JP2006317937A - 画質診断方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質診断方法及び装置を提供すること。
【解決手段】自動画像診断のために、階調をもった画像、又は感光体の光導電面上に存在する残留トナーを、ラスタ走査システムにより与えられる光エネルギーを用いて走査することができる。感光体表面から反射されたものとすることができる光エネルギーは、階調をもった又は損傷した表面領域における散乱／吸収のために乱されることがある。光エネルギーを画像センサに向けて、ラスタ走査システムのために与えられるピクセル・クロック情報と併せて、感光体表面の空間画像マップを得ることができる。評価は、空間画像マップに基づいて行うことができる。次いで、診断及び維持管理を適用して、欠陥を修正する及び／又は感光体表面上に形成された潜像の階調レベルを調整することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真エンジンのための画像診断システム等に関する。

電子写真印刷処理は、ラスタ出力走査（ＲＯＳ）システムにより形成される露光パターンに対応して、感光体ドラムの表面又はベルトの表面上に階調をもった画像を生成する。続いて、階調をもった画像は、感光体表面から、特定のプリンタの実施形態に応じて、中間転写媒体又は最終画像形成基板のどちらかに転写される。この転写処理の後に残留トナーが感光体表面上に存在することがあり、それは典型的には、電子写真清掃サブシステムにより除去される。この清掃処理の後で、清掃ステーションの効率及び条件により、トナーが依然として感光体ドラム又はベルトに残ることがある。更に、記録媒体又は類似のものによる擦り傷又は摩耗のために、欠陥が感光体ドラム又はベルトの表面上に生じることがある。このような余分なトナー及び欠陥は、感光体表面上に露光される画像の品質低下の原因になる可能性がある。電子写真処理のこれらの局面において、感光体ドラムに存在するトナー像、又は、転写ステーションを経た後又は清掃ステーションを経た後のいずれかにおいて生じる残留トナー層の検査、或いは、感光体表面自体の検査を遂行して、処理の画質性能を予測することができる。

印刷されたページ上の画像品質を検出するという課題は、米国特許第６，８１９，３５２号に記載されており、そこでは、センサ・アレイを用いて、最終印刷物から２Ｄ画像を取り込む。印刷物を走査して、画像の一様性を調整するための入力を与える。

多機能装置において、感光体表面上の階調をもった画像を走査してデジタル入力ファイルを生成するために、ラスタ入力走査システムを用いることが記述されており、これは高い解像能力及び速度を達成するのに用いることができる。例えば、米国特許第４，２９４，５３４号、第４，３４５，８３５号及び第４，３７６，５７６号は、光導電面により反射される光ビームの有無を感知し、走査された現像画像を表わすアナログ画像信号を与える収集ロッドを有するこの種の多機能画像処理システムを開示する。

しかしながら、この手法は、画像取り込みセンサの物理的な制約及び／又は時間的変化のために、画像解像度及び／又はサンプリングの面で制限される可能性がある。更に、このような装置に必要な照明は、多くの場合、感度がＲＯＳ出力波長及び電力に対して調整されている既存の光導電面に使用したとき問題を引き起こす。

更に、このようにして生じるこうした欠陥は、多くの場合、問題を修正するために、作業員又はサービスマンの介入を必要とする。トナーのカバー範囲センサ等の単純な機械的センサは、印刷性能制御ループへのフィードバックを与えるが、プリンタ性能に関しては限られた情報しか与えない。

中間センサを用いて、より完全な画質性能の監視、診断、及び修正能力を可能にすることは、自動化された制御及びサービス構成にとって有利である。

自動画像診断のために、ラスタ走査システムの光源からの光を用いて感光体の感光表面を照明することができる。空間情報を定義する場合に対応するピクセル・クロック情報と共に与えることができる光エネルギーを感光表面上に当て、感光表面から伝達される光エネルギーを画像センサで受けて、感光表面において対応する空間画像マップに変換することができる。

半透明の感光体構成の場合は、光エネルギーは感光体内部を通って画像センサに伝達されるか、又は感光体の表面から反射することになる。感光体の表面上にトナー粒子が存在し、又は引っかき傷等の表面の欠陥があることに起因する伝達光エネルギーの乱れは、伝達される光エネルギーに変動をもたらすことになる。トナー及び／又は表面欠陥がある状態で、この感光体表面から得られる空間画像マップを評価して、画像の欠陥が存在するかどうかを判断することができる。

これら及び他の特徴及び利点は、下記の様々な例示的実施形態についての詳細な説明に記載されており、或いは、その記載から明らかである。

下記の詳細な説明では、ドラム又はベルト等の感光体要素上の欠陥及び／又は余分なトナーを検出するための装置、方法及びシステムの例示的な実施形態について記述する。明確さ及び精通のため、電気的及び／又は機械的装置の特定の例が提示される。しかしながら、ここで説明される詳細及び原理は、他の電気的及び／又は機械的装置にも同様に適用できることが認識されるべきである。

印刷物生成処理の中間ステップにおいて印刷画質性能を監視する方法は、システム調整を可能にし、又は、検出された問題を修正するのに必要な点検動作を決定することができる。例えば、修正光路及び光検出器を備えた収集ロッドをもつ電子写真印刷エンジンのラスタ出力スキャナを用いることにより、感光体要素表面からの画像の取り込みを、多数の領域において達成することができ、より完全な診断能力を達成することができる。

図１は画像診断システムの概略図である。例示的な電子写真複写装置１０は、光源１１ａを含むレーザラスタ出力走査（ＲＯＳ）システム１１、帯電ステーション１２、現像ステーション１３、転写ステーション１４、清掃ステーション１５、及び感光表面１７を有するドラム又はベルト等の感光体要素（以下、感光体）１６を含み、この感光体は、矢印Ａで示される方向に回転することができる。また、複写システム１０は、複写システム１０の種々の部分、画像処理システム５０及びマルチパス・システム６０の機能を制御する制御装置３０を含むことができる。

感光体１６が回転すると、帯電ステーション１２が感光体表面１７を帯電させる。レーザＲＯＳシステム１１は、光導電面１７の帯電部分を光で照明し、それにより、例えば入力走査装置により取り込まれた電子原本又はハードコピー原本を表わす電子入力信号に対応して、光導電面１７上に静電潜像を記録することができる。２つのレーザＲＯＳシステム１１を設けて、一方のレーザＲＯＳシステムが診断目的のためだけの照明を行い、他方のレーザＲＯＳシステムが静電潜像を生成するための照明を行うようにしてもよい。或いは、１つのＲＯＳシステムが、両方の機能を果たすように適用される場合もある。

静電潜像が感光体表面１７上に記録された後、感光体１６は潜像を現像ステーション１３に前進させ、そこでは、液体又は乾燥粒子の形態のトナーが、磁気ブラシ２２又は同様のものの使用など、一般に知られている技術を用いて、静電気的に潜像に引きつけられる。潜像は、キャリア顆粒からトナーを引きつけて、そこにトナー像を形成する。

連続する静電潜像が現像されるにつれて、トナーは現像材料から使い果たされることになる。

静電潜像が現像された後、感光体表面１７上のトナー像は、転写ステーション１４に進められる。シート・スタック（図示せず）からの印刷シートが、例えば給送装置（図示せず）により、転写ステーション１４に進められる。感光体表面上に形成されるトナー像は、転写ステーション１４において前進しているシートと接触する。転写ステーション１４はコロナ生成装置（図示せず）を含むことができ、このコロナ生成装置がシートの裏面にイオンを吹き付ける。これにより、光導電面１７からのトナー像をシートに引きつけることができる。転写後、シートは、シートを定着ステーション（図示せず）に前進させるベルト移送部（図示せず）を経て、矢印Ｂの方向に移動を続ける。

例えば、清掃ステーション１５は、紙繊維に接触してこれを除去するための、感光体表面１７と接触する回転可能に取り付けられた繊維ブラシ（図示せず）と、感光体表面１７上に残る転写されなかったトナーを除去するための清掃ブレード（図示せず）とを含むことができる。ブレードは、用途に応じて、ワイパー又はドクターのいずれかの位置に設けることができる。

感光体表面１７は、感光体ベルト又はドラムの一部として、光導電性材料の一様な層を含むことができる。感光体１６は、一般的に、導電層、粘着層、電荷発生層及び電荷移送層を有する基板を含む多層装置とすることができる。

また、複写装置１０は、ＲＯＳシステム１１から光を受ける第１画像センサ１８及び第２画像センサ１９を含むことができる。光は、鏡２０及び２１のそれぞれにより光学的に方向を変えられたところで受けられる。鏡は、適切なレンズ構成によりで置換えることができる。半透明の感光体装置の場合には、光は、ＲＯＳシステム１１から感光体の内部を通って、感光体構造１６の内部に位置させられた画像センサ（図示せず）に直接当てることができる。

第１画像センサ１８は、清掃ステーション１５により清掃された後で感光体表面１７上に残る余分なトナーがあれば、これを検出することができる。第２画像センサ１９は、階調をもった静電画像を検出して、画質が望ましい許容範囲内にあるかどうかを判断することができる。

画像の感知は、ＣＣＤアレイ等の好適な装置のいずれかを用いて達成することができる。また、画像の感知は、感知要素として１つ又は多数の光検出器を備える光学的収集ロッドを用いて達成することができる。光学的収集ロッドの実施例は、ガラスのロッド又は光エネルギーを電気信号に変換するように働く光電子増倍管に光エネルギーを伝播することができる蛍光液体材料等の導波路を含むことができる。画像露光サブシステムに適用されるＲＯＳピクセル・クロックからのタイミング信号と併せて適用されるこれらの電気信号は、デジタル空間画像マップに変換することができる。画像の感知における別の実施例としては、感知要素として１つ又は多数の光検出器を備える光ファイバ束を用いて達成するものがある。

図２に、一例として、どのようにして第２画像センサ１９が画質を検出することができるかを示す。本例では、第１画像センサ１８及び第２画像センサ１９の各々が、光学的収集ロッド１００及び光検出器１０１を含む。光学的収集ロッド１００は、感光体１６の縦方向に対して平行に位置させることができ、感光体表面１７で反射された光エネルギー１０２を収集することができる。光検出器１０１は、収集ロッド１００の端部に位置させることができ、収集ロッド１００に入った光を検出することができる。

階調をもった感光体表面１７を照明することにより、感光体表面１７から光検出器１０１を備える収集ロッド１００上に反射される光エネルギーは、感光体表面１７上のトナー粒子による散乱及び／又は吸収のために変調され（図２を参照）、したがって感光体表面１７の階調をもった画像に対応する光信号を与える。

換言すると、中間画像センサ１９の光検出器１０１に伝達される光信号は、感光体表面のトナーの存在により弱められる。光検出器１０１は、光エネルギーを弱められた光エネルギーに対応する電気信号に変換するように働き、感光体表面上に存在するトナーに応じて多様な振幅の電気信号出力を与える。

感光体表面１７上の露光された画素領域を一時的及び空間的に同期させて二次元画像を生成するためのＲＯＳピクセル・クロック情報、また、画質情報の取り込みのために、感光体表面の画像走査情報を同期させるために使用することができる。

第１画像センサ１８及び第２画像センサ１９により取り込まれた光信号、並びに同期ピクセル・クロック情報は、典型的なデジタル画像に変えることができ、これは次いで、画像処理システム５０を用いて評価される。デジタル画像は、感光体表面１７の画像マップであればよく、トナーの存在及び量を示すものである。画像処理システム５０は、電子写真処理における様々な状態において、第１画像センサ１８及び第２画像センサ１９のそれぞれから画像信号情報を受信することができる。画像処理システム５０は、この情報を評価して、画像欠陥があるかどうかを判断することができる。こうした評価は、電子写真処理の異なる状態で得られる感光体表面１７の画像マップを比較することで遂行することができる。遭遇する可能性がある欠陥は、処理方向の又はこれを横切る方向の、現像されたトナーの不均一性、過度な背景トナー、及び現像されたトナー像のライン縁ノイズを含む。欠陥が見出された場合には、画像処理システム５０は、制御装置３０に欠陥を報告して、例えば電子写真サブシステムで利用できる作動装置を通じて、適切な修正及び／又は調整を行うことができる。

マルチパス・システム６０を設けて、感光体が、例えば、診断のみのモードとして中間画像センサ構成に戻ることを可能にすることができる。これは、感光体表面の空間画像マップを定義する精度を増加させるために適用することができる。

図１に示すように、感光体表面の欠陥は、電子写真処理を通じて多数の場所で生じる可能性がある。第１画像センサ１８を用いて行う裸の感光体表面の監視は、時間と共に蓄積され、印刷欠陥をもたらすことになる引っかき傷又は汚染物質等を追跡するための、ある期間にわたる感光体表面１７の完全性の追跡を可能にする。清掃ステーション１５の下流側に画像センサを設置することで、更に、例えば感光体表面１７上の粒子数を測定する能力を用いて、清掃システムの性能に対処することもできる。

画像センサ１９を用いた、現像後の階調をもった画像表面の修正は、現像ステーション１３のような他のサブシステムの構成部品にも関連する画質情報を与えるように働くことができる。示されてはいないが、転写ステーション１４の性能を探査するために付加的な転写後画像センサを使用することも容易に想到することができる。

前述の光学的収集ロッドを、透明な感光体表面１７を備える感光体１６に埋め込むことができ、それにより、光を、ＲＯＳシステム１１の光学的収集ロッド上に直接向けることができる。

図３は、画質を検出し画質診断を実行する例示的な方法を説明するフローチャートである。

処理は、ステップＳ１００で始まり、ステップＳ１０１に続く。ステップＳ１０１では、感光体表面を、レーザＲＯＳシステムからのレーザビーム等の光で走査することができ、処理はステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２では、感光体表面から伝達された光エネルギーが画像センサで受けられて、空間画像マップに変換され、処理はステップＳ１０３に続く。ステップＳ１０３では、空間画像マップに基づいて評価が実行される。

ステップＳ１０４では、画質の低下又は余分なトナー等のいずれかの欠陥が、光導電面の走査された領域に検出されたかどうかについて判断がなされる。欠陥を判断するために、走査された画像を、例えばフィルタ処理及び閾値化処理といった適切な画像処理技術を用いて、所定の画像マップと比較することができる。振幅及び空間寸法に関して所定の閾値を十分に上回る可能性がある欠陥が検出された場合には、次いで、処理はステップＳ１０５に移行し、他の場合には、処理はステップＳ１０７に飛ぶ。

ステップＳ１０５では、欠陥が分析され、その分析は、制御装置に報告されることになる。次に、処理はステップＳ１０６に移行し、そこでは報告された欠陥に基づいて、制御装置が、更に多くのトナーを供与できるようにしてトナー濃度及び／又は暗さを増加させる等の適切な修正及び／又は調整をすることができる。処理は、走査を終了させるべきかどうかを判断するために、任意的なステップＳ１０７に移行することができる。終了させるべきでない場合には、処理はステップＳ１０１に戻ることができる。他の場合には、処理はステップＳ１０８に続くことができ、そこで方法が終了する。

上述された実施形態は、１つのレーザＲＯＳシステムだけを用いるものである。ＲＯＳシステムは、例えば通常の露光要求及び画質診断用途を含む多数の作業に適用することができる。しかしながら、１つより多いレーザＲＯＳシステムを用いて、一方のレーザＲＯＳシステムが、露光システムとして、光導電面に静電潜像を記録するために直接光導電面を照明し、別のレーザＲＯＳシステムが、画質又は光導電面の欠陥及び余分なトナーを検出するために光導電面を走査するようにすることができる。

画像診断システムの概略図である。 中間画像センサの概略図である。 画像診断方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１１：ラスタ出力走査システム
１１ａ：光源
１６：感光体
１７：感光体表面
１８、１９：画像センサ
５０：画像処理システム

Claims (1)

1. 電子写真エンジンのための画像診断システムであって、
   感光表面をもつ感光体と、
   前記感光表面を、空間情報を監視するための対応するピクセル・クロックと共に光により照射して、光エネルギーが前記感光表面から伝達されるようにする、少なくとも１つの光源を含むラスタ走査システムと、
   前記感光体表面から伝達される前記光エネルギーを受け、前記光エネルギーを、前記感光体表面の対応する空間画像マップに変える少なくとも１つの画像センサと、
   前記感光体表面の前記空間画像マップを評価し、画像欠陥が存在するかどうかを判断する画像処理システムと、
   を含むことを特徴とするシステム。

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