JP2018040990A - 画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録材のバタツキの影響を抑制して、階調補正等の画像形成条件を生成する画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置100は、カラーセンサユニット194により、種類の異なる第1、第2の記録材の白領域の画像濃度を、第1、第2の記録材の搬送中に測定する。プリンタ処理部407は、この測定結果に応じて、第1の記録材と第2の記録材との搬送挙動の相関を表す相関データを生成する。階調補正を行う場合、カラーセンサユニット194は、階調補正用の測定用画像が形成された記録材の搬送中に、測定用画像の画像濃度を測定する。プリンタ処理部407は、測定用画像の画像濃度を測定結果及び相関データに基づいて階調補正を行うための画像形成条件を生成する。【選択図】図5
Description
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、マルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に関する。
画像形成装置は、オフセット印刷等に用いられる版を不要としたダイレクトイメージプリンタの需要が高い。また、印刷に要する時間の短縮、個々の顧客へのサービス、大量部数の印刷、印刷不良時の紙の廃棄という環境問題等に対応するために、ダイレクトイメージプリンタが多く採用されている。ダイレクトイメージプリンタの中でも、価格面で有利であり写真印刷に適したインクジェット方式プリンタや、生産性が高くオフセット印刷の仕上がりに近い電子写真方式プリンタが特に多く採用されている。このような画像形成装置は、フルカラー印刷の増大とともに、画像の濃度安定性、階調安定性が求められる。
従来の階調補正では、画像形成装置は、複数種類の階調補正のための測定用画像を色毎にシート等の記録材に印刷する。画像形成装置は、記録材からスキャナ等のリーダで測定用画像を読み取り、読取結果に応じて階調補正を行う。特許文献1は、リーダを用いずに階調補正を行う画像形成装置を開示する。この画像形成装置は、測定用画像が形成された記録材から、搬送路を搬送中に測定用画像を読み取り、読取結果に応じて階調補正を行う。階調補正により、画像形成条件が最適化される。
搬送路を搬送中に測定用画像を読み取る場合、画像形成装置は、記録材を搬送ローラにより搬送しながら、搬送路の近傍に設けられた光学センサにより測定用画像を読み取る。そのために測定誤差が発生しやすい。測定誤差は、ハイライト部における繰り返し画像再現性の悪化の要因となる。測定誤差が発生する要因は、主として記録材の搬送時のバタツキである。光源、レンズ、受光素子を組み合わせた光学センサによりバタツキながら搬送される記録材から測定用画像を読み取る場合、記録材に1[mm]程度のバタツキが発生することで受光素子の出力が15[%]程度変動することがわかっている。記録材のバタツキによ光学センサと記録材との間の距離(焦点距離)の変化により適切な検知結果が得られないために、特にハイライト部における濃度検知誤差により、補正制御が誤った方向に行われることになる。
予め記録材の搬送挙動を光学センサにより読み取って変動特性を取得しておき、階調補正時に変動特性に応じて検知結果を補正することで、測定誤差を抑制することが可能である。しかしながら、記録材の厚さ、コシ等の種類により記録材のバタツキによる変動特性が変化するために、記録材の種類毎に変動特性を取得する必要がある。これは濃度補正時間の増加、記録材の消費量の増大の原因になる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、記録材のバタツキの影響を抑制して、階調補正等の画像形成条件を生成する画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の画像形成装置は、記録材を搬送する搬送手段と、前記記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画像を前記記録材に定着させる定着手段と、測定用画像が定着された記録材が搬送される搬送路に設けられ、搬送路を搬送される前記記録材の前記測定用画像を測定する測定手段と、第1の記録材の白領域の前記測定手段による測定結果及び第2の記録材の白領域の前記測定手段による測定結果に応じて、前記第1の記録材と前記第2の記録材との搬送挙動の相関を表す相関データを生成する相関データ生成手段と、前記相関データに基づいて前記測定用画像の前記測定手段による測定結果を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、第1、第2の記録材の搬送挙動の相関を表す相関データに基づいて測定用画像の測定結果を補正するために、記録材のバタツキの影響を抑制した画像形成条件の生成が可能となる。
以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
(全体構成)
図1は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。画像形成装置100は、イエローの画像を形成するための画像形成部1Y、マゼンタの画像を形成するための画像形成部1M、シアンの画像を形成するための画像形成部1C、及びブラックの画像を形成するための画像形成部1Kを備える。符号末尾のY、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表す。以降、色を区別する必要がない場合には、Y、M、C、Kを符号末尾に付さずに説明する。他の色毎に設けられる構成部材についても同様である。画像形成装置100は、この他に、露光器13Y、13M、13C、13K、中間転写部、定着器5、及び記録材Pを搬送するための搬送機構を備える。露光器13Y、13M、13C、13Kは、色毎に、画像形成部1Y、1M、1C、1Kに対応して設けられる。
図1は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。画像形成装置100は、イエローの画像を形成するための画像形成部1Y、マゼンタの画像を形成するための画像形成部1M、シアンの画像を形成するための画像形成部1C、及びブラックの画像を形成するための画像形成部1Kを備える。符号末尾のY、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表す。以降、色を区別する必要がない場合には、Y、M、C、Kを符号末尾に付さずに説明する。他の色毎に設けられる構成部材についても同様である。画像形成装置100は、この他に、露光器13Y、13M、13C、13K、中間転写部、定着器5、及び記録材Pを搬送するための搬送機構を備える。露光器13Y、13M、13C、13Kは、色毎に、画像形成部1Y、1M、1C、1Kに対応して設けられる。
画像形成部1Y、1M、1C、1Kは同じ構成である。ここでは画像形成部1Yについて説明し、画像形成部1M、1C、1Kについては説明を省略する。画像形成部1Yは、感光体11Y、帯電器12Y、現像器14Y、及びクリーニング部15Yを備える。感光体11Yは、帯電器12Yにより表面が帯電され、対応する露光器13Yによりレーザ光が照射されることで静電像が形成される。静電像は、現像器14Yにより現像される。これにより感光体11Yにトナー像が形成される。
感光体11Yは、像担持体であり、例えば直径84[mm]、軸長370[mm]の回転ドラム型の電子写真感光体である。感光体11Yは、ドラム型の導電性基体であるアルミニウム製シリンダーの表面に、負帯電特性のOPC(有機光半導体:Organic Photoconductor)で形成された感光層を備える。感光層は、光照射により電荷を発生させる電荷発生層及び電荷を輸送する電荷輸送層を備える。感光層の下には、シリンダー側から、シリンダー欠陥に伴う光の干渉抑制及び上層で発生した電荷の輸送を妨げないようにする下引き層と、電荷発生層で発生したホールの通過を抑制して電子のみを通過させる注入阻止層とが設けられる。感光層の上には、クリーニング性向上のための表面保護層が設けられる。このような構成の感光体11Yは、ドラムの軸を中心に約350[mm/sec]の周速度で、図1中反時計方向に回転駆動される。
帯電器12Yは、感光体11Yの周面(表面)に接触あるいは近接して感光体11Yを帯電させる近接接触式の帯電ローラである。帯電器12Yは、芯金(支持部材)の長手方向(回転軸方向)の両端部を、それぞれ軸受け部材により回転自在に保持される。また、帯電器12Yは、不図示の押圧バネによって感光体11Yに向かって付勢される。これにより帯電器12Yは、感光体11Yの表面に所定の押圧力で圧接される。帯電器12Yは、感光体11Yの回転に従動して図1中時計回りに回転する。
帯電器12Yは、不図示の高圧電源から印加される帯電バイアスにより感光体11Yの表面を帯電させる。高圧電源は、直流電圧発生部及び交流電圧発生部を備える。帯電バイアスは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧である。本実施形態では、帯電器12Yは、回転する感光体11Yの表面を負極性の所定の電位に帯電させる。なお、帯電器12Yは、接触式の帯電ローラの他に、非接触方式のコロナ放電方式であってもよい。
現像器14Yは、露光器13Yにより感光体11Y上に形成された静電像を、現像剤を供給することでトナー像として顕像化する。本実施形態の現像器14Yは、二成分磁器ブラス現像方式の反転現像器である。現像器14Yは、現像容器及び現像スリーブを備える。現像容器内には、二成分現像剤が収容される。二成分現像剤は、非磁性のトナーと磁性キャリアとの混合物である。
現像スリーブは、感光体11Yとの最近接距離を250[μm]に保持した状態で、感光体11Yに近接するように対向配設される。感光体11Yと現像スリーブとの対向部が現像部となる。現像スリーブは、表面が、現像部において感光体11Y表面の移動方向と順方向に回転駆動される。現像スリーブは、内部にマグネットローラを備え、その磁力により、二成分現像剤を現像部に回転搬送する。現像スリーブの表面に形成される磁気ブラシ層は、現像剤コーティングブレードにより所定の薄層に整層される。現像スリーブには不図示の現像バイアス印加電源から所定の現像バイアスが印加される。現像スリーブに印加される現像バイアスは、直流電圧と交流電圧を重畳した振動電圧である。例えば現像バイアスは、感光体11Y上の帯電電位が−800[V]のときに、直流電圧が−620[V]、交流電圧が1300[Vpp]、周波数10[kHz]である。現像バイアスによる電界によって、感光体11Y上の静電像に対応して二成分現像剤中のトナーが選択的に付着する。これにより、静電像がトナー像として現像される。このとき、感光体11Y上に現像されたトナー像の帯電量は約40[μC/g]である。現像部を通過した現像スリーブ上の現像剤は、現像スリーブの回転に伴い現像容器内の現像剤溜り部に戻される。
クリーニング部15Yは、感光体11Yから後述の中間転写ベルト31へ転写されずに感光体11Yに残留する残トナーを除去する。クリーニング部15Yは、ブレードやファーブラシにより残トナーを除去する。
露光器13Yは、光源となる半導体レーザと、各種のレンズ及び回転多面鏡を含む光学系とを備え、感光体11Y上をレーザ光で走査する。露光器13Yは、所定の画像濃度が得られるように、半導体レーザから出力されるレーザ光の光量が決められる。本実施形態では、PWM(パルス幅変調)を用いた二値の面積階調により、濃度階調を有する画像形成を行う。
中間転写部は、一次転写部35Y、35M、35C、35K、中間転写ベルト31、及び二次転写部を備える。
一次転写部35Y、35M、35C、35Kは、画像形成部1Y、1M、1C、1Kに対応して設けられる。各一次転写部35Y、35M、35C、35Kは、同じ構成である。ここでは一次転写部35Yについて説明し、一次転写部35M、35C、35Kについては説明を省略する。一次転写部35Yは、中間転写ベルト31を介して感光体11Yの表面に所定の押圧力を持って圧接される。一次転写部35Yと感光体11Y表面との圧接ニップ部が転写部である。
中間転写ベルト31は、感光体11Y、11M、11C、11Kと一次転写部35Y、35M、35C、35Kとの間に挟持されて搬送される。中間転写ベルト31は、駆動ローラ33、懸架ローラ34、二次転写部を構成する内側ローラ32に懸架され、駆動ローラ33により矢印B方向に回転駆動される。本実施形態の中間転写ベルト31は、多様な記録材Pへ対応するために、表面が柔らかい弾性層を有するベルトである。中間転写ベルト31は、表面に凹凸がある記録材Pへの転写抜けを防止し、コート紙やOHP紙等で発生しやすい「中抜け」と呼ばれる転写不良を防止する。
中間転写ベルト31は、一次転写部35Y、35M、35C、35Kにより、感光体11Y、11M、11C、11Kからトナー像が重畳して転写される。このとき、一次転写部35Y、35M、35C、35Kに対して、トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス電圧(例えば+1500[V])が印加される。これにより、中間転写ベルト31の表面に、感光体11Y、11M、11C、11K上のトナー像が順次静電的に転写される。中間転写ベルト31に転写されたトナー像は、中間転写ベルト31の回転により二次転写部へ搬送される。
二次転写部は、内側ローラ32及び外側ローラ41により構成されるトナー像転写ニップ部である。二次転写部は、内側ローラ32及び外側ローラ41の間に、中間転写ベルト31及び搬送機構により搬送されてきた記録材Pを挟み、所定の加圧力とバイアスを与えることで、中間転写ベルト31から記録材P上にトナー像を転写する。二次転写部は、内側ローラ32及び外側ローラ41の回転により、トナー像が転写された記録材Pを定着器5に搬送する。
定着器5は、トナー像が転写された記録材Pを加熱及び加圧することで、トナー像を記録材Pに溶融定着させる。これにより記録材Pへの画像形成が終了する。画像形成が終了した記録材Pは、搬送機構により排紙トレイ66上に排出される。
搬送機構は、給紙カセット61〜64、手差しトレイ65、ピックアップローラ61a〜65a、搬送ローラ71〜75、レジストローラ76、搬送路81、スイッチバック搬送路84、及び両面搬送路85を備える。
給紙カセット61〜64及び手差しトレイ65は、記録材Pを収納する。給紙カセット61〜64に収納される記録材Pは、ピックアップローラ61a〜64aにより、画像形成部1Y、1M、1C、1Kによる画像形成のタイミングに応じて、1枚ずつ給送される。給紙カセット61〜64から給送される記録材Pは、搬送ローラ71〜74により搬送路81をレジストローラ76まで搬送される。手差しトレイ65に載置される記録材Pは、ピックアップローラ65aにより画像形成部1Y、1M、1C、1Kによる画像形成のタイミングに応じて、1枚ずつ給送される。手差しトレイ65から給送される記録材Pは、搬送ローラ75により搬送路81をレジストローラ76まで搬送される。
レジストローラ76は、搬送されてきた記録材Pの先頭部分が突き当てられる。これにより記録材Pは、ループを形成して、先端を倣わせて斜行が補正される。レジストローラ76は、中間転写ベルト31に形成されたトナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに応じて、記録材Pを二次転写部に搬送する。
画像が形成された記録材Pは、両面印刷や本実施形態の画像濃度の測定の際に、排紙トレイ66へ排出されずにスイッチバック搬送路84へ搬送される。記録材Pは、スイッチバック搬送路84へ搬送された後に、逆送して両面搬送路85へ搬送される。両面搬送路85は、両面上流駆動ローラ306a、306b、記録材検知センサ207、カラーセンサユニット194、及び両面下流駆動ローラ308a、308bを備える。
両面上流駆動ローラ306a、306bは、スイッチバック搬送路84から搬送される記録材Pをカラーセンサユニット194まで搬送する。記録材検知センサ207は、両面上流駆動ローラ306a、306bにより両面搬送路85を搬送される記録材Pを検知する。カラーセンサユニット194は、記録材Pに形成された画像の濃度を測定する測定手段である。両面下流駆動ローラ308a、308bは、カラーセンサユニット194を通過した記録材Pをレジストローラ76まで搬送する。両面上流駆動ローラ306a、306bは、モータ305により回転駆動される。両面下流駆動ローラ308a、308bは、モータ307により回転駆動される。異なるモータ305、307により駆動されるために、両面上流駆動ローラ306a、306b及び両面下流駆動ローラ308a、308bは、独自のタイミングで記録材Pを搬送することができる。
以上のような構成により、画像形成装置100は、記録材Pへの片面、両面の画像形成処理を行うことができる。また、画像形成装置100は、記録材Pに形成した画像の濃度を測定して、測定した画像濃度に応じて画像形成条件を補正することができる。画像濃度を測定する場合、画像形成装置100は、記録材Pに画像濃度測定のための測定用画像である濃度パッチを形成する。濃度パッチが形成された記録材Pは、両面搬送路85に搬送され、カラーセンサユニット194により画像濃度が測定される。
(カラーセンサユニット)
図2、図3は、カラーセンサユニット194の構成斜視図である。図2は、カラーセンサユニット194を画像形成部1Y、1M、1C、1K側から見た図である。図3は、カラーセンサユニット194を給紙カセット62側から見た図である。カラーセンサユニット194は、両面搬送路85に対して画像形成部1Y、1M、1C、1K側に、画像濃度を測定するカラーセンサ301を有する。また、カラーセンサユニット194は、両面搬送路85に対して給紙カセット62側に、記録材Pをカラーセンサ301側に押圧する押圧部材となるバックアップローラ302を有する。本実施形態では、2個のカラーセンサ301F、301Rを用いた例を説明するが、カラーセンサの数はこれに限られない。
図2、図3は、カラーセンサユニット194の構成斜視図である。図2は、カラーセンサユニット194を画像形成部1Y、1M、1C、1K側から見た図である。図3は、カラーセンサユニット194を給紙カセット62側から見た図である。カラーセンサユニット194は、両面搬送路85に対して画像形成部1Y、1M、1C、1K側に、画像濃度を測定するカラーセンサ301を有する。また、カラーセンサユニット194は、両面搬送路85に対して給紙カセット62側に、記録材Pをカラーセンサ301側に押圧する押圧部材となるバックアップローラ302を有する。本実施形態では、2個のカラーセンサ301F、301Rを用いた例を説明するが、カラーセンサの数はこれに限られない。
バックアップローラ302は、駆動モータ303により回転駆動される。本実施形態のバックアップローラ302は、直径24[mm]のウレタン製の団子ローラで、少なくともカラーセンサ301の配置位置の反対側に対向して配置される対向部材である。バックアップローラ302は、ソレノイド304により駆動され、両面搬送路85に対して押圧、離間する位置に移動することで記録材Pをカラーセンサ301側に押圧、離間する。つまりバックアップローラ302は、カラーセンサ301との位置関係が、所定の距離だけ離間する第1の状態と、第1の状態よりもカラーセンサ301との距離が短い第2の状態とに制御される。バックアップローラ302は、カラーセンサ301に対向して設けられるために、記録材Pをカラーセンサ301に押圧する押圧位置と、カラーセンサ301から離間する離間位置との間で移動する。バックアップローラ302は、通常の画像形成時には離間位置に設定され、後述する画像濃度の測定制御時には押圧位置に設定される。
図4は、カラーセンサ301の構成図である。カラーセンサ301は、発光素子401及び受光素子403を備える。発光素子401は、例えば白色LED(Light Emitting Diode)である。受光素子403は、例えばRGB等の3色以上のオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ406を含む。
発光素子401は、画像Tが形成された記録材Pに対して光を入射角45度で照射する。受光素子403は、記録材Pに対して法線方向の乱反射光を受光し、その強度を検知する。受光素子403は、受光した乱反射光の強度に応じたアナログ電気信号を出力する。オンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ406の受光部は、RGBがそれぞれ独立した画素として配列される。なお、受光素子403は、オンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ406の他に、分光センサのように多次色の色分解が可能なセンサにより受光してもよい。記録材Pへの光の入射角、反射光等においても測定対象の記録材Pの画像Tを測定できる構成であれば問題無い。
(制御系統)
図5は、このような画像形成装置100の動作を制御する制御装置の構成図である。制御装置は、画像形成装置100に内蔵される。制御装置は、プリンタ処理部407と画像処理部404とを含む。プリンタ処理部407は、カラーセンサユニット194が接続される。
図5は、このような画像形成装置100の動作を制御する制御装置の構成図である。制御装置は、画像形成装置100に内蔵される。制御装置は、プリンタ処理部407と画像処理部404とを含む。プリンタ処理部407は、カラーセンサユニット194が接続される。
カラーセンサユニット194は、上述の発光素子401及び受光素子403の他に、A(Analog)/D(Digital)コンバータ402を備える。A/Dコンバータ402は、受光素子403から出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換してプリンタ処理部407に送信する。
プリンタ処理部407は、CPU(Central Processing Unit)414、ROM(Read Only Memory)408、及びRAM(Random Access Memory)409を備える。CPU414は、ROM408に格納されたコンピュータプログラム読み出し、RAM409を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置100の動作を制御する。CPU414は、カラーセンサユニット194から取得するデジタル電気信号をRAM409に格納し、ROM408に保存する各種情報に基づいて色補正のための演算処理を行う。プリンタ処理部407は、演算結果を画像処理部404へ送信する。
CPU414は、高圧制御部410、駆動制御部411、読取制御部412、及び判断制御部413として機能する。高圧制御部410は、帯電器12の帯電バイアス印加、現像スリーブの現像バイアス印加等の画像形成に用いるバイアス電圧印加の制御を行う。駆動制御部411は、給紙カセット61〜64、手差しトレイ65、レジストローラ76等の記録材を搬送するためのモータのモータ駆動制御を行う。読取制御部412は、カラーセンサユニット194の制御を行う。判断制御部413は、CPU414の制御により、カラーセンサユニット194から取得するデジタル電気信号に基づいて記録材Pのばたつき等の搬送挙動状態を判断する。
画像処理部404は、CPU508、ROM509、及びRAM510を備える。CPU508は、ROM509に格納されたコンピュータプログラム読み出し、RAM510を作業領域に用いて実行することで、画像処理部404の動作を制御する。CPU508は、プリンタ処理部407から取得した演算結果に基づいて、画像形成時の階調制御に必要な処理を行う。
(階調補正)
画像形成装置100は、階調補正時に、記録材Pの搬送挙動状態の判断結果による重み付けを行い、記録材Pの搬送挙動による画像濃度の測定バラツキを抑制して、高精度の階調補正を行う。画像形成装置100は、所定枚数(例えば100枚)の記録材Pへの画像形成毎に階調補正を行う。図6は、階調補正時に記録材Pの濃度パッチを読み取るときのカラーセンサユニット194と記録材Pとの関係を表す図である。この図では、カラーセンサユニット194と記録材Pとの関係をわかりやすくするために、カラーセンサ301を除外している。記録材Pには、画像濃度の測定用画像である濃度パッチSpが形成される。濃度パッチSpは、記録材Pの搬送方向に対して直交する方向に、カラーセンサ301の個数に応じて一定の間隔で配列される。濃度パッチSpは、紙白を含む異なる色、濃度、スクリーンにより構成される。
画像形成装置100は、階調補正時に、記録材Pの搬送挙動状態の判断結果による重み付けを行い、記録材Pの搬送挙動による画像濃度の測定バラツキを抑制して、高精度の階調補正を行う。画像形成装置100は、所定枚数(例えば100枚)の記録材Pへの画像形成毎に階調補正を行う。図6は、階調補正時に記録材Pの濃度パッチを読み取るときのカラーセンサユニット194と記録材Pとの関係を表す図である。この図では、カラーセンサユニット194と記録材Pとの関係をわかりやすくするために、カラーセンサ301を除外している。記録材Pには、画像濃度の測定用画像である濃度パッチSpが形成される。濃度パッチSpは、記録材Pの搬送方向に対して直交する方向に、カラーセンサ301の個数に応じて一定の間隔で配列される。濃度パッチSpは、紙白を含む異なる色、濃度、スクリーンにより構成される。
カラーセンサ301は、記録材Pに形成された濃度パッチSpの乱反射光により、濃度パッチSpの画像濃度を測定する。プリンタ処理部407のCPU414は、カラーセンサ301でRGBの色毎にフィルタリングされたデータをCMYKに色分解して、画像処理部404と協働して階調補正を行う。
図7は、階調補正時の処理説明図である。
カラーセンサユニット194で生成されるRGBの各色のデータは、プリンタ処理部407のROM408に格納されるカラーマッチングテーブルにより変換され、更に色分解テーブルによりCMYK信号に変換される。本実施形態では、RGBの各データ(輝度値)をCMYK信号(画像信号値)に分解するために、加法混色の関係を利用する。プリンタ処理部407のCPU414は、濃度パッチSpの種類に応じてY信号をB信号、M信号をG信号、C信号をR信号、K信号をG信号により生成する。
CMYK信号は、画像処理部404に送信される。画像処理部404のCPU508は、ROM509に格納される輝度濃度変換テーブルに基づいて、輝度を表すCMYK信号を濃度信号値に変換して階調テーブルを生成し、生成した階調テーブルをRAM510に保存する。図7の検知工程及び信号変換工程では、以上の処理が行われる。
生成された階調テーブルをROM509に格納される基準となる階調ターゲットテーブルに合わせるために、画像処理部404のCPU508は、逆関数等のデータ処理を行う。これによりCPU508は、最終的な画像形成時に用いるLUT(Look Up Table)を作成してRAM510に保存する。CPU414は、このLUTに基づいて、プリンタ処理部407内において所定の高圧条件、駆動条件等の画像形成条件をRAM409、高圧制御部410、駆動制御部411等に送信する。
(搬送挙動判断処理)
本実施形態では、記録材Pに濃度パッチSpを顕像しない状態で形成し、両面搬送路85に該記録材Pを搬送させる。カラーセンサユニット194は、濃度パッチSpが顕像されていない記録材Pの画像濃度を測定する。つまりカラーセンサユニット194は、記録材Pの画像が形成されていない領域の画像濃度を測定する。
本実施形態では、記録材Pに濃度パッチSpを顕像しない状態で形成し、両面搬送路85に該記録材Pを搬送させる。カラーセンサユニット194は、濃度パッチSpが顕像されていない記録材Pの画像濃度を測定する。つまりカラーセンサユニット194は、記録材Pの画像が形成されていない領域の画像濃度を測定する。
図8は、記録材Pの濃度パッチを読み取るときのカラーセンサユニット194と記録材Pとの関係を表す図である。この図では、カラーセンサユニット194と記録材Pとの関係をわかりやすくするために、カラーセンサ301を除外している。
記録材Pには、トリガパッチStが形成される。トリガパッチStは、記録材Pの搬送方向に対して直交する方向に、カラーセンサ301の個数に応じて配列される。またトリガパッチStは、記録材Pの搬送方向に2個並んで配列される。そのためにカラーセンサ301は、記録材Pの搬送により2個のトリガパッチStを順に検知することになる。本実施形態では、トリガパッチStは、ブラック及びシアンの2次色ベタ画像である。画像形成装置100は、トリガパッチStを基準にして、記録材P上の白地部分の乱反射光を検知する。トリガパッチStは、階調補正時に、画像濃度測定用の濃度パッチSpの形成位置の位置合わせに用いられる。
図9は、記録材Pの搬送挙動状態を判断する処理を表すフローチャートである。この処理は、画像形成装置100の不図示の操作部や、ネットワークを介して接続される外部装置からの検知制御実行命令をプリンタ処理部407が受信することで実行される。
プリンタ処理部407は、まず、給紙カセット61〜64、或いは手差しトレイ65に適切な記録材Pが収納されているか否かを判断する(S601)。本実施形態で使用する記録材Pは、紙幅279.4[mm]以上、搬送方向幅420[mm]以上、坪量64〜300[g/m2]の普通紙又はコート紙である。例えば、給紙カセット61〜64及び手差しトレイ65には、記録材Pのサイズを検知するセンサが設けられており、プリンタ処理部407はこのセンサの検知結果及びユーザの設定により、記録材Pが適切であるか否かを判断する。適切な記録材Pが収納されていない場合(S601:NG)、プリンタ処理部407は、操作部や搬送挙動判断指示を行った外部装置に、適切な記録材Pを収納するように警告表示を行わせる(S602)。この場合、プリンタ処理部407は、警告表示後に処理を終了する。
適切な記録材Pが収納されている場合(S601:OK)、プリンタ処理部407は、記録材Pへの画像形成処理を行う(S603)。プリンタ処理部407は、記録材PへトリガパッチStを形成する。トリガパッチStが形成された記録材Pは、定着器5を通過した後にスイッチバック搬送路84を経由して両面搬送路85へ搬送される。記録材Pは、両面上流駆動ローラ306a、306bにより両面搬送路85を記録材検知センサ207の検知位置まで搬送される。
記録材検知センサ207が記録材Pを検知した場合(S604:ON)、プリンタ処理部407は、記録材Pを所定量搬送させた後に、搬送を一時停止する(S605)。プリンタ処理部407は、記録材Pの搬送方向の先端がカラーセンサ301の測定位置から所定量通過した位置(例えば10[mm]通過した位置)で両面上流駆動ローラ306a、306bの回転を停止する。
記録材Pの搬送を停止したプリンタ処理部407は、記録材Pの一時停止のタイミングと同時に、ソレノイド304によりバックアップローラ302を記録材P側に付勢する。これにより記録材Pがカラーセンサ301側に押圧されて押し付けられる(S606)。プリンタ処理部407は、バックアップローラ302を付勢して所定時間経過後(ここでは500ミリ秒後)に、駆動モータ303及び両面上流駆動ローラ306a、306bの駆動を再開して、記録材Pの搬送を再開する(S607)。本実施形態では、記録材Pの搬送速度が400[m/s]である。この速度は、階調補正時の濃度パッチSpの大きさと、カラーセンサ301が1回の測定に必要な時間に応じて決定される。なお、記録材Pの搬送速度は、制御時間の制約がなければ、これよりも遅くして濃度補正精度を向上させてもよい。
駆動モータ303の駆動開始から所定時間経過後に、カラーセンサ301による濃度測定が開始される(S608)。プリンタ処理部407は、読取制御部412によりカラーセンサユニット194を制御して記録材Pの濃度測定を行う。プリンタ処理部407は、濃度測定結果に応じた搬送挙動状態の判断結果をRAM409に記憶する(S609)。濃度測定処理及び搬送挙動状態の判断処理の詳細は後述する。濃度測定が終了すると、プリンタ処理部407は、両面下流駆動ローラ308a、308bを駆動して記録材Pをレジストローラ76へ搬送する。レジストローラ76へ搬送された記録材Pは、二次転写部及び定着器5を通過して、排紙トレイ66に排出される(S610)。プリンタ処理部407は、操作部や検知制御実行命令を行った外部装置に処理終了表示を行わせること処理の終了を報知する。
S608の記録材Pの濃度測定処理について説明する。図10は、記録材P上のトリガパッチSt1、St2(測定用画像)の説明図である。トリガパッチSt1、St2は、カラーセンサ301R、301Fの測定位置に応じて、搬送方向に並んで形成される。
記録材Pは、トリガパッチSt1、St2と同じ大きさで、複数の白領域F1〜F24、R1〜R24が設けられる。トリガパッチSt1は、白色領域F1、R1よりも記録材Pの搬送方向の先頭側に形成される。トリガパッチSt2は、白色領域F12、R12と白色領域F13、R13との間に形成される。カラーセンサ301Rは、複数の白領域R1〜R24及び2個のトリガパッチSt1、St2の画像濃度を測定する。カラーセンサ301Fは、複数の白領域F1〜F24及び2個のトリガパッチSt1、St2の画像濃度を測定する。なお、複数の白領域R1〜R24、F1〜F24は、階調補正時の濃度パッチSpの形成位置に対応する。複数の白領域R1〜R24、F1〜F24の画像濃度の測定結果は、記録材Pの搬送方向の搬送挙動状態を表すプロファイルデータに相当する。CPU414は、記録材Pの搬送挙動状態が所定の挙動であれば、複数の白領域R1〜R24、F1〜F24の測定結果をプロファイルデータとして取得する。なお、記録材Pの搬送挙動状態の判断のみであれば、トリガパッチSt1、St2は不要である。
図11は、カラーセンサ301R、301Fの測定結果の例示図である。測定結果は、プリンタ処理部407のRAM409に格納される。測定結果は、A/Dコンバータ402によるAD変換後のデジタル電気信号として、プリンタ処理部407に入力される。デジタル電気信号は、カラーセンサ301R、301FでR(レッド)G(グリーン)B(ブルー)の色毎のデータに変換されている。プリンタ処理部407のCPU414は、カラーセンサ301R、301Fから取得するデジタル電気信号を色毎のデータに変換してRAM409に格納する。
図12は、図9のS608、S609の記録材Pの濃度測定処理及び搬送挙動状態の判断処理を表すフローチャートである。カラーセンサ301は、S606の処理により記録材Pが押し付けられた状態で、図10のようなトリガパッチSt1、St2が形成された記録材Pの画像濃度を測定する。
プリンタ処理部407は、読取制御部412によりカラーセンサユニット194の動作を制御する。読取制御部412は、発光素子401を所定の光量で発光させる。発光素子401は、記録材P上を照射する(S701)。記録材Pは、発光素子401から照射された光を反射する。受光素子403は、記録材Pによる乱反射光を受光して、アナログ電気信号を出力する(S702)。A/Dコンバータ402は、受光素子403から出力されたアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する(S703)。カラーセンサユニット194は、デジタル電気信号をRGB毎にフィルタリングして、色毎のデータに変換する(S704)。カラーセンサユニット194は、変換した色毎のデータをプリンタ処理部407に入力する。プリンタ処理部407は、カラーセンサユニット194から取得したRGBの色毎のデータをRAM409に格納する。
プリンタ処理部407は、色毎のデータによりトリガパッチSt1を検知したか否かを判断する(S705)。カラーセンサユニット194は、搬送中の記録材Pの濃度測定を行うために、S701〜S704の処理を連続して行う。プリンタ処理部407は、連続してカラーセンサユニット194から取得するデータに基づいて、測定した色が変化することでトリガパッチSt1を検知する。S701〜S705の処理により、記録材Pの搬送方向先頭側のトリガパッチSt1が検知される。
トリガパッチSt1を検知した場合(S705:Y)、プリンタ処理部407は、以降の処理において一定時間間隔で、カラーセンサユニット194の測定結果のサンプリングを開始する(S706)。本実施形態では、白領域F1〜F24、R1〜R24の1領域の搬送方向の長さを14[mm]とする。CPU414は、例えば各白領域F1〜F24、R1〜R24の1領域について所定回数(ここでは10回)のサンプリングを行う。本実施形態では、プリンタ処理部407は、以下の式に基づいてサンプリング結果の平均値を算出する。
カラーセンサ301Rによって取得された白領域R1〜R24の各領域における測定結果である出力値の平均値:
IRRn = (IRR1 + IRR2 + … + IRR10) / 10
IRGn = (IRG1 + IRG2 + … + IRG10) / 10
IRBn = (IRB1 + IRB2 + … + IRB10) / 10
n:1〜24(白領域R1〜R24の位置)
カラーセンサ301Fによって取得された白領域F1〜F24の各領域における測定結果である出力値の平均値:
IFRn = (IFR1 + IFR2 + … + IFR10) / 10
IFGn = (IFG1 + IFG2 + … + IFG10) / 10
IFBn = (IFB1 + IFB2 + … + IFB10) / 10
n:1〜24(白領域F1〜F24の位置)
IRRn = (IRR1 + IRR2 + … + IRR10) / 10
IRGn = (IRG1 + IRG2 + … + IRG10) / 10
IRBn = (IRB1 + IRB2 + … + IRB10) / 10
n:1〜24(白領域R1〜R24の位置)
カラーセンサ301Fによって取得された白領域F1〜F24の各領域における測定結果である出力値の平均値:
IFRn = (IFR1 + IFR2 + … + IFR10) / 10
IFGn = (IFG1 + IFG2 + … + IFG10) / 10
IFBn = (IFB1 + IFB2 + … + IFB10) / 10
n:1〜24(白領域F1〜F24の位置)
プリンタ処理部407は、白領域R1〜R12、F1〜F12のサンプリングがすべて終了したか否かを判断する(S707)。サンプリングが終了していない場合(S707:N)、プリンタ処理部407は、S706の処理を繰り返し行う。すべてのサンプリングが終了した場合(S707:Y)、プリンタ処理部407は、S705の処理と同様にして、2つ目のトリガパッチSt2を検知したか否かを判断する(S708)。
トリガパッチSt2を検知した場合(S708:Y)、プリンタ処理部407は、一定時間間隔で測定結果のサンプリングを開始する(S709)。プリンタ処理部407は、白領域R13〜R24、F13〜F24のサンプリングがすべて終了したか否かを判断する(S710)。サンプリングが終了していない場合(S710:N)、プリンタ処理部407は、S709の処理を繰り返し行う。すべてのサンプリングが終了した場合(S710:Y)、プリンタ処理部407は、サンプリング結果(濃度の測定結果)及び結果の測定日をRAM409に格納する(S711)。記録材Pは、搬送時の挙動により乱反射光が変化する。そのために白領域の画像濃度は、記録材Pの搬送挙動を表す。プリンタ処理部407のCPU414は、種類の異なる記録材の搬送挙動の相関を取得するために相関データ更新処理を実行する(S712)。
種類が異なる、ここでは二種類の異なる記録材の搬送挙動の相関データを取得する処理について説明する。二種類の異なる記録材の搬送挙動の相関を取ることで、記録材毎に搬送挙動を測定することなく、階調補正時の検知結果に搬送挙動をフィードバックすることができるようになる。そのために、記録材を消費せずに階調補正の精度を向上させることができる。
図13は、異なる二種類の記録材の搬送挙動を表す、カラーセンサユニット194の測定結果の例示図である。ここではカラーセンサ301RでサンプリングしたR(赤)成分により説明するが、他の色(G(緑)、B(青))であっても同様に取り扱うことができる。第1の記録材は坪量が120[g/m2]であり、第2の記録材は坪量が64[g/m2]である。図13に示すように、坪量が大きい記録材ほど反射強度のバタツキが小さくなる。第1の記録材と第2の記録材との同位置の測定結果の相関を取ることで、相関データと一方の記録材の測定結果とから、他方の記録材の測定結果を生成することができる。
例えば、第1の記録材のサンプリング結果の平均値IAveR1と第1の記録材の所定の白領域の測定結果IR1nとの差分をΔIR1nとする。第2の記録材のサンプリング結果の平均値IAveR2と第2の記録材の所定の白領域の測定結果IR2nとの差分をΔIR2nとする。nは、白領域の位置を表す。この場合、白領域の各位置の相関データが、各差分の差(ΔIR1n−ΔIR2n)で表される。図14は、相関データ生成処理を表すフローチャートである。
プリンタ処理部407は、第1の記録材及び第2の記録材の搬送挙動を表すカラーセンサユニット194の白領域F1〜F24、R1〜R24の測定結果が、RAM409に格納されているか否かを判断する(S1001)。少なくとも一方の測定結果が格納されていない場合(S1001:N)、プリンタ処理部407は、この処理を終了する。
両方の測定結果が格納されている場合(S1001:Y)、プリンタ処理部407は、第1の記録材の白領域R1〜R24、F1〜F24のサンプリング結果の平均値IAve1R1を算出する(S1002)。つづいてプリンタ処理部407は、第2の記録材の白領域R1〜R24、F1〜F24のサンプリング結果の平均値IAveR2を算出する(S1003)。
プリンタ処理部407は、算出した平均値IAveR1、IAveR2から各位置の相関データを算出してRAM409に記憶する(S1004)。プリンタ処理部407は、平均値IAveR1と第1の記録材の白領域R1〜R24、F1〜F24の各位置のサンプリング結果との差分ΔIR1nを算出する。プリンタ処理部407は、平均値IAveR2と第2の記録材の白領域R1〜R24、F1〜F24の各位置のサンプリング結果との差分ΔIR2nを算出する。プリンタ処理部407は、算出した各位置の差分の差(ΔIR1n−ΔIR2n)を相関データとして算出する。なお、相関データは、この他に、例えば差分ΔIR1nと差分ΔIR2nとの割合で表されてもよい。
本実施形態では、階調補正時に補正結果に記録材Pの搬送挙動状態を重みづけすることで、記録材Pの搬送挙動による輝度値の読取結果のバラツキを抑制して、高精度な階調補正を実現する。輝度濃度変換を行う前に記録材Pの搬送挙動状態の判断結果(搬送挙動プロファイル)を反映することで、記録材Pのバタツキの重み付けを行い、階調補正の精度を向上させることができる(図7参照)。記録材Pは、カラーセンサユニット194の測定位置に搬送される前に一旦停止してから搬送される。そのために記録材Pは、常に同じ挙動でカラーセンサユニット194の測定位置へ搬送される。これにより、特に記録材Pのバタツキの影響を受けやすいハイライト部で測定された紙白輝度値と相関づけることができ、カラーセンサユニット194が実際に測定すべき輝度値に近い値を測定するために階調補正の精度が向上する。
図15は、記録材Pの搬送挙動状態に応じた階調補正処理を表すフローチャートである。ここでは第2の記録材の搬送挙動状態に応じた階調補正について説明する。
プリンタ処理部407は、階調補正が開始されると、RAM409に格納される階調補正処理の実行回数を1加算する(S801)。プリンタ処理部407は、1加算した実行回数が所定回数以上、ここでは10回以上であるか否かを判断する(S802)。実行回数が10回以上である場合(S802:Y)、プリンタ処理部407は、図12の搬送挙動状態の判断処理を実行する(S803)。プリンタ処理部407は、搬送挙動状態の判断処理の実行後に階調補正処理の実行回数をゼロにリセットする(S804)。プリンタ処理部407は、階調補正の所定回数間隔(10回間隔)で搬送挙動状態を判断することになる。
実行回数が10未満の場合(S802:N)、或いは実行回数をリセットした後に、プリンタ処理部407は、階調補正用の画像濃度の測定用画像である濃度パッチSp(図6参照)を第2の記録材に形成する(S805)。濃度パッチSpが形成された第2の記録材は、両面搬送路85に搬送される。プリンタ処理部407は、カラーセンサ301による濃度パッチSpの画像濃度の測定結果を逐次取得する(S806)。
プリンタ処理部407は、搬送挙動に応じて、S806の処理で取得した濃度パッチSpの画像濃度の測定結果に対して重みづけ処理を行う(S807)。重みづけ処理については後述する。プリンタ処理部407は、画像処理部404で演算処理された輝度値を濃度値に変換する(S808)。プリンタ処理部407は、画像処理部404で階調ターゲットになるように演算処理を行って、画像形成時に使用するLUTを生成する(S809)。画像形成装置100は、LUTにより階調補正された画像を記録材Pに形成する。LUTは、記録材Pの搬送挙動を考慮した画像形成を実現するための画像形成条件となる。
図16は、S807の重みづけ処理を表すフローチャートである。ここでは第2の記録材の濃度の測定結果に対する重みづけについて説明する。
プリンタ処理部407は、第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果がRAM409に記憶されているか否かを判断する(S901)。第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果が記憶されていない場合(S901:N)、プリンタ処理部407は、処理を終了する。第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果が記憶されている場合(S901:Y)、プリンタ処理部407は、第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果がRAM409に記憶されているか否かを判断する(S902)。
第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果が記憶されている場合(S902:Y)、プリンタ処理部407は、第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果の測定日と、第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果の測定日とを比較する(S903)。プリンタ処理部407は、比較により第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果の測定日よりも第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果の測定日が新しいか否かを判断する。プリンタ処理部407は、第1の記録材の測定結果と、第2の記録材の測定結果とで、より最新の測定結果を判断することになる。
第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果の測定日の方が新しい場合(S903:Y)、プリンタ処理部407は、第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果と相関データとから、第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果の補正量を算出する(S904)。第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果の測定日の方が新しい場合(S903:N)、プリンタ処理部407は、第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果と相関データとから、第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果の補正量を算出する(S905)。なお、プリンタ処理部407は、第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果が記憶されていない場合にも(S902:N)、第2の記録材の搬送挙動を表す測定結果と相関データとから、第1の記録材の搬送挙動を表す測定結果の補正量を算出する(S905)。
搬送挙動の補正量を算出したプリンタ処理部407は、S806の処理で逐次取得する濃度パッチSpの画像濃度の測定結果を、算出した補正量により補正する(S906)。補正は、単純な加算、階調毎の重みづけ係数の乗算等により行われる。
以上のような構成の画像形成装置100は、記録材の搬送挙動を表す測定結果と、二種類の記録材の搬送挙動の相関とを用いることにより、記録材を消費せずに階調制御時の検知結果にばたつき量をフィードバックすることができる。そのために画像形成装置100は、階調補正の時間を短縮しつつ、階調補正の精度を向上することができる。
100…画像形成装置、1Y〜1K…画像形成部、11Y〜11K…感光体、12Y〜12K…帯電器、13Y〜13K…露光器、14Y〜14K…現像器、15Y〜15K…クリーニング部、35Y〜35K…一次転写部、31…中間転写ベルト、32…内側ローラ、41…外側ローラ、5…定着器、194…カラーセンサユニット
Claims (7)
- 記録材を搬送する搬送手段と、
前記記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段により形成された前記画像を前記記録材に定着させる定着手段と、
測定用画像が定着された記録材が搬送される搬送路に設けられ、搬送路を搬送される前記記録材の前記測定用画像を測定する測定手段と、
第1の記録材の白領域の前記測定手段による測定結果及び第2の記録材の白領域の前記測定手段による測定結果に応じて、前記第1の記録材と前記第2の記録材との搬送挙動の相関を表す相関データを生成する相関データ生成手段と、
前記相関データに基づいて前記測定用画像の前記測定手段による測定結果を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。 - 前記第1の記録材と前記第2の記録材とは種類が異なる記録材であり、
前記搬送手段は、前記記録材を一時停止してから前記測定手段に搬送することを特徴とする、
請求項1記載の画像形成装置。 - 前記相関データ生成手段は、前記第1の記録材の複数の前記白領域の測定結果の平均値と前記白領域の各位置の測定結果との第1の差分を算出し、前記第2の記録材の複数の前記白領域の測定結果の平均値と前記白領域の各位置の測定結果との第2の差分を算出し、前記第1の差分と前記第2の差分との差を、各位置の相関データとして算出することを特徴とする、
請求項1又は2記載の画像形成装置。 - 前記補正手段は、前記第1の記録材の複数の前記白領域の前記測定結果と、前記第2の記録材の複数の前記白領域の前記測定結果との、より最新の測定結果と前記相関データとにより得られる補正量により、前記測定用画像の測定結果の補正することを特徴とする、
請求項3記載の画像形成装置。 - 前記第1の記録材の複数の前記白領域は該第1の記録材の搬送方向に並んで形成され、前記第2の記録材の複数の前記白領域は該第2の記録材の搬送方向に並んで形成されており、
前記相関データ生成手段は、前記第1の記録材の複数の前記白領域の各領域について所定回数のサンプリングを行い、その平均値を当該領域の測定結果として測定日とともに所定の格納手段に格納し、前記第2の記録材の複数の前記白領域の各領域について所定回数のサンプリングを行い、その平均値を当該領域の測定結果として測定日とともに前記所定の格納手段に格納することを特徴とする、
請求項3又は4記載の画像形成装置。 - 前記補正手段により補正された前記測定用画像の測定結果に応じて画像形成条件を生成する生成手段をさらに備えており、
前記相関データ生成手段は、前記生成手段が前記画像形成条件を生成する処理を実行する所定回数間隔で、前記相関データを生成することを特徴とする、
請求項1〜5のいずれか1項記載の画像形成装置。 - 記録材を搬送する搬送手段と、前記記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された前記画像を前記記録材に定着させる定着手段と、測定用画像が定着された記録材が搬送される搬送路に設けられ、搬送路を搬送される前記記録材の前記測定用画像を測定する測定手段と、を備える画像形成装置により実行される方法であって、
第1の記録材の白領域の前記測定手段による測定結果及び第2の記録材の白領域の前記測定手段による測定結果に応じて、前記第1の記録材と前記第2の記録材との搬送挙動の相関を表す相関データを生成し、
前記相関データに基づいて前記測定用画像の前記測定手段による測定結果を補正することを特徴とする、
画像形成方法。
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