JP2016144872A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】階調補正のために形成される被測定像によるトナーの消費を抑えた画像形成装置を提供する。【解決手段】濃度測定用の被測定像であって進行方向に延びた長方形状と比べたときに該長方形状よりも前記濃度測定器の測定視野の濃度測定時間内における軌跡からなる濃度測定領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成させる被測定像形成部と、被測定像形成部が形成させた被測定像の濃度を前記濃度測定器に測定させる濃度測定部と、濃度測定部で測定された被測定像の濃度測定値を使って画像の階調補正を行なう階調補正部とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、画像処理の中断時間短縮のためにトナーパターンどうしの間隔を詰めたときの誤検出を回避する工夫が開示されている。

特開２００５−３５２３６６号公報

従来技術では消耗剤で作成された被測定像はセンサの測定領域に比べて大きく作成され、測定に必要のない消耗剤が無駄になっていた。本発明は、階調補正のために形成される被測定像が長方形状の場合に比べ消耗剤の消費を抑えた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
濃度測定用の被測定像の濃度を、該被測定像が進行方向に移動している途中で測定する略円形の測定視野を有する濃度測定器と、
画像の濃度を制御する濃度制御器とを備え、
前記濃度制御器が、
濃度測定用の被測定像であって前記進行方向に延びた被測定像の進行方向における先端を含む長方形状と比べたときに、該長方形状の内側でかつ該長方形状よりも前記濃度測定器の測定視野の濃度測定時間内における軌跡からなる濃度測定領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成させる被測定像形成部と、
前記被測定像形成部が形成させた被測定像の濃度を前記濃度測定器に測定させる濃度測定部と、
前記濃度測定部で測定された被測定像の濃度測定値を使って画像の階調補正を行なう階調補正部とを有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項２は、
前記濃度測定器が略円形の測定視野を有するものであることに代えて、あるいは、該濃度測定器が略円形の測定視野を有するものであるとともに、該濃度測定器が、濃度測定対象の被測定像上に、略円形の光点を有する濃度測定用の光を照射するものであって、
前記被測定像形成部が、前記濃度測定領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成することに代えて、前記長方形状よりも前記濃度測定器から照射される光の光点の濃度測定時間内の軌跡からなる光照射領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成させ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である。

請求項３は、前記被測定像形成部が、前記進行方向の前端縁および後端縁のうちの少なくとも一方が円弧上の輪郭を有する被測定像を形成させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置である。

請求項４は、前記被測定像形成部が、前記進行方向の前端縁および後端縁のうちの少なくとも一方が矩形の角を削った多角形状の輪郭を有する被測定像を形成させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置である。

請求項５は、
濃度測定用の被測定像の濃度を測定する濃度測定部と、
画像の濃度を制御する濃度制御部と
濃度測定用の被測定像であって、進行方向の端部でありかつ幅方向の中心部が凸形状の被測定像を形成させる被測定像形成部と、
前記濃度測定部で測定された被測定像の濃度測定値を使って画像の階調補正を行なう階調補正部とを有する画像形成装置である。

請求項１〜５の画像形成装置によれば、階調補正等のために形成される被測定像によるトナーの消費が被測定像が長方形状の場合に比べ抑えられる。

プリンタの外観を示した模式図である。 図１に外観を示すプリンタの内部構成図である。 制御部の内部構成を示すブロック図である。 プリント動作における、ＬＵＴ調整処理を含む処理を示す図である。 濃度測定用パッチの形状の第１例を示した図である。 濃度測定用パッチの形状の第２例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、プリンタの外観を示した模式図である。このプリンタ１００は、画像形成装置の一実施形態である。このプリンタ１００には、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、「ノートＰＣ」と略記する）２００が接続されている。

プリンタ１００の下部には、引出し式の３段の用紙トレイ１１０が備えられている。これらの用紙トレイ１１０には、プリントに使用される各用紙トレイ１１０ごとに寸法等の種類が異なる、複数枚の用紙が積み重ねられて収容されている。

また、このプリンタ１００の上部には、画像がプリントされた用紙が排出される排紙トレイ１４０が備えられている。

また、この図１に示すノートＰＣ２００は、プリンタ１００に画像データを送信する役割を有し、かつ、プリンタ１００のＵＩ（ユーザインタフェース）としての役割を兼ねている。

このノートＰＣ２００には、表示画面２１０と、キーボード２２０と、複数のメモリスロット２３０と、マウス２４０を備えている。

表示画面２１０上には、プリンタ１００に関する各種情報が表示される。キーボード２２０やマウス２４０は、プリンタ１００への各種指示を操作入力するツールである。メモリスロット２３０は、メモリカードやＵＳＢメモリ等、複数種類の外部メモリの装着用であって、そこにはプリント用の画像データが記憶された外部メモリが装着される。そしてその画像データは、外部メモリからノートＰＣに読み込まれて、プリンタ１００に送信される。プリンタ１００は、送信されてきた画像データに基づく画像を、用紙トレイ１１０から取り出した用紙上にプリントして排紙トレイ１４０上に排出する。

図２は、図１に外観を示すプリンタの内部構成図である。

このプリンタ１００の下部には引出し式の３段の用紙トレイ１１０が備えられており、それら用紙トレイ１１０には、プリントに使用される使用前の、各用紙トレイ１１０ごとに種類の異なる用紙Ｐが、積み重ねられた状態に収容されている。画像プリントにあたっっては、指定されたいずれかの用紙トレイ１１０からピックアップロール１５１により用紙Ｐが１枚ずつ取り出され、搬送ロール１５２により搬送される。用紙搬送についての詳細は後述する。

また、このプリンタ１００には、４基の画像形成エンジン１３０が搭載されている。これら４基の画像形成エンジン１３０は、カートリッジ式に構成されていて、個々に着脱自在となっている。各々の画像形成エンジン１３０には単色のトナーが収容されていて、各画像形成エンジン１３０では、その単色のトナーを用いての単色のトナー像が形成される。

ここで、画像形成エンジン１３０についてトナーの色を表わすときは、画像形成エンジンを表わす符号‘１３０’にさらにトナーの色を表わす符号である、‘Ｙ’（イエロー），‘Ｍ’（マゼンタ），‘Ｃ’（シアン），‘Ｋ’（黒）を付して示す。

本実施形態では、各画像形成エンジン１３０は全て同一の構成となっている。各画像形成エンジン１３０は、矢印ａ方向に回転する感光体１３１と、その回りに配置された帯電器１３２、露光器１３３、現像器１３４、およびクリーナ１３５を備えている。

帯電器１３２は、感光体１３１の表面を一様に帯電する。

露光器１３３は、画像データに基づいて変調された露光光を感光体１３１に照射して、感光体１３１上に静電潜像を形成する。各画像形成エンジン１３０には、その画像形成エンジン１３０が分担する色トナーで形成される単色の画像を表わす画像データが入力されて、露光器１３３からはその単色の画像を表わす画像データで変調された露光光が照射され、感光体１３１上には、その単色の画像を表わす静電潜像が形成される。

現像器１３４は、感光体１３１上の静電潜像をトナーで現像して感光体１３１上に単色のトナー像を形成する。この現像器１３４には、トナーカートリッジ１３４ａが備えられている。このトナーカートリッジ１３４ａには、その現像器１３４ごとの単色のトナーが収容されている。トナーカートリッジ１３４ａの内のトナーは現像器１３４内に供給されてトナー像の形成に使用される。このトナーカートリッジ１３４ａは単独で交換自在となっており、トナーが空になると新たなトナーカートリッジ１３４ａに交換される。

画像形成エンジン１３０の上部には、中間転写ユニット１６０が配置されている。この中間転写ユニット１６０には、無端の中間転写ベルト１６１と、その中間転写ベルト１６１を支持する複数の支持ロール１６２と、４基の１次転写ロール１６３と、クリーナ１６４と、センサ１６５とが備えられている。

中間転写ベルト１６１は、複数の支持ロール１６２に支持され、４基の画像形成エンジン１３０に沿う移動経路を通って矢印ｂ方向に循環移動する。

４基の１次転写ロール１６３は、中間転写ベルト１６１を間に挟んで各画像形成エンジン１３０の感光体１３１と対向する位置に配置されていて、感光体１３１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１６１上に転写する役割を担っている。

４基の画像形成エンジン１３０のそれぞれに備えられている感光体１３１上に形成されたトナー像は、各１次転写ロール１６３の作用により、矢印ｂ方向に移動する中間転写ベルト１６１上に順次重なるように転写される。

感光体１３１は、トナー像の転写後において、クリーナ１３５により、その表面に残存するトナー等が取り除かれる。
また、センサ１６５は、中間転写ベルト１６１上に転写されたパッチ（後述する）の濃度を測定する。このパッチは被測定像の一例に相当する。また、このセンサは濃度測定器の一例に相当する。

また、各画像形成エンジン１３０には、メモリ１３６が備えられている。このメモリ１３６には、その画像形成エンジン１３０で使われているトナーの色や、使用開始からの累積使用時間など、その画像形成エンジン１３０に関する様々な情報が記録されている。この画像形成エンジン１３０がプリンタ１００に装着されると、プリンタ１００によりそのメモリ１３６の内容が読み出され、また必要に応じてそのメモリ１３６の内容が書き換えられる。

中間転写ベルト１６１上に順次重なるように転写されたトナー像は、２次転写ロール１７０の作用により、その位置にタイミングを合わせて搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、定着器１８０による加熱および加圧を受けて、その用紙Ｐ上に定着トナー像からなる画像がプリントされ、排紙ロール１５５により排紙口１０１から排紙トレイ１４０上に排出される。

一方、中間転写ベルト１６１は、トナー像転写後において、クリーナ１６４により、その表面に残存するトナー等が取り除かれる。

次に、プリントにあたっての用紙の搬送経路について説明する。

プリントにあたっては、３段の用紙トレイ１１０のうちの指定された用紙トレイ１１０からピックアップロール１５１により用紙Ｐが取り出され、搬送ロール１５２，１５３により、用紙先端がタイミング調整ロール１５４に到達するまで矢印ｃ方向に搬送される。その後、その用紙Ｐは、中間転写ベルト１６１上に転写されたトナー像が２次転写ロール１７０の位置に到達するのにタイミングを合わせてその同じ位置に到達するように、タイミング調整ロール１５４により送り出され、２次転写ロール１７０の作用によりトナー像の転写を受ける。そのトナー像が転写された用紙Ｐは、さらに矢印ｄ方向に搬送され、定着器１８０によりトナー像の定着を受けて、排紙ロール１５５により排紙トレイ１４０上に排出される。

用紙Ｐの両面に画像をプリントする両面プリントを行なう際は、第１面のみプリントされた用紙Ｐが排紙ロール１５５により排紙トレイ１４０上に途中まで排出され、次に排紙ロール１５５が逆回転して、途中まで排出された用紙Ｐが再びプリンタ１００内に引き込まれる。

プリンタ１００内に引き込まれた用紙Ｐは、搬送ロール１５６により矢印ｅ方向に搬送され、さらに搬送ロール１５３により搬送されて、その先端がタイミング調整ロール１５４に到達する。その後のプロセスは第１面のプリントの際と同様であり、第２面にプリントが行なわれた用紙Ｐが排紙トレイ１４０上に排出される。

制御部１９０は、このプリンタ１００の全体の制御を担っている。この制御部１９０は、濃度制御器の一例を含んでいる。

図３は、制御部の内部構成を示すブロック図である。

この制御部１９０は、図１，図２に示すプリンタ１００の各部の制御やノートＰＣ２００との間の通信の制御を担っている。この制御部１９０には、タイミング生成器１９１、メモリ１９２、パターンジェネレータ１９３、階調補正ＬＵＴ１９４、および制御ユニット１９５が備えられている。

タイミング生成器１９１は、プリンタ１００を構成する各部の動作タイミングを決定するタイミング信号を生成する。

メモリ１９２には、このプリンタ１００を動作させるための各種のプログラムやデータが格納される。

パターンジェネレータ１９３は、画像形成時の網点パターンや後述するトナーパッチのパターン等、様々なパターンを形成する。

階調補正ＬＵＴ１９４は、階調補正用のＬＵＴ（ルックアップテーブル）を記憶しておく記憶部である。

制御ユニット１９５は、この制御部１９０の内外と通信してプリンタ１００の各部の動作等を制御する。
ここで、階調補正ＬＵＴ１９４の調整にあたっては、パターンジェネレータ１９３で形成された形状の濃度測定用パッチ（後述する）が形成されてセンサ１６５で測定され、その測定値に基づく階調補正ＬＵＴ１９４が調整される。そして、ユーザから指示された画像のプリントにあたっては、その階調補正ＬＵＴ１９４が参照されて画像データ上で階調補正が行われ、その階調補正後の画像データを使って形成した画像がプリント出力される。

図４は、プリント動作における、ＬＵＴ調整処理を含む処理を示す図である。

ここでは先ず、ノートＰＣ２００からのユーザ指示に応じた画像のプリント動作が行われ、用紙上に画像がプリント出力され（ステップＳ０１）、プリントカウンタのカウント値が１つカウントアップされる。

このプリンタ１００では、予め定められたプリント枚数であるＬＵＴ調整間隔ごとにＬＵＴの調整が行われる。このプリントカウンタは、そのＬＵＴ調整処理を実行すべきタイミングが到来したことを認識するためのカウンタである。

ステップＳ０３では、そのプリントカウンタのカウント値がＬＵＴ調整間隔を越えたか否かが判定される。プリントカウンタのカウント値がＬＵＴ調整間隔以下のときは、ＬＵＴ調整処理は行われずにステップＳ１１に進み、ユーザ指示による今回の全てのプリント動作が終了したか否かが判定される。未だプリント出力すべき画像が残っているときは、ステップＳ０１に戻り、次のプリント動作が行われる。

ステップＳ０３において、プリントカウンタのカウント値がＬＵＴ調整間隔を越えたと判定されると、以下のＬＵＴ調整処理が実行される。

ここでは、先ず、センサ１６５により、中間転写ベルト１６１の素面（パッチや画像が形成されていない、中間転写ベルト１６１自体の表面）の反射光量（Ｖｃｌｅａｎ）の測定が行われ（ステップＳ０４）て、その測定値Ｖｃｌｅａｎが記憶される（ステップＳ０５）。ただし、中間転写ベルト１６１表面の１点のみの測定では、中間転写ベルト１６１の細かな傷や汚れの影響を受け易いので、中間転写ベルト１６１の走行方向（図１に示す矢印ｂ方向）についてある程度の長さにわたって、あるいは複数回にわたって測定が行われ、平均的な値が算出される。ここでは、センサ１６５として、中間転写ベルト１６１上に測定のための光スポットを照射し、その反射光の光量を測定するタイプのセンサが採用されている。

本実施形態では、センサ１６５は略円形の測定視野を持ち、中間転写ベルト１６１上に照射される光スポットのスポット径は、その測定視野を十分にカバーするように広めのスポット径に設定されている。

次に、濃度測定用のパッチが形成されて中間転写ベルト１６１上に転写され（ステップＳ０６）、センサ１６５によりその濃度測定用のパッチからの反射光量（Ｖｐａｔｃｈ）の測定が行われる（ステップＳ０７）、その濃度測定用のパッチの濃度Ｄｐａｔｃｈが、式
Ｄｐａｔｃｈ＝Ｖｐａｔｃｈ／Ｖｃｌｅａｎ×１０２３
により算出される（ステップＳ０８）。「１０２３」は、濃度Ｄｐａｔｃｈの値を０〜１０２３に規格化するための数値である。

次いで、この算出した濃度Ｄｐａｔｃｈを使ってＬＵＴが調整される（ステップＳ０９）。階調補整用ＬＵＴおよびその調整方法については広く知られた技術であり、ここでのこれ以上の言及は省略する。

ＬＵＴ調整処理の後はプリントカウンタのカウント値が０クリアされる（ステップＳ０１０）。そして、プリントすべき画像が残っているときはステップＳ０１に戻り、一方、今回で全てのプリント動作が終了したときは、図４に示すプリント処理が終了する（ステップＳ１０）。

なお、ここでは、画像濃度の調整方法を階調補正用ＬＵＴとして説明したが、上記の算出した濃度Ｄｐａｔｃｈを、広く知られた他の技術、例えば、帯電器の出力、現像バイアス電圧、露光量の変更、あるいは、トナー補給量の決定などに適用してもよい。

本実施形態は、ステップＳ０６で作成される濃度測定用パッチの形状に特徴があり、以下では、この濃度測定用パッチの形状について説明する。

図５は、濃度測定用パッチの形状の第１例を示した図である。

ここでは、濃度測定用のパッチ６００として、中間転写ベルト１６１の走行方向（図２に示す矢印ｂ方向）に延び、かつ、その走行方向の前端縁６０１と後端縁６０２が円弧状の輪郭を有する形状のパッチが形成される。センサ１６５は、瞬時的には、破線の円で示した略円形の測定視野６０３を有する。

ただし、中間転写ベルト１６１は矢印ｂで示す方向に移動しているため、センサ１６５の測定視野１６３の、濃度測定時間内における軌跡からなる測定領域６０４の全域が測定対象となる。この測定領域６０４の走行方向の長さは、
測定領域６０４の長さ＝
センサ１６５による測定時間×中間転写ベルト１６１の移動速度
＋測定視野の半径×２
となる。

パッチ６００の長さは、その測定領域６０４の長さに加え、その測定領域６０４の前方と後方との双方にそれぞれ設けられる余白部を加えた長さとする。この走行方向（矢印ｂ方向）の余白部は、パッチ６００の端部に生じがちな濃度変化を避けることと、パッチ６００の開始のタイミングとセンサ１６５による測定開始のタイミングとの間のタイミングのバラツキを吸収するための領域である。

このタイミングのバラツキは、センサ１６５の矢印ｂ方向の取付位置誤差、中間転写ベルト１６１の速度変動、制御の遅れ時間などによって生じる。

また、測定領域６０４の、走行方向（矢印ｂ方向）とは直角方向の幅は、センサ１６５の測定視野６０４の直径に等しい寸法となる。この幅方向についても測定視野６０４の両側に余白部が設けられている。この幅方向の余白部は、主に、センサ１６５とパッチ６００との相対位置のバラツキを吸収するためである。この幅方向の相対位置のバラツキは、パッチ６００を形成する露光器１３３（図２参照）による露光位置に対するセンサ１６５の取付位置誤差、中間転写ベルト１６１の幅方向への蛇行などによって生じる。

この図５に示す例では、前端縁６０１と後端縁６０２が円弧形状に形成されているため、長方形状に形成したパッチと比べ、測定領域６０４の周りに十分な余白部を残しつつパッチ形成のためのトナー量が削減される。

図６は、濃度測定用パッチの形状の第２例を示した図である。図５に示した第１例との相違点について説明する。

図５に示したパッチ６００は、その前端縁６０１と後端縁６０２が円弧形状に形成されているのに対し、この図６に示したパッチ６００は、その前端縁６０１と後端縁６０２が、矩形の角を削った多角形状に形成されている。この図６に示す例の場合も、長方形状に形成したパッチと比べ、測定領域６０４の周りに十分な余白部を残しつつパッチ形成のためのトナー量が削減される。

なおここでは、前端縁６０１と後端縁６０２の双方を円弧形状あるいは多角形状に形成したパッチ６００について説明したが、前端縁６０１あるいは後端縁６０２の一方のみ円弧形状あるいは多角形状に形成した場合も、長方形状のパッチと比べ、トナー量の削減が図られる。

また、ここでは、パッチ６００の前端縁６０１や後端縁６０２を円弧形状に形成した例と多角形状に形成した例について説明したが、これらの形状に限定されるものではなく、単純な長方形状と比べたときに、その長方形状よりも、センサ１６５の測定視野の測定時間内における軌跡からなる測定領域の輪郭６０４に沿った形状を有するパッチであればよい。

また、ここでは、センサ１６５の測定視野が略円形であって、測定のために照射される光のスポット径はその測定視野を十分にカバーする広めのスポット径であるとして説明したが、この関係は逆であってもよい。

すなわち、センサ１６５の測定視野は本来はもっと広い測定視野であるが、測定のために照射される光スポットのスポット径が略円形であって、図５，図６に測定視野６０３として示してある円形の領域を照射するだけのスポット径であり、このためセンサ１６５の測定視野が実質的にそのスポット径で制限されるように設計してもよい。この場合は、図５，図６に測定視野６０３として示してある略円形の領域が光スポット（光点）となる。すなわち、この場合、パッチ６００としては、上記の長方形状よりもセンサ１６５から照射される光の光点の、測定時間内の軌跡からなる光照射領域の輪郭に沿った形状を有するパッチが形成される。

なお、ここでは、図１，図２に示すタイプのプリンタ１００に本発明を適用した例について説明したが、本発明は白黒画像のみをプリント出力するタイプのプリンタ等、様々なタイプの画像形成装置に適用することが可能である。

１００ プリンタ
１６１ 中間転写ベルト
１６５ センサ
１９２ メモリ
１９３ パターンジェネレータ
１９４ 階調補正ＬＵＴ
１９５ 制御ユニット
２００ ノートＰＣ
６００ パッチ
６０１ 前端縁
６０２ 後端縁
６０３ 測定視野

Claims (5)

1. 濃度測定用の被測定像の濃度を、該被測定像が進行方向に移動している途中で測定する略円形の測定視野を有する濃度測定器と、
   画像の濃度を制御する濃度制御器とを備え、
   前記濃度制御器が、
   濃度測定用の被測定像であって前記進行方向に延びた被測定像の進行方向における先端を含む長方形状と比べたときに、該長方形状の内側でかつ該長方形状よりも前記濃度測定器の測定視野の濃度測定時間内における軌跡からなる濃度測定領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成させる被測定像形成部と、
   前記被測定像形成部が形成させた被測定像の濃度を前記濃度測定器に測定させる濃度測定部と、
   前記濃度測定部で測定された被測定像の濃度測定値を使って画像の階調補正を行なう階調補正部とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記濃度測定器が略円形の測定視野を有するものであることに代えて、あるいは、該濃度測定器が略円形の測定視野を有するものであるとともに、該濃度測定器が、濃度測定対象の被測定像上に、略円形の光点を有する濃度測定用の光を照射するものであって、
   前記被測定像形成部が、前記濃度測定領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成することに代えて、前記長方形状よりも前記濃度測定器から照射される光の光点の濃度測定時間内の軌跡からなる光照射領域の輪郭に沿った形状を有する被測定像を形成させ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. 前記被測定像形成部が、前記進行方向の前端縁および後端縁のうちの少なくとも一方が円弧上の輪郭を有する被測定像を形成させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記被測定像形成部が、前記進行方向の前端縁および後端縁のうちの少なくとも一方が矩形の角を削った多角形状の輪郭を有する被測定像を形成させるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
5. 濃度測定用の被測定像の濃度を測定する濃度測定部と、
   画像の濃度を制御する濃度制御部と
   濃度測定用の被測定像であって、進行方向の端部でありかつ幅方向の中心部が凸形状の被測定像を形成させる被測定像形成部と、
   前記濃度測定部で測定された被測定像の濃度測定値を使って画像の階調補正を行なう階調補正部とを有する画像形成装置。

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