JP2012242762A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 濃度補正時に、低濃度領域におけるトナー濃度を正確に特定する。
【解決手段】 増強パッチ３３は、複数の濃度に対応する複数の基準パッチのうち、特定濃度の基準パッチに対してドット面積を増加して得られ、基準パッチにおけるドットの周辺ドット状態と同一の周辺ドット状態となっている画素にドットを追加して得られるものである。そして、濃度補正部は、その増強パッチ３３を含む濃度補正用マークを像担持体上に形成させ、増強パッチ３３についてセンサーから出力される電気信号から得られるトナー濃度の測定値を、ドット面積の増加量に基づいて補正し、補正後の測定値を、特定濃度についてのトナー濃度の測定値として特定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

像担持体に濃度補正用マークを形成し、光学センサーによりトナー量またはトナー濃度を測定し、その測定結果に基づいて濃度・階調補正テーブルを調整する技術がある。

そのような濃度補正に関し、濃度補正用マークが形成される像担持体の地肌の反射率ムラに起因して、トナー濃度の測定値がばらつくという問題がある（例えば特許文献１参照）。また、低階調部の濃度補正用マークについては、光学センサーからの出力信号のレベルが低いため、トナー濃度の測定値がばらつく。このような問題を解決するために、低濃度領域ではセンサー測定値ではなく所定の理論値を使用する第１の技術（例えば特許文献２参照）や、補間処理で低濃度領域のトナー濃度を推定する第２の技術（例えば特許文献３〜５参照）が提案されている。

特開２００６−０６５１８３号公報 特開２００８−１３１１１４号公報 特開２０００−３１６０８８号公報 特開２００１−３０５８０６号公報 特開２００４−２０６１３７号公報

しかしながら、上述の第１の技術では、装置の機械的経時変化（例えば感光体ドラムの膜削れ）に起因する作像特性の変化に追従して低濃度領域における正確なトナー濃度を得ることが困難である。

また、上述の第２の技術では、濃度補正用マーク内のドットをＡＭスクリーンのように連続して形成する場合、濃度（階調）によって濃度補正用マーク内のドットの連続数が異なる。また、孤立ドットか否か、エッジか否かなどに応じて像担持体上に付着するドットあたりのトナー量が変化するため、高濃度領域の測定値から補間などにより低濃度領域のトナー量やトナー濃度を正確に推定することは困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、濃度補正時に、低濃度領域におけるトナー濃度を正確に特定する画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像形成装置は、濃度補正用マークを担持する像担持体と、像担持体上の濃度補正用マークの濃度に応じた電気信号を出力するセンサーと、濃度補正用マークを像担持体上に形成させ、濃度補正用マークについてセンサーから出力される電気信号に基づいて濃度補正用マークのトナー濃度を特定する濃度補正部とを備える。そして、濃度補正部は、複数の濃度に対応する複数の基準パッチのうち、特定濃度の基準パッチに対してドット面積を増加して得られる増強パッチを含む濃度補正用マークを像担持体上に形成させ、増強パッチについてセンサーから出力される電気信号から得られるトナー濃度の測定値を、ドット面積の増加量に基づいて補正し、補正後の測定値を、特定濃度についてのトナー濃度の測定値として特定する。その増強パッチは、基準パッチにおけるドットの周辺ドット状態と同一の周辺ドット状態となっている画素にドットを追加して得られるものである。

これにより、低濃度領域についてのセンサー出力が大きくなるため、像担持体の地肌の反射率ムラの影響が少なくなり、濃度補正時に、低濃度領域におけるトナー濃度を正確に特定することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、増強パッチは、基準パッチにおけるドットに隣接する画素以外の画素にドットを追加して得られるものである。

これにより、本来の（基準パッチにおける）ドットのトナー濃度に対する、ドット追加の影響を小さくすることができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、増強パッチは、基準パッチ内のドットのドットサイズと同一のドットを追加して得られるものである。

これにより、ドット面積の増加量に基づく補正により正確なトナー濃度が特定されやすくなる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、増強パッチは、複数の濃度のうちの最低濃度の基準パッチのドット面積を増加して得られるものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、上述の複数の濃度に対応する複数の基準パッチは、ＡＭスクリーンで得られる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、像担持体は、感光体、転写ベルト、および搬送ベルトのいずれかである。

本発明によれば、画像形成装置において、濃度補正時に、低濃度領域におけるトナー濃度が正確に特定される。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図３は、８階調分の基準パッチの例を示す図である。 図４は、最低濃度の基準パッチに対する増強パッチの一例を示す図である。 図５は、図１におけるセンサーを使用した濃度測定を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像ユニット３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像ユニット３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されており、現像ユニット３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。トナーは、キャリアとともに現像剤を構成し、さらに、酸化チタンなどの外添剤が付加されている。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像ユニット３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂおよび現像ユニット３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃおよび現像ユニット３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄおよび現像ユニット３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。トナー濃度調整の際、センサー８は、濃度補正用マークが通過する位置に光線を照射し光線の反射光を検出し、濃度補正用マークの濃度に応じた電気信号を出力する。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２において、プリントエンジン１１は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび１次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置２ａ〜２ｄを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。現像バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ユニット３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ印加され、１次転写バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との間にそれぞれ印加される。

また、プリントエンジン１１は、濃度補正部２１を有する。濃度補正部２１は、トナー濃度補正時に、露光装置２ａ〜２ｄなどを制御して、濃度補正用マークを感光体ドラム１ａ〜１ｄに現像し、中間転写ベルト４へ転写させ、センサー８からの電気信号に基づいて濃度補正用マークのトナー濃度を特定し、そのトナー濃度に基づいて、トナー濃度の補正テーブルや露光装置２ａ〜２ｄによる露光量設定値の更新などを行う。

この濃度補正用マークは、複数の濃度に対応する複数の基準パッチのうち、特定濃度の基準パッチのドット面積を増加した増強パッチを含む。濃度補正部２１は、その増強パッチについては、他の基準パッチと同様にしてセンサー８から出力される電気信号から得られるトナー濃度の測定値を、ドット面積の増加量に基づいて補正し、補正後の測定値を、増強パッチについてのトナー濃度と特定する。なお、基準パッチや増強パッチのデータは、画像形成装置内の図示せぬ不揮発性メモリーなどに予め記憶されている。

図３は、８階調分の基準パッチの例を示す図である。これらの基準パッチ３１−１〜３１−８は、スクリーン角度が４５度であるＡＭスクリーンで得られるものであり、基準パッチ３１−１が最低濃度の基準パッチである。各基準パッチ３１−ｉ（ｉ＝１，・・・，７）は、縦６画素、横６画素において、所定のドットパターンを有する。なお、この画像形成装置は、１つの画素におけるドットのサイズ（幅）を制御可能である。

この実施の形態では、最低濃度の基準パッチの代わりに、増強パッチが使用される。図４は、図３における最低濃度の基準パッチに対する増強パッチの一例を示す図である。

図４（Ａ）は、基準パッチ３１−１を縦２個、横２個配列して得られる最低濃度の基準パッチ３２を示す図である。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す基準パッチ３２内のドット４１の周辺ドット状態を示す図である。この実施の形態では、周辺ドット状態は、ドット４１に隣接する画素におけるドットの有無を示す。図４（Ｂ）に示すように、基準パッチ３２内のドット４１の周辺ドット状態は、８個の隣接画素のいずれにもドット４１がない状態である。

図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示す基準パッチ３２から得られる増強パッチ３３の一例を示す図である。図４（Ｃ）に示す増強パッチ３３は、基準パッチ３２におけるドット４１に隣接する画素以外の画素にドット４２を追加して得られるものである。これにより、本来の（基準パッチ３２における）ドット４１のトナー濃度に対する、ドット４２の追加の影響を小さくすることができる。

また、図４（Ｄ）は、図４（Ｃ）に示す増強パッチ３３内のドット４２の周辺ドット状態を示す図である。図４（Ｄ）に示すように、増強パッチ３３において追加されたドット４２の周辺ドット状態は、上述の基準パッチ３２におけるドット４１の周辺ドット状態と同一であり、８個の隣接画素のいずれにもドット４１，４２がない状態である。これにより、濃度補正部２１におけるドット面積の増加量に基づく補正により正確なトナー濃度が特定される。

さらに、この実施の形態では、増強パッチ３３において追加されたドット４２は、基準パッチ３２内のドット４１のドットサイズと同一のドットとされる。これにより、濃度補正部２１におけるドット面積の増加量に基づく補正により正確なトナー濃度が特定されやすくなる。

図５は、図１におけるセンサー８を使用した濃度測定を説明する図である。

図５に示すように、センサー８は、光線を出射する光源５１と、光源側のビームスプリッター５２と、光源側の受光素子５３と、受光側のビームスプリッター５４と、第１受光素子５５と、第２受光素子５６とを備える。

光源５１は、例えば発光ダイオードである。ビームスプリッター５２は、光源５１からの光線のうち、Ｐ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。光源側の受光素子５３は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッター５２からのＳ偏光成分を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。この電気信号は、光源５１の出力光量の安定制御に使用される。

光源側のビームスプリッター５２を透過したＰ偏光成分の光は、中間転写ベルト４の表面（トナーパターン６１または地肌）に入射し、反射する。このときの反射光は、正反射成分と拡散反射成分とを有し、正反射成分は、Ｐ偏光となる。

ビームスプリッター５４は、反射光のうちのＰ偏光成分（すなわち、正反射成分）を透過し、Ｓ偏光成分を反射する。第１受光素子５５は、例えばフォトダイオードであり、ビームスプリッター５４を透過したＰ偏光成分の光を検出し、その光量に応じた電圧の電気信号を出力する。第２受光素子５６は、例えばフォトダイオードであり、第１受光素子５５と同様の光検出特性を有し、ビームスプリッター５４で反射したＳ偏光成分の光を検出し、その光量に応じた電圧の電気信号を出力する。

この実施の形態では、プリントエンジン１１は、第１受光素子５５の出力と第２受光素子５６の出力とに基づいてトナー濃度の測定値を特定し、その測定値に基づいてトナー濃度の補正を行う。なお、受光素子５５，５６とプリントエンジン１１との間には、必要に応じて増幅器などが設けられる。

プリントエンジン１１において、トナー濃度は、例えば、式（１）に基づいて計算される。

トナー濃度［パーセント］＝｛１−（Ｐ−Ｓ）／（Ｐｏ−Ｓｏ）｝×１００ ・・・（１）

ここで、Ｐは、Ｐ偏光成分のセンサー出力値（電圧）であり、Ｓは、Ｓ偏光成分のセンサー出力値（電圧）であり、Ｐｏは、トナー画像のない箇所（つまり、中間転写ベルト４の地肌）でのＰ偏光成分のセンサー出力値（電圧）であり、Ｓｏは、トナー画像のない箇所（つまり、中間転写ベルト４の地肌）でのＳ偏光成分のセンサー出力値（電圧）である。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

濃度補正時において、プリントエンジン１１の濃度補正部２１は、最低濃度のパッチとして、図４（Ｃ）に示す増強パッチ３３を使用し、他の濃度については、図３に示す各基準パッチ３１−２，・・・，３１−８をそれぞれ縦２個、横２個配列したパッチを使用して、８階調の濃度補正用マークを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成し、中間転写ベルト４に転写させる。

そして、濃度補正部２１は、中間転写ベルト４上の濃度補正用マークがセンサー８による測定位置を通過する際の、センサー８から出力される電気信号をサンプリングし、その値に基づいて、例えば式（１）に従って、各濃度のパッチについてのトナー濃度を計算する。

濃度補正部２１は、計算したトナー濃度のうち、最低濃度の増強パッチ３３のトナー濃度を、図４（Ａ）に示す基準パッチ３２から図４（Ｃ）に示す増強パッチ３３へのドット面積の増加量に基づいて補正し、補正により得られる値を、最低濃度についてのトナー濃度測定値として特定する。

例えば、図４（Ｃ）に示す増強パッチ３３を使用する場合、本来のドット４１が１２個あり、追加されたドット４２が１０個あり、ドット４１のサイズとドット４２のサイズが同一であるので、計算したトナー濃度の値に、ドット面積の比１２／（１０＋１２）を乗じて得られる値を、最低濃度についてのトナー濃度測定値とする。

以上のように、上記実施の形態によれば、増強パッチ３３は、複数の濃度に対応する複数の基準パッチのうち、特定濃度の基準パッチに対してドット面積を増加して得られ、基準パッチにおけるドットの周辺ドット状態と同一の周辺ドット状態となっている画素にドットを追加して得られるものである。そして、濃度補正部２１は、その増強パッチ３３を含む濃度補正用マークを中間転写ベルト４上に形成させ、増強パッチ３３についてセンサー８から出力される電気信号から得られるトナー濃度の測定値を、ドット面積の増加量に基づいて補正し、補正後の測定値を、特定濃度についてのトナー濃度の測定値として特定する。

これにより、低濃度領域についてのセンサー８の出力が大きくなるため、中間転写ベルト４の地肌の反射率ムラの影響が少なくなり、濃度補正時に、低濃度領域におけるトナー濃度を正確に特定することができる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態では、最低濃度についてのみ増強パッチを使用しているが、他の濃度についても同様にしてドット面積を増加した増強パッチを使用してもよい。

また、上記実施の形態では、間接転写方式の画像形成装置に本発明を適用しているが、直接転写方式の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。直接転写方式の画像形成装置の場合、感光体ドラムまたは搬送ベルト上に濃度補正用マークが形成され、センサーによりその濃度が光学的に検出され、プリントエンジンにより上述の場合と同様にして各濃度の測定値が特定される。

また、上記実施の形態において、複数の濃度に対応する複数の基準パッチを、ＦＭスクリーンで得られるものとしてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

４ 中間転写ベルト（像担持体の一例）
８ センサー
２１ 濃度補正部
３２ 基準パッチ
３３ 増強パッチ

Claims (6)

1. 濃度補正用マークを担持する像担持体と、
   前記像担持体上の濃度補正用マークの濃度に応じた電気信号を出力するセンサーと、
   前記濃度補正用マークを前記像担持体上に形成させ、前記濃度補正用マークについて前記センサーから出力される電気信号に基づいて前記濃度補正用マークのトナー濃度を特定する濃度補正部とを備え、
   前記濃度補正部は、複数の濃度に対応する複数の基準パッチのうち、特定濃度の基準パッチに対してドット面積を増加して得られる増強パッチを含む前記濃度補正用マークを前記像担持体上に形成させ、前記増強パッチについて前記センサーから出力される電気信号から得られるトナー濃度の測定値を、前記ドット面積の増加量に基づいて補正し、補正後の前記測定値を、前記特定濃度についてのトナー濃度の測定値として特定し、
   前記増強パッチは、前記基準パッチにおけるドットの周辺ドット状態と同一の周辺ドット状態となっている画素にドットを追加して得られるものであること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記増強パッチは、前記基準パッチにおけるドットに隣接する画素以外の画素にドットを追加して得られるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記増強パッチは、前記基準パッチ内のドットのドットサイズと同一のドットを追加して得られるものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記増強パッチは、前記複数の濃度のうちの最低濃度の基準パッチのドット面積を増加して得られるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記複数の濃度に対応する複数の基準パッチは、ＡＭスクリーンで得られるものであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体は、感光体、転写ベルト、および搬送ベルトのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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