JP3694980B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高画質の記録画像を得るための画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来からパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の出力端末として、様々な原理のプリンタが提案されており、特に電子写真プロセスとレーザ走査技術を用いたレーザビームプリンタは記録速度と印字品質の点で優位性が高くプリンタの主流となっている。
【0003】
そして市場ではフルカラーのレーザビームプリンタが成長期に入っているが、フルカラーでは、例えば画像データが8ビットであれば各色単位に256階調、シアン・マゼンタ・イエローの組合せで約1670万色の出力が要求されるため、階調再現性は特に重要な要素である。
【0004】
一般にこの種の機器では、画像を形成あるいは保持する像担持体上に規定の画像データを用いてテストパターンを形成し、これを反射型センサー等を応用した濃度センサーで検出し、機器の入出力の非線形性を補正したり(γ補正)、読み取り値が予め定められた値となるよう電子写真プロセスのパラメータを変更する。
【0005】
以下に従来例の画像形成装置について述べていくが、感光体上にレーザビーム等で形成された潜像を各色の現像器で現像し、顕画化された単色画像を一旦中間転写体と呼称する像形成媒体上に転写して合成し、中間転写体上の合成像を一括して用紙に転写する、いわゆる中間転写体方式の画像形成装置について主に説明する。
【0006】
図11は従来例の画像形成装置の全体構成を示す図である。
まず感光体周辺の構成を説明する。
【0007】
図11において、1はループベルト状の感光体である。感光体1はPET基材、アルミ蒸着層、電荷発生層(CGL)、電荷輸送層(CTL)で構成されている。感光体1は3本の感光体搬送ローラ2、3、4によって支持され、駆動モータ(図示せず)によって駆動方向d1に周回動する。5は感光体位置検出用マークであり、感光体1の端部に1つ配置されている。6は感光体位置検出マーク5を検出する感光体位置検出センサーである。感光体1は継目7を有しており、画像を形成する際は継目7を回避せねばならない。この際に感光体位置検出センサー6の出力を参照する。
【0008】
感光体1の周面にはd1で示す回転方向に帯電器8、露光光学系9、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色の現像器10K、10Y、10M、10C、中間転写前除電器11、中間転写ローラ12、感光体クリーニング装置13、及び除電器14が設けられている。
【0009】
帯電器8はタングステンワイヤ等からなる帯電線と金属板からなるシールド板、グリッド板等(図示せず)によって構成され、帯電線へ負の高電圧を印加すると帯電線がコロナ放電を起こし、グリッド板に例えば−700Vの電圧を印加すると感光体1の表面は一様に−700V程度の負の電位に帯電する。
【0010】
露光光学系9はレーザ駆動装置、ポリゴンミラー、レンズ系、ポリゴンミラー回転用のモータ(スキャナモータ)等(図示せず)で構成され、帯電された感光体1上に静電潜像を形成する。15は露光光学系9から照射される露光光線15である。露光光線15は階調変換装置(図示せず)からの画像信号をレーザ駆動回路(図示せず)によりパルス幅変調して得られ、感光体1上に特定色の画像データに対応する静電潜像を形成する。
【0011】
各現像器10K、10Y、10M、10Cはそれぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを収納している。各色現像器は導電性ゴム等を用いたスリーブローラ16K、16C、16M、16Yを有しており、スリーブローラを感光体1の駆動方向d1に対して順方向に回転させると、現像器内部から薄層化されたトナーがスリーブローラの表面に供給される。トナーは薄層化される時点で摩擦により負に帯電している。各色の現像はスリーブローラに負の電圧(現像バイアス)を印加し、スリーブローラを回転させながら、各色離接カム17K、17Y、17M、17Cに対応した専用モータ(図示せず)を駆動し、選択された現像器、例えばブラック現像器10Kをd3方向に移動し、スリーブローラ16Kを感光体1に接触させて行う。即ち本例では非磁性一成分トナーを用いた接触現像が採用されている。
【0012】
潜像が形成された部分の感光体1の表面電位(明電位)は−50〜−100V近くに上昇しており、スリーブローラに−300V程度の負の電位を与えることで、感光体1からスリーブローラの方向に電界が発生する。この結果スリーブローラ上の負に帯電したトナーには電界の逆、即ち感光体1の方向にクーロン力が作用し、トナーは感光体1に形成された潜像部分に付着する。一方潜像が形成されていない部分の感光体1の表面電位(暗電位)は−700Vであるから、現像バイアスを印加しても電界はスリーブローラから感光体1の方向に生じるためトナーは感光体1に付着しない。以上のような現像プロセスは、光が照射された部分(即ち白)にトナーを付着させる(即ち黒)ため一般にネガポジプロセスあるいは反転現像と呼称されている。
【0013】
中間転写前除電器11は赤色LEDを複数個線上に配置したものであり、感光体1に形成されたトナー像を各色画像の合成媒体である中間転写体18に転写する直前に感光体1の表面を除電する。中間転写前除電器11は原則的に第一色目の転写時には動作せず、二色目以降の転写の際に動作する。転写前除電は中間転写体18にトナー像が転写され、かつ感光体1上にトナーが存在しない場合に、中間転写体18のトナー像が感光体1に逆転写するのを防止する効果がある。
【0014】
逆転写発生のメカニズムを以下に説明する。中間転写体18にトナー像が存在し、かつ感光体1上にトナーが存在しない場合には、中間転写体18上のトナーは後述する中間転写ローラ12による転写バイアスと感光体1の表面電位による過剰な電界中にさらされる。このためトナーの真の電荷が剥奪される、いわゆる電荷注入が発生しトナーと感光体1間でファンデルワールス力が支配的になりトナーが感光体1に逆転写したり、逆帯電トナー(正に帯電したトナー)が発生して、クーロン力により感光体1に逆転写すると考えられている。
【0015】
一方転写前除電を行った場合は、感光体1のトナーが存在しない部分が明電位となるため、トナーに過剰な電界が作用しなくなり、効率よく逆転写を防止することができる。しかしながら除電作用が大きすぎると、ドット周辺のトナーがない部分の電位のバリアが消失し、トナーを感光体1の面方向に束縛する力が減少するため、転写の際にドットが飛散してしまう。従って転写前除電器の発光光量は十分管理する必要がある。
【0016】
中間転写ローラ12は感光体支持ローラ3の近傍にあって、中間転写体18の内側に接触する金属ローラであり、中間転写体18を挟んで感光体1と対向して配置されている。感光体1のアルミ蒸着層は接地されているため、中間転写ローラ12に正電圧を印加すると中間転写ローラ12から感光体1の方向に電界が発生する。このため感光体1上の負電荷トナーには中間転写体18の方向にクーロン力が作用しトナーは中間転写体18に転写される。
【0017】
感光体クリーニング装置13は感光体1を挟んで感光体支持ローラ4と対向して配置されており、感光体1から中間転写体18の転写後に感光体1に残っている残留トナーを除去する。感光体1の継目7は露光光線15の走査方向に対して3゜〜5゜程度傾斜して設けられており、継目7が感光体クリーニング装置13を通過する際の衝撃により、画像が乱れないよう配慮されている。従って感光体クリーニング装置13は感光体1に対して離接する機構を有していない。
【0018】
除電器14は赤色LEDを複数個線上に配置したものであり、感光体1上の残留電位を除去する。
【0019】
次に中間転写体周辺の構成について説明する。
中間転写体18は導電性の樹脂等からなる継ぎ目のないループ状のベルトであり単色画像を合成してフルカラー画像を形成するための媒体である。中間転写体18は3本の搬送ローラ19、20、21によって支持され、感光体1と同一の駆動モータ(図示せず)により方向d2に周回動する。22は中間転写体位置検出用マークであり、中間転写体18の端部に8つ配置されている。23は中間転写体位置検出マーク22を検出する中間転写体位置検出センサーである。画像を形成する際には、複数個の中間転写体位置検出用マーク22から1つを選択して画像形成位置の基準として用いる。
【0020】
以降画像形成基準の決定方法について説明する。図9の構成の画像形成装置では、感光体1と中間転写体18の周長は等しくなるよう設計されているが、完全に同一ではないため各々の回転周期は異なる。もし感光体位置検出マーク5を画像形成基準にした場合は、感光体1上では常に同じ位置にトナー像が形成されるが、中間転写体18上で画像を重ねると各色のトナー像が位置ずれを起こす。一方、中間転写体18から画像形成基準を得た場合は、周長差に応じて感光体1上の画像形成位置は徐々に変わって行くが、中間転写体18上では同じ位置に合成像が形成される。従って画像形成基準は中間転写体18から得ねばならない。ところで感光体1には継目7があり、継目上にトナー像は形成できないため、中間転写体18の適当な位置で画像形成位置を見つけても、画像形成動作に移行できない場合がある。
【0021】
そこで中間転写体18の端部に中間転写体位置検出マーク22を複数個配置しておき、感光体位置検出マーク5を検出する直前の中間転写体位置検出マーク22を、画像形成基準として選択する。更に感光体位置検出マーク5を検出する直前の中間転写体位置検出マーク22を検出してから、感光体位置検出マーク5を検出するまでの時間を位相差時間として計測し、選択された中間転写体位置検出マーク22を検出後、全ての作像プロセスを位相差時間だけ遅延させる処理を行っている。
【0022】
原理上は中間転写体位置検出マーク22は一つであっても構わないが、感光体1と中間転写体18の位置関係によってはファースト印字が遅くなったり、中間転写体位置検出マーク22を検出してから画像形成開始までに時間がかかり、中間転写体18上の画像位置合わせ精度の劣化が考えられるため、中間転写体18には複数の中間転写体位置検出マーク22を配置し、マーク検出後速やかに画像形成が開始されるよう配慮されている。
【0023】
中間転写体18の周面にはd2で示す回転方向に、転写前帯電器24、濃度センサー25、用紙転写ローラ26、中間転写体クリーニング装置27が配置されている。
【0024】
転写前帯電器24はタングステンワイヤ等からなる帯電線と金属板からなるシールド板(図示せず)で構成されるコロトロンチャージャであり、帯電線へ負の高電圧を印加すると帯電線がコロナ放電を起こし、中間転写体18上に合成されたトナー像を、強制的に再帯電する。転写前帯電器24の起動は記録用紙28に転写する直前に、中間転写体18上の画像領域に対してのみ行われ、その他の期間は停止している。転写前帯電により、用紙転写の際の機構的なマージン及び対環境特性が改善される。
【0025】
濃度センサー25は反射型センサーを応用したものであり、中間転写体18上のトナー濃度を検出する。濃度センサー25の発光側はD/A変換器(図示せず)に接続されており、D/A変換器にデータを設定して電流を制御することで発光光量を変化させることができる構成となっている。受光側の出力はオペアンプ(図示せず)等で増幅されCPUのA/D変換ポート(図示せず)に入力される。
【0026】
用紙転写ローラ26は金属の中心軸と発泡シリコンや導電性ウレタンゴムで構成されている。中間転写体18上で合成されたトナー像を記録用紙に転写する際に中間転写体1と接触回動する。用紙転写ローラ26がトナー等で汚染されると画像が劣化するため、近傍にクリーニング機構(図示せず)が配置されている。
【0027】
中間転写体クリーニング装置27は用紙転写後の中間転写体18上の残留トナーを除去する装置であり、中間転写体18上にトナー像が合成されている間は中間転写体18から離間しており、クリーニングに共する時のみ当接する。
【0028】
次に給紙系並びに定着装置の構成を説明する。
給紙系は記録紙カセット30、給紙ローラ31、用紙搬送路32、スリップローラ33、レジストローラ34aとその従動ローラ34bから構成されている。
【0029】
記録紙カセット30は記録紙を収納するためのカセットであり、最大100枚の用紙を装着することができる。カセット周辺には記録紙カセット有無センサー、記録紙サイズ判別センサー、記録紙有無センサー、記録紙残量センサー(全て図示せず)等が配置されている。
【0030】
給紙ローラ31は半月形のローラであり、記録紙カセット30から記録用紙28を1枚づつ用紙搬送路32へ送り出す。
【0031】
用紙搬送路32の途中には、スリップローラ33が配置され、給紙ローラ31によってピックアップされた記録用紙28はスリップローラ33によりレジストローラ34まで搬送される。記録用紙28の先端がレジストローラ34に到達した時点では、レジストローラ34は回転しておらず、記録用紙28は先に進むことができずにスリップローラ33位置でスリップしている。
【0032】
レジストローラ34aと従動ローラ34bは記録用紙28と中間転写体18上の合成像の位置を一致させるため一時的に記録用紙28を停止待機させる。動作時は共に回動して記録用紙28を用紙転写ローラ26の方向へ搬送する。
【0033】
次に定着装置35の構成を説明する。
定着装置35はヒートローラ36、加圧ローラ37、温度センサー38等で構成されている。
【0034】
ヒートローラ36はヒータと、アルミ製の芯金、厚み0.5mm程度のシリコンゴムによって構成されており、記録用紙28上に転写されたトナー像の表面を加熱しトナーを軟化、溶融させる。
【0035】
加圧ローラ37は鉄製の軸と厚み3mm程度のシリコンゴムとからなり、ヒートローラ36との間に記録用紙28を挟持して圧力を加える。ヒートローラ36と加圧ローラ37の挟持回転に伴い熱と圧力で記録用紙28上のトナー像は記録用紙28に定着されカラー画像を形成する。
【0036】
温度センサ38はサーミスタ等の温度センサであり、ヒートローラ36の表面温度を検出する。温度センサ38からの出力は適当なサンプリング周期で検出され、検出結果に基づいて、単位時間当りのヒータの点灯時間が制御され、常に規定の温度を保持している。
【0037】
上述してきた構成によるものを含め、電子写真は一般に環境変動等に対して敏感であり、例えば機内温度の上昇に伴って、階調特性は経時的に変化する。フルカラー出力を行う画像形成装置にとって階調性の確保、更に印刷の3原色であるシアン、マゼンタ、イエローを合成したときのグレーバランスの確保は重要な技術課題の一つであり、これまでにも様々なアプローチがなされてきている。
【0038】
従来例の画像形成装置は例えば電源投入時の初期化の段階で階調補正を実行する。まず初期化動作について詳細に説明する。
【0039】
電源が投入されると画像形成装置はメモリ等のハードウェア、及び画像形成に必要な、例えば現像器、定着装置35や感光体1が装着されているかのチェック、更に初期ジャム等の検出を行い、異常がなければ定着装置35のヒートローラ36のヒータをオンにして、ヒートローラ温度が所定の温度に達するまで待機する。所定の温度は、トナーの軟化が始まる温度であり、約100゜C程度である。ヒートローラ36の表面温度が所定温度に達すると初期化動作に入る。
【0040】
初期化動作では、まず感光体1と中間転写体18の駆動用モータ(メインモータ)、スリーブローラ16の駆動用モータ、露光光学系9内のポリゴンミラーを回転させるスキャナモータ、用紙搬送モータの駆動を開始し、サーボ系が正常に機能することを確認する。次に少なくともメインモータは駆動したまま、帯電器8及び除電器14を起動し感光体1の表面電位の初期化を開始する。
【0041】
次に各構成要素のポジションを確認する。まず各現像器の位置を確認し、例えば現像器10Kが現像位置に出ていれば、離接カム17Kを専用モータを駆動し待機位置に復帰させる。次に用紙転写ローラ26の位置を確認し、用紙転写位置にあれば待機位置に復帰させる。更に中間転写体クリーニング装置27の位置を確認し、中間転写体18に対して離間していればこれを当接させる。中間転写体クリーニング装置27は通常は中間転写体18に当接しクリーニング状態を保っており、単色画像を合成する場合にのみ中間転写体18から離間する。もちろんこれらの過程において、上記の構成要素を待機位置に復帰させるべく指令を出したにもかかわらず復帰がなされない場合は、画像形成装置は初期化を中止し表示パネル等にエラーメッセージを出力する。
【0042】
次に現像器の初期化を行う。まず離接カム17Cを180゜回転させ現像器10Cを方向d3に移動させる。現像器10Cが現像位置に固定されたことを確認し、スリーブローラ16Cを回転させる。このとき現像バイアスは印加しないため(仮に印加しても潜像は形成されておらず)トナーは感光体1に付着しない。
【0043】
各現像器は現像位置においてトナーの残量検出を行う。まず両側部に透明なレンズを取付けた現像器にレンズを通して外部から発光素子による光を入れる。発光素子と反対側に配置された受光素子で光を検出すると、現像器内部のトナーが不足していると判断する。発光素子と受光素子は一本の光軸上にあり、現像器10Cが現像位置にあるときにレンズ部分を光軸が通るように配置されている。現像器内部ではトナー攪拌手段に取り付けたワイパーにより、レンズを一定周期でクリーニングしており、トナーによる汚れの影響を防止している。レンズのクリーニング部材はスリーブローラ16Cの回転用動力に連結されているため、トナー残量検出にはスリーブローラ16Cを回転させる必要がある。また本トナー残量検出手法は現像器10Cが待機位置にある(即ち離接カム17Cが待機位置にある)時は現像器10Cの有無を検出できる。さて一定時間スリーブローラ16Cを回転させた後にトナー残量検出結果に異常がなければ、離接カム17Cを再度180゜回転させ、現像器10Cを待機位置に復帰する。以上で現像器10Cに対する初期化を終了する。
【0044】
以降現像器10M、現像器10Y、現像器10Kの順に初期化を実行していく。現像器の初期化順序には根拠がある。初期化中は感光体1は方向d1に駆動されているため、駆動方向と逆の方向に現像器を初期化しないと、例えば高圧電源が誤動作した場合等に、各現像器間でトナーが混色するおそれがある。
【0045】
全ての現像器の初期化が終了すると、ヒートローラ36の駆動源である用紙搬送用のモータ以外の駆動源の回転を停止し、帯電器8や除電器14を停止し、定着装置内部のヒートローラ36が規定の温度に達して定着可能になるまでウォームアップを行う。階調補正はこのウォームアップ期間に実行される。
【0046】
以降、階調補正動作について詳細に説明する。
ウォームアップ期間に入ると再度メインモータの駆動を開始する。ただしこの時は、帯電器8等の高圧電源は印加しない。メインモータ起動により中間転写体18と感光体1が定速に達したのち、中間転写体18を少なくとも一周させ、中間転写体18をクリーニングする。まず濃度センサー25とその周辺部について説明する。
【0047】
全構成に関係する部分の説明には図11を用い、濃度センサー25周辺の詳細な説明には図12を用いる。図12は従来例における濃度センサー周辺のブロック構成図である。図12において18は中間転写体、25は濃度センサー、40はCPU、41はD/A変換器、42はRAM、56aと56bはオペアンプである。
【0048】
濃度センサー25は中間転写体18と対向して配置されて反射型センサーであり、CPU40はD/A変換器41へのに数値設定により、反射型センサーの発光側電流を変化させて光量制御が可能な構成となっている。D/A変換器41に設定可能な値は6ビットであり、0〜63の値を設定することができる。
【0049】
濃度センサー25の出力はオペアンプ56aとオペアンプ56bに各々入力されている。オペアンプ56aとオペアンプ56bのゲインの比は
1/2 : 1
に設定されている。
【0050】
各オペアンプの出力はCPU40の異なるA/D変換ポートに入力され、CPU40は元は同じ出力を2つのゲインで検出できる。
【0051】
画像形成装置が、ウォームアップ期間に入るとメインモータ(図示せず)を起動し、感光体1と中間転写体18を駆動する。ただしこの時は、帯電器8等の高圧電源は印加しない。メインモータ起動により感光体1と中間転写体18が定速に達したのち、中間転写体18を少なくとも一周させ、中間転写体18をクリーニングする。
【0052】
階調補正の第一段階として彩色成分(シアン・マゼンタ・イエロー)と無彩色成分(ブラック)毎に濃度センサー25の発光側の光量を決定する。以下に濃度センサーの発光光量調整について図13を用いて詳細に説明する。図13の横軸は中間転写体18の回転サイクル数であり、縦軸は濃度センサ出力をA/D変換したもの、即ちCPU40が認識する濃度データを示す。
【0053】
中間転写体18が完全にクリーニングされた状態で、まず彩色成分の地肌濃度の調整目標値57を、例えばアナログレベルで1.25v、即ちA/D変換後のデータとしては「64」(=1.25v/5.00v×255)とする。CPU40はD/A変換器41に6ビット量の中央値(=「32」)をセットし(図11における彩色成分第一サイクル)、濃度センサー25の発光光量を設定する。中間転写体18を一周回転させ、規定のサンプリング周期(例えば20ms周期)で中間転写体18の地肌濃度を検出しながら、その検出値を累計する。
【0054】
中間転写体18の一周回転が終了すると、累計されている値をサンプリング回数で除算し、地肌濃度の平均値58を算出する。この平均値と地肌濃度の調整目標値57(=「64」)を比較する。
【0055】
図13ではD/A変換器41に「32」を設定した彩色成分第一サイクルの場合、中間転写体が一周する間の地肌濃度の平均値58は、調整目標値57を越えているため、光量の再設定が必要と判断される。
【0056】
次の彩色成分第二サイクルでは、「16」(=32−16)をD/A変換器41に設定する。このときの変更幅は「16」となる。彩色成分第二サイクルでは、地肌濃度の平均値は調整目標値57を下回るため、やはり光量の再設定が必要となる。前回の変更幅「16」を1/2し、今回の変更幅は「8」とする。また地肌濃度の平均値<調整目標値57であるから、濃度センサーの発光光量は増加せねばならないと判定する。
【0057】
彩色成分第三サイクルでは「24」(=16+8)をD/A変換器41に設定し、上述してきた動作を繰り返す。実際は地肌濃度の平均値と調整目標値57との差が規定値以下であれば、現在のD/A変換器41の設定値をメモリに保持し、彩色成分計測時の濃度センサー発光光量設定を終了するが、変更幅はサイクル単位に1/2されており、変更幅が0となった時点で発光量調整動作を打ち切るため、上述の動作が無限ループとなることはない。計測サイクルが進むにつれて、D/A変換器41の設定に対する変更幅は小さくなり、設定値は収束する。
【0058】
次に無彩色成分に対する濃度センサーの発光光量を決定する。この過程は彩色成分における場合とほぼ同様だが、地肌濃度の調整目標値59は例えばアナログレベルでは3.0v、即ちA/D変換後のデータとしては「153」(=3.00v/5.00v×255)であり、彩色成分の目標値より高い値が設定される。
【0059】
CPU40はD/A変換器41に6ビット量の中央値(=「32」)をセットし(図13における無彩色成分第一サイクル)、濃度センサー25の発光光量を設定する。中間転写体18を一周回転させ、規定のサンプリング周期(例えば20ms周期)で中間転写体18の地肌濃度を検出しながら、その検出値を累計する。
【0060】
中間転写体18の一周回転が終了すると、累計されている値をサンプリング回数で除算し、地肌濃度の平均値60を算出し、地肌濃度の平均値と地肌濃度の調整目標値59(=「153」)を比較する。図3ではD/A変換器41に「32」を設定した無彩色成分第一サイクルの場合、中間転写体が一周する間の地肌濃度の平均値60は、調整目標値59を下回るため、光量の再設定が必要と判断される。
【0061】
次の無彩色成分第二サイクルでは、「48」(=32+16)をD/A変換器41に設定する。このときの変更幅は「16」となる。無彩色成分第二サイクルでは、地肌濃度の平均値は調整目標値59を下回るため、やはり光量の再設定が必要となる。前回の変更幅「16」を1/2し、今回の変更幅は「8」とする。今回も地肌濃度の平均値<調整目標値59であるから、濃度センサーの発光光量は増加せねばならないと判定する。
【0062】
無彩色成分第三サイクルでは「56」(=48+8)をD/A変換器41に設定し、上述してきた動作を繰り返す。実際は地肌濃度の平均値と調整目標値59との差が規定値以下であれば、現在のD/A変換器41の設定値をメモリに保持し、無彩色成分計測時の濃度センサー発光光量設定を終了するが、変更幅はサイクル単位に1/2されており、変更幅が0となった時点で発光量調整動作を打ち切るため、上述の動作が無限ループとなることはない。計測サイクルが進につれて、D/A変換器41の設定に対する変更幅は小さくなり、設定値は収束する。
【0063】
上述した動作により、彩色成分と無彩色成分に対する濃度センサー25の発光光量が決定される。
【0064】
彩色成分と無彩色成分で異なる発光量が決定されると、階調補正の第二段階に入る。
【0065】
第二段階では、各色トナーの飽和濃度を検出する。
飽和濃度とは、それ以上トナーを重畳しても濃度が上昇しなくなる限界濃度のことを指す。一般に記録紙上に単色トナーの層を次々と重ねると、トナー濃度の上昇カーブは徐々に緩やかになり、最後はそれ以上トナー層を重ねても、トナー濃度が上昇しなくなり飽和状態となる。これと同様に中間転写体18上に同一の単色トナーを重畳したときの濃度センサー25の出力も飽和状態となる。
【0066】
まず飽和濃度検出用のテストパターンについて説明する。図14は飽和濃度検出用のテストパターンを示したものである。飽和濃度を検出するため画像データは最大値(FFH)とする。テストパターンは合計2つであり、飽和濃度検出用パターン61の位置でブラックとマゼンタの飽和濃度を検出し、飽和濃度検出用パターン62の位置でイエローとシアンの飽和濃度を検出する。また63は中間転写体18の駆動方向を示している。
【0067】
次に中間転写体18上に同一色の単色トナーを複数回合成して、飽和濃度を得る過程を説明する。
【0068】
まず露光光学系9内のポリゴンミラーの回転を開始する。また感光体1は駆動方向d1に、中間転写体18は駆動方向d2に、それぞれ駆動される。更に現像器10K〜10C内部のスリーブローラ16K〜16Cの駆動源の回転を開始する。また中間転写体クリーニング装置27は、この時点で中間転写体18から離間し、中間転写体18上に複数回数トナー像を重畳できるようにする。
【0069】
各駆動源の起動直後に高圧電源に接続された帯電器8内の帯電線に−4000vから−5000V程度の高電圧を印加しコロナ放電を行なわせ、更に帯電器8内のグリッドに−700Vを印加して、感光体1の表面を一様に−700V程度に帯電させる。更に除電器14を動作させ、中間転写ローラ12に+1000V程度の高電圧を印加する。
【0070】
中間転写体18と感光体1の搬送速度が定速に達すると、感光体位置検出センサー6は感光体位置検出マーク5の検出を開始し、更に中間転写体位置検出センサー23は中間転写体位置検出マーク22の検出を開始する。感光体位置検出マーク5と中間転写体位置検出マーク22の検出時間差に基づいて、感光体1の継目7を回避し、かつ最も最短時間で画像形成が可能な中間転写体位置検出マーク22が選択され、選択された中間転写体位置検出マーク22が検出されてから実際に画像形成プロセスを起動するまでの遅延時間が計算される。以降の画像形成においては、全色の画像形成開始基準としてこの時点で選択された中間転写体位置検出マーク22が用いられる。
【0071】
さて上述の手順で選択された中間転写体位置検出マーク22が中間転写体位置検出センサー23によって検出されると、所定時間経過後に画像形成装置に内蔵された飽和濃度検出用パターンデータに基づき、感光体1上に図14に示したテストパターンの静電潜像が形成される。所定時間経過後にブラック現像器10Kが感光体1に当接し、図14における飽和濃度検出用パターン61の位置の潜像を顕画化する。飽和濃度検出用パターン61の位置の現像が終了すると、現像器10Kは待機位置に復帰し、次にマゼンタ現像器10Mが感光体1に当接し、図14における飽和濃度検出用パターン62の位置の潜像を顕画化する。こうして感光体1が一周する間に異なる色の現像器を当接・離間することで2色のテストパターンを同時に形成することができる。
【0072】
顕画化されたテストパターンは中間転写体18に転写され濃度センサー25の位置に搬送される。飽和濃度検出用パターン61が濃度センサー25の位置に到達する直前に、CPU40はD/A変換器41に無彩色成分を読み取る際の発光光量設定をおこない、ブラックトナー像に対する濃度センサー25の出力の読み取りを開始する。ブラックトナー濃度を読み取る場合は、CPU40は図10におけるオペアンプ56b(ゲイン=1の方)のA/D変換ポートを選択する。濃度センサー25の出力は、予め定められたサンプリング周期でCPU40に読み込まれRAM42に格納される。
【0073】
所定回数読み取るとCPU40はD/A変換器41に彩色成分を読み取る際の発光光量設定をおこない、マゼンタトナー像に対する濃度センサー25の出力の読み取りを開始する。マゼンタトナー像を読み取る場合は、CPU40は図12におけるオペアンプ56a(ゲイン=1/2の方)のA/D変換ポートを選択する。濃度センサー25の出力は、予め定められたサンプリング周期でCPU40に読み込まれRAM42に格納される。
【0074】
こうしてブラックとマゼンタの飽和濃度検出パターンが形成された中間転写体18の読み取り結果が時間順にRAM42に格納される。ブラックとマゼンタでCPU40のA/D変換ポートを変えるのは、彩色成分濃度が飽和状態に近付くと、通常ゲイン(=1)ではCPUのA/D変換ポートのリファレンス電位(5V)を越えるためである。つまりゲイン=1/2でCPU40に取り込み、ソフトウェアにより2倍して使用する。この手法では読み取り精度が低下するが、飽和濃度のような高濃度域は視覚特性上の精度も低いため、この程度の誤差は問題にならない。
【0075】
一層目の読み取りが終了すると、CPU40は飽和濃度検出用パターン61及び飽和濃度検出用パターン62の位置に対応したRAM42のアドレスから読み取り結果を集計し、各色毎に一層目の濃度データを求めRAM42に格納する。
【0076】
二層目以降も同様にして画像を形成する。二層目以降の飽和濃度検出用パターンは中間転写体18上で一層目と全く同じ位置に合成され、濃度センサー25により濃度を計測し、RAM42に格納する。
【0077】
さて二層目の濃度計測が終了した時点で、一層目の濃度データと二層目の濃度データを比較する。これらの濃度データの比が予め定められた範囲を満たさない場合は、CPU40は感光体1から中間転写体18への転写が異常であると判定する。層が増えるに従って濃度データの絶対値は収束するが、転写不良が発生した場合は、特に一層目から二層目の濃度上昇率が非常に小さくなる。予め現像器内部のトナー量は、従来例で示した残量検出手段によって判定されているから、転写不良を正しく検出できる。転写不良が発生した場合は、階調補正はもとより、通常の印字も不良となるため、CPU40は直ちに画像形成装置を停止し、ディスプレイ装置にエラーメッセージを表示する。本実施の形態では、一層目と二層目の濃度上昇率に基づいて転写不良を検出しているが、地肌濃度はある程度チューニングされるので、一層目の濃度データそのものでもある程度の判定は可能である。また各層の濃度データと濃度上昇率を組み合わせても転写不良は判定可能である。
【0078】
以上のようにして単層画像を合成して行くと、四層程度の合成で中間転写体18上のトナー濃度は飽和する。このときの濃度センサー25の出力をブラック、マゼンタ毎に求めてダーク基準としてRAM42に格納する。
【0079】
飽和濃度が検出されると中間転写体クリーニング装置27は当接位置に移動し、中間転写体18はクリーニングされる。
【0080】
以上のようにブラックとマゼンタのダーク基準を検出すると、次はイエローとシアンのダーク基準を検出する。
【0081】
選択された中間転写体位置検出マーク22が中間転写体位置検出センサー23によって検出されると、所定時間経過後に画像形成装置に内蔵された飽和濃度検出用パターンデータに基づき、感光体1上に図11に示したテストパターンの静電潜像が形成される。所定時間経過後にイエロー現像器10Yが感光体1に当接し、図11における飽和濃度検出用パターン61の位置の潜像を顕画化する。飽和濃度検出用パターン61の位置の現像が終了すると、現像器10Yは待機位置に復帰し、次にシアン現像器10Cが感光体1に当接し、図11における飽和濃度検出用パターン62の位置の潜像を顕画化する。
【0082】
顕画化されたテストパターンは中間転写体18に転写され濃度センサー25の位置に搬送される。飽和濃度検出用パターン61が濃度センサー25の位置に到達する直前に、CPU40はD/A変換器41に彩色成分を読み取る際の発光光量設定をおこない、イエロー及びシアントナー像に対する濃度センサー25の出力の読み取りを開始する。このときCPU40は図10におけるオペアンプ56a(ゲイン=1/2の方)のA/D変換ポートを選択する。濃度センサー25の出力は、予め定められたサンプリング周期でCPU40に読み込まれRAM42に格納される。
【0083】
こうしてイエローとシアンの飽和濃度検出パターンが形成された中間転写体18の読み取り結果が時間順にRAM42に格納される。
【0084】
一層目の読み取りが終了すると、CPU40は飽和濃度検出用パターン61及び飽和濃度検出用パターン62の位置に対応したRAM42のアドレスから読み取り結果を集計し、各色毎に一層目の濃度データを求めRAM42に格納する。
【0085】
二層目以降も同様にして画像を形成し、中間転写体18上で合成し、濃度センサー25により濃度を計測し、RAM42に格納する。
【0086】
以降の動作はブラックとマゼンタトナーの飽和濃度を検出した場合と同じであり、こうしてイエローとシアンのダーク基準が検出される。
【0087】
以上のようにして各色のダーク基準が検出されると、階調補正は第三段階にはいる。第三段階以降では、中間転写体クリーニング装置27は当接し、中間転写体18は常にクリーニングされている。
【0088】
第三段階では、濃度センサー25の光量を彩色成分計測時、無彩色成分計測時の2つの設定に切り換えて、中間転写体18の地肌濃度、即ちハイライト基準を計測する。既に画像形成が可能な状態であるので、選択された中間転写体位置検出マーク22を中間転写体位置検出センサー23が検出するのを待って、画像形成装置は階調補正の第三段階に移行する。
【0089】
選択された中間転写体位置検出マーク22が中間転写体位置検出センサー23によって検出されると、所定時間経過後にCPU40はD/A変換器41に彩色成分を読み取る際の発光量設定をおこない、濃度センサー25の出力の読取りを開始する。濃度センサー25の出力は予め定められたサンプリング周期でCPU40に読み込まれる。CPU40は読み込み結果を直ちにRAM42に格納する。例えば中間転写体18の画像領域を370mm、搬送速度を100mm/s、サンプリング周期を10msとすると中間転写体18が一周する間に370個のデータがRAM42に格納される。
【0090】
彩色成分用の発光量設定のもとで中間転写体18の地肌濃度計測が終了すると、CPU40はD/A変換器41にデータをセットして、濃度センサー25の発光量を無彩色成分計測時の設定にし、選択された中間転写体位置検出マーク22の検出を待つ。再度中間転写体位置検出マーク22が中間転写体位置検出センサー23によって検出されると、彩色成分のときと全く同様に、無彩色成分用の発光量設定のもとで中間転写体18の地肌濃度を計測し、結果はRAM42に格納される。無彩色成分の発光量設定のもとで中間転写体18の地肌濃度計測が終了すると階調補正の第三段階は終了する。
【0091】
次に第四段階の最大濃度補正について述べる。前述した様に画像形成装置の用紙上濃度は環境変動、経時的に変化し画像データの最大値(FFH)に対応する濃度値が一定で無い。そのため現像バイアスを制御して目標最大濃度を確保するもので補正パターンとして図21に示すものが各色毎に用意される(各パターンの描画データは一定でFFH)。そして感光体上に前記パターンを形成しながら、各パターン位置で現像バイアスを最低(−125V)から最大(−350V)まで変化させ10段階の濃度パターンが顕画化され、第一転写後、濃度センサー25により検出され後述する濃度検出アルゴリズムに従って濃度値がCPU40により認識されRAM42に格納される。そして各パターンの濃度チェックを行い目標最大濃度(例えば反射濃度1.5)に対応する現像バイアス値を選択する。
【0092】
第四段階が終了すると第五段階に入る。第五段階では中間転写体18上に形成された階調を有するテストパターンの濃度を各色毎に検出し、第三段階までで求められたダーク基準とハイライト基準を用いて、画像形成装置のγ特性を補正するテーブルを作成する。
【0093】
第五段階で使用されるテストパターンを図20に示す。テストパターンは電源投入時や、適当な条件が整った場合に形成されるため、多数回の同一パターン形成によりパターン領域が物理的に劣化しても、画質劣化が視覚的に目だちにくいように、画像領域の端部に形成される。テストパターンは合計10個であり、各々異なる濃度パターンを形成するように予め画像データが設定されている。例えば先頭のパターンは16進表現で10H、次のパターンは20Hのように、画像の先頭から順に濃度が高くなる設定となっている。
【0094】
また中間転写体18においてテストパターンの形成位置は各色共通であり、画像データも共通であるが、各色画像は色によって異なるスクリーン角を用いて形成され、例えばホストコンピュータ等から転送された画像データを印字する際のスクリーン角と階調補正実行時のスクリーン角は色毎に共通である。
【0095】
次に中間転写体18に形成された彩色成分並びに無彩色成分のトナーを、濃度センサー25で検出した時の一般的な特性について図12を用いて説明する。図15は彩色成分(シアン・マゼンタ・イエロー)及び無彩色成分(ブラック)の階調補正用テストパターンに対する濃度センサー25の出力例を示すものである。
【0096】
簡単のため、トナーが無い状態の中間転写体18を濃度センサー25で検出した時の出力は、グラフの中央を示すものとする。また彩色成分と無彩色成分のパターンは、先頭から順に濃度が上昇するよう予め定められているとする。
【0097】
彩色成分の場合階調補正用テストパターンの濃度上昇とともに、濃度センサー25の出力も上昇する。厳密には各色で特性は異なるが、パターン濃度の上昇に応じて濃度センサー25の出力が単調増加するという点では差はない。
【0098】
一方同条件で無彩色成分のパターンを検出した時は、パターン濃度の上昇に応じて濃度センサー25の出力は単調減少する。パターン濃度上昇と共に彩色成分と無彩色成分でグラフの中央、即ち中間転写体18の地肌レベルを挟んで異なる方向に値が変化するのが大きな特徴である。
【0099】
誘電体である中間転写体18はカーボンが分散されているため黒色であるが、表面は滑らかであり、ある程度の反射率を有する。彩色成分を検出する場合は、トナーの反射率と光の散乱が共に増加し濃度センサー出力は単調増加する。一方無彩色成分に対する特性は、パターン濃度に応じて濃度センサーからの照射光はトナー表面で吸収されるため、濃度センサーの出力は単調減少する。
【0100】
さて階調補正の第二段階終了後に、選択された中間転写体位置検出マーク22が検出されると、所定時間経過後に画像形成装置に内蔵された濃度データに基づき、感光体1上にテストパターンの静電潜像が形成される。既に各高電圧等の画像形成に必要な構成要素は起動され、この時点では画像形成の準備は整っている。
【0101】
画像形成プロセスは選択された中間転写体位置検出マーク22を基準にして進行するため、以降の動作は選択された1つの中間転写体位置検出マーク22の検出に基づくものである。
【0102】
所定時間経過後にブラック現像器10Kが感光体1に当接し階調補正用テストパターンを顕画化する。顕画化されたブラックのテストパターンは中間転写体18に転写され、濃度センサー25まで搬送される。
【0103】
更に所定時間経過後に、CPU40はD/A変換器41に無彩色成分を読み取る際の発光量設定をおこない、濃度センサー25の出力の読取りを開始する。濃度センサー25の出力は予め定められたサンプリング周期でCPU40に読み込まれる。読み込みは全画像領域に対して行い、CPU40は読込み結果を直ちにRAM42に格納する。
【0104】
以上のようにして無彩色成分のテストパターンの濃度測定が終了すると、CPU40はD/A変換器41に彩色成分を読み取る際の発光量設定をおこない、選択された中間転写体位置検出マーク22が再度検出されるのを待つ。以降はブラックと同じ画像データを用いてシアン、マゼンタ、イエローのテストパターンを中間転写体位置検出マーク22が検出される毎に形成し、ブラックの場合と同様にRAM42に格納する。
【0105】
前述したように、この時点で中間転写体クリーニング装置27は当接状態であり、中間転写体18は常にクリーニングされているので、濃度センサー25は色毎に階調補正パターンを読み取ることができる。
【0106】
こうして無彩色成分の光量設定における中間転写体18の地肌濃度、無彩色成分のテストパターンの濃度検出結果、並びに彩色成分の光量設定における中間転写体18の地肌濃度、シアン・マゼンタ・イエローの各テストパターンの濃度検出結果がそれぞれRAM42に格納されている。このデータは、濃度センサー25の出力を単に時間順に取得したものに過ぎないため、テストパターン形成・読み取り動作が終了すると、画像形成装置は各モータや帯電器8等の動作をすべて停止し、データ処理を行う。
【0107】
RAM42内のデータはすべて同じ中間転写体位置検出マーク22の検出に基づき得られたものなので、地肌濃度とテストパターン読み取り開始点は中間転写体18の同一地点のものである。また中間転写体位置検出マーク22を検出してから、CPU40が濃度センサー25の出力の取り込みを開始するまでの時間は定まっているので、1つ1つのテストパターン位置に対応した読み取り結果は容易に得られる。まずテストパターン1つに対して8個のポイントの値を合計し、この平均値を1つのパターンの濃度値とする。こうして無彩色成分の光量設定における各パターン位置の地肌濃度とトナー濃度及び彩色成分の光量設定における各パターン位置の地肌濃度とシアン、マゼンタ、イエローのトナー濃度を求めることができる。
【0108】
各色の階調補正用テストパターンの濃度計測が終了すると、第二段階で求めたダーク基準と第三段階で求めたハイライト基準を用いて階調補正テーブルを作成する。以降簡単のために、ブラック(無彩色成分)とシアン(彩色成分)のデータ処理について説明する。マゼンタとイエローに対するデータ処理はシアンの場合と同様である(ただしダーク基準は独立した値を使用する)。また各パターン位置をn(n=0〜9)とし、nの位置の中間転写体18の地肌濃度(ハイライト基準)を、ブラックの場合はHL_K[n]、シアンの場合はHL_CMY[n]とし、階調パターンのトナー濃度をシアンの場合はD_C[n]、ブラックの場合はD_K[n]とする(DはDensityの意味)。更にブラックのダーク基準をDK_K、シアンのダーク基準をDK_Cとする(DKはdarkの意味。配列要素が無いのはダーク基準がパターン位置に無関係であるため)。
【0109】
まずブラックに対するデータ処理を図13を用いて説明する。図13はブラックの各パターンの濃度計測結果とハイライト基準、ダーク基準の関係及びデータ処理を示す図である。
【0110】
ブラックのデータ処理はダーク基準DK_Kと、各パターン毎の濃度データD_K[n]と、ハイライト基準HL_K[n]を用いて行う。
まず全てのnに対して
DIF[n]=HL_K[n]−D_K[n]
を計算し、DIF[n]を真の濃度レベルと規定する。
【0111】
次に全てのnに対して
DL[n]=HL_K[n]−DK_K
を計算し、DL[n]を各パターン毎のダイナミックレンジと規定する。
【0112】
次にDIF[n]を、DL[n]に対して8ビットで正規化する。即ち各パターン毎に正規化値NM[n]を
NM[n]=DIF[n]*255/DL[n]
に基づき計算する。
【0113】
更に正規化されたデータを記録紙上の濃度に変換する。濃度変換は予め実験的に取得した濃度変換テーブルを用いる。
【0114】
ブラックの濃度変換テーブルについて図17を用いて説明する。図17はブラックの濃度変換テーブルの内容をグラフ化した図である。18において横軸は、各パターン毎の濃度センサー25の出力を上述した手法に基づいて正規化した値であり、縦軸は同じパターンを記録紙に形成した時の濃度(マクベス濃度)である。
【0115】
これらのテーブルは、中間転写体18に形成された階調補正用パターンや飽和濃度検出用パターンを、濃度センサー25で検出し、正規化したデータと、同一パターンを記録紙上に転写・定着したサンプルがあれば容易に得ることができる。
【0116】
ブラックの濃度変換テーブルは、中〜高濃度域で正規化値に対する記録紙上濃度が急激に変化するため、テストパターンの濃度が上昇するほど検出の精度が低くなる。この特性は一般に言われる反射率→濃度変換特性そのものと考えてよい。
【0117】
フルカラー画像ではブラックは補助的な使われ方され、また人間の視覚特性が高濃度域ほど濃度差に鈍感になるため、高濃度域における精度の劣化はさほど問題にならない。
【0118】
次にシアンに対するデータ処理を図15を用いて説明する。図15はシアンの各パターンの濃度計測結果とハイライト基準、ダーク基準の関係及びデータ処理を示す図である。
【0119】
シアンのデータ処理は各パターン毎の濃度データD_C[n]と、ハイライト基準HL_CMY[n]と、ダーク基準DK_Cを用いる。
まず全てのnに対して
DIF[n]=D_C[n]−HL_CMY[n]
を計算し、DIF[n]を真の濃度レベルと規定する。
【0120】
次に全てのnに対して
DL[n]=DK_C−HL_C[n]
を計算し、DL[n]を各パターン毎のダイナミックレンジと規定する。
【0121】
次にDIF[n]を、DL[n]に対して8ビットで正規化する。即ち各パターン毎に正規化値NM[n]を
NM[n]=DIF[n]*255/DL[n]
に基づき計算する。
【0122】
更に正規化されたデータを記録紙上の濃度に変換する。濃度変換は予め実験的に取得した濃度変換テーブルを用いる。
【0123】
濃度変換テーブルについて図19を用いて説明する。図19はシアンの濃度変換テーブルをグラフ化した図である。図において横軸は、各パターン毎の濃度センサー25の出力を上述した手法に基づいて正規化した値であり、縦軸は同じパターンを記録紙に形成した時の濃度(マクベス濃度)である。
【0124】
これらのテーブルは、中間転写体18に形成された階調補正用パターンや飽和濃度検出用パターンを、濃度センサー25で検出し、正規化したデータと、同一パターンを記録紙上に転写・定着したサンプルがあれば容易に得ることができる。またハイライト基準とダーク基準が測定系で一意に定まれば、これらのグラフの形はほとんど変わらないため、正規化後のデータから記録紙上の濃度が正しく予測できる。
【0125】
さて濃度変換テーブルは、濃度センサー25の出力を記録紙上の画像濃度に変換するテーブルだから、用紙にトナー像を転写する際の用紙転写特性と、定着特性を含んでいる。従って用紙転写特性が環境等により変動して階調性を劣化させる場合は、濃度変換テーブルの変換特性を環境パラメータ等に応じて変更すれば、影響を吸収することができる。
【0126】
以上の説明で濃度センサー25の出力から画像濃度を検出する手法を示した。一方階調補正用テストパターンのデータ、即ち入力は予め定められた値であり既知である。この入力データと、記録紙上濃度との関係は画像形成装置のγ特性に他ならない。
【0127】
従って記録紙上の濃度に対する入力データの関係を求めれば、γ特性の逆関数(階調補正テーブル)を求めることができる。
【0128】
次に図22を用いて画像データと階調補正テーブルの関係を説明する。
CPU40は作成された階調補正テーブルを、SRAM51に転送している。
【0129】
コントローラ52から出力された画像データ53が、SRAM51のアドレスをアクセスすると、階調を補正された画像データがSRAM51からレーザドライバ54に出力される。レーザドライバ54は画像データに応じたパルス幅変調を行いレーザダイオード55を発光させる。階調補正テーブルをアクセスすることで、例えばコントローラ52から均等ステップの画像データ53が出力されると、画像形成装置のγ特性は逆関数である階調補正テーブルによって打ち消され、記録用紙上の画像濃度も均等ステップとなる。以上の動作により画像の階調性が確保される。
【0130】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来例として述べてきた画像形成装置には次のような解決すべき課題がある。
【0131】
すなわち階調補正の動作シーケンスが電源スイッチ投入後一回だけ、もしくは印字枚数の数百枚、もしくは数千枚に一回というように階調補正のインターバルが長く、電子写真プロセスの単時間での物理的変化、すなわち階調性の変化に追従出来ないという問題が有った。周知の通り、電子写真プロセスは長期的なスパンでの環境変動、構成部品(感光体、中間転写体等))、材料(トナー等)の経時的な特性の劣化等でプロセス条件の設定値との適合性が擦れ、これによる階調特性への影響と同時に短期的な観点からの特性変化、すなわち電子部品等の自己発熱、叉、機械内部温度が印字中と非印字中ど大きく異なることでの各構成要素の温度特性により、階調性に変化を生じる。
【0132】
前者に対しては従来技術による階調補正を実施すれば解決できるが後者の問題に対して従来技術を使用すると補正データの取得に非常に長い時間を要する。なぜなら、各色の基準濃度データ取得、階調補正用テストパターンのデータ取得を行う為には感光体、中間転写体の回転動作を必要とし各色毎にこの動作を行うと例えばプロセススピード96mm/secの機械の場合、約3分程度もかかると言う実験値が有る。この動作を短周期内で行う事は、たとえば一枚の印字に対しても、それ以前に階調補正動作を行う可能性が生じ、実用性、コンピュータ端末の即応性という観点から全く現実性が無い。叉、階調補正用テストパターンのパッチの個数が10個程度必要となる為トナー消費量の増大(ランニングコストのアップ)や機内飛散の増大を招く事になる。
【0133】
一方の問題として従来例では目標最大濃度を確保するための手段として、現像バイアスを制御している。一般に現像プロセスの種々のパラメータの定数(現像バイアス、トナー層厚、帯電量、周速比等)は互いにトレードオフの関係にあり、これらが最適化設計されることで目標の現像特性が得られる様になっている。即ち、現像バイアスを変化させる事は感光体の表面電位に対する現像開始条件が常に変化し、最適化の均衡が崩壊することを意味する。例えばベタ濃度は見かけ上画質的に問題がなくても細線の再現性に問題がでてくる。更に、感光体の表面電位と現像バイアスの関係が常に変化する事で、過度のバイアス値が設定された場合、カブリ等の問題がしょうじる。
【0134】
【課題を解決するための手段】
前述した問題点を解決するために本発明は、レーザ光を単位画素周期毎にパルス幅変調を行い階調表現する画像形成装置において、感光体上にテストパターンの潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を顕画化する現像手段と、顕画化されたトナー像を合成し、保持する中間転写体と、前記テストパターンの濃度を検出する濃度センサーを有し、前記濃度センサーの出力値に基づいて階調補正を行うもので、前記潜像形成手段は、電源投入直後もしくは初期化中は一種類の色に対して互いに濃度の異なる複数個の、及び印字開始直前には一種類の色に対して一個のテストパターンを感光体上に形成する構成とした。
【0135】
上記手段により例えば一枚印字での補正動作要求に対しても即応性を損なうこと無く階調補正が可能となり、電子写真プロセスの短周期の特性変化に対しても十分追従できるようになる。
【0136】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0137】
図1は本発明の一実施の形態における画像形成装置の構成を示す。これは従来例と同様の印字動作となるため初期化から定着までの一連の説明は省略する。又、中間転写体上のトナー濃度の認識アルゴリズムも従来例と同様のためこれも省略する。
【0138】
先ず第一段階として、機械の電源投入後、定着器のアイドリングが開始され、並行して階調補正のためのデータ取得動作が行われる。この段階で行われる補正動作は発光光量値設定、基準濃度取得、最大濃度補正、階調特性データ取得及び濃度変換テーブル作成に分かれるが本発明では最大濃度補正動作が従来例と異なるためこれを詳述する。ここで従来例では現像バイアスはプロセスの特性の変化によりその設定値が大きく動いていたが、本発明においては、あらかじめ定められた固定値である。これは前述した様に現像プロセスの種々のパラメータの定数は最適化されて、その値が決定され目標の現像特性が得られる様になっている。即ち、前述の様に、現像バイアスを変化させる事は感光体の表面電位に対する現像開始条件が常に変化することを意味し例えばベタ濃度は見かけ上画質的に問題がなくても細線の再現性に問題がでてくる。更に、感光体の表面電位と現像バイアスの関係が常に変化する事で、過度のバイアス値が設定された場合、カブリ等の問題が生じる。すなわち本発明の第一の実施の形態の目的は、プロセス特性の変化による濃度変動に対してレーザ光のON/)FF duty比の最大値を制御する事で一定濃度を確保する事にある。
【0139】
該最大濃度補正は上流ホストからの画像情報の濃度レベルの最大値に対する画像形成装置の用紙反射濃度が常に一定と鳴るように制御されるもので、この補正の為に使用されるテストパターンを図2に示す。該テストパターンは電源投入時や、適当な条件が整った場合に形成されるため、多数回の同一パターン形成によりパターン領域が物理的に劣化しても、画質劣化が視覚的に目だちにくいように、画像領域の端部に形成される。テストパターンは合計10個であり、各々異なる濃度パターンを形成するように予め画像データが設定されている。
【0140】
例えば先頭のパターンは16進表現でA0H、次のパターンはB0Hのように、画像の先頭から順に濃度が高くなる設定となっており最大値はFFHとなる。該テストパターンは各色毎に感光体上で顕画化され更に中間転写体上に転写され濃度センサー25により反射光量値として検出される。この反射光量値は前述した様に用紙上画像濃度と変換できるためCPU40は正確に濃度値を認識できる。本発明においても従来例と同様、画像の濃淡を表現する方式としてはレーザ光の単位画素周期内を時間制御する周知のパルス幅変調を使用する(図3に構成例を示す)。
【0141】
すなわち画像データ値、レーザ光のON/)FF duty比、および用紙上濃度は相関関係にある。それ故、前記テストパターンの濃度値、レーザON/OFF duty比、画像データ値は、図4の様に表され、例えば目標最大濃度値が1.5の場合これに対応する画像データ値、レーザ光のON/)FF duty比(これを最大 duty比と呼ぶ)が一義的に決定される(図4ではCCH、80%が設定値となる。)。言い換えると、レーザON/OFF duty比80%でレーザ走査を行えばプロセスの特性が変化しないかぎり、常に用紙上濃度1.5を維持できることになる。そして次の階調特性取得動作において使用される階調補正テストパターンの最大値はCCHが設定され順次濃度の低い10個のパッチが形成され、該画像形成装置の階調特性データが取得される事になる。以下従来例と同様の手法で階調補正テーブルが作成される事になるがコントロ=ラ52からの展開データ(00HからFFH)は、00HからCCHに対応する事に注意を要する(図5参照)。
【0142】
さて、定着器のウオームアップ終了後、本画像形成装置は印字可能状態となる。一般的な画像形成装置の使われ方としてウオームアップ終了後、即印字が行われる事もあるし、長時間の印字待ち状態となる事も有る。この期間では前述した通り環境温度の推移、その他、種々の変動パラメータの状態遷移は一義的に定まらず、該装置構成部材の温度特性による微妙な変位、さらに電気的なノイズ等で画像形成装置の階調特性は変動してしまう。
【0143】
次に、第二段階で印字動作に移行し、本発明の別の実施の形態の階調補正が起動される事になる。ここで、前述した様な電源投入直後に起動する階調補正をフルモード階調補正、そして装置のウオームアップ終了後、印字の合間、または、印字開始直前に起動されるものを短縮階調補正と呼ぶことにする。以下短縮階調補正の一実施の形態として画像形成装置の一日の使用時間のなかで所定の時間毎に補正動作を行う場合について詳述する。
【0144】
ここで補正パターンとしては図6に示す様な各色のパッチが用意され、感光体の一回転の周期内で顕画化され、従来例と同様の転写工程を踏襲し中間転写体上に転写される。該転写トナー像は該濃度センサーでその反射光量が検出されその時点での濃度値がCPU40により認識される。
【0145】
ここで各色のパッチの画像データ値はあらかじめ決まっており前回の補正結果のレーザ光のON/OFF最大duty比、例えば80%(画像データ値でCCH)が設定される。前回の階調補正では、この値に相当する濃度値は、目標最大濃度値に対応していたのであるが、電子写真プロセスの特性が変化すると当然この濃度値にずれを生じる。仮に濃度値が1.5から1.2に低下したとすると図7のような相関表がCPU40の演算処理によって作成できる。
【0146】
この図において、画像データ値CCHに対応する現時点での用紙上濃度が1.2であることは、CPU40によって認識される。特に中、高濃度域では画像データ値(すなわちレーザ光のON/OFF duty比)と用紙上濃度は比例関係が成り立つため目標最大濃度に対応する画像データ値はFFH(すなわちレーザ光のON/)FF duty比100%)である事が予測できることになる。そして前回作成された階調補正テーブルのデータをFFH/CCHの値で重み付けする事で新規の階調補正テーブルが作成できる。本実施の形態は各色とも微小なトナーパッチを一個印字するだけで、現状の階調特性を予測でき、トナー消費もほとんど問題にならず、頻繁な補正動作が可能となり、短時間に変化する階調特性に対してリアルタイムに追従できる。
【0147】
本発明の3番目の実施の形態として、通常の印字動作では感光体の一周期毎に各色のトナー像が形成されるが、階調補正動作では感光体の回転一周期内で各色現像器が当接動作を行い、転写工程も中間転写体18の回転一周期で各色分が終了する事に注意を要する。この一連の補正動作時間は装置の構成、プロセススピードによって異なるが、例えばプロセススピード210mm/sの装置では5秒程度で終了すると言うデータもあるため何回も補正動作をおこなっても実使用での繁雑な印字要求の邪魔にならない。この補正動作が完了すると該画像形成装置はプリント要求信号待ちの状態になる(図8にシーケンスを示す)。
【0148】
第4番目の実施の形態としてこの種の画像形成装置は、ホストコンピュータの端末として使用される場合、図9の様に構成され、図10の様なシーケンス動作が行われる。すなわちホストコンピュータ上で作成された画像情報(コードデータ)はコントローラ52上で復号化され時系列の画像データに展開される。この展開に要する時間は、コントローラ上のCPUのパフォーマンスによっても異なるが、自然画等の情報量の多いもので数10分、文字数の少ないテキストデータで10秒程度である。この為、該補正動作は前述したコントローラの画像データ展開中に実施されると画像形成装置のファーストプリント時間に影響する事無しに通常印字が開始できる。すなわち画像データの展開開始と同時にコントローラ52からの補正開始信号により短縮階調補正を起動すれば画像データ展開終了以前(すなわちプリント要求信号がアクテブ状態になるまでに)かならず補正動作は完了しているためである。ここのことは一枚印字毎にも補正動作を実施できることを意味し、短時間内での微妙な階調変化に対しても迅速な補正ができる。
【0149】
5番目の実施の形態として、フルモード階調補正と短縮階調補正の併用について述べる。前述の様にフルモード階調補正は電源投入直後に起動され、装置の電子写真プロセスの特性を正確に把握する役割分担を持つ。そのため、センサーチューニング、最大濃度補正、階調データ取得等の工程を実施するため、動作時間が長くなるという側面があり頻繁には動作できない。一方、短縮階調補正は短時間に変化する比較的少ない階調変化に対応すると言う役割分担であり、最小限の情報量(すなわち一個のトナーパッチ)から階調変化を予測するため、長時間での大きな変化、完全な階調特性の把握は期待できない。すなわち片方だけの補正では十分な効果は得られず、両者は相補完の関係にある。つまりフルモード階調補正で、その時点での正確な階調補正テーブルを作成し、短縮階調補正でテーブルのデータを更新していくことで、初めて完璧な階調補正が可能となる。
【0150】
【発明の効果】
本発明によれば、一枚印字での補正動作要求に対しても即応性を損なうこと無く階調補正が可能となり、電子写真プロセスの長周期、短周期の特性変化に対しても十分追従できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の画像形成装置の構成を示す図
【図2】最大濃度補正のパターンを示す図
【図3】PWM変調の構成を示す図
【図4】画像データと用紙上濃度の関係を示す図
【図5】階調補正テーブルの特性例を示す図
【図6】第2の実施の形態における短縮階調補正のパターンを示す図
【図7】第2の実施の形態における濃度予測のアルゴリズムを示す図
【図8】第3の実施の形態における動作タイミングを示す図
【図9】第4の実施の形態におけるファンクションブロックを示す図
【図10】第4の実施の形態における動作タイミングを示す図
【図11】従来例における画像形成装置の構成を示す図
【図12】従来例における濃度センサー周辺のブロック構成図
【図13】従来例における濃度センサーの発光光量調整を示す図
【図14】従来例で用いられる飽和濃度検出用のパターンを示す図
【図15】彩色成分及び無彩色成分の階調補正用テストパターンに対する濃度センサーの出力例を示す図
【図16】従来例におけるブラックの各パターンの濃度計測結果、ハイライト基準とダーク基準の関係及びデータ処理を示す図
【図17】従来例におけるブラックの濃度変換テーブルをグラフ化した図
【図18】従来例におけるシアンの各パターンの濃度計測結果、ハイライト基準とダーク基準の関係及びデータ処理を示す図
【図19】従来例におけるシアンの濃度変換テーブルをグラフ化した図
【図20】飽和濃度検出用のパターンを示す図
【図21】最大濃度補正のパターンを示す図
【図22】画像データと階調補正テーブルの関係を示す図
【符号の説明】
1 感光体
2 感光体搬送ローラ
3 感光体支持ローラ
4 感光体支持ローラ
5 感光体支持ローラ
6 感光体位置検出センサー
7 継目
8 帯電器
9 露光光学系
10K 現像器(ブラック)
10C 現像器(シアン)
10M 現像器(マゼンタ)
10Y 現像器(イエロー)
11 中間転写前除電器
12 中間転写ローラ
13 感光体クリーニング装置
14 除電器
15 露光光線
16K スリーブローラ(ブラック)
16C スリーブローラ(シアン)
16M スリーブローラ(マゼンタ)
16Y スリーブローラ(イエロー)
17K 離接カム(ブラック)
17C 離接カム(シアン)
17M 離接カム(マゼンタ)
17Y 離接カム(イエロー)
18 中間転写体
19 中間転写体支持ローラ
20 中間転写体支持ローラ
21 中間転写体支持ローラ
22 中間転写体位置検出マーク
23 中間転写体位置検出センサー
24 転写前帯電器
25 濃度センサー
26 用紙転写ローラ
27 中間転写体クリーニング装置
28 記録用紙
30 記録紙カセット
31 給紙ローラ
32 用紙搬送路
33 スリップローラ
34a レジストローラ
34b 従動ローラ34b
35 定着装置
36 ヒートローラ
37 加圧ローラ
38 温度センサ
39 基準濃度校正板
40 CPU
41 D/A変換器
42 RAM
43 地肌濃度の調整目標値(彩色成分)
44 地肌濃度の最小値
45 地肌濃度の調整目標値(無彩色成分)
46 地肌濃度の最大値
47 地肌濃度の最大値
48 ブラックのダーク基準
49 シアンのダーク基準
50 地肌濃度の最小値
51 SRAM
52 コントローラ
53 画像データ
54 レーザドライバ
55 レーザダイオード
56a オペアンプ
56b オペアンプ
57 地肌濃度の調整目標値(彩色成分)
58 地肌濃度の平均値
59 地肌濃度の調整目標値(無彩色成分)
60 地肌濃度の平均値
61 飽和濃度検出用パターン
62 飽和濃度検出用パターン
63 中間転写体駆動方向
64 D/A変換器
65 比較器
66 基準波発生器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus for obtaining a high-quality recorded image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, printers of various principles have been proposed as output terminals for personal computers, workstations, etc. Especially laser beam printers using electrophotographic process and laser scanning technology have advantages in terms of recording speed and print quality. Highly printer mainstream.
[0003]
In the market, full-color laser beam printers are in the growth period. For full-color, for example, if the image data is 8 bits, 256 gradations are output for each color unit, and about 16.7 million colors are output in combinations of cyan, magenta, and yellow. Therefore, gradation reproducibility is a particularly important factor.
[0004]
In general, in this type of equipment, a test pattern is formed on the image carrier that forms or holds an image using specified image data, and this is detected by a density sensor using a reflective sensor, etc. Or the parameters of the electrophotographic process are changed so that the read value becomes a predetermined value.
[0005]
A conventional image forming apparatus will be described below. A latent image formed on a photosensitive member with a laser beam or the like is developed by a developing device of each color, and a visualized single color image is once called an intermediate transfer member. An image forming apparatus of a so-called intermediate transfer body type that mainly transfers and combines on an image forming medium to transfer the combined image on the intermediate transfer body onto a sheet will be mainly described.
[0006]
FIG. 11 is a diagram showing an overall configuration of a conventional image forming apparatus.
First, the configuration around the photoreceptor will be described.
[0007]
In FIG. 11, reference numeral 1 denotes a loop belt-shaped photoconductor. The photoreceptor 1 includes a PET substrate, an aluminum vapor deposition layer, a charge generation layer (CGL), and a charge transport layer (CTL). The photosensitive member 1 is supported by three photosensitive member conveying rollers 2, 3, and 4 and is rotated in the driving direction d1 by a driving motor (not shown). Reference numeral 5 denotes a photoconductor position detection mark, which is arranged at one end of the photoconductor 1. A photoconductor position detection sensor 6 detects the photoconductor position detection mark 5. The photoreceptor 1 has a seam 7, and the seam 7 must be avoided when forming an image. At this time, the output of the photoconductor position detection sensor 6 is referred to.
[0008]
On the peripheral surface of the photoreceptor 1, a charger 8, an exposure optical system 9, black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) developing devices 10K and 10Y in the rotation direction indicated by d1. 10M, 10C, a pre-intermediate transfer static eliminator 11, an intermediate transfer roller 12, a photoconductor cleaning device 13, and a static eliminator 14.
[0009]
The charger 8 is composed of a charging wire made of tungsten wire or the like, a shield plate made of a metal plate, a grid plate or the like (not shown). When a negative high voltage is applied to the charging wire, the charging wire causes corona discharge, and the grid For example, when a voltage of −700 V is applied to the plate, the surface of the photoreceptor 1 is uniformly charged to a negative potential of about −700 V.
[0010]
The exposure optical system 9 includes a laser driving device, a polygon mirror, a lens system, a polygon mirror rotating motor (scanner motor) and the like (not shown), and forms an electrostatic latent image on the charged photoreceptor 1. . Reference numeral 15 denotes an exposure light beam 15 emitted from the exposure optical system 9. The exposure light beam 15 is obtained by subjecting an image signal from a gradation conversion device (not shown) to pulse width modulation by a laser drive circuit (not shown), and is provided on the photosensitive member 1 with electrostatic data corresponding to image data of a specific color. A latent image is formed.
[0011]
Each of the developing devices 10K, 10Y, 10M, and 10C stores black, yellow, magenta, and cyan toners, respectively. Each color developing unit has sleeve rollers 16K, 16C, 16M, and 16Y using conductive rubber or the like. When the sleeve roller is rotated in the forward direction with respect to the driving direction d1 of the photosensitive member 1, the developing unit from the inside of the developing unit. The thinned toner is supplied to the surface of the sleeve roller. The toner is negatively charged by friction at the time of thinning. For development of each color, a negative voltage (development bias) is applied to the sleeve roller, and while rotating the sleeve roller, a dedicated motor (not shown) corresponding to each color separation cam 17K, 17Y, 17M, 17C is driven, The selected developing device, for example, the black developing device 10K is moved in the d3 direction, and the sleeve roller 16K is brought into contact with the photosensitive member 1 for performing. That is, in this example, contact development using a non-magnetic one-component toner is employed.
[0012]
The surface potential (bright potential) of the photosensitive member 1 at the portion where the latent image is formed rises to near −50 to −100 V, and by applying a negative potential of about −300 V to the sleeve roller, the surface potential from the photosensitive member 1 is increased. An electric field is generated in the direction of the sleeve roller. As a result, the negatively charged toner on the sleeve roller is subjected to a coulomb force in the opposite direction of the electric field, that is, in the direction of the photoconductor 1, and the toner adheres to the latent image portion formed on the photoconductor 1. On the other hand, since the surface potential (dark potential) of the photosensitive member 1 in a portion where no latent image is formed is −700 V, the electric field is generated in the direction from the sleeve roller to the photosensitive member 1 even when a developing bias is applied. It does not adhere to the body 1. The development process as described above is generally called a negative-positive process or a reversal development because toner adheres to a portion irradiated with light (that is, white) (that is, black).
[0013]
The pre-intermediate transfer static eliminator 11 has a plurality of red LEDs arranged on a line, and immediately before transferring the toner image formed on the photoconductor 1 to the intermediate transfer body 18 which is a composite medium of each color image. The surface is neutralized. The pre-intermediate transfer static eliminator 11 basically does not operate during the transfer of the first color, and operates during the transfer of the second and subsequent colors. The neutralization before transfer has an effect of preventing the toner image on the intermediate transfer member 18 from being reversely transferred to the photosensitive member 1 when the toner image is transferred to the intermediate transfer member 18 and no toner is present on the photosensitive member 1. .
[0014]
The mechanism of reverse transcription generation will be described below. When a toner image is present on the intermediate transfer member 18 and no toner is present on the photoreceptor 1, the toner on the intermediate transfer member 18 depends on a transfer bias by an intermediate transfer roller 12 described later and the surface potential of the photoreceptor 1. Exposure to excess electric field. For this reason, the so-called charge injection occurs where the true charge of the toner is stripped, and the van der Waals force is dominant between the toner and the photoreceptor 1, and the toner is reversely transferred to the photoreceptor 1, or the reversely charged toner (positively It is considered that a charged toner is generated and reversely transferred to the photosensitive member 1 by Coulomb force.
[0015]
On the other hand, when the charge removal before transfer is performed, the portion of the photoreceptor 1 where the toner does not exist becomes a bright potential, so that an excessive electric field does not act on the toner, and reverse transfer can be efficiently prevented. However, if the charge eliminating action is too great, the potential barrier in the area around the dots where there is no toner disappears, and the force for constraining the toner in the surface direction of the photoreceptor 1 is reduced, so that the dots are scattered during transfer. . Therefore, it is necessary to sufficiently manage the amount of light emitted from the pre-transfer static eliminator.
[0016]
The intermediate transfer roller 12 is a metal roller that is in the vicinity of the photoreceptor support roller 3 and contacts the inside of the intermediate transfer body 18, and is disposed to face the photoreceptor 1 with the intermediate transfer body 18 interposed therebetween. Since the aluminum vapor deposition layer of the photoreceptor 1 is grounded, an electric field is generated in the direction from the intermediate transfer roller 12 to the photoreceptor 1 when a positive voltage is applied to the intermediate transfer roller 12. Therefore, the Coulomb force acts on the negatively charged toner on the photosensitive member 1 in the direction of the intermediate transfer member 18, and the toner is transferred to the intermediate transfer member 18.
[0017]
The photoconductor cleaning device 13 is disposed to face the photoconductor support roller 4 with the photoconductor 1 interposed therebetween, and removes residual toner remaining on the photoconductor 1 after the transfer of the intermediate transfer body 18 from the photoconductor 1. The joint 7 of the photoreceptor 1 is provided with an inclination of about 3 ° to 5 ° with respect to the scanning direction of the exposure light beam 15, and the image is not disturbed by an impact when the joint 7 passes through the photoreceptor cleaning device 13. It is considered so. Therefore, the photoconductor cleaning device 13 does not have a mechanism for making contact with the photoconductor 1.
[0018]
The static eliminator 14 has a plurality of red LEDs arranged on a line, and removes the residual potential on the photoreceptor 1.
[0019]
Next, the configuration around the intermediate transfer member will be described.
The intermediate transfer member 18 is a seamless loop belt made of conductive resin or the like, and is a medium for synthesizing a single color image to form a full color image. The intermediate transfer member 18 is supported by three transport rollers 19, 20, and 21, and is rotated in the direction d <b> 2 by the same drive motor (not shown) as the photosensitive member 1. Reference numeral 22 denotes intermediate transfer member position detection marks, and eight marks are arranged at the end of the intermediate transfer member 18. An intermediate transfer body position detection sensor 23 detects the intermediate transfer body position detection mark 22. When an image is formed, one of the plurality of intermediate transfer body position detection marks 22 is selected and used as a reference for the image forming position.
[0020]
Hereinafter, a method for determining the image formation standard will be described. In the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 9, the circumferential lengths of the photosensitive member 1 and the intermediate transfer member 18 are designed to be equal to each other. If the photoconductor position detection mark 5 is used as an image formation reference, a toner image is always formed at the same position on the photoconductor 1, but if the images are superimposed on the intermediate transfer body 18, the toner images of the respective colors are displaced. Wake up. On the other hand, when the image formation standard is obtained from the intermediate transfer member 18, the image formation position on the photosensitive member 1 gradually changes according to the circumferential length difference, but the composite image is formed at the same position on the intermediate transfer member 18. It is formed. Therefore, the image forming standard must be obtained from the intermediate transfer member 18. By the way, since the photoreceptor 1 has a joint 7 and a toner image cannot be formed on the joint, even if an image forming position is found at an appropriate position of the intermediate transfer member 18, there is a case where the image forming operation cannot be performed.
[0021]
Therefore, a plurality of intermediate transfer body position detection marks 22 are arranged at the end of the intermediate transfer body 18, and the intermediate transfer body position detection mark 22 immediately before detecting the photosensitive body position detection mark 5 is selected as an image forming reference. . Further, the time from the detection of the intermediate transfer member position detection mark 22 immediately before the detection of the photosensitive member position detection mark 5 to the detection of the photosensitive member position detection mark 5 is measured as a phase difference time, and the selected intermediate transfer is performed. After the body position detection mark 22 is detected, processing for delaying all image forming processes by the phase difference time is performed.
[0022]
In principle, the number of the intermediate transfer member position detection mark 22 may be one. However, depending on the positional relationship between the photosensitive member 1 and the intermediate transfer member 18, the first printing may be delayed or the intermediate transfer member position detection mark 22 may be detected. Since it takes a long time from the start of image formation to the start of image formation and the image alignment accuracy on the intermediate transfer member 18 may be deteriorated, a plurality of intermediate transfer member position detection marks 22 are arranged on the intermediate transfer member 18 to detect the mark. Consideration is given so that image formation can be started immediately afterwards.
[0023]
A pre-transfer charger 24, a density sensor 25, a sheet transfer roller 26, and an intermediate transfer body cleaning device 27 are arranged on the peripheral surface of the intermediate transfer body 18 in the rotation direction indicated by d2.
[0024]
The pre-transfer charger 24 is a corotron charger composed of a charging wire made of tungsten wire or the like and a shield plate (not shown) made of a metal plate. When a negative high voltage is applied to the charging wire, the charging wire is corona discharged. The toner image synthesized on the intermediate transfer member 18 is forcibly recharged. The pre-transfer charger 24 is activated only for the image area on the intermediate transfer body 18 immediately before the transfer to the recording paper 28, and is stopped during other periods. The pre-transfer charging improves the mechanical margin and environmental characteristics during paper transfer.
[0025]
The density sensor 25 is an application of a reflection type sensor, and detects the toner density on the intermediate transfer body 18. The light emission side of the density sensor 25 is connected to a D / A converter (not shown), and the light emission quantity can be changed by setting data in the D / A converter and controlling the current. It has become. The light receiving side output is amplified by an operational amplifier (not shown) or the like and input to an A / D conversion port (not shown) of the CPU.
[0026]
The paper transfer roller 26 is composed of a metal central axis and foamed silicon or conductive urethane rubber. When the toner image synthesized on the intermediate transfer member 18 is transferred to the recording paper, it rotates in contact with the intermediate transfer member 1. Since the image deteriorates when the paper transfer roller 26 is contaminated with toner or the like, a cleaning mechanism (not shown) is disposed in the vicinity.
[0027]
The intermediate transfer member cleaning device 27 is a device that removes residual toner on the intermediate transfer member 18 after paper transfer, and is separated from the intermediate transfer member 18 while the toner image is synthesized on the intermediate transfer member 18. Abuts only when cleaning.
[0028]
Next, the configuration of the paper feed system and the fixing device will be described.
The paper feed system includes a recording paper cassette 30, a paper feed roller 31, a paper transport path 32, a slip roller 33, a registration roller 34a, and a driven roller 34b thereof.
[0029]
The recording paper cassette 30 is a cassette for storing recording paper, and a maximum of 100 sheets can be loaded. A recording paper cassette presence / absence sensor, a recording paper size discrimination sensor, a recording paper presence / absence sensor, a recording paper remaining amount sensor (all not shown), and the like are disposed around the cassette.
[0030]
The paper feed roller 31 is a half-moon shaped roller, and sends the recording paper 28 from the recording paper cassette 30 to the paper transport path 32 one by one.
[0031]
A slip roller 33 is disposed in the middle of the paper transport path 32, and the recording paper 28 picked up by the paper feed roller 31 is transported to the registration roller 34 by the slip roller 33. When the leading edge of the recording paper 28 reaches the registration roller 34, the registration roller 34 is not rotating, and the recording paper 28 cannot move forward and slips at the slip roller 33 position.
[0032]
The registration roller 34 a and the driven roller 34 b temporarily stop and wait for the recording paper 28 to match the positions of the recording paper 28 and the composite image on the intermediate transfer body 18. During operation, the recording paper 28 is rotated in the direction of the paper transfer roller 26 by rotating together.
[0033]
Next, the configuration of the fixing device 35 will be described.
The fixing device 35 includes a heat roller 36, a pressure roller 37, a temperature sensor 38, and the like.
[0034]
The heat roller 36 is composed of a heater, an aluminum core, and silicon rubber having a thickness of about 0.5 mm, and heats the surface of the toner image transferred onto the recording paper 28 to soften and melt the toner.
[0035]
The pressure roller 37 is made of an iron shaft and silicon rubber having a thickness of about 3 mm. The pressure roller 37 sandwiches the recording paper 28 between the heat roller 36 and applies pressure. As the heat roller 36 and the pressure roller 37 are nipped and rotated, the toner image on the recording paper 28 is fixed on the recording paper 28 by heat and pressure to form a color image.
[0036]
The temperature sensor 38 is a temperature sensor such as a thermistor and detects the surface temperature of the heat roller 36. The output from the temperature sensor 38 is detected at an appropriate sampling period, the heater lighting time per unit time is controlled based on the detection result, and the specified temperature is always maintained.
[0037]
Electrophotography including those having the above-described configuration is generally sensitive to environmental fluctuations and the like, and for example, gradation characteristics change with time as the in-machine temperature rises. Ensuring gradation and securing gray balance when combining the three primary colors of cyan, magenta, and yellow are important technical issues for image forming apparatuses that perform full-color output. Various approaches have been taken.
[0038]
For example, the conventional image forming apparatus executes gradation correction at the initialization stage when the power is turned on. First, the initialization operation will be described in detail.
[0039]
When the power is turned on, the image forming apparatus checks the hardware such as a memory and the image forming apparatus, for example, whether the developing device, the fixing device 35 and the photosensitive member 1 are installed, and further detects an initial jam and the like. If there is no abnormality, the heater of the heat roller 36 of the fixing device 35 is turned on, and it waits until the heat roller temperature reaches a predetermined temperature. The predetermined temperature is a temperature at which the softening of the toner starts, and is about 100 ° C. When the surface temperature of the heat roller 36 reaches a predetermined temperature, the initialization operation is started.
[0040]
In the initialization operation, first, a driving motor (main motor) for the photosensitive member 1 and the intermediate transfer member 18, a driving motor for the sleeve roller 16, a scanner motor for rotating the polygon mirror in the exposure optical system 9, and a sheet conveying motor are driven. Confirm that the servo system functions normally. Next, at least the main motor is driven, the charger 8 and the static eliminator 14 are activated to start the initialization of the surface potential of the photoreceptor 1.
[0041]
Next, confirm the position of each component. First, the position of each developing device is confirmed. If, for example, the developing device 10K is in the developing position, the contact cam 17K is driven by a dedicated motor to return to the standby position. Next, the position of the paper transfer roller 26 is confirmed, and if it is at the paper transfer position, it is returned to the standby position. Further, the position of the intermediate transfer body cleaning device 27 is confirmed, and if it is separated from the intermediate transfer body 18, it is brought into contact with the intermediate transfer body 18. The intermediate transfer member cleaning device 27 is normally kept in contact with the intermediate transfer member 18 and kept in a cleaning state, and is separated from the intermediate transfer member 18 only when a monochrome image is synthesized. Of course, in these processes, if a return is not made despite issuing a command to return the above components to the standby position, the image forming apparatus stops initialization and outputs an error message to the display panel or the like. .
[0042]
Next, the developing unit is initialized. First, the separating cam 17C is rotated 180 ° to move the developing device 10C in the direction d3. After confirming that the developing device 10C is fixed at the developing position, the sleeve roller 16C is rotated. Since no developing bias is applied at this time (a latent image is not formed even if applied), the toner does not adhere to the photoreceptor 1.
[0043]
Each developing device detects the remaining amount of toner at the developing position. First, light from a light emitting element is entered from the outside through a lens into a developing device having transparent lenses on both sides. When light is detected by the light receiving element disposed on the side opposite to the light emitting element, it is determined that the toner in the developing device is insufficient. The light emitting element and the light receiving element are on one optical axis, and are arranged so that the optical axis passes through the lens portion when the developing device 10C is at the development position. Inside the developing device, the wiper attached to the toner agitating means cleans the lens at a constant period, thereby preventing the influence of dirt due to the toner. Since the lens cleaning member is connected to the rotational power of the sleeve roller 16C, it is necessary to rotate the sleeve roller 16C in order to detect the remaining amount of toner. This toner remaining amount detection method can detect the presence or absence of the developing device 10C when the developing device 10C is in the standby position (that is, the separation cam 17C is in the standby position). If there is no abnormality in the remaining toner detection result after the sleeve roller 16C has been rotated for a certain period of time, the contact cam 17C is rotated 180 ° again, and the developing device 10C is returned to the standby position. This completes the initialization for the developing device 10C.
[0044]
Thereafter, initialization is performed in the order of the developing unit 10M, the developing unit 10Y, and the developing unit 10K. There is a basis for the order of initialization of the developing units. Since the photosensitive member 1 is driven in the direction d1 during initialization, if the developing device is not initialized in the direction opposite to the driving direction, for example, when the high-voltage power supply malfunctions, toner is mixed between the developing devices. There is a risk.
[0045]
When the initialization of all the developing units is completed, the rotation of the driving source other than the sheet conveying motor that is the driving source of the heat roller 36 is stopped, the charger 8 and the static eliminator 14 are stopped, and the heat inside the fixing device is stopped. Warm-up is performed until the roller 36 reaches a prescribed temperature and can be fixed. Gradation correction is performed during this warm-up period.
[0046]
Hereinafter, the gradation correction operation will be described in detail.
When the warm-up period starts, the main motor is started again. However, at this time, the high voltage power source such as the charger 8 is not applied. After the intermediate transfer member 18 and the photosensitive member 1 reach a constant speed by starting the main motor, the intermediate transfer member 18 is rotated at least once to clean the intermediate transfer member 18. First, the density sensor 25 and its peripheral part will be described.
[0047]
11 is used for the description of the parts related to the entire configuration, and FIG. 12 is used for the detailed description of the periphery of the density sensor 25. FIG. 12 is a block configuration diagram around the density sensor in the conventional example. In FIG. 12, 18 is an intermediate transfer member, 25 is a density sensor, 40 is a CPU, 41 is a D / A converter, 42 is a RAM, and 56a and 56b are operational amplifiers.
[0048]
The density sensor 25 is a reflection type sensor arranged opposite to the intermediate transfer member 18, and the CPU 40 controls the light amount by changing the light emission side current of the reflection type sensor by setting a numerical value to the D / A converter 41. It has a possible configuration. A value that can be set in the D / A converter 41 is 6 bits, and a value of 0 to 63 can be set.
[0049]
The output of the density sensor 25 is input to the operational amplifier 56a and the operational amplifier 56b. The gain ratio between the operational amplifier 56a and the operational amplifier 56b is
1/2: 1
Is set to
[0050]
The output of each operational amplifier is input to a different A / D conversion port of the CPU 40, and the CPU 40 can originally detect the same output with two gains.
[0051]
When the image forming apparatus enters a warm-up period, a main motor (not shown) is activated to drive the photosensitive member 1 and the intermediate transfer member 18. However, at this time, the high voltage power source such as the charger 8 is not applied. After the photosensitive member 1 and the intermediate transfer member 18 reach a constant speed by starting the main motor, the intermediate transfer member 18 is cleaned at least once, and the intermediate transfer member 18 is cleaned.
[0052]
As the first stage of gradation correction, the light amount on the light emission side of the density sensor 25 is determined for each of the chromatic components (cyan, magenta, yellow) and the achromatic component (black). Hereinafter, the light emission amount adjustment of the density sensor will be described in detail with reference to FIG. The horizontal axis in FIG. 13 represents the number of rotation cycles of the intermediate transfer member 18, and the vertical axis represents the density sensor output obtained by A / D conversion, that is, density data recognized by the CPU 40.
[0053]
In a state where the intermediate transfer body 18 is completely cleaned, first, the adjustment target value 57 of the background density of the chromatic component is set to, for example, 1.25 v at an analog level, that is, “64” (= 1 as data after A / D conversion) .25v / 5.00v × 255). The CPU 40 sets a 6-bit median value (= “32”) in the D / A converter 41 (coloring component first cycle in FIG. 11), and sets the light emission quantity of the density sensor 25. The intermediate transfer member 18 is rotated once, and the detected values are accumulated while detecting the background density of the intermediate transfer member 18 in a predetermined sampling cycle (for example, 20 ms cycle).
[0054]
When the rotation of the intermediate transfer member 18 is completed, the accumulated value is divided by the number of samplings to calculate the average value 58 of the background density. This average value is compared with the background density adjustment target value 57 (= “64”).
[0055]
In the case of the coloring component first cycle in which “32” is set in the D / A converter 41 in FIG. 13, the average value 58 of the background density during one round of the intermediate transfer member exceeds the adjustment target value 57. It is determined that the light amount needs to be reset.
[0056]
In the second coloring component second cycle, “16” (= 32−16) is set in the D / A converter 41. The change width at this time is “16”. In the second coloring component cycle, since the average value of the background density is below the adjustment target value 57, it is necessary to reset the amount of light. The previous change width “16” is halved, and the current change width is “8”. Further, since the average value of the background density <the adjustment target value 57, it is determined that the light emission quantity of the density sensor should be increased.
[0057]
In the third coloring component cycle, “24” (= 16 + 8) is set in the D / A converter 41, and the above-described operation is repeated. Actually, if the difference between the average value of the background density and the adjustment target value 57 is equal to or less than the specified value, the current setting value of the D / A converter 41 is held in the memory, and the density sensor light emission amount setting at the time of measuring the color component is set. However, since the change width is halved in units of cycles and the light emission amount adjustment operation is terminated when the change width becomes 0, the above-described operation does not become an infinite loop. As the measurement cycle proceeds, the change width for the setting of the D / A converter 41 becomes smaller and the setting value converges.
[0058]
Next, the light emission amount of the density sensor for the achromatic component is determined. This process is almost the same as in the case of the color component, but the background density adjustment target value 59 is, for example, 3.0 v at the analog level, that is, “153” (= 3.00 v / 5.00 v as the data after A / D conversion). × 255), a value higher than the target value of the chromatic component is set.
[0059]
The CPU 40 sets a 6-bit median value (= “32”) in the D / A converter 41 (achromatic color component first cycle in FIG. 13), and sets the light emission amount of the density sensor 25. The intermediate transfer member 18 is rotated once, and the detected values are accumulated while detecting the background density of the intermediate transfer member 18 in a predetermined sampling cycle (for example, 20 ms cycle).
[0060]
When the rotation of the intermediate transfer member 18 is completed, the accumulated value is divided by the number of samplings to calculate the average value 60 of the background density, and the average value of the background density and the adjustment target value 59 of the background density (= “153”). )). In FIG. 3, in the case of the achromatic color component first cycle in which “32” is set in the D / A converter 41, the average value 60 of the background density during one round of the intermediate transfer member is less than the adjustment target value 59. It is determined that resetting is necessary.
[0061]
In the second achromatic color component second cycle, “48” (= 32 + 16) is set in the D / A converter 41. The change width at this time is “16”. In the second cycle of the achromatic color component, the average value of the background density is lower than the adjustment target value 59, so that it is necessary to reset the light amount. The previous change width “16” is halved, and the current change width is “8”. Since the average value of the background density is smaller than the adjustment target value 59 this time, it is determined that the amount of light emitted from the density sensor should be increased.
[0062]
In the third achromatic color component cycle, “56” (= 48 + 8) is set in the D / A converter 41, and the above-described operation is repeated. Actually, if the difference between the average value of the background density and the adjustment target value 59 is equal to or less than the specified value, the current setting value of the D / A converter 41 is held in the memory, and the density sensor emission light amount setting when measuring the achromatic color component However, since the change width is halved in units of cycles and the light emission amount adjusting operation is terminated when the change width becomes 0, the above-described operation does not become an infinite loop. As the measurement cycle progresses, the change width for the setting of the D / A converter 41 becomes smaller and the setting value converges.
[0063]
With the above-described operation, the light emission amount of the density sensor 25 for the chromatic component and the achromatic component is determined.
[0064]
When different light emission amounts are determined for the chromatic component and the achromatic component, the second stage of gradation correction is entered.
[0065]
In the second stage, the saturation density of each color toner is detected.
The saturated density refers to a limit density at which the density does not increase even when toner is further superimposed. In general, when monochromatic toner layers are successively stacked on a recording sheet, the toner density increase curve gradually becomes gradual. Finally, even if toner layers are further stacked, the toner density does not increase and becomes saturated. Similarly, the output of the density sensor 25 when the same single color toner is superimposed on the intermediate transfer member 18 is also saturated.
[0066]
First, a test pattern for detecting a saturated concentration will be described. FIG. 14 shows a test pattern for detecting saturation concentration. In order to detect the saturation density, the image data is set to the maximum value (FFH). There are a total of two test patterns. Black and magenta saturation densities are detected at the position of the saturation density detection pattern 61, and yellow and cyan saturation densities are detected at the position of the saturation density detection pattern 62. Reference numeral 63 denotes a driving direction of the intermediate transfer member 18.
[0067]
Next, a process of obtaining a saturated density by synthesizing a single color toner of the same color a plurality of times on the intermediate transfer member 18 will be described.
[0068]
First, rotation of the polygon mirror in the exposure optical system 9 is started. The photosensitive member 1 is driven in the driving direction d1, and the intermediate transfer member 18 is driven in the driving direction d2. Furthermore, rotation of the drive source of the sleeve rollers 16K to 16C inside the developing devices 10K to 10C is started. Further, the intermediate transfer member cleaning device 27 is separated from the intermediate transfer member 18 at this time so that the toner image can be superimposed on the intermediate transfer member 18 a plurality of times.
[0069]
Immediately after the activation of each drive source, a high voltage of about −4000 V to −5000 V is applied to the charging wire in the charger 8 connected to the high voltage power source to cause corona discharge, and −700 V is applied to the grid in the charger 8. This is applied to uniformly charge the surface of the photoreceptor 1 to about -700V. Further, the static eliminator 14 is operated to apply a high voltage of about +1000 V to the intermediate transfer roller 12.
[0070]
When the conveyance speed between the intermediate transfer member 18 and the photosensitive member 1 reaches a constant speed, the photosensitive member position detection sensor 6 starts detecting the photosensitive member position detection mark 5, and the intermediate transfer member position detection sensor 23 further detects the intermediate transfer member position. Detection of the detection mark 22 is started. Based on the detection time difference between the photosensitive member position detection mark 5 and the intermediate transfer member position detection mark 22, the intermediate transfer member position detection mark 22 that avoids the joint 7 of the photosensitive member 1 and can form an image in the shortest time is selected. Then, a delay time from when the selected intermediate transfer member position detection mark 22 is detected to when the image forming process is actually started is calculated. In the subsequent image formation, the intermediate transfer body position detection mark 22 selected at this time is used as the image formation start reference for all colors.
[0071]
When the intermediate transfer body position detection mark 22 selected in the above-described procedure is detected by the intermediate transfer body position detection sensor 23, a photosensitive density is detected based on saturation density detection pattern data incorporated in the image forming apparatus after a predetermined time has elapsed. An electrostatic latent image of the test pattern shown in FIG. 14 is formed on the body 1. After a predetermined time has elapsed, the black developing device 10K comes into contact with the photoreceptor 1, and the latent image at the position of the saturation density detection pattern 61 in FIG. When the development at the position of the saturation density detection pattern 61 is completed, the developing device 10K returns to the standby position, and then the magenta development device 10M comes into contact with the photosensitive member 1, and the position of the saturation density detection pattern 62 in FIG. Visualize the latent image. In this way, two color test patterns can be simultaneously formed by contacting and separating the developing devices of different colors while the photosensitive member 1 goes around.
[0072]
The visualized test pattern is transferred to the intermediate transfer member 18 and conveyed to the position of the density sensor 25. Immediately before the saturation density detection pattern 61 reaches the position of the density sensor 25, the CPU 40 sets the amount of emitted light when reading the achromatic component in the D / A converter 41, and outputs the output of the density sensor 25 to the black toner image. Start reading. When reading the black toner density, the CPU 40 selects the A / D conversion port of the operational amplifier 56b (gain = 1) in FIG. The output of the density sensor 25 is read into the CPU 40 and stored in the RAM 42 at a predetermined sampling period.
[0073]
After reading a predetermined number of times, the CPU 40 sets the amount of emitted light when reading the chromatic component in the D / A converter 41 and starts reading the output of the density sensor 25 for the magenta toner image. When reading the magenta toner image, the CPU 40 selects the A / D conversion port of the operational amplifier 56a (gain = 1/2) in FIG. The output of the density sensor 25 is read into the CPU 40 and stored in the RAM 42 at a predetermined sampling period.
[0074]
The reading results of the intermediate transfer body 18 on which the black and magenta saturation density detection patterns are thus formed are stored in the RAM 42 in time order. The reason why the A / D conversion port of the CPU 40 is changed between black and magenta is that when the color component density approaches a saturation state, the normal potential (= 1) exceeds the reference potential (5 V) of the A / D conversion port of the CPU. is there. In other words, the gain is taken into the CPU 40 with a gain of 1/2 and is doubled by software. With this method, the reading accuracy is lowered, but since the accuracy in visual characteristics is low in a high density region such as a saturated density, such an error does not cause a problem.
[0075]
When the reading of the first layer is completed, the CPU 40 totals the reading results from the addresses of the RAM 42 corresponding to the positions of the saturated density detecting pattern 61 and the saturated density detecting pattern 62, and obtains the first layer density data for each color in the RAM 42. Store.
[0076]
Images are formed in the same manner for the second and subsequent layers. The saturation density detection patterns for the second and subsequent layers are synthesized at the same position as the first layer on the intermediate transfer member 18, the density is measured by the density sensor 25, and stored in the RAM 42.
[0077]
When the density measurement for the second layer is completed, the density data for the first layer and the density data for the second layer are compared. When the ratio of these density data does not satisfy the predetermined range, the CPU 40 determines that the transfer from the photosensitive member 1 to the intermediate transfer member 18 is abnormal. The absolute value of the density data converges as the number of layers increases. However, when a transfer failure occurs, the density increase rate from the first layer to the second layer becomes very small. Since the toner amount inside the developing device is determined in advance by the remaining amount detecting means shown in the conventional example, a transfer failure can be detected correctly. When a transfer failure occurs, not only gradation correction but also normal printing becomes defective, so the CPU 40 immediately stops the image forming apparatus and displays an error message on the display device. In this embodiment, the transfer failure is detected based on the density increase rates of the first and second layers. However, since the background density is tuned to some extent, the first level density data itself can be determined to some extent. is there. Further, the transfer failure can be determined by combining the density data of each layer and the density increase rate.
[0078]
When the single-layer images are combined as described above, the toner density on the intermediate transfer member 18 is saturated by combining about four layers. The output of the density sensor 25 at this time is obtained for each black and magenta and stored in the RAM 42 as a dark reference.
[0079]
When the saturation density is detected, the intermediate transfer member cleaning device 27 moves to the contact position, and the intermediate transfer member 18 is cleaned.
[0080]
When the black and magenta dark standards are detected as described above, the yellow and cyan dark standards are detected next.
[0081]
When the selected intermediate transfer member position detection mark 22 is detected by the intermediate transfer member position detection sensor 23, the image is displayed on the photosensitive member 1 based on the saturation density detection pattern data incorporated in the image forming apparatus after a predetermined time has elapsed. An electrostatic latent image of the test pattern shown in FIG. 11 is formed. After a predetermined time has elapsed, the yellow developing device 10Y comes into contact with the photosensitive member 1, and the latent image at the position of the saturation density detection pattern 61 in FIG. When the development at the position of the saturation density detection pattern 61 is completed, the developing device 10Y returns to the standby position, and then the cyan development device 10C comes into contact with the photosensitive member 1, and the position of the saturation density detection pattern 62 in FIG. Visualize the latent image.
[0082]
The visualized test pattern is transferred to the intermediate transfer member 18 and conveyed to the position of the density sensor 25. Immediately before the saturation density detection pattern 61 reaches the position of the density sensor 25, the CPU 40 sets the amount of emitted light when reading the chromatic component in the D / A converter 41, and the output of the density sensor 25 for the yellow and cyan toner images. Start reading. At this time, the CPU 40 selects the A / D conversion port of the operational amplifier 56a (gain = 1/2) in FIG. The output of the density sensor 25 is read into the CPU 40 and stored in the RAM 42 at a predetermined sampling period.
[0083]
The reading results of the intermediate transfer body 18 on which the yellow and cyan saturation density detection patterns are thus formed are stored in the RAM 42 in time order.
[0084]
When the reading of the first layer is completed, the CPU 40 totals the reading results from the addresses of the RAM 42 corresponding to the positions of the saturated density detecting pattern 61 and the saturated density detecting pattern 62, and obtains the first layer density data for each color in the RAM 42. Store.
[0085]
In the second and subsequent layers as well, images are formed in the same manner, synthesized on the intermediate transfer member 18, the density is measured by the density sensor 25, and stored in the RAM.
[0086]
Subsequent operations are the same as when the saturation density of black and magenta toner is detected, and thus the dark reference of yellow and cyan is detected.
[0087]
When the dark reference for each color is detected as described above, the gradation correction is in the third stage. In the third and subsequent stages, the intermediate transfer body cleaning device 27 is in contact with the intermediate transfer body 18 and is always cleaned.
[0088]
In the third stage, the light intensity of the density sensor 25 is switched to two settings at the time of measuring the chromatic component and at the time of measuring the achromatic component, and the background density of the intermediate transfer body 18, that is, the highlight reference is measured. Since image formation is already possible, the image forming apparatus waits for the intermediate transfer body position detection mark 22 to detect the selected intermediate transfer body position detection mark 22 and then the image forming apparatus proceeds to the third stage of gradation correction. To do.
[0089]
When the selected intermediate transfer body position detection mark 22 is detected by the intermediate transfer body position detection sensor 23, the CPU 40 sets the light emission amount when reading the chromatic component to the D / A converter 41 after a predetermined time has passed, and the density Reading of the output of the sensor 25 is started. The output of the density sensor 25 is read into the CPU 40 at a predetermined sampling cycle. The CPU 40 immediately stores the read result in the RAM 42. For example, assuming that the image area of the intermediate transfer member 18 is 370 mm, the conveyance speed is 100 mm / s, and the sampling period is 10 ms, 370 pieces of data are stored in the RAM 42 while the intermediate transfer member 18 makes one round.
[0090]
When the background density measurement of the intermediate transfer body 18 is completed under the setting of the light emission amount for the chromatic component, the CPU 40 sets data in the D / A converter 41 and measures the light emission amount of the density sensor 25 when measuring the achromatic color component. And waiting for detection of the selected intermediate transfer member position detection mark 22. When the intermediate transfer member position detection mark 22 is detected again by the intermediate transfer member position detection sensor 23, the background density of the intermediate transfer member 18 is set under the light emission amount setting for the achromatic component, just as in the case of the chromatic component. And the result is stored in the RAM 42. When the background density measurement of the intermediate transfer body 18 is completed under the setting of the light emission amount of the achromatic component, the third stage of gradation correction is completed.
[0091]
Next, the fourth-stage maximum density correction will be described. As described above, the density on the sheet of the image forming apparatus changes with time due to environmental changes, and the density value corresponding to the maximum value (FFH) of the image data is not constant. For this reason, the development bias is controlled to ensure the target maximum density, and the correction pattern shown in FIG. 21 is prepared for each color (the drawing data of each pattern is constant and FFH). Then, while forming the pattern on the photoconductor, the developing bias is changed from the minimum (-125 V) to the maximum (-350 V) at each pattern position to visualize the 10-level density pattern. The density value detected by the sensor 25 is recognized by the CPU 40 and stored in the RAM 42 in accordance with a density detection algorithm described later. Then, the density of each pattern is checked, and a development bias value corresponding to the target maximum density (for example, reflection density 1.5) is selected.
[0092]
Upon completion of the fourth stage, the fifth stage is entered. In the fifth stage, the density of the test pattern having a gradation formed on the intermediate transfer member 18 is detected for each color, and the dark standard and the highlight standard obtained in the third stage are used to determine the density of the image forming apparatus. Create a table to correct the γ characteristics.
[0093]
FIG. 20 shows a test pattern used in the fifth stage. Test patterns are formed when the power is turned on or when appropriate conditions are met, so even if the pattern area is physically degraded by many times the same pattern formation, image quality degradation is not easily noticeable. In addition, it is formed at the end of the image area. There are a total of 10 test patterns, and image data is set in advance so as to form different density patterns. For example, the density is set so that the density increases in order from the top of the image, such as 10H in hexadecimal representation and 20H in the next pattern.
[0094]
In the intermediate transfer body 18, the test pattern is formed at the same position for each color, and the image data is also the same. However, each color image is formed by using different screen angles depending on the color. The screen angle for printing and the screen angle for gradation correction are common to each color.
[0095]
Next, general characteristics when the density sensor 25 detects the toner of the chromatic component and the achromatic component formed on the intermediate transfer member 18 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an output example of the density sensor 25 for the tone correction test pattern of the chromatic components (cyan, magenta, yellow) and the achromatic component (black).
[0096]
For simplicity, it is assumed that the output when the density sensor 25 detects the intermediate transfer member 18 in the absence of toner indicates the center of the graph. In addition, it is assumed that the patterns of the chromatic component and the achromatic component are determined in advance so that the density increases in order from the top.
[0097]
In the case of a chromatic component, the output of the density sensor 25 increases as the density of the tone correction test pattern increases. Strictly speaking, each color has different characteristics, but there is no difference in that the output of the density sensor 25 monotonously increases as the pattern density increases.
[0098]
On the other hand, when an achromatic component pattern is detected under the same conditions, the output of the density sensor 25 monotonously decreases as the pattern density increases. A major feature is that the value changes in a different direction across the center of the graph, that is, the background level of the intermediate transfer body 18 between the chromatic component and the achromatic component as the pattern density increases.
[0099]
The intermediate transfer body 18 which is a dielectric is black because carbon is dispersed, but the surface is smooth and has a certain degree of reflectance. When detecting a chromatic component, both the reflectance of the toner and the light scattering increase, and the density sensor output increases monotonously. On the other hand, the characteristic with respect to the achromatic component is that the output of the density sensor monotonously decreases because the irradiation light from the density sensor is absorbed by the toner surface in accordance with the pattern density.
[0100]
When the selected intermediate transfer member position detection mark 22 is detected after the second stage of gradation correction, a test pattern is formed on the photosensitive member 1 based on density data built in the image forming apparatus after a predetermined time has elapsed. Electrostatic latent image is formed. The components necessary for image formation such as each high voltage have already been activated, and preparation for image formation is ready at this point.
[0101]
Since the image forming process proceeds based on the selected intermediate transfer body position detection mark 22, the subsequent operation is based on the detection of the selected intermediate transfer body position detection mark 22.
[0102]
After a predetermined time has elapsed, the black developing device 10K comes into contact with the photosensitive member 1 to visualize the gradation correction test pattern. The visualized black test pattern is transferred to the intermediate transfer member 18 and conveyed to the density sensor 25.
[0103]
Further, after a predetermined time elapses, the CPU 40 sets the light emission amount when reading the achromatic color component to the D / A converter 41 and starts reading the output of the density sensor 25. The output of the density sensor 25 is read into the CPU 40 at a predetermined sampling cycle. Reading is performed on the entire image area, and the CPU 40 immediately stores the reading result in the RAM 42.
[0104]
When the density measurement of the achromatic component test pattern is completed as described above, the CPU 40 sets the light emission amount when reading the chromatic component to the D / A converter 41, and the selected intermediate transfer member position detection mark 22 is displayed. Wait for it to be detected again. Thereafter, cyan, magenta, and yellow test patterns are formed each time the intermediate transfer body position detection mark 22 is detected using the same image data as black, and stored in the RAM 42 as in the case of black.
[0105]
As described above, since the intermediate transfer member cleaning device 27 is in contact with the intermediate transfer member 18 at this time and the intermediate transfer member 18 is always cleaned, the density sensor 25 can read the gradation correction pattern for each color.
[0106]
In this way, the background density of the intermediate transfer body 18 in the setting of the achromatic component light quantity, the density detection result of the test pattern of the achromatic component, and the background density of the intermediate transfer body 18 in the light quantity setting of the chromatic component, each test of cyan, magenta, and yellow. Pattern density detection results are stored in the RAM 42, respectively. Since this data is simply obtained by acquiring the output of the density sensor 25 in order of time, when the test pattern forming / reading operation is completed, the image forming apparatus stops all the operations of the motors, the charger 8 and the like, and the data Process.
[0107]
Since all the data in the RAM 42 is obtained based on the detection of the same intermediate transfer body position detection mark 22, the background density and the test pattern reading start point are those at the same point of the intermediate transfer body 18. In addition, since the time from when the intermediate transfer member position detection mark 22 is detected until the CPU 40 starts taking in the output of the density sensor 25 is determined, the reading result corresponding to each test pattern position can be easily obtained. can get. First, the values of eight points are summed for one test pattern, and this average value is used as the density value of one pattern. In this way, the background density and toner density at each pattern position in the achromatic color component light quantity setting, and the background density and cyan, magenta, and yellow toner density at each pattern position in the chromatic color component light quantity setting can be obtained.
[0108]
When the density measurement of the tone correction test pattern for each color is completed, a tone correction table is created using the dark reference obtained in the second stage and the highlight reference obtained in the third stage. Hereinafter, for the sake of simplicity, data processing of black (achromatic component) and cyan (color component) will be described. Data processing for magenta and yellow is the same as for cyan (however, the dark criteria use independent values). Each pattern position is n (n = 0 to 9), and the background density (highlight standard) of the intermediate transfer member 18 at the position of n is HL_K [n] for black and HL_CMY [n] for cyan. The toner density of the gradation pattern is D_C [n] for cyan, and D_K [n] for black (D means Density). Further, the black dark reference is DK_K, and the cyan dark reference is DK_C (DK means dark, because there is no array element because the dark reference is independent of the pattern position).
[0109]
First, data processing for black will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the density measurement result of each black pattern, the highlight standard, the dark standard, and data processing.
[0110]
The black data processing is performed using the dark reference DK_K, the density data D_K [n] for each pattern, and the highlight reference HL_K [n].
First for all n
DIF [n] = HL_K [n] −D_K [n]
And DIF [n] is defined as the true density level.
[0111]
Then for all n
DL [n] = HL_K [n] −DK_K
And DL [n] is defined as the dynamic range for each pattern.
[0112]
Next, DIF [n] is normalized to 8 bits with respect to DL [n]. That is, the normalized value NM [n] is set for each pattern.
NM [n] = DIF [n] * 255 / DL [n]
Calculate based on
[0113]
Further, the normalized data is converted into the density on the recording paper. For the density conversion, a density conversion table acquired experimentally in advance is used.
[0114]
The black density conversion table will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a graph showing the contents of the black density conversion table. 18, the horizontal axis is a value obtained by normalizing the output of the density sensor 25 for each pattern based on the above-described method, and the vertical axis is the density (Macbeth density) when the same pattern is formed on the recording paper.
[0115]
These tables are samples in which the gradation correction pattern and saturation density detection pattern formed on the intermediate transfer body 18 are detected by the density sensor 25, and the normalized data and the same pattern are transferred and fixed on the recording paper. If there is, you can easily get it.
[0116]
In the density conversion table for black, since the density on the recording paper with respect to the normalized value changes abruptly in the middle to high density range, the detection accuracy decreases as the density of the test pattern increases. This characteristic can be considered to be the so-called reflectance-to-density conversion characteristic itself.
[0117]
In full-color images, black is used in an auxiliary manner, and human visual characteristics become less sensitive to density differences at higher density areas, so deterioration in accuracy at higher density areas is not a problem.
[0118]
Next, data processing for cyan will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the density measurement result of each pattern of cyan, the highlight standard, the dark standard, and data processing.
[0119]
The cyan data processing uses density data D_C [n] for each pattern, highlight reference HL_CMY [n], and dark reference DK_C.
First for all n
DIF [n] = D_C [n] -HL_CMY [n]
And DIF [n] is defined as the true density level.
[0120]
Then for all n
DL [n] = DK_C-HL_C [n]
And DL [n] is defined as the dynamic range for each pattern.
[0121]
Next, DIF [n] is normalized to 8 bits with respect to DL [n]. That is, the normalized value NM [n] is set for each pattern.
NM [n] = DIF [n] * 255 / DL [n]
Calculate based on
[0122]
Further, the normalized data is converted into the density on the recording paper. For the density conversion, a density conversion table acquired experimentally in advance is used.
[0123]
The density conversion table will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a graph showing a cyan density conversion table. In the figure, the horizontal axis is a value obtained by normalizing the output of the density sensor 25 for each pattern based on the above-described method, and the vertical axis is the density (Macbeth density) when the same pattern is formed on the recording paper.
[0124]
These tables are samples in which the gradation correction pattern and saturation density detection pattern formed on the intermediate transfer body 18 are detected by the density sensor 25, and the normalized data and the same pattern are transferred and fixed on the recording paper. If there is, you can easily get it. If the highlight standard and the dark standard are uniquely determined in the measurement system, the shapes of these graphs hardly change, and the density on the recording paper can be correctly predicted from the normalized data.
[0125]
Since the density conversion table is a table for converting the output of the density sensor 25 to the image density on the recording paper, it includes paper transfer characteristics and fixing characteristics when the toner image is transferred to the paper. Therefore, when the sheet transfer characteristic varies depending on the environment and degrades the gradation, the influence can be absorbed by changing the conversion characteristic of the density conversion table according to the environmental parameter or the like.
[0126]
The method for detecting the image density from the output of the density sensor 25 has been described above. On the other hand, the data of the tone correction test pattern, that is, the input is a predetermined value and is known. The relationship between the input data and the density on the recording paper is nothing but the γ characteristic of the image forming apparatus.
[0127]
Therefore, if the relationship of the input data with respect to the density on the recording paper is obtained, an inverse function (tone correction table) of the γ characteristic can be obtained.
[0128]
Next, the relationship between the image data and the gradation correction table will be described with reference to FIG.
The CPU 40 transfers the created gradation correction table to the SRAM 51.
[0129]
When the image data 53 output from the controller 52 accesses the address of the SRAM 51, the image data whose gradation is corrected is output from the SRAM 51 to the laser driver 54. The laser driver 54 performs pulse width modulation according to the image data, and causes the laser diode 55 to emit light. By accessing the gradation correction table, for example, when image data 53 of equal steps is output from the controller 52, the γ characteristic of the image forming apparatus is canceled by the gradation correction table which is an inverse function, and the image on the recording sheet is displayed. The density is also an equal step. The above operation ensures the gradation of the image.
[0130]
[Problems to be solved by the invention]
However, the image forming apparatus described as the conventional example has the following problems to be solved.
[0131]
In other words, the tone correction interval is long, such as once after the power switch is turned on, or once every hundreds or thousands of printed pages. There was a problem that it was impossible to follow a physical change, that is, a change in gradation. As is well known, the electrophotographic process has a process condition set value due to long-term environmental fluctuations, deterioration of characteristics over time of components (photosensitive members, intermediate transfer members, etc.) and materials (toners, etc.). As a result, there is a change in characteristics from a short-term viewpoint, that is, self-heating of electronic components, etc., and the internal temperature of the machine is greatly different between printing and non-printing. Due to the temperature characteristics of each of the components, the gradation is changed.
[0132]
The former can be solved by performing gradation correction according to the conventional technique, but if the conventional technique is used for the latter problem, it takes a very long time to obtain correction data. This is because in order to acquire the reference density data of each color and the data of the test pattern for gradation correction, it is necessary to rotate the photosensitive member and the intermediate transfer member. If this operation is performed for each color, for example, the process speed is 96 mm / sec. In the case of a machine, there is an experimental value that it takes about 3 minutes. If this operation is performed within a short period, for example, even for a single print, there is a possibility that a gradation correction operation may be performed before that, which is quite realistic from the viewpoint of practicality and responsiveness of the computer terminal. No. In addition, since about ten patches of the tone correction test pattern are required, the toner consumption increases (running cost increases) and the scattering in the apparatus increases.
[0133]
On the other hand, in the conventional example, the developing bias is controlled as a means for ensuring the target maximum density. In general, the constants of various parameters of the development process (development bias, toner layer thickness, charge amount, peripheral speed ratio, etc.) are in a trade-off relationship with each other, and these are optimally designed to obtain target development characteristics. It is like. That is, changing the development bias means that the development start condition with respect to the surface potential of the photosensitive member always changes, and the optimization balance is destroyed. For example, the solid density has a problem in the reproducibility of fine lines even if there is no problem in the image quality. Furthermore, since the relationship between the surface potential of the photosensitive member and the developing bias is constantly changed, problems such as fogging occur when an excessive bias value is set.
[0134]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention In an image forming apparatus for expressing gradation by performing pulse width modulation for each unit pixel period, a latent image forming unit for forming a latent image of a test pattern on a photosensitive member, and a developing unit for developing the latent image And an intermediate transfer body that synthesizes and holds the visualized toner image, and a density sensor that detects the density of the test pattern, and performs gradation correction based on the output value of the density sensor. The latent image forming means sensitizes a plurality of test patterns for one type of color immediately after power-on or during initialization, and for one type of color immediately before printing starts. Form on the body The configuration.
[0135]
The above means makes it possible to perform gradation correction without impairing responsiveness even when a correction operation request is made, for example, for single-sheet printing, and can sufficiently follow changes in characteristics of a short period of an electrophotographic process.
[0136]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0137]
FIG. 1 shows a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Since this is a printing operation similar to the conventional example, a series of explanations from initialization to fixing will be omitted. Also, since the algorithm for recognizing the toner density on the intermediate transfer member is the same as in the conventional example, this is also omitted.
[0138]
First, as a first stage, after the machine is turned on, idling of the fixing device is started, and a data acquisition operation for gradation correction is performed in parallel. The correction operation performed at this stage is divided into light emission quantity value setting, reference density acquisition, maximum density correction, gradation characteristic data acquisition, and density conversion table creation. In the present invention, the maximum density correction operation is different from the conventional example. Describe. Here, in the conventional example, the setting value of the developing bias greatly moves due to a change in process characteristics. However, in the present invention, the developing bias is a predetermined fixed value. As described above, the constants of various parameters of the development process are optimized, the values are determined, and the target development characteristics are obtained. That is, as described above, changing the development bias means that the development start condition with respect to the surface potential of the photosensitive member always changes, and for example, the solid density improves the reproducibility of fine lines even if there is no apparent image quality problem. The problem comes out. Further, since the relationship between the surface potential of the photosensitive member and the developing bias always changes, problems such as fogging occur when an excessive bias value is set. That is, an object of the first embodiment of the present invention is to secure a constant density by controlling the maximum value of the ON /) FF duty ratio of the laser beam against the density fluctuation due to the change in process characteristics.
[0139]
The maximum density correction is controlled such that the sheet reflection density of the image forming apparatus with respect to the maximum density level of the image information from the upstream host always sounds constant. A test pattern used for this correction is shown in FIG. It is shown in 2. Since the test pattern is formed when the power is turned on or when appropriate conditions are met, even if the pattern area is physically deteriorated by the same pattern formation many times, the image quality deterioration is hardly noticeable visually. Thus, it is formed at the end of the image area. There are a total of 10 test patterns, and image data is set in advance so as to form different density patterns.
[0140]
For example, the top pattern is set to increase in density from the top of the image, such as A0H in hexadecimal representation and the next pattern is B0H, and the maximum value is FFH. The test pattern is visualized on the photosensitive member for each color, further transferred onto the intermediate transfer member, and detected as a reflected light amount value by the density sensor 25. Since the reflected light amount value can be converted into the on-paper image density as described above, the CPU 40 can accurately recognize the density value. Also in the present invention, as in the conventional example, a well-known pulse width modulation for controlling the time within the unit pixel period of the laser beam is used as a method for expressing the density of the image (a configuration example is shown in FIG. 3).
[0141]
That is, the image data value, the ON /) FF duty ratio of the laser beam, and the density on the paper are correlated. Therefore, the density value, laser ON / OFF duty ratio, and image data value of the test pattern are represented as shown in FIG. 4, for example, when the target maximum density value is 1.5, the corresponding image data value, laser The ON /) FF duty ratio of light (this is called the maximum duty ratio) is uniquely determined (in FIG. 4, CCH, 80% is the set value). In other words, if laser scanning is performed at a laser ON / OFF duty ratio of 80%, the on-paper density of 1.5 can always be maintained unless the process characteristics change. Then, CCH is set as the maximum value of the gradation correction test pattern used in the next gradation characteristic acquisition operation, and ten patches having lower densities are sequentially formed, and gradation characteristic data of the image forming apparatus is acquired. It will be a thing. In the following, a gradation correction table is created in the same manner as in the conventional example, but it is necessary to note that the development data (00H to FFH) from the controller 52 corresponds to 00H to CCH (see FIG. 5). ).
[0142]
Now, after the warm-up of the fixing device is completed, the image forming apparatus is ready for printing. As a general method of using an image forming apparatus, printing may be performed immediately after the warm-up is completed, or a printing may be waited for a long time. During this period, as described above, the transition of the environmental temperature and other state transitions of various variable parameters are not uniquely determined, and the image forming apparatus has a slight displacement due to the temperature characteristics of the apparatus constituent members and electrical noise. The gradation characteristics will fluctuate.
[0143]
Next, the printing operation is shifted to the second stage, and gradation correction according to another embodiment of the present invention is started. Here, full-mode gradation correction is performed immediately after the power is turned on as described above, and shortened gradation correction is performed between printings after the warm-up of the device or immediately before starting printing. I will call it. In the following, a detailed description will be given of a case where the correction operation is performed at predetermined time intervals during the daily usage time of the image forming apparatus as an embodiment of the shortened gradation correction.
[0144]
As the correction pattern, patches of each color as shown in FIG. 6 are prepared, visualized within one rotation period of the photosensitive member, and transferred onto the intermediate transfer member following the same transfer process as in the conventional example. The The transferred toner image is detected by the density sensor, and the density value at that time is recognized by the CPU 40.
[0145]
Here, the image data value of the patch of each color is determined in advance, and the ON / OFF maximum duty ratio of the laser beam of the previous correction result, for example, 80% (CCH in image data value) is set. In the previous gradation correction, the density value corresponding to this value corresponds to the target maximum density value. However, when the characteristics of the electrophotographic process change, the density value naturally shifts. If the density value drops from 1.5 to 1.2, a correlation table as shown in FIG.
[0146]
In this figure, the CPU 40 recognizes that the current on-paper density corresponding to the image data value CCH is 1.2. In particular, in the middle and high density regions, the image data value (that is, the ON / OFF duty ratio of the laser beam) and the density on the paper are in a proportional relationship, so the image data value corresponding to the target maximum density is FFH (that is, the laser beam ON /). It can be predicted that the FF duty ratio is 100%. A new gradation correction table can be created by weighting the previously created gradation correction table data with the value of FFH / CCH. In this embodiment, only one small toner patch is printed for each color, so that the current gradation characteristics can be predicted, toner consumption is hardly a problem, frequent correction operations are possible, and the level changes in a short time. It can follow tonal characteristics in real time.
[0147]
As a third embodiment of the present invention, in a normal printing operation, a toner image of each color is formed for each cycle of the photoconductor. In a gradation correction operation, each color developer is installed within one cycle of rotation of the photoconductor. It is necessary to pay attention that the abutting operation is performed and the transfer process is completed for each color in one rotation cycle of the intermediate transfer body 18. This series of correction operation time varies depending on the configuration and process speed of the device. For example, in the case of a device with a process speed of 210 mm / s, there is data that it will be completed in about 5 seconds. It does not get in the way of complicated printing requests. When this correction operation is completed, the image forming apparatus waits for a print request signal (sequence is shown in FIG. 8).
[0148]
As a fourth embodiment, when this type of image forming apparatus is used as a terminal of a host computer, it is configured as shown in FIG. 9 and a sequence operation as shown in FIG. 10 is performed. That is, image information (code data) created on the host computer is decoded on the controller 52 and developed into time-series image data. The time required for this development varies depending on the performance of the CPU on the controller, but is about 10 seconds for a large amount of information such as a natural image and about 10 seconds for text data with a small number of characters. For this reason, if the correction operation is performed during the development of the image data by the controller, normal printing can be started without affecting the first print time of the image forming apparatus. In other words, if the shortened gradation correction is activated by the correction start signal from the controller 52 simultaneously with the start of the image data development, the correction operation is always completed before the end of the image data development (that is, before the print request signal becomes active). Because. This means that the correction operation can be performed every time one sheet is printed, and quick correction can be made even for subtle gradation changes within a short time.
[0149]
As a fifth embodiment, the combined use of full mode gradation correction and shortened gradation correction will be described. As described above, full-mode gradation correction is started immediately after the power is turned on, and has the role of accurately grasping the characteristics of the electrophotographic process of the apparatus. For this reason, since processes such as sensor tuning, maximum density correction, and gradation data acquisition are performed, there is an aspect that the operation time becomes long and the operation cannot be performed frequently. On the other hand, the shortened tone correction is a role sharing that corresponds to a relatively small tone change that changes in a short time, and since the tone change is predicted from a minimum amount of information (that is, one toner patch), It cannot be expected that there will be a big change in the image and the complete gradation characteristics. In other words, sufficient correction cannot be obtained by correcting only one of the two, and the two are in a complementary relationship. In other words, perfect gradation correction can be performed for the first time by creating an accurate gradation correction table at that time by full mode gradation correction and updating the table data by shortened gradation correction.
[0150]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to perform gradation correction without impairing responsiveness to a correction operation request in single-sheet printing, and sufficiently follow changes in characteristics of long and short periods of an electrophotographic process. It becomes like this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a pattern for maximum density correction.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of PWM modulation
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between image data and density on paper.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of characteristics of a gradation correction table.
FIG. 6 is a diagram showing a shortened gradation correction pattern according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing an algorithm for concentration prediction in the second embodiment;
FIG. 8 is a diagram showing operation timing in the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing function blocks in the fourth embodiment;
FIG. 10 is a diagram showing operation timing in the fourth embodiment.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus in a conventional example.
FIG. 12 is a block configuration diagram around a density sensor in a conventional example.
FIG. 13 is a diagram showing light emission amount adjustment of a density sensor in a conventional example.
FIG. 14 is a diagram showing a saturation density detection pattern used in a conventional example.
FIG. 15 is a diagram illustrating an output example of a density sensor with respect to a tone correction test pattern for chromatic and achromatic components;
FIG. 16 is a diagram showing a density measurement result of each black pattern, a relationship between a highlight reference and a dark reference, and data processing in a conventional example.
FIG. 17 is a graph showing a black density conversion table in a conventional example.
FIG. 18 is a diagram illustrating the density measurement result of each pattern of cyan, the relationship between the highlight reference and the dark reference, and data processing in the conventional example.
FIG. 19 is a graph of a cyan density conversion table in a conventional example.
FIG. 20 is a diagram showing a saturation density detection pattern.
FIG. 21 is a diagram showing a pattern for maximum density correction.
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between image data and a gradation correction table.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Photosensitive roller
3 Photoreceptor support roller
4 Photoreceptor support rollers
5 Photoreceptor support roller
6 Photoconductor position detection sensor
7 Seam
8 Charger
9 Exposure optical system
10K Developer (Black)
10C Developer (Cyan)
10M Developer (Magenta)
10Y Developer (Yellow)
11 Static neutralizer before intermediate transfer
12 Intermediate transfer roller
13 Photoconductor cleaning device
14 Static eliminator
15 Exposure rays
16K sleeve roller (black)
16C Sleeve roller (Cyan)
16M Sleeve roller (magenta)
16Y Sleeve roller (yellow)
17K separation cam (black)
17C Separation cam (cyan)
17M Separation cam (magenta)
17Y Separation cam (yellow)
18 Intermediate transfer member
19 Intermediate transfer member support roller
20 Intermediate transfer member support roller
21 Intermediate transfer member support roller
22 Intermediate transfer body position detection mark
23 Intermediate transfer member position detection sensor
24 Pre-transfer charger
25 Concentration sensor
26 Paper transfer roller
27 Intermediate transfer member cleaning device
28 Recording paper
30 recording paper cassette
31 Paper feed roller
32 Paper transport path
33 Slip roller
34a Registration roller
34b Follower roller 34b
35 Fixing device
36 Heat roller
37 Pressure roller
38 Temperature sensor
39 Reference density calibration board
40 CPU
41 D / A converter
42 RAM
43 Adjustment value of background density (coloring component)
44 Minimum value of background density
45 Adjustment value of background density (achromatic component)
46 Maximum value of background density
47 Maximum value of background density
48 Black dark standard
49 Cyan Dark Standard
50 Minimum value of background density
51 SRAM
52 Controller
53 Image data
54 Laser driver
55 Laser diode
56a operational amplifier
56b operational amplifier
57 Adjustment value of background density (coloring component)
58 Average value of background density
59 Target value of background density (achromatic component)
60 Average value of background density
61 Saturation density detection pattern
62 Saturation density detection pattern
63 Intermediate transfer member drive direction
64 D / A converter
65 comparator
66 Reference wave generator

Claims (2)

レーザ光を単位画素周期毎にパルス幅変調を行い階調表現する画像形成装置において、感光体上にテストパターンの潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を顕画化する現像手段と、顕画化されたトナー像を合成し、保持する中間転写体と、前記テストパターンの濃度を検出する濃度センサーを有し、前記濃度センサーの出力値に基づいて階調補正を行うもので、前記潜像形成手段は、電源投入直後もしくは初期化中は一種類の色に対して互いに濃度の異なる複数個の、及び印字開始直前には一種類の色に対して一個のテストパターンを感光体上に形成する事を特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus that expresses gradation by performing pulse width modulation for each unit pixel period, a latent image forming unit that forms a latent image of a test pattern on a photosensitive member, and a developing unit that visualizes the latent image And an intermediate transfer member that synthesizes and holds the visualized toner image, and a density sensor that detects the density of the test pattern, and performs gradation correction based on the output value of the density sensor. The latent image forming means sensitizes a plurality of test patterns for one type of color immediately after power-on or during initialization, and for one type of color immediately before printing. An image forming apparatus formed on a body. 電源投入直後もしくは初期化中における複数個のテストパターンに基づいて生成される階調補正テーブルを、印刷開始直前におけるテストパターンに基づき更新する、ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a gradation correction table generated based on a plurality of test patterns immediately after power-on or during initialization is updated based on a test pattern immediately before starting printing.
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