JP2011164609A - 画像形成装置および画像濃度補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リアルタイムにレーザビームのパワー制御を行うことなく高精度な濃度ムラ補正を可能とする画像形成装置を提供する。
【解決手段】主走査方向濃度を均一とした均一濃度チャートの画像情報に基づいて発光する発光部７３、７４により像担持体を露光して潜像を形成し、該潜像を現像剤により現像した現像像をテスト画像として転写材に印字するプリンタ部と、前記プリンタ部で印字されたテスト画像の主走査方向における画像濃度を演算し、主走査方向において特定した画像濃度を基準として、主走査方向における画像濃度を揃えるように前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正値を演算し、演算した濃度ムラ補正値に基づいて前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正処理部７２と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、画像処理による濃度ムラの補正処理技術に関する。

カラーレーザービームプリンタにおいて、例えば無端回動する像担持体である転写ベルトにレーザ露光装置のレーザビームにより各色の潜像を形成し、前記各色の潜像を例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像剤であるトナーを現像装置により現像して顕像化する。そして、紙等の転写材上にトナー像を転写し、転写材上に担持されたトナー像を定着装置で加圧・加熱により定着する。

転写材上に顕像化されたトナー像は、現像工程において、主走査方向での現像材の搬送量に起因する各色の現像材のムラ、レーザビームの光量の分布のばらつき等により、本来は一定濃度で紙出力される領域において濃度ムラが発生することがある。

このようなレーザビームの光量分布のバラつきに起因する濃度ムラを防止するために、レーザビームの光量を検知し、検知した光量に基づいてレーザビームの出力を制御し、レーザビームの光量（輝度）の均等化を図り、濃度ムラの補正を行っている。

しかし、レーザビームのパワーを制御して濃度ムラを補正処理するには、レーザビームのパワー制御を高速処理で実現しなければならず、このために外部回路の追加、および前記外部回路の追加に伴うコストアップが生じる。

特開２００９−１５４３３１号公報

本発明が解決しようとする課題は、リアルタイムにレーザビームのパワー制御を行うことなく高精度な濃度ムラ補正を可能とする画像形成装置及び画像濃度補正方法を提供することにある。

実施形態の画像形成装置は、主走査方向における濃度を均一とした均一濃度チャートの画像情報に基づいて発光する発光部により像担持体を露光して潜像を形成し、該潜像を現像剤により現像した現像像をテスト画像として転写材に印字するプリンタ部と、前記プリンタ部で印字されたテスト画像の主走査方向における画像濃度を演算し、主走査方向において特定した画像濃度を基準として、主走査方向における画像濃度を揃えるように前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正値を演算し、演算した濃度ムラ補正値に基づいて前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正処理部と、を有する。

実施形態の画像濃度補正方法は、主走査方向における濃度を均一とした均一濃度チャートを画像情報に応じて発光する発光部の露光光により像担持体を露光して形成した潜像を、現像剤により現像し現像像を得るプリンタ部により紙出力したものをテストチャートとし、前記テストチャートの画像をスキャナで読み込み、読み込んだテストチャートの画像に基づいて主走査方向の画像濃度を演算し、主走査方向において特定した画像濃度を基準として、主走査方向における画像濃度を揃えるように前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正値を演算し、演算した濃度ムラ補正値に基づいて前記発光部の発光出力を補正する。

デジタル複写機の実施形態を示す制御系の概略構成図。 図１のデジタル複写機による濃度ムラ補正処理を行う制御系のブロック図。 図１のデジタル複写機による濃度ムラ補正処理を示すフローチャート。 感光体ドラムの主走査方向に対する現像剤の付着ムラを示す図。 テストチャート上の画像の濃度ムラを示す図。 濃度ムラ補正処理を説明する図。

以下、実施形態の画像形成装置を図面を参照して説明する。

図１は本実施形態の画像形成装置である電子写真方式のデジタル複写機（ＭＦＰ）の制御系の概略構成を示すものである。

このデジタル複写機は、複写機全体を制御する主ＣＰＵ１１を備えたメイン制御部Ａ、コンパネＣＰＵ１２を備えたコントロールパネルＢ、スキャナＣＰＵ１３を備えたスキャナ部Ｃ、プリンタＣＰＵ１４を備えたプリンタ部Ｄ等を有している。

主ＣＰＵ１１は、コンパネＣＰＵ１２、スキャナＣＰＵ１３、及びプリンタＣＰＵ１４と通信を行ってこれらを制御している。コンパネＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１５とＲＡＭ１６とに接続され、これらのデータをもとに選択手段としてのコントロールパネルに配置されたコンパネ機器（スイッチ，ＬＥＤ，表示器等）１７のスイッチの検知、ＬＥＤの点灯、消灯、表示器の制御等を行っている。

スキャナＣＰＵ１３は、主ＣＰＵ１１との通信によりコントロールされており、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２のデータをもとに、ＣＣＤ形ラインセンサ２９、図示しないモータ、ソレノイド等のメカコン等２３の制御、オートドキュメントフィーダ（ＡＤＦ）２４、座標入力装置としてのエディタ２５、変換手段としてのアナログデジタル変換回路（Ａ/Ｄ）２６、シェーディング補正回路２７、ラインメモリ２８等の制御を行っている。

プリンタＣＰＵ１４は、主ＣＰＵ１１との通信によりコントロールされており、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２のデータをもとに、図示しないモータ、ソレノイド等のメカコン等３３の制御、ソータ３４、ＬＣＦ（LARGE CAPACITY FEEDER ）３５、レーザ変調回路３６、レーザドライブ回路３７を制御し、半導体レーザ３８を発光駆動している。

主ＣＰＵ１１には、ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２、データ切換／バッファメモリ４３、画像処理装置４４、圧縮伸張回路４５、ページメモリ回路４６、ディスプレイ４７、ディスプレイメモリ４８、パーソナルコンピュータ４９からのコードデータを画像データに展開するプリンタコントローラ５０、ディスプレイメモリ４８上にコードデータを展開するためのディスプレイフォントＲＯＭ５１、ページメモリ４６上に文字データを展開するためのプリントフォントＲＯＭ５２、圧縮メモリ５３が接続され、さらにハードディスクドライブ５４、光ディスクドライブ５５、ファクシミリアダプタ５６、及びパーソナルコンピュータ４９とのインターフェースを行うＩ／Ｆコントローラ５７が接続されている。

データ切換／バッファメモリ４３はスキャナ部Ｃで読み取ったデータをどこへ送るか、プリンタ部Ｄにはどのデータを送るのかの切換えとともに、切換データのバッファリングを行う。

ＲＯＭ４１は、主ＣＰＵ１１に関する予め決められている動作のプログラムが記憶されている。ＲＡＭ４２は、ＲＯＭ４１および主ＣＰＵ１１によって規定されたデータなどが記憶される。

画像処理装置４４は、画像データに対して、例えばフィルタリング、トリミング、マスキング、鏡像、斜体、拡大、縮小等の画像加工を受ける。圧縮伸張回路４５は、画像データの圧縮伸張を行う。ページメモリ４６は、記憶手段として画像データをページ毎に蓄える。画像処理装置４４で加工された画像データは再びデータ切換／バッファメモリ４３を経てプリンタ部Ｄのレーザ変調回路３６へ送られる。レーザ変調回路３６で変調されたレーザ駆動データは、レーザドライブ回路３７を経て半導体レーザ３８に送られる。半導体レーザ３８はこのレーザ駆動データに基づいて発光し、感光体を露光する。

ディスプレイメモリ４８は、ディスプレイ４７上へ表示する画像データを記憶する。プリンタコントローラ５０は、パソコン４９から供給されるコードデータをプリンタ部Ｄを介して印字（出力）可能な画像データに展開する。

ディスプレイフォントＲＯＭ５１は、ディスプレイメモリ４８に利用されるフォントデータが記憶されているメモリである。プリントフォントＲＯＭ５２は、ページメモリ４６にパソコン４９からの印字データおよび所望の入力に対応する数字あるいは記号などを記憶させる。圧縮メモリ５３は、圧縮伸張回路４５により圧縮されたデータを蓄える。

コントロールパネルＤのコンパネ機器１７を操作して濃度ムラ補正モードを選択すると、コンパネＣＰＵ１２と主ＣＰＵ１１との通信により画像処理装置４４において濃度ムラ補正処理が実行される。本実施形態の濃度ムラ補正処理は、均一濃度の画像を形成した均一濃度チャートをスキャナ部Ｃにおいて読み込み、読み込んだ均一濃度チャートをプリンタ部Ｄからプリントアウトし、プリントアウトしたテスト画像を再びスキャナ部Ｃにおいて読み込み、読み込んだテスト画像の主走査方向の濃度に基づいて、濃度ムラ補正処理を行う。

スキャナ部Ｃにおいて、均一濃度チャートを読み込むと、ラインメモリ２８から主走査方向における読み込み情報がメイン制御部Ａのデータ切り替えバッファメモリ４３に記憶され、均一濃度チャートの読み取り画像をプリンタ部Ｄに出力する。プリンタ部Ｄでは、レーザ変調回路３６、レーザドライブ回路３７を介して半導体レーザ３８の発光を制御し、例えば図４に示すように、像担持体としての感光体ドラム６０上に均一濃度チャートの静電潜像を形成する。感光体ドラム６０上の静電潜像を現像位置で現像装置（不図示）の現像剤６１により現像し、顕像化したトナー像を例えば転写ローラ（不図示）を介して用紙等の転写材上に転写し、定着装置（不図示）によりテスト画像を定着し、図５に示すテスト画像を印刷したテストチャートＰを排紙する。

前記テストチャートＰ上のテスト画像は、主走査方向における濃度が均一となっていなければならないが、図４に示すように、感光体ドラム６０の長手方向である主走査方向に付着する現像剤６１の付着量が不均一であると、図５に示すように、現像剤６１の付着ムラが主走査方向に沿って濃い画像部６２と薄い画像部６３として表れ、これが濃度ムラとなる。この現像剤６１の付着ムラは、現像装置における現像剤の搬送ムラにより生じているのか、あるいは半導体レーザ３８のレーザビームが感光体ドラム６０に対して照射する照射光量のムラにより生じているのか、または双方のムラによって生じていること等が考えられる。

本実施形態では、テストチャートＰをスキャナ部Ｃで読み込み、ラインメモリ２８から読み込んだ主走査１ラインごとのテスト画像データをデータ切換バッファメモリ４３に送信する。データ切換バッファメモリ４３はテスト画像データを画像処理装置４４に送信する。なお、ラインセンサ（ＣＣＤ）２９は校正されているものを使用する。

画像処理装置４４は、主走査１ラインごとのテスト画像データを記憶するテスト画像データメモリと、前記テスト画像データメモリに記憶した主走査１ラインごとのテスト画像データに基づいて濃度ムラ演算を行う濃度ムラ演算ＣＰＵと、前記濃度ムラ演算ＣＰＵの演算結果を記憶するラインメモリである補正値メモリを有している。

前記濃度ムラ演算ＣＰＵは、前記テスト画像データメモリに記憶されている主走査１ラインのテスト画像データより、主走査方向における濃度値を演算する。

次に、主走査方向における濃度値（反射率）からＩＤ(Image Density)値を計算する。ＩＤ値は、測定対象の画像に光を当ててその反射率を検出し、該反射率の逆数の対数としており、スキャナ部Ｃでテスト画像を読み取る際に反射率の検出を併せて行われる。図６（ａ）は、横軸を主走査方向、縦軸をＩＤとしたＩＤ特性線図を示している。すなわち、このＩＤ特性線図により、主走査方向における濃度ムラが生じている領域を求めることができる。

次に、本実施形態において、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式のレーザドライブ回路３７は、濃度値を２５６階調（０〜２５５）で制御し、最高濃度値２５５を主走査方向において均一に出力すると仮定した場合、前記濃度ムラ演算ＣＰＵは主走査方向におけるＩＤ値の中で最も低濃度を示すＩＤ値を演算し、この最低濃度ＩＤ値を閾値（以下、閾値Ａとする）と設定する。図６（ａ）に示すＩＤ特性線図において、この閾値Ａに対して、値が上回っている場合は図６（ｂ）（ｄ）に示すように、ＩＤ値が閾値Ａ相当になるよう濃度値の補正処理を施す。

具体的には、レーザドライブ回路３７のゲイン（入出力比）を調節し、画像データ切換バッファメモリ４３からプリンタ部Ｄに出力される２５６階調の画像データに対し、レーザドライブ回路３７から出力されるレーザ出力を補正する。

すなわち、閾値Ａとなる最低濃度ＩＤ値に対応する主走査方向の位置ｃにおいて、図６（ｃ）に示すように、レーザドライブ回路３７に入力する画像出力データが最高濃度の階調２５５に対し、レーザドライブ回路３７の出力濃度も同じ階調２５５とする。これに対し、ＩＤ値が約１．４９となる主走査方向の位置ｂにおいて、図６（ｂ）に示すように、レーザドライブ回路３７に入力する画像出力データが最高濃度の階調２５５に対し、レーザドライブ回路３７の出力濃度を階調２５５よりも低濃度の階調２４０とする。また、ＩＤ値が約１．４となる主走査方向の位置ｄにおいて、図６（ｄ）に示すように、レーザドライブ回路３７に入力する画像出力データが最高濃度の階調２５５に対し、レーザドライブ回路３７の出力濃度を階調２５５よりも低濃度の階調２４５とする。

主走査方向の位置ｂにおける濃度ムラは主走査方向の位置ｄにおける濃度ムラよりも大きいので、最高濃度の出力を位置ｄよりも位置ｂを小さくし、結果として主走査方向の全領域において、濃度ムラの発生を改善させることが可能となる。

前記補正値メモリには、図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す主走査方向における補正前濃度と補正後濃度との階調比（ゲイン）を記憶する。補正値メモリに記憶する補正値は、主走査方向に沿って一定間隔毎に前記階調比を記憶する方法、主走査方向を複数領域に分け、各領域について前記階調比を記憶する方法等が例示できる。画像処理装置４４に設けた補正値メモリに記憶した補正値は、例えばプリンタ部ＤのＲＡＭ３２に送信され、ＰＷＭ方式のレーザドライブ回路３７の出力を主走査方向において補正する。

なお、本実施形態では画像処理装置４４において画像濃度ムラ補正値を演算するようにしているが、別に専用の処理部を設けても良い。

図２は画像濃度ムラ補正処理を行う制御系の概念図を示すブロック図、図３は図２の動作を示すフローチャートである。メイン制御部Ａに相当するシステム制御部７１により、データ切換/バッファメモリ４３と画像処理装置４４に相当する画像処理部７２に画像濃度ムラ補正処理の実行を指示する。画像処理部７２は、スキャナ部Ｃで読み込んだ均一濃度チャートの読み込みデータを記憶する（ＡＣＴ１）。均一濃度チャートの読み込みデータをそのままレーザ変調回路７３に送信し（ＡＣＴ２）、補正前の濃度調整状態でレーザドライブ回路３７に相当するＰＷＭ部７４により半導体レーザを発光駆動してテストチャートＰを紙出力する（ＡＣＴ３）。

次に、ＡＣＴ４においてスキャナ部Ｃで読み込んだテストチャートＰの主走査方向におけるテスト画像データより濃度値（反射率）を算出する（ＡＣＴ５）。具体的には主走査方向における画素について濃度値（反射率）を演算する。そして、主走査方向におけるテスト画像データの濃度値からＩＤ値を演算する（ＡＣＴ６）。そして、ＡＣＴ７において、演算した主走査方向におけるＩＤ値の中から補正閾値を決定する（ＡＣＴ７）。

ＡＣＴ８において、補正閾値を基準として主走査方向における各ＩＤ値との大小および差に基づいて階調比を演算し、この階調比を補正値としてラインメモリである補正メモリ７５に記憶する。これにより、濃度ムラ補正処理が終了し、以後のプリントには、ＰＭＷ部７４に入力する画像濃度の階調データに対し、ＰＷＭ部７４が出力する階調データを補正メモリ７５の補正値に基づいて補正した状態で通常のコピーを行う（ＡＣＴ９）。

上記した実施形態では、最低濃度のＩＤ値を閾値としているが、これに限られるものではなく、例えば特定のＩＤ値を閾値とし、この特定のＩＤ値に対して０〜２５５のいずれかの濃度階調を設定するようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、実際に紙出力されるテストチャートＰ上のテスト画像に基づいて画像濃度ムラの補正を行うので、画像濃度ムラの原因が現像剤の搬送ムラあるいはレーザビームの光量ムラであるか否かにかかわらず、濃度ムラを解消した画像を得ることができる。

また、本実施形態によれば、機体に対する補正処理を画像処理により補正処理を行うことができるので、従来から使用されているレーザーパワーを制御する技術よりも高精度な補正を施すことが可能となる。また従来レーザーパワーを制御するには、DA変換を行う外部回路が必要であり、もともと外部回路は高速処理が必要とされ、高周波回路の設計は難しいことであった。外部回路を削減できることはコストを削減できることだけでなく、濃度ムラ補正機能を設計する上でも、開発効率が向上することとなる。

本実施形態で説明した処理は、メイン制御部Ａに設けられた記憶領域に予め記憶されているプログラムを画像処理装置４４に実行させる場合を例示したがプログラムをネットワークからから複写機にダウンロードしても良く、プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させたものを複写機にインストールしても良い。記録媒体としては、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば良い。記録媒体としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＶＲＡＭ（Video RAM）、フラッシュメモリを用いることができる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施できる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

Ａ メイン制御部
Ｂ コントロールパネル
Ｃ スキャナ部
Ｄ プリンタ部
１１ 主ＣＰＵ
１２ コンパネＣＰＵ
１３ スキャナＣＰＵ
１４ プリンタＣＰＵ
２８ ラインメモリ
３６ レーザ変調回路
３７ レーザドライブ回路
３８ 半導体レーザ
４３ データ切換／バッファメモリ
４４ 画像処理装置
７１ システム制御部
７２ 画像処理部
７３ レーザ変調回路
７４ ＰＷＭ部
７５ 補正値メモリ

Claims (6)

1. 主走査方向における濃度を均一とした均一濃度チャートの画像情報に基づいて発光する発光部により像担持体を露光して潜像を形成し、該潜像を現像剤により現像した現像像をテスト画像として転写材に印字するプリンタ部と、
   前記プリンタ部で印字されたテスト画像の主走査方向における画像濃度を演算し、主走査方向において特定した画像濃度を基準として、主走査方向における画像濃度を揃えるように前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正値を演算し、演算した濃度ムラ補正値に基づいて前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正処理部と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記特定した画像濃度は、主走査方向における最低濃度値とした請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像濃度値は、画像の反射率の逆数について対数をとった値とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 主走査方向における濃度を均一とした均一濃度チャートを画像情報に応じて発光する発光部の露光光により像担持体を露光して形成した潜像を、現像剤により現像し現像像を得るプリンタ部により紙出力したものをテストチャートとし、
   前記テストチャートの画像をスキャナで読み込み、読み込んだテストチャートの画像に基づいて主走査方向の画像濃度を演算し、主走査方向において特定した画像濃度を基準として、主走査方向における画像濃度を揃えるように前記発光部の発光出力を補正する濃度ムラ補正値を演算し、演算した濃度ムラ補正値に基づいて前記発光部の発光出力を補正する画像濃度補正方法。
5. 前記特定した画像濃度は、主走査方向における最低濃度値とした請求項４に記載の画像濃度補正方法。
6. 前記画像濃度値は、画像の反射率の逆数について対数をとった値とする請求項４または５に記載の画像形成装置。