JP2005308833A

JP2005308833A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005308833A
Application number: JP2004122277A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yasuda; 理安田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】最適な地肌ポテンシャルを設定し、画質の改善を図ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体１上に形成したハーフトーンパッチを撮像する機能、像担持体とハーフトーンパッチとの濃度差を２値化して認識対象パターンを切り出し、２値化したデータからハーフトーンパッチの面積を算出し、帯電電位と現像電位の差である地肌ポテンシャルの過多による端部カスレの発生を検知する機能、ハーフトーンパッチ撮像時の非画像部の濃度を検知することにより、地肌ポテンシャルの不足に起因する非画像部のトナーによる地汚れの発生を検知する機能、及び端部カスレと地汚れの発生に基づき、地肌ポテンシャルを制御する機能を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくはＯＰＣ（有機感光体）上に存在するパターン形状の計測、画像濃度測定、更にその結果による画質の維持技術に関する。

従来から電子写真方式を利用するデジタル複写機やレーザビームプリンタ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、トナーで現像して、記録紙などの記録部材上に直接または間接にトナー像を転写することによって画像を形成している。
近年、電子写真方式の画像形成法においても高画質が要求され、経時における異常画像の未発生が要求されている。しかし、温度や湿度等の環境変動や材料の劣化に伴い、初期に設定した作像条件における初期画質の維持は困難である。
この問題に対し多くの提案がなされてきた。例えば特許文献１には、温度及び湿度の変化を検知し、その結果により感光体の帯電電位を補正する技術が提案されている。
特開２０００−１４７８４８公報

上記従来技術では実際に出力される画像を見ていないため、異常画像が発生しているかどうかは考慮していないという問題点がある。
電子写真方式の画像形成法においては、環境変動や、出力枚数の増加による感光体表面の劣化等に伴う感光体帯電電位の変動が原因となり、地肌ポテンシャルの変動が起きる。地肌ポテンシャルの変動による異常画像としては、低下時には非画像部にトナーが付着してしまう地汚れ、上昇時にはハーフトーン部における端部カスレがあり、適正な地肌ポテンシャルの設定が必要となる。
現在用いられている地肌ポテンシャル設定に際しては、温度や湿度などの環境の変動によりあらかじめ設定されている値に変更している。しかしこの方法では実際に異常画像が起きているかは検知されていないため、画質が改善されない可能性がある。
本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、最適な地肌ポテンシャルを設定し、画質の改善を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーを用いてトナー像を現像する現像手段と、該現像手段により形成された顕像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上に転写された転写画像を定着する定着手段とを有する画像形成装置であって、前記像担持体上に形成した、ハーフトーンパッチを画像撮像装置によって撮像し、前記像担持体とハーフトーンパッチとの濃度差を二値化して認識対象パターンを切り出し、該二値化したデータから前記ハーフトーンパッチの面積を算出し、帯電電位と現像電位の差である地肌ポテンシャルの過多による端部カスレの発生を検知するカスレ検知手段と、前記トナー像の濃度を、反射光により検出する濃度検知センサを備え、前記ハーフトーンパッチ撮像時の非画像部の濃度を前記濃度検知センサで検出することにより、前記地肌ポテンシャルの不足による非画像部のトナーによる地汚れの発生を検知する地汚れ検知手段と、前記端部カスレと地汚れの発生に基づき、前記地肌ポテンシャルを制御する制御手段とを有することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記カスレ検知手段による端部カスレの検知と前記地汚れ検知手段による地汚れの検知とを作像後に毎回行うことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記ハーフトーンパッチは複数の濃度を用いて作像し、最もカスレの程度が大きな結果に基づいて補正を行うことを特徴とする。

本発明では、地肌ポテンシャルの補正を、実際にハーフトーン部の端部カスレや非画像部の地汚れといった異常画像の発生により行うので、温度や湿度等の変化に基づき補正を行う方法よりも正確に画質を改善することができる。
また、像担持体上に作像する毎に異常画像を検知することでこれらの異常画像の無い画質を維持することができる。
また、端部カスレの検知に用いるハーフトーンを、濃度を段階的に変化させて並べたものにすることで、カスレが起きているかをより正確に検知することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置における作像部の構成図である。感光体（ＯＰＣ）１の周囲には、作像プロセス順に、帯電装置（帯電ローラ）２、光書き込み系３、現像装置４、クリーニング装置５が配置されている。また感光体１の回転方向（反時計回り方向）にあって現像装置４の下流側には、撮像装置６と画像濃度センサ７が配置されている。感光体１上のパターンを撮像装置６により読み取り、その画像濃度を画像濃度センサ（反射型フォトセンサ）７により読み取る。なお、作像プロセスに関しては周知であり、本発明に直接関係がないのでその説明は省略する。

実施例１は、地肌ポテンシャルに伴う異常画像が発生しているかを検知し、その結果に基づき補正を行うものである。
地肌ポテンシャルが高すぎるときに起こる異常画像はハーフトーン端部カスレである。これは非画像部において現像スリーブ側にトナーが移動している状態において、ハーフトーン部を現像する際に初めに現像されたトナーが後から来るトナー密度の低い穂によりかきとられて起こるとされている。また、地肌ポテンシャルが低過ぎるときに起こる異常画像は非画像部の地汚れである。これは非画像部においてトナーが現像されてしまうことで起こる。
この２つの異常画像が出ない地肌ポテンシャルを検知し、補正を行う方法を以下に示す。端部カスレについては、感光体１上に現像した四角形のハーフトーンパッチを撮像装置６によって撮像し、トナーの存在部を特定するために感光体１とトナーとの濃度の違いから、最大濃度値と最小濃度値の中央の値を閾値として２値化を行う。その後トナー部の面積を画素数により測定することで端部カスレの程度を知ることができる。図２に撮像画像と２値化画像を示す。図２（ａ）は撮像画像であり、図２（ｂ）は２値化画像である。また図３に地肌ポテンシャルと２値化した画像の面積の関係を示す。この図からＰ点を境に地肌ポテンシャルが上昇すると２値化した画像の面積が減少しているのが分る。
地汚れについては、現像スリーブ通過後の感光体１上の非画像部におけるトナー像濃度を画像濃度センサ７により測定することで把握できる。図４に地肌ポテンシャルと画像濃度センサ出力の関係を示す。この図から地肌ポテンシャル２００Ｖ以下では地汚れが発生して画像濃度センサの出力が高くなっているのが分る。
図５において、端部カスレ発生を検知したときに地肌ポテンシャルの補正を行うことで端部カスレがない良好な画質に改善することができた。また、図６において、地汚れ発生を検知したときに地肌ポテンシャルの補正を行うことで地汚れがない良好な画質に改善することができた。

実施例２は実施例１に示される検知を、１つの原稿を感光体１に作像する毎に行い、異常画像が発生した時に補正を行うことで、経時において画質を維持するものである。
図７に示されるように、感光体１に作像する毎に検知を行い補正していくことで、端部カスレの無い画質が維持することができた。また同様に、図８に示されるように地汚れの無い画質を維持することができた。

実施例３は実施例１に示される端部カスレの検知において、いくつかの画像濃度のハーフトーンを用いることで、端部カスレに関して感度の高い濃度での評価が可能にしたものである。
端部カスレの起こりやすさは画像濃度に関係があるために１つの濃度だけで評価を行うとカスレが起きる作像条件であっても検知されない可能性がある。そこでいくつかの画像濃度のハーフトーンを用いることでどのような作像条件であっても評価する濃度にある程度の幅を持たせ、カスレの検知がされやすいようにした。
図９に示されるように、１種類の画像濃度のみと、４種類の画像濃度で評価を行ったところ、図１０に示すように、検知される２値化画像面積の最小値に差が生じ、４種類の画像濃度の方がカスレに対して感度が高く、複数の画像濃度で評価を行うことでカスレの正確な検知を行うことができた。

図１１は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。この構成は、画像処理装置としての複写機１００であり、この複写機１００の上面にはコンタクトガラス２０６が設けられている。また、複写機１００の上部には自動原稿送り装置（以下、単にＡＤＦという）２０１が設けられており、このＡＤＦ１はコンタクトガラス２０６を開閉するように複写機１００に図示しないヒンジ等を介して連結されている。このＡＤＦ２０１は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ２０２と、原稿トレイ２０２に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送する分離・搬送手段と、分離・搬送手段によってコンタクトガラス２０６に向かって搬送された原稿をコンタクトガラス２０６上の読取位置に搬送・停止させるとともに、コンタクトガラス２０６の下方に配設された複写機１００の読取手段（公知の露光ランプ２５１、ミラー２５２、２５５、２５６、レンズ２５３、ＣＣＤ２５４等）２５０により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス２０６から搬出する。給紙モータはコントローラからの出力信号によって駆動されるようになっており、コントローラは複写機１００から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ２０３が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス２０６に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ２０７によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ２０７からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。

また、コントローラは原稿セット検知センサ２０７が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト２０４の駆動を停止して給送ベルト２０４を停止することにより、原稿をコンタクトガラス２０６読取位置に停止させる。また、コントローラは原稿セット検知センサ７によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送し、この原稿が原稿セット検知センサ２０７によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。そして、原稿がコンタクトガラス２０６の読取位置に停止したとき、複写機１００によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機１００から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト２１６によって原稿をコンタクトガラス２０６から排送ローラ２０５に搬出する。
上記のように、ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置における作像部の構成図。撮像画像と２値化画像を示す図。地肌ポテンシャルと２値化画像の面積の関係を示す図。地肌ポテンシャルと画像濃度センサ出力の関係を示す図。端部カスレ発生時における地肌ポテンシャル補正の効果を示す図。地汚れ発生時における地肌ポテンシャル補正の効果を示す図。経時における端部カスレ防止の効果を示す図。経時における地汚れ防止の効果を示す図。ハーフトーン濃度を示す図。評価濃度数による最小２値化画像面積の違いを示す図。本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図。

符号の説明

１感光体（像担持体）
６撮像装置
７画像濃度センサ

Claims

像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像をトナーを用いてトナー像を現像する現像手段と、該現像手段により形成された顕像を転写材上に転写する転写手段と、該転写材上に転写された転写画像を定着する定着手段とを有する画像形成装置であって、
前記像担持体上に形成した、ハーフトーンパッチを画像撮像装置によって撮像し、前記像担持体とハーフトーンパッチとの濃度差を二値化して認識対象パターンを切り出し、該二値化したデータから前記ハーフトーンパッチの面積を算出し、帯電電位と現像電位の差である地肌ポテンシャルの過多による端部カスレの発生を検知するカスレ検知手段と、
前記トナー像の濃度を、反射光により検出する濃度検知センサを備え、前記ハーフトーンパッチ撮像時の非画像部の濃度を前記濃度検知センサで検出することにより、前記地肌ポテンシャルの不足による非画像部のトナーによる地汚れの発生を検知する地汚れ検知手段と、前記端部カスレと地汚れの発生に基づき、前記地肌ポテンシャルを制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
前記カスレ検知手段による端部カスレの検知と前記地汚れ検知手段による地汚れの検知とを作像後に毎回行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記ハーフトーンパッチは複数の濃度を用いて作像し、最もカスレの程度が大きな結果に基づいて補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。