JP4651489B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、濃度が異なる複数の濃淡画像(パッチ画像)を生成し、生成した濃淡画像の濃度を検出し、検出された濃度に基づいて、シートに画像を形成する際に画像の濃度を調整する画像形成装置に関する。
レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリなどの画像形成装置において、ギヤ若しくはベルト用いて感光体ドラム若しくは中間転写体などの像担持体又は用紙搬送装置に駆動力を伝達する駆動伝達系では、ギヤ又はベルト等の回転速度の周波数変動が生じ、これに起因して周期的な位置誤差によるバンディングと称される帯状の濃度ムラ(又は色ムラ)がある間隔で発生する。また、経年変化によりギヤ等の消耗又は変形などにより、周波数変動が大きくなり、これに伴ってさらにバンディングが顕著になってくる。
そこで、出力画像を形成する際の駆動伝達系の速度変動を推定し、その推定結果に基づいて、出力画像を形成するためのパラメータの異なる複数のスクリーンの中から入力画像データに適応するスクリーンを選択する。すなわち、転写後の用紙濃度を検知し、出力画像の濃度分布を測定し、測定結果に基づいて濃度変動の周期・変動幅を算出し、これが許容値を超えた場合、バンディング許容値の拡大方向のスクリーンを選択する。選択されたスクリーンを用いてスクリーン処理を行って出力画像を形成することにより、経年変化によるバンディングを低減する画像形成装置が提案されている(特許文献1参照)。
また、画像形成装置では、経年変化により感光体ドラムでの潜像形成、又はトナーによる現像の特性などが変化し、形成される画像の劣化が生じる場合があった。このため、用紙上に形成される画像の濃度を調整するために、キャリブレーションが行われている。キャリブレーションは、感光体ドラム又は中間転写体などの像担持体上、又はシートのような媒体上に濃度の異なる所定のパッチ画像を所定の周期又は間隔で複数配列し、配列されたパッチ画像の濃度をセンサ又はスキャナなどで読み取り、読み取った濃度に基づいて、画像形成時の濃度特性を所要の特性になるように調整するものである。
例えば、経年変化による出力画像の劣化を防止するため、キャリブレーションの実行に際して、累積的な感光体ドラム使用回数など画像形成特性に影響を及ぼす要素の使用回数を取得し、使用回数に応じたサンプリング回数でテストパターンを読み取り、読み取った結果に応じて濃度調整を行う画像形成装置が提案されている(特許文献2参照)。
特開平10−221903号公報 特開2003−57887号公報
しかしながら、特許文献1の画像形成装置では、バンディングを低減して出力画像を形成する点については提案されているものの、キャリブレーション処理については、考慮されていない。また、特許文献2の画像形成装置にあっては、キャリブレーションの処理については提案されているものの、バンディングによる影響については考慮されていない。
すなわち、従来、キャリブレーションを行う際に濃度が異なる複数のパッチ画像を所定の間隔で配列させる場合、画像形成装置で生じるバンディング(帯状の濃度ムラ)の間隔については考慮されていないため、複数のパッチ画像を配列した濃度調整用画像の配列間隔(又は周期)とバンディングの間隔(又は周期)とが一致した場合、バンディングの影響による帯状の濃度ムラが同じ濃度のパッチ画像の箇所で生じ、濃度ムラが重なったパッチ画像は、均一な濃度として検出することができないため、正確に濃度調整を行うことができない場合があった。
発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、生成された画像の濃度ムラの間隔(又は周期)を検出し、検出された濃度ムラの間隔と異なる繰り返し間隔(又は周期)で濃度調整用画像を複数生成するようにしてあることにより、形成する画像の濃度を正確に調整することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、濃度が異なる複数の濃淡画像を配列した濃度調整用画像を生成する生成手段を備え、前記濃淡画像の濃度を検出し、検出された濃度に基づいて、シートに画像を形成する際の画像濃度を調整する画像形成装置において、生成された画像の濃度ムラの間隔を検出する検出手段を備え、前記生成手段は、該検出手段で検出された濃度ムラの間隔と異なる繰り返し間隔で濃度調整用画像を複数生成するようにしてあり、キャリブレーションの際に前記濃淡画像の濃度を検出する濃度検出手段を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、検出手段は、例えば、検出した濃度の最大値同士の間隔に基づいて、生成された画像の濃度ムラの間隔を検出する。生成手段は、検出された濃度ムラの間隔と異なる繰り返し間隔で濃度調整用画像を複数生成する。これにより、例えば、濃度の高低順に所定の間隔で配列された濃淡画像(パッチ画像)であっても、バンディングの影響による帯状の濃度ムラが同じ濃度の濃淡画像の箇所で生じることを防止する。
本発明にあっては、生成された画像の濃度ムラの間隔を検出し、検出された濃度ムラの間隔と異なる繰り返し間隔で濃度調整用画像を複数生成するようにしてあることにより、形成する画像の濃度を正確に調整することができる。
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る画像形成装置の正面側模式図である。図において、1はガラス製であって原稿を載置する載置台である。載置台1の上側には、自動原稿送り装置2を装着してある。載置台1の下側には、画像読取部100を配置してあり、画像読取部100の下側には画像形成部200を配置している。
画像読取部100は、載置台1の下面に沿って平行に往復移動する走査ユニット3、4、光学レンズ5、及び光電変換素子であるCCDラインセンサ6などを有する。走査ユニット3は、載置台1に載置された原稿にレーザ光を照射するための光源3a、原稿で反射されたレーザ光を所定の光路に導くためのミラー3bなどを備えている。また、走査ユニット4は、原稿で反射されたレーザ光を所定の光路に導くためのミラー4a、4bなどを備えている。
光学レンズ5は、走査ユニット4から導かれたレーザ光をCCDラインセンサ6上の所定の位置に結像させる。CCDラインセンサ6は、結像された光像を光電変換して電気信号を出力する。CCDラインセンサ6は、カラー画像を読み取り、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色成分に色分解したデータを画像処理ユニット(不図示)へ出力する。画像処理ユニットへ出力されたデータは、所定の画像データ処理が施される。
画像形成部200は、中央部にブラック(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の各色に対応した画像形成ステーションSa、Sb、Sc、及びSdを水平方向であって用紙搬送経路上流側から順に併設している。ブラックに対応する画像形成ステーションSaは、回転駆動される感光体ドラム8a、感光体ドラム8aの表面に単一極性の電荷を均一に帯電させる帯電器9a、光導電作用によって感光体ドラム8a表面に静電潜像を形成するための光書き込みユニット7a、感光体ドラム8a表面に形成された静電潜像を現像する現像装置10a、感光体ドラム8a表面のトナー像を中間転写ベルト18に転写する転写用放電器12a、及び感光体ドラム8a上に残留するトナーを除去するクリーニング装置11aなどを備えている。
光書き込みユニット7aは、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザ素子(不図示)、半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を主走査方向に偏向させるためのポリゴンミラー71a、ポリゴンミラー71aにより偏向されたレーザ光を感光体ドラム8aの表面に結像させるためのレンズ72a、及びミラー73a、74aなどを備えている。なお、光書き込みユニット7b、7c、7dは、光書き込みユニット7aと同様の構成を有するので、説明は省略する。
シアン、マゼンダ、イエローの各色に対応した画像形成ステーションSb、Sc、及びSdも画像形成ステーションSaと同一構成を有するので、説明は省略する。
画像形成ステーションSa、Sb、Sc、及びSdの下側には、転写搬送ベルト機構25を配置している。転写搬送ベルト機構25は、駆動ローラ14、従動ローラ15、バックアップローラ16、及び各ローラに張架された中間転写ベルト18などを備えている。中間転写ベルト18は、転写用放電器12a、12b、12c、12dの近傍で、感光体ドラム8a、8b、8c、8dに当接している。従動ローラ15に下側には、中間転写ベルト18に残留したトナーを除去するクリーニング装置17を設けている。駆動ローラ14の近傍には、キャリブレーションの際に中間転写ベルト18に形成されたパッチ画像(濃淡画像)の濃度を検出するパッチ画像検出ユニット13を設けている。
転写搬送ベルト機構25の下側には、給紙機構21を配置している。給紙機構21は、用紙トレイ内に積載収容されている用紙Pを1枚ずつ分離して2次転写搬送ベルトユニット22に供給する。2次転写搬送ベルトユニット22は、画像が形成された中間転写ベルト18との画像形成にタイミングを合わせて用紙Pを供給搬送し、バックアップローラ16近傍に配置された2次転写放電器20により中間転写ベルト18から用紙Pに画像が転写される。2次転写搬送ベルトユニット22の下流側には、用紙Pに再転写形成されたトナー像を定着させるための定着装置19を配置している。定着装置19の定着ローラを通過した用紙Pは、排出ローラ23により排紙トレイ24上に排出される。
図2は本発明に係る画像形成装置で形成される画像の濃度を調整するための制御回路を示すブロック図である。図において、30はマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータ30には、内部バスを介して、濃度検出部31、タイマ32、カウンタ33、帯電部34、現像部35、転写部36、書込部37、及び画像処理部38などが接続されており、マイクロコンピュータ30は、これらのハードウエア各部の動作を制御する。
マイクロコンピュータ30は、画像形成装置で形成する画像が常に適正な濃度になるように所定のタイミングでキャリブレーション処理を制御する。キャリブレーションは、例えば、中間転写ベルト18上に、濃度が異なる複数のパッチ画像(濃淡画像)を等間隔であって濃度の高低順に配列させた濃度調整用画像を複数形成し、配列されたパッチ画像の濃度を濃度検出部31で検出し、検出した濃度に基づいて、帯電出力、現像バイアス、転写バイアス等の各部の制御条件を制御して、画像形成時の濃度特性を所要の特性になるように調整するものである。
マイクロコンピュータ30は、予めパッチ画像の個数、形状、濃度、配列間隔、パッチ画像が配列された濃度調整用画像の繰り返し間隔(繰り返し間隔はパッチ画像の配列周期に相当し、以下、パッチ画像の配列周期という)などのパッチ画像形成パラメータを内蔵するメモリに記憶してあり、キャリブレーション実行時に、記憶されたパッチ画像形成パラメータに基づいて、所定のパッチ画像が中間転写ベルト18上に形成されるように各部ハードウエアを制御する。また、マイクロコンピュータ30は、画像形成装置で生じるバンディングの間隔(濃度ムラの間隔、バンディングの周期に相当し、以下、バンディング周期という)を検出するため、一定の濃度のテスト画像(例えば、低濃度画像)が中間転写ベルト18上に形成されるように各部ハードウエアを制御するとともに、濃度検出部31で検出された濃度ムラに基づいて(例えば、濃度値が最大となる間隔に基づいて)、バンディング周期を算出する。
キャリブレーション処理を行うタイミングは、例えば、画像形成装置の電源が投入される都度行ってもよく、所定の通電時間(例えば、2時間)が経過する都度行ってよく、また、画像形成される用紙の累積枚数が所定の枚数(例えば、200枚)に達する都度行ってもよい。
濃度検出部31は、パッチ画像検出ユニット13内に設けられ、黒色(無彩色)用の光センサ及び有彩色用の光センサを備え、中間転写ベルト18に形成されたパッチ画像のトナー濃度を検出し、検出したトナー濃度をマイクロコンピュータ30へ出力する。また、濃度検出部31は、マイクロコンピュータ30の制御のもと、バンディングによって中間転写ベルト18上に生ずる濃度ムラを検出し、検出結果をマイクロコンピュータ30へ出力する。
タイマ32は、キャリブレーションを実行する際の時間間隔を計時する。すなわち、タイマ32は、キャリブレーションの実行の都度計時を開始し、計時結果をマイクロコンピュータ30へ出力する。
カウンタ33は、感光体ドラム8a、8b、8c、8dの回転数、又は画像形成枚数などを計数する。
帯電部34は、キャリブレーション実行時に、マイクロコンピュータ30の制御のもと、帯電器9a、9b、9c、9dのバイアス電圧を制御し、感光体ドラム8a、8b、8c、8dの表面電位を制御する。
現像部35は、キャリブレーション実行時に、マイクロコンピュータ30の制御のもと、適正なトナー濃度で現像が行われるように現像ローラの現像バイアス電圧を制御する。
転写部36は、キャリブレーション実行時に、マイクロコンピュータ30の制御のもと、転写用放電器12a、12b、12c、12d、2次転写放電器20などの転写バイアス電圧を制御する。
書込部37は、キャリブレーション実行時に、マイクロコンピュータ30の制御のもと、光書き込みユニット7a、7b、7c、7d内の半導体レーザ素子(不図示)から発せられるレーザ光の発光強度、発光時間などを制御する。
画像処理部38は、キャリブレーション実行時に、マイクロコンピュータ30の制御のもと、中間調を有する画像を形成する際に使用される中間調階調テーブルの輝度特性を変化させて、良好な中間調画像の再現を維持する。
図3はキャリブレーションの際に形成されるパッチ画像の一例を示す説明図である。上述のように、中間転写ベルト18を駆動する駆動ローラ14の近傍には、中間転写ベルト18上に形成されるパッチ画像41、42、43、44の濃度を検出するパッチ画像検出ユニット13を設けている。図3に示すように、中間転写ベルト18上に配列して形成されるパッチ画像は、矩形状であって濃度を4段階に分けて(パッチ画像41が最も低濃度であり、パッチ画像44が最も高濃度)、濃度の高低順に等間隔で配列してある。
搬送方向下流側にパッチ画像を配列した濃度調整用画像40a、その上流側に濃度調整用画像40bをパッチ画像の間隔と同じ間隔で形成している。濃度調整用画像40aは、上流側に高濃度のパッチ画像44を配置してあり、濃度調整用画像40bは、濃度調整用画像40aのパッチ画像41、42、43、44の濃度の高低順とは逆に、上流側に低濃度のパッチ画像41を配置している。
中間転写ベルト18が駆動されるにつれて、パッチ画像検出ユニット13は、各パッチ画像の濃度を検出する。この検出の際には、例えば、1つのパッチ画像を約10数点サンプリングし、サンプリング値の平均値を、そのパッチ画像の濃度として検出することができる。
次に、本発明に係る画像形成装置が生成するパッチ画像及びパッチ画像を配列した濃度調整用画像とバンディングとの関係について説明する。図4はバンディング周期と従来のパッチ画像との関係を示す説明図である。図に示すように、搬送方向上流側からパッチ画像41、42、43、44を等間隔で濃度の高低順に配列した濃度調整用画像40c、及び濃度調整用画像40dをパッチ画像の間隔と同じ間隔で配置した場合、仮にバンディング周期B(濃度ムラの間隔に相当)とパッチ画像の配列周期T(濃度調整用画像40c、40dの繰り返し間隔、すなわち、搬送方向の長さに相当)とが一致したときには、バンディングによる帯状の濃度ムラが、濃度調整用画像40c、40d夫々の同じ濃度のパッチ画像43、43に重なり、パッチ画像43の濃度を正確に検出することができない。このため、図4に示す場合では、適切なキャリブレーション処理を行うことができない。
図5は本発明に係る画像形成装置で使用するパッチ画像の一例を示す説明図である。図に示すように、搬送方向上流側からパッチ画像41、42、43、44を等間隔で濃度の高低順に配列した濃度調整用画像40eと、濃度調整用画像40eのパッチ画像の濃度の高低順とは逆に、搬送方向上流側からパッチ画像44、43、42、41を等間隔で濃度の高低順に配列した濃度調整用画像40fとをパッチ画像の間隔と同じ間隔で配置した場合、仮にバンディング周期B(濃度ムラの間隔に相当)とパッチ画像の配列周期T(濃度調整用画像40e、40fの搬送方向の長さに相当)とが一致したときであっても、濃度調整用画像40e、40f夫々のパッチ画像の濃度の高低順が異なるため、バンディングによる帯状の濃度ムラが、濃度調整用画像40e、40f夫々の同じ濃度のパッチ画像に重なることはなく、例えば、濃度調整用画像40fのパッチ画像42、濃度調整用画像40eのパッチ画像43に重なり、パッチ画像42、43夫々の濃度は、濃度調整用画像40e、40fにおいて正確に検出することができ、適切なキャリブレーション処理を行うことができる。
パッチ画像は、上述の例に限定されるものではなく、パッチ画像形成パラメータを予め複数記憶しておき、利用者による設定操作、又は画像形成装置の機能、仕様などに合わせて選択することにより、パッチ画像を変更することもできる。
図6は本発明に係る画像形成装置で使用するパッチ画像を他の例を示す説明図である。図に示すように、搬送方向上流側からパッチ画像41、42、43、44を等間隔(離隔寸法n)で濃度の高低順に配列した濃度調整用画像40g(濃度調整用画像40gの搬送方向の長さ、すなわちパッチ画像の配列周期T1)と、濃度調整用画像40gのパッチ画像の濃度の高低順と同じ高低順で、搬送方向上流側からパッチ画像41、42、43、44を等間隔(離隔寸法m、n<m)で配列した濃度調整用画像40h(濃度調整用画像40hの搬送方向の長さ、すなわちパッチ画像の配列周期T2、T1<T2)とを配置した場合、仮にバンディング周期B(濃度ムラの間隔に相当)とパッチ画像の配列周期T1とが一致したときであっても、配列周期T1とT2とが異なるため、バンディングによる帯状の濃度ムラが、濃度調整用画像40g、40h夫々の同じ濃度のパッチ画像に重なることはなく、例えば、濃度調整用画像40hのパッチ画像42、濃度調整用画像40gのパッチ画像43に重なり、パッチ画像42、43夫々の濃度は、濃度調整用画像40g、40hにおいて正確に検出することができ、適切なキャリブレーション処理を行うことができる。
予め複数記憶されたパッチ画像形成パラメータを設定又は選択する場合に、バンディング周期Bを検出し、検出したバンディング周期Bと異なるようにパッチ画像の周期を設定、選択することもできる。
図7は本発明に係る画像形成装置で使用するパッチ画像の他の例を示す説明図である。図に示すように、検出したバンディング周期が周期Bである場合、搬送方向上流側からパッチ画像41、42、43、44を等間隔で濃度の高低順に配列した濃度調整用画像40j(パッチ画像の配列周期T3、T3≠B)と濃度調整用画像40k(パッチ画像の配列周期T3)とをパッチ画像の間隔と同じ間隔で配置する。検出したバンディング周期B(濃度ムラの間隔に相当)とパッチ画像の配列周期T3とは異なるため、バンディングによる帯状の濃度ムラが、濃度調整用画像40j、40k夫々の同じ濃度のパッチ画像に重なることはなく、例えば、濃度調整用画像40jのパッチ画像42、濃度調整用画像40kのパッチ画像43に重なり、パッチ画像42、43夫々の濃度は、濃度調整用画像40k、40jにおいて正確に検出することができ、適切なキャリブレーション処理を行うことができる。
以上説明したように、本発明にあっては、パッチ画像の配列順序が異なる濃度調整用画像を所定の間隔で複数生成することにより、濃淡画像を複数配列した濃度調整用画像の繰り返し間隔(又は周期)とバンディングの間隔(又は周期)とが一致した場合でも、形成する画像の濃度を正確に調整することができる。また、パッチ画像の間隔が異なる濃度調整用画像を複数生成するようにしてあることにより、濃度調整用画像の繰り返し間隔(又は周期)とバンディングの間隔(又は周期)とが一致した場合でも、形成する画像の濃度を正確に調整することができる。さらに、生成された画像の濃度ムラの間隔(又は周期)を検出し、検出された濃度ムラの間隔(又は周期)と異なる繰り返し間隔(又は周期)で濃度調整用画像を複数生成するようにしてあることにより、形成する画像の濃度を正確に調整することができる。
上述の実施の形態においては、パッチ画像は、矩形状であったが、形状はこれに限定されるものではなく、円形状、帯状などの形状であってもよい。また、濃度調整用画像に含まれるパッチ画像夫々は、等間隔で配列された構成であるが、複数形成される濃度調整用画像夫々のパッチ画像の配列(濃淡の配列、離隔寸法など)が同じであれば、パッチ画像夫々の間隔は等間隔でない構成であってもよい。また、濃度が異なるパッチ画像を離隔せず連続して配列する構成であってもよい。
上述の実施の形態においては、パッチ画像は、濃度の高いパッチ画像から濃度の低いパッチ画像まで、濃度の高低順に配列する構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、濃度調整用画像夫々が同じ配列のパッチ画像を有する限り、濃度の最も高いパッチ画像を中央部に配列するなど、濃度の高低順でない順序で配列する構成であってもよい。
上述の実施の形態においては、パッチ画像の濃度は4段階に区分される構成であったが、濃度の段階はこれに限定されるものではなく、2、3、5段階以上であってもよい。
上述の実施の形態においては、パッチ画像を搬送方向に沿って1色用のパッチ画像を1列に形成する構成であったが、各色のパッチ画像を直線状に並べて同様に配置することも可能である。また、搬送方向に対して垂直方向に適長の離隔寸法で各色のパッチ画像を搬送方向に沿ってお互いに平行に配列することもできる。
上述の実施の形態においては、中間転写方式のデジタルカラー複写機のような画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、直接転写方式の画像形成装置に対しても適用することができる。
本発明に係る画像形成装置の正面側模式図である。 本発明に係る画像形成装置で形成される画像の濃度を調整するための制御回路を示すブロック図である。 キャリブレーションの際に形成されるパッチ画像の一例を示す説明図である。 バンディング周期と従来のパッチ画像との関係を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置で使用するパッチ画像の一例を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置で使用するパッチ画像を他の例を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置で使用するパッチ画像を他の例を示す説明図である。
符号の説明
7a、7b、7c、7d 光書き込みユニット
8a、8b、8c、8d 感光体ドラム
9a、9b、9c、9d 帯電器
10a、10b、10c、10d 現像装置
12a、12b、12c、12d、転写用放電器
13 パッチ画像検出ユニット
18 中間転写ベルト
30 マイクロコンピュータ
31 濃度検出部
34 帯電部
35 現像部
36 転写部
37 書込部
38 画像処理部
40a、40b、40c、40d、40e、40f、40g、40h、40j、40k 濃度調整用画像
41、42、43、44 パッチ画像

Claims (1)

  1. 濃度が異なる複数の濃淡画像を配列した濃度調整用画像を生成する生成手段を備え、前記濃淡画像の濃度を検出し、検出された濃度に基づいて、シートに画像を形成する際の画像濃度を調整する画像形成装置において、
    生成された画像の濃度ムラの間隔を検出する検出手段を備え、
    前記生成手段は、該検出手段で検出された濃度ムラの間隔と異なる繰り返し間隔で濃度調整用画像を複数生成するようにしてあり、
    キャリブレーションの際に前記濃淡画像の濃度を検出する濃度検出手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
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