JP2018031871A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】主走査方向の画像濃度分布を小さくすることが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】入力画像の情報に基づいて画像を形成する画像形成装置であって、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを走査する光走査装置と、前記入力画像の情報に基づいて画像面積率を算出する画像面積率算出部と、前記光ビームの主走査方向の複数の位置における画像濃度を取得する濃度取得部と、前記光源の光量を制御する光源駆動装置と、を有し、前記濃度取得部は、画像面積率及び前記光源の光量が異なる複数の画像における濃度を検出し、前記光源駆動装置は、前記画像面積率算出部が算出した前記画像面積率と、前記濃度取得部が検出した前記複数の画像の少なくとも一つとに基づいて、前記光源の光量を制御する画像形成装置により上記課題を解決する。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来、中間転写ベルトや紙上に出力した調整用パターンをセンサで読み取ることで主走査方向の画像濃度分布を検知し、検知した画像濃度分布に基づいて光源の光量をフィードバック制御する画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この画像形成装置では、調整用パターンの画像面積率を中間調以下にすることで、画像濃度分布が大きく、人目につきやすい中間調やハイライト部の画像濃度分布を抑制している。
しかしながら、主走査方向の画像濃度分布は画像面積率によって異なるため、上記の技術においては、調整用パターンの画像面積率と異なる画像を形成する場合、主走査方向の画像濃度分布を十分に小さくすることが困難であった。
そこで、上記課題を鑑み、主走査方向の画像濃度分布を小さくすることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る画像形成装置は、入力画像の情報に基づいて画像を形成する画像形成装置であって、光ビームを出射する光源と、前記光ビームを走査する光走査装置と、前記入力画像の情報に基づいて画像面積率を算出する画像面積率算出部と、前記光ビームの主走査方向の複数の位置における画像濃度を取得する濃度取得部と、前記光源の光量を制御する光源駆動装置と、を有し、前記濃度取得部は、画像面積率及び前記光源の光量が異なる複数の画像における濃度を検出し、前記光源駆動装置は、前記画像面積率算出部が算出した前記画像面積率と、前記濃度取得部が検出した前記複数の画像の少なくとも一つとに基づいて、前記光源の光量を制御する。
開示の技術によれば、主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができる。
一実施形態に係る画像形成装置の概略図 図1の光走査装置を説明するための図 図1の画像処理装置を説明するための図 主走査方向の位置と画像濃度との関係を示すデータの一例を説明するための図 光源の光量と画像濃度との関係を示すデータの一例を説明するための図 光量補正値の一例を説明するための図 調整用パターンの一例を説明するための図(1) 一実施形態に係る画像形成方法の一例を説明するためのフローチャート 調整用パターンの一例を説明するための図(2) 一実施形態に係る画像形成方法の他の例を説明するためのフローチャート 主走査方向の画像濃度分布を説明するための図 光源の光量と画像濃度との関係を説明するための図 一実施形態に係る画像形成装置の効果を説明するための図(1) 一実施形態に係る画像形成装置の効果を説明するための図(2) 一実施形態に係る画像形成装置の効果を説明するための図(3) 調整用パターンを形成するタイミングの一例を説明するための図
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
(画像形成装置)
一実施形態に係る画像形成装置について、図1及び図2に基づき説明する。図1は、一実施形態に係る画像形成装置の概略図である。図2は、図1の光走査装置を説明するための図である。なお、図1及び図2において、主走査方向を矢印で示している。
図1に示されるように、画像形成装置10は、画像処理装置11と、光源駆動装置12と、光源13と、光走査装置14と、感光体15と、中間転写ベルト16と、濃度センサ17と、同期センサ18とを有する。
画像処理装置11は、例えばCPU、ROM、RAM、メモリ等を含み、画像処理装置11の各種機能は、ROM等に記録されたプログラムがメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現され得る。画像処理装置11は、濃度センサ17から入力される濃度信号Vと同期センサ18から入力される同期信号Wとに基づいて濃度を検出し、主走査方向の濃度を補正する光量補正値を算出して光量制御信号Aを生成し、光源駆動装置12に出力する。
光源駆動装置12は、光源13の光量を調整する機能を有しており、光量制御信号Aに基づいて光源13を駆動させる。
光源13は、光ビームを出射する装置であり、例えば半導体レーザにより形成されている。半導体レーザは、例えば垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LASER)である。
光走査装置14は、例えば図2に示されるように、ポリゴンミラー141と、fθレンズ142と、折り返しミラー143、144、145とを有する。ポリゴンミラー141は、光源13から出射される光ビームを主走査方向に偏向し走査する。fθレンズ142は、光ビームを感光体15の上に等速で走査させる。折り返しミラー143、144、145は、fθレンズ142を通過した光ビームを反射し、光ビームを感光体15に照射する。なお、光走査装置14は、折り返しミラー143、144、145を有していなくてもよく、この場合、fθレンズ142を通過した光ビームが感光体15に照射される。
光源13から出射される光ビームは、光走査装置14により感光体15に集光され、感光体15の表面に潜像が形成される。その後、現像や転写の過程を経て、中間転写ベルト16に光源13の発光量や発光時間に基づいた量のトナーが付着し、所定の画像が形成される。なお、中間転写ベルト16は、感光体15と接して配置され、潜像に対応する画像が形成される無端ベルトである。
濃度センサ17は、中間転写ベルト16上に形成されるトナーパターンの濃度を読み取り、トナーの付着量を電圧に変換した出力信号である濃度信号Vを画像処理装置11に出力する。濃度センサ17は、例えば発光ダイオードで発光した光を中間転写ベルト16へ照射し、中間転写ベルト16上のトナー濃度に応じて得られる正反射光や拡散反射光を受光素子で検出する構成とすることができる。
同期センサ18は、光ビームを検出して光−電圧変換を行う素子である。同期センサ18には、光ビームの走査路上に設けられた図示しないミラーから反射した光ビームが所定のタイミングで入射する。同期センサ18は、入射光によって生じた電圧によって同期信号Wを生成し、画像処理装置11に出力する。
(画像処理装置)
画像処理装置11の機能構成の一例について、図3に基づき説明する。図3は、図1の画像処理装置を説明するための図である。
図3に示されるように、画像処理装置11は、濃度取得部111と、補正値算出部112と、記憶部113と、画像面積率算出部114と、補正値選択部115と、書込制御部116とを有する。
濃度取得部111は、画像濃度を調整するためのパターン(以下「調整用パターン」という。)に対応して設けられる濃度センサ17a、17b、17cの各々の濃度信号Vを取得する。
補正値算出部112は、主走査方向の位置と画像濃度との関係を示すデータと、光源13の光量と画像濃度との関係を示すデータとに基づいて、画像面積率ごとに光量補正値を算出する。この際、補正値算出部112は、主走査方向の画像濃度分布を小さくなるように光量補正値を算出する。
主走査方向の位置と画像濃度との関係を示すデータは、例えば図4に示されるようなテーブルであってよい。図4では、主走査方向の異なる位置a、b、cにおける調整用パターンの画像濃度が画像面積率ごとに示されている。図4においては、例えば画像面積率が80%の場合及び40%の場合の位置a、b、cにおける調整用パターンの画像濃度が示されている。図4に示されるように、画像面積率が80%の場合、位置bにおける画像濃度を基準濃度(100)とすると、位置a、cにおける画像濃度は、それぞれ118、120である。また、図4に示されるように、画像面積率が40%の場合、位置bにおける画像濃度を100とすると、位置a、cにおける画像濃度は、それぞれ114、118である。なお、図4の例では、位置bの画像濃度を基準濃度(100)としているが、他の位置、例えば位置a、cの画像濃度を基準濃度としてもよい。
光源13の光量と画像濃度との関係を示すデータは、例えば図5に示されるようなテーブルであってよい。図5では、光源13の光量を、基準光量×0.9、基準光量、基準光量×1.1とした場合における調整用パターンの画像濃度が画像面積率ごとに示されている。図5においては、例えば画像面積率が80%の場合及び40%の場合の光源13の光量を、基準光量×0.9、基準光量、基準光量×1.1とした場合における調整用パターンの画像濃度が示されている。図5に示されるように、画像面積率が80%の場合、基準光量における画像濃度を100とすると、基準光量×0.9及び基準光量×1.1における画像濃度は、それぞれ90及び110である。即ち、画像面積率が80%の場合、光源13の光量を10%大きくすると、画像濃度が10%大きくなり、光源13の光量を10%小さくすると、画像濃度が10%小さくなる。また、図5に示されるように、画像面積率が40%の場合、基準光量における画像濃度を100とすると、基準光量×0.9及び基準光量×1.1における画像濃度は、それぞれ95及び105である。即ち、画像面積率が40%の場合、光源13の光量を10%大きくすると、画像濃度が5%大きくなり、光源13の光量を10%小さくすると、画像濃度が5%小さくなる。なお、図5の例では、基準光量における画像濃度を基準濃度(100)としているが、他の光量、例えば基準光量×0.9、基準光量×1.1における画像濃度を基準としてもよい。
光量補正値は、主走査方向の位置と画像濃度との関係を示すデータと、光源13の光量と画像濃度との関係を示すデータとに基づいて算出される。
具体的には、例えば画像面積率が80%の場合、図5により、光源13の光量を±10%変化させると、画像濃度が±10%変化するので、位置aにおける画像濃度(118)を基準濃度(100)にするためには、光源13の光量を−18%変化させる必要がある。また、位置cにおける画像濃度(120)を基準濃度(100)にするためには、光源13の光量を−20%変化させる必要がある。なお、位置bにおける画像濃度は基準濃度であるため、光源13の光量を変化させる必要がない。
また、例えば画像面積率が40%の場合、図5により、光源13の光量を±10%変化させると、画像濃度が±5%変化するので、位置aにおける画像濃度(114)を基準濃度(100)にするためには、光源13の光量を−28%変化させる必要がある。また、位置cにおける画像濃度(118)を基準濃度(100)にするためには、光源13の光量を−36%変化させる必要がある。なお、位置bにおける画像濃度は基準濃度であるため、光源13の光量を変化させる必要がない。
このようにして算出される光量補正値は、例えば図6に示されるようなテーブルであってよい。図6では、画像面積率ごとに主走査方向の複数の位置と光量補正値との関係が示されている。図6においては、例えば画像面積率が80%の場合、位置a、b、cにおける光量補正値は、それぞれ−18、0、−20である。また、例えば画像面積率が40%の場合、位置a、b、cにおける光量補正値は、それぞれ−28、0、−36である。
記憶部113は、補正値算出部112が算出した光量補正値を記憶する。
画像面積率算出部114は、入力される画像データに基づいて、画像面積率を算出する。画像データは、例えば画像形成装置10で形成する次ページの画像データ、次ラインの画像データ等である。画像データは、例えば図示しない画像読取装置によって読み取られる画像データであってもよく、パーソナルコンピュータ等の外部機器から入力される画像データであってもよい。
補正値選択部115は、画像面積率算出部114が算出した画像面積率に基づいて、記憶部113に記憶された光量補正値の中から画像面積率が一致する又は最も近い画像面積率の光量補正値を選択し、書込制御部116に送信する。
書込制御部116は、同期センサ18により生成される同期信号Wと、補正値選択部115により選択される光量補正値とに基づいて、光源13の光量を制御する光量制御信号Aを生成し、光源駆動装置12に光量制御信号Aを送信する。
(調整用パターン)
一実施形態に係る画像形成装置10により形成される調整用パターンについて、図7に基づき説明する。図7は、調整用パターンの一例を説明するための図である。
図7に示されるように、画像形成装置10は、中間転写ベルト16上に濃度を検出するための調整用パターンを形成する。中間転写ベルト16の主走査方向の特定位置での調整用パターンの濃度は、主走査方向に沿って設けられる複数の濃度センサ17a、17b、17cを用いて検出することができる。なお、図7では、一例として、画像面積率の異なる4種類の調整用パターンP1、P2、P3、P4を示している。調整用パターンP1、P2、P3、P4は、いずれも矩形状のパターンを有し、副走査方向に沿って形成されている。調整用パターンP1は、画像面積率が80%の調整用パターンである。調整用パターンP2は、画像面積率が60%の調整用パターンである。調整用パターンP3は、画像面積率が40%の調整用パターンである。調整用パターンP4は、画像面積率が20%の調整用パターンである。
(画像形成方法)
一実施形態に係る画像形成方法の一例について、図8及び図9に基づき説明する。図8は、一実施形態に係る画像形成方法の一例を説明するためのフローチャートである。図9は、調整用パターンの一例を説明するための図である。
最初に、書込制御部116は、光源駆動装置12を制御することにより、異なる複数の画像面積率及び光源13の光量の調整用パターンを、中間転写ベルト16上の濃度センサ17a、17b、17cに対応する位置に形成する(ステップS11)。この際、書込制御部116は、例えば図9に示されるように、光源13の光量が基準光量×0.9、基準光量、基準光量×1.1である場合のそれぞれについて、画像面積率を80%、60%、40%、20%に設定したときの調整用パターンを形成する。
続いて、濃度取得部111は、調整用パターンに対応する濃度センサ17a、17b、17cの各々の濃度信号Vを取得する(ステップS12)。
続いて、補正値算出部112は、主走査方向の位置と、画像濃度との関係を示すデータと、光源13の光量と画像濃度との関係を示すデータとに基づいて、光量補正値を算出する(ステップS13)。この際、補正値算出部112は、画像面積率ごとに主走査方向の画像濃度分布が小さくなるように光量補正値を算出する。
続いて、補正値算出部112は、ステップS13において算出した光量補正値を記憶部113に記憶させる(ステップS14)。
続いて、画像面積率算出部114は、次ページの画像データに基づいて、次ページの画像面積率を算出する(ステップS15)。
続いて、補正値選択部115は、ステップS15において画像面積率算出部114が算出した画像面積率に基づいて、ステップS14において記憶部113に記憶された光量補正値から所定の光量補正値を選択し、書込制御部116に送信する(ステップS16)。所定の光量補正値は、ステップS15において画像面積率算出部114が算出した画像面積率と一致する光量補正値であることが好ましい。また、一致する光量補正値がない場合には、ステップS15において画像面積率算出部114が算出した画像面積率と最も近い光量補正値であることが好ましい。
続いて、書込制御部116は、同期センサ18により生成される同期信号Wと、補正値選択部115により選択される光量補正値とに基づいて、光源13の光量を制御する光量制御信号Aを生成し、光源駆動装置12に光量制御信号Aを送信する(ステップS17)。
続いて、光源駆動装置12は、光量制御信号Aに基づいて光源13を駆動させる(ステップS18)。
以上により、入力画像の情報に基づいて、所望の画像を形成することができる。
一実施形態に係る画像形成方法では、画像面積率に応じて異なる光量補正値を用いて光源13の光量を補正するので、画像面積率が異なる複数の画像に対して主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができる。
次に、一実施形態に係る画像形成方法の他の例について、図10に基づき説明する。図10は、一実施形態に係る画像形成方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
図10の例では、次ページの画像面積率に代えて、次ラインの画像面積率に基づいて、補正値選択部115が所定の光量補正値を選択する。即ち、ステップS21からステップS24、ステップS27及びステップS28については、前述の画像形成方法におけるステップS11からステップS14、ステップS17及びステップS18と同様とすることができる。
ステップS25では、画像面積率算出部114は、次ラインの画像データに基づいて、次ラインの画像面積率を算出する。
ステップS26では、補正値選択部115は、ステップS25において画像面積率算出部114が算出した画像面積率に基づいて、ステップS24において記憶部113に記憶された光量補正値から所定の光量補正値を選択し、書込制御部116に送信する。
図10の例では、ラインごとに最適な光量補正値を用いることができるので、特に高い精度で光源13の光量を制御することができる。その結果、主走査方向の画像濃度分布を特に小さくすることができる。
なお、前述した画像形成方法では、補正値選択部115が次ページ又は次ラインごとに光量補正値を選択する場合について説明したが、複数ページ又は複数ラインごとに光量補正値を選択してもよい。この場合、補正値選択部115は、複数ページ又は複数ラインの画像面積率のうちの最も主走査方向の濃度分布が大きいページ又はラインの画像面積率に基づいて、光量補正値を選択することが好ましい。
(作用・効果)
一実施形態に係る画像形成装置10の作用・効果について、図11から図15に基づき説明する。
まず、画像面積率が異なる場合の主走査方向の画像濃度分布について、図11に基づき説明する。図11は、主走査方向の画像濃度分布を説明するための図であり、画像面積率が80%、60%、40%、20%の調整用パターンの主走査方向の画像濃度分布を示している。なお、図11中、横軸は主走査方向の位置を示し、縦軸は画像濃度を示している。また、図11においては、画像面積率が80%の場合の特性を実線、画像面積率が60%の場合の特性を破線、画像面積率が40%の場合の特性を一点鎖線、画像面積率が20%の場合の特性を二点鎖線で示している。
図11に示されるように、調整用パターンの主走査方向の画像濃度分布は、画像面積率によって異なることが分かる。具体的には、画像面積率が大きいほど調整用パターンの主走査方向の画像濃度分布が大きくなる。
次に、光源13の光量と画像濃度との関係について、図12に基づき説明する。図12は、光源の光量と画像濃度との関係を説明するための図であり、画像面積率が80%、60%、40%、20%の調整用パターンにおける光源13の光量と画像濃度との関係を示している。なお、図12中、横軸は光源13の光量を示し、縦軸は画像濃度を示している。また、図12においては、画像面積率が80%の場合の特性を実線、画像面積率が60%の場合の特性を破線、画像面積率が40%の場合の特性を一点鎖線、画像面積率が20%の場合の特性を二点鎖線で示している。
図12に示されるように、光源13の光量と画像濃度との関係は、画像面積率によって異なることが分かる。具体的には、画像面積率が大きいほど光源13の光量を変化させたときの画像濃度の変化量が大きくなる。
一実施形態では、画像面積率に応じて、前述した主走査方向の位置と画像濃度との関係、及び、光源13の光量と画像濃度との関係に基づいて、光源13の光量を制御する。これにより、画像面積率が異なる画像を形成する場合であっても、主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができる。
図13は、光源13の光量を補正する前の主走査方向の画像濃度分布を示している。図14は、同一の光量補正値を用いて光源13の光量を補正した後の主走査方向の画像濃度分布を示している。図15は、画像面積率ごとに異なる光量補正値を用いて光源13の光量を補正した後の画像濃度分布を示している。なお、図13から図15中、横軸は主走査方向の位置を示し、縦軸は画像濃度を示している。また、図13から図15においては、画像面積率80%の場合の特性を実線、画像面積率が40%の場合の特性を一点鎖線で示している。
図13に示されるように、画像面積率が80%の場合と画像面積率が40%の場合とでは、主走査方向の画像濃度分布が異なる場合がある。この場合、画像面積率の違いによらず同一の光量補正値を用いて光源13の光量を補正すると、画像面積率によっては主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができない。具体的には、図14に示されるように、画像面積率が80%の場合の主走査方向の画像濃度分布が小さくなるような光量補正値を選択すると、画像面積率が80%の場合の主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができる。しかしながら、画像面積率が40%の場合の主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができない。
これに対し、一実施形態に係る画像形成装置によれば、画像面積率に応じて異なる光量補正値を用いて光源13の光量を補正する。これにより、図15に示されるように、画像面積率が異なる複数の画像に対して主走査方向の画像濃度分布を小さくすることができる。
(調整用パターンを形成するタイミング)
次に、調整用パターンを形成するタイミングについて、図16に基づき説明する。図16は、調整用パターンを形成するタイミングの一例を説明するための図である。
調整用パターンを形成するタイミングは、特に限定されるものではないが、図16に示されるように、実画像のページ間で行うことが好ましい。これにより、調整用パターンを形成するためのダウンタイムを無くし、また、温度変動や作像条件等による画像濃度の変化に追従してリアルタイムに補正を行うことができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
上記の実施形態では、中間転写ベルト16上に形成される調整用パターンの画像濃度を使用する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば紙上に調整用パターンを形成し、紙状に形成された調整用パターンの画像濃度を使用してもよい。
上記の実施形態では、主走査方向の3箇所において画像濃度を検出する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、主走査方向の画像濃度を検出する位置は、例えば2箇所であってもよく、4箇所以上であってもよい。
10 画像形成装置
11 画像処理装置
111 濃度取得部
112 補正値算出部
113 記憶部
114 画像面積率算出部
115 補正値選択部
116 書込制御部
12 光源駆動装置
13 光源
14 光走査装置
141 ポリゴンミラー
142 レンズ
143 折り返しミラー
144 折り返しミラー
145 折り返しミラー
15 感光体
16 中間転写ベルト
17 濃度センサ
18 同期センサ
A 光量制御信号
V 濃度信号
W 同期信号
特開2014−132318号公報

Claims (6)

  1. 入力画像の情報に基づいて画像を形成する画像形成装置であって、
    光ビームを出射する光源と、
    前記光ビームを走査する光走査装置と、
    前記入力画像の情報に基づいて画像面積率を算出する画像面積率算出部と、
    前記光ビームの主走査方向の複数の位置における画像濃度を取得する濃度取得部と、
    前記光源の光量を制御する光源駆動装置と、
    を有し、
    前記濃度取得部は、画像面積率及び前記光源の光量が異なる複数の画像における濃度を検出し、
    前記光源駆動装置は、前記画像面積率算出部が算出した前記画像面積率と、前記濃度取得部が検出した前記複数の画像の少なくとも一つとに基づいて、前記光源の光量を制御する、
    画像形成装置。
  2. 前記画像面積率算出部は、前記入力画像のページごとに画像面積率を算出し、
    前記光源駆動装置は、前記入力画像のページごとに前記光源の光量を制御する、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記画像面積率算出部は、前記入力画像のラインごとに画像面積率を算出し、
    前記光源駆動装置は、前記入力画像のラインごとに前記光源の光量を制御する、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記画像面積率算出部は、前記入力画像のページごとに画像面積率を算出し、
    前記光源駆動装置は、前記入力画像の複数のページの画像面積率のうちの最も主走査方向の濃度分布が大きいページの画像面積率を用いて算出される光量補正値に基づいて、前記光源の光量を制御する、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 前記画像面積率算出部は、前記入力画像のラインごとに画像面積率を算出し、
    前記光源駆動装置は、前記入力画像の複数のラインの画像面積率のうちの最も主走査方向の濃度分布が大きいラインの画像面積率と用いて算出される光量補正値に基づいて、前記光源の光量を制御する、
    請求項1に記載の画像形成装置。
  6. 前記画像面積率及び前記光源の出力が異なる複数の画像は、ページ間に形成される画像である、
    請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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