JP5570310B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)まず図1と図2により、画像形成装置のハードウェア構成について説明し、図3を用いハードウェアブロック図を説明する。また、図5を用いて主要な機能を示した機能ブロックを説明する。
(2)次に、図6の露光出力補正テーブル作成処理のフローチャートを用い、画像形成に利用される回転体としてモータの回転ムラと、それに起因したバンディングを補正する為の濃度補正情報との対応(テーブル)を作成する処理について説明する。尚、モータの回転ムラとは、モータの周期的な回転速度変動のことを意味する。以下ではこの周期的な回転速度変動のことを回転ムラと記す。また、図7のタイミングチャートを用い、図6の露光出力補正テーブル作成処理を更に詳細に説明する。
(3)そして、画像形成時(露光時)において、装置本体に保持しているバンディング補正の為の濃度補正情報(テーブル)を用い、どのようにして、モータの周期的な回転ムラに対応したバンディング補正を行うかを説明する。
(4)最後に各種変形例について説明する。
図1はカラー画像形成装置の断面の一実施例を示す図である。このカラー画像形成装置では、まず、画像処理部(図1には不図示)より供給される画像情報に基づいて点灯される露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成する。そして、各色の単色トナー像を重ね合わせ、それらを転写材11へ転写し、その転写材11上の多色トナー像を定着させる。以下、詳細に説明する。
光学特性検出センサである濃度センサ71の一実施例を図1(b−1)、(b−2)に示す。図1(b−1)に示すように、濃度センサ71は、発光素子であるLED8と、受光素子であるフォトトランジスタ10により構成される。ここで、LED8により照射された光は、拡散光を抑えるためのスリット9を通過し、中間転写体57表面に到達する。そして、乱反射光を開口部15により抑制した上でその正反射成分をフォトトランジスタ10で受光する。図1(b−2)は濃度センサ71の回路構成を示す図である。抵抗12はフォトトランジスタ(PD)10とVccの電圧を分圧する為のもので、抵抗13はLED8を駆動する電流を制限する。トランジスタ14は、CPU21(図3)からの信号(Input)により、LED8をオン/オフする。そして、図1(b−2)に示される回路では、LED8の光を照射したときのトナー像からの正反射光量が大きいと、フォトトランジスタ10に流れる電流が大きくなり、Outputとして検出される電圧V1の値が大きくなる。すなわち、図1(b−2)の構成では、トナーパッチの濃度が低く正反射光が大きいときに検出電圧V1は高く、トナーパッチの濃度が高く正反射光が小さいときに検出電圧V1は小さくなる。
以下、補正対象となるバンディングの発生源であるモータ6の構成について説明する。まず、図2(a)乃至(d)を用いてモータ6の一般的構成を説明し、図2(e)を用いモータ6で発生する周期的な回転ムラのメカニズムについて説明する。
まず、図2(a)にモータ6の断面図を、図2(b)に正面図を、また、図2(c)に回路基板303を取り出した図を夫々一例として示す。尚、モータ6とは、例えば既に説明した感光ドラム22を駆動するモータ6a〜6dや、駆動ローラ72を駆動するモータ6e等、画像形成部に含まれる様々なモータを意味する。
一般的に、モータ6の1回転周期の回転ムラの態様は、モータ6の構造に起因している。例えば、ロータマグネット302の着磁状態(ロータ1周での着磁バラツキ)と、ロータマグネット302とステータ308の中心位置のずれにより、モータ6の1回転周期の回転ムラの態様が決まる。これは、これら2つの要因により、ステータ308全体とロータマグネット302全体とで発生している総合的なモータ駆動力が、モータ6の1周期の間で変化することに起因する。ここで図2(e)を用いて着磁のバラツキについて説明する。図2(e)は、着磁312を正面から見た図である。A1〜A8及びA1’〜A8’は夫々極が変化する境界を示す。円周に沿って等間隔でプロットされるA1〜A8は着磁バラツキがないときのN極及びS極の境界を示す。一方、A1’〜A8’は着磁バラツキがあるときのN極及びS極の境界を示す。
図3(a)は、本実施例における主要なハードウェア構成に係る全体ブロック図である。ここで、濃度信号処理部25(以下、「信号処理部25」と記す)、FG信号処理部26は、例えば、特定用途向け集積回路(ASIC)や、SOC(System On Chip)で構成される。CPU21は、記憶部50、画像形成部60、FG信号処理部26、信号処理部25、濃度センサ71の各ブロックと連携し各種制御を行う。また、CPU21は入力される情報に基づき各種演算処理も行う。記憶部50は、EEPROM及びRAMを含む。EEPROMは、モータ6の位相情報としてのFG信号を識別するカウント値(モータの位相情報に相当)と画像濃度を補正する為の補正情報との対応関係を書換え可能な形態で格納している。またCPU21の画像形成制御の為の、その他の各種設定情報も格納している。また、記憶部50のRAMは、CPU21が各種処理を実施する際の情報を一時的に格納する為に使われる。画像形成部60は、図1(a)において説明した画像形成に係る各構成品の総称であり、ここでの詳しい説明は省略する。また、濃度センサ71(光学特性検出センサ)も図1(b−1)、(b−2)で説明した通りである。
次に、図3(a)で説明した信号処理部25の詳細について、図3(b)を用いて説明する。ローパスフィルタ(以下、LPF)27は特定の周波数成分の信号を選択的に通過させる。フィルタの遮断周波数の設定は、モータ6の1回転で1周期の周波数成分(以下W1成分)以下の信号を主に通過させ、且つその他W1成分の整数倍周波数の信号を減衰させる設定となっている。図4(a)にLPF27の動作例を示す。濃度センサ出力をLPF27に通過させることによりセンサ出力データAをCPU21に出力し、W1成分の濃度ムラを容易に抽出することができる。また、バンドパスフィルタ(以下、BPF)28は、濃度センサ71の出力のうち、所定の周波数成分を抽出することができる。本実施例では、一例としてモータ1回転周波数の4倍周波数(1/4周期:以下W4成分)の回転ムラを抽出する構成となっている。フィルタ特性はW4成分の周波数を中心に、遮断周波数を2つ設けている。図4(b)にBPF28の動作例を示す。濃度センサ出力をBPF28に通過させることによりセンサ出力データBをCPU21に出力し、W4成分の濃度ムラを容易に抽出することができる。また、信号処理部25は、濃度センサ71の検出結果からモータ6の回転ムラの成分を除去しない生センサ出力データもCPU21に出力する。この生センサ出力データは、例えば、CPU21が濃度センサ71の検出値の平均を算出するときに利用される。
次に、図3(a)で説明したFG信号処理部26の詳細を図3(c)を用いて説明する。F/V変換器29は、取得したFG信号の周波数解析を行う。具体的には、FG信号のパルス周期を計測し、この周期に応じた電圧を出力する。ローパスフィルタ30(以下、LPF30)におけるフィルタの遮断周波数は、W1成分以下を通過させ、W1成分より大きな周波数の信号を減衰させる設定になっている。尚、F/V変換器29及びローパスフィルタ30にかわり、FFT解析部を設けFG信号の周波数解析を行っても良い。SW31はスイッチであり、LPF30から出力される信号を判定部32へ入力するか否かを切替える。SW制御部33は、初期化信号によりSW31をオンさせ、リセット終了後においては次に入力されるFGカウント信号によりSW31をオフさせる。判定部32は、LPF30から入力された信号をモータ1周分取得し平均値を算出する。平均値算出後はLPF30から入力される値と平均値を比較し、所定の条件となった場合にカウンタリセット信号を出力する。カウンタリセット信号は、SW制御部33とFGカウンタ34へ入力される。また、カウンタリセット信号はCPU21へ送られ、リセットが行われたことがCPU21へ報知される。FGカウンタ34は、モータ1周分のFGパルス数をカウントアップしトグルする。本実施例ではモータ6が1回転すると、32パルスのFG信号が出力されるので、FGカウンタ34は0〜31をカウントし、CPU21にカウント値を出力する。また、FGカウンタ34は、カウンタリセット信号が入力されるとカウントを“0”にリセットする。
図5(a)は、カラー画像形成装置の一部の構成品、図3に示した一部のブロック図及びCPU21が司る機能ブロック図との関係を示す。尚、図1(a)、図3と同一のものを指すときは、同じ符号を付してあり詳しい説明は省略する。図5(a)において、テストパッチ生成部35は、中間転写体57上に濃度検出の為のトナー像で構成される検出パターン(以下、「テストパッチ」とする)39の形成を司る。尚、検出パターンのことを検査用画像や検査用パターンと称呼することもある。テストパッチ生成部35は、テストパッチ39のデータに基づき、スキャナ部24により感光ドラム22上に静電潜像を形成させる。そして、不図示の現像器56により、この静電潜像を現像し、中間転写体57上にトナー像(テストパッチ)を形成させる。そして、濃度センサ71は、形成されたテストパッチ39に光を照射しその反射光特性を検出し、信号処理部25にその検出結果を入力する。補正情報生成部36は、濃度センサ71により検出されたテストパッチ39の検出結果に基づき、後の図9で説明する濃度補正情報を生成する。画像処理部37は、各種画像にハーフトーン処理などの画像処理を施す。露光制御部38は、FGカウント値に同期させて、スキャナ部24を露光させ電子写真プロセスを経て中間転写体57上へテストパッチ39を形成する。
露光出力補正テーブル作成の処理の一実施例を、図6のフローチャートに示す。この図6のフローチャートにより、モータ6の位相情報と濃度ムラとの対応関係を取得し、また濃度ムラに対する濃度補正情報を演算し、モータ6の位相情報と濃度補正情報との対応テーブルを作成する。そして、ここで作成されたテーブルが後のプリント実行時にバンディングを軽減させる為に用いられる。以下、具体的に説明する。
図7(a)は、図6のS701〜S705の処理の詳細を説明する為の図であり、モータ6のFGカウント値のカウンタリセット処理(初期化処理)の一実施例を示すタイミングチャートである。この図7(a)に示されるタイミングチャートにより、モータ6の速度変動状態をどの位相(例では位相0(FG0))に相当させるかを決めることができる。図7(a)の例では、モータ6の速度が、平均よりも高い速度の状態から、低い状態に向かう途中の平均値を横切る状態が位相0(FG0)に割り当てられている。尚、図7(a)は一例であり、モータ6の任意或いは所定の速度変動状態を何れかの位相(例えば位相0(FG0))に割り当ててもよい。再現性を前提に、モータ6の任意或いは所定の速度状態を、モータ6の何れかの位相(任意或いは所定位相)に割り当て、後の処理でその割り当てられた位相を特定できればよい。その結果、他のタイミングにおいて、モータ6の位相をパラメータにして各種処理を行うことができる。図7(a)のタイミングチャートはその一実施例である。以下、具体的に説明する。
テストパッチ39の検出結果には、露光時におけるモータ6の回転ムラの影響が含まれている。また、転写時におけるモータ6の回転ムラの影響も含まれている。すなわち、露光時と転写時において回転ムラの発生源は同一である。そして、テストパッチ39からは、上記した回転ムラの影響が統合された濃度ムラが検出される。尚、濃度ムラは、モータ6の物理的形状に起因する為、モータ6の1回転周期の回転ムラの位相はモータ6の物理的状態に対応して再現性のあるものである。
図9は、図6のフローチャートにおけるS711の処理により作成された露光出力補正テーブルの一例である。この図9に示されるテーブルの情報は記憶部50(EEPROM)に格納されたものであり、画像形成時に、CPU21がこのテーブルを参照しモータ6の回転ムラ位相に応じたバンディング補正(露光制御による濃度補正)を行う。
図10(a)は、モータ6の回転ムラの位相に対応した画像データ補正処理の一実施例を示すフローチャートである。YMCKの各色について同様の処理が行われるものとする。この図10(a)に示されるフローチャートにより、モータ6の回転ムラの位相に対応したバンディング補正情報を用いた画像のバンディング補正が行われる。尚、ここでのバンディング補正情報とは、図9で説明した、回転体であるモータの各位相に対応した濃度ムラ補正情報のことを指す。
露光出力補正テーブル再作成処理の実行要否の判断処理の流れを図13に示す。図13の判断処理は、まず画像形成装置の電源がONされたときなど、印字要求を外部から指示される前に一度は実行される。露光出力補正テーブル再作成処理の実行要否の判断処理が開始すると、テストパッチ生成部35は、プリント画像間のテストパッチCを生成し、このテストパッチCを中間転写体57上に形成する(S1601)。
プリントが開始された時から後の処理の流れについて図15を用いて説明する。プリントが開始されると、画像形成部60は濃度が補正されたプリント画像を印字する。その後、S1801でCPU21は最後の濃度補正終了時点から所定枚数印字されたかや、所定の印字時間が経過したかや、閾値を超える温度変化があったか等の所定条件に合致したかを判断する。
〇テストパッチの形成箇所について
上述の説明では、中間転写体57上にパッチを形成する例を説明した。しかし、パッチの形成を転写材搬送ベルト(転写材担持体)上にしても良い。つまり、感光ドラム22に現像されたトナー像を転写材11に直接転写する一次転写方式を採用した画像形成装置にも、上述の実施例を適用可能である。この場合には、上述の実施例におけるパッチ形成対象である中間転写体57を転写材搬送ベルトに置き換えれば良い。また、パッチの形成対象を感光ドラム22の表面にしても良い。この場合には、上述の実施例におけるパッチ形成対象である中間転写体57を、感光ドラム22の表面に置き換えれば良い。
また、上述の説明では、外部から入力される画像データに基づく画像形成を行う為の回転体として、感光ドラム22を駆動するモータ6を例に説明したが、それ以外の画像形成に係る回転体に適用することもできる。
また、上述の説明では、露光時のモータ位相と濃度ムラ補正情報とを関連付け、記憶部50に記憶するよう説明した。しかし、露光時に予測される転写時のモータ位相や、露光時に予測される露光後且つ転写前の任意のタイミングにおけるモータ位相と濃度ムラ補正情報とを関連付けるようにしても良い。
また、図9においては、モータ6の位相情報と濃度ムラ補正情報とを露光出力補正テーブルとして保持するよう説明したが、これに限定されない。例えば、モータ6の位相情報を入力とし、濃度ムラ補正情報を出力できる演算式を求め記憶部50に記憶しても良い。
上記の実施例では、モータ6の回転ムラに起因した濃度ムラを打ち消すように、濃度ムラとは逆の濃度特性で濃度ムラ補正を行っていた。例えば、濃度ムラにより濃度が高くなっていれば、濃度を低くする補正を画像形成部60に行わせるようにした。しかし、画像形成部60による濃度補正について、この実施例に限定される訳ではない。
図14においては、濃度ムラ補正を実施したテストパッチ1701と濃度ムラ補正を実施しなかったテストパッチ1702をプリント画像間に形成した場合について説明した。これらのテストパッチを以下のように変更しても本願発明の効果は得られる。
(イ)テストパッチを、バンディング補正がなされないパッチのみで形成した場合
濃度ムラ補正を実施しない1702のテストパッチを形成するようにしても良い。この場合には、バンディング補正がなされないテストパッチの濃度ムラがある閾値以下になった場合に、バンディング補正を中止する。つまりは閾値以下になるということは、即ち補正を行わないほうが画質の向上が期待できるということである。このようにすることでも、より効果的なバンディング補正を実施できる。
(ロ)テストパッチを、バンディング補正がなされたパッチのみで形成した場合
濃度ムラ補正を実施された1701のテストパッチを形成するようにしても良い。この場合には、バンディング補正がなされたテストパッチの濃度ムラがある閾値以上になった場合に、バンディング補正を中止し、或いはバンディング補正における露光出力補正テーブルを再設定することで、より効果的なバンディング補正を実施できる。
(ハ)テストパッチを、異なる露光出力補正テーブルを用いて形成した場合
この場合には、着目する回転体の回転位相と補正情報(バンディング補正情報)との対応関係が異なる複数の露光出力補正テーブルを予め記憶部50に記憶しておく。例えば、図9に図示される露光出力補正テーブルに加え、更に補正情報と位相との対応関係を180°ずらした2種類の露光出力補正テーブルを予め記憶部50に記憶しておく。そして、図13のS1601で、各露光出力補正テーブルを用いて、テストパッチを2種類形成(第一の検査用画像と第二の検査用画像)し、S1602で、濃度センサ71によって濃度を検知する。そして、何れの場合も所定の閾値以上のバンディング強度(濃度変化)が検出された場合には、バンディング補正を行わない。一方、いずれかのバンディング強度が閾値未満である場合には、最良の濃度補正テーブル(回転体の位相とバンディング補正情報との対応関係)を以後採用するように設定を行う。こうすることで最も効果のあるバンディング補正を実施することが可能となる。また、更に多くの種類(バンディング補正情報と位相との対応関係)露光出力補正テーブルを用いて、上記処理を行っても良い。
21 CPU
22 感光ドラム
39 テストパッチ
41 濃度センサ
Claims (5)
- 外部から入力される画像データに基づく画像形成を行う為の回転体を含む画像形成部を備え、前記画像形成部は、副走査方向における周期的なバンディングについて、前記回転体の位相に応じたバンディング補正情報によりバンディング補正を行う画像形成装置であって、
前記画像形成部により形成される画像について副走査方向における周期的に発生しているバンディングの強度が所定の閾値より小さく抑制されるか否かを判断するための検査用画像を、前記画像形成部により形成させるよう制御する制御手段と、
前記画像形成部により形成された前記検査用画像の前記副走査方向における周期的なバンディングの強度を検出する検出手段と、を備え、
前記検査用画像は、前記バンディング補正がなされた第一の検査用画像と前記バンディング補正がなされない第二の検査用画像を含み、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記第一の検査用画像の前記バンディングの強度が、前記検出手段により検出された前記第二の検査用画像の前記バンディングの強度よりも大きい場合に、前記バンディング補正を行わない、または前記回転体の位相と前記バンディング補正情報との対応関係を再設定するよう制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記検出手段による前記検査用画像の検出結果が、前記バンディングの強度が第一のレベル以上で抑制されていない場合に印刷ジョブを中断して、前記バンディング補正における前記回転体の位相と前記バンディング補正情報との対応関係を再設定し、
前記バンディングの強度が第一のレベル以上で抑制され、且つ前記第一のレベルよりも抑制の度合いが大きい第二のレベル以上で抑制されていない場合に、印刷ジョブが終了した後に前記バンディング補正における前記回転体の位相と前記バンディング補正情報との対応関係を再設定するよう制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記検査用画像は、装置本体の電源オンであり且つ外部から入力される画像データに基づく画像形成がなされる前に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記検査用画像は、プリント画像間或いは転写材間に形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- モータの回転毎に複数回出力される信号に基づき、前記モータの周期的な回転速度変動の位相を特定する位相特定手段と、
前記画像形成部によって形成されたバンディング補正用のテストパッチの移動方向に沿った各位置にパッチ形成時における前記回転速度変動の位相を対応付ける対応付け手段と、を備え、
前記制御手段は、前記対応付け手段による対応付けと前記検出手段によって前記テストパッチを検出した検出結果とに基づき、前記回転速度変動の位相に応じた濃度補正の為の補正情報を生成し、バンディング補正を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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