JP5119217B2 - 画像形成装置の濃度補正方法およびそれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、フルカラーで画像形成を行う画像形成装置の濃度補正方法およびそれを用いる画像形成装置に関する。

前記フルカラー画像の形成を行う画像形成装置では、像担持体上で、前記フルカラーを実現する複数の顕像化剤の形成位置にずれが生じると、色ずれが生じることになる。そこで従来から、所定周期などで、テスト画像を形成してみて、そのずれ量を判定し、各色の画像形成のタイミングを調整する色ずれ（レジストレーション）補正が行われている。一方、経時による前記の顕像化剤の濃度変化に対する補正も行われている。

たとえば、本件出願人が先に提案した特許文献１では、タンデム型の電子写真方式の画像形成装置において、転写ベルトには画像形成タイミングのずれを見るためのトナーパッチを形成し、感光体ドラムには濃度補正用のトナーパッチを形成することで、ベルトの表面状態に拘わらず長期に亘って高精度な濃度補正を可能にした画像形成装置が提案されている。

そして、転写ベルトの各側には、前記画像形成タイミングを見るためのトナーパッチを、主走査方向と、主副両走査方向、すなわち斜めに延びて形成するとともに、感光体ドラムのその両側を除く部分に、主走査方向に間隔を開けて、副走査方向に濃度が変化するトナーパッチを形成するようになっている。こうして、濃度補正および色ずれ補正を同時に行うことで、キャリブレーション時間を短縮するようになっている。

ところで、主走査方向の相対的な色ずれ量は、数１０μｍ程度である。そのため、色（レジ）ずれ検知用の濃度センサには、高い検出精度が求められる。そこで、他の従来技術では、図４で示すように、転写ベルト１の一端部１ａに濃度補正（バイアスキャリブ（現像バイアスの補正））を行うためのテストパッチ２を形成し、他端部１ｂに色（レジ）ずれ補正（ＩＯキャリブ（γテーブルの補正））を行うためのテストパッチ３を形成し、それらを濃度センサ４，５で検出することで、前記濃度補正および色（レジ）ずれ補正を行うようになっている。しかも、先に濃度補正を行い、その結果をフィードバック（反映）して色（レジ）ずれ補正のためのテストパッチ３の濃度調整を行うことで、前記濃度センサ５によるテストパッチ３の検知精度を高められるようになっている。

特開２００８−２９２９２２号公報

上述の従来技術は、いずれも濃度補正には単一の濃度センサを使用している。しかしながら、たとえば電子写真方式の画像形成装置では、特にトナーの供給が感光体ドラムの一端側から他端側にかけて（主走査方向）行われるような場合、末端側となる他端側で薄くなる。これに対して、上述のように単一の濃度センサのみの検知結果で濃度補正を行っていると、その検知範囲から漏れたら、濃度が目標値から大きく外れ、特に薄さが目立つことになる。

本発明の目的は、主走査方向の濃度ムラに対して、形成画像の悪化を防ぐことができる画像形成装置の濃度補正方法およびそれを用いる画像形成装置を提供することである。

本発明の画像形成装置の濃度補正方法は、フルカラー画像形成を行うにあたって、像担持体に、顕像化剤によって、主走査方向に互いに間隔を開けた位置に、少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて形成するステップと、前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を濃度センサで読取るステップと、前記濃度センサで読取った結果に基づき、前記濃度補正および色ずれ補正を行うステップとを行い、予め定める周期毎に、前記２つのテストパッチとして、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成するステップと、前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を前記濃度センサで読取るステップと、前記濃度センサが読取った濃度が、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを判定するステップと、次回からの補正で、前記ずれ量が、大きい方のテストパッチを濃度補正に使用し、小さい方のテストパッチを色ずれ補正に使用するステップとをさらに含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、フルカラー画像形成を行うにあたって、所定の補正タイミングにおいて、像担持体に、顕像化剤によって、主走査方向に互いに間隔を開けた位置に、少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色（レジ）ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて（パッチを連ねて）形成し、それら２つのテストパッチを濃度センサで読取ることで、特に、色（レジ）ずれ補正（たとえば、電子写真方式の画像形成装置では、ＩＯキャリブ）を行う前に、濃度補正（前記電子写真方式の画像形成装置では、バイアスキャリブ）を行い、その結果をフィードバック（反映）することで、色（レジ）ずれ補正パターンの検知精度を高められるようにした画像形成装置の濃度補正（キャリブレーション）方法において、以下の処理を行う。

すなわち、予め定める周期毎に、前記２つのテストパッチとして、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成するステップと、前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を前記濃度センサで読取るステップと、前記濃度センサが読取った濃度が、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを判定するステップと、次回からの補正で、前記ずれ量が、大きい方のテストパッチを濃度補正に使用し、小さい方のテストパッチを色（レジ）ずれ補正に使用する（振替える）ステップとを行う。

したがって、主走査方向に濃度ムラが発生したときでも、より状態の悪い画像形成側のセンサを利用して濃度補正を行うことで、形成画像の悪化を防ぐことができる（濃度を安定させることができる）。たとえば、前記電子写真方式の画像形成装置で、特にトナーの供給が感光体ドラムの一端側から他端側にかけて行われるような場合、末端側となる他端側のトナー濃度が薄くなるような現像の悪化を防ぐことができる。

また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に、顕像化剤によってフルカラー画像形成を行う画像形成部と、前記画像形成部に、前記像担持体の主走査方向に互いに間隔を開けた位置に、少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて形成させるテスト画像作成部と、前記像担持体に形成された前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を読取る濃度センサと、前記濃度センサで読取った結果に基づき、前記画像形成部での以降の画像形成時に、前記濃度補正および色ずれ補正を行う調整部と、予め定める周期毎に、前記テスト画像作成部に対して、前記画像形成部に前記２つのテストパッチとして、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成させ、当該２つのテストパッチから前記濃度センサが読取った濃度が、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを次回からの補正で濃度補正に使用させ、小さい方のテストパッチを色ずれ補正に使用させる補正制御部とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、フルカラー画像形成を行うにあたって、所定の補正タイミングにおいて、本番画像の形成にあたって、テスト画像作成部が、画像形成部に対して、像担持体に、顕像化剤によって主走査方向に互いに間隔を開けた位置に少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色（レジ）ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて形成させ、それら２つのテストパッチを濃度センサで読取り、その読取り結果を調整部にフィードバック（反映）することで、該調整部が、前記画像形成部での以降の（本番の）画像形成時に、前記濃度補正および色ずれ補正を行うようにした画像形成装置において、補正制御部を設ける。

そして、その補正制御部は、予め定める周期毎に、前記テスト画像作成部に対して、前記画像形成部に前記２つのテストパッチとして、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成させ、それによる前記濃度センサの読取り結果から、前記テスト画像作成部に、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを次回からの補正で濃度補正に使用させ、小さい方のテストパッチを色ずれ補正に使用させる。

したがって、主走査方向に濃度ムラが発生したときでも、より状態の悪い画像形成側のセンサを利用して濃度補正を行うことで、形成画像の悪化を防ぐことができる（濃度を安定させることができる）。たとえば、前記電子写真方式の画像形成装置で、特にトナーの供給が感光体ドラムの一端側から他端側にかけて行われるような場合、末端側となる他端側のトナー濃度が薄くなるような現像の悪化を防ぐことができる。

さらにまた、本発明の画像形成装置では、電子写真方式の画像形成装置であって、前記像担持体は転写ベルトであることを特徴とする。

上記の構成によれば、電子写真方式の画像形成装置は、前述のようにトナーの供給が感光体ドラムの一端側から他端側にかけて行われる等で、像担持体の主走査方向に濃度ズレを生じ易く、本発明が好適である。

また、本発明の画像形成装置では、前記テスト画像作成部は、前記画像形成部に、前記転写ベルトの一方の端部付近に前記濃度補正を行うためのテストパッチを、他方の端部付近に前記色ずれ補正を行うためのテストパッチを形成させることを特徴とする。

上記の構成によれば、濃度むらが生じ易い転写ベルトの両端に２つのテストパッチを分散して形成することで、前記濃度むらを高精度に検出することができる。

本発明の画像形成装置およびその濃度補正方法は、以上のように、像担持体に、顕像化剤によって、主走査方向に互いに間隔を開けた位置に、少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて形成し、それら２つのテストパッチの濃度を濃度センサで読取って前記濃度補正および色ずれ補正を行うにあたって、予め定める周期毎に前記２つのテストパッチとして共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成し、それらの内、目標値からのずれ量が大きい方を次回から濃度補正に使用し、小さい方を色ずれ補正に使用する。

それゆえ、主走査方向に濃度ムラが発生したときでも、より状態の悪い画像形成側のセンサを利用して濃度補正を行うことで、形成画像の悪化を防ぐことができる（濃度を安定させることができる）。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略的構造を示す縦断面図である。 本発明の実施の一形態のキャリブレーション動作を説明するための図である。 前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 典型的な従来技術のキャリブレーション動作を説明するための図である。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１０の概略的構造を示す縦断面図である。この画像形成装置１０は、プリンタとして実現されるタンデム型の電子写真方式の画像形成装置である。したがって、この画像形成装置１０では、大略的に、機器本体１１に組付けられた給紙部１２の給紙カセット１２０から繰出された記録紙Ｐに対して、画像形成部１３で形成されたトナー画像が転写され、定着装置１４で定着されて、前記機器本体１１の上面に設けられた排紙部１５に排紙される。

また、前記画像形成部１３は、大略的に、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット１３１Ｍ、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット１３１Ｃ、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット１３１Ｙおよびブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット１３１Ｋと、これらの画像形成ユニット１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋによってその表面にトナー像が転写される転写ベルト１３６と、その転写ベルト１３６上のトナー像を給紙カセット１２０から送り込まれた前記記録紙Ｐにさらに転写するための２次転写ローラ１３７とを備えて構成される。

前記各画像形成ユニット１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋは、前記転写ベルト１３６の搬送方向Ｆ１の上流側から下流側へ向けて、この順に順次配設され、所定の相対的な位置関係で位置決めされている。各画像形成ユニット１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋには、第１の像担持体である感光体ドラム１３２が配され、その各感光体ドラム１３２の周囲には、該感光体ドラム１３２の回転方向Ｆ２の上流側から下流側にかけて、クリーニング装置１３８、帯電器１３４、露光装置１３５、現像装置１３３および１次転写ローラ１３６ｃが順に設けられている。

先ずクリーニング装置１３８によって残留トナーが除去された感光体ドラム１３２の表面は、帯電器１３４によって所定の電位に一様に帯電され、露光装置１３５において、画像データに基づく光ビームが照射され、静電潜像が形成される。その静電潜像は、現像装置１３３においてトナー像に顕像化され、１次転写ローラ１３６ｃによって、第２の像担持体である前記転写ベルト１３６に転写される。前記転写ベルト１３６は、駆動ローラ１３６ａおよび従動ローラ１３６ｂ間に張設されており、各画像形成ユニット１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋの直上位置において、表面が感光体ドラム１３２の周面にそれぞれ当接し、前記１次転写ローラ１３６ｃによって、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの各色のトナー画像が形成される。記録紙Ｐへの転写の終了した転写ベルト１３６の表面は、クリーニング装置１３９によって残留トナーが除去される。

一方、給紙部１２には、前記給紙カセット１２０の図１に示す左上方位置にピックアップローラ１２１が設けられ、このピックアップローラ１２１の駆動によって給紙カセット１２０に貯留されている記録紙Ｐが１枚ずつピックアップされて２次転写ローラ１３７に向けて送り出される。その給紙カセット１２０から、２次転写ローラ１３７および駆動ローラ１３６ａのニップ部に向かう記録紙搬送路には、レジストローラ１４５が設けられている。このレジストローラ１４５によって、記録紙Ｐの前記ニップ部への搬送タイミングが調整される。

また、定着装置１４は、前記画像形成部１３のニップ部で記録紙Ｐに転写されたカラートナー画像に定着処理を施すものであり、通電発熱体により加熱される熱ローラ１４１と、この熱ローラ１４１に対向配置され、周面が熱ローラ１４１の周面に押圧当接される加圧ローラ１４２とを備えて構成される。そして、画像形成部１３のニップ部で記録紙Ｐに転写されたカラートナー画像は、当該記録紙Ｐが熱ローラ１４１と加圧ローラ１４２との間を通過するときの加熱による定着処理で定着され、その後、排紙部１５へ排出される。

上述のように構成される画像形成装置１０において、注目すべきは、本実施の形態では、画像形成部１３の各画像形成ユニット１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋは、図２で示すように、その主走査方向に互いに間隔を開けた位置に（図２では転写ベルト１３６の両端１３６ｄ，１３６ｅ付近に）、それぞれ副走査方向に延びる（連なる）テストパッチ２０１，２０２を形成し、それら２つのテストパッチ２０１，２０２を適宜振替えて、濃度補正（バイアスキャリブ）と色（レジ）ずれ補正（ＩＯキャリブ）とに使用することである。前記テストパッチ２０１，２０２には、それぞれ濃度センサ２０３，２０４が臨む。なお、トナー濃度の補正は、帯電器１３４による帯電電位や、露光装置１３５における光ビームの強度によっても行うことができるけれども、本実施の形態では、上述のように現像装置１３３におけるバイアス電圧を変化することで行うものとする。

具体的には、予め定める第１の周期、たとえば１００枚の画像形成毎に、前記濃度補正および色（レジ）ずれ補正を行うにあたって、図２（ａ）で示す或る時点（図２（ａ）では９００枚時点）では、転写ベルト１３６の左端１３６ｄに先行して形成されるテストパッチ２０１が濃度補正に用いられるテストパッチとなっており、濃度センサ２０３の検知結果に応答して濃度補正が行われるとともに、後続して転写ベルト１３６の右端１３６ｅに形成されるテストパッチ２０２の濃度にフィードバック（反映）されて該テストパッチ２０２が形成され、色（レジ）ずれ補正に用いられる。

しかしながら、前述の図４では、この後も引続き、転写ベルト１３６の左端１３６ｄ側のテストパッチ２０１が濃度補正用、右端１３６ｅ側のテストパッチ２０２が色（レジ）ずれ補正用で固定であるのに対して、本実施の形態では、予め定める第２の周期、たとえば１０００枚の画像形成毎に、先ず図２（ｂ）で示すように、一旦両側のテストパッチ２０１，２０２を共通に濃度補正に使用する。その後、濃度センサ２０３，２０４の検知結果と目標値とが比較され、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチ（図２（ｂ）では２０２）が濃度補正に使用され、小さい方のテストパッチ（図２（ｂ）では２０１）は、参照符号２０１’で示すように再形成されて、色ずれ補正に使用される。

以後の次回からの補正には、図２（ｃ）で示すように、転写ベルト１３６の右端１３６ｅに先行して形成されるテストパッチ２０２が濃度補正に用いられ、濃度センサ２０４の検知結果に応答して濃度補正が行われるとともに、後続して転写ベルト１３６の左端１３６ｄに形成されるテストパッチ２０１の濃度にフィードバック（反映）されて該テストパッチ２０１が形成され、色（レジ）ずれ補正に用いられる状態が、第１の周期である１００枚毎に、第２の周期である１０００枚となるまで、継続される。

図３は、上述のようなキャリブレーション動作を実現する画像形成装置１０の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置１０は、前記画像形成部１３および濃度センサ２０３，２０４に、制御部３００、記憶部３１０、画像メモリ３２０、画像処理部３３０、入力操作部３４０およびネットワークＩ／Ｆ部３５０を備えて構成されている。

前記記憶部３１０は、各種の制御プログラムを記憶しておくものである。画像メモリ３２０は、ネットワークＩ／Ｆ部３５０を介して外部装置から送信された画像データを一時的に記憶する。画像処理部３３０は、前記画像メモリ３２０に記憶されている画像データに対して画像補正や拡大・縮小等の画像処理を施す。入力操作部３４０は、電源キーや設定キーを有する。前記ネットワークＩ／Ｆ部３５０は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、該ネットワークＩ／Ｆ部３５０と接続されたネットワーク（不図示）を介して外部装置と種々のデータの送受信を行う。

前記制御部３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）およびその周辺回路等によって構成され、記憶部３１０に記憶されたプログラムを読出して処理を実行し、各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行って、該画像形成装置１０を統括的に制御するものである。そして、この制御部３００は、通常の画像形成に係わる以外の構成として、上述のようなキャリブレーション動作を実現するために、テスト画像作成部３０１と、調整部３０２と、補正制御部３０３とを備えて構成される。

前記補正制御部３０３は、前述のように、予め定める第１の周期毎に、前記テスト画像作成部３０１に対して、前記画像形成部１３に、前記テストパッチ２０１，２０２として、濃度補正用と色（レジ）ずれ補正用とにそれぞれ予め定めて形成させる。それによる前記濃度センサ２０３，２０４の読取り結果から、前記調整部３０２は、先ず濃度補正（バイアスキャリブ）を行い、結果として画像形成部１３に、色（レジ）ずれ補正用のテストパッチを高い濃度精度で形成させて、色（レジ）ずれ補正（ＩＯキャリブ）を行う。

また、前記補正制御部３０３は、前述のように、予め定める第２の周期毎に、前記テスト画像作成部３０１に対して、前記画像形成部１３に、前記テストパッチ２０１，２０２として、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成させ、それによる前記濃度センサ２０３，２０４の読取り結果から、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを次回からの補正で濃度補正に使用し、小さい方のテストパッチを色ずれ補正に使用するように、テスト画像作成部３０１が作成するテストパッチを予め定めておく。

このように構成することで、主走査方向に濃度ムラが発生したときでも、より状態の悪い画像形成側のセンサを利用して濃度補正を行うことで、形成画像の悪化を防ぐことができる（濃度を安定させることができる）。本願発明は、ライン式のノズルヘッドを備えるインクジェット式の画像形成装置などにも適用可能であるけれども、電子写真方式の画像形成装置は、トナーの供給が感光体ドラム１３２の一端側から他端側にかけて行われる場合があり、そのような場合に、転写ベルト１３６の主走査方向に濃度ズレを生じ易く、本発明が特に好適である。特に、末端側となる他端側のトナー濃度が薄くなるような現像の悪化を防ぐことができる。

また、前記テスト画像作成部３０１は、前記画像形成部１３に、濃度むらが生じ易い転写ベルト１３６の一方の端部（１３６ｄ，１３６ｅ）に前記濃度補正を行うためのテストパッチ（２０１，２０２）を、他方の端部（１３６ｅ，１３６ｄ）に前記色ずれ補正を行うためのテストパッチ（２０２，２０１）を、それぞれ分散して形成させることで、前記濃度むらを高精度に検出することができるようになる。

なお、像担持体としては、転写ベルト１３６に限らず、転写ローラであってもよく、また搬送ベルト上に記録紙が搭載され、その記録紙に直接画像形成ユニット１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋがトナー像を転写する場合には、前記像担持体は記録紙となる。

１０ 画像形成装置
１１ 機器本体
１２ 給紙部
１３ 画像形成部
１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｙ，１３１Ｋ 画像形成ユニット
１３２ 感光体ドラム
１３３ 現像装置
１３４ 帯電器
１３５ 露光装置
１３６ 転写ベルト
１３６ｃ １次転写ローラ
１３７ ２次転写ローラ
１３８，１３９ クリーニング装置
１４ 定着装置
１５ 排紙部
２０１，２０１’，２０２ テストパッチ
２０３，２０４ 濃度センサ
３００ 制御部
３１０ 記憶部
３２０ 画像メモリ
３３０ 画像処理部
３４０ 入力操作部
３５０ ネットワークＩ／Ｆ部
３０１ テスト画像作成部
３０２ 調整部
３０３ 補正制御部

Claims (4)

1. フルカラー画像形成を行うにあたって、像担持体に、顕像化剤によって、主走査方向に互いに間隔を開けた位置に、少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて形成するステップと、
   前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を濃度センサで読取るステップと、
   前記濃度センサで読取った結果に基づき、前記濃度補正および色ずれ補正を行うステップとを行い、予め定める周期毎に、
   前記２つのテストパッチとして、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成するステップと、
   前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を前記濃度センサで読取るステップと、
   前記濃度センサが読取った濃度が、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを判定するステップと、
   次回からの補正で、前記ずれ量が、大きい方のテストパッチを濃度補正に使用し、小さい方のテストパッチを色ずれ補正に使用するステップとをさらに含むことを特徴とする画像形成装置の濃度補正方法。
2. 像担持体と、
   前記像担持体に、顕像化剤によってフルカラー画像形成を行う画像形成部と、
   前記画像形成部に、前記像担持体の主走査方向に互いに間隔を開けた位置に、少なくとも濃度補正を行うためのテストパッチと、色ずれ補正を行うためのテストパッチとを副走査方向に延びて形成させるテスト画像作成部と、
   前記像担持体に形成された前記２つの濃度補正のためのテストパッチの濃度を読取る濃度センサと、
   前記濃度センサで読取った結果に基づき、前記画像形成部での以降の画像形成時に、前記濃度補正および色ずれ補正を行う調整部と、
   予め定める周期毎に、前記テスト画像作成部に対して、前記画像形成部に前記２つのテストパッチとして、共に濃度補正を行うためのテストパッチを形成させ、当該２つのテストパッチから前記濃度センサが読取った濃度が、目標値からのずれ量が大きい方のテストパッチを次回からの補正で濃度補正に使用させ、小さい方のテストパッチを色ずれ補正に使用させる補正制御部とを含むことを特徴とする画像形成装置。
3. 電子写真方式の画像形成装置であって、前記像担持体は転写ベルトであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記テスト画像作成部は、前記画像形成部に、前記転写ベルトの一方の端部付近に前記濃度補正を行うためのテストパッチを、他方の端部付近に前記色ずれ補正を行うためのテストパッチを形成させることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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