JP2015161704A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】後端溜まりを抑制しつつベタ画像の印刷を行うことが可能な画像形成装置１を提供する。
【解決手段】現像ローラ４０ａからアモルファスシリコン感光体ドラム１０にベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、現像ローラ４０ａに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する現像バイアス決定手段４０２と、前記飽和現像バイアスＶｓを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチの濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度Ｄｅとなるハーフパッチの代替画像印字率を決定するハーフパッチ決定手段４０３と、印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率Ｒｅのハーフパッチを飽和現像バイアスＶｓで形成するように制御するベタ画像印刷制御手段４０４とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関し、詳しくは、後端溜まりを抑制しつつベタ画像の印刷を行うことが可能な画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来より、タッチダウン現像方式の画像形成装置では、像担持体の表面の静電潜像の現像が終了した時点においてベタ画像に残っているトナーが、ベタ画像の後端部に溜まり、後端に至るほど漸次濃度が高くなる、いわゆる、後端溜まりという現像不良が発生する。尚、タッチダウン現像方式とは、トナー及びキャリアを含有する二成分の現像剤を担持する磁気ローラからトナーのみを転移させることにより現像スリーブ上にトナー薄層を形成させ、静電潜像が形成された感光体の表面に、前記トナー薄層からトナーを飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式のことである。

この後端溜まりが発生すると、印刷物の画質の劣化が生じやすいという問題がある。このような問題に対して、例えば、特開２０１２−１６３８４２号公報（特許文献１）には、現像ローラと感光体の間に電極ワイヤー電極を設置し、この電極ワイヤーに交流電圧を印加することで、トナークラウド位置を適切にコントロールする現像装置が開示されている。これにより、感光体上のベタ部に形成されたトナー層が後端に移動して溜まることを防止し、ベタ画像の後端溜まりの発生を抑制するとしている。

特開２０１２−１６３８４２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、感光体の回転速度に比べて現像ローラの回転速度が速い場合に、ベタ画像の後端部に現像ローラからの過剰なトナー供給が発生し、結局、ベタ画像の後端溜まりが発生するという問題がある。又、特許文献１に記載の技術では、電極ワイヤーを別途設ける必要があり、部品点数の増加、構造の複雑化を招くという問題がある。

そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、後端溜まりを抑制しつつベタ画像の印刷を行うことが可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、キャリブレーションの実施において、現像ローラからアモルファスシリコン感光体ドラムにベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、前記現像ローラに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する現像バイアス決定手段と、前記飽和現像バイアスを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチの濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度となるハーフパッチの代替画像印字率を決定するハーフパッチ決定手段と、印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御するベタ画像印刷制御手段とを備えることを特徴とする。

又、前記ベタ画像印刷制御手段は、画質が通常である通常画質モードが設定されている場合には、前記ベタ画像を通常の現像バイアスで形成するように制御し、前記通常画質モードの画質よりも高い高画質モードが設定されている場合には、前記ベタ画像に代えて、前記代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御する。

又、前記飽和現像バイアスの決定、前記ハーフパッチの代替画像印字率の決定、および前記飽和現像バイアスによるハーフパッチの形成は、カラー色のベタ画像にのみ適用される。

又、本発明は、画像形成方法として構成することが出来る。即ち、本発明に係る画像形成方法は、キャリブレーションの実施において、現像ローラからアモルファスシリコン感光体ドラムにベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、前記現像ローラに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する第一のステップと、前記飽和現像バイアスを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチの濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度となるハーフパッチの代替画像印字率を決定する第二のステップと、印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御する第三のステップとを備えることを特徴とする。

又、本発明は、電気通信回線などを介して個別に流通する、コンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することができる。この場合、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が、本発明のプログラムに従ってＣＰＵ以外の各回路と協働して制御動作を実現する。又、前記プログラム及びＣＰＵを用いて実現される各手段は、専用のハードウェアを用いて構成することもできる。又、当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で流通させることも可能である。

本発明の画像形成装置及び画像形成方法によれば、後端溜まりを抑制しつつベタ画像の印刷を行うことが可能となる。

本発明に係る複合機の内部の全体構成を示す概念図である。 本発明に係る操作部の全体構成を示す概念図である。 本発明に係る複合機の制御系ハードウェアの構成を示す図である。 本発明の実施形態における複合機の機能ブロック図である。 本発明の実施形態の実行手順を示すためのフローチャートである。 アモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置において、マゼンタのベタ画像を印刷した際のベタ画像の副走査方向の輝度の測定結果（図６（Ａ））と、複数の現像バイアスに対して複数のベタ画像パッチの濃度をプロットしたグラフの例（図６（Ｂ））とである。 アモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置において、画像印字率が異なるマゼンタのハーフパッチのパターンを印刷した際のハーフパッチのサイズに対するトナーのり量の測定結果（図７（Ａ））と、多種のパターンのハーフパッチの例（図７（Ｂ））とである。 複数の画像印字率に対して複数のハーフパッチの濃度をプロットしたグラフの例（図８（Ａ））と、各種のハーフパッチ、ベタ画像のトナーののり方の例（図８（Ｂ））とである。

以下に、添付図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベットＳはステップを意味する。

＜画像形成装置＞
以下、本発明に係る画像形成装置１について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成図である。

画像形成装置１は、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部Ａ１、用紙を収容する用紙収容部２、画像形成部Ａ１で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部３を備えている。又、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部４、定着の完了した用紙を排紙する排紙装置５、及び、排紙された用紙を受ける排紙トレイ７を備えている。さらに、画像形成装置１は、用紙収容部２から排紙装置５まで用紙を搬送する用紙搬送部６を備えている。

画像形成部Ａ１は、中間転写ベルトＢ１（中間転写体）、中間転写ベルトＢ１をクリーニングするクリーニング部Ｂ２、並びに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢを備える。

中間転写ベルトＢ１は、導電性を有する使用可能な用紙搬送方向に直角な方向の長さが最大の用紙より幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図１において時計回りに循環駆動される。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは、中間転写ベルトＢ１に沿って、中間転写ベルトＢ１の移動方向において、クリーニング部Ｂ２より下流かつ二次転写部３の上流に、この順に配される。なお、各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置は、当該画像形成ユニット間の間隔が均等になるように配置される。

次に、この画像形成装置１の画像形成動作を説明する。図２は、画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの１つの詳細図である。各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢはほぼ同等な構成となっている。

画像形成ユニットＦＹは、感光体ドラム（像担持体）１０、帯電器１１、ＬＥＤ露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹ、一次転写ローラ（電圧印加部）２０、感光体ドラム１０のクリーニングブレード３５、除電装置１３、キャリア除去ローラ（キャリア除去部材）３０を備える。尚、他の画像形成ユニットＦＭ、ＦＣ、ＦＢはそれぞれの色に対応した現像装置ＨＭ、ＨＣ、ＨＢを備える。

感光体ドラム１０は、その表面に帯電（本実施形態ではプラス極性に帯電）したトナーを含むトナー像を担持することができるようになっていればよい。

本実施形態において、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の移動方向に垂直かつ中間転写ベルトＢ１の面方向に平行な回転軸を中心に回転可能に配される略円筒状の部材とする。又、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の表面に、所定の一次転写位置１０Ｓにて接するようになっている。そして、感光体ドラム１０は、一次転写位置１０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１の移動方向と同方向になるように、つまり図２においては反時計回りに回転可能である。

クリーニングブレード３５、除電装置１３、帯電器１１、露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹは、感光体ドラム１０の回りに、上述の回転方向に沿って、一次転写位置から見てこの順に配される。

帯電器１１は、感光体ドラム１０表面を一様に帯電させることができる。露光装置１２は、ＬＥＤ等の光源を有し、上述の上位装置からの画像データに応じて、帯電した感光体ドラム１０表面を画像データに応じた光で照射し、感光体ドラム１０表面に静電潜像を形成可能である。

黄色用の現像装置ＨＹは、黄色のトナー及びキャリアを含む現像剤を前記静電潜像に対向するように保持することで、静電潜像にトナーを付与し、静電潜像をトナー像として現像することができる。このトナー像は一次転写ローラ２０によって中間転写ベルトＢ１に一次転写される。一次転写ローラ２０の詳細については後述する。

クリーニングブレード３５は、感光体ドラム１０に接するように配されたブレード状の部材である。クリーニングブレード３５は一次転写後、感光体ドラム１０の表面に残留した現像剤を除去する。

除電装置１３は光源を備え、クリーニングブレード３５による現像剤除去後、感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電し、次の画像形成に備える。

一次転写ローラ２０は、中間転写ベルトＢ１の裏面に、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記一次転写位置１０Ｓに対向して電圧印加位置２０Ｓで接するように配される。一次転写ローラ２０には、図示しない電源からトナー像中のトナーとは逆極性（本実施形態ではマイナス）の電圧を印加されるようになっている。つまり、一次転写ローラ２０は、電圧印加位置２０Ｓにて、中間転写ベルトＢ１にトナーと逆極性の電圧を印加することができる。中間転写ベルトＢ１は導電性を有するので、この印加電圧によって、電圧印加位置２０Ｓの中間転写ベルトＢ１の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。

そこで、本実施形態では、前記一次転写位置１０Ｓを、この印加電圧によってトナーが中間転写ベルトＢ１側に引き付けられる範囲内に配する。その結果、感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１の表面へトナーが移動し、一次転写が行われる。

このように一次転写が可能であれば、一次転写ローラ２０の具体的な構成は特に限定されず、具体的な構成は適宜変更可能である。本実施形態においては、一次転写ローラ２０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と逆方向に回転可能な、つまり電荷印加位置２０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１と同方向になるように回転可能な、略円柱状の部材とする。

本実施形態では、クリーニングユニット３１は、画像形成ユニットＦＹ内に設けられており、クリーニングブレード３５の他に、感光体ドラム１０表面からクリーニングブレード３５によって除去された現像剤（トナー及びキャリアを含む）とを、クリーニングユニット３１の外部に搬送する搬送部材３１ｃを備える。画像形成ユニットＦＹはさらに、搬送部材３１ｃによって搬送されたキャリア及びトナーを再利用するため、キャリアとトナーとを分離する分離部等を備えてもよい。

次に、現像装置ＨＹの構成について説明する。各色の現像装置ＨＹ、ＨＭ、ＨＣ、ＨＢの構成は同等である。

現像装置ＨＹは、現像容器４０、現像ローラ４０ａ、磁気ローラ（マグローラ）４０ｂ、撹拌スパイラル４０ｃ及び４０ｄ、磁気ローラドクターブレード４０ｅを備える。

現像容器４０は、内部に黄色のトナー（トナー粒子）とキャリアからなる現像剤を貯留する。撹拌スパイラル４０ｃ及び４０ｄは、現像容器４０の現像剤に全体が浸るように設けられ、現像剤を撹拌する。撹拌スパイラル４０ｃと４０ｄの回転によってトナーがキャリアに均一に分散される。

磁気ローラ４０ｂは現像ローラ４０ａのカウンター方向に回転し、ニップ近傍において、現像剤の引き剥がしと現像剤の載せとを同時に行っている磁気ローラドクターブレード４０ｅが設けられる。磁気ローラドクターブレード４０ｅは、磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤層厚を所定量になるように規制する。磁気ローラ４０ｂと接するように現像ローラ４０ａ（現像器ともいう）が配置され、その表面に磁気ローラ４０ｂから現像剤が付与される。磁気ローラ４０ｂの現像剤の層厚が所定値に規制されているので現像ローラ４０ａの表面に形成される現像剤の層厚も所定値に保たれる。この現像ローラ４０ａは感光体ドラム１０と接し、感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値の電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー像が感光体ドラム１０表面に形成される（現像動作）。

本発明の画像形成装置では、前記現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値（電圧値、単にバイアス値とする）を調整することで、トナー像の画像濃度補正を行うことを特徴としている。

又、感光体ドラム１０への現像動作を終えた磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤は磁気ローラドクターブレード４０ｅによって除去され、磁気ローラドクターブレード４０ｅの表面に沿って流下し図示しない流路を通って現像容器４０に貯留されている現像剤と混合される。

このような構成の下、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置１は、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢを用いて形成する。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルトＢ１に転写されて、中間転写ベルトＢ１上で重ね合わされてカラートナー像となる。

このカラートナー像の形成と同期して用紙収容部２に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収容部２から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部６上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトＢ１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部３に送り込まれ、二次転写部３で中間転写ベルトＢ１上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部４に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は排紙装置５によって画像形成装置１の外周に設けられた排紙トレイ部７に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトＢ１に残留したトナーは、クリーニング部Ｂ２によって中間転写ベルトＢ１から除去される。

又、所定のタイミングで中間転写ベルトＢ１に形成されたパッチのパッチ濃度及び中間転写ベルトＢ１の地肌濃度を検出するための２つの濃度検出センサー６０５、６０６が、ブラックの画像形成ユニットＦＢと二次転写部３との間の所定の位置に設けられている。ブラックの画像形成ユニットＦＢは、他の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣと比較すると、中間転写ベルトＢ１の回転方向に対して最下流に位置する。そのため、濃度検出センサー６０５、６０６は、複数の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢのうち、いずれかによってパッチが中間転写ベルトＢ１上に形成されたとしても、いずれのパッチのパッチ濃度を検出できるよう構成されている。

又、当該濃度検出センサー６０５、６０６は、パッチが形成される中間転写ベルトＢ１の位置に対応した位置に予め設けられるが、本発明の実施形態では、中間転写ベルトＢ１の両端近傍にそれぞれ二つ設けられる。当該濃度検出センサー６０５、６０６は、各色毎のパッチのパッチ濃度又は地肌濃度を検出可能なセンサーであれば、どのような形態でも構わないが、例えば、ＩＳＯ５シリーズの規定に基づき、パッチ又は中間転写ベルトＢ１上の地肌を光源からの光で照射し、反射光強度を受光センサーで検出して光の強度情報を濃度に変換する反射型の濃度検出センサー６０５、６０６が該当する。

図３は、本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。

画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３０４及び前記印刷における各駆動部に対応するドライバ３０５が内部バス３０６を介して接続されている。前記ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて前記ドライバ３０５とデータや命令を授受することにより前記図１に示した各駆動部の動作を制御する。又、前記駆動部以外の後述する各手段（図４に示す）についても、ＣＰＵ３０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。

＜本発明の実施形態＞
次に、図４、図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の機能ブロック図である。又、図５は、本発明の実行手順を示すためのフローチャートである。

通常、画像形成装置１において、画像データにおけるベタ画像（ベタ塗り画像）の濃度、ハーフ画像の濃度は、キャリブレーションによる現像バイアスやレーザーパワーの補正に基づいて適正な値に制御される。

ここで、画像形成装置１の感光体が特にアモルファスシリコン感光体を用いる場合、ベタ画像の後端部には、次の問題が発生する。即ち、アモルファスシリコン感光体の比誘電率は、有機感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)の比誘電率と比較して約３倍高く、アモルファスシリコン感光体が所定の現像バイアス（現像コントラスト電圧）に対して保持できるトナー量が多いという特徴がある。そのため、アモルファスシリコン感光体を用いて形成されたベタ画像の濃度は、通常使用している現像バイアスでは、非飽和状態であり、現像バイアスの大きさによっては、更に濃くすることが出来る。

ここで、ベタ画像の現像の際には、現像ローラ上に形成されたトナーがほぼ全てアモルファスシリコン感光体に移行されることで、ベタ画像の濃度が決定されるが、ベタ画像の後端部の現像の際には、移行されていない（消費されていない）トナーが現像ローラ表面に存在し、感光体に対向する。

ここで、上述のように、アモルファスシリコン感光体では、ベタ画像の濃度が非飽和状態であることから、現像ローラに存在するトナーが余分に感光体へ移行することになり、ベタ画像の後端部のみにトナーが溜まり、ベタ画像の後端部の濃度がベタ画像の他部の濃度よりも濃くなる現象、つまり、後端溜まりが発生する。

図６（Ａ）には、アモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置１において、マゼンタのベタ画像（ベタパッチ画像）を印刷した際のベタ画像の副走査方向（進行方向）の輝度の測定結果を示す。この輝度が低くなる程、ベタ画像の濃度が高くなることを意味する。図６（Ａ）に示すように、ベタ画像の副走査方向の後端部の輝度が著しく低くなり、ベタ画像の副走査方向の後端部の濃度が高くなっていることが理解される。又、アモルファスシリコン感光体（直径３０ｍｍ）の回転速度（全速２６６．７ｍｍ／ｓ、半速１３３．３ｍｍ／ｓ）の大小にかかわらず、ベタ画像の副走査方向の後端部の濃度が高くなることが理解される。

このような後端溜まりの発生は、ベタ画像を含む画像を用紙に印刷する場合に、画質の悪化や無駄なトナー消費を引き起こす。

そこで、本発明では、以下の手順を採用することで、後端溜まりが発生したとしても、画質の悪化や無駄なトナー消費を防止する。

先ず、画像形成装置１の制御手段４０１が、所定のタイミングで、ベタ画像濃度のキャリブレーションを実施する場合（図５：Ｓ１０１）、その旨を現像バイアス決定手段４０２に通知し、当該通知を受けた現像バイアス決定手段４０２は、現像ローラ４０ａからアモルファスシリコン感光体ドラム１０にベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、現像ローラ４０ａに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する。

ここで、現像バイアス決定手段４０２が前記飽和現像バイアスを決定する方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、以下のようになされる。即ち、現像バイアス決定手段４０２は、現像ローラ４０ａの現像バイアスを段階的に大きくすることで、濃度の異なるベタ画像パッチをアモルファスシリコン感光体ドラム１０にそれぞれ形成し（図５：Ｓ１０２）、当該形成した複数のベタ画像パッチを中間転写ベルトＢ１に転写して、濃度検出センサー６０５、６０６を用いて、複数のベタ画像パッチの濃度をそれぞれ取得する（図５：Ｓ１０３）。

ここで、現像バイアス決定手段４０２は、複数のベタ画像パッチの濃度を取得した際に、いずれかのベタ画像パッチの濃度が、予め設定された目標ベタ画像濃度（例えば、Ｉ．Ｄ．１．４等）よりも大きいか否かを判定し、いずれのベタ画像パッチの濃度が目標ベタ画像濃度以下である場合は、前記ベタ画像パッチを形成した現像バイアスよりも大きな現像バイアスを設定し、当該設定した現像バイアスを段階的に更に大きくして、複数のベタ画像パッチをアモルファスシリコン感光体ドラム１０にそれぞれ形成し（図５：Ｓ１０２）、複数のベタ画像パッチの濃度をそれぞれ取得する（図５：Ｓ１０３）。

一方、いずれかのベタ画像パッチの濃度が目標ベタ画像濃度よりも大きい場合は、現像バイアス決定手段４０２は、前記取得した複数のベタ画像パッチの濃度と、それぞれ対応する現像バイアスとに基づいて、図６（Ｂ）に示すように、複数の現像バイアス（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）に対して複数のベタ画像パッチの濃度（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）をプロットし、飽和濃度Ｄｓとなる飽和現像バイアスＶｓを決定する（図５：Ｓ１０４）。これにより、飽和現像バイアスＶｓに対応する飽和濃度Ｄｓを、上述した目標ベタ画像濃度Ｄｅよりも大きくすることが可能となる。尚、飽和濃度Ｄｓを決定する場合、例えば、複数の現像バイアス（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）に対する複数のベタ画像パッチの濃度（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）を、所定の式に適用して、飽和濃度Ｄｓを算出しても良い。

さて、現像バイアス決定手段４０２が前記飽和現像バイアスＶｓを決定すると、その旨をハーフパッチ決定手段４０３に通知し、当該通知を受けたハーフパッチ決定手段４０３は、前記飽和現像バイアスＶｓを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチ（ハーフ画像パッチ）の濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度Ｄｅとなるハーフパッチの代替画像印字率を決定する。

ここで、ハーフパッチ決定手段４０３が前記ハーフパッチの代替画像印字率を決定する方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、以下のようになされる。即ち、ハーフパッチ決定手段４０３は、所定のメモリーに予め記憶された画像印字率が異なる複数のハーフパッチの画像データを参照し、前記飽和現像バイアスＶｓを固定した状態で、画像印字率が段階的に減少する複数のハーフパッチをアモルファスシリコン感光体ドラム１０にそれぞれ形成する（図５：Ｓ１０５）。

ここで、ハーフパッチの画像印字率が異なることで、トナーのり量、言い換えると、ハーフパッチの濃度が変化する。図７（Ａ）には、アモルファスシリコン感光体（直径３０ｍｍ、線速１８０ｍｍ／ｓ）を用いた画像形成装置１において、画像印字率が異なるマゼンタのハーフパッチのパターン（例えば、ドット、縦線、横線）を印刷した際のハーフパッチのサイズに対するトナーのり量の測定結果を示す。尚、現像ローラ４０ａの回転速度は、アモルファスシリコン感光体の回転速度に対して１．６倍としている。又、ハーフパッチのパターンの種類に応じて、ハーフパッチの画像印字率は変化する。又、トナーのり量（ｍｇ／ｃｍ２）は、単位面積当たりのトナー量を意味する。更に、ハーフパッチのサイズは、ドット数に換算しており、右から１ドット数、２ドット数、・・・、７ドット数としており、最後は、ベタ画像パッチとしている。

図７（Ａ）に示すように、ハーフパッチのサイズが１ドット数の場合は、いずれのパターンのハーフパッチでもトナーのり量が同じであるが、ハーフパッチのサイズが２ドット数の場合、いずれのパターンのハーフパッチでもトナーのり量が急激に増加することが理解される。又、ハーフパッチのサイズが２ドット数の場合、パターンの種類に応じてトナーのり量が段階的に異なり、パターンが縦線、横線、ドットの順番でトナーのり量が増加している。そして、ハーフパッチのサイズが３ドット数以上となると、いずれのパターンのハーフパッチでもトナーのり量が漸近的に減少する。尚、どのようなパターンのハーフパッチのトナーのり量でも、ベタ画像パッチのトナーのり量よりも大きくなっている。これらの現象は、いずれのハーフパッチにおいても後端溜まりが生じており、その後端溜まりの影響が強い程、トナーのり量が増加していることを示している。言い換えると、後端溜まりを意図的に生じさせたハーフパッチのトナーのり量（濃度）は、ベタ画像パッチのトナーのり量（濃度）よりも大きくなるのである。

そのため、ハーフパッチ決定手段４０３は、図７（Ｂ）に示すように、多種のパターンのハーフパッチを形成することで、画像印字率Ｒ（％）が異なる複数のハーフパッチを形成する（図５：Ｓ１０５）。

ハーフパッチ決定手段４０３は、ハーフパッチを形成するパターンをドット、縦線、横線、斜め線のいずれかとしたり、パターンを組み合わせたりし、パターンのサイズをドット数単位で変更したり、単位面積当たりに存在するパターン相互の間隔をドット数単位で変更することで、画像印字率が異なる複数のハーフパッチを形成することが出来る。

尚、ハーフパッチ決定手段４０３が形成するハーフパッチの数は、例えば、画像印字率Ｒが段階的に増加するように数十個（例えば、１０個、２０個等）と設定される。又、画像印字率Ｒは、例えば、数％から数十％までの範囲内で設定される。

そして、ハーフパッチ決定手段４０３は、前記形成した複数のハーフパッチを中間転写ベルトＢ１に転写して、濃度検出センサー６０５、６０６を用いて、複数のハーフパッチの濃度ＤＨをそれぞれ取得する（図５：Ｓ１０６）。

更に、ハーフパッチ決定手段４０３は、前記取得したハーフパッチの濃度ＤＨと、それぞれ対応する画像印字率Ｒとに基づいて、図８（Ａ）に示すように、複数の画像印字率（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）に対して複数のハーフパッチの濃度（ＤＨ１、ＤＨ２、ＤＨ３、ＤＨ４）をプロットし、前記目標ベタ画像濃度Ｄｅとなる代替画像印字率Ｒｅを決定する（図５：Ｓ１０７）。これにより、ベタ画像パッチでなくても目標ベタ画像濃度Ｄｅを再現可能なハーフパッチの画像印字率Ｒｅ、言い換えると、ハーフパッチのパターンを決定することが可能となる。尚、ハーフパッチの代替画像印字率Ｒｅを決定する場合、例えば、複数の画像印字率（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）に対する複数のハーフパッチの濃度（ＤＨ１、ＤＨ２、ＤＨ３、ＤＨ４）を、所定の式に適用して、目標ベタ画像濃度Ｄｅとなる代替画像印字率Ｒｅを逆算するよう構成しても良い。

ハーフパッチ決定手段４０３が代替画像印字率Ｒｅを決定すると、その旨をベタ画像印刷制御手段４０４に通知し、当該通知を受けたベタ画像印刷制御手段４０４は、印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率Ｒｅのハーフパッチを飽和現像バイアスＶｓで形成するように制御する（図５：Ｓ１０８）。

ここで、ベタ画像印刷制御手段４０４がベタ画像の印刷を制御する方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、以下のようになされる。即ち、ベタ画像印刷制御手段４０４が、先ず、前記決定された飽和現像バイアスＶｓとハーフパッチの代替画像印字率Ｒｅとを所定のメモリーに記憶させておく。次に、所定のタイミングで、制御手段４０１が、所定の印刷ジョブを受けて、当該印刷ジョブの画像データに基づいて画像形成する場合、ベタ画像印刷制御手段４０４は、前記画像データを参照して、ベタ画像があるか否かを判定する。

前記判定の結果、前記画像データにベタ画像が無い場合（例えば、文書等の画像データである場合）、ベタ画像印刷制御手段４０４は、特に何もせず、制御手段４０１は、通常の現像バイアスＶで画像データに対応するトナー像をアモルファスシリコン感光体ドラム１０に形成し、当該トナー像を中間転写ベルトＢ１を介して用紙に転写して、印刷物を出力する。これは、通常の印刷動作となる。

一方、前記判定の結果、前記画像データにベタ画像が有る場合（例えば、写真やマーク等の画像データがある場合）、ベタ画像印刷制御手段４０４は、前記画像データのベタ画像から前記代替画像印字率Ｒｅのハーフパッチ画像に変更し、制御手段４０１が、当該ハーフパッチ画像に対応するトナー像をアモルファスシリコン感光体ドラム１０に形成する際に、ベタ画像印刷制御手段４０４は、通常の現像バイアスＶから前記飽和現像バイアスＶｓに変更して、当該飽和現像バイアスＶｓでハーフパッチ画像に対応するトナー像をアモルファスシリコン感光体ドラム１０に形成させる。尚、前記画像データの他の部分は、ベタ画像印刷制御手段４０４は、特に何もしない。そして、制御手段４０１が、前記画像データに対応するトナー像を中間転写ベルトＢ１を介して用紙に転写して、印刷物を出力する。これにより、ハーフパッチを使って擬似的なベタ画像を再現することが可能となる。又、ハーフパッチでは、パッチ全体がパターン（ドットの集合体）で形成されており、複数のパターンの一つ一つは、後端溜まりが発生する。ここで、このハーフパッチの現像には、飽和現像バイアスＶｅを用いているから、各パターン毎のトナーのり量は、殆ど飽和している状態であり、各パターン毎に多めのトナーが現像されることになる。言い換えると、各パターン毎に後端溜まりが発生したとしても、パターンの前端部と後端部との濃度差が小さいものとなる。図８（Ｂ）には、飽和現像バイアスＶｅで形成したハーフパッチのトナーののり方と、通常の現像バイアスＶで形成したハーフパッチのトナーののり方と、通常の現像バイアスＶで形成したベタ画像パッチのトナーののり方とを示す。図８（Ｂ）に示すように、ハーフパッチのパターンには、それぞれ後端溜まりが発生するものの、飽和現像バイアスＶｅで形成したハーフパッチでは、トナーがどの位置でも最大限にのせられるため、ハーフパッチのパターンの前端部と後端部とのトナーのり量の差が小さくなっている。一方、通常の現像バイアスＶで形成したハーフパッチ、ベタ画像パッチでは、トナーが適量のせられるため、ハーフパッチのパターン又はベタ画像パッチの前端部と後端部とのトナーのり量の差が大きくなっている。尚、通常の現像バイアスＶで形成したハーフパッチのパターンのうち、後方に形成されるパターンほど、トナーのり量の差は小さくなる。従って、後端溜まりが発生しない擬似的なベタ画像を形成することが可能となるのである。

尚、ハーフパッチで構成する擬似的なベタ画像パッチは、エッジにジャギーが発生する場合もあるものの、これは、例えば、ベタ画像印刷制御手段４０４が、ベタ画像の図形の縁取りを行うことで、当該ベタ画像を画像処理し、エッジのジャギーを解消することが可能である。

このように、本発明では、キャリブレーションの実施において、現像ローラ４０ａからアモルファスシリコン感光体ドラム１０にベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、現像ローラ４０ａに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する現像バイアス決定手段４０２と、前記飽和現像バイアスＶｓを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチの濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度Ｄｅとなるハーフパッチの代替画像印字率を決定するハーフパッチ決定手段４０３と、印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率Ｒｅのハーフパッチを飽和現像バイアスＶｓで形成するように制御するベタ画像印刷制御手段４０４とを備えることを特徴とする。これにより、後端溜まりを抑制しつつベタ画像の印刷を行うことが可能となる。

尚、本発明の実施形態では、所定の色（マゼンタ）のベタ画像について説明したが、各色毎のベタ画像に適用しても構わない。ここで、黒色のベタ画像では、後端溜まりが視覚的に分かり難く、ベタ画像における他の色との混色が少ないことから、例えば、カラー色（マゼンタ、シアン、イエロー）のベタ画像のみに適用するよう構成しても良い。

又、本発明の実施形態では、通常の画像形成におけるベタ画像について説明したが、画像形成の種類に応じて、ベタ画像に代えるハーフパッチを使用するか否かを決定しても良い。例えば、画像形成において高画質モードと、当該高画質モードの画質よりも劣る画質の通常画質モードとが存在する場合に、高画質モードが設定されている場合には、ベタ画像印刷制御手段４０４が、前記ベタ画像に代えて代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御し、通常画質モードが設定されている場合には、ベタ画像印刷制御手段４０４は、前記ベタ画像を通常の現像バイアスで形成するように制御するよう構成しても良い。

又、本発明の実施形態では、画像形成装置１が各手段を備えるよう構成したが、当該各手段を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、前記プログラムを画像形成装置１に読み出させ、当該画像形成装置１が前記各手段を実現する。その場合、前記記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。さらに、各手段が実行するステップをハードディスクに記憶させる方法として提供することも可能である。

以上のように、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法は、複合機はもちろん、複写機、プリンタ等に有用であり、後端溜まりを抑制しつつベタ画像の印刷を行うことが可能な画像形成装置及び画像形成方法として有効である。

１ 画像形成装置
４０１ 制御手段
４０２ 現像バイアス決定手段
４０３ ハーフパッチ決定手段
４０４ ベタ画像印刷制御手段

Claims (4)

1. キャリブレーションの実施において、現像ローラからアモルファスシリコン感光体ドラムにベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、前記現像ローラに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する現像バイアス決定手段と、
   前記飽和現像バイアスを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチの濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度となるハーフパッチの代替画像印字率を決定するハーフパッチ決定手段と、
   印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御するベタ画像印刷制御手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ベタ画像印刷制御手段は、画質が通常である通常画質モードが設定されている場合には、前記ベタ画像を通常の現像バイアスで形成するように制御し、前記通常画質モードの画質よりも高い高画質モードが設定されている場合には、前記ベタ画像に代えて、前記代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記飽和現像バイアスの決定、前記ハーフパッチの代替画像印字率の決定、および前記飽和現像バイアスによるハーフパッチの形成は、カラー色のベタ画像にのみ適用される
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. キャリブレーションの実施において、現像ローラからアモルファスシリコン感光体ドラムにベタ画像を現像する際に、当該ベタ画像の濃度が、前記現像ローラに印加される現像バイアスの増加に対して測定した際の濃度変化が飽和するときの飽和濃度となる飽和現像バイアスを決定する第一のステップと、
   前記飽和現像バイアスを用いて形成された、画像印字率が異なる複数のハーフパッチの濃度に基づいて、ハーフパッチの濃度が目標ベタ画像濃度となるハーフパッチの代替画像印字率を決定する第二のステップと、
   印刷ジョブにおいてベタ画像を印刷する際に、当該ベタ画像に代えて、前記決定した代替画像印字率のハーフパッチを飽和現像バイアスで形成するように制御する第三のステップと
   を備えることを特徴とする画像形成方法。

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