JP2005331980A

JP2005331980A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005331980A
Application number: JP2005223414A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Toyohara; 裕一郎豊原; Kenichiro Kitajima; 健一郎北島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】画像形成速度を複数持つ画像形成装置において、それぞれの画像形成速度において適正な画像を容易に得ることの可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】入力した画像信号に基づき露光するＬＥＤアレイ６と、ＬＥＤアレイ６の露光により静電潜像が形成される感光ドラム１０と、静電潜像を顕画化する現像器７と、顕画された画像を転写材上に転写する転写帯電器８と、転写材上の画像を転写材に定着する定着器９とを備え、画像形成プロセスの動作速度を画像形成速度とするとき、画像形成速度を複数段階に設定可能な画像形成装置であって、画像形成速度ごとに画像形成条件を切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置に適用して好適なものである。

昨今、画像情報のフルカラー化が進み、ハードコピーの出力には、より速く、より安く、よりきれいに、などというニーズが高まっている。

現在の電子写真方式の画像形成装置においては、上記ニーズを実現するために、さまざまな工夫がなされている。

たとえば、高速化というニーズに対してはカラー画像形成装置ではそれぞれの色に応じて４つの像担自体を用い、色毎に帯電、露光、現像という画像形成を行うことで従来からある像担持体が一つの系に対して４倍の高速化を達成している（以降４ドラム方式と呼ぶ）。

また、定着速度を変えて、転写材のいろいろな種類に対応できるようなしくみを備え、転写材という面からの高画質化も達成している。たとえば、厚紙や、ＯＨＰシートなどに画像形成する場合には、定着速度を遅くするのが一般的である。

その場合には、定着搬送ベルトを用いることにより、定着より前の画像形成プロセスでの画像形成速度は一定にしながら、定着速度を変えている。

ただし、上記構成をとると装置全体の大きさが大きくなりがちなため、画像形成速度をすべて変えてしまう方式も提案されている。このようにすることで定着搬送ベルトが不要になり、画像形成装置本体を小型化することが可能となる。また小型化はコストダウンにもつながり、結果安くて小さい画像形成装置を提供することが可能となっている。
特開平７−１３１６０７号公報

しかしながら、画像形成速度を変更すると像担持体としての感光体の特性や現像特性、転写特性などすべてが変化するため、結果としての画像出力特性が変化してしまう。

例えば、感光体特性の場合、露光時の単位面積あたりの露光量を等しくしたとしても、露光部から現像部までの時間が変化するために現像部での感光体電位は必ずしも等しくならない。

また、現像特性に関しても同様に画像形成速度毎に特性が多少の差はあるが、異なる可能性が高い。

それらの個々の画像形成プロセス上での特性変化がトータルの画像出力特性の変化として現れるのである。

このように従来の画像形成装置では、画像形成速度を変化させた場合においては、画像出力特性変化の結果として所望の画像濃度の画像を得ることが困難であるという問題点を有している。

そこで、本発明の目的は、画像形成速度を複数持つ画像形成装置において、それぞれの画像形成速度において適正な画像を容易に得ることの可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、像担持体と、前記像担持体に露光を行い静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像を現像する現像手段と、画像信号と出力濃度との関係を変換するガンマ変換処理を行うガンマ変換処理部とを有し、画像形成速度の異なる複数の画像形成モードを選択可能な画像形成装置において、前記ガンマ変換処理部は、各画像形成モード毎に設けられたガンマ変換テーブルを用いて各々の画像形成モードにてガンマ変換処理を行うことを特徴とする画像形成装置である。

また、前記画像形成条件が、出力する画像信号と転写材上の出力濃度との関係を所望の特性になるよう関係付けるための画像信号変換条件である。

また、前記画像信号変換条件を、ルックアップテーブルを用いて規定し、画像形成速度ごとにルックアップテーブルを用意し、画像形成速度に基づいて用いるルックアップテーブルを切り替える。

また、複数の画像形成速度中の任意の一速で画像出力特性をキャリブレーションし、該キャリブレーションした結果に基づいて他の画像形成速度での画像出力特性をキャリブレーションした結果を得る。

また、それぞれの画像形成速度毎の出力する画像信号と転写材上の出力濃度との相関関係を予め画像信号変換条件として保持し、該保持している画像信号変換条件と、任意の一速でのキャリブレーションした結果とに基づいて、他の画像形成速度においてキャリブレーションした結果を得る。

また、前記キャリブレーションを行った画像形成速度における出力する画像信号と転写材上の出力濃度の関係と、その他の画像形成速度における出力する画像信号と転写材上の出力濃度との関係との差異を、それぞれの画像形成速度におけるルックアップテーブルの差異に対応付ける。

また、前記像担持体と現像手段とを複数具備し、該現像手段内に装填されている現像剤はそれぞれに異なる分光特性を示す。

このように、本発明によれば、画像形成速度を複数段階に設定可能な画像形成装置において、それぞれの画像形成速度毎に画像形成条件を切り替えているため、画像形成速度の差異に基づく、形成される画像の濃度等の差異に容易に対処することができる。

ここで、画像形成速度とは、主に転写材の搬送速度であるとして良いが、その他にも像担持体、現像手段、転写手段、定着手段等の駆動速度も含む。

また、画像形成条件として、例えばルックアップテーブルのような画像信号変換条件を用いているため、画像形成条件の切り替えが容易となり、形成される画像の画質を向上することができる。

また、複数の画像形成速度のうち、任意の一速でキャリブレーションを行った場合は、この一速でのキャリブレーションの結果に基づいて他の速度でのキャリブレーションの結
果を得ているため、無駄な動作を無くし、利便性を向上させることができる。

また、一速のキャリブレーションによって、他の速度のキャリブレーションを行う場合は、例えばそれぞれの速度に対応するルックアップテーブル等の画像信号変換条件を、キャリブレーションを行った結果に基づき変更しているため、より効率的に各速度のキャリブレーションを行うことができる。

また、キャリブレーションを行った画像形成速度における出力する画像信号と転写材上の出力濃度の関係と、その他の画像形成速度における出力する画像信号と転写材上の出力濃度との関係との差異を、それぞれの画像形成速度におけるルックアップテーブルの差異と対応付けることにより、画像形成速度の差異をルックアップテーブルの差異に結び付けているため、ルックアップテーブルに対して差分制御を行うことによって、ルックアップテーブルを変更することにより画像形成速度の差異による出力画像濃度の差異に対処することができる。

また、像担持体と現像手段を複数備え、現像手段にそれぞれ分光特性の異なる現像剤を利用しているため、カラー画像形成装置をより容易に実現することができる。

以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置の画像形成速度を、例えば高速モード、標準モード及び低速モードというように複数持つ系において、各モードにおいて最適な画像形成条件、例えば、ガンマ変換ルックアップテーブルを持つことにより、それぞれの速度において最適な画像を出力することが可能となる。

また、キャリブレーションを行う際には任意の一画像形成モード（一画像形成速度）でキャリブレーションを行うだけで、他の画像形成モードでのキャリブレーションを行った際の結果を得ることが可能となり、効率的に最適な画質の画像を提供することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

また、以下の図面において、既述の図面に記載された部材と同様の部材には同じ番号を付す。

（第１の実施形態）
まず、本発明による画像形成装置について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の断面図である。本画像形成装置は、４ドラム方式を用いたフルカラー画像形成装置である。画像形成のプロセスを簡単に説明する。

リーダ部１４のＣＣＤ１３は、入力した原稿からの光を画像信号に変換して出力する。

次に、一次帯電器５により、本発明の構成要素たる像担持体としての感光ドラム１０上を均一帯電し、そこに本発明の構成要素たる露光手段としてのＬＥＤアレイ６にて、ＣＣＤ１３からの入力画像信号に応じて露光し静電潜像を形成する。

その静電潜像を、本発明の構成要素たる現像手段としての現像器７により顕画化し、転
写帯電器８により構成される転写手段により、搬送ベルト１２上を搬送された転写紙上に転写する。そして、本発明の構成要素たる定着手段としての定着器９により転写紙上に転写されたトナー像を固着させる。

一画素あたりの再現階調数は２値であるが、多値であっても同様に本発明は有効である。

本実施形態においては、上記画像形成プロセスを、４色同時に行う事により高速化を実現している。

第１ステーションはＹｅｌｌｏｗステーション１、第２ステーションはＭａｇｅｎｔａステーション２、第３ステーションはＣｙａｎステーション３、第４ステーションはＢｌａｃｋステーション４であり、それぞれの色に応じた画像を形成している。それぞれのステーションには、それぞれの色に応じた、分光特性の異なる現像剤、すなわち異なる色のトナーが格納されている。

一方、本画像形成装置は、画像形成モードを３モード具備している。画像形成速度の速い順に、１つめは高速モード、２つめは標準モード、３つ目は低速モードである。

画像形成速度は、例えば１５０ｍｍ／ｓｅｃ、１００ｍｍ／ｓｅｃ等の値となっている。もちろん、これらの速度はユーザが任意に設定変更することができる。この時の画像出力速度（１分間当たりの画像出力枚数）は、３０ｐｐｍ（ｐｒｉｎｔｐｅｒｍｉｎｕｔｅ）や、２０ｐｐｍ等である。

ここで、標準モードにおける画像形成について図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１に示される画像形成装置の画像形成時の画像信号の流れを表すフローチャートであり、図３は、図１に示される画像形成装置における２４℃／６０％環境での動作のフローチャートである。

まず、図２に示されるように、画像形成装置はリーダ部１４のＣＣＤ１３若しくはコンピュータから入力されたＲＧＢ信号に対して色変換部により、Ａ／Ｄ変換、画像処理、ダイレクトマッピングを行い、ＣＭＹＫの信号に変換する（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）。

その後にガンマ変換処理を行い、プリンタガンマ特性を最適化する（Ｓ２０５）。そして、この８ｂｉｔのＣＭＹＫ信号を２値化処理部にて１ｂｉｔに変換し、Ｄ／Ａ変換を行い（Ｓ２０６、Ｓ２０７）、ＬＥＤドライバに転送して露光する（Ｓ２０８）。

各色８ｂｉｔの入力に対して最高濃度になる画像信号をｆｆｈ（１６進法）とすると、１色当たりのｆｆｈの画像形成時のトナーの載り量は、標準モード時には０．５０ｍｇ／ｃｍ²である。この時の、各色の濃度は１．６０となっている。また、２次色、３次色に
おけるトナーの載り量の総量は、最大で１．４ｍｇ／ｃｍ²となるようにダイレクトマッ
ピング部にて処理している。

これは、１００ｍｍ／ｓｅｃにて２０ｐｐｍを達成する際に、十分な定着性を発揮できるトナー量は、１．４ｍｇ／ｃｍ²であることより決まっている値であり、また、標準モ
ードとして十分な色再現を提供できる量である（図３：Ｓ３０２）。

また、この載り量を実現するときの、プロセス条件について説明する。感光ドラムの一次帯電電位（以下Ｖｄとする）は−５００Ｖ、ｆｆｈで露光した場所の電位（以下Ｖｆｆとする）は−１５０Ｖ、現像バイアスの直流成分値（以下Ｖｄｃとする）は−３５０Ｖで
ある。つまり現像コントラスト（Ｖｆｆ−Ｖｄｃ）は２００Ｖ、Ｖｂａｃｋ（Ｖｄｃ−Ｖｄ）は１５０Ｖである（Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４）。

ただし、この各値は気温２４℃、湿度６０％の環境における値であり、不図示の環境センサにより検知された温湿度データにより各色の載り量が０．５０ｍｇ／ｃｍ²になるよ
う最適な値に制御される。

これに対して高速モード時には、１色当たりのｆｆｈの画像形成時のトナーの載り量は、０．４０ｍｇ／ｃｍ²となるよう制御する（Ｓ３０１）。

この際のプロセス条件は、Ｖｄ＝−４５０Ｖ、Ｖｄｃ＝−３００Ｖ、Ｖｆｆ＝−１５０Ｖである（Ｓ３０７、Ｓ３０８）。つまり、現像コントラストは１５０Ｖと標準モードに比べ５０Ｖ小さくし、Ｖｂａｃｋは１５０Ｖのまま変えていない。この時の各色の最大濃度は、１．４となっている。この際の２次色、３次色の最大載り量は１．０ｍｇ／ｃｍ²
となるようダイレクトマッピング部にて処理を行っている（Ｓ３０６）。

こうすることにより、色再現範囲が標準モードに比較して若干狭くなるものの、１５０ｍｍ／ｓｅｃにて３０ｐｐｍを定着性の劣化なく実現することが可能となっている。

一方、低速モードは、標準モードと同様の電位条件で画像形成を行う。このモードは、画像形成をする際の用紙が厚い場合や特殊な用紙の場合に有効なモードである。

したがって、トナーの載り量は標準モードと同じく、１色当たりのｆｆｈの画像形成時のトナーの載り量は、標準モード時には０．５０ｍｇ／ｃｍ²である。この時の、各色の
濃度は１．６０となっている。

また、２次色、３次色におけるトナーの載り量の総量は、最大で１．４ｍｇ／ｃｍ²と
なるようにダイレクトマッピング部にて処理している。

このような、３速の画像形成速度で画像形成を行った場合の、画像形成速度毎の画像出力特性を図４に示す。図４は、図１に示される画像形成装置における、３速の画像形成速度で画像形成を行った場合の、それぞれの画像形成速度毎の画像出力特性のグラフである。図４において、横軸は画像形成装置が出力する濃度信号、縦軸は画像形成装置により形成される画像の濃度である。

このような画像出力特性をもつ画像形成装置が適正な色再現、階調再現がなされるように画像出力特性を変換する作業をガンマ変換処理部で行っている。

ガンマ変換処理はルックアップテーブルを用いて行っている。標準速度でのガンマ処理前後の画像出力特性を図５に示す。図５は、図１に示される画像形成装置における、標準速度でのガンマ処理前後の画像出力特性のグラフである。図５において、横軸は画像形成装置が出力する濃度信号、縦軸は画像形成装置により形成される画像の濃度である。

このように、ガンマ変換を施すことで、画像出力特性を所望の形に変換することができ、最終的に所望の色再現を可能にしている。

ここで、図４に示すとおり、本実施形態においては画像形成速度毎に画像出力特性が異なるために、ガンマ変換処理用のルックアップテーブルは３画像形成速度毎に用意している。

その結果、３画像形成速度ともに、所望の色再現を可能にし、ユーザはそのニーズに応じて最適な画像形成モードを選択することで常に最適な画像を得ることが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態における画像形成装置の構成は前述の第１の実施形態の構成と同様である。また、本実施形態における画像形成速度は第１の実施形態と同様に３速もち、それぞれが画像形成モードと対応している。本実施形態はキャリブレーションを実行する際の動作に特徴を有する実施形態である。

この第２の実施形態においては標準モードにおいてキャリブレーションを実施する場合について説明していく。

なお、キャリブレーションとは、特許文献１の例えば図６などに詳細に説明されているように、ガンマ変換ルックアップテーブルを新規に作成する動作である。

この第２の実施形態による画像形成装置は、第１の実施形態と同様に画像形成速度毎にガンマ変換ルックアップテーブルを用意している。

ここでユーザがキャリブレーションを指示すると、キャリブレーション（自動階調補正）を行い標準速でのガンマ変換ルックアップテーブルを新規に作成する。

その結果、標準速においては濃度出力特性が最適化され良好な色再現を提供することが可能となる。しかし、そのままでは標準速度のみがキャリブレーションされただけであり、他の画像形成速度も同様の作業が必要となる。

そこで、本画像形成装置では図６に示すフローチャートのようにキャリブレーションを行うことで、一速度でのキャリブレーション結果をほかの２速度にフィードバックさせることが可能となっている。図６は、本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態がキャリブレーションを実行する際の動作のフローチャートである。

図６のフローチャートについて説明する。本画像形成装置においては、画像形成装置のリーダ部分を使用してのキャリブレーションを行う。ただし、これは画像形成装置内に組み込んだ光センサを使用してのキャリブレーションなどの代替手段を用いても同様の効果を得ることができる。

そして、オペレータが画像形成モードを選択すると共に、キャリブレーションを指示する（Ｓ６０１、Ｓ６０２）。

次に、画像形成装置はキャリブレーション用のテストプリントを任意の画像形成速度で出力する（Ｓ６０３）。オペレータはそのテストプリントをリーダの原稿台ガラス上に置く（Ｓ６０４）。画像形成装置はそのテストパタンを読み取り、テストパタンの作成情報と比較し、画像信号に対する出力濃度の特性を得る（Ｓ６０５）。

次に、画像形成装置はその出力特性が所望の特性になるようにガンマ変換ルックアップテーブルを作成する（Ｓ６０６）。画像形成装置はそのガンマ変換ルックアップテーブルをあらかじめ用意されたガンマ変換ルックアップテーブルと比較して差分をとり、その差分データをメモリに保持する（Ｓ６０７）。

そして画像形成装置は、キャリブレーションを行ったときと異なる画像形成速度での画
像形成時には、その速度でのガンマ変換ルックアップテーブルに先ほど保持したキャリブレーション時に作成された差分データを加算し（差分制御）、最終的なガンマ変換ルックアップテーブルを作成する（Ｓ６０８）。

このようにすることで、本実施形態では前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、複数の画像形成速度を持つ画像形成装置において、一速におけるキャリブレーションを施すことで、差分制御に基づいて全画像形成速度のキャリブレーションを行った際の結果を得ることができ、効率的に最適な画質を提供することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の断面図である。図１に示される画像形成装置の画像形成時の画像信号の流れを表すフローチャートである。図１に示される画像形成装置における２４℃／６０％環境での動作のフローチャートである。図１に示される画像形成装置における、３速の画像形成速度で画像形成を行った場合の、画像形成速度毎の画像出力特性のグラフである。図１に示される画像形成装置における、標準速度でのガンマ処理前後の画像出力特性のグラフである。本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態がキャリブレーションを実行する際の動作のフローチャートである。

符号の説明

１Ｙｅｌｌｏｗステーション
２Ｍａｇｅｎｔａステーション
３Ｃｙａｎステーション
４Ｂｌａｃｋステーション
５一次帯電器
６ＬＥＤアレイ
７現像器
８転写帯電器
９定着器
１０感光ドラム
１２搬送ベルト
１３ＣＣＤ
１４リーダ部

Claims

像担持体と、
前記像担持体に露光を行って静電潜像を形成する手段と、
前記静電潜像を現像する現像手段と、
画像信号と出力濃度との関係を変換するガンマ変換処理を行うガンマ変換処理部とを有し、
画像形成速度の異なる複数の画像形成モードを選択可能な画像形成装置において、
前記ガンマ変換処理部は、各画像形成モード毎に設けられたガンマ変換テーブルを用いて各々の画像形成モードにてガンマ変換処理を行う
ことを特徴とする画像形成装置。