JP4773616B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、電子写真方式、静電記録方式等のような静電潜像を形成し、これを顕像化するような画像形成装置に適用可能であり、特に複数の現像装置等を有する種々のカラー複写機、カラープリンタ等に具現化し得る画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。なお、本明細書においては、多色電子写真装置に適用した場合を例にとり説明するが、本発明の画像形成装置及び画像形成方法は上記したように、これに限定されるものではない。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式、特に複数色のカラートナーを用いたカラー複写機等は、濃度階調性を適正のものとするために、画像信号をエンジンの特性にあった信号値に変換するルックアップテーブルを備えている。このルックアップテーブルは、カラー複写機の場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色についてそれぞれ設けられており、それぞれの色毎に画像信号を最適化することで、高画質なフルカラー画像を出力できるようにしている。
【0003】
しかしながら、電子写真方式は、周囲の環境、使用状況等によって、その特性が変化し易く、画像形成条件を固定した場合には、常に色味の安定した画像を出力することは難しい。そこで、感光体ドラム上などにトナーなどの記録剤によって顕像化された画像の濃度を検出し、その検出情報によって所望の階調特性が得られるように画像形成条件などを制御することが行われている。例えば、ルックアップデーブルを補正したり、静電潜像を形成する感光体ドラムの帯電条件や現像条件を変更したりすることが行われている。
【0004】
ここで、上記のような濃度検出手段を有する従来の画像形成装置を、電子写真方式のデジタル複写機を例に採り説明する。図9は、このデジタル複写機の全体構成例を概略的に示す図である。同機において、図外の原稿台に載置された原稿Mの画像はCCD1によって読み取られ、得られたアナログ画像信号は増幅器2で所定のレベルまで増幅され、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)3により例えば、8ビット(0〜255階調)のデジタル画像信号に変換される。
【0005】
次にこのデジタル画像信号は、γ変換器(本例では256バイトのデータで構成され、ルックアップテーブル方式で濃度変換を行う変換器)5に供給され、ここでγ補正された後デジタル/アナログ変換器(D/A変換器)9に入力される。このD/A変換器9では、デジタル画像信号は再びアナログ画像信号に変換されてコンパレータ11の一方の入力に供給される。
【0006】
コンパレータ11の他方の入力には三角波発生回路10から発生される所定周期の三角波信号が供給されており、上記コンパレータ11の一方に供給されたアナログ画像信号はこの三角波信号と比較されパルス幅変調される。このパルス幅変調された2値化画像信号は、レーザ駆動回路12に入力され、レーザダイオード13の発光のオン/オフ制御信号として使用される。レーザダイオード13から放射されたレーザ光は周知のポリゴンミラー14により主走査方向に走査され、fθレンズ15、及び反射ミラー16を経て矢印方向に回転している像担持体である感光体ドラム17上に照射され、静電潜像を形成することになる。
【0007】
一方、感光体ドラム17は、露光器18の光が照射されて均一に除電された後、一次帯電器19により均一に例えばマイナスに帯電される。その後、上述したレーザ光の照射を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器20によって顕像化されて画像(トナー像)が形成される。このとき現像器には静電潜像形成条件に応じたDCバイアス成分と現像効率を向上させるためにACバイアス成分が重畳され印加される。
【0008】
この現像器20によって感光体ドラム17上に形成されたトナー像は、2個のローラ25,26間に張架されて図中の矢印方向に無端駆動される転写材担待ベルト27上に保持された転写材23に転写帯電器22の作用によって転写される。また、転写後に感光体ドラム17上に残った残留トナーはその後クリーナ24でかき落とされて回収される。なお、説明を簡単にするため、ここでは単一の画像形成ステーション(感光体ドラム17、露光器18、一次帯電器19、現像器20等を含む)のみを図示するが、カラー画像形成装置の場合には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色に対する画像形成ステーションが配置されている。この場合、各画像形成ステーションは転写材担持ベルト27上にその移動方向に沿って順次配列したり、あるいは回転可能な筐体にイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色の現像器を配置し、所望の現像器を感光体ドラム17に対向させ所望の色の現像を行うようにしたりすることが可能である。
【0009】
さらに、濃度制御を行うための濃度検出用の画像信号によって形成された静電潜像を顕像化することにより、パッチ状のトナー像(濃度検出用画像(以下、パッチと称す))を形成し、パッチの濃度を検出する。この濃度検出は、LED等の光源からパッチに光を照射し、その反射光を光電素子で受光して出力し、その出力値を濃度変換することによって行う。そして検出した濃度情報によってルックアップテーブルを新たに作成するとか、あるいは補正をするなどの処理を実行し、所望の階調特性を維持するようになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにパッチを形成し、その濃度に従って画像形成条件を決定するようにした多色電子写真装置は、極めて良好な濃度をもって画像を形成し得る反面、以下のような問題も発生していた。
【0011】
すなわち、感光体ドラム上等にパッチを形成しその濃度情報によって画像形城条件を決定する場合、パッチの形成頻度(回数を多くすれば、それだけより適正な濃度によって画像形成を行うことができるが、パッチを形成するたびにトナーを消費することから、常に一定の時間間隔でパッチの形成を行うとこれによって非常に多くのトナーを消費することになり、ランニングコストの増大を招くという問題があった。
【0012】
本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたもので、階調特性等の画像安定性を維持しつつ、トナー消費を必要最小限に抑えることを可能とした画像形成装置の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消すべく本願発明は、次のような構成を有するものとなっている。
【0014】
すなわち、本願の第1の発明は、画像信号に応じて像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を顕像化した画像を形成する現像手段と、前記現像手段により像担持体に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、階調の異なる複数の濃度検出用画像を形成し、前記複数の濃度検出用画像の濃度を前記濃度検出手段によって検出し、その検出濃度に基づいて画像形成条件を設定変更する画像形成条件制御手段を備えた画像形成装置において、前記画像形成条件制御手段は、所定の参照濃度に対する前記濃度検出手段によって検出された濃度検出用画像の検出濃度の差分を変化量とし、前記複数の濃度検出用画像に対応する複数の変化量の平均値が所定の閾値未満であるときは、次に実行すべき画像形成条件設定の時期を延ばすことを特徴とする。
【0024】
また、本願の第2の発明は、画像信号に応じて像担持体に静電潜像を形成する潜像形成ステップと、前記潜像形成ステップで形成された前記静電潜像を顕像化して画像を形成する現像ステップと、前記現像ステップで像担持体に形成された画像の濃度を検出する画像濃度検出ステップと、階調の異なる複数の濃度検出用画像を形成すると共に前記複数の濃度検出用画像の濃度を濃度検出ステップにおいて検出し、かつその検出濃度に基づいて画像形成条件を設定変更する画像形成条件制御ステップを備えた画像形成方法において、前記画像形成条件制御ステップでは、所定の参照濃度に対する前記濃度検出ステップによって検出された濃度検出用画像の検出濃度の差分を変化量とし、前記複数の濃度検出用画像に対応する複数の変化量の平均値が所定の閾値未満であるときは、次に実行すべき画像形成条件設定の時期を延ばすことを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0026】
(第1の実施形態)
図1は本発明の画像形成装置に係る第1の実施形態の全体構成を概略的に示す図である。
本発明が適用できる画像形成装置としては、例えば感光体、誘電体等の像把持体上に電子写真方式、静電記録方式等によって画像情報信号に対応した潜像を形成し、この潜像を現像装置によって顕像化して画像(トナー画像)を形成し、このトナー像を直接的または間接的に紙等の転写材上に転写し、定着手段によって永久像にする構成であればよい。
【0027】
まず、図1を参照して本発明の第1の実施形態の全体構成について説明する。
【0028】
図1において、6は後述の各部の制御および画像形成条件の設定を行う制御手段としてのCPU、6aは種々のデータを格納するRAMである。また、1は複写されるべき原稿Mの画像を図示しない結像レンズを介して読み取るCCDであり、このCCD1は画像を多数の画素に分解し各画素の濃度に対応した光電変換信号を発生する。CCD1から出力されるアナログ画像信号は増幅器2で所定のレベルまで増幅され、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)3により例えば8ビット(0〜255階調)のデジタル画像信号に変換される。
【0029】
次にデジタル画像信号は画像処理部100によって所定の信号処理を施された後、それぞれ最適なγ補正を行うγ変換器(本例では各色256バイトのデータで構成され、ルックアップテーブル方式で濃度変換を行う変換器)5に供給され、ここでγ補正された後、デジタル/アナログ変換器(D/A変換器)9に入力される。このD/A変換器9にてデジタル信号に変換された画像信号は、再びアナログ画像信号に変換されてコンパレータ11の一方の入力に供給される。コンパレータ11の他方の入力には三角波発生回路10からら発生される所定周期の三角波信号が供給されており、上記コンパレータ11の一方に供給されたアナログ画像信号はこの三角波信号と比較されパルス幅変調される。このパルス幅は画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅(時間長)のレーザ駆動パルスを形成して出力する。
【0030】
形成されたレーザ駆動パルスは半導体レーザ13に供給され、半導体レーザ13をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。そして、半導体レーザ13から放射されたレーザ光は周知のポリゴンミラー14により主走査方向に走査され、fθレンズ15、及び反射ミラー16を経て矢印方向に回転している像担持体である感光体ドラム17上に照射され、静電潜像を形成する。
【0031】
一方、感光体ドラム17は、露光器18から照射される光によって均一に陰電された後、1次帯電器19により均一に例えばマイナス電圧に帯電される。その後、上述したレーザ光の照射を受けて画像信号に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器20によって顕像化された画像(トナー像)が形成される。このとき、現像器20には静電潜像形成条件に応じたDCバイアス成分と、現像効率を向上させるためにACバイアス成分とが重畳された電圧が印加されている。このトナー像は、図示矢印方向に示すように2個のローラ25,26間に張架された無端駆動される転写材担持ベルト27上に保持された転写材23に転写帯電器22の作用によって転写される。また、感光体ドラム17上に残った残留トナーはその後クリーナ24でかき落とされて回収される。
【0032】
さらに、画像によって現像器20内の変化したトナー濃度を補正するために、濃度制御用の画像信号によって形成された静電潜像を現像したトナー像(パッチ)の濃度を検出する。これはLED等の光源から発せられる光をパッチに照射し、その反射光を光電素子で受光してその出力値を濃度変換することによって検出する。そして、予め設定された検出濃度と必要トナー補給量の変換テーブルとに応じて、現像器20内にトナーを補給している。
【0033】
一方、電子写真方式による画像形成装置は、周囲の環境や、使用枚数等により画像濃度のγ特性に変化が生じる。特にカラー画像ではこのγ特性の変化が色味の変化やハイライト部の階調変動として現れ、画像形成の不安定要因となる。そのため、前述のように感光体ドラム上にパッチを形成してその濃度を検出し、その検出した濃度情報によってγ変換器5のルックアップテーブル(LUT)を再度作成しそれに基づいて補正することで所望の階調特性を維持している。
【0034】
なお、この実施形態においては、説明を簡単にするために単一の画像形成ステーション(感光体ドラム17、露光器18、一次帯電器19、現像器20等を含む)のみを図示するが、カラー画像形成装置の場合には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色に対する画像形成ステーションが配置されている。この場合、各画像形成ステーションは転写担持体ベルト27上にその移動方向に沿って順次配列したり、あるいは、回転可能な筐体にイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色の現像器を配置し、所望の現像器を感光体ドラム17に対向させ所望の色の現像を行うようにしたりすることが可能である。
【0035】
次に感光体ドラム17上に形成されたパッチ濃度の検出方法について図1を用いて説明する。
この実施形態においては、前記CPU6によって制御される参照画像発生回路72が設けてあり、この発生回路72からは予め定められた濃度に対応するレベルの参照濃度画像信号が発生する。参照濃度画像信号はパルス幅変調回路35に供給し、同回路35は予め定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生し、このレーザ駆動パルスを半導体レーザ13に供給し、このレーザ13をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ、感光体ドラム17を走査する。これによって、予め定められた濃度に対応する参照静電潜像を感光体ドラム17上に形成し、この参照静電潜像を現像器20によって現像する。
【0036】
このようにして得られた参照トナー像(パッチ)にLED等の光源から光を照射し、その反射光を光電変換素子74で受光する。この光電変換素子74の出力信号は、図2に示す出力電圧(濃度検出出力電圧)画像濃度の関係を示すグラフより求めた変換式によって、上記参照トナー像の濃度に対応付けることができる。
【0037】
本実施形態における画像形成装置は、複数のパッチによって構成されるパッチの形成モードを備えている。
濃度制御は濃度検出用のパッチの現像濃度特性カーブに基づいて変換器内にあるLUTを書き換えて初期の階調特性を維持するものである。
【0038】
ところで図3に示すように、初期状態に合わせて作られたルックアップテーブルに基づいて出力される画像濃度特性は、使用枚数が進んだ状態では、初期濃度特性から著しくずれてくる。その結果、使用者には画像の色味の変化等として認識される。
本実施形態において、LUTは画像信号に対してリニアな階調性となるように作成してあり、これによって所望の階調特性が得られるようになっている。すなわち、図4に示すように、規格化された濃度データを、濃度特性の理想線に対して線対称で反転させることで、所望の特性を持ったLUTが得られるようになっている。フルカラーの場合は、各色毎に同様のことを行う。
【0039】
本実施形態に示す画像形成装置のLUTを作るためのパッチは各色No.1からNo.8までのパッチでそれぞれ順に、32,64,96,128,160,192,224,255のデータレベルで形成されている。パッチ形成においてはLUTを使用し、常に固定のデータレベルで出力している。通常は50枚間隔で実施している。
パッチの濃度検出(以下、パッチ検と称す)によりLUTは最適値に変更されるが、次に形成されるパッチのパッチ検は変更された新しいLUTで形成されることになる。
【0040】
図5は128のデータレベルの画素において使用枚数の進行に伴う画像濃度の推移を表すデータを示している。図示のように、ここでは、パッチ検の実施時期は50枚毎である。図中の破線は、パッチ濃度の制御目標値である。パッチの濃度検出(以下パッチ検と称す)のパッチは毎回最新のLUTで形成されていることから、パッチ件実施時にパッチ濃度と濃度目標値との差が小さくなっており、この差分が小さいほど濃度が安定してきているといえる。
【0041】
図5では電源投入時から300枚まで画像出力した場合を示しているが、同図からわかるように電源投入時から100枚ぐらいまでの濃度変動が大きく、それ以降の濃度変動は小さい。従って、100枚目以降は濃度変動が少なくLUTを変更する必要性が低くなることから、パッチ形成の頻度を低減させトナー消費も低減させることができる。
【0042】
以下このパッチ形成頻度の変更制御についてより具体的に説明する。
下記の式は、パッチ濃度の濃度変化量ΔDNを求めるものである。
△DN=|Dref−DN|
DNはN回目の画像補正制御のパッチ濃度データ、Drefはパッチ濃度の制御目標値である。上記式で求められる濃度変化量DNに基づいてN+1回目の画像補正制御のタイミングを決定する。本実施形態には、光学濃度でDNを演算しているが、DN<0.03の条件が成り立つ場合には次の画像補正制御までの間隔を100枚分変更(増加)するようにしている。
【0043】
例えば図6に示すような濃度変動をした場合、150枚目のパンチ濃度と濃度目標の差が0.03以下となるので、その次の画像補正制御の実施時期を、50枚毎で設定されていたものを100枚に変更する。つまり250枚目に実施することになる。
【0044】
このようにパッチ濃度データの変化量に基づいて画像補正制御の実施時期を変更することで画像特性の安定性を確保しつつ、パッチ形成によるトナー消費を低減することが可能となった。つまり、濃度の変動の大きい(枚数)範囲においてのみ濃度補正のためのパッチの形成と濃度検出、及びγ補正を行うようになっており、これによってパッチ形成回数を削減することが可能となり、パッチ形成に伴うトナー消費量の低減を図ることができる。
【0045】
なお、本実施形態では、8レベルの階調を有するパッチの1つのパッチを用いて濃度変化量を求めたが、複数のパッチを使用し平均変化量を求めるなどして行っても同様の効果が得られる。
【0046】
また、画像補正制御についで1レベルのパッチで階調補正を行うなど、形成するパッチは8レベルの階調を有するパッチに限定されるものではない。
また、本実施形態では画像濃度補正方法としてLUTを変更する場合を例にとり説明したが、パッチ濃度に応じて、帯電バイアス、現像バイアス電位などを制御し、濃度補正を行う補正方法においても本発明は適用可能である。
さらにはパッチの濃度情報を検出する手段については、上記第1の実施形態にて述べたような光をパッチに照射しその反射光のレベルを検出する反射型と、光をパッチに照射しその透過光のレベルを検出する透過型等があるが本発明の検出手段は実施形態に記載された手段に限定されるものではない。
【0047】
また、濃度検出器によって濃度検出を行う位置は感光体上に限らず中間転写方式を採るものであれば中間転写体上でも良く、さらにパッチを担持可能な構成部分であれば転写材である転写ドラムや転写ベルト上でも良い。
【0048】
(第2の実施形態)
上記第1の実施形態においては、予め設定した前記濃度検出用現像の一定の目標濃度を参照濃度とし、この参照濃度と前記濃度検出手段によって検出された濃度検出用画像との比較結果に基づいて画像形成条件を設定し、さらに前記比較結果に基づいて次に実行すべき画像形成条件設定の時期を設定するようにしたが、本発明の第2の実施形態では、濃度検出手段によって検出された最新の濃度検出用画像の少なくとも1回前に形成された濃度検出用画像の検出濃度を参照濃度とし、この参照濃度と最新の濃度検出用画像濃度とを比較してその比較結果に応じた画像形成条件を設定すると共に、前記比較結果に基づいて次に実行すべき画像形成条件設定の時期を設定するようにしたものとなっている。
【0049】
すなわち、本発明の第2の実施形態では、次のようにして画像形成条件の設定及び画像形成条件の設定時期の設定を行うものとなっている。
この第2の実施形態においても画像形成装置のLUTを作るためのパッチは各色No.1からNo.8までのパッチでそれぞれ順に、32,64,96,128,160,192,224,255のデータレベルで形成されている。但し、この第2の実施形態ではパッチ形成において、LUTを使用せず、常に固定のデータレベルで出力している。通常は50枚間隔で実施している。
【0050】
図7は128のデータレベルの画素において使用枚数の進行に伴う画像濃度の推移を表すデータを示している。図示のように、ここでは、パッチ検の実施時期は50枚毎である。図中の実線は、パッチ濃度の制御目標値である。パッチの濃度検出(以下パッチ検と称す)のパッチは毎回最新のLUTで形成されていることから、パッチ件実施時にパッチ濃度と制御目標値との差が小さくなっており、この差分が小さいほど濃度が安定してきているといえる。
【0051】
図では電源投入時から300枚まで画像出力したものだが、図からわかるように電源投入時から100枚ぐらいまでの濃度変動が大きく、それ以降の濃度変動は小さい。従って、100枚目以降は濃度変動が少なくLUTを変更する必要性が低くなることから、パッチ形成の頻度を低減させトナー消費も低減させることができる。
【0052】
以下、パッチ形成頻度の変更制御について具体的に説明する。
下記の式は、パッチ濃度の濃度変化量ΔDNを求めるものである。
△DN=|D(N−1)−DN|
DNはN回目の画像補正制御のパッチ濃度データ、D(N−1)は前回((N−1)回目)の画像補正制御のパッチ濃度データ(参照濃度データ)である。上記式で求められる濃度変化量ΔDNに基づいて(N+1)回目の画像補正制御のタイミングを決定する。本実施形態では、光学濃度でΔDNを演算しており、ΔDN<0.05(閾値)の条件が成り立つ場合には次の画像補正制御までの間隔を100枚分変更(増加)するようにしている。
【0053】
例えば図2に示すような濃度変動が生じた場合、100枚目のパッチ濃度と150枚目のパッチ濃度の差分が0.05以下となるので、その次の画像補正制御の実施時期を、50枚毎で設定されていたものを図4に示すように100枚に変更する。つまり250枚目に実施することになる。
【0054】
このように前後のパッチ濃度データの変化量に基づいて画像補正制御の実施時期を変更することにより、画像特性の安定性を確保しつつ、パッチ形成によるトナー消費を低減することが可能となった。つまり、前回と今回との検出濃度の変動の大きい(枚数)範囲においてのみ濃度補正のためのパッチの形成と濃度検出、及びγ補正を行うようになっている。このため、パッチ形成回数を削減することが可能となり、パッチ形成に伴うトナー消費量の低減を図ることができる。
【0055】
以上のように、この第2の実施形態においては、
ΔDN=|D(N−1)−DN|
のように、1つ前の画像補正制御の濃度データとの比較で実施時期を求めたが、例えば、
ΔDN=|(D(N−2)+D(N−1))/2−DN|
のように複数前の濃度データも含めた形でも適用可能であり、また、濃度データに重み付けをし、
ΔDN=|(D(N−2)+(2*D(N−1))/3−DN|
のような演算を行って変化量を算出し、その変化量に従って画像形成条件を設定変更するようにしても良く、これらによって適宜要求に応じた適正な濃度設定を行うことが可能となる。
【0056】
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態を説明する。
【0057】
上記第1及び第2の実施形態においては、濃度制御用濃度検出手段によって検出された濃度変化量が予め設定した一定の閾値を超えた場合に画像形成条件として濃度変更制御時期を変更するものとしたが、本実施形態では、濃度変化量に対して次の演算を施すことによって、パッチ濃度の変化量ΔDNを求めるものとなっている。
【0058】
すなわち、この第3の実施形態においては、
まず、下記の式により第1の実施形態で示したパッチ濃度の濃度変化量ΔDNを求める。
【0059】
△DN=|Dref−DN|
ここで、DNはN回目の画像補正制御のパッチ濃度データ、Drefはパッチ濃度の制御目標濃度データである。
【0060】
次に、上記式にて求めた濃度変化量に基づき、下記の式で画像補正制御の実施時期C(枚)を演算する。
【0061】
C=k*(1/ΔDN)
パッチ濃度の濃度変化量の逆数(1/DN)に、k(画像形成装置に依存する定数)を乗ずることで実施時期を求める。この第3の実施形態において、kの値は、k=3.0としている。また画像補正制御の実施時期の初期設定値は50枚である。さらにパッチ濃度検出手段の読み取り分解能は、光学濃度2.0を10bit分解しており0.0020としている。
【0062】
これによれば、例えば、100枚目の濃度変化量ΔDNが0.02だった場合、3.0*(1/0.02)=150枚となり、次の画像補正制御の実施時期は150枚後の250枚目ということになる。
【0063】
以上述べたように、濃度変化量DNに基づいて画像補正制御の実施時期を求めることが可能とった。なお、その他の本体構成、濃度変化量の演算などは前記第1の実施形態と同様である。また、適用可能な構成については実施形態と同様である。
【0064】
(第4の実施形態)
上記第3の実施形態では、予め設定した前記濃度検出用画像の一定の目標濃度を参照濃度とし、この参照濃度と前記濃度検出手段によって検出された濃度検出用画像との比較結果に基づいて画像形成条件を設定すると共に、前記比較結果に基づいて次に実行すべき画像形成条件設定の時期を設定するようにしたが、本発明の第4の実施形態では、濃度検出手段によって検出された最新の濃度検出用画像の少なくとも1回前に形成された濃度検出用画像の検出濃度を参照濃度とし、この参照濃度と最新の濃度検出用画像の検出濃度とを比較してその比較結果に応じた画像形成条件を設定すると共に、前記比較結果に基づいて次に実行すべき画像形成条件設定の時期を設定するようにするものとなっている。
【0065】
すなわち、この第4の実施形態においては、
まず、下記の式により第1の実施形態で示したパッチ濃度の濃度変化量DNを求める。
【0066】
△DN=|D(N−1)−DN|
次に、上記式にて求めた濃度変化量に基づいて下記の式で画像補正制御の実施時期C(枚)を演算する。
【0067】
C=k*(1/ΔDN)
パッチ濃度の濃度変化量の逆数(1/DN)に、k(画像形成装置に依存する定数)を乗ずることで実施時期を求める。この第3の実施形態におけるkの値は、k=3.0としている。画像補正制御の実施時期の初期設定値は50枚である。またパッチ濃度検出手段の読み取り分解能は、光学濃度2.0を10bit分解しており0.0020である。
【0068】
これによれば、例えば、100枚目の濃度変化量DNが0.02だった場合、3.0*(1/0.02)=150枚となり、次の画像補正制御の実施時期は150枚後の250枚目ということになる。
【0069】
以上述べたように、この第4の実施形態においても、濃度変化量DNに基づいて画像補正制御の実施時期を求めることが可能となる。
【0070】
(第5の実施形態)
この第5の本実施形態は、図8に示すように、画像形成中に得ようとする画像の形成領域Ei外の領域Eoにパッチ(以下、紙間パッチと称す)Pを形成し、画像補正を行うものとなっている。すなわち、上記第1ないし第4の実施形態では画像補正制御に数10秒オーダーの制御時間が必要なため、その制御を頻繁に実施することは難しいが、この紙間パッチは画像形成中にほぼリアルタイムに近い形で形成され、これに基づき画像補正制御を行うことが可能であることから、比較的頻繁に制御を行うことが可能である。従って、リアルタイムに近い形で画像補正制御を行うことができる紙間パッチPは画像品質の安定性という観点では好ましい構成といえるが、常にパッチ形成を行っていることからパッチ形成によるトナー消費量が多くなってしまうという問題がある。このような場合においてもこの第5の実施形態を適用することで必要最小限のトナー消費とすることができる。
【0071】
なお、図8では各紙間において1つのパッチを形成した場合を示しているが、通常フルカラーの場合には各色毎にパッチを形成する。本実施形態では説明を簡単にするため単色時について述べる。
本実施例における紙間パッチよる画像補正制御は、パッチの濃度情報によって帯電バイアスと現像バイアス電位とを制御し、所望の画像特性を得られるようにしている。紙間パッチは画像形成領域外に形成されるが、パッチ形成に際しては、直前の画像領域に形成された画像の画像形成条件と同一である。すなわち直前の画像領域の画像形成条件は、そのとき形成された紙間パッチの1つ前の紙間パッチに基づいて画像補正制御により決定された条件に等しい。
【0072】
帯電バイアスと現像バイアスとの関係は常に一定の間隔の電位差(Vback)を保つように設定されている。このように帯電バイアス値を制御することでコントラスト電位を制御することが可能となっており、帯電バイアス値と合わせて現像バイアス値を制御することで画像濃度を補正することが可能となる。
【0073】
本実施形態においても濃度変化量ΔDNに基づいて画像補正制御の実施時期を変更することで画像安定性を確保しつつ、パッチによるトナー消費を最小限にすることが可能となる。
画像補正制御の実施時期C(枚)の設定は、例えば上記第2の実施形態と同様にして設定することができる。すなわち、まず、パッチ濃度の濃度変化量DNを△DN=|Dref−DN|
によって求める。
【0074】
次いで、上記式の濃度変化量DNに基づいて下記の式で画像補正制御の実施時期C(枚)を、
C=k*(1/DN)
によって設定する。
【0075】
なお、本実施例におけるk(画像形成装置に依存する定数)の値は、k=0.1とし、画像補正制御の実施時期の初期設定値は1枚としている。またパッチ濃度検出手段の読み取り分解能は、光学濃度2.0を10bit分解しており0.0020としている。
【0076】
これにより、例えば、50枚目の濃度変化量Nが0.01だった場合、0.1*(1/0.01)=10枚となり、次の画像補正制御の実施時期は10枚後の60枚目ということになる。
【0077】
以上のように紙間パッチを用いた場合においても濃度変化量DNに基づいて画像補正制御の実施時期を変更することで、画像安定性を確保しつつ、パッチによるトナー消費を最小限にすることが可能となる。
適用可能な構成については上記各実施形態と同様である。
【0078】
(第6の実施形態)
上記第5の実施形態では、上記第5の実施形態と同様に、画像形成中に得ようとする画像の形成領域外にパッチ(紙間パッチ)を形成し、画像補正を行うものとなっているが、画像形成条件制御の時期の設定が上記第5の実施形態と異なる。
【0079】
すなわち、上記第5の実施形態では、予め設定した前記濃度検出用画像の一定の目標濃度を参照濃度とし、この参照濃度と前記濃度検出手段によって検出された濃度検出用画像との比較結果に基づいて画像形成条件を設定すると共に、前記比較結果に基づいて次に実行すべき画像形成条件設定の時期を設定するようにしたが、本発明の第6の実施形態では、濃度検出手段によって検出された最新の濃度検出用画像の少なくとも1回前に形成された濃度検出用画像の検出濃度を参照濃度とし、この参照濃度と最新の濃度検出用画像濃度とを比較してその比較結果に応じた画像形成条件を設定すると共に、前記比較結果に基づいて次に実行すべき画像形成条件設定の時期を設定するようにするものとなっている。
【0080】
すなわち、この第6の実施形態においては、
まず、濃度変化量ΔDNを、
△DN=|D(N−1)−DN|
によって求め、上記式によって求めた濃度変化量DNに基づいて下記の式で画像補正制御の実施時期C(枚)を
C=k*(1/DN)
によって設定する。
【0081】
本実施形態におけるk(画像形成装置に依存する定数)の値は、k=0.1とし、画像補正制御の実施時期の初期設定値は1枚としている。またパッチ濃度検出手段の読み取り分解能は、光学濃度2.0を10bit分解しており0.0020となっている。
【0082】
これにより、例えば、50枚目の濃度変化量Nが0.01だった場合、画像補正制御時期は、
0.1*(1/0.01)=10枚
となり、次の画像補正制御の実施時期は10枚後の60枚目ということになる。
【0083】
なお、上記第2、第4、及び第6の実施形態においては、濃度検出手段によって検出された最新の濃度検出用画像の少なくとも1回前に形成された濃度検出用画像の検出濃度を参照濃度としたが、参照濃度を2回以上前に形成された濃度検出用画像の検出濃度としても良く、本発明は特に上記各実施形態に限定されるものではない。
【0084】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明においては、濃度検出用画像の濃度を検出し、その検出濃度と所定の参照濃度との比較を行い、その比較結果に基づき画像形成条件を設定変更するようにしたため、階調特性等の画像安定性を維持しつつ、濃度制御用検出画像の形成に伴うトナー消費を必要最小限に抑えることができ、ランニングコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施形態に適用される画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】濃度検出電圧に対する画像濃度の変化を示した図である。
【図3】耐久による濃度特性変化を示す図である。
【図4】LUTの作成状態を示す模式図である。
【図5】同上実施形態において形成されるパッチの濃度の変化を示す図である。
【図6】同上実施形態において図1に示すパッチ濃度に基づき補正制御された後のパッチの濃度変化を示す図である。
【図7】本発明の第3及び第4の実施形態におけるパッチの濃度変化を示す図である。
【図8】本発明の第5及び第6の実施形態において形成される紙間パッチを模式的に示す図である。
【図9】従来の画像形成装置の一例の全体構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1 CCD
6 CPU
5 γ変換器
12 レーザ駆動回路
13 レーザダイオード
14 ポリゴンミラー
17 感光体ドラム
18 2次帯電器
20 現像器
22 転写帯電器
23 転写材
27 転写材担持ベルト
25,26 ローラ
72 参照画像発生回路
Ei 形成すべき画像の形成領域
Eo パッチの形成領域
P 紙間パッチ
Claims (2)
- 画像信号に応じて像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を顕像化した画像を形成する現像手段と、前記現像手段により像担持体に形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段と、階調の異なる複数の濃度検出用画像を形成し、前記複数の濃度検出用画像の濃度を前記濃度検出手段によって検出し、その検出濃度に基づいて画像形成条件を設定変更する画像形成条件制御手段を備えた画像形成装置において、
前記画像形成条件制御手段は、所定の参照濃度に対する前記濃度検出手段によって検出された濃度検出用画像の検出濃度の差分を変化量とし、前記複数の濃度検出用画像に対応する複数の変化量の平均値が所定の閾値未満であるときは、次に実行すべき画像形成条件設定の時期を延ばすことを特徴とする画像形成装置。 - 画像信号に応じて像担持体に静電潜像を形成する潜像形成ステップと、前記潜像形成ステップで形成された前記静電潜像を顕像化して画像を形成する現像ステップと、前記現像ステップで像担持体に形成された画像の濃度を検出する画像濃度検出ステップと、階調の異なる複数の濃度検出用画像を形成すると共に前記複数の濃度検出用画像の濃度を濃度検出ステップにおいて検出し、かつその検出濃度に基づいて画像形成条件を設定変更する画像形成条件制御ステップを備えた画像形成方法において、
前記画像形成条件制御ステップでは、所定の参照濃度に対する前記濃度検出ステップによって検出された濃度検出用画像の検出濃度の差分を変化量とし、前記複数の濃度検出用画像に対応する複数の変化量の平均値が所定の閾値未満であるときは、次に実行すべき画像形成条件設定の時期を延ばすことを特徴とする画像形成方法。
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