JP2009276394A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真法を用いた画像形成装置に関し、特に画像形成装置における出力画像の濃度補正方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus using electrophotography, and more particularly to a density correction method for an output image in the image forming apparatus.
電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、装置起動時或いは画像濃度を適正に設定するためのモード(キャリブレーションモード)が設定されたとき、トナー担持体上に直接トナーを転写して濃度補正パターン(基準画像)を形成し、その濃度を検出して濃度補正を行うのが一般的である。例えばカラー画像形成装置の場合、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各画像形成部により像担持体上に各色の基準画像が形成され、中間転写ベルト等のトナー担持体上に転写された基準画像の濃度を検知手段により検知して濃度補正を行う。 In an image forming apparatus using an electrophotographic process, the density is corrected by transferring the toner directly onto the toner carrier when the apparatus is activated or when a mode (calibration mode) for setting the image density appropriately is set. It is common to form a pattern (reference image), detect the density, and perform density correction. For example, in the case of a color image forming apparatus, a reference image of each color is formed on an image carrier by magenta, cyan, yellow, and black image forming units, and the reference image transferred on a toner carrier such as an intermediate transfer belt The density is corrected by detecting the density by the detecting means.
画像濃度の調整方法としては、検知された画像濃度に基づいて感光体の帯電電位、現像バイアス電位、露光装置による露光量等を調整する方法が挙げられるが、カラー画像形成装置においては、キャリブレーションは色味を合わせる重要な役割を果たしており、高濃度部(ソリッド領域)とハーフトーン濃度部(中間調領域)とを含む画像を安定して高品質に出力するためには、高濃度及びハーフトーンの両方の補正精度を向上させることが必要である。 Examples of the image density adjustment method include a method of adjusting the charging potential of the photosensitive member, the developing bias potential, the exposure amount by the exposure device, and the like based on the detected image density. In the color image forming apparatus, calibration is performed. Plays an important role in matching colors. In order to output an image including a high density part (solid area) and a halftone density part (halftone area) stably with high quality, high density and half It is necessary to improve the correction accuracy of both tones.
そこで、高濃度及びハーフトーンの濃度補正の精度を高める方法が提案されており、例えば特許文献1には、第1のサンプル画像の濃度測定結果を用いて露光量を決定するとともに、第2のサンプル画像の濃度測定結果を用いて現像バイアスの印加条件を決定する画像形成装置が開示されている。また、特許文献2には、1種類のパッチ画像(基準画像)の濃度検知結果と、予め記憶されたベタ画像とハーフトーン画像の濃度特性の関係とを用いて現像バイアスと露光量を制御する濃度調整方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1の方法では、常に露光量及び現像バイアスの印加条件の両方が調整されるため、濃度調整時間が長くなって画像形成効率が低下するという問題点があった。また、特許文献2の方法では、画像形成効率の低下は抑制されるものの、ベタ画像とハーフトーン画像の濃度特性の関係は常に一定であるとは限らないため、環境条件や現像剤の劣化等により濃度特性の関係が変化した場合は高精度の濃度補正が困難であった。
However, the method of
本発明は、上記問題点に鑑み、濃度補正時間を極力短くすることにより画像形成効率を低下させず、且つ高濃度及びハーフトーンの濃度補正の精度も維持可能な画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides an image forming apparatus capable of maintaining the accuracy of high density and halftone density correction without reducing the image forming efficiency by shortening the density correction time as much as possible. Objective.
上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、該露光装置により形成された静電潜像を現像する現像装置とを含む画像形成部と、該画像形成部により形成された濃度補正パターンの濃度を検知する検知手段と、該検知手段の検知結果に基づいて前記露光装置の露光量及び前記現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を調整して濃度補正を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記露光装置の露光量を一定とし、前記現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更して濃度の異なる2種類の濃度補正パターンを複数組形成するとともに、前記制御手段は、各濃度補正パターンの濃度検知結果に基づいていずれか一方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度となる第1現像バイアスレベルを仮設定し、該第1現像バイアスレベルにおける他方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度範囲である場合は現像バイアスを第1現像バイアスレベルに設定し、他方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度範囲でない場合は現像バイアスを2種類の濃度補正パターンのうち高濃度パターンが目標濃度となる第2現像バイアスレベルに再設定した後、前記露光装置の露光量を段階的に変更して低濃度パターンを複数形成し、該低濃度パターンの濃度検知結果に基づいて低濃度パターンが目標濃度となる露光量を設定することを特徴としている。 To achieve the above object, the present invention provides an image carrier, an exposure device that forms an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing device that develops the electrostatic latent image formed by the exposure device. Including an image forming unit, a detecting unit that detects the density of a density correction pattern formed by the image forming unit, and an exposure amount of the exposure apparatus and a developing unit that are applied based on a detection result of the detecting unit And an image forming apparatus including a control unit that adjusts a developing bias application condition to perform density correction, and sets the exposure amount of the exposure apparatus to be constant, and sets the developing bias application condition applied to the developing apparatus in a stepwise manner. To form a plurality of sets of two types of density correction patterns having different densities, and the control means determines whether the density of one of the density correction patterns is equal to the target density based on the density detection result of each density correction pattern. A first development bias level is temporarily set, and when the density of the other density correction pattern at the first development bias level is within a target density range, the development bias is set to the first development bias level, and the other density correction pattern is set. If the density is not within the target density range, the exposure bias of the exposure apparatus is changed stepwise after the development bias is reset to the second development bias level where the high density pattern of the two density correction patterns is the target density. A plurality of low density patterns are formed, and an exposure amount at which the low density pattern becomes the target density is set based on the density detection result of the low density pattern.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、現像バイアスが前記第1現像バイアスレベルに設定された場合は、前記第2現像バイアスレベルを再設定したと仮定したときの露光量の最適値を推定し、推定された最適値を次回の濃度補正時の初期露光量に設定することを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, when the developing bias is set to the first developing bias level, the control unit assumes that the second developing bias level is reset. An optimum value of the amount is estimated, and the estimated optimum value is set as an initial exposure amount at the next density correction.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、露光量と画像濃度との関係が現像バイアスレベル毎に記憶された露光量設定テーブルを用いて前記初期露光量を設定することを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus having the above configuration, the control unit sets the initial exposure amount using an exposure amount setting table in which a relationship between the exposure amount and the image density is stored for each development bias level. It is characterized by.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記露光装置の露光量を段階的に変更して形成された低濃度パターンの濃度検知結果を用いて前記露光量設定テーブルを上書き補正することを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, the control unit uses the density detection result of the low density pattern formed by changing the exposure amount of the exposure apparatus stepwise to store the exposure amount setting table. It is characterized by overwriting correction.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第1現像バイアスレベルは、2種類の濃度補正パターンのうち低濃度パターンの濃度が目標濃度となるように設定されることを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the first development bias level is set such that a density of a low density pattern of two types of density correction patterns becomes a target density.
本発明の第1の構成によれば、高濃度及び低濃度の濃度補正パターンの濃度検知結果を用いて現像バイアスの印加条件及び露光量が最適値に設定されるため、高濃度及びハーフトーン画像の濃度補正精度を高いレベルに維持することができる。また、現像バイアスレベルの調整だけでは不十分な場合のみ露光量が調整されるため、濃度補正時間を極力短縮して画像形成効率を向上させることができる。 According to the first configuration of the present invention, the development bias application condition and the exposure amount are set to the optimum values using the density detection results of the high density and low density density correction patterns. The density correction accuracy can be maintained at a high level. Further, since the exposure amount is adjusted only when the adjustment of the developing bias level is not sufficient, the density correction time can be shortened as much as possible to improve the image forming efficiency.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の画像形成装置において、現像バイアスが第1現像バイアスレベルに設定された場合は、第2現像バイアスレベルを再設定したと仮定したときの露光量の最適値を推定し、推定された最適値を次回の濃度補正時の初期露光量に設定することにより、次回の濃度補正時に第1現像バイアスレベルが仮設定されたとき、高濃度パターンも目標濃度と一致し易くなる。従って、露光量の調整が実行されにくくなるため濃度補正時間をより短縮することができる。 Further, according to the second configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first configuration, when the development bias is set to the first development bias level, it is assumed that the second development bias level is reset. When the first developing bias level is temporarily set at the next density correction by estimating the optimum value of the exposure amount at the time and setting the estimated optimum value as the initial exposure amount at the next density correction, The high density pattern also easily matches the target density. Accordingly, it is difficult to adjust the exposure amount, so that the density correction time can be further shortened.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成の画像形成装置において、露光量と画像濃度との関係が現像バイアスレベル毎に記憶された露光量設定テーブルを用いて初期露光量を設定することにより、より迅速かつ高精度な初期露光量の設定が可能となる。 According to the third configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the second configuration, the initial exposure is performed using the exposure amount setting table in which the relationship between the exposure amount and the image density is stored for each development bias level. By setting the amount, it is possible to set the initial exposure amount more quickly and with high accuracy.
また、本発明の第4の構成によれば、上記第3の構成の画像形成装置において、露光装置の露光量を段階的に変更して形成された低濃度パターンの濃度検知結果を用いて露光量設定テーブルを上書き補正することにより、濃度と露光量との関係が装置の使用環境等に応じた最新の情報に更新されるため、常に正確な露光量を推定可能となる。 According to the fourth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the third configuration, exposure is performed using the density detection result of the low density pattern formed by changing the exposure amount of the exposure apparatus stepwise. By overwriting and correcting the amount setting table, the relationship between the density and the exposure amount is updated to the latest information according to the use environment of the apparatus, so that an accurate exposure amount can always be estimated.
また、本発明の第5の構成によれば、上記第1乃至第4のいずれかの構成の画像形成装置において、濃度補正パターンのうち低濃度パターンの濃度が目標濃度となるように第1現像バイアスレベルを設定することにより、高濃度に比べて使用頻度の高い低濃度パターンを目標濃度に一致させてカラー画像の出力色をより安定させることができる。 According to the fifth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the first to fourth configurations, the first development is performed so that the density of the low density pattern among the density correction patterns becomes the target density. By setting the bias level, it is possible to make the output color of the color image more stable by matching the low density pattern, which is used more frequently than the high density, with the target density.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明のカラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a color image forming apparatus of the present invention. In the main body of the
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト8上に順次転写(一次転写)された後、二次転写ローラ9において用紙S上に一度に転写(二次転写)され、さらに、定着部7において用紙S上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が転写される用紙Sは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ対12bを介して二次転写ローラ9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのクリーニングブレード19が配置されている。
The paper S on which the toner image is transferred is accommodated in a
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光装置4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dは、感光体ドラム1a〜1dに対向配置された現像ローラ(現像剤担持体)を備え、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置3a〜3dの現像ローラにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When the start of image formation is input by the user, first, the surfaces of the
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラ6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。
After an electric field is applied to the
中間転写ベルト8は、従動ローラ10、駆動ローラ11及びテンションローラ20に掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、用紙Sがレジストローラ12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラ9へ搬送され、中間転写ベルト8とのニップ部(二次転写ニップ部)において用紙S上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Sは定着部7へと搬送される。
The
定着部7に搬送された用紙Sは、定着ローラ対13のニップ部(定着ニップ部)を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Sの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Sは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。用紙Sの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。
The sheet S conveyed to the fixing
一方、用紙Sの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した用紙Sの一部を一旦排出ローラ15から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Sは排出ローラ15を逆回転させることにより分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ9に再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次の画像が二次転写ローラ9により用紙Sの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
On the other hand, when forming images on both sides of the sheet S, a part of the sheet S that has passed through the fixing
画像形成部Pdの下流側且つ二次転写ローラ9の上流側直近には濃度検知センサ21が配置されている。濃度検知センサ21は、画像形成部Pa〜Pdにおいて中間転写ベルト8上に形成される濃度補正パターンに測定光を照射し、濃度補正パターンを構成する各パッチ画像からの反射光量を検出する。検出結果は受光出力信号として後述する制御部32に送信される。濃度検知センサ21としては、一般にLED等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。濃度補正パターンの濃度を測定する際、発光素子から中間転写ベルト8上の各パッチ画像に対し順次測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。
A
トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色のパッチ画像のトナー付着量(画像濃度)を検知し、予め定められた基準濃度と比較して露光量や現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。 When the toner adhesion amount is large, the reflected light from the belt surface is blocked by the toner, so that the light reception amount of the light receiving element is reduced. On the other hand, when the adhesion amount of toner is small, conversely, the amount of reflected light from the belt surface increases, resulting in an increase in the amount of light received by the light receiving element. Therefore, the toner adhesion amount (image density) of the patch image of each color is detected from the output value of the received light signal based on the received reflected light amount, and the exposure amount and the development bias characteristic value are compared with a predetermined reference density. By adjusting, density correction is performed for each color.
濃度検知センサ21は、測定対象物までの距離を厳密に規定しておく必要があるため、図1に示すように、中間転写ベルト8表面までの距離変動の少ない駆動ローラ11に対抗するような位置に配置されており、中間転写ベルト8上の濃度補正パターンの形成位置に合わせて中間転写ベルト8の幅方向に位置決めされている。
Since the
なお、濃度検知センサ21は中間転写ベルト8上の濃度補正パターンを検知可能な他の位置に配置しても良いが、例えば二次転写ローラ9よりも下流側に配置した場合、画像形成部Pa〜Pdにより濃度補正パターンが形成されてから濃度検知が行われるまでの時間が長くなり、さらに濃度補正パターンが二次転写ローラ9と接触することにより濃度補正パターンの表面状態が変化するおそれもある。そのため、図1のように画像形成部Pdよりも下流側且つ二次転写ローラ9の接触位置よりも上流側に配置することが好ましい。
The
図2は、本発明のカラー画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図1と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置100は、画像形成部Pa〜Pd、画像入力部30、AD変換部31、制御部32、記憶部33、操作パネル34、定着部7、中間転写ベルト8及び濃度検知センサ21等を含む構成である。
FIG. 2 is a block diagram showing a control path of the color image forming apparatus of the present invention. Portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The
画像入力部30は、画像形成装置100がカラー複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するCCD等から構成される画像読取部であり、画像形成装置100が図1に示すようなカラープリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部30より入力された画像信号はAD変換部31においてデジタル信号に変換された後、記憶部33内の画像メモリ40に送出される。
When the
記憶部33は、画像入力部30から入力されAD変換部31においてデジタル変換された印刷画像データをページ単位で記憶する画像メモリ40、画像形成装置100の制御途中で発生した必要なデータや画像形成装置100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される読み書き自在のRAM(Random Access Memory)41、及び画像形成装置100の制御用プログラムや制御上の必要な数値等の画像形成装置100の使用中に変更されることがないデータ等が収められる読み出し専用のROM(Read Only Memory)42を備えている。
The
また、RAM41には、濃度入力値と実際の濃度出力値(センサ出力値)とを関連づけて記憶したγテーブルや、各濃度補正パターンの濃度と露光装置4の露光量レベルとの関係を、現像装置3a〜3dに印加される現像バイアスレベル毎に記憶した露光量設定テーブル等も格納されている。
Further, the
操作パネル34は、画像形成装置100の状態や画像形成状況や印刷部数を表示するとともに、タッチパネルとして両面印刷や白黒反転等の機能や倍率設定、濃度設定など各種設定を行う液晶表示部、印刷部数の設定や画像形成装置100がFAX機能を有する場合に相手方のFAX番号を入力等するためのテンキー、画像形成を開始するようにユーザが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ/クリアボタン、画像形成装置100の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられており、ユーザは操作パネル34を操作して指示を入力することで、画像形成装置100の各種の設定をし、画像形成等の各種機能を実行させる。
The
制御部32は、例えば中央処理装置(CPU)であり、設定されたプログラムに従って画像入力部30、画像形成部Pa〜Pd、定着部7、及び用紙カセット16(図1参照)からの用紙Sの搬送等を全般的に制御するとともに、画像入力部30から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光装置4は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム1a〜1d上に潜像を形成する。
The
さらに制御部32は、操作パネル34のキー操作等によりキャリブレーションモードが設定されると、濃度検知センサ21からの出力信号を受信し、濃度補正パターンの各パッチ画像のセンサ出力値を目標値と比較する機能、比較結果に応じて現像バイアスレベル、露光量レベルを調整することにより、各色について濃度補正を行う機能を有している。なお、キャリブレーションモードは、ユーザによるマニュアル設定の他、装置の電源ON時や所定枚数の画像形成処理が終了した時にも自動的に設定されるようにしてもよい。
Further, when the calibration mode is set by a key operation or the like on the
次に、本発明のカラー画像形成装置における濃度補正制御について説明する。図3は、第1実施形態の濃度補正制御を示すフローチャートである。図1及び図2を参照しながら、図3のステップに沿って現像バイアス及び露光量の設定手順について説明する。 Next, density correction control in the color image forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating density correction control according to the first embodiment. With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the developing bias and exposure amount setting procedure will be described along the steps of FIG.
先ず、ユーザの操作により、若しくは所定枚数印字後にキャリブレーションモードが設定されると、制御部32は濃度補正パターンの形成を指示する(ステップS1)。本発明の濃度補正制御に用いられる濃度補正パターンの一例を図4に示す。本発明では、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色について、濃度の異なる2種類(ここでは100%と30%)の濃度補正パターンを1組とし、現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更して複数組形成する。露光装置4の露光量レベルは前回のキャリブレーション時に設定されている露光量を用いる。
First, when the calibration mode is set by a user operation or after printing a predetermined number of sheets, the
現像装置3a〜3dの現像ローラには直流バイアスVdcに交流バイアスVacを重畳した現像バイアスが印加される。本実施形態では、直流バイアス値が250Vの場合を中心として、低電圧側に200V、150V、高電圧側に300V、350Vの計5段階に変更するものとし、説明の便宜上、直流バイアス値の低い側から現像バイアスレベルを−2、−1、0、1、2とする。なお、ここでは直流バイアス値を段階的に変更したが、直流バイアス値に代えて、或いは直流バイアス値と共に、交流バイアスのピークツーピーク値、周波数、Duty比の少なくとも1つを段階的に変更した現像バイアスレベルを設定しても良い。
A developing bias in which an AC bias Vac is superimposed on a DC bias Vdc is applied to the developing rollers of the developing
図4では、所定の現像バイアスレベル(例えば−2)における各色の濃度補正パターンを示しており、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの4色について100%と30%の2種類ずつ、計8個のパターンが形成されている。なお、現像バイアスレベルが−1、0、1、2の場合も図4と同様の濃度補正パターンが形成されるので、トータルで8×5=40個のパターンが中間転写ベルト8上に形成されることになる。濃度補正パターンの濃度設定は100%と30%に限らず、高濃度側を60〜100%、低濃度側を10〜50%の範囲内で設定しても良い。
FIG. 4 shows a density correction pattern for each color at a predetermined development bias level (for example, -2). For four colors of magenta, cyan, yellow, and black, two types of 100% and 30%, 8 types in total, are shown. A pattern is formed. Note that the density correction patterns similar to those in FIG. 4 are also formed when the development bias level is −1, 0, 1, and 2. Therefore, a total of 8 × 5 = 40 patterns are formed on the
次に、ステップS1で形成された濃度補正パターンの濃度を濃度検知センサ21により検知し(ステップS2)、低濃度パターン(30%)の画像濃度が目標濃度となるような現像バイアスレベル(以下、第1現像バイアスレベルという)を各色について仮設定する(ステップS3)。 Next, the density of the density correction pattern formed in step S1 is detected by the density detection sensor 21 (step S2), and a development bias level (hereinafter, referred to as a target density) at which the image density of the low density pattern (30%) becomes the target density. A first developing bias level is temporarily set for each color (step S3).
一例として、マゼンタにおける現像バイアスレベルと濃度補正パターンの濃度検知結果との関係を図5に示す。横軸に現像バイアスレベル、縦軸に画像濃度(ID;イメージデンシティ)をとってプロットすると、マゼンタの低濃度パターン(30%)の目標濃度(図の一点鎖線で表示)を0.5(ID)とした場合、図5から低濃度パターンの画像濃度(黒丸のデータ系列で表示)が0.5となる現像バイアスレベルは0であることがわかる。よって、マゼンタの第1現像バイアスレベルを0に仮設定する。 As an example, FIG. 5 shows the relationship between the developing bias level in magenta and the density detection result of the density correction pattern. When the development bias level is plotted on the horizontal axis and the image density (ID; image density) is plotted on the vertical axis, the target density (indicated by a one-dot chain line in the figure) of the low density pattern (30%) of magenta is 0.5 (ID). ), It can be seen from FIG. 5 that the development bias level at which the image density of the low density pattern (displayed in a black circle data series) is 0.5 is zero. Accordingly, the first developing bias level of magenta is temporarily set to 0.
なお、図5では低濃度パターンの目標濃度が測定値と一致しているため、低濃度パターンを形成した現像バイアスレベル(0)をそのまま第1現像バイアスレベルに仮設定したが、目標濃度が測定値と一致しない場合は、各測定値を通る曲線と目標濃度との交点における現像バイアスレベルを第1現像バイアスレベルに仮設定する。 In FIG. 5, since the target density of the low density pattern matches the measured value, the development bias level (0) on which the low density pattern is formed is temporarily set as the first development bias level as it is, but the target density is measured. If the values do not coincide with each other, the development bias level at the intersection of the curve passing through each measurement value and the target density is temporarily set to the first development bias level.
次に、仮設定された第1現像バイアスレベルにおいて、各色の高濃度パターン(100%)の画像濃度が目標濃度範囲に入っているか否かを判断する(ステップS4)。例えば高濃度パターン(100%)の目標濃度(図の破線で表示)を1.3(ID)とし、上下限範囲を±0.1とすると、図5から高濃度パターンの画像濃度(黒四角のデータ系列で表示)のうち現像バイアスレベル0における画像濃度(以下、画像濃度Aとする)は1.32であるため、マゼンタの高濃度パターンは目標濃度範囲に入っていることになる。そこで、マゼンタについては露光量を変更せずに、第1現像バイアスレベル(0)を本設定値とする(ステップS5)。同様に、他の色についても画像濃度Aが目標濃度範囲に入っている場合は、仮設定した第1現像バイアスレベルを本設定値として濃度補正制御を終了する。 Next, it is determined whether or not the image density of the high density pattern (100%) of each color is within the target density range at the temporarily set first development bias level (step S4). For example, if the target density (indicated by the broken line in the figure) of the high density pattern (100%) is 1.3 (ID) and the upper and lower limit range is ± 0.1, the image density (black square) of the high density pattern is shown in FIG. The image density at the development bias level 0 (hereinafter referred to as image density A) is 1.32. Therefore, the magenta high density pattern is within the target density range. Therefore, for magenta, the first developing bias level (0) is set to this set value without changing the exposure amount (step S5). Similarly, if the image density A is within the target density range for other colors, the density correction control is terminated with the temporarily set first developing bias level as the set value.
一方、ステップS4で画像濃度Aが目標濃度範囲に入っていない場合の例として、シアンにおける現像バイアスレベルと濃度補正パターンの濃度検知結果との関係を図6に示す。低濃度パターン(30%)の目標濃度を0.5とすると、図6から低濃度パターンの画像濃度が0.5となる現像バイアスレベルは0であることがわかる。そこで、第1現像バイアスレベルを0に仮設定して高濃度パターン(100%)の画像濃度Aが目標濃度範囲(1.3±0.1)に入っているか否かを判断すると、図6からAは1.15であり目標濃度範囲に入っていないことになる。 On the other hand, as an example of the case where the image density A is not within the target density range in step S4, FIG. 6 shows the relationship between the development bias level in cyan and the density detection result of the density correction pattern. Assuming that the target density of the low density pattern (30%) is 0.5, it can be seen from FIG. 6 that the development bias level at which the image density of the low density pattern is 0.5 is zero. Therefore, when the first developing bias level is temporarily set to 0 and it is determined whether or not the image density A of the high density pattern (100%) is within the target density range (1.3 ± 0.1), FIG. To A is 1.15, which is not within the target density range.
この場合(ステップS4でNO)は、高濃度パターンが目標濃度1.3となる現像バイアスレベル(以下、第2現像バイアスレベルという)を再設定する(ステップS6)。例えば図6ではAが1.3になる現像バイアスレベルは1.5であるから、第2現像バイアスレベルとして1.5(直流バイアス値で325V)を再設定する。 In this case (NO in step S4), the development bias level at which the high density pattern becomes the target density 1.3 (hereinafter referred to as the second development bias level) is reset (step S6). For example, in FIG. 6, since the developing bias level at which A becomes 1.3 is 1.5, 1.5 (DC bias value 325 V) is reset as the second developing bias level.
次に、露光装置の露光量(レーザ出力レベル)を変化させて、再設定された第2現像バイアスレベルでシアンについて図4に示すような濃度補正パターンを形成し(ステップS7)、濃度検知センサ21により濃度を検知する(ステップS8)。本実施形態では、半減光量(ドラム表面電位が1/2に減衰する光量)の3倍となるレーザ出力レベルを中心として、低出力側を2.8倍、2.6倍、高出力側を3.2倍、3.4倍とした計5段階に変更するものとし、説明の便宜上、低出力側から露光量レベルを−2、−1、0、1、2とする。 Next, the exposure amount (laser output level) of the exposure apparatus is changed to form a density correction pattern as shown in FIG. 4 for cyan at the reset second developing bias level (step S7), and the density detection sensor. The density is detected by 21 (step S8). In the present embodiment, the low output side is 2.8 times, 2.6 times, and the high output side is centered on the laser output level that is three times the half light amount (the light amount at which the drum surface potential is attenuated to 1/2). For convenience of explanation, the exposure level is set to −2, −1, 0, 1 and 2 from the low output side.
露光量レベルと濃度補正パターンの濃度検知結果との関係を図7に示す。図7から低濃度パターンの濃度が目標濃度となる露光量レベルは−1.5(半減光量の2.7倍)であることがわかる。そこで、シアンについては現像バイアスレベルを1.5(第2現像バイアスレベル)、露光量レベルを−1.5に本設定する(ステップS9)。 FIG. 7 shows the relationship between the exposure level and the density detection result of the density correction pattern. It can be seen from FIG. 7 that the exposure level at which the density of the low density pattern becomes the target density is −1.5 (2.7 times the half light amount). Therefore, for cyan, the development bias level is set to 1.5 (second development bias level) and the exposure level is set to -1.5 (step S9).
同様に、他の色についても画像濃度Aが目標濃度範囲に入っていない場合は、現像バイアスを第2現像バイアスレベルに再設定し、第2現像バイアスレベルで露光量レベルを5段階に変化させて濃度補正パターンを形成して濃度を検知するとともに、低濃度パターンが目標値となる露光量レベルを設定して濃度補正制御を終了する。 Similarly, when the image density A is not within the target density range for other colors, the development bias is reset to the second development bias level, and the exposure level is changed in five steps at the second development bias level. The density correction pattern is formed to detect the density, and the exposure level at which the low density pattern becomes the target value is set, and the density correction control is terminated.
上記手順で濃度補正を行うことにより、高濃度及び低濃度の濃度補正パターンの濃度検知結果を用いて現像バイアスレベル及び露光量レベルが最適値に設定されるため、高濃度及びハーフトーン画像の濃度補正精度を高いレベルに維持することができる。また、現像バイアスレベルの調整だけでは不十分な場合のみ露光量レベルが調整されるため、キャリブレーション時間を極力短縮して画像形成効率を向上させることができる。 By performing the density correction according to the above procedure, the development bias level and the exposure level are set to the optimum values using the density detection results of the high density and low density density correction patterns. The correction accuracy can be maintained at a high level. Further, since the exposure level is adjusted only when the adjustment of the developing bias level is not sufficient, the calibration time can be shortened as much as possible to improve the image forming efficiency.
なお、上記の制御例では、ステップS7において高濃度パターンと低濃度パターンからなる図4のような濃度補正パターンを形成したが、再設定された第2現像バイアスレベルでは高濃度パターンは目標濃度と一致しており、図7から明らかなように高濃度パターンは露光量の変動による濃度変化が僅かであるため、ステップS7では低濃度パターンのみ形成するようにしても良い。 In the above control example, the density correction pattern as shown in FIG. 4 including the high density pattern and the low density pattern is formed in step S7. However, at the reset second developing bias level, the high density pattern is the target density. As is clear from FIG. 7, the high density pattern has a slight change in density due to fluctuations in the exposure amount. Therefore, only the low density pattern may be formed in step S7.
次に、本発明の画像形成装置における第2実施形態の濃度補正制御について説明する。図8は、第2実施形態の濃度補正手順を示すフローチャートである。図1、図2及び図4〜図7を参照しながら、図8のステップに従いキャリブレーションの実行手順について説明する。 Next, density correction control of the second embodiment in the image forming apparatus of the present invention will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the density correction procedure of the second embodiment. A calibration execution procedure will be described in accordance with the steps in FIG. 8 with reference to FIGS.
本実施形態においては、第1実施形態の図3と同様に、ステップS4において高濃度パターン(100%)が目標濃度範囲に入っている場合、露光量を変更せずに第1現像バイアスレベルを本設定値とする(ステップS5)。例えばマゼンタの場合、ここまでに設定された状況は、図5から低濃度パターン(30%)が目標濃度0.5となる第1現像バイアスレベル(0)が仮設定され、このときの高濃度パターン(100%)の画像濃度Aは1.32であり、目標濃度範囲(1.3±0.1)の範囲内であったため第1現像バイアスレベルが本設定値とされている。なお、露光量は前回の設定値と同様である。 In this embodiment, as in FIG. 3 of the first embodiment, when the high density pattern (100%) is within the target density range in step S4, the first developing bias level is set without changing the exposure amount. This set value is set (step S5). For example, in the case of magenta, the situation set so far is that the first development bias level (0) at which the low density pattern (30%) becomes the target density 0.5 is temporarily set from FIG. Since the image density A of the pattern (100%) is 1.32 and is within the target density range (1.3 ± 0.1), the first developing bias level is set to this set value. The exposure amount is the same as the previous set value.
ここで、第2現像バイアスレベルを再設定して露光量を調整する制御を行ったと仮定する。図5から高濃度パターンが目標濃度1.3と一致する現像バイアスレベルは−1であるため、第2現像バイアスレベルを−1とし、露光量レベルを−2、−1、0、1、2の5段階に変化させた場合、露光量レベルと画像濃度との関係は図9のようになる。従って、低濃度パターンが目標濃度0.5と一致する露光量レベルは1となり、本来は露光量レベルが高めの設定である1の方が良かったことになる。 Here, it is assumed that the second developing bias level is reset and control for adjusting the exposure amount is performed. From FIG. 5, since the development bias level at which the high density pattern matches the target density 1.3 is -1, the second development bias level is set to -1, and the exposure amount level is -2, -1, 0, 1, 2. 9 is changed, the relationship between the exposure level and the image density is as shown in FIG. Therefore, the exposure amount level at which the low density pattern matches the target density of 0.5 is 1, and originally the exposure amount level of 1 which is a higher setting is better.
そこで、第2現像バイアスレベルを設定したと仮定したときの最適な露光量レベル(図9の例では1)を推定してRAM41等に記憶しておく(ステップS6)。そして、次回の濃度補正時には初期露光量レベルを1に設定して濃度補正パターンを形成し、同様に濃度補正制御を行う。
Therefore, the optimum exposure amount level (1 in the example of FIG. 9) when it is assumed that the second developing bias level is set is estimated and stored in the
これにより、次回の濃度補正時には低濃度パターンが目標濃度0.5となる第1現像バイアスレベル−1が仮設定され、初期露光量レベルが1であるため高濃度パターンも目標濃度1.3と一致する。従って、第1実施形態に比べて露光量レベルの調整が実行されにくくなるため、補正精度は維持しつつ濃度補正時間をより短縮することができる。なお、ステップS7以降の制御手順は第1実施形態のステップS6〜S9と同様であるため説明は省略する。 Thus, at the next density correction, the first development bias level −1 at which the low density pattern has the target density of 0.5 is provisionally set. Since the initial exposure amount level is 1, the high density pattern also has the target density of 1.3. Match. Therefore, the exposure level adjustment is less likely to be performed than in the first embodiment, and the density correction time can be further shortened while maintaining the correction accuracy. In addition, since the control procedure after step S7 is the same as that of step S6 to S9 of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
露光量レベルの推定は、各色の濃度補正パターンの濃度と露光量レベルとの関係を現像バイアスレベル毎に記憶した露光量設定テーブルを用いて行うことができる。また、露光量レベルを段階的に変更した濃度補正パターンを実際に形成し、その濃度を検知して露光量レベルの調整が行われた場合、検知結果を用いて露光量設定テーブルを上書き補正することにより、濃度と露光量レベルとの関係が装置の使用環境等に応じた最新の情報に更新されるため、常に正確な露光量レベルを推定可能となる。 The exposure level can be estimated using an exposure setting table that stores the relationship between the density of the density correction pattern of each color and the exposure level for each development bias level. Further, when the density correction pattern in which the exposure level is changed stepwise is actually formed, and the exposure level is adjusted by detecting the density, the exposure setting table is overwritten and corrected using the detection result. As a result, the relationship between the density and the exposure level is updated to the latest information according to the use environment of the apparatus, and therefore it is always possible to estimate the accurate exposure level.
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては低濃度パターンの目標濃度(0.5)及び高濃度パターンの目標濃度範囲(1.3±0.1)を各色について同一としたが、目標濃度及び目標濃度範囲は各色に対し個別に設定されていても良い。また、現像バイアスレベル及び露光量レベルは5段階に限らず、複数段階であれば4段階以下としても良いし、6段階以上としても良い。現像バイアスレベル又は露光量レベルが多段階になるにつれて、対応する画像濃度との関係を精確に把握できる反面、形成される濃度補正パターンの数も多くなるため濃度補正に要する時間も長くなる。従って、上記実施形態のように5段階程度が好ましい。 In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the target density (0.5) of the low density pattern and the target density range (1.3 ± 0.1) of the high density pattern are the same for each color, but the target density and the target density range are the same. It may be set individually for each color. Further, the development bias level and the exposure amount level are not limited to five stages, and may be four stages or less as long as there are a plurality of stages, or six stages or more. As the development bias level or the exposure amount level becomes multistage, the relationship with the corresponding image density can be accurately grasped, but the number of density correction patterns to be formed increases and the time required for density correction also increases. Therefore, about five steps are preferable as in the above embodiment.
また、ここでは第1現像バイアスレベルを仮設定する際、低濃度パターン(30%)を目標濃度に合わせ、高濃度パターン(100%)を目標濃度範囲内に入れる制御としたが、高濃度パターンを目標濃度に合わせ、低濃度パターンを目標濃度範囲内に入れるようにしても良い。しかし、一般にカラー画像の出力においては高濃度(100%)に比べて低濃度(ハーフトーン)の使用頻度の方が高いため、出力色をより安定させるためには低濃度パターンを目標濃度に合わせる制御が好ましい。 In this case, when the first development bias level is temporarily set, the low density pattern (30%) is adjusted to the target density and the high density pattern (100%) is set within the target density range. May be adjusted to the target density, and the low density pattern may be placed within the target density range. However, in general, in the output of a color image, the use frequency of the low density (halftone) is higher than that of the high density (100%). Therefore, in order to make the output color more stable, the low density pattern is adjusted to the target density. Control is preferred.
また本発明は、図1に示したような中間転写ベルト8上に各色のトナー像を順次積層して形成されたフルカラー画像を用紙上に一度に転写するタンデム型カラー画像形成装置に限らず、ロータリー方式のカラー画像形成装置、モノクロ複写機及びモノクロプリンタ、ファクシミリ等の種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
The present invention is not limited to a tandem color image forming apparatus that transfers a full color image formed by sequentially laminating toner images of each color onto the
本発明は、露光装置の露光量を一定とし、現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更して濃度の異なる2種類の濃度補正パターンを複数組形成するとともに、各濃度補正パターンの濃度検知結果に基づいていずれか一方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度となる第1現像バイアスレベルを仮設定し、該第1現像バイアスレベルにおける他方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度範囲である場合は現像バイアスを第1現像バイアスレベルに設定し、他方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度範囲でない場合は現像バイアスを2種類の濃度補正パターンのうち高濃度パターンが目標濃度となる第2現像バイアスレベルに再設定した後、露光装置の露光量を段階的に変更して低濃度パターンを複数形成し、該低濃度パターンの濃度検知結果に基づいて低濃度パターンが目標濃度となる露光量を設定する画像形成装置である。 In the present invention, the exposure amount of the exposure apparatus is made constant, the application conditions of the development bias applied to the development apparatus are changed stepwise to form a plurality of sets of two types of density correction patterns having different densities, and each density correction Based on the pattern density detection result, a first development bias level at which the density of one of the density correction patterns becomes a target density is temporarily set, and the density of the other density correction pattern at the first development bias level is a target density range. Is set to the first development bias level, and when the density of the other density correction pattern is not within the target density range, the development bias is set to the first density where the high density pattern of the two types of density correction patterns is the target density. 2 After resetting to the development bias level, the exposure amount of the exposure apparatus is changed stepwise to form a plurality of low density patterns. An image forming apparatus for setting an exposure amount low density pattern is the target density based on degree detection result.
これにより、高濃度及びハーフトーン画像の濃度補正精度を高いレベルに維持するとともに、露光量の調整を必要最低限に抑えることで濃度補正時間を極力短縮して画像形成効率を向上させた画像形成装置を提供することができる。 As a result, the density correction accuracy of high density and halftone images is maintained at a high level, and the density correction time is shortened as much as possible by minimizing the exposure adjustment, thereby improving image formation efficiency. An apparatus can be provided.
また、現像バイアスが第1現像バイアスレベルに設定された場合、第2現像バイアスレベルを再設定したと仮定したときの露光量の最適値を推定し、推定された最適値を次回の濃度補正時の初期露光量に設定することで、次回の濃度補正時に露光量の調整が実行されにくくなるため濃度補正時間をより短縮することができる。 Further, when the development bias is set to the first development bias level, the optimum value of the exposure amount when it is assumed that the second development bias level is reset is estimated, and the estimated optimum value is used for the next density correction. By setting the initial exposure amount, it is difficult to adjust the exposure amount at the next density correction, so that the density correction time can be further shortened.
初期露光量を設定する場合、露光量と画像濃度との関係が現像バイアスレベル毎に記憶された露光量設定テーブルを用い、露光量の調整が実際に行われたときに露光量設定テーブルを上書き補正するようにしたので、迅速且つ正確な初期露光量の設定を行うことができる。 When setting the initial exposure amount, the exposure amount setting table in which the relationship between the exposure amount and the image density is stored for each development bias level is used, and the exposure amount setting table is overwritten when the exposure amount is actually adjusted. Since the correction is made, the initial exposure amount can be set quickly and accurately.
Pa〜Pd 画像形成部
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
2a〜2d 帯電器
3a〜3d 現像装置
4 露光装置
6a〜6d 一次転写ローラ
7 定着部
8 中間転写ベルト
9 二次転写ローラ
21 濃度検知センサ(検知手段)
32 制御部(制御手段)
33 記憶部
34 操作パネル
41 RAM
42 ROM
100 画像形成装置
Pa to Pd
2a to
32 Control unit (control means)
33
42 ROM
100 Image forming apparatus
Claims (5)
該画像形成部により形成された濃度補正パターンの濃度を検知する検知手段と、
該検知手段の検知結果に基づいて前記露光装置の露光量及び前記現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を調整して濃度補正を行う制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記露光装置の露光量を一定とし、前記現像装置に印加される現像バイアスの印加条件を段階的に変更して濃度の異なる2種類の濃度補正パターンを複数組形成するとともに、前記制御手段は、各濃度補正パターンの濃度検知結果に基づいていずれか一方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度となる第1現像バイアスレベルを仮設定し、該第1現像バイアスレベルにおける他方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度範囲である場合は現像バイアスを第1現像バイアスレベルに設定し、他方の濃度補正パターンの濃度が目標濃度範囲でない場合は現像バイアスを2種類の濃度補正パターンのうち高濃度パターンが目標濃度となる第2現像バイアスレベルに再設定した後、前記露光装置の露光量を段階的に変更して低濃度パターンを複数形成し、該低濃度パターンの濃度検知結果に基づいて低濃度パターンが目標濃度となる露光量を設定することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier including an image carrier, an exposure device that forms an electrostatic latent image on the image carrier, and a developing device that develops the electrostatic latent image formed by the exposure device;
Detecting means for detecting the density of the density correction pattern formed by the image forming unit;
Control means for performing density correction by adjusting the exposure amount of the exposure apparatus and the application condition of the developing bias applied to the developing apparatus based on the detection result of the detecting means;
In an image forming apparatus comprising:
The exposure means of the exposure apparatus is made constant, and a plurality of sets of two types of density correction patterns having different densities are formed by changing the development bias application condition applied to the development apparatus in stages, and the control means includes: Based on the density detection result of each density correction pattern, a first development bias level at which the density of one of the density correction patterns becomes a target density is temporarily set, and the density of the other density correction pattern at the first development bias level is When the density is within the target density range, the development bias is set to the first development bias level. When the density of the other density correction pattern is not within the target density range, the high density pattern of the two density correction patterns is the target density. The second developing bias level is reset, and the exposure amount of the exposure apparatus is changed stepwise to form a plurality of low density patterns, Image forming apparatus characterized by setting the exposure amount low density pattern is the target density based on the density detection result of the low density pattern.
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