JP2008015025A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 色度調整の為の光学的検知を高精度に実施する。
【解決手段】 画像形成装置において、記録媒体転写前の記録媒体搬送路に記録媒体の色度及び色度ムラを検知する手段と、記録媒体定着後の記録媒体搬送路に記録媒体上に形成されたパッチ列の色度と記録媒体の色度及び色度ムラを検知する手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は感光体に形成された潜像をトナーにより現像し、記録媒体にトナー転写、定着して記録を行う電子写真方式の画像形成装置の構成に関するものである。特に複写機，プリンタ等の機能を有する画像記録装置やそれ等の機能を兼ね備える複合機，ワークステーション等の出力機器として用いられるカラー画像形成装置で用いられる。

感光体の周囲に帯電装置、現像装置を配置した複数の電子写真プロセスユニットを装置内に並置させ、各プロセスユニット内の感光体表面にレーザ、LED光等を用いた露光装置により光学像を結像させることで感光体表面に潜像を形成し、その潜像を現像装置によりトナーを用いて可視化した後、中間転写ベルトに順次トナー転写した後、記録媒体に一括して定着し、カラー画像を形成する画像形成装置は、近年実用化されている。

また、カラープリンタ、カラー複写機等の電子写真方式を採用したカラー画像形成装置は出力画像の更なる高画質化が求められている。

ところが、カラー画像形成装置は、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動があると、得られる画像の色が変動する場合がある。特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな環境変動でも色の変動が生じ、カラーバランスを崩す恐れがあるので、色及び色の階調性を安定して再現するための手段を有している。例えば、各色のトナーに対して、絶対湿度に応じた数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス条件、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）などの階調補正手段をもち、温湿度センサによって測定された絶対湿度に基づいて、その時のプロセス条件や階調補正の最適値を選択している。また、装置各部の変動が起こっても一定の色及び色の階調性が得られるように、各色のトナー単色で濃度検知用トナーパッチを中間転写体や感光体等の上に形成し、その未定着単色トナーパッチの濃度を未定着トナー用濃度検知センサ（以下濃度センサとする）で検知し、その検知結果より露光量、現像バイアスなどのプロセス条件やＬＵＴなどの階調補正手段にフィードバックをかけて濃度制御を行うことで、安定した色及び色の階調性を得るように構成している。

ただし、前記濃度センサを用いた濃度制御はパッチを中間転写体や感光ドラム等の上に形成し検知するもので、その後に行われる記録媒体への転写及び定着による画像のカラーバランスの変化については制御していない。記録媒体へのトナー像の転写における転写効率や、定着による加熱及び加圧によってもカラーバランスが変化する。この変化には、前記濃度センサを用いた濃度制御では対応できない。

そこで記録媒体上にシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の単色の階調パッチや、Ｃ，Ｍ，Ｙ混色のパッチを形成し、定着後に記録媒体上のパッチの濃度又は色度を検知するセンサ（以下カラーセンサという）を設置したカラー画像形成装置が考案されている。 (特許文献1参照)
これらのカラー画像形成装置では、検知した結果を画像形成部の露光量やプロセス条件、濃度−階調特性を補正するためのキャリブレーションテーブルなどへフィードバックすることで、記録媒体上に形成した最終出力画像の濃度又は色度制御を行うことができる。カラー画像形成装置の出力画像を外部の画像読取装置又は濃度計・色度計で検知し、同様の制御を行うことも可能であるものの、本方式はカラー画像形成装置内で制御が完結する点で優れている。

また、特許文献２、特許文献３に、カラー画像の画質を高めるための校正を高精度に実施できる画像形成装置が示されているが、これら従来例を実施するには、補正を実施するための所望のカラーパッチ列長が長くなり実現が困難であったり、もしくは、カラーパッチを所定の紙面上に設定するためには高速な校正処理を実現しなければならず、コストがかかり実現が困難であったり、記録媒体の地の濃度による影響の補正が不十分であるといった問題があった。

ここで従来におけるカラー画像形成装置の構成を示す断面図を図5に示し、それを用いて具体的な動作機能を説明する。

これらのプリンタの動作として、通常プリントモード、テストモードがある。

まず通常プリントモードの動作について説明する。

図示した画像形成装置は４ドラムフルカラー方式のカラー画像形成装置であり、50Y、50M、50C、50Kは感光ドラムで、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の現像材（トナー）を備えた各画像形成ステーションに設けられている。

各感光ドラム50Y、50M、50C、50Kの表面には、それぞれに対応したレーザスキ ャナ装置51Y、51M、51C、51Kから、図示しない画像データ入力部からの画像データに基づいて発せられたレーザ光により露光され潜像が形成され、さらにそれぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の現像材によって現像されトナー像が形成される。52は中間転写ベルトで、各感光ドラム50Y、50M、50C、50Kで形成された各色毎のトナー像が一次転写される。給紙カセット53には記録媒体であるシートPが積載されており、給紙ローラ54により給紙され、フィード・リタードローラ対55、搬送ローラ対56、57、により搬送され、駆動停止しているレジストローラ対59に搬送される。

またマルチ給紙部40からの給紙が指定された場合は、マルチ給紙トレー41に記録媒体であるシートPが積載されており、マルチ給紙ローラ42により給紙され、搬送ローラ対57により搬送され、駆動停止しているレジストローラ対59に搬送される。

上記シートＰは、レジストローラ対59により斜行が補正された後、所定のタイミングで二次転写部60へ搬送されて中間転写ベルト52上のトナー像が転写され、次いで二次転写装置60の二次転写ローラ60aと中間転写ベルト52により、定着器61に搬送されてトナー像の定着が行なわれる。

画像形成面を下にして排紙するFD排紙が指定された場合、フラッパ67を図示しない制御手段及び駆動手段により動かす事により、前記定着器61を通過したシートＰは、フラッパ67の上側を通過し、排紙ローラ対62に搬送され搬送路69に搬送される。搬送路69に搬送されたシートPは排紙ローラ対68、63によって搬送され排紙トレー64上に画像形成面を下にして排出積載される。

また、画像形成面を上にして排紙するＦＵ排紙が指定された場合、フラッパ67を図示しない制御手段及び駆動手段により動かす事により、前記定着器61を通過したシートＰは、フラッパ67の下側を通過し、排紙ローラ対65によって搬送され排紙トレー66上に画像形成面を上にして排出積載される。

次に、テストモードの動作について説明する。

プリンタ上の図示しない操作パネル、またはプリンタに接続されたパーソナルコンピュータ等でテストモードが指定された時、あるいは図示しない制御部が環境の変化、装置各部の変動等の検知結果により自動的にテストモードを行う場合、図示しない信号発生回路からテストパターン（パッチ）信号を発生し、テストパターン（パッチ）信号データに基づいて発せられたレーザ光により各感光ドラムの表面が露光され潜像が形成される。

以下通常プリントモードの動作と同じプロセスにて中間転写ベルト52上にテストパターンが形成された後、2次転写ローラ60a部にて別途搬送されたシートＰ上にテストパターントナー像が転写された後、更に定着器へ搬送されてテストパターントナー像が記録シートＰ上に定着される。

図6中にシートＰ上に形成されたパッチパターン80a、b、c・・・、図7にカラーセンサ等の設置状態を示す。カラーセンサＳ１はシートP上の表面となるP1側に形成されたパッチ80をパッチ80ａから順次検知し、検知した結果を図示しない画像形成部へフィードバックし、記録媒体上に形成するトナー画像の色度制御を行う。この時の、各パッチの色度に対応したセンサ出力を図8（ａ）、（ｂ）に示す。図8（ｂ）でシートＰが上向き矢印方向に送られる時の先頭パッチ部80aをトリガーとして、そのパッチ部相当で白基準値を取り込み、設定された色度80ｂ、80ｃ・・・と色パッチを読み、その時々の出力を図8（ａ）に時系列に表示する。
特開2003−107833 特開平10-63045 特開平10-186744

しかしながら、従来例の色度検査動作時に以下のような問題点があった。

カラーセンサを用いてカラーパッチが設置された記録紙を計測する場合、記録紙の白色が一定であれば問題無いが、実際のところ記録紙の白色度が１枚の紙面内においては一様ではなく紙面上場所場所によって僅かながらであるが異なる白色度を示す。また、同一種の記録紙であっても、ロットや経年変化によってその白色度は異なる。

これらの状態を、図を用いて説明する。

従来例で示したと同様のパッチ読取構成で記録紙の白色度を計測した場合の理想的な場合を、図８に示す。図9（ｂ）の各パッチ相当位置（81ａ、81ｂ、・・）で色度を計測すると図9（ａ）のように、各センサ出力値は同等の値を示すのが理想的である。しかしながら、実際の白色度を示すと図10（ａ）に示すように一定の値を示さず、理想の値（図中一点鎖線で示す）からばらついた値を示す。また、図8で従来例として示したパッチの色度に出力値も実際には、計測時に地色の白色度のバラツキの影響を受けて図11（ａ）に示すように、理想の値（図中斜め一点鎖線で示す）よりも変動した色度値を示す。また、記録紙の白色度を、基準点からの距離に応じた白色度の差異で示すと、図12に示すように基準点から少しでも離れると異なる白色度を示す可能性があることを示している。図12において、基準点から距離0でも白色度に差が生じているが、これはセンサの繰り返し計測で生じる誤差である。

このように、面内で異なる白色度を有する記録紙上に形成される色度補正用トナーパッチの色度が地色の白色度の影響を受けて変化してしまうという問題があり色度補正が精度良く実施できない事と、元々白色度の差が大きい記録紙においては、複数のセンサでセンサ情報を補正するには同じ個所を計測して補正することで、高精度な補正が実現可能であることが判明した。

上記課題を解決するため、本出願に係る第１の手段は、
１つ以上の露光装置と１つ以上の電子写真プロセスユニットを用いてトナー画像形成を行い、記録媒体上へトナー画像を転写後、記録媒体上トナー画像に定着器を用いて所望の熱と圧力を与えることにより記録媒体へトナー画像を定着する画像形成装置で、
記録媒体転写前の記録媒体搬送道に，記録媒体の色度及び色度ムラを検地する手段と、
記録媒体定着後の記録媒体搬送路に、記録媒体上に形成されたパッチ列の色度と記録媒体の色度及び色度ムラを検知する手段
を有することを特徴とする。

本出願に係る第２の手段は、
第１の手段における画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段と、記録媒体搬送方向に対して垂直方向への記録媒体幅方向で同じ位置を検知する配置であることを特徴とする。

本出願に係る第３の手段は、
第１の手段における画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段と、記録媒体搬送方向に対して記録媒体の同じ位置を検知する配置であることを特徴とする。

本出願に係る第４の手段は、
第１の手段における画像形成装置において記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段は、記録媒体転写前の前記検知手段が計測した情報を元にして、記録媒体の色度や色度ムラによる計測情報への影響を補正することを特徴とする。

本出願に係る第５の手段は、
第１の手段における画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段と同じ検知装置であることを特徴とする。

本出願に係る第６の手段は、
第１の手段における画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体の種類を検知する検知手段も兼ねていることを特徴とする。

以上説明したように、本出願に係わる第１の発明によれば、色度パッチ列の色度情報に含まれる、記録紙の地の色度や色度ムラによる計測情報への影響を補正することが可能となる。

また、本出願に係わる第２の発明によれば、記録媒体幅方向で同じ位置を検知可能とすることで、記録紙の色度や色度ムラによる計測情報への影響を高精度に補正可能となる。

また、本出願に係わる第３の発明によれば、記録媒体搬送方向で同じ位置を検知可能とすることで、記録紙の色度や色度ムラによる計測情報への影響を高精度に補正可能となる。

また、本出願に係わる第４の発明によれば、色度パッチ列の色度情報に含まれる、記録紙の地の色度や色度ムラによる計測情報への影響を補正した上で、画像形成装置の色度補正を行うことが可能となる。

また、本出願に係わる第５の発明によれば、使用する前記検知手段を共通化することで、それぞれの検知手段で取得した情報の比較が容易になることや、コストダウンが可能となる。

また、本出願に係わる第６の発明によれば、記録媒体転写前に配置する検知手段が幾つかの役割を担うことで、使用する検知手段を減らすことができ、コストダウンが可能となる。

（実施例１）
以下、本発明を画像形成装置に適用した第1実施例について図1〜を用いて具体的に示す。

図1にカラーセンサS1、S2を含む、画像形成装置を示す。

図1に示す通り、カラーセンサS1は、転写前の搬送ローラ対57と59の間における記録紙搬送部に設置され、カラーセンサS2は、定着後の記録紙搬送経路69内における記録紙搬送部に設置される。

カラーセンサを使用する色度補正モードが作動すると、給紙ローラ54から給紙された記録紙が、転写前の搬送ローラ対57と59の間における記録紙搬送部を通過する際に、カラーセンサS1により記録紙の色度が計測される。その際カラーセンサS1が計測する場所は、色度補正モードで使用される色度パッチ列が印字されてカラーセンサS2が計測する場所と同じ位置とする。カラーセンサS1が計測する、色度パッチが印字予定の場所を鎖線で図2(b)に示す。また、カラーセンサS1が計測した記録紙の色度と色度ムラを含んだ、白紙の色度データを図2(a)に示す。

カラーセンサS1の前を通過した記録紙は、2次転写部60において色度補正モードで使用される色度パッチが印字され、定着器61で定着された後、定着後の記録紙搬送経路69内における記録紙搬送部でカラーセンサS2により記録紙に印字された色度パッチの色度データが計測される。その際カラーセンサS2が計測する場所は、カラーセンサS1が計測する場所と同じ位置とする。カラーセンサS2が計測する色度パッチ列を図3(b)に示し、計測した色度データを図3(a)に示す。

カラーセンサS2で得られた色度データには、記録紙に印字された色度パッチの色度情報の他に、記録紙の地の色度や色度ムラ情報も含まれる。そこで、カラーセンサS2で得られた色度データからカラーセンサS1で得られた色度データを差し引くことで、記録紙の地の色度や色度ムラによる計測情報への影響を補正することが可能となる。しかも同一記録媒体の同一個所を計測して比較するので高精度の補正が可能となり、画像形成装置の色度補正の精度向上が可能となる。

（実施例２）
実施例１においての形態は、記録紙転写前に配置されるセンサとして、記録紙定着後に配置されるカラーセンサと同じ物を使用することを特徴としたが、記録紙の色度や色度ムラを計測する以外に記録紙の種類を検知する機能を兼ねた検知手段であってもよい。

（実施例３）
実施例１、実施例２の画像形成装置の色度補正モードにおける、ワークフローの例を図４に示す。

まず、記録紙転写前に配置されたカラーセンサ(1)により計測された記録紙の地の色度や色度ムラデータをD1とし、記録紙定着後のカラーセンサ(2)により計測された記録紙の色度パッチの色度データと記録紙の地の色度や色度ムラデータが合わさったものをD2とする。

次に、記録紙の地の色や色度ムラによる、色度パッチの色度データへの影響を補正する為に、D2からD1のデータを差し引きD3と定義し、D3を画像形成装置が定めている理想の色味情報D4と差分を取ることにより、画像形成装置が補正すべき色味補正量D5が求まる。よってD5の情報を用いることで画像形成装置の色味補正を実行する構成とする。

実施例１ 本体断面図。 実施例１ 記録紙の色度データと色度パッチ印字予定場所。 実施例１ 記録紙の色度データと色度パッチ列。 実施例１、２ 色度補正のワークフロー。 従来例 本体断面図。 従来例 色パッチ。 従来例 カラーセンサ部断面。 従来例 理想のパッチ色度。 従来例 理想の白色度。 従来例 実際の白色度。 従来例 実際のパッチ色度 従来例 基準点からの距離と白色度の差。

符号の説明

P 記録媒体
40 マルチ給紙部
41 マルチ給紙トレー
42 マルチ給紙ローラ
50 感光ドラム
51 レーザスキャナ装置
52 中間転写ベルト
53 給紙カセット
54 給紙ローラ
55 フィード・リタードローラ
56、57、70 搬送ローラ対
59 レジストローラ対
60 2次転写部
60a 2次転写ローラ
61 定着器
62、63、65、68 排紙ローラ対
64、66 排紙トレー
67 フラッパ
69 搬送路
S1 カラーセンサ
S2 カラーセンサ
70 色度パッチ印字範囲
71 色度パッチ
80、81 色度パッチ

Claims (6)

1. １つ以上の露光装置と１つ以上の電子写真プロセスユニットを用いてトナー画像形成を行い、記録媒体上へトナー画像を転写後、記録媒体上トナー画像に定着器を用いて熱と圧力を与えることにより記録媒体へトナー画像を定着する画像形成装置で、
   記録媒体転写前の記録媒体搬送路に、記録媒体の色度及び色度ムラを検知する手段と、
   記録媒体定着後の記録媒体搬送路に、記録媒体上に形成されたパッチ列の色度と記録媒体の色度及び色度ムラを検知する手段
   を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段と、記録媒体搬送方向に対して垂直方向への記録媒体幅方向で同じ位置を検知する配置であることを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段と、記録媒体搬送方向に対して記録媒体の同じ位置を検知する配置であることを特徴とするカラー画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段は、記録媒体転写前の前記検知手段が計測した情報を元にして、記録媒体の色度や色度ムラによる計測情報への影響を補正することを特徴とするカラー画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体定着後に配置された前記色度検知手段と同じ検知装置であることを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において記録媒体転写前に配置された前記検知手段は、記録媒体の種類を検知する検知手段も兼ねていることを特徴とするカラー画像形成装置。

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