JP2005284168A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】同一色相において濃色と淡色の現像剤を使用して画像形成を行う、複数の現像装置を有する画像形成装置において、画像制御のための特定パターンのパッチに対する濃度検知を素早く行なうことができ、画像濃度や階調再現性を補正して適正に画像制御が行われる画像形成装置を提供する。
【解決手段】
同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された画質制御用現像剤像XMとXMa、XCとXCaについては、同一の画質検知手段53M、53Cにより検知される。
【選択図】図3
【解決手段】
同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された画質制御用現像剤像XMとXMa、XCとXCaについては、同一の画質検知手段53M、53Cにより検知される。
【選択図】図3
Description
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
従来、像担持体上に(現像剤像)トナー像として特定パターンを形成し、この特定パターンの濃度を、例えば、1つ以上の画質検知手段としての濃度検知手段(パッチセンサ)で読み取って、その検知結果を基に濃度補正、階調補正等の画像制御を行なうことによって、画像品質の安定性を向上させる方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
又、パッチ画像としての特定パターンを記録材上に形成し、同様に、この記録材上の特定パターンの濃度を読み取って、濃度補正、階調補正を行ない、画像品質の安定性を向上させる方法も知られている。
しかしながら、上述のそれぞれの従来の方法では、パッチセンサが1つの場合で、多くの色例えば6色以上の現像装置によって作成されたトナー像を重ねて画像形成を行なう場合には、6色以上の特定パターンにおいて色毎に画像濃度を検知するため、濃度検知に要する時間が長くなってしまうという問題が生じた。
又、パッチセンサを複数有する場合でも、例えばカラー画像に使用するマゼンタやシアン色の現像剤に濃色と淡色の2種類の現像装置が存在するように、同一色相において濃度の異なる2種類の現像装置にてトナー像が作成される場合に、濃色と淡色の濃度検知について、それぞれ別のセンサで行なうと、パッチセンサ毎のバラツキによって、濃色と淡色の混合された濃度、つまり濃色トナー像と淡色トナー像が重ねられた画像において、濃度補正及び階調補正が適切に行なわれないという問題が生じる。
特開2003−295569号公報
本発明の目的は、同一色相において濃色と淡色の現像剤を使用して画像形成を行う、複数の現像装置を有する画像形成装置において、画像制御のための特定パターンのパッチに対する濃度検知を素早く行なうことができ、画像濃度や階調再現性を補正して適正に画像制御が行われる画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像とする複数の現像手段と、前記像担持体上に形成された前記現像剤像と対向する位置に配置されて移動する転写移動体と、を有し、記録材へ前記現像剤像が転写される画像形成装置であって、更に、前記像担持体表面に所定の画質制御用静電潜像を形成する画質制御用静電潜像形成手段と、前記画質制御用静電潜像が前記現像手段にて現像されて形成された画質制御用現像剤像の画像濃度を検知する画質検知手段と、を有し、該画質検知結果に応じて画質を制御する画像形成装置において、
前記複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、
該同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された前記画質制御用現像剤像については、同一の前記画質検知手段により検知されることを特徴とする画像形成装置を提供する。
前記複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、
該同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された前記画質制御用現像剤像については、同一の前記画質検知手段により検知されることを特徴とする画像形成装置を提供する。
本発明の他の態様によると、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像とする複数の現像手段と、該現像手段を搭載して、これらのうちの1つを前記像担持体と近接対向させる移動体と、前記像担持体上に形成された前記現像剤像と対向する位置に配置されて移動する転写移動体と、を有し、記録材へ前記現像剤像が転写される画像形成装置であって、更に、前記像担持体表面に所定の画質制御用静電潜像を形成する画質制御用静電潜像形成手段と、前記画質制御用静電潜像が前記現像手段にて現像されて形成された画質制御用現像剤像の画像濃度を検知する画質検知手段と、を有し、該画質検知結果に応じて画質を制御する画像形成装置において、
前記複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、
該同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された前記画質制御用現像剤像については、同一の前記画質検知手段により検知される。
前記複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、
該同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された前記画質制御用現像剤像については、同一の前記画質検知手段により検知される。
本発明の一実施態様によると、複数の前記像担持体を有し、該それぞれの像担持体上に色の異なる前記現像剤像が形成され、前記現像手段を5個以上備え、前記現像手段は、イエロー、マゼンタ、シアン、イエローの4つの色相について少なくとも1個ずつ、それぞれ収容する現像手段を含み、更に、それらのうちの少なくとも1つの色相にて濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を2個含む。
本発明の他の実施態様によると、前記同一色相において濃度の異なる現像剤は、含有する顔料の分光特性が等しくその量が異なるトナーを含み、同一色相で濃度の薄い淡色トナーは記録材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき定着後の光学濃度が1.0未満であり、濃度の濃い濃色トナーは記録材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき定着後の光学濃度が1.0以上である。
本発明の他の実施態様によると、前記画質の制御は、前記画質検知手段で検知した前記画質制御用現像剤像の画像濃度に基づいて現像時に前記現像手段と前記像担持体との間に印加される現像バイアスにおける現像コントラスト電位を補正することによる、出力画像の画像濃度制御であるか、又は、前記画質検知手段で検知した前記画質制御用現像剤像の画像濃度に基づいて階調制御用のルックアップテーブルを補正することによる、出力画像の階調特性の制御である。
本発明の他の実施態様によると、前記画質検知手段は、前記画質制御用現像剤像に検出光を照射してその反射光又は透過光を検出することにより、前記画質制御用現像剤像の画像濃度を検知し、又、前記転写移動体に転写された前記画質制御用現像剤像の画像濃度を検知するか、又は、前記像担持体上に形成された前記画質制御用現像剤像の画像濃度を検知する。
本発明の他の実施態様によると、前記転写移動体は、前記像担持体から前記現像剤像が転写され、該現像剤像が前記記録材に転写される二次転写部まで搬送する中間転写体であるか、又は、前記記録材を担持して、前記像担持体との対向部まで搬送させる転写材搬送体である。
本発明の画像形成装置は、複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された画質制御用現像剤像については、同一の画質検知手段により検知されるので、画像濃度や階調特性等の画質の検知制御を行なう際に、複数の画質検知手段(パッチセンサ)を用い、同一色相の濃、淡色については同一のパッチセンサがそれぞれのパッチ画像濃度を検知できるようにパッチ画像を形成するので、各色の画像濃度を効率良く検知でき、又、同一色相の濃、淡色の検知もパッチセンサのバラツキに影響されずに正確に検知することが可能となる。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例1
図1には本発明の一実施例としてのフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。本例は、複写機能、プリンタ機能、FAX機能を併せ持つ複合機であり、上部にデジタルカラー画像リーダ部300、下部にデジタルカラー画像プリンタ部100を有する。
図1には本発明の一実施例としてのフルカラー画像形成装置の概略断面図を示す。本例は、複写機能、プリンタ機能、FAX機能を併せ持つ複合機であり、上部にデジタルカラー画像リーダ部300、下部にデジタルカラー画像プリンタ部100を有する。
リーダ部300において、原稿30を原稿台ガラス31上に載せ、露光ランプ32により露光走査することにより、原稿30からの反射光像をレンズ33により、フルカラーCCDセンサ34に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は図示しない増幅回路を経て、図示しないビデオ処理ユニットにて処理を施され、不図示の画像メモリを介してプリンタ部100に送出される。プリンタ部100には、リーダ部300からの信号のほか、コンピュータからの画像信号、FAXからの画像信号なども同様に送出されてくる。ここでは、リーダ部300からの信号に基づきプリンタ部100の動作を説明する。
プリンタ部100には、大きく分けて2部の画像形成部、即ち第一の感光ドラム1aを含む第一の画像形成部Sa、第二の感光ドラム1bを含む第二の画像形成部Sbが配置されている。これら画像形成部Sa、Sbはコストダウンの目的から互いにほぼ同じ構成をとる。従って、これらを構成する画像形成手段、例えば後述する現像器の構成、形状はほぼ同じとなっているので、現像器41〜46の相互の入れ替え等を行っても対応可能であり、コストやメンテナンスの点で好適な構成である。
これらの各画像形成部Sa、Sbそれぞれに備えられた像担持体としてのドラム状の感光体(感光ドラム)、即ち第一の感光ドラム1a及び第二の感光ドラム1bは、各々図中矢印A方向に回転自在に担持され、その周に沿って、前露光ランプ11a、11b、コロナ帯電器(帯電手段)2a、2b、レーザー露光光学系である露光手段3(第一の露光手段3a、第二の露光手段3b)、電位センサ12a、12b、回転現像装置4a、4b、一次転写手段である一次転写ローラ5a、5b、クリーニング器6a、6bを配置する。
各回転現像装置4a、4bは、回転式現像器保持部である移動体(現像ロータリ)4A、4Bを備え、各保持部4A、4Bには、それぞれ現像手段である現像器41、42、43及び44、45、46が搭載されている。
回転現像装置4a、4bにて、現像剤として、現像器41にはマゼンタトナー、現像器42にはシアントナー、現像器43には薄いマゼンタトナー、現像器44にはイエロートナー、現像器45にはブラックトナー、現像器46には薄いシアントナーが装填されている。
ここで、現像器41、43に収容されたマゼンタトナー、現像器42、46に収容されたシアントナーにおいては、現像器41、42には、それぞれの色における濃色トナー、現像器43、46には淡色トナーが収容されている。つまり、マゼンタ、シアンそれぞれの同一色相の現像剤について、濃度が異なる現像剤を使用して高画質画像が形成される。
尚、同一色相で濃度の異なる現像剤とは、通常、樹脂と発色成分(顔料)とを基体とするトナーの中に含まれる発色成分(顔料)の分光特性が等しく、その量が異なるトナーをいう。淡色トナーとは、同一色相で濃度の異なるトナーの組み合わせの中、濃度が相対的に低い方のものをいう。
又、同一色相とは、上述のように、発色成分(顔料)の分光特性が同一であるものを言うが、厳密に同一でなくても、一般的にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック等のように、通常の色概念上同一色と呼べる範囲とする。
本発明にて、同一色相で濃度の薄いトナー(淡色トナー)は記録材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき、定着後の光学濃度が1.0未満であり、濃いトナー(濃色トナー)は記録材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき、定着後の光学濃度が1.0以上である。
つまり、薄いマゼンタトナーは、含有する顔料の分光特性はマゼンタと等しいが含有量が少なく、薄いシアントナーは、含有する顔料の分光特性はシアンと等しいが含有量が少ない。
これらの他に、金色、銀色などのメタリック系トナーや、蛍光剤を含む蛍光色のトナー等、含有するトナーのような、顔料の分光特性がシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックとは異なるトナーを収容する現像器を現像ロータリ4A、4Bに搭載することも可能である。
尚、色相はこれに限定されるものではないが、通常、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色にてカラー画像が形成されるが、更に高画質画像を形成するため、イエロー、マゼンタ、シアンのうちのいずれかにおいて淡色トナーを使用する構成のものに、つまり、現像器の数を5個以上としたものに本発明は適用するものとする。本実施例では6個の現像器41〜46を用いる構成について説明する。
又、本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる二成分現像剤が装填されているが、トナーは含むがキャリアを含まない一成分現像剤でも問題はない。
ここで、マゼンタとシアンに対して濃い色と薄い色を用いたのは、粒状性の低減を達成し、人の肌のような淡い画像の再現性を飛躍的に向上させるのが狙いである。
ここで、本画像形成装置のプリンタ部100にて実施される画像形成工程について説明する。プリンタ部100画像形成時において、感光ドラム1a及び1bを矢印A方向に回転させ、この回転によって周面が、帯電手段、潜像形成手段である露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段である各画像形成手段を通過する過程にて各画像形成工程が実施される。帯電工程にて前露光ランプ11a、11bで除電した後の感光ドラム1a、1bを、帯電手段である帯電器2a、2bにより一様に帯電させて、それぞれ分解色毎に第一及び第二の露光手段3a、3bより光像Eを照射し、感光ドラム1a、1b上に潜像を形成する。
潜像形成手段である露光手段であるレーザー露光光学系3a、3bにおいてリーダ部300からの画像信号は、図示しないレーザー出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザー光Eがポリゴンミラー35で反射され、レンズ36及び各反射ミラー37を経て感光ドラム1a、1b表面上の露光位置38a、38bに投影される(潜像形成工程)。
又、移動体である回転式現像器保持部即ち第一の現像ロータリ4A、第二の現像ロータリ4Bを回転させ、所定の現像手段(現像装置)としての現像器41、44を感光ドラム1a、1b上の各現像器41〜46の間で共通の現像部40a、40bに移動させておく。そして、次に現像器41、44を作動させて、感光ドラム1a、1b上の静電潜像を反転現像し感光ドラム1a、1b上に樹脂と顔料を基体とした現像剤像(トナー像)を形成する(現像工程)。このとき、現像器41〜46には現像バイアスが印加される。
又、現像器41〜46内のトナーは図に示すように、レーザー露光光学系3a、3bの間及び横に配置された各色毎のトナー収納部(ホッパー)60から現像器41〜46内のトナー比率(或いはトナー量)を一定に保つように、所望のタイミングにて随時補給される。
それぞれの感光ドラム1a、1b上に形成されたトナー像は、それぞれの一次転写手段である一次転写ローラ5a、5bによって、転写移動体としての中間転写体(中間転写ベルト)5上にトナー像が重ねて形成されるように順次一次転写される。このとき、一次転写ローラ5a、5bに一次転写バイアスが印加される。ここで、中間転写ベルト5の移動方向で上流に画像形成部Sa、下流に画像形成部Sbが配置されている。一次転写バイアスが印加された結果、中間転写ベルト5上にそれぞれのトナー像が順次重ねられてフルカラートナー像が形成される(一次転写工程)。
その後、転写移動体であるベルト状の中間転写体(中間転写ベルト)5上のフルカラートナー像は、中間転写ベルト5の移動により二次転写手段である二次転写ローラ54と対向する位置まで搬送され、二次転写ローラ54と中間転写ベルト5との間に挟持される記録材としての用紙に一括して二次転写される。このとき、二次転写ローラ54に二次転写バイアスが印加される(二次転写工程)。
ここで、中間転写体となる中間転写ベルト5は、駆動ローラ51によって駆動され、中間転写ベルト5を挟んだ対向位置に転写クリーニング装置50を駆動ローラ51に対して接離可能に構成する。
中間転写ベルト5が、2つのローラ51、52によって張架されて形成された同一平面部分である転写面tに、画像形成部Sa、Sbの感光ドラム1a、1bは、設けられており、これらの感光ドラム1a、1bとの中間転写ベルト5を挟んだ対向部に一次転写手段である一次転写ローラ5a、5bが設けられている。
又、この転写面tを形成するローラで中間転写ベルト5の移動方向B下流側の従動ローラ52の対向には、それぞれのドラム1a、1bから転写された画像の位置ズレ及び濃度の検知を行う画質検知手段(パッチセンサ)53が配置されており、後に説明するように、随時各画像形成部Sa、Sbに画像濃度、トナー補給量、画像書き込みタイミング、及び画像書き込み開始位置等に対して補正をする制御を行っている。
又、上流側の駆動ローラ51に対向した、転写クリーニング装置50は、中間転写ベルト5上に必要色だけ画像を重ね終えた後に、対向する駆動ローラ51に加圧され、記録材に転写した後の中間転写ベルト5上の残トナーをクリーニングする。クリーニング終了後、転写クリーニング装置50は前記中間転写ベルト5より離間する。
一方記録材は各収納部71、72、73又は手差しトレイ74から各々の給紙手段81、82、83、84によって1枚ずつ搬送され、レジストローラ85にて斜行を補正し、所望のタイミングにて中間転写ベルト5上のトナー像を記録材に転写する二次転写手段である二次転写ローラ54と中間転写ベルト5との間の二次転写部に搬送される。
二次転写部にて記録材上にトナー像が転写され、記録材は搬送部86を通り、熱ローラ定着器9にてトナー像を定着され(定着工程)、排紙トレイ89或いは用紙後処理装置(不図示)に排紙される。
他方、二次転写後の中間転写ベルト5は、前述のように転写残トナーを転写クリーニング装置50にてクリーニングされ、再び各画像形成部Sa、Sbの一次転写工程に供する。
又、記録材の両面に画像を形成する場合には、定着器9を記録材が通過後、すぐに搬送パス切換ガイド91を駆動し、記録材を搬送縦パス75を経て反転パス76に一端導いた後、反転ローラ87の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面搬送パス77へと送られる。その後、両面搬送パスを通過し両面搬送ローラ88にて斜行補正とタイミング取りを行い、所望のタイミングにてレジストローラ85へと搬送され、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を転写する。
本実施例の画像形成装置では、上記に示した画像形成工程に従い、4つの色相で、そのうちのシアンとマゼンタについてそれぞれ濃色と淡色の2種類の現像剤を含む、6種類の現像剤を使用して、カラー画像が形成された高画質の記録材が画像形成物として提供される。
又、本実施例では、現像器41〜46を、移動体としての回転式現像器保持部4A、4Bに搭載し、その回転によって、現像器41〜46を感光ドラム1a、1bの現像部40a、40bへと移動させる構成としたことで、現像器41〜46の形状や材質等を同構成とすることが出来、簡易な構成で、感光ドラム1a、1bに対してどの現像器41〜46においても同位置にて現像することが出来るため、潜像の減衰等の影響を受けない高画質画像が形成できる。
又、感光ドラムの個数を2つとすることで、タンデム方式と1ドラム方式の中間程度の装置の生産性とし、各感光ドラム1a、1bに対して均等に現像器41〜46を振り分けて、最小限の中間転写ベルト5の回転数にて、生産性に無駄の無い構成とし、各感光ドラム1a、1bにおける現像器41〜46の個数が1ドラム方式の半分となるため、現像器41〜46を支持する移動体4A、4Bの慣性モーメント及び回転負荷を低減でき、回転体の回転動作を非常に容易なものとすることが可能であり、飛躍的な生産性の向上が実現できる。更に、画像形成装置本体サイズについては、1ドラム方式とほぼ等程度で実現可能であり、ドラム径及びプロセスユニット、更にはモータ、光路長等を含めたレーザー露光光学系部3に関しても1ドラム方式のものと同等程度のものとすることが可能である。
又、本実施例のような複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置においては、従来から色ズレのないカラー画像を得ることを目的として、表面に現像像が形成される感光ドラムから一旦、感光ドラムに対向して移動する転写移動体としての中間転写体に複数のトナー像を複合転写してから、一括して記録材に転写する、中間転写方式の画像形成装置とされるカラー電子写真装置は、記録材になんら加工、制御(例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率をもたせる等)を必要とせずに中間転写体から画像を転写することができるため、封筒、ハガキ、ラベル紙等、薄い紙(40g/m2紙)から厚い紙(200g/m2紙)まで、幅の広狭、長さの長短、あるいは厚さの厚薄によらず、記録材を多種多様に選択することができるという利点を有している。
又、本実施例のように、中間転写体をベルト形状とすることで、中間転写ドラムのような剛体のシリンダーを用いる場合と比較して、画像形成装置内部に配置する際の自由度が増して、スペースの有効利用による装置本体の小型化やコストダウンを行うことが出来るメリットもある。
ここで、上記の画像形成工程を実施するべき所望の画像形成物を得るために、露光手段3にリーダ部300から外部情報である原稿30に基づく画像信号が送信されるが、この画像信号の流れについて説明する。
図2は、本実施例に係るリーダ部300の図示しない画像処理部における画像信号の流れを示すブロック図である。
同図に示すように、(1)CCDセンサ34から出力される画像信号R、G、Bは、(2)アナログ信号処理部201に入力され、ここでゲイン調整、オフセット調整された後、(3)A/Dコンバータ202で、各色信号毎に8ビットのデジタル画像信号R1、G1、B1に変換される。その後、(3)シェーディング補正部203に入力され、色ごとに図示しない基準白色板の読取信号を用いた、公知のシェーディング補正が施されて、画像信号R2、G2、B2となる。
引き続いて、CCDセンサ34の各ラインセンサは、相互に所定の距離を隔てて配置されているため、(4)画像信号R2、G2、B2は、ラインディレイ回路204において、副走査方向の空間的ずれが補正されて、画像信号R3、G3、B3となる。
その後にR3、G3、B3は、(5)入力マスキング部205に送信され、CCDセンサ34のR、G、Bフィルタの分光特性で決まる読取色空間を、NTSC方式(標準複合カラー映像信号)の標準色空間に変換され、3×3のマトリクス演算を行なわれ、R4、G4、B4となった後に、(6)ルックアップテーブル(LUT)RAMにより構成された光量/濃度変換部(LOG変換部)206にてR4、G4、B4の輝度信号が、シアン、マゼンタ、イエローを指定する信号であるC0、M0、Y0の濃度信号、それらに加えて、シアン、マゼンタについては、その淡色の信号であるCa0、Ma0に変換される。(7)変換された濃度信号は、ライン遅延メモリ207に記憶される。記憶された信号を、それぞれC1、M1、Y1、Ca1、Ma1とする。
(8)マスキング及びUCR回路208において、入力されたC1、M1、Y1の3原色信号により黒信号(Bk)を抽出し、更に、プリンタ部100での記録色材の色濁りを補正する演算を施して、C2、M2、Y2、Ca2、Ma2、Bk2の信号を各読取動作の度に順次所定のビット幅(8ビット)で出力する。
(9)空間フィルタ処理部(出力フィルタ)209において、C2、M2、Y2、Ca2、Ma2、Bk2のエッジ強調処理又はスムージング処理を行なう。又、(10)画像メモリ部210において、(9)で処理された信号C3、M3、Y3、Ca3、Ma3、Bk3を一旦記憶し、プリンタの画像形成に同期して信号C4、M4、Y4、Ca4、Ma4、Bk4としてLUT211に送り出す。(11)LUT211において、プリンタ部100が形成するための理想的な階調特性に合わせるべく濃度補正を行なう。(12)LUT211から出力された信号C5、M5、Y5、Ca5、Ma5、Bk5は、プリンタ部100の制御部109へ順次送られる。
このように、処理されたC5、M5、Y5、Ca5、Ma5、Bk5の画像信号は、プリンタ制御部109に送信され、(13)パルス幅変調器216の処理を受けて、(14)露光手段3a、3bがそれぞれ備えるレーザドライバ217に送信され、(15)同じく露光手段3a、3bが備える半導体レーザ311、312が走査され、原稿30に基づく露光工程が実施される。
一方、プリンタ制御部109にはパターンジェネレータ212が備えられ、図3に示す後述の所定のテストパターンが登録されている。そして、上記(1)〜(12)の工程を実施せずに、直接にパルス幅変調器216に信号を渡すことができるようになっている。従って、パターンジェネレータ212ににて登録された画像も、潜像として感光ドラム1a、1b上に形成することが可能である。そして、パターンジェネレータ212に登録されたテストパターンは、画質制御用現像剤像(パッチ画像)として濃度や階調特性等の画質検知がなされるために形成される画質制御用静電潜像であり、画像制御のために形成される画像である。つまり、パターンジェネレータ212は、画質制御用静電潜像形成手段となる。
本実施例においては、画像濃度及び階調の変動を抑え、安定に制御するため、濃度・階調制御するためのパッチとして、パターンジェネレータ212には、図3にて中間転写ベルト5上に形成されて示されている、本画像形成装置が使用する現像器41〜46によって形成される、4つのそれぞれの色相における、濃色、淡色、又は濃色淡色混合の各階調によるベタ画像を段階的に並べて表示したテストパターンX(XY、XM、XC、XBk、XMa、XCa、XMb、XCb)が登録されている。
各テストパターンX(XY、XM、XC、XBk、XMa、XCa、XMb、XCb)は、図3に示すように中間転写ベルト5上に形成される。即ち、パターンジェネレータ212からパルス幅変調器216に変換された画像信号が露光手段3a、3bに送信されて、各画像形成部Sa、Sbにて形成されたテストパターンXであるトナー像が中間転写ベルト5に転写される。
そして本実施例においては、画像濃度及び階調の変動を抑え、安定に制御するため、画質制御、ここでは濃度・階調制御として、中間転写ベルト5上に形成されたテストパターンXの濃度を、中間転写ベルト5上に対向設置した発光部であるLED702及び受光部であるフォトダイオード703を有する画質検知手段(パッチセンサ)としての画像パッチセンサ53により検知して制御する方式(画像濃度検知制御)、そして、それとは別にパッチセンサ53を使用せずにビデオカウンタからの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要なトナー量を演算して制御する方式(ビデオカウント制御)が採用され、画像形成工程において形成される画質制御がなされる。
つまり、テストパターンXの各階調による濃度を検知して、その検知結果により、露光手段に入力される画像濃度を指定する信号が実際の出力濃度に対応するように補正することで、画質制御を実行する。
以下に、本実施例における画質制御である画像濃度検知制御について説明する。
画像濃度検知制御は所定のタイミングで行われ、上記のように感光ドラム1a及び1b上に濃度検知用の参照画像としてパッチであるテストパターンXを形成する。即ち、図2に示すように、あらかじめ定められた濃度に対応する信号レベルを有するパッチ画像信号を発生する前記パターンジェネレータ212からのパッチ画像信号を前記パルス幅変調回路216に供給し、上記のあらかじめ定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを、露光手段3a、3bにおける半導体レーザ311、312に供給し、この半導体レーザ311、312をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ、感光ドラム1a及び1bを走査する。これによって、上記のあらかじめ定められた濃度に対するパッチ静電潜像を感光ドラム1a及び1b上にそれぞれ形成し、このパッチ静電潜像を現像器41〜46により現像する。
尚、テストパターンXの濃度は、現像特性を最も制御しやすい濃度に設定されている。これによって、以下に詳しく説明する、濃度検知制御、ビデオカウント制御により、画像濃度のみならず、階調性をも所望の特性に制御することが可能である。
上記のようにして得られたテストパターンXの実際の画像濃度を画質検知手段であるパッチセンサ53を用いて検知する。この検知したパッチ画像濃度は、現像器41〜46内の現像剤のトナー濃度に対応する。
本実施例では、色相毎に本実施例の構成では4つのパッチセンサ53(53Y、53M、53C、53Bk)が設けられている。テストパターンXは、中間転写ベルト5移動方向と交差する方向に、イエローXY、マゼンタXM、シアンXC、ブラックXBkの順に並べられて作成され、複数のパッチセンサ53の位置は、図3に示すように、各色相のテストパターンXが通過する位置に、中間転写ベルト5移動方向と交差する方向に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に同様に配置される。
又、マゼンタとシアンの濃、淡色のテストパターンXMa、XCaについては同一のパッチセンサ53M、53Cがそれぞれのテストパターン濃度を検知できるように、中間転写ベルト5移動方向に交差する方向で同一の列に並ぶようにパッチ画像を形成された。又、濃、淡色の混合のテストパターンXMb、XCbについても同一の列に形成された。
つまり、本発明の特徴としては、従来はひとつの検知手段によりパッチ検知を行っていたのに対し、同一色相において濃度の異なるトナーを収容する現像器によって現像されたパッチ画像については、同一のパッチセンサにより検知される。
以上のようにすることで、各色の濃度を効率良く検知でき、又、マゼンタ及びシアンの濃、淡色の検知もパッチセンサ53のバラツキによらず正確に検知することが可能となる。
画像濃度検知制御では、上記の実際のテストパターンXの濃度を検知した出力信号S・SIG・Kと、目標値である基準信号S・STGT・Kとを比較して濃度差を求め、濃度差の出力信号S・CAL・Kを、プリント制御部109に設けられたCPU214(図2参照)に供給する。この濃度差の出力信号S・CAL・Kの値に応じて現像器41〜46内への現像剤のトナー補給制御が行われる。又、現像剤を現像器41〜46に投入し未使用の状態での濃度S・INIT・Kを測定し、この値を目標値S・STGT・Kの初期値として設定する。
つまり、画像濃度検知制御では、S・CAL・Kが大きい即ちパッチが高い場合には、トナー補給を行わず、S・CAL・Kが小さい即ちパッチ濃度が低い場合には、S・CAL・Kの値に応じてトナー補給を行うことによって、パッチ画像濃度を目標値に収束させる。結果として、画像濃度、階調が制御される。
しかしながら、画像濃度検知制御は、毎画像形成サイクルごとに1度しか行えないために、同一画像を連続的に形成する場合の制御が必要となる。
本実施例においては、ブラック現像剤に対しては、反射光を用いた画像濃度検知制御の適用が困難であるため、画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を積算して、ビデオカウント制御による現像剤へのトナー補給制御を併用して行っている。
即ち、濃度検知制御における、濃度出力信号S・SIG・Kに応じてビデオカウント制御による現像剤へのトナー補給量への変換ゲインSUP・GAINを補正する。
ここで、S・SIG・Kが小さい場合は、画像濃度が低く、同一出力レベルに対するトナー消費量も少なくなるため、それに対応してゲインSUP・GAINを低くし、逆にS・SIG・Kが大きい場合はゲインをSUP・GAINを高くする。これによって、常にトナー消費に見合った最適なトナー補給が可能になる。
ここで、図4のフローチャートを参照して、画像濃度制御について説明する。
画像濃度検知制御において、パッチ画像は、階調性を保証するために予め決められた最適な濃度で出力される。即ち、パターンジェネレータ212からのパッチ画像信号はLUT211へ送られ、所望の濃度が得られるようにγ変換された後、上述したとおり感光ドラム1a及び1b上に形成される。
第1の制御において、テストパターンXを出力した際(S51)にパッチセンサ53の出力S・SIG・Kに基づき、パッチ濃度の初期値に対する差分量ΔDintも同時に算出する(S52)。
次に、テストパターンXに対する最大濃度を読み取り、その測定値から最大濃度ODmaxを算出する(S53)。
ここで、算出された最大濃度ODmaxと最大濃度の制御目標値との差分をΔODmaxとし(S54)、ΔODmaxとΔDint(ΔD)との関係によって以下の処置を行う(S55〜S58)。
ここで、図5はΔODmaxとパッチ濃度の目標値の補正量ΔDadjとの関係を示す。もし、(a)ΔDがマイナス即ちトナー濃度が初期値より低く、且つΔODmaxもマイナス即ち最大濃度が目標値より低い場合(図4で(A))、所望の最大濃度ODmaxを得るためのパッチ濃度の加算量を図5の関係から求める。
実際には、図5に示す関係をLUT211としてRAM215に格納しておき、所望の度を得るためのパッチ濃度の加算量、及び減算量D・ADJ・Kの値をLUT211を用いて算出する(S59)。
(b)又、ΔDがプラス即ちパッチ濃度が初期値より高く、且つΔODmaxもプラス即ち最大濃度が目標値より高い場合(A)、所望の最大ODmaxを得るためのパッチ濃度の減算量を図5のLUT211の関係から求める。
次に、現状のS・STGT・KをOLD・STGT・Yとし、S・SIG・KにD・ADJ・Kを加算して新たなS・STGT・Kを設定する。ただし、それぞれの場合でトナー濃度の目標値が初期値S・INIT・Kを超えた値となる場合(S60、S61)は、初期値S・INIT・KをS・STGR・Kとして設定する。これは、過剰な補正を避けるための処置である。
−δ≦D・ADJ・Y≦δすなわち現状トナー濃度と目標のパッチ濃度の差分値ΔDの絶対値がトナー濃度に換算して約0.5%以内の場合(S62)は、パッチ濃度の補正は行わず、ブラック色の現像において現像器45と感光ドラム1bとの間に印加される現像バイアスにおける現像コントラストのコントラスト電位の算出を行う。
δ≦D・ADJ・Kの場合(S63)、補給工程を行って(S64)パッチ濃度を概略目標値に合わせる。
D・ADJ・K≦−δの場合(S65)、消費工程を行って(S66)パッチ濃度を概略目標値に合わせる。
前記補給工程では、帯電、現像等の各種プロセス条件を画像形成同様に設定した後、画像形成は行わずに画像形成時同様のトナー補給工程を繰り返しつつ、前述したS・CAL・Kの値が±δ以内になるまで現像器41〜46内にトナーを補給する(S64)。又、前記消費工程では、実際に画像形成を行いながら、S・CAL・Kの値が±δ以内になるまで、現像器41〜46内のトナーを消費する(S66)。画像形成には50%のハーフトーン画像を用い、各色同時に補給工程、消費工程を行うようにしている。
このようにして、パッチ濃度を目標値に合わせた後、再びテストパターンXを出力し(S67)、現像コントラスト電位の算出を行う。
又、(c)ΔDがマイナスすなわちパッチ濃度が標準値より低いが、ΔODmaxはプラス即ち最大濃度が目標値より高い場合(S56の「YES」)、(d)ΔDがプラスすなわちトナー濃度が標準値より高いが、ΔODmaxはマイナスすなわち最大濃度が目標値より低い場合(S57ON「YES」)、(e)及びΔDがゼロすなわちトナー濃度が初期準値か、ΔODmaxがゼロすなわち最大濃度が目標値である場合(S58の「YES」)はトナー濃度の補正は行わず、現像コントラスト電位の算出を行う(B)。
この画質制御において、パッチ画像は、階調性を保証するためにあらかじめ決められた最適な濃度で出力される。即ち、パターンジェネレータ212からのパッチ画像信号はLUT211へ送られ、所望の濃度が得られるようにγ変換された後、上述したとおり感光ドラム1a及び1b上に形成される。
さて、前記LUT211は、画像濃度検知制御を行うことにより、図4のフローチャートに従って、適宜変更される。従って、感光ドラム1a及び1b上に形成されるパッチ濃度は、画像濃度検知制御を行うことによりあらかじめ設定された最適の濃度に調整されることになる。この際、新たに設定されたLUTを使用して、パッチ画像を形成し、検知した画像濃度S・STGT・Kを目標値S・STGT・KとしてRAM215に保存し、以降は、目標値S・STGT・Kを濃度目標値として、画像濃度検知制御を行う。
更に、画像濃度検知制御を行った際には、ビデオカウント制御による現像剤へのトナー補給量への変換ゲインSUP・GAINを初期値に戻す。これによって、濃度検知制御によって補正された、所望の画像濃度と最適な階調特性をビデオカウント検知を用いて維持することが可能となる。
実施例2
実施例1においては、パッチセンサ53は、中間転写ベルト5の周囲に設けられ、中間転写ベルト5に転写されたパッチにおいて、画質検知を行っていたが、パッチセンサ53は、必ずしも中間転写体に転写されたパッチについて検知するわけではなく、図6に示される画像形成装置のように、像担持体である感光ドラム1a、1bの周囲に設けられ、中間転写ベルト5に転写される前の感光ドラム1a、1b上に形成されたパッチについての画質検知を行うこともある。
実施例1においては、パッチセンサ53は、中間転写ベルト5の周囲に設けられ、中間転写ベルト5に転写されたパッチにおいて、画質検知を行っていたが、パッチセンサ53は、必ずしも中間転写体に転写されたパッチについて検知するわけではなく、図6に示される画像形成装置のように、像担持体である感光ドラム1a、1bの周囲に設けられ、中間転写ベルト5に転写される前の感光ドラム1a、1b上に形成されたパッチについての画質検知を行うこともある。
図6に示す本実施例の画像形成装置は、図1に示す画像形成装置において、シアン現像器42とイエロー現像器44の位置を取り換え、パッチセンサ53の位置を変更した構成である。そして、パッチセンサ53は、画像形成部Sa、Sbにおいて、感光ドラム1a、1bの周囲で、一次転写ローラ5a、5bと現像ロータリ4A、4Bとの間に配置される。
ここで、パッチセンサ53は、各色相毎に設けられ、感光ドラム1aにおいては、主走査方向にマゼンタ用のパッチとイエロー用のパッチが並べて形成され、感光ドラム1aの回転によって各パッチ部分がそれぞれの色相のパッチセンサ53Mと53Yの検知部を通過するように構成される。ここで、露光手段3a、3bの主走査方向に同位置にマゼンタトナーのパッチと淡色マゼンタトナーのパッチが形成され、どちらもパッチセンサ53Mによって画質検知される。
感光ドラム1bにおいても同様に、シアン用のパッチとブラック用のパッチが並べて形成され、それぞれのパッチセンサ53Cと53Bkが周囲に設けられる。シアントナーと淡色シアントナーはいずれもそれらが通過する位置に配置されたシアン用パッチセンサ53Cによって画質検知される。
これらのパッチセンサ53の検知結果による画質制御方法は実施例1に説明した方法と同様である。
本実施例においても、各色の濃度を効率良く検知でき、又、マゼンタ及びシアンの濃、淡色の検知もパッチセンサ53のバラツキによらず正確に検知することが可能となる。
実施例3
本発明は、同一色相で濃度の異なる現像剤を収容した現像器を含む複数の現像手段を備えた様々な構成の画像形成装置において適用できる。
本発明は、同一色相で濃度の異なる現像剤を収容した現像器を含む複数の現像手段を備えた様々な構成の画像形成装置において適用できる。
本実施例では、その一例として、各色相毎に画像形成部Sa、Sb、Sc、Sdを構成し、それを転写移動体に沿って並べたタンデム方式と、そして転写移動体として中間転写体の代わりに転写材担持体を設けた直接転写方式を採用した画像形成装置を挙げた。
各画像形成部Saが、Sb、Sc、Sdでは、各感光ドラム1の周囲に、各色相毎にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれの現像手段が1個か、又は、濃色トナー像及び淡色トナー像を形成する色相については2個の現像手段が、配置される。そして、各感光ドラム1にそれぞれの色相におけるトナー像が形成される。ここで、濃色トナーと淡色トナーの現像器41、43と42、46が配置されたマゼンタ画像形成部SbとScでは、感光ドラム1が一画像形成工程において2回回転して各トナー像を重ねる。
そして、ここでは、感光ドラム1から直接記録材Pにトナー像が転写される直接転写方式が採用され、転写材担持体500が給紙カセット71から給紙された記録材Pを担持し、各色相における感光ドラム1a〜1dとの対向部に搬送する。記録材P搬送方向に従って、記録材P上に各画像形成部Sa〜Sdよりトナー像が重ねて転写され、それが定着手段9にて転写され、外部に排紙される。
ここでは、各色のパッチは転写材担持体500に転写され、その表面に設けられているパッチセンサ53にてそれぞれの画質が検知され、実施例1と同様の画質制御がなされるが、本実施例では、各色相毎に感光ドラム1が設けられているので、感光ドラム1に各色相毎に1つずつパッチセンサ53を設けてもよい。
又、転写移動体に沿ってパッチセンサ53を設ける場合は、現像器の数だけ、ここでは6つの現像器においてそれぞれに対応する感光ドラム1を設け、計6つの感光ドラムを転写移動体に沿って並べてもよい。
実施例4
実施例1〜3に説明した以外の画像形成装置の構成として、図8に示されるように、画像形成部をひとつにし、備えられた現像器41〜46の全てをひとつ現像ロータリ4に搭載した構成や、現像器41〜46を現像ロータリ4に搭載せずに、感光ドラム1の周囲に固定して順に配置させた図9に示す構成がある。
実施例1〜3に説明した以外の画像形成装置の構成として、図8に示されるように、画像形成部をひとつにし、備えられた現像器41〜46の全てをひとつ現像ロータリ4に搭載した構成や、現像器41〜46を現像ロータリ4に搭載せずに、感光ドラム1の周囲に固定して順に配置させた図9に示す構成がある。
いずれの画像形成装置の構成においても、パッチセンサを各色相毎に用意し、転写移動体若しくは感光ドラムの周囲に設け、同一色相において濃度の異なるパッチに関しては、同一のパッチセンサで検知することで、画質検知を行うことで、各色の濃度を効率良く検知でき、又、マゼンタ及びシアンの濃、淡色の検知もパッチセンサのバラツキによらず正確に検知することが可能となる。
1 感光ドラム(像担持体)
3 レーザ露光光学系(露光手段)
4 現像ロータリ(移動体)
5 中間転写ベルト(中間転写体、転写移動体)
41〜46 現像器(現像手段)
53 パッチセンサ(画質検知手段)
212 パターンジェネレータ(画質検知用静電潜像形成手段)
211 LUT
500 転写材担持体(転写移動体)
X パッチ(画質検知用現像剤像)
3 レーザ露光光学系(露光手段)
4 現像ロータリ(移動体)
5 中間転写ベルト(中間転写体、転写移動体)
41〜46 現像器(現像手段)
53 パッチセンサ(画質検知手段)
212 パターンジェネレータ(画質検知用静電潜像形成手段)
211 LUT
500 転写材担持体(転写移動体)
X パッチ(画質検知用現像剤像)
Claims (14)
- 表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像とする複数の現像手段と、前記像担持体上に形成された前記現像剤像と対向する位置に配置されて移動する転写移動体と、を有し、記録材へ前記現像剤像が転写される画像形成装置であって、更に、前記像担持体表面に所定の画質制御用静電潜像を形成する画質制御用静電潜像形成手段と、前記画質制御用静電潜像が前記現像手段にて現像されて形成された画質制御用現像剤像の画像濃度を検知する画質検知手段と、を有し、該画質検知結果によって画質を制御する画像形成装置において、
前記複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、
該同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された前記画質制御用現像剤像については、同一の前記画質検知手段により検知されることを特徴とする画像形成装置。 - 表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像剤にて現像して現像剤像とする複数の現像手段と、該現像手段を搭載して、これらのうちの1つを前記像担持体と近接対向させる移動体と、前記像担持体上に形成された前記現像剤像と対向する位置に配置されて移動する転写移動体と、を有し、記録材へ前記現像剤像が転写される画像形成装置であって、更に、前記像担持体表面に所定の画質制御用静電潜像を形成する画質制御用静電潜像形成手段と、前記画質制御用静電潜像が前記現像手段にて現像されて形成された画質制御用現像剤像の画像濃度を検知する画質検知手段と、を有し、該画質検知結果に応じて画質を制御する画像形成装置において、
前記複数の現像手段は、少なくとも2つの、同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を含み、
該同一色相において濃度の異なる現像剤を収容する現像手段によって現像された前記画質制御用現像剤像については、同一の前記画質検知手段により検知されることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の前記像担持体を有し、該それぞれの像担持体上に色の異なる前記現像剤像が形成されることを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
- 前記現像手段を5個以上備えることを特徴とする請求項1、2又は3の画像形成装置。
- 前記現像手段は、イエロー、マゼンタ、シアン、イエローの4つの色相について少なくとも1個ずつ、それぞれ収容する現像手段を含み、更に、それらのうちの少なくとも1つの色相にて濃度の異なる現像剤を収容する現像手段を2個含むことを特徴とする請求項4の画像形成装置。
- 前記同一色相において濃度の異なる現像剤は、含有する顔料の分光特性が等しくその量が異なるトナーを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記同一色相において濃度の異なる現像剤は、記録材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき定着後の光学濃度が1.0未満である同一色相で濃度の薄い淡色トナーと、記録材上でのトナー量が0.5mg/cm2につき定着後の光学濃度が1.0以上である濃度の濃い濃色トナーと、を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記画質の制御は、前記画質検知手段で検知した前記画質制御用現像剤像の画像濃度に基づいて現像時に前記現像手段と前記像担持体との間に印加される現像バイアスにおける現像コントラスト電位を補正することによる、出力画像の画像濃度制御であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記画質の制御は、前記画質検知手段で検知した前記画質制御用現像剤像の画像濃度に基づいて階調制御用のルックアップテーブルを補正することによる、出力画像の階調特性の制御であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記画質検知手段は、前記画質制御用現像剤像に検出光を照射してその反射光又は透過光を検出することにより、前記画質制御用現像剤像の画像濃度を検知することを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記画質検知手段は、前記転写移動体に転写された前記画質制御用現像剤像の画像濃度を検知することを特徴とする請求項1〜10のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記画質検知手段は、前記像担持体上に形成された前記画質制御用現像剤像の画像濃度を検知することを特徴とする請求項1〜10のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記転写移動体は、前記像担持体から前記現像剤像が転写され、該現像剤像が前記記録材に転写される二次転写部まで搬送する中間転写体であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記転写移動体は、前記記録材を担持して、前記像担持体との対向部まで搬送させる転写材搬送体であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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Cited By (2)
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-
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