JP2006065183A

JP2006065183A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006065183A
Application number: JP2004249959A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ishida; 英樹石田; Hiroto Kondo; 浩人近藤; Masaru Watanabe; 優渡辺; Atsushi Ishizaki; 厚史石崎
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】画像形成ユニットにより像担持体の上に形成される複数の濃度のパッチからなる画像濃度補正用パターンをセンサで検知し、検知する信号強度の平均値を求める際に、誤差の小さい補正をすることにより像担持体の地肌に起因するノイズの影響を少なくし、精度の高い画像濃度の補正が行える画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体の地肌が露出している部分が少なく、センサで検知する信号強度が、像担持体の地肌に起因するノイズの影響を受けにくい高濃度のパッチほど補正に用いる像担持体の地肌の信号強度を平均する領域Ｂを領域Ａよりも広げて、地肌の微少領域の信号の変動の影響を分散させ本来の地肌の信号強度の平均に近い値Ｖ３をパッチの信号強度の平均Ｖ１の補正に用いる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年の技術の進歩により、画像形成装置でのカラー画像の形成が一般に普及し、画質も向上している。しかし、カラー画像を形成する場合、複数の画像形成ユニットから出力された複数のトナー像を重ねるため、温度や湿度といった環境の変化により、各色のトナーの出力される濃度が一定ではなくなり、出力される画像の質が変化することが知られている。また、装置の耐用年数が長くなる傾向にあり、長期間の使用によって部品が劣化することによっても出力される画像の質が変化することが知られている。

この画像の質の変化を抑え、安定した画像を出力するための画像濃度補正方法として、転写ドラムや転写ベルトといった中間転写体や用紙搬送ベルトなどの像担持体の上に複数の濃度のパッチで構成された画像濃度補正用パターンをトナーで形成し、センサにより光を照射し反射光の出力を検知して、その結果を用いて画像濃度を補正する方法が知られている。しかし、像担持体の地肌の状態は個体差や長期間の使用による劣化、傷などにより均一ではないため、画像濃度補正用パターンの濃度の測定結果は地肌の状態の影響を受ける。

そこで、画像濃度補正用パターンの濃度を正確に測定するために、特許文献１では、中間転写体（感光体ドラム）の所定位置での地肌の濃度をセンサ（パッチ検知ユニット）で測定し、その測定した値を基準としてセンサで検知する信号強度を補正（ベースライン補正）することが提案されている。
特開平８−１６６６９８号公報（第４頁−第５頁、図４）

特許文献１によると低濃度のパッチも高濃度のパッチも同様の補正を行うことになる。しかし、発明者らの調査によると、画像濃度補正用パターンを形成するパッチのうち、高濃度のものは像担持体の地肌をトナーで覆い隠す面積が広く、低濃度のものは像担持体の地肌の露出する面積が広いため、高濃度のものに比べて低濃度のものはセンサで検知された反射光の信号強度が地肌の影響を特に受けやすい。そのため、低濃度のパッチから高濃度のパッチまで同様の補正をすると逆に誤差が大きくなる場合があることがわかった。

そこで本発明は、濃度の異なる複数のパッチからなる画像濃度補正用パターンを利用して画像の濃度を補正する画像形成装置において、どの濃度のパッチについても検知した反射光の信号強度を誤差の小さい信号強度に補正できる方法を用いて精度の高い濃度補正が行える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明では、画像形成装置を次のように構成する。

（１）画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットによって形成されたトナー画像が転写される像担持体と、前記像担持体上に光を照射しその反射光を検知するセンサと、全体の動作を制御する制御部とを備え、前記像担持体の地肌と、その地肌の上に形成される異なる濃度の複数のパッチからなる画像濃度補正用パターンとを前記センサで検知して画像の濃度補正を行う画像形成装置において、各パッチの反射光の信号強度の平均を用いて画像の濃度補正を行い、低濃度のパッチの反射光の信号強度の平均は対応するパッチ直下の像担持体の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正するものとする。

（２）画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットによって形成されたトナー画像が転写される像担持体と、前記像担持体上に光を照射しその反射光を検知するセンサと、全体の動作を制御する制御部とを備え、前記像担持体の地肌と、その地肌の上に形成される異なる濃度の複数のパッチからなる画像濃度補正用パターンとを前記センサで検知して画像の濃度補正を行う画像形成装置において、各パッチの反射光の信号強度の平均を用いて画像の濃度補正を行い、各パッチの反射光の信号強度の平均は、対応するパッチの直下を含む周辺の像担持体の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正し、パッチの濃度が高いほどこのパッチの直下を含む周辺の範囲の像担持体の搬送方向の長さを長く設定するものとする。

（１）本発明の構成では、反射光の信号強度が像担持体の地肌の影響を受けやすい低濃度のパッチについてのみ反射光の信号強度の平均を、対応するパッチ直下の像担持体の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正するため、各々のパッチの反射光の信号強度の平均は像担持体の影響が少なくなっており、画像の濃度補正の精度を向上させることができる。

（２）パッチ直下の像担持体の地肌に反射むらを生じる微少な領域がある場合、そのパッチに対応する部分の像担持体の反射光の信号強度の平均は、本来の像担持体の反射光の信号強度の平均から大きく異なる値となり、反射光の信号強度が像担持体の地肌の影響を受けにくい高濃度のパッチに対してこの値を用いて信号強度補正をすると、画像濃度補正の精度が下がってしまう。しかし、本発明の構成では、各パッチの反射光の信号強度の平均を、対応するパッチの直下を含む周辺の像担持体の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正し、パッチの濃度が高いほどこのパッチの直下を含む周辺の範囲の像担持体の搬送方向の長さを長く設定するため、反射光の信号強度が像担持体の地肌の影響を受けにくい高濃度のパッチほど、補正に用いる値は、像担持体の地肌の反射むらの影響が分散され、本来の像担持体の反射光の信号強度の平均に近い値となり、画像濃度補正の精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は本発明の画像形成装置の実施形態に係るプリンタの概略構成図である。本体１０の上面には排紙トレイ１１が設けられている。本体１０の内部には、制御部１２、給紙部４０、画像形成部５０および定着部７０が設けられている。制御部１２はプリンタ全体の動作を制御するものである。

次に給紙部４０について説明する。給紙部４０は給紙カセット４１、給紙ローラ４２、搬送ローラ対４３およびレジストローラ対４４からなる。給紙カセット４１は、用紙Ｐを収容するものであり、本体１０の下部に配設されている。用紙Ｐはここから給紙ローラ４２により１枚ずつ用紙搬送路４６へ送り出され、搬送ローラ対４３、レジストローラ対４４などによって搬送される。

次に画像形成部５０について説明する。図２は本発明の実施形態に係る画像形成部５０の概略構成図である。画像形成部５０はマゼンタ、シアン、イエローおよびブラック用の画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ、一次転写ローラ５１、用紙搬送ベルト５２、センサ５４ならびにベルトクリーニング器５６からなる。

用紙搬送ベルト５２は、支持ローラ５５ａおよび５５ｂによって張架支持されている。用紙搬送ベルト５２の上側の外面に全ての画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが接触している。支持ローラ５５ａは用紙搬送ベルト５２を駆動させるものであり、用紙搬送ベルト５２は図２において左回り（矢印方向）に回転する。ここで、支持ローラは、本実施形態では５５ａおよび５５ｂの２本としているが、画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが用紙搬送ベルト５２に接触する限りにおいて３本以上であってもよい。

画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄはタンデム配置されており、配列順序は変更可能である。各々の画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄと用紙搬送ベルト５２を挟んで対向する位置に一次転写ローラ５１が１本ずつ配置される。

センサ５４は図３のセンサ５４の概略構成図に示すように、ＬＥＤ発光部５４ａとフォトトランジスタからなる受光部５４ｂから構成されており、用紙搬送ベルト５２に向かって光を照射し、その反射光の強度を検知し、その検知した信号を制御部１２に送るもので、後述するように像担持体としての用紙搬送ベルト５２の上にトナーで形成された画像濃度補正用パターンの信号強度を検知する際に用いられる。

ベルトクリーニング器５６はセンサ５４による検知が完了した画像濃度補正用パターンを用紙搬送ベルト５２から除去するもので、用紙搬送ベルト５２に接するブレードを備える。

画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄの画像を形成する部分はいずれも同じ構造であり、用紙搬送ベルト５２の回転に合わせて回転する感光体ドラム６１の周囲に、感光体ドラム６１の上方から回転方向（矢印方向）に従って、帯電器６２、ＬＥＤプリントヘッド６３、現像器６４、さらに用紙搬送ベルト５２との接触部を挟んで、クリーニング器６５および除電器６６を周辺要素として配列している。

最後に定着部７０について説明する。定着部７０は定着ローラ７１と加圧ローラ７２とが圧接してなり、ここで用紙Ｐに転写されたトナー画像が加熱・加圧されて用紙Ｐに定着される。

次に画像形成動作を説明する。使用者が、本体１０に直接またはネットワークを経由して接続された図示しない外部コンピュータから画像形成の指示を出すと制御部１２が指示を受けて各部を動作させる。用紙搬送ベルト５２は図２において左回り（矢印方向）に回転し、これに接触する各画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄの感光体ドラム６１は対応して右回り（矢印方向）に回転する。感光体ドラム６１が回転すると、感光体ドラム６１の表面は、まず帯電器６２により均一に帯電される。次に多数のＬＥＤからなるＬＥＤプリントヘッド６３から、前記外部コンピュータから送られた原稿画像の電気信号に基づいて照射される光により、用紙Ｐに形成される画像の部分又は前記画像以外の部分に相当する電荷が消去され、感光体ドラム６１の表面に静電潜像が形成される。そして現像器６４によって感光体ドラム６１上の前記静電潜像にトナーが供給されトナー画像として顕像化する。

感光体ドラム６１がさらに回転し、前記トナー画像が用紙搬送ベルト５２を挟んで一次転写ローラ５１と対向する位置に来たときに、それに合わせて感光体ドラム６１と用紙搬送ベルト５２との間に用紙Ｐが搬送されてくる。このとき、一次転写ローラ５１にトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、前記トナー画像が感光体ドラム６１から、用紙Ｐに転写される。転写されなかった残留トナーは感光体ドラム６１に接するブレードを備えるクリーニング器６５によって感光体ドラム６１から除去され、ついで除電器６６による光照射により感光体ドラム６１の表面電荷が除去され、次の画像形成プロセスが行われる。

以上の動作により、用紙Ｐ上に画像形成ユニット６０ａから６０ｂ、６０ｃ、６０ｄの順に各色のトナー画像が転写により積み重ねられる。トナー画像が転写された用紙Ｐは続いて定着部７０に搬送され、前述したようにトナー画像が定着され、排紙トレイ１１に排出される。

次に、画像濃度補正用パターン８０と、センサ５４によるその検知結果について説明する。図４の画像形成部５０と画像濃度補正用パターン８０の位置関係を示す斜視図に示すように、制御部１２によって各画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄを制御し、画像濃度を補正するためのトナー像による画像濃度補正用パターン８０を用紙搬送ベルト５２の上に形成し、センサ５４によって検知する。図４において、画像形成ユニット６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄは図を見やすくするために省略している。

画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃまたは６０ｄのいずれかにより形成された画像濃度補正用パターン８０は、図５の用紙搬送ベルト５２の上に形成された画像濃度補正用パターン８０の平面図に示すように、濃度がトナー載り量で１０％から１０％きざみで１００％までの１０個のパッチ８１ａ〜８１ｊからなる。本実施形態において、パッチ８１ａ〜８１ｊが形成される順序は、８１ｊ、８１ｉ、…、８１ａの順であるが、逆でもよい。各々のパッチの用紙搬送ベルト５２の回転方向の長さは全て同じである。この画像濃度補正用パターン８０は各画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄによってマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックについて同様に形成される。ここで、画像濃度補正用パターン８０を構成するパッチの数は１０個に限られず、所望の濃度補正の精度などにより１０個より多くても少なくても構わないが、各々の濃度は異なるものでなければならない。

図６はセンサ５４によって検知した画像濃度補正パターン８０の信号強度である。横軸は時間、縦軸は信号強度である。濃度が高いパッチほど信号強度が高くなっている。また、用紙搬送ベルト５２の地肌が不均一なため、用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度は０付近で変動している。

図７および図８を用いてトナー載り量について説明する。これは、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックについて全て同様である。図７（ａ）〜（ｊ）はそれぞれパッチ８１ａ〜８１ｊの拡大図であり、図８（ａ）および（ｂ）は用紙搬送ベルト５２上のパッチ８１ｂおよびパッチ８１ｉの部分断面図である。本実施形態において、用紙搬送ベルト５２の上の仮想的な升目のうち、１０％の升目にトナー９０が載っている状態が図７（ａ）の１０％のトナー載り量であり、全てにトナー９０が載っている状態が図７（ｊ）の１００％のトナー載り量である。図８（ａ）および（ｂ）からわかるように、トナー載り量が９０％のパッチ８１ｉはトナー９０が多いため用紙搬送ベルト５２が露出している部分が少なく、トナー載り量が２０％のパッチ８１ｂはトナー９０が少ないため用紙搬送ベルト５２の地肌が露出している部分が多い。このため、図９（ａ）および（ｂ）のパッチ８１ｂおよびパッチ８１ｉのセンサ５４による検知結果に示すように、トナー載り量の少ない低濃度のパッチ８１ｂでは、高濃度のパッチ８１ｉと比べてセンサ５４で検知した信号強度は地肌の不均一な用紙搬送ベルト５２の影響を受けやすく、不安定な値となっている。図９において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。

従来、センサ５４で検知した画像濃度補正用パターン８０の信号強度から用紙搬送ベルト５２の影響を除去するために、画像濃度補正用パターン８０を検知する前に、用紙搬送ベルト５２の地肌を検知し、画像濃度補正用パターン８０を構成する各々のパッチ８１ａ〜８１ｊの信号強度の平均値と、それに対応する位置の用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度の平均値との差を求めていた。これを図示したのが図１０の低濃度のパッチおよびそのパッチに対応する部分周辺の用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度のグラフである。図１０において、横軸は時間、縦軸は信号強度である。図１０の領域Ａのパッチの信号強度の平均値がＶ１、同じ領域Ａの用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度の平均値がＶ２である。ここで、Ｖ１−Ｖ２をパッチの信号強度の平均値の補正値とする。

用紙搬送ベルト５２の地肌の位置と各々のパッチ８１ａ〜８１ｊの位置を合わせる方法は次の通りである。画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃまたは６０ｄのいずれかにより、センサ５４で検知される位置にトナーからなる小さな基準パッチを形成する。用紙搬送ベルト５２が回転してセンサ５４が基準パッチを検知した時点から、用紙搬送ベルト５２が１周するまでセンサ５４により用紙搬送ベルト５２の地肌を検知し、その結果を制御部１２で記憶する。続いて画像形成ユニット６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄにより画像濃度補正用パターン８０を、基準パッチと重ならないように形成する。その後、センサ５４が基準パッチを検知した時点から、用紙搬送ベルト５２が１周するまでセンサ５４により用紙搬送ベルト５２の地肌および画像濃度補正用パターン８０を監視し、その結果を制御部１２で記憶する。この間、ベルトクリーニング器５６は用紙搬送ベルト５２から離れた状態となっており、画像濃度補正用パターン８０を含めた用紙搬送ベルト５２の１周分の検知が完了すると接する状態に戻り、画像濃度補正用パターン８０を用紙搬送ベルト５２から除去する。これにより、画像濃度補正用パターン８０がない状態での基準パターンからの用紙搬送ベルト５２の１周分の検知結果と、画像濃度補正用パターン８０がある状態での基準パターンからの用紙搬送ベルト５２の１周分の検知結果が得られるため、各々のパッチ８１ａ〜８１ｊの位置とそれに対応する用紙搬送ベルト５２の地肌の位置とを合わせることができる。

本発明の第１の実施形態において、図１０で示したパッチに対応する位置の用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度の平均値を用いた信号強度補正は、画像濃度補正用パターン８０を構成するパッチ８１ａ〜８１ｊのうち、５０％以下の低濃度のパッチ８１ａ〜８１ｅに対してのみ行うものとする。用紙搬送ベルト５２のパッチ直下部分に反射むらを生じる微少な領域がある場合、狭い領域で用紙搬送ベルト５２の信号強度が大きく変動することとなり、そのパッチに対応する部分の用紙搬送ベルト５２の信号強度の平均値は、本来の用紙搬送ベルト５２の信号強度から大きく異なる値となる。本来とは大きく異なるこの値を用いて、信号強度が用紙搬送ベルト５２の影響を受けにくい高濃度のパッチ８１ｆ〜８１ｊに対して信号強度補正をすると、画像濃度補正の精度が下がってしまう。しかし、本実施形態においては、信号強度が用紙搬送ベルト５２の影響を受けやすい低濃度のパッチ８１ａ〜８１ｅに対してのみ信号強度補正するため、パッチ８１ａ〜８１ｊの信号強度は用紙搬送ベルト５２の影響が少なくなっており、この値を用いることで画像濃度補正の精度を向上させることができる。

本発明の第２の実施形態において、パッチの信号強度は、対応するパッチを含む周辺の用紙搬送ベルト５２の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正し、パッチの濃度が高いほどこのパッチを含む周辺の範囲の用紙搬送ベルト５２の回転方向の長さが長いものとする。

図１１にはトナー載り量９０％のパッチ８１ｉの信号強度と、パッチ８１ｉに対応する部分周辺の用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度のグラフを示す。用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度のデータサンプル領域を、パッチ直下（図１１のＡで示す範囲）とした信号強度の平均Ｖ２よりも、より広いパッチ周辺の範囲（図１１のＢで示す範囲）とした信号強度の平均Ｖ３の方が、微少な領域の反射むらの影響が分散され、本来の用紙搬送ベルト５２の地肌の信号強度に近い。このため、信号強度が用紙搬送ベルト５２の影響を受けにくい高濃度のパッチの信号強度補正には、Ｖ２よりもＶ３の方が適している。一方、低濃度のパッチは信号強度が用紙搬送ベルト５２の影響を受けやすいため、図１１のＢで示す範囲が高濃度のパッチよりも狭い方、すなわちＢで示す範囲がＡで示す範囲に近く、Ｖ３がＶ２に近い値の方が信号強度補正に適している。従って、パッチの濃度が高いほど信号強度補正に用いるこのパッチを含む周辺の範囲の用紙搬送ベルト５２の搬送方向の長さを長く設定する。すなわち図１１のＢで示す範囲を広げる。これにより、画像濃度補正の精度を向上させることができる。

本発明に係る画像濃度補正用パターンの検知結果の補正方法は、中間転写ベルトを経由して用紙にトナー像を転写するカラーの画像形成装置にも利用することができる。この場合、画像濃度補正用パターンの像担持体として中間転写体を利用すればよい。また、濃度補正だけでなく、ＲＧＢ補正など、像担持体の上に形成した濃度の異なる複数のパッチを用いて補正するものに利用できる。また、モノクロ専用の画像形成装置にも利用できる。画像形成装置は複写機に限られず、プリンタおよびこれらの複合機などにも利用できる。

本発明の画像形成装置の実施形態に係るプリンタの概略構成図。本発明の実施形態に係る画像形成部の概略構成図。センサの概略構成図。画像形成部と画像濃度補正用パターンとの位置関係を示す斜視図。本発明の実施形態に係るの画像濃度補正用パターンの平面図。画像濃度補正用パターンの信号強度のグラフ。画像濃度補正用パターンを構成するパッチの拡大図。パッチおよび用紙搬送ベルトの部分断面図。低濃度のパッチと高濃度のパッチの信号強度のグラフ。低濃度のパッチおよびそのパッチに対応する部分周辺の用紙搬送ベルトの地肌の信号強度のグラフ。トナー載り量９０％のパッチおよびそのパッチに対応する部分周辺の用紙搬送ベルトの地肌の信号強度のグラフ。

符号の説明

１０本体
１２制御部
５２用紙搬送ベルト
５４センサ
５４ａＬＥＤ発光部
５４ｂ受光部
５６ベルトクリーニング器
６０ａ〜６０ｄ画像形成ユニット
８０画像濃度補正用パターン
８１ａ〜８１ｊパッチ

Claims

画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットによって形成されたトナー画像が転写される像担持体と、前記像担持体上に光を照射しその反射光を検知するセンサと、全体の動作を制御する制御部とを備え、前記像担持体の地肌と、その地肌の上に形成される異なる濃度の複数のパッチからなる画像濃度補正用パターンとを前記センサで検知して画像の濃度補正を行う画像形成装置において、
各パッチの反射光の信号強度の平均を用いて画像の濃度補正を行い、低濃度のパッチの反射光の信号強度の平均は対応するパッチ直下の像担持体の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正することを特徴とする画像形成装置。
画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットによって形成されたトナー画像が転写される像担持体と、前記像担持体上に光を照射しその反射光を検知するセンサと、全体の動作を制御する制御部とを備え、前記像担持体の地肌と、その地肌の上に形成される異なる濃度の複数のパッチからなる画像濃度補正用パターンとを前記センサで検知して画像の濃度補正を行う画像形成装置において、
各パッチの反射光の信号強度の平均を用いて画像の濃度補正を行い、各パッチの反射光の信号強度の平均は、対応するパッチの直下を含む周辺の像担持体の地肌の反射光の信号強度の平均で信号強度補正し、パッチの濃度が高いほどこのパッチの直下を含む周辺の範囲の像担持体の搬送方向の長さを長く設定することを特徴とする画像形成装置。