JP5040164B2 - 画像形成装置及びそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プリンタや複写機などの画像形成装置に係り、特に、テストチャートを画像読取手段で読み取り、画像信号を補正することで出力状態の状態を改善する画像形成装置に関する。

電子写真方式によって形成された画像は、濃淡ムラやスジが発生しやすく、濃度の均一性を保ち続けることが難しいとされている。そのため、電子写真方式を採用する画像形成装置には、濃度の不均一性を補正する装置や手段に関する発明がなされている。この濃度補正を効率的に行う仕組みを開示した文献としては、特許文献１が挙げられる。特許文献１に開示された画像形成装置は、補正する濃淡ムラの方向に沿って複数のルックアップテーブルを用意し、位置にあわせた濃度補正を行うことで濃度を均一化している。一方、画像形成装置自体のムラを検出するために、形成された画像を画像信号や濃度信号として読み取る読取手段が必要となる。読取装置もまた読取位置毎に特性が異なることから、読取手段で生じるムラを画像形成装置で生じるムラから分離できるようにする配慮が必要である。こうした読取手段で生じるムラを分離する仕組みを開示した文献としては、特許文献２や３が挙げられる。特許文献２に開示された画像形成装置は、印刷ヘッドを用紙に対して連続移動させて駆動させることにより、印刷ヘッドに起因するディフェクトとその他の部分で生じるディフェクトとを分離するようになっている。また、特許文献３に開示された画像形成装置は、記録ヘッドの補正時において、出力画像をスキャンする際のヘッドの走査方向とスキャナの主走査方向を直交させることにより、スキャナへの影響を分離可能としている。
特開平６−３９１１号公報 特開平１１−１７０５８９号公報 特開２００５−２８７２６号公報

ところで、濃度の不均一性は帯電器の汚れや感光体の磨耗などに起因して発生するため、濃度補正のためにルックアップテーブルに収録する補正パラメータの内容は帯電器や感光体の状態の経時劣化を踏まえて随時書き換えていく必要がある。この書換え行程を支援すべく、画像形成装置の多くは、記録材の搬送路における画像形成エンジンの下流の位置に、エンジンにより形成される像の濃度を主走査方向に沿って離散的に検出するためのセンサアレイを備え付けている。
そして、ルックアップテーブルの補正パラメータを最適化する際は、低濃度から高濃度へと段階的に遷移する複数のパッチ画像を並べたラスタデータであるテストパターンを像画像形成エンジンから記録材に形成させてセンサアレイによりその像の主走査方向の濃度を離散的に検出した後、検出結果の各々と濃度の理想値の差を埋め合わせる補正パラメータを生成してルックアップテーブルに収録するようになっている。

しかしながら、この種の画像形成装置においては、センサアレイの一部のセンサに汚れなどが付着しているとそのセンサの視野位置の濃度が誤検出されてしまい、最適な補正パラメータが得られないという問題があった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、濃度補正用のセンサアレイの一部に不具合が生じても、濃度補正用のルックアップテーブルの内容を常に最適なものに保ち得るような仕組みを提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である画像処理装置は、画像信号を補正する補正パラメータを記憶するメモリと、自身へ供給される画像信号に応じた像を形成する画像形成エンジンと、入力手段を介して入力される画像信号を前記メモリの補正パラメータに応じて補正する補正手段と、濃度が一定である領域を有するテストパターンの画像信号を生成する生成手段と、前記画像形成エンジンが記録材へ形成する像の濃度を検出するための複数のセンシング素子をその記録材の搬送方向と交差する方向に並べてなる濃度検出手段と、前記濃度検出手段が前記テストパターンの画像信号に応じて形成された像の主走査ラインの濃度の検出を行っている間に、前記濃度検出手段を成す各センシング素子の視野を前記主走査ラインに平行な方向へ移動させる視野制御手段と、前記生成手段によって生成された画像信号に基づいて前記画像形成エンジンで形成された像の濃度を前記濃度検出手段が前記視野制御手段によってその視野を移動させられながら検出していくことによって順次得られる、各々画像の主走査ライン幅に相当する複数の濃度値群のうち、前記領域内において主走査方向におけるアドレスが等しい濃度値群の中間値を当該アドレス毎に計算し、当該中間値を基に前記メモリの補正パラメータの内容を書き換える書換制御手段とを備える。

この態様において、前記視野制御手段は、前記濃度検出手段として並べられた複数のセンシング素子を前記主走査ラインに平行な方向へ移動させることによってそのセンシング視野を移動させるようにしてもよい。

また、前記視野制御手段は、前記搬送路を搬送される記録材が前記濃度検出手段として並べられた複数のセンシング素子のセンシング領域を通過する際の通過位置を前記主走査ラインと平行な方向へ移動させることによってそのセンシング視野を移動させるようにしてもよい。

また、前記テストパターンは、低濃度から高濃度へと段階的に遷移する複数のパッチ画像を並べたラスタデータであってもよい。

本発明の別の好適な態様であるプログラムは、画像信号を補正する補正パラメータを記憶するメモリと、自身へ供給される画像信号に応じた像を形成する画像形成エンジンと、前記画像形成エンジンが記録材へ形成する像の濃度を検出するための複数のセンシング素子をその記録材の搬送方向と交差する方向に並べてなる濃度検出手段とを備えたコンピュータ装置に、入力手段を介して入力される画像信号を前記メモリの補正パラメータに応じて補正する補正機能と、濃度が一定である領域を有するテストパターンの画像信号を生成する生成機能と、前記濃度検出手段が前記テストパターンの画像信号に応じて形成された像の主走査ラインの濃度の検出を行っている間に、前記濃度検出手段を成す各センシング素子の視野を前記主走査ラインに平行な方向へ移動させる視野制御機能と、前記生成機能によって生成された画像信号に基づいて前記画像形成エンジンで形成された像の濃度を前記濃度検出手段が前記視野制御機能によってその視野を移動させられながら検出していくことによって順次得られる、各々画像の主走査ライン幅に相当する複数の濃度値群のうち、前記領域内において主走査方向におけるアドレスが等しい濃度値群の中間値を当該アドレス毎に計算し、当該中間値を基に前記メモリの補正パラメータの内容を書き換える書換制御機能とを実現させる。

濃度補正用のセンサアレイの一部に不具合が生じても、濃度補正用のルックアップテーブルの内容を常に最適なものに保つことができる。

（発明の実施の形態）
本願発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置のハードウェア概略構成図である。
図に示すように、この画像形成装置を構成する各部は駆動ユニット１０と制御ユニット２０に大別される。そして、駆動ユニット１０は、用紙トレイ１１、用紙搬送路１２、各画像形成エンジン１３、定着部１４、画像読取部１５を有する一方、制御ユニット２０は、濃度補正部２１、パラメータ用メモリ２２、テストパターン発生部２３、選択部２４、画像解析部２５、パラメータ書換部２６を有する。
用紙トレイ１１は、Ａ４などの所定サイズにカットされた複数枚の用紙を収容し、収容された用紙は用紙トレイ１１から一枚ずつピッキングされ、画像形成エンジン１３、定着部１４、更には、画像読取部１５を経由して排紙口へと繋がる用紙搬送路１２上を順次搬送されるようになっている。
画像形成エンジン１３は、感光体ドラム、帯電部、露光部、現像部、及び転写部を備える。これら各部の駆動する様子について概説すると、まず、帯電部が、所定の速度で周回する感光体ドラムの周面を一様に帯電させた後、露光部が、その周面上を走査しながらレーザ光を照射することによって静電潜像を形成する。更に、現像部がトナーを吹付することによってその静電潜像をトナー像として現像し、現像されたトナー像が転写部によって用紙に転写される。

ここで、上述した露光部の駆動原理について更に詳細に説明しておく。図２は、露光部の構成の詳細を示す図である。露光部は、レーザダイオード３１、ポリゴンミラー３２、反射ミラー３３、ｆθレンズ３４などを備える。レーザダイオード３１からは、後述する制御ユニット２０の選択部２４より供給される画像信号に応じて光強度が変調されたレーザ光がポリゴンミラー３２に向けて照射される。ポリゴンミラー３２は、６個の矩形の反射面を外側壁とする６角柱の形状を成しており、図示しないポリゴンモータに軸着された回転軸を中心に回転する。ポリゴンミラー３２は自身の回転を通じて入射角を連続的に変化させながらその外側壁を介してビーム光を偏光させ、偏光されたビーム光はｆθレンズ３４を経由して感光体ドラムのドラム表面上をドラム軸に平行なライン状に照射される。その結果、ビーム光の照射された領域は電位が上昇して静電潜像が形成されるのである。以降の説明においては、このビーム光を照射するドラム軸に平行なラインを「主走査ライン」と呼ぶ。また、ドラム表面上の主走査ラインに沿って形成された露光像が最終的に記録材である用紙にトナー像として形成されるが、ドラム表面上の主走査ラインに対応する用紙上の走査ラインも「主走査ライン」と呼ぶ。
図１において、定着部１４は、内部に加熱源を持つ加熱ロールと加圧ロールの周面同士を当接させてニップ部を形成している。画像形成エンジン１３により各色のトナー像の形成を経た用紙がニップ部へ搬入されると、それらのトナー像が加熱ロールによる加熱作用と加圧ロールによる加圧作用とを受けて用紙に定着する。

画像読取部１５は、各画像形成エンジン１３によって用紙に形成されたトナー像の主走査ラインの濃度を離散的に検出すべく定着部１４の下流側に備え付けられたセンサアレイである。図３は、この画像読取部１５、照明用ランプ４１、及びその下を経由する用紙搬送路１２を上側から見た上面図であり、図４は、それらを用紙搬送路１２の下流側から見た側面図である。この画像読取部１５のセンサアレイを成す各光学センサは、用紙搬送路１２における用紙の搬送方向と垂直に並べて設置されており、それらの各光学センサは各々のちょうど真下に位置するセンシング領域の像の濃度を検出し、検出結果である各濃度値は各々に固有のセンサ識別子とそれぞれ対応付けられた上で制御ユニット２０の画像解析部２５へ供給される。そして、図に示すように、このセンサアレイは、両端に「あそび」を持たせた状態でセンサ駆動部材４２に収容されており、図示しないモータの駆動力を受けることにより、センサアレイはそのセンシング視野を主走査ラインに平行な方向に移動させながら濃度の検出を行うようになっている。なお、本構成では、照明用ランプとセンサアレイの相対位置が変化するため、照明用ランプの照明光がセンサアレイの読取位置に対して均一でない場合などは、センサアレイの位置毎にセンサアレイのシェーディング補正の補正値を切替えるか、照明用ランプもセンサアレイと一体として移動できる構成とする必要が有る。

図１の説明に戻り、制御ユニット２０を成す各部について説明する。
濃度補正部２１には、画像処理ジョブを解釈して得たラスタデータの画像信号が図示しないパーソナルコンピュータＰＣやプリンタコントローラなどから入力される。このラスタデータの画像信号は、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の画素アドレス毎の濃度値を示す信号である。
パラメータ用メモリ２２は、ルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」と呼ぶ）を格納する。このＬＵＴは、主走査方向の画素アドレスとその画素アドレスの濃度値とに応じて参照フィールドが一意に特定され得るようなマトリクス構造を成している。そして、このルックアップテーブルをなす各フィールドには、補正パラメータが記憶される。補正パラメータは、濃度補正部２１へ供給される画像信号の補正時に作用させる係数を決定付けるパラメータである。

テストパターン発生部２３は、図示しない操作子（タッチパネル）を介して補正パラメータ最適化モードでの動作が指示されると、低濃度から高濃度へと段階的に遷移する複数のパッチ画像を並べたラスタデータであるテストパターンの画像信号を３回に渡って連続して発生する。本実施形態にかかる画像形成装置は、通常の画像形成サービスを提供する通常モードとこの補正パラメータ最適化モードのうちいずれかのモードで動作できるようになっている。
一方で、通常モードでの動作時には、画像処理ジョブを解釈して得た、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のラスタデータを示す画像信号が図示しないパーソナルコンピュータやプリンタコントローラから濃度補正部２１へ入力される。画像信号の入力を受けた濃度補正部２１は、ルックアップテーブルの各補正パラメータをその画像信号に作用させて濃度補正処理を施した後、補正処理を経た補正済み画像信号を選択部２４へ供給する。この濃度補正部２１による補正処理のアルゴリズムは周知技術の範疇に属するため、ここでは更なる詳細な説明を割愛する。

選択部２４は、操作子（タッチパネル）を介したモード指示に応じて選択した画像信号を画像形成エンジン１３へ供給する。つまり、通常モードでの動作が指示されている間は、濃度補正部２１による補正処理を経た補正済み画像信号を画像形成エンジン１３へ供給し、補正パラメータ最適化モードでの動作が指示されている間は、テストパターン発生部２３が発生したテストパターンの画像信号を同エンジン１３へ供給する。
画像解析部２５とパラメータ書換部２６の両部は、補正パラメータ最適化モードでの動作時になると、画像読取部１５と共に動作することによってＬＵＴの補正パラメータの内容を書き換える。

この補正パラメータ最適化モードにおける補正パラメータの書き換え処理について詳述する。
上述したように、補正パラメータ最適化モードになると、テストパターン発生部２３は、テストパターンの画像信号を３回に渡って連続して発生する。これらの画像信号の供給を受けた画像形成エンジン１３は、テストパターン、つまり、低濃度から高濃度へと段階的に遷移する複数のパッチ画像を用紙へ３回に渡って連続して形成することになる。一方、それらの３つの像の主走査ラインの濃度値を検出することになる画像読取部１５は、最初のテストパターンの像の主走査ラインの濃度を検出した後、そのセンシング視野を移動させてから次のテストパターンの像の主走査ラインの濃度を検出し、そのセンシング視野を更に移動させてから最後のテストパターンの像の主走査ラインの濃度を検出する。この結果、画像解析部２５には、同じテストパターンに応じて用紙に連続して形成される３つの像の主走査ラインの濃度値を異なるセンシング視野から検出して得た、各々画像の主走査ライン幅に相当する３セットの濃度値群が供給されることになる。

濃度値群のセットの供給を受けた画像解析部２５は、それらのセットの各濃度値と主走査ラインの画素アドレスとを対応付け、同じ画像アドレスが対応付けられている３つの濃度値の中間値を計算していく。そして、画像解析部２５によって主走査ラインの全画素アドレスと対応する濃度値の中間値が計算されると、パラメータ書換部２６は、各画素アドレスの中間値として特定された濃度値とそれらの画素アドレスにおいて検出されているはずの濃度値の理想値の差分を埋め合わせ得るような係数を計算し、新たな補正パラメータとしてＬＵＴの各フィールドに順次書き込んでいく。
以上の手順に従って補正パラメータの書き換えを行うようにすることで、センサアレイを成す一部の光センサの不具合による影響を受けることなく、補正パラメータの最適な書き換えを確実に行うことができる。

この原理について、図５を参照して更に説明する。図５は、センサアレイを成す光センサの１つに汚れが付着するなどによって感度が損なわれているケースを想定している。
このような状態で、画像形成エンジン１３にテストパターンに応じた３つの像を形成させ画像読取部１５に濃度を検出させた場合、当然ながら、汚れが付着している光センサの真下に位置することとなったセンシング領域の検出結果は、最高濃度値（図５では縦軸に明度値を示しており、ほぼ最低明度値の０）の縦スジとなって現れてしまう。ところが、上記手順に従い、画像読取部１５のセンシング視野を移動させながら３回にわたって検出を行った場合、その移動が成されるたびに、汚れが付着している光センサの真下に位置することになる主走査ラインの画素アドレスの位置にもずれが生じることになる（読取位置♯１乃至３を参照）。そして、これら３回の検出を経た後、同じ画素アドレスと対応付けられることになる３つの画素値のうちの最高濃度値は中間値として採用され得ないことになるため（中央値計算結果を参照）、汚れの付着した光センサの検出値と理想値との差分から誤った補正パラメータが生成されてしまう事態を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる画像処理装置は、用紙へ３回にわたって連続して形成されるテストパターンの主走査ラインの濃度値を、センサアレイのセンシング視野を変化させながら検出する。そして、その検出の結果得られる、同じ画素アドレスと対応する３つの濃度値のうちの中間値を基に補正パラメータの生成を行うようになっている。よって、センサアレイの一部の光センサの不具合に影響されることなく、濃度補正に用いるＬＵＴの補正パラメータの内容を常に最適なものに保つことができる。

（他の実施形態）
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態にかかる画像処理装置の画像読取部１５は、最初のテストパターンの像の主走査ラインの濃度を検出した後、そのセンシング視野を移動させてから次のテストパターンの像の主走査ラインの濃度を検出し、そのセンシング視野を更に移動させてから最後のテストパターンの像の主走査ラインの濃度を検出するようになっていた。つまり、上記実施形態では、あるテストパターンの像の主走査ラインの濃度の検出を終えてから次のテストパターンの像の主走査ラインの濃度の検出を始めるまでの間に画像読取部１５の視野を変化させるようになっていた。

これに対し、あるテストパターンの像の主走査ラインの濃度の検出を行っている間に画像読取部１５を成す各センシング素子の視野を変化させるようにしてもよい。この変形例では、一部の光センサに不具合があった場合の画像読取部１５の検出結果が、図６に示すように、縦スジの入った読取画像として得られることになる。そして、この得られた画像をせん断処理すると、図６に示すように、縦スジが斜めのスジになる。図に示すように、テストパターンは、低濃度から高濃度へと段階的に遷移する複数のパッチ画像を並べてなり、更に、それらのパッチ画像の各々は、副走査方向に所定の画素ライン幅を有している。よって、図６に示すように、主走査ラインの画素アドレスを同じくするライン幅分の濃度値の中央値を各パッチ画像毎に計算するようにすることで、センサアレイの一部の光センサの不具合に影響されることなく、濃度補正に用いるＬＵＴの補正パラメータの内容を常に最適なものに保つことができる。

上記実施形態にかかる画像処理装置の画像読取部１５であるセンサアレイは、両端に「あそび」を持たせた状態でセンサ駆動部材４２に収容されており、図示しないモータの駆動力を受けて自ら移動することによってそのセンシング視野を変化させていた。これに対し、画像読取部１５を移動させるのではなく、そのセンシング対象となる用紙を移動させることによって画像読取部１５のセンシング視野を変化させるようにしてもよい。この変形例は、モータの駆動力などを利用し、センサアレイをなす各光センサの真下を通過する用紙の通過位置を主走査ラインと平行な方向へ移動させてそのセンシング視野を変化させることにより実現される。

画像形成装置のハードウェア概略構成図である。 露光部の構成の詳細を示す図である。 画像読取部を示す図である。 画像読取部を示す図である。 補正パラメータの更新処理の原理を示す図である。 変形例を説明するための図である。

符号の説明

１０…駆動ユニット、１１…用紙トレイ、１２…用紙搬送路、１３…画像形成エンジン、１４…定着部、１５…画像読取部、２０…制御ユニット、２１…濃度補正部、２２…パラメータ用メモリ、２３…テストパターン発生部、２４…選択部、２５…画像解析部、２６…パラメータ書換部、３１…レーザダイオード、３２…ポリゴンミラー、３３…反射ミラー、３４…レンズ、４１…照明用ランプ、４２…センサ駆動部材

Claims (5)

1. 画像信号を補正する補正パラメータを記憶するメモリと、
   自身へ供給される画像信号に応じた像を形成する画像形成エンジンと、
   入力手段を介して入力される画像信号を前記メモリの補正パラメータに応じて補正する補正手段と、
   濃度が一定である領域を有するテストパターンの画像信号を生成する生成手段と、
   前記画像形成エンジンが記録材へ形成する像の濃度を検出するための複数のセンシング素子をその記録材の搬送方向と交差する方向に並べてなる濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段が前記テストパターンの画像信号に応じて形成された像の主走査ラインの濃度の検出を行っている間に、前記濃度検出手段を成す各センシング素子の視野を前記主走査ラインに平行な方向へ移動させる視野制御手段と、
   前記生成手段によって生成された画像信号に基づいて前記画像形成エンジンで形成された像の濃度を前記濃度検出手段が前記視野制御手段によってその視野を移動させられながら検出していくことによって順次得られる、各々画像の主走査ライン幅に相当する複数の濃度値群のうち、前記領域内において主走査方向におけるアドレスが等しい濃度値群の中間値を当該アドレス毎に計算し、当該中間値を基に前記メモリの補正パラメータの内容を書き換える書換制御手段と
   を備えた画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記視野制御手段は、
   前記濃度検出手段として並べられた複数のセンシング素子を前記主走査ラインに平行な方向へ移動させることによってそのセンシング視野を移動させる
   画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記視野制御手段は、
   前記搬送路を搬送される記録材が前記濃度検出手段として並べられた複数のセンシング素子のセンシング領域を通過する際の通過位置を前記主走査ラインと平行な方向へ移動させることによってそのセンシング視野を移動させる
   画像形成装置。
4. 請求項１乃至３に記載の画像形成装置において、
   前記テストパターンは、
   低濃度から高濃度へと段階的に遷移する複数のパッチ画像を並べたラスタデータである
   画像形成装置。
5. 画像信号を補正する補正パラメータを記憶するメモリと、自身へ供給される画像信号に応じた像を形成する画像形成エンジンと、前記画像形成エンジンが記録材へ形成する像の濃度を検出するための複数のセンシング素子をその記録材の搬送方向と交差する方向に並べてなる濃度検出手段とを備えたコンピュータ装置に、
   入力手段を介して入力される画像信号を前記メモリの補正パラメータに応じて補正する補正機能と、
   濃度が一定である領域を有するテストパターンの画像信号を生成する生成機能と、
   前記濃度検出手段が前記テストパターンの画像信号に応じて形成された像の主走査ラインの濃度の検出を行っている間に、前記濃度検出手段を成す各センシング素子の視野を前記主走査ラインに平行な方向へ移動させる視野制御機能と、
   前記生成機能によって生成された画像信号に基づいて前記画像形成エンジンで形成された像の濃度を前記濃度検出手段が前記視野制御機能によってその視野を移動させられながら検出していくことによって順次得られる、各々画像の主走査ライン幅に相当する複数の濃度値群のうち、前記領域内において主走査方向におけるアドレスが等しい濃度値群の中間値を当該アドレス毎に計算し、当該中間値を基に前記メモリの補正パラメータの内容を書き換える書換制御機能と
   を実現させるプログラム。

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