JP2015197470A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度制御に係る時間を短縮する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体にテストパターンを形成する形成手段と、像担持体に形成したテストパターンの濃度を検出する検出手段と、入力される第１の画像データ値と画像形成に使用する第２の画像データ値との関係を示す階調補正情報を検出手段が検出したテストパターンの濃度に基づき生成する生成手段と、階調補正情報に含まれる第２の画像データ値に基づき濃度に関する画像形成条件を変更するか否かを判定する判定手段と、画像形成条件を変更する変更手段と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本開示は、画像形成装置における濃度制御技術に関する。

画像形成装置には、出力画像の色の安定性等が求められる。このため、特許文献１は、感光体に形成した濃度検出用のテストパターンを読み取って、感光体の露光量と、階調補正のための階調補正条件を補正することを開示している。

特開２００２−７２５８３号公報

特許文献１に記載の構成では、露光量をまず決定し、決定した露光量に基づき階調補正条件を決定している。しかしながら、露光量の決定と、階調補正条件の決定という、２つの制御を連続して行うことで制御に多くの時間を必要とし、生産性の低下につながる。露光量を制御せずに、階調補正条件により全階調の濃度を調整する方法もあるが、画像形成装置の状態によっては文字画像等においてジャギーが発生してしまうという問題があった。

本発明は、濃度制御に係る時間を短縮する画像形成装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、画像形成装置は、像担持体にテストパターンを形成する形成手段と、前記像担持体に形成したテストパターンの濃度を検出する検出手段と、入力される第１の画像データ値と画像形成に使用する第２の画像データ値との対応関係を示す階調補正情報を前記検出手段が検出したテストパターンの濃度に基づき生成する生成手段と、前記階調補正情報に含まれる前記第２の画像データ値に基づき濃度に関する画像形成条件を変更するか否かを判定する判定手段と、前記画像形成条件を変更する変更手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、濃度制御に係る時間を短縮することができる。

一実施形態による画像形成装置の構成図。 一実施形態による目標濃度の取得処理のフローチャート。 一実施形態による濃度制御のフローチャート。 一実施形態による濃度制御で使用するテストパターンを示す図。 一実施形態による階調補正テーブル生成の説明図。 ジャギーを示す図。 一実施形態による階調補正テーブル生成の説明図。 一実施形態による濃度制御のフローチャート。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の各実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置１００の構成図である。図１の画像形成装置１００においては、中間転写ベルト６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが配列されている。画像形成部ＰＹの感光体１Ｙは、像担持体であり、図中の矢印の方向に回転駆動され、帯電部２Ｙにより所定の電位に帯電される。露光部３Ｙは、感光体１Ｙを光で走査・露光して感光体１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像部４Ｙは、現像バイアスを出力して感光体１Ｙの静電潜像にイエローのトナー（色材）を供給し、トナー像として可視化する。一次転写ローラ７Ｙは、一次転写バイアスを出力して、感光体１Ｙに形成されたトナー像を中間転写ベルト６に転写する。また、画像形成部ＰＹは、感光体１Ｙに形成されたトナー像の濃度を検出するための濃度センサ１２Ｙを備えている。濃度センサ１２Ｙは、例えば、感光体１Ｙに光を照射し、その正反射光により濃度を検出する。

画像形成部ＰＭ、ＰＣ及びＰＫと画像形成部ＰＹとは、使用するトナーの色が異なる以外、その構成は同様であるため、画像形成部ＰＭ、ＰＣ及びＰＫについての説明は省略する。また、以下の説明において、色を区別する必要がない場合には、末部のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを除いた参照符号を使用する。なお、各画像形成部の感光体１に形成されたトナー像を重ねて中間転写ベルト６に転写することで多色のトナー像が中間転写ベルト６に形成される。なお、本実施形態の濃度センサ１２は、対応する感光体に形成されたトナー像の濃度を測定するが、中間転写ベルト６に転写したトナー像の濃度を測定するものであっても良い。

中間転写ベルト６は、３つのローラ６１、６２及び６３により張架された像担持体であり、図中のＲ２の方向に回転駆動される。カセット６５から取り出された記録材Ｐは、ローラ対６６及び６７により、ローラ６３と二次転写ローラ６４により構成される二次転写部Ｔ２に向けて搬送される。中間転写ベルト６に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、その後、定着部１１において加熱加圧され、トナー像の定着が行われて装置外へと排出される。

読取部２１６の光源１０３は、原稿台１０２上に置かれた記録材に光を照射し、ＣＣＤセンサ１０５はその反射光を受光して、記録材の画像を読み取る。ＣＣＤセンサ１０５が読み取った画像データは、リーダー画像処理部１０８及びプリンタ制御部１０９にて所定の画像処理が行われる。なお、本実施形態の画像形成装置１００は、読取部２１６が読み取った画像以外にも、電話回線（ＦＡＸ）を介して受信する画像データや、コンピュータからネットワークを介して受信する画像データの印刷も行うことができる様に構成されている。また、操作部２０は、ユーザが画像形成装置１００を操作し、画像形成装置１００の状態をユーザに表示するための表示部２１８を備えている。制御部１１０は、画像形成装置１００の画像形成動作を統括的に制御し、ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１２と、ＲＯＭ１１３と、を有する。制御部１１０は、濃度センサ１２からの信号に基づき感光体１に形成されたトナー像の濃度を検出して取得する。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３が保持するプログラムや各種データを使用し、ＲＡＭ１１２をワークエリアとして、画像形成装置１００を制御する。また、ＣＰＵ１１１がこれらプログラムを実行することで、後述する濃度制御において、階調補正テーブルを生成する生成部や、画像形成条件を変更するか否かを判定する判定部が実現される。さらに、画像形成装置１００は、画像形成装置内の環境情報、例えば、温度及び湿度のいずれか又は両方を取得して制御部１１０に通知する環境センサ３０を備えている。

本実施形態による濃度制御の説明の前に、当該濃度制御において使用する目標濃度情報の取得処理について図２を用いて説明する。なお、図２の処理は、ユーザの操作により、或いは、所定条件が満たされた場合に行われ、かつ、各色それぞれについて行われる。制御部１１０は、Ｓ１０で記録材に複数のパッチを含むテストパターンＰを形成して定着させる。例えば、テストパターンＰは、濃度が異なる６４個のパッチを含むものとする。制御部１１０は、Ｓ１１で、記録材に形成したテストパターンＰを読取部２１６に読み取らせて、各パッチの濃度を検出する。制御部１１０は、Ｓ１２で、検出した濃度に基づき階調補正テーブル（ＬＵＴ）を作成する。なお、ＬＵＴは、入力される画像データ値と、出力する画像データ値の対応関係を示す階調補正情報である。つまり、ある画像データが入力値として与えられた場合、制御部１１０は、ＬＵＴに従いこの入力値を対応する出力値に変換して画像形成を行う。これにより、制御部１１０は、画像形成装置の特性の変化に拘らず、この入力値により得られる画像の濃度を目標値に保つ。その後、制御部１１０は、Ｓ１３で、所定の複数の値の画像データにより、図４に示すテストパターンＱを感光体１に形成する。図４に示す様に、テストパターンＱは、ベタ部（最大濃度部）を含む、異なる１０の濃度（階調）のパッチを有するパターンである。なお、Ｓ１３におけるテストパターンＱの生成の際には、Ｓ１２で生成したＬＵＴを使用する。制御部１１０は、Ｓ１４で、濃度センサ１２により、テストパターンＱの各パッチの濃度を検出する。制御部１１０は、各パッチを形成するための画像データの値と、当該検出されたパッチの濃度との関係（目標濃度情報）を取得し、当該画像データの値に対する目標濃度を決定する。Ｓ１５で、制御部１１０は、各画像データの値と目標濃度との関係を示す目標濃度情報をＲＡＭ１１２に保存する。

この様に、まず、テストパターンＱより多くの階調のテストパターンＰを記録材に定着させ、このテストパターンの検出濃度と目標濃度を比較してＬＵＴを生成する。続いて、ある入力画像データ値を、このＬＵＴを使って出力画像データ値に変換し、この出力画像データ値により感光体１に画像形成を行う。この感光体１に形成される画像の濃度は、当該入力画像データ値に対して感光体１に形成される画像の目標濃度となる。この様に、画像データの値に対する目標濃度とは、当該画像データの値を入力としたときに感光体１に形成されたパッチの濃度の目標値である。なお、本実施形態では図２の処理により、画像データの入力値に対する目標濃度を取得するが、目標濃度として予め決められた濃度を使用することもできる。

本実施形態では、連続画像形成中において１００ページといった所定ページの画像形成を行う度に、画像形成装置１００は、図３に示す濃度制御を実行してＬＵＴの生成又は更新と、必要に応じて濃度に関する画像形成条件の変更を行う。なお、以下の説明においては、濃度に関する画像形成条件として露光強度を調整するのものとするが、現像コントラスト等の他の画像形成条件であっても良い。また、図３に示す濃度制御は画像形成に使用する色それぞれについて行う。以下、図３のフローチャートについて説明する。

連続印刷中に所定の条件を満たすことにより濃度制御を開始すると、制御部１１０はＳ２０において図４に示すテストパターンＱを感光体１に形成する。既に説明した様に、テストパターンＱは、最大濃度のパッチ、つまり、最大濃度を示す画像データの値により形成されたパッチを含んでいる。例えば、画像データが１０ビットで表されるものとすると、値"１０２３"が最大濃度を示し、よって、テストパターンＱは、値"１０２３"を入力として形成されたパッチを含んでいる。なお、テストパターンＱを形成する際の露光強度については、例えば、環境センサ３０が取得する画像形成装置内の環境情報、例えば、温度及び湿度のいずれか又は両方の値により決定することができる。

その後、Ｓ２１において制御部１１０は、濃度センサ１２の出力から各パッチの濃度を検出する。そして、制御部１１０は、Ｓ２２で、各パッチを形成した画像データ値と、当該画像データ値で感光体１に形成される目標濃度と、当該画像データ値で感光体１に形成されたパッチの検出濃度に基づきＬＵＴを作成する。図５は、ＬＵＴの作成方法の説明図である。制御部１１０は、画像データの入力値、つまり、テストパターンＱの各パッチの形成に使用した画像データ値と、当該画像データ値で形成したパッチの検出濃度をプロットする。また、テストパターンＱの形成に使用しなかった画像データ値に対する検出濃度については、形成したパッチの検出結果を補間することにより求める。図５の黒丸は、各パッチの形成に使用した画像データ値と、当該画像データ値で形成したパッチの検出濃度を示し、点線は、それらを補間して求めた、画像データの入力値と検出濃度との関係を示している。なお、図５の実線は、図２の処理により求めた目標濃度情報を示している。なお、目標濃度についても測定されるのは、パッチ形成に使用した画像データの値と、そのパッチの検出濃度のみであるが、パッチ形成に使用しなかった画像データの値に対する目標濃度も、補間により求める。

制御部１１０は、図５において点線で示す検出濃度と実線で示す目標濃度から、入力値に対する濃度を目標濃度とするために実際に画像形成に使用する出力値を決定してＬＵＴを作成する。例えば、図５において値Ｄ１で形成される濃度は目標濃度より小さく、値Ｄ２で形成される濃度は値Ｄ１での目標濃度となる。したがって、形成されるＬＵＴにおいては、入力値Ｄ１は出力値Ｄ２に変換される。以上の処理によりＬＵＴが生成される。

Ｓ２２におけるＬＵＴの生成のみで階調補正を行うと、高濃度領域におけるハーフトーン処理が強くなり、文字画像等において図６に示すジャギーが生じ得る。したがって、本実施形態では、Ｓ２３で、Ｓ２２において生成したＬＵＴの出力側の最大値が所定範囲内にあるかを判定する。なお、ＬＵＴの出力側の最大値とは、画像データを１０ビットで表す場合、１０ビットでの最大値"１０２３"を入力値としたときに、ＬＵＴにより変換される変換後の値である。制御部１１０は、ＬＵＴの出力側の最大値が所定範囲内にあるとテストパターンＱの形成時の露光強度をそのまま使用するものとして処理を終了する。そして、その後、画像形成を再開する。一方、ＬＵＴの出力側の最大値が所定範囲内ない場合には、Ｓ２０において使用した露光強度が適切ではないと判定し、Ｓ２４において露光強度を変更し、その後、画像形成を再開する。

例えば、画像データを１０ビットとし、所定範囲を９０１〜１０００とする。Ｓ２２で生成したＬＵＴの出力最大値が９０１未満であると、高濃度領域において過度のハーフトーン処理が発生しジャギーが発生し得る。よって、ＬＵＴの出力最大値が９０１未満であると、以後の画像形成に使用する露光強度は、Ｓ２０でテストパターンＱの形成に使用した露光強度より減少させる。つまり、濃度が低くなる様に画像形成条件を変更する。一方、Ｓ２２で生成したＬＵＴの出力最大値が１０００より大きいと、以後の画像形成に使用する露光強度は、Ｓ２０でテストパターンＱの形成に使用した露光強度より増加させる。つまり、濃度が高くなる様に画像形成条件を変更する。なお、増減させる露光強度は、予め決めた所定値とすることも、Ｓ２２で生成したＬＵＴの出力最大値と所定範囲の上限値又は下限値との差に応じて決定しても良い。

図３に示す総ての処理を行う場合と、図３のＳ２３及びＳ２４を行わず、ＬＵＴの生成のみを行う場合についての結果を比較した。なお、印刷する画像は、いずれも４０％程度の濃度の画像であり、合計５０００枚を連続しつつ、１００枚ごとに図３の処理を行った。Ｓ２３及びＳ２４を実行しない場合、約４０００枚を印刷すると、図６に示す様なジャギーが発生した。一方、Ｓ２３及びＳ２４の処理を行うこととで、ＬＵＴの出力最大値に応じて露光強度が変更され５０００枚を印刷してもジャギーの発生は確認されず、印刷品質を保つことができた。

以上、ＬＵＴの出力側の最大値に応じて濃度に関する画像形成条件を変更する。画像形成条件の変更は、濃度制御の度に行われるのではなく、必要に応じて行われるため、品質を保ちつつ、濃度制御に係る時間を短縮することができる。なお、本実施形態では、図４に示す複数濃度のパッチを含むテストパターンを使用したが、１つの濃度のパッチを含むテストパターンを使用することもできる。この場合、図７に示す様に、点線で示す検出濃度は、そのグラフの形状が実線で示す目標濃度の形状と同じであり、かつ、黒丸で示す検出点を通るものとして、推定する。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、Ｓ２４において露光強度を変更している。したがって、Ｓ２４で露光強度を変更すると、その後の画像形成で使用する露光強度と、ＬＵＴの生成・更新において使用した露光強度とは異なることになる。したがって、ＬＵＴによる変換後の画像データで画像を形成しても目標濃度からのずれが生じる。本実施形態では、露光強度を変更するタイミングを、次の濃度補正制御開始の際とする。

図８は、本実施形態による濃度補正制御のフローチャートである。連続印刷中、所定の条件を満たすことにより濃度補正制御を開始すると、制御部１１０はＳ３０において露光強度の変更、より詳しくは、露光強度の増加及び減少のいずれかが必要であるか否かを判定する。なお、露光強度の変更が必要であるか否かは、前回の濃度補正制御におけるＳ３６においてＲＡＭ１１２に保存しておく。露光強度の変更が必要な場合、制御部１１０は、Ｓ３１で、それまでの画像形成において使用していた露光強度を所定量だけ増加又は減少させ、増加又は減少後の露光強度で、Ｓ３２においてテストパターンＱを形成する。一方、露光強度の変更が必要ではない場合、制御部１１０は、Ｓ３２で、それまでの画像形成において使用していた露光強度を使用してテストパターンＱを形成する。なお、濃度補正制御を最初に実行する場合には、第一実施形態と同様に、環境センサ３０が取得する環境情報に基づき露光強度を決定し、Ｓ３２においてテストパターンＱを形成する。

なお、Ｓ３２〜Ｓ３５の処理は、第一実施形態における図３のＳ２０〜Ｓ２３の処理と同様であるため再度の説明は省略する。制御部１１０は、Ｓ３５でＬＵＴの出力側の最大値が所定範囲内になく、露光強度の変更が必要であると、Ｓ３６でその旨をＲＡＭ１１２に保存する。なお、保存する内容は、露光強度の変更の要否と、必要な場合には増加させるか、減少させるかを示す情報である。さらに、露光強度の変更量をＬＵＴの出力側の最大値と、許容範囲の上限値又は下限値との差に応じて決定する場合には、その変更量を示す情報もＲＡＭ１１２に保存する。

以上、本実施形態では、露光強度の変更を次の濃度補正制御を実行する際に行うため、濃度のずれを防ぐことができる。また、濃度補正制御を行った後、露光強度の変更なしに直ちに画像形成に移れるため、制御時間を短縮することができる。

［その他の実施形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ：画像形成部、１２：濃度センサ、１１０：制御部

Claims (9)

1. 像担持体にテストパターンを形成する形成手段と、
   前記像担持体に形成したテストパターンの濃度を検出する検出手段と、
   入力される第１の画像データ値と画像形成に使用する第２の画像データ値との対応関係を示す階調補正情報を前記検出手段が検出したテストパターンの濃度に基づき生成する生成手段と、
   前記階調補正情報に含まれる前記第２の画像データ値に基づき濃度に関する画像形成条件を変更するか否かを判定する判定手段と、
   前記画像形成条件を変更する変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段は、前記第１の画像データ値の最大値に対応する第２の画像データ値が所定の範囲内にないと、濃度に関する画像形成条件を変更すると判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記判定手段は、前記第１の画像データ値の最大値に対応する第２の画像データ値が前記所定の範囲の下限値より小さいと濃度が低くなる様に画像形成条件を変更し、前記所定の範囲の上限値より大きいと濃度が高くなる様に画像形成条件を変更すると判定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段は、前記画像形成条件を変更すると判定した場合、その変更量を、前記第１の画像データ値の最大値に対応する第２の画像データ値と前記所定の範囲の下限値又は上限値との差に基づき決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記生成手段は、前記第１の画像データ値と目標濃度との関係を示す目標濃度情報と、前記テストパターンの形成のための入力として使用した前記第１の画像データ値と、前記テストパターンの検出濃度に基づき前記階調補正情報を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記判定手段は、前記生成手段が前記階調補正情報を生成した際に、生成した前記階調補正情報に基づき前記画像形成条件を変更するか否かを判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記変更手段は、前記判定手段が前記画像形成条件を変更すると判定した際に、前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記変更手段は、前記判定手段が前記画像形成条件を変更すると判定すると、次に前記テストパターンを形成する際に、前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成条件は、感光体を露光する露光強度であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。