JP2016090699A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像器で後端掃き寄せ現象が発生する画像形成装置において、後端部の画像濃度を画処理で補正する場合に、環境変動やドラム、現像器の耐久により掃き寄せ現象の発生程度が異なる。
【解決手段】 現像器で後端掃き寄せ現象が発生する画像形成装置において、後端部の画像濃度を画処理で補正する場合に、パターン画像を形成し、パターン画像後端部の濃度を光学センサで読み取った結果に基づいて、画像後端部の濃度補正量を決定する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置におけるトナー消費量を低減する制御に関する。

画像形成装置においてトナーの消費量の削減が切望されている。特許文献１によれば、ある程度の面積を有する画像領域については露光強度を低下させることでトナーの消費量を節約する技術が提案されている。

画像形成装置が形成する画像の縁や画像の副走査方向の後端部で過剰に現像剤が増加してしまう現象が発生する。前者はエッジ効果とよばれ、後者は掃き寄せと呼ばれている。エッジ効果および掃き寄せは画像形成装置が使用される環境条件が変化したり画像形成装置の耐久が進んだりすると、発生する度合いが変化する。

特開２００４−２９９２３９号公報

トナーの掃き寄せ量は、カラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置に限らず装置毎に異なる。また、トナーの掃き寄せ量は、カラー画像形成装置において、各色の画像形成ユニット毎に異なる。さらに、トナーの掃き寄せ量は、画像形成条件、環境条件等によっても変動する。従って、トナーの掃き寄せによるトナー消費量の低減し、かつトナーの掃き寄せ量の変動による画像濃度の不均一化を抑制する必要がある。

本願発明の画像形成装置は、上記課題を鑑みてなされたもので、回転軸を中心に回転駆動される感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成するために前記感光体を露光する光を出射する光源と、前記感光体の回転軸に略平行な回転軸を中心に回転駆動され、表面にトナーを担持する現像ローラを備え、前記感光体の回転とともに前記現像ローラを回転させることによって前記感光体と前記現像ローラとの間にトナーを供給し、当該トナーによって前記感光体上に形成された前記静電潜像を現像する現像装置と、を備える画像形成手段と、前記感光体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体を備え、前記中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記中間転写体上のトナー像に光を照射し、前記中間転写体上のトナー像からの反射光を受光し、受光光量に応じた電圧の検出信号を出力する光学センサと、画像データに基づいて前記画像形成手段にパターン画像を形成させる制御手段と、前記画像データに基づいて形成されたパターン画像からの反射光を受光することによって前記光学センサから出力された検出信号に基づいて、前記感光体の回転方向における前記パターン画像のなかの上流側端部の第１の領域の濃度を示す第１の検出値と、前記感光体の回転方向における前記パターン画像の先端部から前記第１の領域の先端部までの第２の領域の濃度を示す第２の検出値と、を取得し、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差分を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された前記差分に基づいて、前記記録媒体に転写するトナー像の前記感光体の回転方向上流側端部の前記感光体の回転方向における補正対象領域に対応する画像データを補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された画像データに基づいて前記光源から光を出射させることによって前記光源に前記静電潜像を形成させる駆動手段と、を有することを特徴とする。

トナー掃き寄せによるトナー消費量の低減を抑制し、かつトナーの掃き寄せ量の変動による画像濃度の不均一化を抑制することができる。

画像形成装置の断面図 画像形成部の拡大図 掃き寄せ現象の説明図 掃き寄せ現象の影響の説明図 ブロック図 光学センサの説明図 ＬＵＴ領域説明図 掃き寄せ影響度の検知フロー図 パターン画像の読み取り波形 掃き寄せ補正の適用フロー図 複数速度画像形成モードのＬＵＴ領域説明図 複数速度画像形成モードの掃き寄せ補正超検知フロー図 複数速度画像形成モードの掃き寄せ補正適用フロー図 複数階調レベルの掃き寄せ補正量検知フロー図 複数階調レベルの掃き寄せ補正量検知パターン説明図 複数階調レベルの掃き寄せ補正処理適用フロー図

以下、実施例について説明する。

（実施例１）
図１に示す電子写真方式の画像形成装置１０１は、画像形成ユニット１０９を備える。画像形成部１０９は、各色に対応する画像形成ユニット１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋを含み、それぞれのユニットは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。画像形成部１０９によって形成されたトナー像は、中間転写体であるところの中間転写ベルト１１０に各色のトナー像を転写される。

用紙１０３の搬送機構について説明する。給紙カセット１０２に格納されている用紙１０３（記録媒体）に画像形成を行う装置である。用紙１０３は給紙ローラ１０４によって用紙カセット１０２から引き出され、さらに縦パスローラ１０５によって上部へ搬送される。縦パスローラ１０５によって搬送された用紙１０３は搬送ローラ１０６を通過し、レジストセンサ１２１によって先端のタイミングを検知され、レジストローラ１０７を通じて二次転写ローラ対１０８へと搬送される。

転写ローラ対１０８の下側ローラには転写バイアスが印加されており、転写ローラ対１０８に搬送された用紙１０３に、中間転写ベルト１１０上（中間転写体上）のトナー像が転写される。

転写ローラ１０８対においてトナー像が転写された用紙１０３は、定着前センサ１２２を通過して定着器１１１に搬送される。定着器１１１によって加熱されることによってトナー像が用紙１０３に定着する。定着器１１１を通過した用紙１０３は、排紙トレイ１１２に排出される。

サーミスタ１４１は画像形成装置１０１本体内に設置されている。サーミスタ１４１は、画像形成装置１０１本体内部の温度を検出する。なお、画像形成装置１０１は、不図示の湿度センサを備えていても良い。画像形成装置１０１は、サーミスタ１４１、湿度センサを用いて温度、湿度などの環境状態を測定する機構を有する。

続いて、図２を用いて画像形成部１０９に含まれる各色の画像形成ユニット１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋについて説明する。各色の画像形成ユニットは同一構成であるため、図２では、色を区別することなく画像形成ユニットの各構成要素を説明する。各色の画像形成ユニットは、感光体であるところの感光ドラム１５１、帯電装置であるところの帯電ローラ１５２、露光装置（光源）であるところのレーザスキャナ１５３、現像装置１５５、クリーニング装置１５８およびトナーカートリッジ１５６を備える。トナーカートリッジ１５６は、感光ドラム１５１、帯電ローラ１５２、現像装置１５５、クリーニング装置１５８とは別体のユニットであり、画像形成装置１０１本体に対して着脱可能なトナー収容部である。なお、実施の形態は、トナーカートリッジを着脱可能な画像形成装置に限られない。例えば、実施の形態は、トナー収容部が感光ドラム、帯電ローラ、現像装置のうちの少なくとも一つと一体化されたプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置でも良い。

現像装置１５５は、トナー格納部１５９、およびトナーを担持するトナー担持体としての現像ローラ１５４を備える。本実施例の画像形成装置１０１は、トナーとキャリア（磁性体）を含む現像剤を用いて二成分現像方式を採用している。即ち、トナー格納部１５９には、トナーと該トナーを帯電させるためのキャリアが格納されている。不図示の撹拌装置によってトナーとキャリアを含む現像剤を撹拌することによって、トナーとキャリアが摺擦し、トナーが帯電する。トナー格納部１５９は、不図示の補給経路によってトナーカートリッジ１５６に連結されている。画像を形成することによってトナー格納部１５９内部のトナーが消費されることに応じて、トナーカートリッジ１５６からトナー格納部１５９にトナーが補給される。

現像ローラ１５４は、後述する感光ドラム１５１の回転軸と略平行な回転軸を中心に矢印Ａ方向に回転する。現像ローラ１５４には、不図示の電源から現像バイアスが印加されている。現像ローラ１５４に現像バイアスが印加することによって、現像ローラ１５４には帯電したトナーが付着する。即ち、回転する現像ローラ１５４にトナーを担持した状態となる。

感光ドラム１５１は、現像ローラ１５４の回転軸に略平行な回転軸を中心に矢印Ｂ方向に回転駆動される。回転駆動された感光ドラム１５１の表面は、帯電ローラ１５２によって帯電される。レーザスキャナ１５３は、帯電した感光ドラム１５１を露光するレーザ光（光ビーム）を出射する。レーザ光によって露光されることによって感光ドラム１５１上に静電潜像が形成される。

感光ドラム１５１表面のレーザ光によって露光された露光部に現像ローラ１５４が担持したトナーが付着することによって静電潜像が現像される。

感光ドラム１５１上（感光体上）に現像されたトナー像は、転写ローラ１５７によって中間転写ベルト１１０に転写される。中間転写ベルト１１０に転写されずに感光ドラム１５１上に残留したトナーは、クリーニング装置１５８によって感光ドラム１５１表面から除去される。

静電潜像が現像される過程について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、感光ドラム１５１と現像ローラ１５４は回転方向が逆方向であるカウンター現像方式によって可視トナー像を現像する様子を示した図である。

図３（ａ）に示すように、感光ドラム１５１が回転することによって現像ローラ１５４に感光ドラム１５１上の露光部１７１が近付くと、現像ローラ１５４表面上にある二成分現像剤１６１のうちトナー１６３が付着し、キャリア１６２が現像ローラ１５４上に残る。一方、感光ドラム１５１が回転することによって現像ローラ１５４に感光ドラム１５１上の非露光部１７２が近付いても、感光ドラム１５１上の非露光部１７２はトナーによって現像されない。

図３（ｂ）は、感光ドラム１５１および現像ローラ１５４の回転によって、感光ドラム１５１と現像ローラ１５４との近接区間（現像区間）に非露光部が突入した時点のトナーの挙動を示した図である。

図３（ｂ）に示す現像区間に非露光部の先端が突入する時点において、現像ローラ１５４に印加された現像バイアスの交流成分の影響によって、トナーがキャリアから遊離しやすい状態にある。即ち、トナーが現像ローラ１５４から感光ドラム１５１に移動しやすい状態となる。

また、感光ドラム１５１表面では非露光部１７２から露光部１７１に対して移動するように電界がかかるため、図３（ｃ）に示すように、露光部１７１において感光ドラムの回転方向の上流側のエッジにトナーが集中して付着してしまう現象が生じる。

感光ドラム１５１の回転方向において連続する露光部１７１において感光ドラムの回転方向の上流側のエッジにトナーが集中して現像され、感光ドラムの回転方向の上流側のエッジにトナー像のエッジの濃度が当該トナー像の濃度の中で相対的に高い濃度になることを掃き寄せと呼ぶ。

なお、掃き寄せは、上記現像方式に限られることなく発生し得る。例えば、掃き寄せは、感光ドラムと現像ローラの回転方向が異なる現像方式でも発生し得る。また、掃き寄せは、キャリアを用いない一成分現像方式でも発生し得る。さらに、掃き寄せは、接触現像方式およびジャンピング現像方式のいずれの方式でも発生し得る。

以下、掃き寄せによる感光ドラムの回転方向の上流側のエッジにトナー像のエッジの濃度を補正する構成を以下で説明する。

まず、本実施例の画像形成装置に用いる制御部のブロック図を図５を用いて説明する。

ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２に記憶された制御プログラムに従って画像形成装置をする制御部である。ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１が演算したデータを一時的に保存する揮発性メモリである。

タイマ６０４は、ＣＰＵ６０１が一定時間間隔で処理を行う為のインターバルタイマであり、ＣＰＵ６０１の設定によってトリガ信号の出力間隔を変更する事が可能である。

ＬＵＴ６０５は、画像形成装置に入力されたプリンタジョブ情報を展開したビットマップ階調データを、画像形成装置に具備されたレーザスキャナ１５３で露光する為にＰＷＭ出力値に変換する為のルックアップテーブルである。ルックアップテーブルの構成については後ほど詳細に説明する。

ＬＡＮインターフェイス６０６は、画像形成装置にプリンタジョブを入力する為にＰＣ端末を接続するＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋのためのインターフェイスである。

Ｉ／Ｏポート６０７は、画像形成装置内のレジストセンサ１２１、定着前センサ１２２からの信号を受信したり、各搬送ローラを回転させるためのモータ駆動信号を出力したりするための入出力ポートである。

ＶｉｄｅｏＲＡＭ６０８は、レーザスキャナ１５３が感光ドラムを露光するための画像データを記憶するＲＡＭである。ＣＰＵ６０１は、例えば、ＬＡＮインターフェース６０６から入力された画像データをビットマップデータとしてＶｉｄｅｏＲＡＭ６０８に書き込む。レーザスキャナ側に具備されたレーザＰＷＭ制御部６０９は、ＶｉｄｅｏＲＡＭ６０８から出力されたビットマップデータをＰＷＭ信号に変換する。ＰＷＭ信号は、半導体レーザ６１０（ＬＤ）からレーザ光を出射させるためのＯＮ信号（点灯データ）とレーザ光を出射させないためのＯＦＦ信号（非点灯データ）から構成される。ＰＷＭ制御部６０９は、ＰＷＭ信号をレーザドライバ６１７（ＬＤＤ）に出力する。レーザドライバ６１７は、ＯＮ信号が入力された場合、レーザ光を出射させるための駆動電流をＬＤ６１０に供給する。一方、レーザドライバ６１７は、ＯＦＦ信号が入力された場合、レーザ光を出射させるための駆動電流をＬＤ６１０に供給しない。

６１１はＤ／Ａ変換器であり、ＣＰＵ６０１から設定された値に従って、０〜３．３Ｖのアナログ電圧を出力するものである。６１２はＬＥＤ発光部であり、詳細は後述する。

６１３はＡ／Ｄ変換器であり、受光部６１４およびサーミスタ１４１が出力したアナログ電圧を１０ビットのデジタル値に変換する機能を持っている。

図６は、ＬＥＤ発光部６１２および受光部６１４を備える光学センサ１１３の構造を示したものである。

光学センサ１１３は、中間転写ベルト１１０に対向する位置に設けられており、ＬＥＤ６１２と受光部６１４が組み付けられている。

受光部６１４はフォトダイオードで構成され、ＬＥＤ６１２と受光部６１４とは所定の角度を以って組み付けられており、ＬＥＤ６１２が発光すると、中間転写ベルト１１０および中間転写ベルト１１０上に形成されたパターン画像４０１が反射し、その反射光を受光部６１４が受光する仕組みである。

パターン画像４０１は、４ビットのビットマップ階調レベル０〜１５のうち、レベル６で一様に形成される、幅方向１０ｍｍ、送り方向１０ｍｍ程度の画像濃度検知用のパターンである。

これらの仕組みにより、受光部６１４は、パターン画像４０１のトナー像形成濃度に応じた光量の反射光を受光し、受光光量に応じた値の検出電圧（検出信号）をＡ／Ｄ変換器６１３に出力する構成である。

次に、図７のメモリマップを用いて、ＬＵＴ６０５の構成を説明する。ＬＵＴ６０５は、多値データであるビットマップ階調値（濃度データ）から２値であるＰＷＭ信号（駆動信号、あるいは駆動データ）のパルス幅を規定するための変換ルックアップテーブル６８１と、ビットマップ階調値から画像後端部のデータを補正するための補正値を生成するための補正ルックアップテーブル６８２を含む。

変換ルックアップテーブル６８１は、ＬＡＮインターフェイス６０６から入力されたプリントジョブにより指定された４ビット１６階調の階調データに対して、レーザＰＷＭ制御部６０９がどのようなデューティ比（パルス幅）でレーザダイオード６１０を駆動すれば良いかのデータが格納されている。

これは、レーザダイオード６１０が発光するレーザ光に対して、感光ドラム１５１の表面電位が正比例した静電潜像が形成できるわけではなく、また、現像ローラ１５４による可視トナー像の現像結果も、それらに正比例したトナー濃度で現像される訳ではないためである。

よって、入力される４ビット１６階調の階調データに対して、実際にトナー像が現像される濃度階調がリニアな特性になるようなカーブを持った１６個の値が、変換ルックアップテーブル６８１として設定されている。例えば、階調データが０の場合、デューティ比が２０％のＰＷＭ信号が生成され、階調データが１の場合、デューティ比が２３％のＰＷＭ信号が生成される。

また、掃き寄せ現象によって画像後端部における現像剤載り量が多くなる現象に対して、各階調レベルに対する補正係数を記憶したものが、画像後端部補正ルックアップテーブル６８２である。

補正ルックアップテーブル６８２は、１６階調それぞれに対して、変換ルックアップテーブル６８１にいくつを乗じると、掃き寄せ発生による現像剤過多分を補正できるかを示した１より小さい１６個の値である。

次に、図８のフローチャートを用いて、掃き寄せ現象が発生する後端部の補正情報を取得する手段について説明する。

ステップ７０１で後端部補正手順を開始すると、ＣＰＵ６０１はステップ７０２で画像形成部１０９および中間転写ベルト１１０を駆動させ、濃度測定用のトナー像であるパターン画像４０１（図６参照）を形成する。パターン画像を形成する際は、掃き寄せの補正を行わない。

ＣＰＵ６０１は、パターン画像４０１および中間転写ベルト１１０に光を照射するために光学センサ１１３のＬＥＤを発光させる。そして、ＣＰＵ６０１は、パターン画像４０１および中間転写ベルト１１０からの反射光を受光した受光部６１２からの出力信号に基づいてパターン画像の濃度を検出する。

具体的には、受光部６１４からのアナログ信号は、タイマ６０４によって規定される１０ｕｓ間隔でＡ／Ｄ変換器６１３によって量子化され、読み取り輝度値として順次ＲＡＭ６０３へと格納される（ステップＳ７０３）。ＣＰＵ６０３は、ステップ７０４でＲＡＭ６０３に格納された読み取り輝度値に応じたト濃度値への変換を行う。

ステップ７０５において、ＣＰＵ６０１は、後端部以外の部分（第２の領域）と、後端部（第１の領域）との濃度比、即ち濃度差分を示す値の計算を行う。さらに、ＣＰＵ６０１は、ステップ７０６では、計算で得られた濃度比情報を、後端部ＬＵＴ領域に保存し、ステップ７０７で処理を終了する。

図９は、前述したステップ７０３で行われるパターン画像の読み取りにおいて、光学センサ１１３が検知する波形を用いて説明したものである。図９は、中間転写ベルト１１０の上方側、光学センサ１１３の読み取り面からパターン画像４０１を見た図である。この時、掃き寄せ現象はパターン画像４０１の進行方向（中間転写ベルト１１０表面の移動方向）に対して後端部に生じる。即ち、掃き寄せ現象は、パターン画像４０１の進行方向において当該パターン画像４０１の上流側端部に生じる。なお、上記第２の領域は、感光ドラムの回転方向におけるパターン画像の先端部から後端部の濃度低下領域の先端部にかけての領域である。上記第１の領域は、後端部の濃度低下領域の先端部から回転方向上流側端部にかけての領域である。

８０１は、受光部６１４の出力電圧を示したグラフである。すなわち、この電圧値において、中間転写ベルト４０１の下地部８０２では反射光量が大きいので８１１のように高い値を示し、パターン画像８０３ではトナー像によって光が拡散するので８１２のよう低い値となる。

さらに、後端部では掃き寄せ現象によりトナーが余分に載るので８１３のように更に低い値を示し、後端下地部８０４ではまた反射光量が大きくなるので８１１のように高い値に戻る。

前述のステップ７０５では、受光部６１４の出力電圧をＡ／Ｄ変換して得られた検知値８１２と検知値８１３の濃度比を計算し、ＬＵＴ６０５の後端部ＬＵＴ補正値領域に保存する。

ここでパターン画像４０１の平坦部の平均Ａ／Ｄ検知値８１２が輝度３８１（第２の検出値）であり、同じく後端部Ａ／Ｄ検知値８１３が輝度３２０（第１の検出値）であるとする。これに輝度濃度変換を掛けた濃度値が平坦部０．９１および後端部０．９７であるとすると、補正値は０．９１／０．９７≒０．９３８になり、この値をＬＵＴ６０５の画像後端部補正ルックアップテーブル６８２に保存する。

次に、図１０のフローチャートを用いて、ステップ７０６で生成した後端部の画像処理に適用する手順について説明する。

ステップ９０１でプリントジョブに対する露光処理を開始すると、ステップ９０２でプリントジョブ情報からビットマップデータへの展開を行い、ＲＡＭ６０３に書き込む。

さらに、ステップ９０３でビットマップの階調データからレーザＰＷＭ階調データへと変換すべく、ＬＵＴ領域６０５からＬＵＴ情報を取得する。

ここで、ステップ９０４でビットマップデータの各画素について順次、後端部で有るか否かの判断を行い、注目画素が後端部であった場合、ＬＵＴ情報にステップ７０６で得た後端部ＬＵＴ情報を乗じる。

これらのＬＵＴ情報を以って、ステップ９０６でビットマップ階調データからＰＷＭデューティ情報への変換を行う。

変換したＰＷＭデューティ情報はステップ９０７でＶｉｄｅｏＲＡＭ９０７へと転送し、ステップ９０８でレーザスキャナ１５３によって露光を行い、ステップ９０９で処理を終了する。

例えば、ステップ９０２で展開したビットマップデータの階調値が１６階調中の３であった場合、ステップ９０３で変換ルックアップテーブル６８１よりＰＷＭデューティ値は３０．０％であると取得される。これに階調値３の端部補正ルックアップテーブル補正値６８２からゲイン値０．９９０を取得するとステップ９０６で、後端部のＰＷＭデューティ比は２９．７％であると決定される。記録媒体（用紙）に転写すべき画像において補正対象領域である感光ドラム回転方向下流端部（後端部）に対応する静電潜像を感光ドラムを露光することによって形成する際に、レーザドライバは、ＰＷＭデューティ比２９．７％のＰＷＭ信号によってレーザのオン、オフ制御を実行する。

以上説明したように、現像部において掃き寄せ現象が発生する場合に、中間転写体にパターン画像を形成し、これをセンサで読み取る事で掃き寄せ現象の発生程度を識別する事で、画像に対して適切な画像補正制御をする事が出来る。

これによって、現像剤の消費を抑止する事と、画像劣化を抑止する事とを両立した画像形成装置の実現が可能になる。

なお、上記の実施例は、カウンター現像方式の後端掃き寄せ現象の補正について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、現像ローラと感光ドラムとの速度差によって発生する後端部の濃度が低くなる現象についても、同様の方法で画質の劣化防止を適切に行う事が可能である。

また、補正対象領域である画像の後端部の濃度補正方法は、階調データの補正に限定されるものではなく、２値の駆動データの点灯データの一部を非点灯データに変換する方法でも良い。

（実施例２）
本実施例のプリンタ装置の基本的な構成は、背景技術で述べた通りであり、第１の実施例とも重複する部分の説明は省略する。

本実施例の制御部は、実施例１の図５で説明した通りである。

図１で説明した電子写真式プリンタエンジンは、用紙上に転写された複数色の可視トナー像を熱定着器１１１によって永久固着するため、厚紙の場合に充分な定着を行う為にはより多くの熱量が必要である。

このため、厚紙に対して画像形成を行う場合は、充分な熱量で熱定着が可能なように画像形成速度を普通紙用の基準速度の１／２に落とした厚紙モードを設けたり、さらに坪量の大きい特厚紙については画像形成速度を普通紙用の基準速度の１／３に落とした特厚紙モードを設けたりしている。即ち、本実施例の画像形成装置は、紙の種類によって画像形成速度を変更可能な装置である。

このような厚紙モード時は、感光ドラム１５１や帯電ローラ１５２、現像ローラ１５４は１／２速で駆動する。そのため、後端掃き寄せ現象の発生度合いも普通紙モードの場合とは異なる。特厚紙の場合の１／３速度の場合も同様である。

よって、真に最適な後端掃き寄せの補正を行う為には、基準速の場合、１／２速の場合、１／３で駆動する場合、それぞれにおいて、掃き寄せ現象の検査用のパターンを形成し、後端掃き寄せ現象の発生度合いを反映する事が望ましい。

これらの手順について、図１１〜１３を用いて説明する。

図１１は、ＬＵＴ６０５について詳細に説明した図である。ＬＵＴ６０５は、変換ルックアップテーブル６８１と、補正ルックアップテーブル６８２とによって構成されている。

変換ルックアップテーブル６８１は、普通紙モード用の変換ＬＵＴ６８１１と、厚紙モード用の１／２速変換ＬＵＴ６８１２と、特厚紙モード用の１／３速変換ＬＵＴ６８１３とがある。

また、画像後端部補正ルックアップテーブル補正値６８２には、普通紙モード用の変換補正ゲイン６８２１と、厚紙モード用の１／２速変換補正ゲイン６８２２と、特厚紙モード用の１／３速変換補正ゲイン６８２３とがある。

次に、図１２を用いて、各速度モードでの後端掃き寄せ現象の補正量検知手順について説明する。

ステップ１７０１で後端掃き寄せ現象の補正量検知手順を開始すると、ステップ１７０２で現在の速度モードが１／３速モードかを判定する。現在の速度モードが１／３速モードでない場合、さらにステップ１７０３で現在の速度モードが１／２速モードかを判定する。現在の速度モードが１／２速モードでない場合、つまり普通紙用の基準速モードの場合、ステップ１７０４へ分岐する。

ステップ１７０４では、図８で述べたように基準速モードにて後端掃き寄せ検知パターン画像４０１の形成を行い、さらにステップ１７０５でパターン画像４０１を光学センサ１１３で読み取る。

続けてステップ１７０６において光学センサ１１３で読み取った後端掃き寄せ部の濃度比率を演算し、ステップ１７０７で基準速モードの場合の後端部ＬＵＴ補正値として普通紙モード用の変換補正ゲイン６８２１に保存し、ステップ１７０８に遷移して補正を終了する。

現在の速度モードが厚紙用の１／２速モードである場合、ステップ１７１４へと分岐する。

ステップ１７１４では、１／２速モードにて後端掃き寄せ検知用のパターン画像４０１の形成を行い、さらにステップ１７１５でパターン画像４０１を光学センサ１１３で読み取る。

続けてステップ１７１６において光学センサ１１３で読み取った後端掃き寄せ部の濃度比率を演算し、ステップ１７１７で１／２速モードの場合の後端部ＬＵＴ補正値として厚紙１／２速モード用の階調→ＰＷＭ変換補正ゲイン６８２２に保存し、ステップ１７０８に遷移して補正を終了する。

現在の速度モードが特厚紙用の１／３速モードである場合、ステップ１７２４へと分岐する。

ステップ１７２４では、１／３速モードにて後端掃き寄せ検知用のパターン画像４０１の形成を行い、さらにステップ１７２５でパターン画像４０１を光学センサ１１３で読み取る。

続けてステップ１７２６において光学センサ１１３で読み取った後端掃き寄せ部の濃度比率を演算し、ステップ１７２７で１／３速モードの場合の後端部ＬＵＴ補正値として特厚紙１／３速モード用の階調→ＰＷＭ変換補正ゲイン６８２３に保存した後、ステップ１７０８に遷移して補正を終了する。

以上のように図１２を用いて説明したとおり、画像形成部を駆動する速度モードそれぞれでハーフトーンパターン画像を形成し、その読み取り結果をそれぞれのＬＵＴ領域に保存する事で、それぞれの速度モード毎の画像後端部補正ゲイン値を適切に設定する事が出来る。

続けて、図１３を用いて、各速度モードでの後端掃き寄せ現象の補正適用手順について説明する。

ステップ１９０１でプリントジョブを開始すると、ステップ１９０２でプリントジョブ情報からビットマップデータへの展開を行い、ＲＡＭ６０３に書き込む。

ここで、ステップ１９０３で現在の速度モードが１／３速モードかを判定し、現在の速度モードが１／３速モードでない場合、さらにステップ１９０４で現在の速度モードが１／２速モードかを判定する。現在の速度モードが１／２速モードでない場合、普通紙用の基準速モードであるとして、ステップ１９０５へ分岐する。

ステップ１９０５ではビットマップの階調データからレーザＰＷＭ階調データへと変換すべく、ＬＵＴ領域６０５から普通紙モード用の階調→ＰＷＭ変換ＬＵＴ６８１１を取得する。

現在の速度モードが１／２速モードである場合、ステップ１９１５へ分岐する。ステップ１９１５では、ＬＵＴ領域６０５から厚紙モード用の階調→ＰＷＭ変換ＬＵＴ６８１２を取得する。

同様に、現在の速度モードが１／３速モードである場合、ステップ１９２５へ分岐する。ステップ１９２５では、ＬＵＴ領域６０５から特厚紙モード用の階調→ＰＷＭ変換ＬＵＴ６８１３を取得する。

このようにビットマップデータの階調をＰＷＭ情報に変換するルックアップテーブルが確定すると、今度はステップ１９０６で順次、走査する画素について後端部で有るか否かの判断を行う。

注目画素が後端部であった場合、ステップ１９０７へ分岐して現在の速度モードが１／３速モードかを判定し、さらにステップ１９０８では現在の速度モードが１／２速モードかを判定の判定を行う。

ステップ１９０７とステップ１９０８の判定の結果、現在の速度が普通紙用の基準速モードであった場合、ステップ１９０９へ分岐して基準速の後端部用のＬＵＴ補正ゲイン６８２１を乗じる。

同様にステップ１９０７とステップ１９０８の判定の結果、現在の速度が厚紙用の１／２速モードであった場合、ステップ１９１９へ分岐して１／２速の後端部用のＬＵＴ補正ゲイン６８２２を乗じる。

同じく、現在の速度が特厚紙用の１／３速モードであった場合、ステップ１９２９へ分岐して１／３速の後端部用のＬＵＴ補正ゲイン６８２３を乗じる。

これら速度毎の後端部用のゲイン補正係数を乗じた上で、ステップ１９３０へ遷移し、ビットマップデータの階調をＰＷＭデューティへと変換する。そして、ステップ１９３１で変換結果のＰＷＭデューティ値をＶｉｄｅｏＲＡＭへと転送する。

さらにステップ１９３２でＶｉｄｅｏＲＡＭ中のＰＷＭ情報に従って露光を行い、ステップ１９３３で制御を終了する。

以上説明したように、現像部において掃き寄せ現象が発生する電子写真式のプリンタ装置において、複数の現像速度モードが存在する場合に、それぞれの速度モードで中間転写体にパターン画像を形成し、これをセンサで読み取り速度毎の後端部補正ゲイン値を保存しておく事で後端掃き寄せ部分の画像補正制御を適切なパラメータで実施する事が出来る。

これによって、より正確に現像剤の消費を抑止する事と、画像劣化を抑止する事とを両立した画像形成装置を実現する事が可能となる。

（実施例３）
本実施例のプリンタ装置の基本的な構成は、背景技術で述べた通りであり、第１の実施例とも重複する部分の説明は省略する。

本実施例の制御部は、実施例１の図５で説明した通りである。

図１で説明した電子写真式プリンタエンジンは、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色の可視トナー像をそれぞれ現像し、中間転写ベルト１１０に多重転写して、用紙上に二次転写する構成である。

このようなカラー電子写真プリンタエンジンは、複数色を重ねて転写するため、それぞれの中間階調レベルの現像濃度が揃っていなければ、用紙上で混色したカラー画像が正しいカラーバランスで表現する事が出来ない。

そのため、プリントジョブを実行する前にハーフトーンパターン画像を形成し、光学センサ１１３のような反射光量センサを設けてこれを読み取る事で、ハーフトーン濃度が所望のレベルとなっているかを検知し、これを補正するＬＵＴ６０５を設けている。

背景技術で述べた後端掃き寄せ現象は、現像部において感光ドラム１５１上で電荷のない露光部から、電荷のある非露光部へと回転する際に非磁性トナーが遊離することによって発生するが、それゆえハーフトーンパターン画像の階調レベルによって静電潜像の密度が異なるため、掃き寄せ現象の発生度合いが異なる。

よって、先に述べた４色のカラー像を、画像後端部においても適切なカラーバランスで実現するためには、様々な中間階調（中間調）でそれぞれ適切な掃き寄せ現象の補正が行われる事が望ましい。

これらの補正方法について、図１４〜１６を用いて説明する。

まず、図１４を用いて、ビットマップデータの各階調値に対する後端掃き寄せ現象の検知手順について説明する。

ステップ２７０１で後端掃き寄せ現象の補正量検知手順を開始すると、まず、ステップ２７０２で１６階調中の４階調でパターン画像４１１を形成する。これをステップ２７０３で光学センサ１１３を用いてＡ／Ｄ変換値として読み取り、続けてステップ２７０４で検出したＡ／Ｄ変換値を輝度値から濃度値へテーブル変換を行う。

さらにステップ２７０５でパターン画像４１１の中央付近の読み取り値を複数点から平均化し、ステップ２７０６で検出結果を元に、ビットマップ階調値４に対するＰＷＭデューティ値の更新を行う。

これに続いてステップ２７０７で中央付近の読み取り平均値と、後端部の濃度比率を計算し、ステップ２７０８でビットマップ階調値４に対する補正ゲイン値をＬＵＴ６０５に保存する。

ステップ２７０２〜ステップ２７０８では、ビットマップ階調値４の場合のハーフトーン濃度を光学センサ１１３で読み取り、ビットマップ階調値に対するＰＷＭデューティ対応値の更新と、後端部の濃度変化を抑止するためのＰＷＭデューティ補正ゲイン値の更新を行った。

ステップ２７１２からステップ２７１８では、同様にビットマップ階調値８の場合のＰＷＭデューティ対応値の更新と、後端部の濃度変化を抑止するためのＰＷＭデューティ補正ゲイン値の更新を行う。

ステップ２７１２で１６階調中の８階調でパターン画像４１２を形成する。これをステップ２７１３で光学センサ１１３を用いて読み取り、続けてステップ２７１４で検出したＡ／Ｄ変換値を濃度値に変換する。

さらにステップ２７１５でパターン画像４１２の中央付近の読み取り値を複数点から平均化し、ステップ２７１６で検出結果を元にビットマップ階調値８に対するＰＷＭデューティ値の更新を行う。

これに続いてステップ２７１７で中央付近の読み取り平均値と、後端部の濃度比率を計算し、ステップ２７１８でビットマップ階調値８に対する補正ゲイン値をＬＵＴ６０５に保存する。

同様に、ステップ２７２２からステップ２７２８では、同様にビットマップ階調値８の場合のＰＷＭデューティ対応値の更新と、後端部の濃度変化を抑止するためのＰＷＭデューティ補正ゲイン値の更新を行う。

ステップ２７２２で１６階調中の１２階調でパターン画像４１３を形成する。これをステップ２７２３で光学センサ１１３を用いて読み取り、続けてステップ２７２４で検出したＡ／Ｄ変換値を濃度値に変換する。

さらにステップ２７２５でパターン画像４１３の中央付近の読み取り値を平均化し、ステップ２７２６で検出結果を元にビットマップ階調値１２に対するＰＷＭデューティ値の更新を行う。

これに続いてステップ２７２７で中央付近の読み取り平均値と、後端部の濃度比率を計算し、ステップ２７２８でビットマップ階調値１２に対する補正ゲイン値をＬＵＴ６０５に保存し、ステップ２７２９で一連の補正手順を終了する。

ステップ２７０２〜ステップ２７２８で述べたパターン画像４１１、４１２、４１３と、それに応じて光学センサ１１３が検出する反射光量との関係について、図１５を用いて説明する。

中間転写ベルト１１０上には、ステップ２７０２で階調値４のパターン画像４１１が、ステップ２７１２で階調値８のパターン画像４１２が、ステップ２７２２で階調値１２のパターン画像４１３が形成されている。

光学センサ１１３が検出する反射光量波形８１１は、パターン画像によって反射光が拡散すると光量が減少するが、階調値＝パターン画像の形成濃度に従った変化を示す。

区間８１２はパターン画像が形成される前の状態であり、中間転写ベルト１１０の下地部であるため、反射光量が大きい。

区間８１３は階調値４のパターン画像４１１の中央部であり、ステップ２７０５で検出値が平均化される区間であって、検出値８１５を示す。

区間８１４は階調値４のパターン画像４１１の後端部であり、検出値８１６を示し、ステップ２７０７において検出値８１５との比から後端部の濃度比を演算するために用いられる。

階調値４のパターン画像４１１と、階調値８のパターン画像４１２との間には切り替え時間が有り、再び中間転写ベルト１１０の下地部が現れるため、区間８２２は反射光量が大きい値に戻る。

区間８２３は階調値８のパターン画像４１２の中央部であり、ステップ２７１５で検出値が平均化される区間であって、検出値８２５を示す。

区間８２４は階調値８のパターン画像４１２の後端部であり、検出値８２６を示し、ステップ２７１７において検出値８２５との比から後端部の濃度比を演算するために用いられる。

階調値８のパターン画像４１２と、階調値１２のパターン画像４１３との間にも同様には切り替え時間が有り、再び中間転写ベルト１１０の下地部が現れるため、再び区間８３２は反射光量が大きい値に戻る。

区間８３３は階調値１２のパターン画像４１３の中央部であり、ステップ２７２５で検出値が平均化される区間であって、検出値８３５を示す。

区間８３４は階調値１２のパターン画像４１３の後端部であり、検出値８３６を示し、ステップ２７２７において検出値８３５との比から後端部の濃度比を演算するために用いられる。

以上の処理手順により、階調値４、階調値８、階調値１２でのビットマップ階調値からＰＷＭデューティ値へのＬＵＴを、実際の画像形成濃度が適切な濃度となるよう更新する。

また、画像後端部の濃度補正について、ＰＷＭデューティのゲイン補正値を実際の画像後端部の濃度に応じて適切な補正が可能なように更新する。

以上を適用するために、図１６を用いてプリントジョブに対する画像形成動作を説明する。

ステップ２９０１でプリントジョブに対する画像形成動作をスタートすると、まずステップ２９０２でビットマップデータの展開を行う。続けてステップ２９０３でビットマップデータの階調値に応じて、ＬＵＴ６０５から階調値に対応するＰＷＭデューティを選択する。

さらに、ステップ２９０４で露光する各画素について後端部か否かの判断を行い、後端部である場合ステップ２９０５へと分岐する。

ステップ２９０５では後端部画素の階調値に応じたＰＷＭ補正ゲイン値をＬＵＴ６０５から取得する。

ステップ２９０６で、階調に対して選択したＰＷＭデューティと、ＰＷＭ補正値から、ビットマップ階調からＰＷＭデューティ値への変換を行う。

ステップ２９０７で、変換したＰＷＭ値をＶｉｄｅｏＲＡＭへ順次転送し、レーザスキャナ１５３でレーザＰＷＭ露光を行い、ステップ２９０９で一連の手順を終了する。

以上説明したように、現像部において掃き寄せ現象が発生する電子写真式のプリンタ装置において、複数の階調レベルにおいて掃き寄せ現象の発生程度が異なる場合に、それぞれの階調レベルで中間転写体にパターン画像を形成し、これをセンサで読み取り速度毎の後端部補正ゲイン値を保存しておく事で後端掃き寄せ部分の画像補正制御を適切なパラメータで実施する事が出来る。

これによって、いかなる中間階調を含むプリントジョブであっても、より正確に現像剤の消費を抑止する事と、画像劣化を抑止する事とを両立した画像形成装置の実現が可能となる。

１０１ 画像形成装置
１５３ レーザスキャナ
１５４ 現像ローラ
１５５ 現像器
１５１ 感光ドラム
６０１ ＣＰＵ
６０５ ＬＵＴ

Claims (5)

1. 回転軸を中心に回転駆動される感光体と、
   前記感光体上に静電潜像を形成するために前記感光体を露光する光を出射する光源と、前記感光体の回転軸に略平行な回転軸を中心に回転駆動され、表面にトナーを担持する現像ローラを備え、前記感光体の回転とともに前記現像ローラを回転させることによって前記感光体と前記現像ローラとの間にトナーを供給し、当該トナーによって前記感光体上に形成された前記静電潜像を現像する現像装置と、を備える画像形成手段と、
   前記感光体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体を備え、前記中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   前記中間転写体上のトナー像に光を照射し、前記中間転写体上のトナー像からの反射光を受光し、受光光量に応じた電圧の検出信号を出力する光学センサと、
   画像データに基づいて前記画像形成手段にパターン画像を形成させる制御手段と、
   前記画像データに基づいて形成されたパターン画像からの反射光を受光することによって前記光学センサから出力された検出信号に基づいて、前記感光体の回転方向における前記パターン画像のなかの上流側端部の第１の領域の濃度を示す第１の検出値と、前記感光体の回転方向における前記パターン画像の先端部から前記第１の領域の先端部までの第２の領域の濃度を示す第２の検出値と、を取得し、前記第１の検出値と前記第２の検出値との差分を演算する演算手段と、
   前記演算手段によって演算された前記差分に基づいて、前記記録媒体に転写するトナー像の前記感光体の回転方向上流側端部の前記感光体の回転方向における補正対象領域に対応する画像データを補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された画像データに基づいて前記光源から光を出射させることによって前記光源に前記静電潜像を形成させる駆動手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録媒体上に形成すべきトナー像の濃度値を示す多値の階調データに基づいて、前記光源から光を出射させるための点灯データ及び前記光源から光を出射させない非点灯データから構成される２値の駆動データを生成するデータ生成手段を備え、
   前記画像データは、前記多値の階調データであり、
   前記補正手段は、前記補正対象領域の濃度値が減じるように、前記差分に基づいて前記補正対象領域に対応する前記多値の階調データを補正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. 前記記録媒体上に形成すべきトナー像の濃度値を示す多値の階調データに基づいて、前記光源から光を出射させるための点灯データと前記光源から光を出射させない非点灯データから構成される２値の駆動データを生成するデータ生成手段を備え、
   前記画像データは、前記２値の駆動データであり、
   前記補正手段は、前記補正対象領域の濃度値が減じるように、前記差分に応じた前記補正対象領域に対応する点灯データの一部を非点灯データに変換することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は、記録媒体の種類に応じて画像形成速度を変更可能な装置であって、
   前記制御手段は、複数の前記画像形成速度で前記画像形成手段に前記パターン画像を形成させ、
   前記演算手段は、前記複数の画像形成速度それぞれのパターン画像に対して前記第１の検出値と前記第２の検出値との差分を演算し、
   前記補正手段は、前記演算手段によって演算された前記画像形成速度毎の前記差分と前記画像形成速度とに基づいて、前記記録媒体に転写するトナー像の前記感光体の回転方向上流側端部の前記感光体の回転方向における補正対象領域に対応する画像データを補正することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記画像形成手段に複数の濃度の前記パターン画像を形成させ、
   前記複数の濃度のパターン画像それぞれに対して前記第１の検出値と前記第２の検出値との差分を演算し、
   前記補正手段は、前記演算手段によって演算された前記複数の濃度毎の前記差分と前記記録媒体に転写すべきトナー像の濃度とに基づいて、前記記録媒体に転写するトナー像の前記感光体の回転方向上流側端部の前記感光体の回転方向における補正対象領域に対応する画像データを補正することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。

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