JP2009048190A - カラー電子写真におけるような表面上のマーキング材料を測定するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】印刷装置において光センサアレイによる不良画素の検出精度を向上させる。
【解決手段】実質的に光沢のある画像形成表面から反射される光を受け取るように配置された少なくとも１つの光センサアレイを備える印刷装置の動作方法であって、第１カラーの複数のパッチを画像形成表面上に配置するステップと、第２カラーの複数のパッチを画像形成表面上に配置するステップと、画像形成表面から正反射した光を基に第１カラーについて効果的に補色する第１フィルタカラーへとフィルタをかけて第１組のデータを記録するステップ３０４と、画像形成表面から反射した光を基に第２カラーについて効果的に補色する第２フィルタカラーへとフィルタをかけて第２のデータを記録するステップ３０４と、前記第１組のデータおよび前記第２組のデータのうちの少なくとも１つを適用して、個々の光センサについてゲイン関数を導出するステップ３０６とを含む。
【選択図】図３

Description

本開示は、例えば、静電写真または電子写真の画像形成部材上のトナー粒子の濃度を測定する際に見られるような、表面上のマーキング材料を測定するためのシステムに関する。

静電写真または電子写真複写機、プリンタ、およびデジタル画像形成システムは一般に、画像形成部材上に静電潜像を記録する。この静電潜像は、複写されることになるドキュメント内に含まれる情報範囲に対応する。この様なシステムの１つのタイプでは、均一の電荷が光導電性部材上に置かれ、光導電性部材の部分が走査レーザまたは他の光源によって放電されて、潜像を生成する。次いで、この潜像は、例えばトナー粒子などの着色剤を含む現像剤と接触することによって現像される。トナー粒子は電荷を帯びており、潜像に関係した静電界によってトナー供給部から引き離され、潜像の方に引き寄せられて、それによって画像形成部材上にトナー画像を形成する。トナー画像は、引き続いてプリントシートなどの物理媒体に転写される。その上にトナー画像を有するプリントシートは、次いで永久的にトナー画像をプリントシートに付着させるために定着ステーションに進む。

マルチカラー電子写真プリントでは、それぞれのカラーごとに対応する複数の潜像が、１つまたは複数の光導電性表面上に記録される。各カラーごとの静電潜像は、そのカラーのトナーによって現像される。その後に、各カラー画像は最終的に他のトナー画像と共にプリントシートに重ね合わせた位置合わせで転写され、例えばこのプリントシート上に複数層のトナー画像を生成する。この複数層のトナー画像が永久的にこのプリントシートに付着されて完成プリントを形成する。

任意の印刷装置では、出力プリントの特性がモニタされることによってフィードバックシステムを設定することが望ましく、装置の挙動が、任意の検出されたプリント欠陥を相殺するようにモニタされる。米国特許出願公開第２００７／０００３３０２号では広範囲のフィードバックシステムについて記載しており、デジタル複写機においてハードコピー画像を記録するために使用される分解能および特性において同程度の入力スキャンハードウェアを用いて、画像（テスト画像または印刷されることになる画像）が感光体の画像形成表面から詳細に記録される。光センサアレイが、感光体に向かって配置されていて、テスト画像の生成に応じて実際のトナー分布を記録する。

米国特許出願公開第２００７／０００３３０２号明細書

しかし、上記出願において言及するように、トナーを基にしたテストパターンの読み取りの際、特にトナー濃度が高い領域で正反射光を使用しようとするときに、トナー濃度の空間的変動(spatial variation)に対する測定の感度が増加するという実際の問題がある。

一態様によれば、印刷装置の動作方法が提供される。この印刷装置は、実質的に光沢のある画像形成表面を有する部材と、画像形成表面から反射される光を受け取るように配置された少なくとも１つの光センサアレイとを含む。第１カラーの複数のパッチが画像形成表面上に配置されて、各パッチは、事前設定された目標濃度を有し、各パッチは、受像体を横断して延在する。第２カラーの複数のパッチが画像形成表面上に配置されて、各パッチは、事前設定された目標濃度を有し、各パッチは、受像体を横断して延在する。画像形成表面から反射した光を基にした第１組のデータが記録されて、この光は、実質的に完全に正反射され、前記第１カラーについて効果的に補完する第１フィルタカラーへとフィルタをかけられる。画像形成表面から反射した光を基にした第２組のデータが記録されて、この光は、実質的に完全に正反射され、前記第２カラーについて効果的に補完する第２フィルタカラーへとフィルタをかけられる。第１組のデータおよび第２組のデータのうちの少なくとも１つが用いられて、少なくとも１つの光センサアレイ中の少なくとも１種類の個々の光センサに対してゲイン関数が導出される。

図１は１つのタイプのカラープリンタの基本的要素の簡略正面図であり、ここで開示する実施形態が利用可能な状況を示している。具体的には、「イメージオンイメージ」電子写真カラープリンタが示されており、そこでは原色カラー画像が連続して感光体ベルト上に蓄積され、蓄積され重ねられた画像が、フルカラー画像として出力シートに直接一度に転写される。

図１のカラープリンタは、ベルト感光体１０の形をなす受像体を含み、ベルトに沿って一連のステーションが配置され、電子写真の技術分野では一般によく知られている、印刷されるそれぞれの原色に対して１組である。例えば、感光体１０上にシアンの色分解画像を配置するには、電荷コロトロン１２Ｃ、画像形成レーザ１４Ｃ、および現像ユニット１６Ｃが使用されている。例えば、引き続き色分解するために、同等の要素１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃ（シアン用）、１２Ｍ、１４Ｍ、１６Ｍ（マゼンタ用）、１２Ｙ、１４Ｙ、１６Ｙ（イエロー用）、および１２Ｋ、１４Ｋ、１６Ｋ（ブラック用）が設けられている。連続して各色ごとの画像が感光体１０の表面に重ね合わせに蓄積され、次いで組み合わされたフルカラー画像が転写ステーション２０で出力シートに転写される。次に出力シートは、電子写真でよく知られているように定着器３０に通される。この実施形態では、感光体１０が「画像形成表面」と考えることができ、任意の種類のトナーは「マーキング材料」と考えることができる。とはいえ、これらの用語はイオノグラフィ、液体電子写真、インクジェット、オフセット印刷等などの任意のマーキング技術に当てはめることが可能であり、画像形成表面は各種のマーキング技術に応じて任意の種類の中間部材またはプリントシートでもよい。

図１では、一般に「モニタ」５０と呼ばれてよいものも示し、これは制御デバイス５４にフィードバックできる。モニタ５０は感光体１０に生成された画像について測定することができる。そこから集められた情報は、プリンタの動作の制御のために制御デバイスによってリアルタイムフィードバックループであれ、オフライン較正プロセスであれ、また位置合わせシステム等であれ様々な方法に用いられる。

図２は感光体１０の画像形成表面上の画像を記録するモニタ要素５０の簡略正面図である。モニタ５０は、移動する感光体１０上の事前設定された範囲に光を照射する光源６０と、感光体１０から反射した光を記録する全体的に６２として表された光センサアレイとを含む。光センサアレイ６２の前にＳｅｌｆｏｃ（登録商標）レンズなどの結像レンズ６４が設置されてもよい。図示するように、感光体１０の表面に対する光源６０の照射角度Φは、感光体１０の表面に対する光センサアレイ６２の検出角度Φに等しい。つまりこの様に、光センサアレイ６２は、実質的に感光体１０の表面から反射した正反射光のみ受け取る。

見て分かるように、この実施形態では、６６Ｒ、６６Ｇおよび６６Ｂと印された３つの平行な光センサのリニアアレイ（図２で見ると頁内の奥行き方句に延在している）が設けられている。各アレイはそれぞれレッド、グリーンおよびブルーの光の「フィルタカラー」を受け入れるためにそれに付随したフィルタを有する。（やはり「フィルタをかけた光」または「フィルタカラー」の注釈の下の代替的実施形態では、単一の光センサのリニアアレイ、ならびに、各光源がレッド、グリーン、ブルーなどの特定の色の光を放射する、ＬＥＤなどの複数の選択可能な光源が設けられてもよい。）各アレイ中の各光センサのサイズは印刷装置によって感光体（または他の画像形成部材）上に配置可能な画素のサイズと同程度であり、したがって１つの光センサに関する任意の検出された画像欠陥は、印刷装置によって生成された画素に「一致」し得るもので、それによって例えばＬＥＤアレイ中の個々の特定したＬＥＤまたはインクジェット印刷システム中のイジェクタを修正可能である。

感光体１０の一般的な設計の多くは「光沢がある」と特徴付けることができる。ここで使用されるように、用語「光沢がある」は、表面から相対的にほとんどの光が拡散反射していないことを意味するものとする。つまり光源と光センサアレイが図２に示したように配置される場合、検出された光はほとんど完全に正反射されると無理なく言える。しかし任意の量のトナーが感光体表面に配置されると、表面の色が効果的に変化するだけでなく反射される光の特性もまた変化する。つまり裸の感光体は光沢があるのに対して、未定着トナー層の光学的粗さは、その表面に様々な程度の拡散をもたらす。トナー層の拡散特性は、光センサアレイ６２によって検出されることとなる光沢表面からの正反射光に、トナー層からの拡散反射光を混合させることになる。

全体的に「正反射」システム中への予測できない量の拡散反射光の混合が、全体の画像品質制御システムの性能に影響する可能性がある誤差の原因である。感光体１０上の所定の点から反射した拡散反射光は、直接その点に対応する個々の光センサだけでなく、その点から様々な距離にあるアレイにおいて隣接する光センサにも向かう可能性がある。

図３は、前述した装置と共に用いられる較正方法を示すフローチャートであり、全体のシステムに対して周期的に、あるいは必要に応じて較正動作を行なわせるものである。一実施形態において図示したステップは、特定の光センサに関するオフセットおよびゲインを決定するようにアレイ中の各光センサについて個別に適用される。つまり光センサからの後続の信号について実行される信号修正は典型的にその光センサだけに対して適用される。

ステップ３００では「プロファイル」（アレイ中のそれぞれ個別の光センサからの読み取り）が光をオフにして取得されて、所定の色のそれぞれ個別の光センサについてのオフセットを決定する。この実施形態では、全て取得について、多くのスキャンラインが取得され、その結果が平均化されて熱的ノイズを除去する。複数の光センサのリニアアレイを有する一実施形態では、このライトオフプロファイルが各アレイについて別個に取得される。

ステップ３０２では、光オンの状態で裸の感光体ベルトのプロファイルが取得される。このプロファイルは、ベルトを横断する方向についての、反射率変動（通常非常に少ない）、ランプ変動、および応答性変動の任意の影響を含む各光センサのゲインを決定するために上記光オフ取得と共に使用される。次いで、全ての後続の取得が、画素ごとのオフセットおよびゲインについて修正される。上述したオフセットプロファイルと同様に、光センサの複数のリニアアレイを有する実施形態では、ゲイン修正プロファイルが各アレイについて別個に取得される。

ステップ３０４では、一連のシアンのハーフトーンパッチが感光体上で現像され、次いで、補色(complementary-color)アレイ（この場合赤色アレイ６６Ｒ）に対応するチャネルだけを使用して記録される。各パッチに対応する信号は、トナーによって覆われていない感光体表面の量に比例して、例えば１０％被覆度パッチは最大信号の約９０％を有することになる。被覆度の量に正比例する少量の拡散反射光があっても、補色光の使用はこのノイズ源を最小にする傾向がある。

図４は、それぞれＴで示される一連のハーフトーンパッチを示す平面図であって、それぞれ１組の目標ハーフトーン値に相当し、それぞれが感光体１０を横断して延在しており、このことはステップ３０４で説明した試験でそれぞれの単色について適用する。図示する実施形態では各色について、１０％、２０％等の目標濃度の９パッチＴが作製されており、それぞれが感光体１０を横断して延在し、これにより６６Ｇ等の各光センサアレイの全長に一致している。

図３に戻ると、ステップ３０４でのようなパターンを形成し、少なくとも実質的に補色を用いて記録するこのプロセスが他の色についても繰り返される。つまり一実施形態ではマゼンタおよびイエローの組のパターンが感光体１０上に生成されて、そのそれぞれがブルー光センサを介して測定される。また、この実施形態では、ブラックの組のパターンがレッド光センサを介して測定される。代替的実施形態では、ブルーフィルタをかけた光センサがイエローパターンを測定し、レッドフィルタをかけた光センサがシアンパターンを測定し、任意の組の光センサ（利用できる場合はフィルタをかけない「白色」光センサを含む）がブラックパターンを測定するのに使用されてよい。

ステップ３０６では、信号対トナー被覆度の曲線がアレイ中の各光センサについて決定される。概略的に言うと、この曲線は、より広範囲なプリンタの制御システムにおけるマニフェストとして、階調応答曲線（ＴＲＣ）に関するアルゴリズム、または、特定色について配置されたトナー量と画像形成表面または結果としてのプリントの暗さとの関係に影響を及ぼすために用いることができる。異なる曲線が所定のアレイ中の複数の光センサのそれぞれについて、あるいは所定のアレイ中の光センサの全てについて取得され、これにより出力プリント中に筋(streak)を生じる「不良」画素の位置特定、分離および補正を容易にする。

本実施形態では、特に正反射光と拡散反射光が所定の光センサアレイに沿って類似のプロファイルを持たない場合に、光センサ６６Ｒ、６６Ｂ、６６Ｇが正反射モードで使用されて、どれだけの感光体１０が裸であるかを検出して、任意の拡散反射光の影響を最小にする。原色パターンを測定する際に補色光センサを使用すると、１つの色の光だけ各光センサに通過させることができ、各光センサは、トナーから反射された光の補色に対してフィルタをかけられるので、任意の拡散反射光はほとんど完全に検出から排除される。図２を参照すると、結像レンズ（Ｓｅｌｆｏｃ（登録商標）レンズ）６４を用いることで、正反射であれ拡散であれ光は感光体１０上の１つの小さな範囲から１つの光センサに隣接の小さな範囲からの混合を伴わずに到達することになる。感光体１０上のトナー層からの拡散光によって引き起こされる誤差は、正反射のみの較正方法を用いると拡散光はゼロであるという仮定に関係する。対照的に較正に白色光だけを用いると、トナー被覆度変動と拡散／正反射不均一性変動を区別することができないことになる。

較正によって引き起こされる他のより微妙な応答誤差が本開示のシステムによって取り除かれる。図５は、図２に示したシステム中の光の挙動を図示する概略図であり、上述した方法によって取り除ける較正誤差の他の原因を説明している。公知のように、Ｓｅｌｆｏｃ（登録商標）レンズなどの結像レンズ６４は、小さなレンズの配列を含む。光が感光体１０上の点Ｘから正反射される場合、点Ｘに向けられるランプ６０からの最初の光は、点Ｘに向けて細くなる、比較的大きなランプ６０のサイズの太い端部を有する錐体Ｃと考えてよい。完璧な場合は、白色光を用いてもＸから反射される光は最小ロスで結像レンズ６４を透過する。しかし、結像レンズ６４内で１つまたは複数の小さいレンズの中に、Ｘ点からレンズ６４を介してセンサアレイ６２に至る「完全にまっすぐな」光路に対して傾斜があると、その結果は、全錐体Ｃのランプ６０から点Ｘに至る正反射光の一部のＣ’だけが、光センサアレイ６２の位置でいくつかの光センサに集光されることになる。しかし、完全な錐体Ｃに対する錐体Ｃ’についての正反射光のこの減少は、言明したように拡散光によるものでない。つまり実際にあるものより少ない正反射光が長期に及ぼす影響としては、（図４の様々なパッチによって表されたように）種々のレベルのトナー被覆度で正反射光対拡散光の真の割合を歪めることになる。

正反射光が補色フィルタをかけた光を用いて測定されるという本開示の手法は、小さいレンズの傾斜を原因とする誤差を取り除く。図３のステップ３０６の部分のように、１００％被覆度パッチについて光センサによって取得されたプロファイルが、裸の感光体１０の光センサ６２によって取得されたプロファイルに対して正規化されることになる。被覆度パッチによって散乱される拡散光と感光体からの正反射光の挙動に差があるために、正規化プロセスにより、１００％被覆度パッチの正規化されたプロファイル中に正反射光の小レンズ誤差を生じさせることになる。しかし、１００％被覆度パッチによって拡散反射される光は光センサのフィルタカラーに対し補色なので、この光センサによって獲得される全光量は、裸の感光体ベルトから正反射された全獲得光に比べて小さいことになり、したがって正規化プロセスによって生じた誤差は全信号範囲の非常に小さな部分であることになる。

本システムによって取り除かれる誤差のもう１つの原因は、６０のような通常のランプが長さに沿って変化する光学特性を有するという事実に関係がある。図６は、（図２で見ると紙面の奥行き方向に延在する）単一のランプ６０に関する典型的なプロファイルを示す。様々な理由から、例えば蛍光灯の異なる部分の光学特性は、ランプ６０に関する異なる形状の曲線Ｓ、Ｄによって示されるように、正反射表面対拡散表面について異なる反射力になる。正反射光は補色フィルタをかけた光を用いて測定されるという本開示の手法は、このランププロファイルを原因とする誤差を取り除く。

１つのタイプのカラープリンタの基本的要素の簡略正面図である。 感光体の画像形成表面上の画像を記録するモニタ要素の簡略正面図である。 図１および図２の装置を用いての較正方法を示すフローチャートである。 受像体を横断して延在する一連のハーフトーンパターンを示す平面図である。 感光体の画像形成表面上の画像を記録するモニタ要素の簡略正面図であって、１つのタイプの較正誤差の原因を示している。 ランプ長さの異なる部分に関する典型的なプロファイルを有するランプ単体の図である。

符号の説明

１０ ベルト感光体、１２Ｃ 電荷コロトロン、１４Ｃ 画像形成レーザ、１６Ｃ 現像ユニット、２０ 転写ステーション、３０ 定着器、５０ モニタ、５４ 制御デバイス、６０ 光源、６２ 光センサアレイ、６４ 結像レンズ、６６Ｒ 光センサリニアアレイ、６６Ｂ 光センサリニアアレイ、６６Ｇ 光センサリニアアレイ。

Claims (4)

1. 実質的に光沢のある画像形成表面を有する部材と、前記画像形成表面から反射される光を受け取るように配置された少なくとも１つの光センサアレイとを備える印刷装置の動作方法であって、
   第１カラーの複数のパッチを前記画像形成表面上に配置するステップであって、各パッチが、事前設定された目標濃度を有し、各パッチが、前記受像体を横断して延在するステップと、
   第２カラーの複数のパッチを前記画像形成表面上に配置するステップであって、各パッチが、事前設定された目標濃度を有し、各パッチが、前記受像体を横断して延在するステップと、
   前記画像形成表面から反射した光を基にした第１組のデータを記録するステップであって、前記光が、実質的に完全に正反射され、前記第１カラーについて効果的に補色する第１フィルタカラーへとフィルタをかけられるステップと、
   前記画像形成表面から反射した光を基にした第２のデータを記録するステップであって、前記光が、実質的に完全に正反射され、前記第２カラーについて効果的に補色する第２フィルタカラーへとフィルタをかけられるステップと、
   前記第１組のデータおよび前記第２組のデータのうちの少なくとも１つを適用して、少なくとも１つの光センサアレイ中の複数の個々の光センサの少なくとも１についてのゲイン関数を導出するステップとを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記パッチを形成するマーキング材料がトナーであることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記画像形成表面を有する前記部材が受像体であることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記第１組のデータおよび前記第２組のデータをＴＲＣアルゴリズムに適用するステップをさらに含むことを特徴とする方法。

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