JP2016090771A - 画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ検出方法 - Google Patents

画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】副走査方向の濃度ムラを確実に検出することが可能な画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ検出方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、回転可能な像担持体と、画像濃度検出用のパッチ画像を像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を像担持体上に形成する画像形成部と、画像形成部により形成された複数の分割パッチ画像の濃度を検出する濃度検出部と、濃度検出部の検出結果に基づいて、用紙の用紙搬送方向である副走査方向における画像の濃度ムラを検出する制御部とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ検出方法に関する。
一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置(プリンター、複写機、ファクシミリ等)は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射(露光)することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラムへ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。
また、上記画像形成装置の前段および後段に、連帳ロール紙や折り畳み紙等の連続した用紙(以下、「長尺紙」と言う)を給紙する給紙装置と、画像形成装置により画像が形成された長尺紙を収納する排紙装置とをそれぞれ接続した画像形成システムが実用化されている。
このような画像形成装置では、感光体ドラム、現像剤等の経時的な劣化や、装置周辺の環境(温湿度の変動)等によって、出力画像(用紙に形成された画像)の画質が低下するという問題がある。具体的には、入力画像の色が出力画像に忠実に再現されなかったり、画像間で色合いが異なったりするという現象が生じる。そこで、従来の画像形成装置では、色再現性や色安定性が確保されるように、画像安定化制御が行われる。
画像安定化制御では、例えば、感光体ドラムに形成されたパッチ画像(トナーパターン)の濃度を光センサーで検出し、この検出結果を帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件にフィードバックさせることにより、画像の濃度補正が行われる。一般に、画像安定化制御は、連続して多数枚の用紙に画像が形成される場合に、非画像形成領域を利用して定期的に行われる。
また、画像形成装置においては、現像ローラーの回転振れに起因する感光体ドラムと現像ローラー間の距離の変動や、感光体ドラムの回転軸方向の湿度ムラ等が原因で、感光体ドラムに形成されるトナー像に周方向(副走査方向)の濃度ムラが発生する場合がある。この場合、用紙に形成される画像においても、現像ローラーや感光体ドラムの回転周期に同調して濃度ムラが生じる。なお、感光体ドラムの軸方向の湿度ムラは次のように発生する。高温高湿環境下において画像形成装置が長時間停止したまま放置された場合、画像形成装置内における空気の循環が低下し、感光体ドラム上のある部分では湿度が高くなり、正常に帯電が行えず湿度ムラとなる。特許文献1、2には、この周期的な濃度ムラを防止することにより、高品質の画像を形成できる画像形成装置が開示されている。
特許文献1に記載の技術では、副走査方向の濃度ムラの補正対象となる所定の印刷装置に、副走査方向の濃度ムラを測定するためのテストチャートを複数枚連続して印刷させ、これらを光学的に読み取って得た測定データのプロファイルを、紙間を考慮して印刷順に繋げる。そして、その繋げたデータを特定周期ごとの複数のデータに区切り、その複数のデータにおける特定周期上の各位にて有効なデータを平均化し、この平均化したデータを解析する。この解析によって副走査方向の濃度ムラを検出し、特定周期ごとに発生する副走査方向の濃度ムラを除去する補正データを作成する。
特許文献2に記載の技術では、画像形成装置は、複数の発生周期を有する濃度変動検出用パターンを無端ベルトの搬送方向に沿って無端ベルト上に形成するパターン形成手段と、濃度変動検出用パターンを検出し、無端ベルトの搬送方向における濃度変動の情報を含む濃度信号を出力する濃度センサーと、濃度変動に含まれる複数の周期を検出する周期検出センサーとを有する。
特開2014−116711号公報 特開2013−195586号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、通常の画像形成処理中に別途、テストチャートを印刷する必要があり、生産性が低下するという問題があった。その一方、上記特許文献2に記載の技術では、上記特許文献1に記載の技術と異なり、通常の画像形成処理中にテストチャートを印刷する必要はない。ただし、濃度ムラは現像ローラーの周期や感光体ドラムの周期等、様々な周期で発生するため当該濃度ムラを検出するためにはある程度の大きさの紙間(1枚の用紙に転写するトナー像が形成される画像形成領域の相互の間の領域であり、濃度変動検出用パターンを形成する領域である)が必要となり、紙間の大きさによっては濃度ムラを十分に検出できない。また、長尺紙(ラベルロール紙)にラベル画像を形成する画像形成システムにおいて濃度ムラを検出する場合には、紙間の代わりに余白部に濃度変動検出用パターンを形成することが考えられる。しかし、ラベル画像は長尺紙に一定間隔で形成されるため、濃度変動検出用パターンも一定間隔で形成する必要があり、余白部に形成することが可能な濃度変動検出用パターンの大きさは、濃度ムラを一度に検出するには不十分である場合が多い。
本発明は、副走査方向の濃度ムラを確実に検出することが可能な画像形成装置、画像形成システムおよび濃度ムラ検出方法を提供することを目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、
回転可能な像担持体と、
画像濃度検出用のパッチ画像を前記像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を前記像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を前記像担持体上に形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された前記複数の分割パッチ画像の濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部の検出結果に基づいて、前記用紙の用紙搬送方向である副走査方向における前記画像の濃度ムラを検出する制御部と、
を備える。
本発明に係る画像形成システムは、
長尺紙を給紙する給紙装置と、
前記給紙装置により給紙された前記長尺紙に画像を形成する画像形成装置と、
前記画像形成装置により前記画像が形成された前記長尺紙を収納する排紙装置と、
を備え、
前記画像形成装置は、
回転可能な像担持体と、
画像濃度検出用のパッチ画像を前記像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を前記像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を前記像担持体上に形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された前記複数の分割パッチ画像の濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部の検出結果に基づいて、前記用紙の用紙搬送方向である副走査方向における前記画像の濃度ムラを検出する制御部と、
を有する。
本発明に係る濃度ムラ検出方法は、
画像濃度検出用のパッチ画像を像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を前記像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を前記像担持体上に形成し、
形成された前記複数の分割パッチ画像の濃度を検出し、
前記濃度の検出結果に基づいて、前記用紙の用紙搬送方向である副走査方向における前記画像の濃度ムラを検出する。
本発明によれば、副走査方向の濃度ムラを確実に検出することができる。
本実施の形態における画像形成システムの全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本実施の形態における画像形成システムの制御動作を示すフローチャートである。 副走査方向における濃度ムラの発生位置および分割パッチ画像の形成位置を説明する図である。 濃度ムラの発生位置と分割パッチ画像の形成周期との関係を表す表である。 副走査方向における濃度ムラの発生位置および分割パッチ画像の形成位置を説明する図である。
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る画像形成システム100の全体構成を概略的に示す図である。図2は、本実施の形態に係る画像形成システム100が備える画像形成装置2の制御系の主要部を示す。画像形成システム100は、図1において太線で示す長尺紙P、または所定の紙サイズにカットされた用紙(「カット紙」とも言う)Sを記録媒体として使用し、長尺紙Pまたは用紙S上に画像を形成するシステムである。ここで、長尺紙Pとは、その搬送方向において例えば、画像形成装置2の本体幅を超える長さを有する用紙である。本実施の形態では、長尺紙Pとして、長尺帯状の台紙にラベル用紙が一定間隔で剥離可能に仮着されたロール巻きのラベルロール紙が使用される。
図1に示すように、画像形成システム100は、長尺紙Pの搬送方向(以下、「用紙搬送方向」とも言う)に沿って上流側から、給紙装置1、画像形成装置2、用紙処理装置3および排紙装置4が接続されて構成される。給紙装置1、用紙処理装置3および排紙装置4は、長尺紙P上に画像を形成する場合に使用される。
給紙装置1は、画像形成装置2へ長尺紙Pを給紙する装置である。給紙装置1の筐体内では、図1に示すように、ロール状の長尺紙Pが支持軸に巻回されて回転可能に保持されている。給紙装置1は、支持軸に巻回された長尺紙Pを、複数の搬送ローラー対(例えば、繰り出しローラー、給紙ローラー等)を経由して、一定の速度で画像形成装置2へ搬送する。給紙装置1の給紙動作は、画像形成装置2が備える制御部101によって制御される。
なお、給紙装置1において、長尺紙Pは、必ずしもロール状に保持されている必要はなく、所定サイズ(例えば、210[mm]×1200[mm])の複数の長尺紙Pが保持されていても良い。
画像形成装置2は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置2は、感光体ドラム413上に形成されたY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナー像を中間転写ベルト421に一次転写し、中間転写ベルト421上で4色のトナー像を重ね合わせた後、給紙装置1から給紙された長尺紙P、または、給紙トレイユニット51a〜51cから送出された用紙Sに二次転写することにより、画像を形成する。
また、画像形成装置2には、YMCKの4色に対応する感光体ドラム413を中間転写ベルト421の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト421に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。
図2に示すように、画像形成装置2は、画像読取部10、操作表示部20、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50、定着部60および制御部101を備える。
制御部101は、CPU(Central Processing Unit)102、ROM(Read Only Memory)103、RAM(Random Access Memory)104等を備える。CPU102は、ROM103から処理内容に応じたプログラムを読み出してRAM104に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置2の各ブロック等の動作を集中制御する。このとき、記憶部72に格納されている各種データが参照される。記憶部72は、例えば不揮発性の半導体メモリ(いわゆるフラッシュメモリ)やハードディスクドライブで構成される。
制御部101は、通信部71を介して、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信ネットワークに接続された外部の装置(例えばパーソナルコンピューター)との間で各種データの送受信を行う。制御部101は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ(入力画像データ)に基づいて長尺紙Pまたは用紙Sに画像を形成させる。通信部71は、例えばLANカード等の通信制御カードで構成される。
画像読取部10は、ADF(Auto Document Feeder)と称される自動原稿給紙装置11および原稿画像走査装置12(スキャナー)等を備えて構成される。
自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された原稿Dを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置12へ送り出す。自動原稿給紙装置11により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Dの画像(両面を含む)を連続して一挙に読み取ることが可能となる。
原稿画像走査装置12は、自動原稿給紙装置11からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサー12aの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部10は、原稿画像走査装置12による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部30において所定の画像処理が施される。
操作表示部20は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成され、表示部21及び操作部22として機能する。表示部21は、制御部101から入力される表示制御信号に従って、各種の操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部22は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種の入力操作を受け付けて、操作信号を制御部101に出力する。
画像処理部30は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部30は、制御部101の制御下で、階調補正データ(階調補正テーブル)に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部30は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部40が制御される。
画像形成部40は、入力画像データに基づいて、Y成分、M成分、C成分、K成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット41Y、41M、41C、41K、中間転写ユニット42等を備える。
Y成分、M成分、C成分、K成分用の画像形成ユニット41Y、41M、41C、41Kは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にY、M、C、又はKを添えて示すこととする。図1では、Y成分用の画像形成ユニット41Yの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット41M、41C、41Kの構成要素については符号が省略されている。
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415等を備える。
感光体ドラム413は、例えばドラム径が80[mm]のアルミニウム製の導電性円筒体(アルミ素管)の周面に、アンダーコート層(UCL:Under Coat Layer)、電荷発生層(CGL:Charge Generation Layer)、電荷輸送層(CTL:Charge Transport Layer)を順次積層した負帯電型の有機感光体(OPC:Organic Photo-conductor)である。電荷発生層は、電荷発生材料(例えばフタロシアニン顔料)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネイト)に分散させた有機半導体からなり、露光装置411による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料(電子供与性含窒素化合物)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネイト樹脂)に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
制御部101は、感光体ドラム413を回転させる駆動モーター(図示略)に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム413を一定の周速度で回転させる。
帯電装置414は、光導電性を有する感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム413に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム413の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム413の表面電荷(負電荷)が中和される。感光体ドラム413の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。
現像装置412は、二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム413の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。
ドラムクリーニング装置415は、感光体ドラム413の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーを除去する。
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、一次転写ローラー422、複数の支持ローラー423、二次転写ローラー424およびベルトクリーニング装置426等を備える。
中間転写ベルト421は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも1つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、K成分用の一次転写ローラー422よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー423Aが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー423Aが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。
中間転写ベルト421は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に体積抵抗率が8〜11[logΩ・cm]である高抵抗層を有する。中間転写ベルト421は、制御部101からの制御信号によって回転駆動される。なお、中間転写ベルト421については、導電性および弾性を有するものであれば、材質、厚さおよび硬度を限定しない。
一次転写ローラー422は、各色成分の感光体ドラム413に対向して、中間転写ベルト421の内周面側に配置される。中間転写ベルト421を挟んで、一次転写ローラー422が感光体ドラム413に圧接されることにより、感光体ドラム413から中間転写ベルト421へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。
二次転写ローラー424は、駆動ローラー423Aのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー423Bに対向して、中間転写ベルト421の外周面側に配置される。中間転写ベルト421を挟んで、二次転写ローラー424がバックアップローラー423Bに圧接されることにより、中間転写ベルト421から長尺紙Pまたは用紙Sへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。
一次転写ニップを中間転写ベルト421が通過する際、感光体ドラム413上のトナー像が中間転写ベルト421に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー422に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト421の裏面側(一次転写ローラー422と当接する側)にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト421に静電的に転写される。
その後、長尺紙Pまたは用紙Sが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト421上のトナー像が長尺紙Pまたは用紙Sに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー424に二次転写バイアスを印加し、長尺紙Pまたは用紙Sの裏面側(二次転写ローラー424と当接する側)にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は長尺紙Pまたは用紙Sに静電的に転写される。トナー像が転写された長尺紙Pまたは用紙Sは定着部60に向けて搬送される。
ベルトクリーニング装置426は、二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー424に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成(いわゆるベルト式の二次転写ユニット)を採用しても良い。
中間転写ベルト421のベルト走行方向における画像形成ユニット41Kの下流側かつ二次転写ニップの上流側には、濃度検出部80が配置されている。濃度検出部80は、中間転写ベルト421上に形成された濃度ムラ検出用のトナー像(パッチ画像)のトナー付着量(濃度)を検知して、その検知結果を制御部101に出力する。濃度検出部80には、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などの発光素子と、フォトダイオード(PD:Photodiode)などの受光素子とを備える反射型の光センサーを適用することができる。パッチ画像の濃度は、パッチ画像への入射光量をI0、パッチ画像からの反射光量をIとしたとき、−log(I/I0)で表される。この式から明らかなように、中間転写ベルト421上に形成されたパッチ画像の濃度が高いほど、受光素子における受光量が減少して反射光量Iは小さくなり、濃度検出部80から出力されるセンサー出力値は小さくなる。逆に、中間転写ベルト421上に形成されたパッチ画像の濃度が小さいほど、受光素子における受光量が増加して反射光量Iは大きくなり、濃度検出部80から出力されるセンサー出力値は大きくなる。
濃度検出部80は、入力画像の濃度を出力画像に忠実に再現させるための画像安定化制御を行う際に用いられる。画像安定化制御は、例えば電源スイッチがオンされたとき、所定枚数のプリントが実行される毎、装置周辺環境(温湿度など)の変動量が所定範囲を超えたとき、故障などのトラブルからの復帰時などに実行される。
定着部60は、長尺紙Pまたは用紙Sの定着面(トナー像が形成されている面)側に配置される定着面側部材を有する上側定着部60A、長尺紙Pまたは用紙Sの裏面(定着面と反対の面)側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部60B等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、長尺紙Pまたは用紙Sを狭持して搬送する定着ニップが形成される。
定着部60は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた長尺紙Pまたは用紙Sを定着ニップで加熱、加圧することにより、長尺紙Pまたは用紙Sにトナー像を定着させる。定着部60は、定着器F内にユニットとして配置される。また、定着器Fには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から長尺紙Pまたは用紙Sを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。
上側定着部60Aは、定着面側部材である無端状の定着ベルト61、加熱ローラー62および定着ローラー63を有する(ベルト加熱方式)。定着ベルト61は、加熱ローラー62と定着ローラー63とに所定のベルト張力(例えば、40[N])で張架されている。
定着ベルト61は、例えば、基体として厚さ80[μm]のPI(ポリイミド)を用い、基体の外周面を弾性層として厚さ250[μm]の耐熱性のシリコンゴム(硬度JIS−A30°)で被覆し、さらに、表層(離型層)に厚さ70[μm]の耐熱性樹脂であるPFA(パーフルオロアルコキシ)のコーティングをしている。定着ベルト61の外径寸法は例えば100[mm]である。定着ベルト61は、トナー像が形成された長尺紙Pまたは用紙Sに接触して、当該トナー像を長尺紙Pまたは用紙Sに定着温度(例えば、160〜200[℃])で加熱定着する。ここで、定着温度とは、長尺紙Pまたは用紙S上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される長尺紙Pまたは用紙Sの紙種等によって異なる。
加熱ローラー62は、加熱源(ハロゲンヒーター)を内蔵し、定着ベルト61を加熱する。加熱源によって加熱ローラー62が加熱され、その結果、定着ベルト61が加熱される。加熱源の温度は、定着ベルト61の温度が設定温度である180[℃]となるように制御部101によって制御される。加熱ローラー62の外径寸法は、例えば50[mm]である。
定着ローラー63は、例えばアルミニウム等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコンゴム等からなる弾性層(例えば厚さ:10[mm])と、PTFE等のフッ素系樹脂からなる表層(例えば厚さ:70[μm])とが順に積層形成された構成を有する。定着ローラー63の外径寸法は、例えば40[mm]である。定着ローラー63の駆動制御(例えば、回転のオン/オフ、周速度等)は、制御部101によって行われる。制御部101は、定着ローラー63を時計回り方向に回転させる。定着ローラー63が回転することにより、定着ベルト61および加熱ローラー62は、時計回り方向に従動回転する。
下側定着部60Bは、裏面側支持部材である加圧ローラー64を有する(ローラー加圧方式)。加圧ローラー64は、例えば鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコンゴム等からなる弾性層と、PFAチューブからなる表層が順に積層形成された構成を有する。加圧ローラー64の外径寸法は、例えば40[mm]である。加圧ローラー64は、圧接離間部(図示せず)により定着ベルト61を介して定着ローラー63に所定の定着荷重(例えば、1000[N])で圧接される。圧接離間部は、公知の構成を有し、定着ベルト61と加圧ローラー64とを互いに圧接または離間させる。このようにして、定着ベルト61と加圧ローラー64との間には、長尺紙Pまたは用紙Sを狭持して搬送する定着ニップが形成される。加圧ローラー64の駆動制御(例えば、回転のオン/オフ、周速度等)および圧接離間部の駆動制御は、制御部101によって行われる。制御部101は、加圧ローラー64を反時計回り方向に回転させる。
用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、及び搬送経路部53等を備える。給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット51a〜51cには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類毎に収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aを含む複数の搬送ローラー対を有する。レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部は、用紙Sまたは長尺紙Pの傾きおよび片寄りを補正する。
給紙トレイユニット51a〜51cに収容されている用紙Sは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部53により画像形成部40に搬送される。画像形成部40においては、中間転写ベルト421のトナー像が用紙Sの一方の面に一括して二次転写され、定着部60において定着工程が施される。また、給紙装置1から画像形成装置2へ給紙された長尺紙Pは、搬送経路部53により画像形成部40に搬送される。そして、画像形成部40において、中間転写ベルト421のトナー像が長尺紙Pの一方の面に一括して二次転写され、定着部60において定着工程が施される。画像形成された長尺紙Pまたは用紙Sは、搬送ローラー対(排紙ローラー対)52aを備えた排紙部52により用紙処理装置3に搬送される。
用紙処理装置3は、用紙搬送方向における画像形成装置2の下流側かつ排紙装置4の上流側に設置されている。用紙処理装置3は、リレー装置(中間装置)として機能し、画像形成装置2から排出された長尺紙Pを排紙装置4に搬送する。
排紙装置4は、用紙処理装置3から搬送されてきた長尺紙Pを巻き取って収納する装置である。排紙装置4の筐体内では、例えば、図1に示すように、長尺紙Pが支持軸に巻回されてロール状に保持される。そのために、排紙装置4は、用紙処理装置3から搬送されてきた長尺紙Pを、複数の搬送ローラー対(例えば、繰り出しローラー、排紙ローラー)を経由して、一定の速度で支持軸に巻き取る。排紙装置4の巻き取り動作は、画像形成装置2が備える制御部101によって制御される。
画像形成装置2では、感光体ドラム413、現像剤等の経時的な劣化や、装置周辺の環境(温湿度の変動)等によって、出力画像(用紙Sまたは長尺紙Pに形成された画像)の画質が低下するという問題がある。具体的には、入力画像の色が出力画像に忠実に再現されなかったり、画像間で色合いが異なったりするという現象が生じる。そこで、画像形成装置2では、色再現性や色安定性が確保されるように、画像安定化制御が行われる。
画像安定化制御では、中間転写ベルト421に形成されたパッチ画像(トナーパターン)の濃度を濃度検出部80で検出し、この検出結果を帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件にフィードバックさせることにより、画像の濃度補正が行われる。
また、画像形成装置2においては、現像装置412が有する現像ローラー(図示せず)の回転振れに起因する感光体ドラム413と現像ローラー間の距離の変動や、感光体ドラム413の回転軸方向の湿度ムラ等が原因で、感光体ドラム413に形成されるトナー像に周方向(副走査方向)の濃度ムラが発生する場合がある。この場合、中間転写ベルト421ひいては用紙Sまたは長尺紙Pに形成される画像においても、現像ローラーや感光体ドラム413の回転周期に同調して濃度ムラが生じる。
このような濃度ムラに対し、制御部101は、中間転写ベルト421に形成されたパッチ画像の濃度検出部80による検出結果に基づいて、画像データに対して階調補正処理を施し、濃度ムラを低減する。制御部101は、例えば他と比べて濃度が薄い部分については濃度が濃くなるような調整を行い、他と比べて濃度が濃い部分については濃度が薄くなるような調整を行う。濃度の調整は、画像形成条件としての現像バイアスやトナー濃度の設定値を変更することによって行われる。
より詳細には、図3に示すフローチャートに従って、画像濃度補正処理が行われる。図3に示す画像濃度補正処理は、例えば画像形成システム100の電源が投入されることに伴い、CPU102がROM103に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。ここでは、用紙S上に画像を形成する場合において、感光体ドラム413の軸方向の湿度ムラに起因して副走査方向の濃度ムラが発生するときに実行される画像濃度補正処理について説明する。
図4Aは、感光体ドラム413の回転軸方向の湿度ムラが原因で、感光体ドラム413に形成される画像に周方向(副走査方向)の濃度ムラ(図4Aの太線部分を参照)が発生する様子を示している。中間転写ベルト421上の画像形成領域T(1枚の用紙Sに転写する画像が形成される領域)においても、感光体ドラム413の回転周期に同調して濃度ムラ(図4A中の斜線部分を参照)が生じる。この濃度ムラは、中間転写ベルト421の非画像形成領域にも生じている。非画像形成領域は、画像形成領域Tの相互の間の領域であり、一般には「紙間」と称される。
まず、制御部101は、中間転写ベルト421上に画像が形成される画像形成周期を算出する(ステップS100)。画像形成周期は、ある用紙Sに転写する画像の形成が開始してから、次の用紙Sに転写する画像の形成が開始するまでの時間である。
次に、制御部101は、感光体ドラム413の回転周期すなわち中間転写ベルト421上における濃度ムラの発生周期と、ステップS100にて算出した画像形成周期との位相が一致するか否かについて判定する(ステップS120)。この判定の結果、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相が一致しない場合(ステップS120、NO)、処理はステップS160に遷移する。その一方、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相が一致する場合(ステップS120、YES)、制御部101は、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相をずらすように画像形成部40を制御する(ステップS140)。具体的には、制御部101は、現像θ(現像装置412の現像ローラーと感光体ドラム413との周速比)を変更して濃度ムラの発生周期を変更する、または、画像形成周期を変更することによって濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相をずらす。その後、処理はステップS160に遷移する。
次に、制御部101は、中間転写ベルト421上の画像形成領域Tのサイズおよび配置に応じて、中間転写ベルト421上に形成する画像濃度検出用のパッチ画像のサイズおよび配置を決定する(ステップS160)。本実施の形態では、制御部101は、パッチ画像を中間転写ベルト421の回転方向(副走査方向)に分割した複数の分割パッチ画像を中間転写ベルト421上に一定間隔で形成する。
図4Bは、中間転写ベルト421上に形成された分割パッチ画像T1〜T6を示している。図4Bに示すように、分割パッチ画像T1〜T6は、中間転写ベルト421上において紙間、すなわち一定間隔で形成される。図4B中において、パッチ画像周期は、パッチ画像を中間転写ベルト421上に形成した場合、当該パッチ画像の形成が開始してから終了するまでの時間である。制御部101は、パッチ画像周期を8分割し、8分割された期間R1〜R8のうち紙間と一致する期間において、分割パッチ画像を形成させる。
分割パッチ画像T1は、パッチ画像周期の1週目における期間R2で形成される。そして、分割パッチ画像T1の形成位置は、中間転写ベルト421上に発生する濃度ムラの発生位置と一致していない。また、分割パッチ画像T2は、パッチ画像周期の2週目における期間R1で形成される。そして、分割パッチ画像T2の形成位置は、中間転写ベルト421上に発生する濃度ムラの発生位置と一致していない。また、分割パッチ画像T3は、パッチ画像周期の2週目における期間R8で形成される。そして、分割パッチ画像T3の形成位置は、中間転写ベルト421上に発生する濃度ムラの発生位置と一致している。以上のように、分割パッチ画像T1〜T3の形成位置の時間間隔、すなわち紙間の時間間隔は、パッチ画像周期を8分割した期間の7期間分に相当する時間である。分割パッチ画像T4〜6も同様に、パッチ画像周期を8分割した期間の7期間分に相当する時間間隔毎に中間転写ベルト421上に形成される。
次に、制御部101は、用紙Sに転写するための画像、および、複数の分割パッチ画像の形成を開始するように画像形成部40を制御する(ステップS180)。濃度検出部80は、中間転写ベルト421上に形成された分割パッチ画像の濃度を検知して、その検知結果を制御部101に出力する。制御部101は、濃度検出部80から出力された分割パッチ画像の濃度の検出結果を取得する(ステップS200)。
次に、制御部101は、取得した検出結果に基づいて、用紙Sの用紙搬送方向である副走査方向における画像の濃度ムラを検出する。ここで、濃度ムラを検出する一例を、図5を参照して説明する。
図5は、濃度ムラの発生位置とパッチ画像形成位置との関係を表す表である。ここでは、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置A〜Eのうち、周方向位置Aにおいて濃度ムラが発生しているとする。分割パッチ画像は、図4Bを参照して説明したように、パッチ画像周期の1週目における期間R2、2週目における期間R1,R8、3週目における期間R7、4週目における期間R6、5週目における期間R5といったぐあいに、パッチ画像周期を8分割した期間の7期間分に相当する時間間隔毎に中間転写ベルト421上に形成される。
そして、パッチ画像周期の1週目における期間R2に相当する中間転写ベルト421上の位置(紙間位置)は、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置Bに対応する。つまり、濃度ムラの発生位置に対応しない。また、パッチ画像周期の2週目における期間R1に相当する中間転写ベルト421上の位置(紙間位置)は、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置Dに対応する。つまり、濃度ムラの発生位置に対応しない。また、パッチ画像周期の2週目における期間R8に相当する中間転写ベルト421上の位置(紙間位置)は、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置Aに対応する。つまり、濃度ムラの発生位置に対応する。また、パッチ画像周期の3週目における期間R7に相当する中間転写ベルト421上の位置(紙間位置)は、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置Cに対応する。つまり、濃度ムラの発生位置に対応しない。また、パッチ画像周期の4週目における期間R6に相当する中間転写ベルト421上の位置(紙間位置)は、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置Eに対応する。つまり、濃度ムラの発生位置に対応しない。また、パッチ画像周期の5週目における期間R5に相当する中間転写ベルト421上の位置(紙間位置)は、感光体ドラム413に形成されるトナー像の周方向位置Bに対応する。つまり、濃度ムラの発生位置に対応しない。
制御部101は、濃度ムラの発生している周方向位置Aに対応する中間転写ベルト421上の位置に形成された分割パッチ画像の濃度と、濃度ムラの発生していない周方向位置B〜Eに対応する中間転写ベルト421上の位置に形成された分割パッチ画像の濃度とを比較することにより、濃度ムラが周方向位置Aで発生していること、および、濃度ムラの発生程度(すなわち濃淡差)を検出することができる。
制御部101にて濃度ムラの発生が検出されなかった場合(ステップS220、NO)、画像形成システム100は、図3における処理を終了する。一方、制御部101にて濃度ムラの発生が検出された場合(ステップS220、YES)、制御部101は、検出した濃度ムラの発生程度に応じて、用紙Sに形成される画像の濃度補正が必要か否かについて判定する(ステップS240)。この判定の結果、画像の濃度補正が必要でない場合(ステップS240、NO)、画像形成システム100は、図3における処理を終了する。一方、画像の濃度補正が必要である、すなわち濃度ムラが酷い場合(ステップS240、YES)、制御部101は、検出した濃度ムラの発生程度に応じて画像の濃度補正値を決定し、当該画像の濃度補正処理を実行する(ステップS260)。
なお、長尺紙P上に画像を形成する場合、現像ローラーの回転振れに起因する感光体ドラム413と現像ローラー間の距離の変動が原因で副走査方向の濃度ムラが発生するときに実行される画像濃度補正処理も、上述した画像濃度補正処理と同様の処理で実現することができる。
図6Aは、現像ローラーの回転振れが原因で、感光体ドラム413に形成される画像に周方向(副走査方向)の濃度ムラ(図6Aの太線部分を参照)が発生する様子を示している。中間転写ベルト421上の画像形成領域T(長尺紙Pに転写するラベル画像が形成される領域)においても、現像ローラーの回転周期に同調して濃度ムラ(図6A中の斜線部分を参照)が生じる。以下、図3に示すフローチャートに従って、現像ローラーの回転振れが原因で副走査方向の濃度ムラが発生するときに実行される画像濃度補正処理について説明する。
まず、制御部101は、中間転写ベルト421上にラベル画像(図6Aの例では、複数のラベル画像)が形成される画像形成周期を算出する(ステップS100)。次に、制御部101は、現像ローラーの回転周期すなわち中間転写ベルト421上における濃度ムラの発生周期と、ステップS100にて算出した画像形成周期との位相が一致するか否かについて判定する(ステップS120)。この判定の結果、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相が一致しない場合(ステップS120、NO)、処理はステップS160に遷移する。その一方、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相が一致する場合(ステップS120、YES)、制御部101は、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相をずらすように画像形成部40を制御する(ステップS140)。その後、処理はステップS160に遷移する。
次に、制御部101は、中間転写ベルト421上の画像形成領域Tのサイズおよび配置に応じて、中間転写ベルト421上に形成する画像濃度検出用のパッチ画像のサイズおよび配置を決定する(ステップS160)。具体的には、制御部101は、パッチ画像を中間転写ベルト421の回転方向(副走査方向)に分割した複数の分割パッチ画像を中間転写ベルト421上に一定間隔で形成する。
図6Bは、中間転写ベルト421上に形成された分割パッチ画像T1〜T6を示している。図6Bに示すように、分割パッチ画像T1〜T6は、中間転写ベルト421上の画像形成領域T内においてラベル画像が形成される第1領域以外の第2領域(余白部)に一定間隔で形成される。図6B中において、パッチ画像周期は、パッチ画像を中間転写ベルト421上に形成した場合、当該パッチ画像の形成が開始してから終了するまでの時間である。制御部101は、パッチ画像周期を8分割し、8分割された期間R1〜R8のうち紙間と一致する期間において、分割パッチ画像を形成させる。
分割パッチ画像T1は、パッチ画像周期の1週目における期間R2で形成される。そして、分割パッチ画像T1の形成位置は、中間転写ベルト421上に発生する濃度ムラの発生位置と一致していない。また、分割パッチ画像T2は、パッチ画像周期の2週目における期間R1で形成される。そして、分割パッチ画像T2の形成位置は、中間転写ベルト421上に発生する濃度ムラの発生位置と一致していない。また、分割パッチ画像T3は、パッチ画像周期の2週目における期間R8で形成される。そして、分割パッチ画像T3の形成位置は、中間転写ベルト421上に発生する濃度ムラの発生位置と一致している。以上のように、分割パッチ画像T1〜T3の形成位置の時間間隔、すなわち余白部の時間間隔は、パッチ画像周期を8分割した期間の7期間分に相当する時間である。分割パッチ画像T4〜6も同様に、パッチ画像周期を8分割した期間の7期間分に相当する時間間隔毎に中間転写ベルト421上に形成される。
次に、制御部101は、長尺紙Pに転写するためのラベル画像、および、複数の分割パッチ画像の形成を開始するように画像形成部40を制御する(ステップS180)。濃度検出部80は、中間転写ベルト421上に形成された分割パッチ画像の濃度を検知して、その検知結果を制御部101に出力する。制御部101は、濃度検出部80から出力された分割パッチ画像の濃度の検出結果を取得する(ステップS200)。
次に、制御部101は、取得した検出結果に基づいて、用紙Sの用紙搬送方向である副走査方向における画像の濃度ムラを検出する。図5に示した例では、制御部101は、濃度ムラの発生している現像ローラーの周方向位置Aに対応する中間転写ベルト421上の位置に形成された分割パッチ画像の濃度と、濃度ムラの発生していない現像ローラーの周方向位置B〜Eに対応する中間転写ベルト421上の位置に形成された分割パッチ画像の濃度とを比較することにより、濃度ムラが周方向位置Aで発生していること、および、濃度ムラの発生程度(すなわち濃淡差)を検出することができる。
制御部101にて濃度ムラの発生が検出されなかった場合(ステップS220、NO)、画像形成システム100は、図3における処理を終了する。一方、制御部101にて濃度ムラの発生が検出された場合(ステップS220、YES)、制御部101は、検出した濃度ムラの発生程度に応じて、用紙Sに形成される画像の濃度補正が必要か否かについて判定する(ステップS240)。この判定の結果、画像の濃度補正が必要でない場合(ステップS240、NO)、画像形成システム100は、図3における処理を終了する。一方、画像の濃度補正が必要である、すなわち濃度ムラが酷い場合(ステップS240、YES)、制御部101は、検出した濃度ムラの発生程度に応じて画像の濃度補正値を決定し、当該画像の濃度補正処理を実行する(ステップS260)。
以上詳しく説明したように、本実施の形態では、画像形成装置2は、回転可能な中間転写ベルト421と、画像濃度検出用のパッチ画像を中間転写ベルト421の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を中間転写ベルト421上に一定間隔で形成するとともに、用紙(用紙Sまたは長尺紙P)に形成される画像(ラベル画像)を中間転写ベルト421上に形成する画像形成部40と、画像形成部40により形成された複数の分割パッチ画像の濃度を検出する濃度検出部80と、濃度検出部80の検出結果に基づいて、用紙の用紙搬送方向である副走査方向における画像の濃度ムラを検出する制御部101とを備える。
このように構成した本実施の形態によれば、画像が常時プリントされており、濃度ムラの発生位置が経時的に変化する場合においても、印刷ジョブの実行を停止することなく、分割パッチ画像を中間転写ベルト421上に形成し、副走査方向における濃度ムラを検出して画像の濃度補正を行うことができる。また、分割パッチ画像を形成する領域は、通常のプリントの紙間または余白部で十分のため、従来のように紙間を広げたり、長尺紙Pに形成されるラベル画像の間隔を広げたりする必要がなく好適である。
また、本実施の形態では、制御部101は、濃度ムラの検出結果に応じて、画像の濃度を補正するか否かを判断し、補正する場合には当該検出結果に基づいて画像の濃度を補正する。これにより、濃度ムラの発生程度が酷くない場合にまで、画像の濃度を補正する処理が不必要に実行されることを防止することができる。
また、本実施の形態では、制御部101は、中間転写ベルト421上における濃度ムラの発生周期と、中間転写ベルト421上に画像が形成される画像形成周期との位相が一致するか否かについて判定し、一致すると判定した場合には、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相をずらすように画像形成部40を制御する。これにより、濃度ムラの発生周期と画像形成周期との位相が一致することにより、例えば分割パッチ画像が濃度ムラの発生位置を避けて常に一定間隔で形成され、分割パッチ画像の濃淡差すなわち濃度ムラを検出することができなくなることを防止することができる。
なお、上記実施の形態では、制御部101は、中間転写ベルト421に形成された分割パッチ画像の濃度検出部80による検出結果に基づいて画像の濃度補正を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部101は、中間転写ベルト421に形成され、その後、長尺紙Pに転写された分割パッチ画像の濃度検出部82による検出結果に基づいて画像の濃度補正を行っても良い。濃度検出部80は、用紙処理装置3の搬送経路上に配置される。ただし、より早いタイミングで画像の濃度補正を行う観点からは、中間転写ベルト421に形成された分割パッチ画像の濃度検出部80による検出結果に基づいて画像の濃度補正を行うことが好ましい。
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
1 給紙装置
2 画像形成装置
3 用紙処理装置
4 排紙装置
10 画像読取部
20 操作表示部
21 表示部
22 操作部
30 画像処理部
40 画像形成部
50 用紙搬送部
60 定着部
61 定着ベルト
62 加熱ローラー
63 定着ローラー
64 加圧ローラー
71 通信部
72 記憶部
80,82 濃度検出部
100 画像形成システム
101 制御部
102 CPU
103 ROM
104 RAM
421 中間転写ベルト
P 長尺紙
S 用紙
T1〜T6 分割パッチ画像

Claims (7)

  1. 回転可能な像担持体と、
    画像濃度検出用のパッチ画像を前記像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を前記像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を前記像担持体上に形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された前記複数の分割パッチ画像の濃度を検出する濃度検出部と、
    前記濃度検出部の検出結果に基づいて、前記用紙の用紙搬送方向である副走査方向における前記画像の濃度ムラを検出する制御部と、
    を備える画像形成装置。
  2. 前記制御部は、前記画像の濃度ムラを検出する際、前記濃度検出部により検出された前記複数の分割パッチ画像の濃度を時系列順に結合する、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御部は、前記濃度ムラの検出結果に応じて、前記画像の濃度を補正するか否かを判断し、補正する場合には前記検出結果に基づいて前記画像の濃度を補正する、
    請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記制御部は、前記像担持体上における前記濃度ムラの発生周期と、前記像担持体上に前記画像が形成される画像形成周期との位相が一致するか否かについて判定し、一致すると判定した場合には、前記濃度ムラの発生周期と前記画像形成周期との位相をずらすように前記画像形成部を制御する、
    請求項1〜3の何れか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記用紙は、長尺紙であり、
    前記制御部は、前記長尺紙の画像形成領域内において前記画像が形成される第1領域以外の第2領域に前記分割パッチ画像を形成するように前記画像形成部を制御する、
    請求項1〜4の何れか1項に記載の画像形成装置。
  6. 長尺紙を給紙する給紙装置と、
    前記給紙装置により給紙された前記長尺紙に画像を形成する画像形成装置と、
    前記画像形成装置により前記画像が形成された前記長尺紙を収納する排紙装置と、
    を備え、
    前記画像形成装置は、
    回転可能な像担持体と、
    画像濃度検出用のパッチ画像を前記像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を前記像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を前記像担持体上に形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された前記複数の分割パッチ画像の濃度を検出する濃度検出部と、
    前記濃度検出部の検出結果に基づいて、前記用紙の用紙搬送方向である副走査方向における前記画像の濃度ムラを検出する制御部と、
    を有する、
    画像形成システム。
  7. 画像濃度検出用のパッチ画像を像担持体の回転方向に分割した複数の分割パッチ画像を前記像担持体上に一定間隔で形成するとともに、用紙に形成される画像を前記像担持体上に形成し、
    形成された前記複数の分割パッチ画像の濃度を検出し、
    前記濃度の検出結果に基づいて、前記用紙の用紙搬送方向である副走査方向における前記画像の濃度ムラを検出する、
    濃度ムラ検出方法。
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