写ベルト４上に形成したパターン画像４１を撮像装置３０で撮像する場合を例に挙げて説明したが、パターン画像４１を像担持体である感光体１５や記録媒体Ｓ上に形成し、そのパターン画像４１を撮像装置３０で撮像する構成としてもよい。

本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態の説明では、第１の実施の形態の図面を援用して説明する。

本実施の形態は、撮像装置３０を中間転写ベルト４上の主走査方向に沿った３点に配置したものである。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。

本実施の形態では、３つの撮像装置３０の撮像結果に応じて個々にドット４０の面積の差を求め、その差の最大値に応じてＬＤ出力の補正を行うようにしている。図１０は、３点で撮像した場合（３点測定）と、第１の実施の形態のように１点で撮像した場合（１点測定）とにおける、粒状性の経時変動を示したものである。なお、この図１０に示す粒状性は、画像の主走査方向に沿った３点（中央と両端）の平均値である。

この図１０のグラフから分かるように、１点測定の場合に比べて３点測定の場合のほうが粒状性が改善される。

本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態の説明では、第１の実施の形態の図面を援用して説明する。

本実施の形態は、パターン画像４１の形成、及び、撮像装置３０によるパターン画像４１の撮像を一枚の画像形成ごとに行うようにし、ドット４０の乱れが一定量を超えた場合にＬＤ出力を補正するようにしたものである。

図１１は、本実施の形態と画像形成枚数が２００枚ごとにＬＤ出力の補正を行った場合とにおける画像の粒状性を比較して示すグラフである。

本実施の形態によれば、所定枚数ごとにＬＤ出力を補正する場合に比べ、ドット形状を経時で安定させることができ、画像の粒状性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態のカラー複写機の内部構造を示す概略正面図である。 各部の電気的な接続を示すブロック図である。 ドット形状の乱れ防止、画像の粒状性向上のための処理について説明するフローチャートである。 中間転写ベルト上に形成されたパターン画像、ドット、画素、メッシュ領域について示す説明図である。 ドットエッジ部のＬＤ出力に応じた、感光体上でのドット面積差、ドット平均面積を示すグラフである。 ドットエッジ部のＬＤ出力に応じた、中間転写ベルト上でのドット面積差、ドット平均面積を示すグラフである。 ドットエッジ部のＬＤ出力に応じた、記録媒体上でのドット面積差、ドット平均面積を示すグラフである。 画像の粒状性の補正と画像明度との関係を示すグラフである。 画像形成枚数が２００枚ごとにＬＤ出力の補正を行った場合の画像の粒状性の変動を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における３点測定と１点測定との場合の画像の粒状性の変動を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態における画像の粒状性の変動を示すグラフである。

符号の説明

４ 像担持体
３０ 撮像装置
４０ ドット
４１ パターン画像
４２ 画素
４３ メッシュ領域

Claims (3)

1. レーザーダイオードから出射されるレーザービームで静電潜像の書込みを行い、この静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成する画像形成装置において、
   略同一形状の複数のドットを略均一間隔で配列したパターン画像を像担持体上に形成する手段と、
   前記パターン画像を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置で撮像された前記パターン画像を個々の前記ドットが収まる均一面積のメッシュ領域に分割する手段と、
   前記像担持体上のパターン画像が形成された領域を濃度差に応じてドット領域と非ドット領域とに二値化する手段と、
   二値化されたデータから各メッシュ領域内のドットの面積を算出する手段と、
   算出された各ドットの面積を比較する手段と、
   算出された各ドットの面積の差に応じてドットエッジ部のレーザーダイオード出力を現像時や転写時のトナーの散りを抑制するように補正する手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記撮像装置による撮像を、前記像担持体上の主走査方向に沿った複数箇所で行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記撮像装置による撮像を一枚の画像形成ごとに行い、各ドットの面積の差が閾値を超えた場合にドットエッジ部のレーザーダイオード出力を補正するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
   
   

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