JP5806474B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
まず、図1乃至図13を参照して、第1の実施例について説明する。本実施例は、カラー画像形成装置に本発明を適用した事例である。なお、本発明は、モノクロ画像形成装置にも適用できる。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリである。また、記録材は、例えば、転写材、記録媒体、用紙、シート、転写紙と呼ばれることもある。
まず、図2を参照して、本実施例に係る画像形成装置100の構成について説明する。ここでは、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)トナーに対応した4つの画像形成ステーションが設けられている。各画像形成ステーションの構成は、説明の便宜上、現像剤(トナー)の色を除いて共通であるものとする。
次に、図3を参照して、画像形成装置100の制御部構成について説明する。画像形成装置100は、制御構成として、CPU101、ROM102、RAM103、光学検知センサ40、及び画像形成部108を備える。CPU101は、ROM102に格納された各種制御プログラムに基づいてRAM103を作業領域に用い、画像形成装置100の各部を制御する。具体的には、CPU101は、画像形成動作や以下に示す使用環境の変化に起因する画像の色味変動を低減して色味を安定させるための画像濃度制御等を行う。ここで、使用環境の変化とは、例えば、湿度、温度、消耗品の使用状況の変化などを示す。ROM102には、各種制御プログラムや各種データ、テーブルが格納されている。RAM103には、CPU101の作業領域、各種データの格納領域などが設けられる。光学検知センサ40は、中間転写ベルト31上に形成されたトナー画像(画像、調整パッチなど)を検出し、トナー付着量を測定するために用いる。画像形成部108には、上記説明した感光ドラム2、帯電器3、露光器4、現像器5、1次転写ローラ14等などが含まれる。
次に、図4を参照して、検出手段として機能する光学検知センサ40について説明する。光学検知センサ40は、LEDなどの発光素子40a、フォトダイオード等のふたつの受光素子40b、40c及びホルダーを備えている。発光素子40aは、例えば、中間転写ベルト31上のパッチや下地に赤外光(波長950nm)を照射する。受光素子40b、40cは、そこからの反射光量を測定する。CPU101の濃度制御部は、光学検知センサ40によって得られた反射光量に基づいてトナー付着量に関連したトナー量データやトナー位置ずれ量を示すデータを演算する。
画像形成装置100では、中間転写ベルト31の対向部に光学検知手段としての光学検知センサ40が配置される。一般に、電子写真方式のカラー画像形成装置では、消耗品の交換、環境の変化(温度、湿度、装置の劣化など)、印刷枚数等の諸条件によって、各ユニットや記録材の電気特性やトナーに対する付着力が変化する。特性の変化は、画像濃度の変動、色再現性の変化として顕在化する。即ち、この変動により、本来の正しい色再現性が得られなくなってしまう。
次に、図5を参照して、中間転写ベルト31上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とについて説明する。各パッチは、同一のハーフトーン濃度で形成されたトナー像である。下地出力は、中間転写ベルトにパッチが形成されていないときに受光素子40bによって検出された反射光の光量である。また、パッチ出力は、中間転写ベルトに形成されたパッチについて受光素子40bによって検出された反射光の光量である。図4が示すように、受光素子40bの出力は、本実施例の像担持体(回転体)である中間転写ベルト31の表面反射率の影響を受ける。そのため、同一の濃度でパッチを形成したにもかかわらず、パッチ出力の値が異なっている。受光素子40cに関しても同様である。
次に、図6乃至図8を参照して、本実施例における画像濃度制御について説明する。図6は、画像濃度制御の制御手順を示すフローチャートである。図7は、画像濃度制御のタイミングチャートである。
濃度=255−(255×TD×β) ・・・数式2
ここで、パッチ画像、下地ともに、乱反射成分を差し引いているのは、図4に示したように、受光素子40bで検出される反射光のうち乱反射光成分を除去し、より正確な正反射光成分を検出する為である。また、α、βは定数である。αは各色パッチ画像に対する正反射光量と乱反射光量の受光素子の感度比により決定される値である。即ち、αは受光素子40bと、受光素子40cとの間の受光感度の差異を解消するための値である。βはトナーパッチ反射光データ(TD)をパッチ濃度の入力値と同じレベルに合わせるための定数である。定数α、βは、光学検知センサ40の特性、及び光学検知センサ40に対する各パッチ画像の反射光量の特性により決定される。本実施例では定数α、βは予めROM102に格納しているものを用いる。
次に、図1、図9乃至図13を参照して、濃度を演算する際の、各パッチ画像を形成した下地と最も近い位置の下地データを選択する方法について説明する。図1は、図8で示したパッチ画像P1の一部と、パッチ画像P1を形成した近傍の下地の測定点を示す。なお、図1の測定点の番号は、数式1、数式2により演算する下地の測定点とパッチ画像の測定点の位置の関係を示すための番号であり、図8で説明した測定点の番号とは関係ない。上述したパッチ画像の形成タイミング及びパッチデータ取得タイミングにより、パッチ画像P1に対し、中間転写ベルト31の周長が基準周長のまま変化していない場合に、パッチ画像P1に最も近い下地位置が(D)となる。即ち、(D)における測定点の測定位置が基準位置となる。
ばらつきの度合=Σn i=2|Xi−Xi−1|・・・数式3
ここで、iはパッチ画像P1の測定点を示す。Xiは測定点iにおける濃度を示す。nは測定数を示す。
次に、図12を参照して、本実施例と比較例との画像濃度制御時間及び画像形成装置の構成の差異について説明する。図12は、本実施例と比較例との中間転写ベルト近傍の構成の差異を示す。図12に示すように、比較例では、本実施例とは異なり、中間転写ベルトの周長を測定するための周長検知センサ及び周長検知マークが設置されている。つまり、比較例では、周長検知センサにより周長検知マークを検出し、周長検知マークが1周する時間を測定することにより中間転写ベルトの周長を求めることが可能となっている。
次に、図14乃至図18を参照して、第2の実施例について説明する。本実施例では、第1の実施例とは異なる画像濃度制御のパッチ画像における、各パッチ画像を形成した下地と最も近い位置の下地データの選択方法について説明する。本実施例においても、第1の実施例で、図1乃至図9を参照して説明した画像形成装置のシステム構成が使用される。したがって、共通の画像形成装置及び画像形成動作、画像濃度制御の説明は第1の実施例と同様のため、ここでは説明を省略する。
まず、図14を参照して、本実施例における画像濃度制御で用いるパッチ画像について説明する。図14(A)は、下地とパッチ画像全体図を示す。パッチ画像P1k、P1c、P1m、P1yは、トナー色の異なる均一濃度のパッチ画像である。夫々が単色のトナー色で形成されたトナー像である。パッチ画像P2、P3も同様である。パッチ画像P1、P2、P3の濃度はそれぞれ、最大濃度を255とした場合において、40、80、180とする。図14(B)は下地の測定点を示す。図14(C)はパッチ画像P1、P2、P3の測定点を示す。
次に、図1、図15及び図16を参照して、濃度計算時の各パッチ画像を形成した下地と最も近い位置の下地データを選択する方法について説明する。図1は、図14に示すパッチ画像P1の一部と、パッチ画像P1を形成した近傍の下地の測定点を示す。第1の実施例と同様に、上述したパッチ画像の形成タイミング及びパッチデータ取得タイミングにより、パッチ画像P1に対し、中間転写ベルト31の周長が基準周長のまま変化していなければ、パッチ画像P1に最も近い下地位置が(D)となる。一方、中間転写ベルト31の周長が変化している場合、パッチ画像P1に対して最も近い下地位置となる測定点は、それぞれ周長の変化量に応じて、(A)〜(G)となる。
Xavg=(1/n)*Σn i=1Xi
ばらつきの度合=Σn i=1(Xavg−Xi)2・・・数式5
ここで、iはパッチ画像P1の測定点を示す。Xiは測定点iにおける濃度を示す。nは測定数を示す。
次に、図17乃至図21を参照して、本実施例では、上記実施例で説明した、各パッチ画像を形成した下地と最も近い位置の下地データ選択方法の精度をより向上させる制御例について説明する。本実施例においても、第1の実施例で、図1乃至図9を参照して説明した画像形成装置のシステム構成が使用される。したがって、共通の画像形成装置及び画像形成動作、画像濃度制御の説明は第1の実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
まず、図17を参照して、本実施例における画像濃度制御で用いるパッチ画像について説明する。図17(A)は、下地とパッチ画像全体図を示す。パッチ画像P1k、P1c、P1m、P1yは、トナー色の異なる均一濃度のパッチ画像である。パッチ画像P2、P3も同様である。パッチ画像P1、P2、P3の濃度はそれぞれ、最大濃度を255とした場合において、40、80、180とする。図17(B)は下地の測定点を示す。図17(C)はパッチ画像P1、P2、P3の測定点を示す。
図18は、第2の実施例で説明したパッチ画像P1の測定数nを減らし、各中間転写ベルト位置(A)〜(G)に対して、測定数別に第2の実施例で上述した数式5による偏差の2乗の合計値を演算したものである。図18(A)は演算結果、図18(B)は各中間転写ベルト位置を横軸、偏差の2乗の合計値を縦軸にグラフ化したものである。この結果からの読み取れるように、測定数nが低下すると、各パッチ画像を形成した下地と最も近い位置の下地データと、その他の下地データとを用いてばらつきの度合を演算した結果の差が小さくなる。つまり、測定数nが小さい場合、下地データ選択の精度が低下してしまう。
次に、図20及び図21を参照して、濃度計算時の各パッチ画像を形成した下地と最も近い位置の下地データを選択する方法について説明する。まず、CPU101は、上述した数式1、数式2を用いて、パッチ画像P1の各測定点1から6に対する濃度を、各中間転写ベルト位置(A)〜(G)に対して求める。さらに、CPU101は、パッチ画像P2、パッチ画像P3に対しても同様に求める。演算結果の一例を図19に示す。図20は、測定点を横軸に、演算した濃度を縦軸にグラフ化したものである。
上述の各実施例では、図1で説明した如く、図6のS105で取得した各測定点のパッチデータに対応させる下地データを、図6のS104で取得した下地データの中から抽出開始点を異ならせることで決定してきた。しかし、この形態に限定されない。
上述した実施例に限定されず様々な変形が可能である。例えば、上述においては、中間転写ベルト31を有する画像形成装置について述べたが、感光ドラム2に現像されたトナー像を転写材に直接転写する方式を採用した画像形成装置にも転用できる。即ち、中間転写ベルト31を転写材搬送ベルト(記録材担持体上)に置き換え、この転写材搬送ベルト上にパッチ画像を形成するようにしても同様の効果を得ることができる。転写材搬送ベルト上には、パッチのトナー像を担持可能であり、この点で、中間転写ベルト31と同様に像担持体として機能させることができるのである。
Claims (12)
- 像形成に使用される回転体と、
検出対象に光を照射し、前記検出対象からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出対象を前記回転体とし、前記検出手段の検出に基づき前記回転体における予め定められた数である第1数の測定位置であって、一定の間隔で設けられた各測定位置における下地データを取得する第1取得手段と、
前記回転体上に形成された画像濃度を調整する為のトナー像を前記検出対象とし、前記検出手段の検出に基づき、前記第1数よりも少ない数の第2数の測定位置であって、前記一定の間隔で設けられた各測定位置における前記トナー像の濃度データを取得する第2取得手段と、
前記第1取得手段の取得結果のうち、回転体の周長が基準周長から変化していない場合に想定される、前記回転体上における測定位置の基準位置に対応する、前記第2数の測定位置の第1下地データに基づき、前記第2取得手段の取得結果における前記濃度データを正規化し第1補正濃度データを演算すると共に、
前記第1取得手段の取得結果のうち、前記第2数の測定位置の第2下地データであって、前記第1下地データから測定位置をそれぞれ一定のずらし量で段階的にずらした複数セットの前記第2下地データに基づき、前記第2取得手段の取得結果における前記濃度データを正規化し、各セットに対応する第2補正濃度データを演算する演算手段と、
前記第1補正濃度データと各セットに対応する第2補正濃度データのうち、各補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつきが小さい補正濃度データを判断する判断手段と、を備え、
前記判断手段の判断に従い補正後の濃度データが取得され、
前記第2下地データの前記複数セットの数は、予想される前記回転体の周長の最大の変化の長さと、前記第1取得手段によって取得される下地データの測定長と、前記一定の間隔で設けられた測定位置の間隔の長さとに基づくことを特徴とする画像形成装置。 - 前記補正後の濃度データとされた前記第1補正濃度データ又は前記第2補正濃度データから前記回転体の周長を特定する特定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記判断手段は、前記各補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつきの度合を評価する評価手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記評価手段は、
前記第1補正濃度データ及び前記第2補正濃度データにおいて、所定の演算式に従う演算により前記ばらつきの度合を評価することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記トナー像として、各測定位置において異なる濃度を有するグラデーショントナー像、或いは、各測定位置において略均一の濃度を有する単色トナー像を形成する形成手段をさらに備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。
- 前記第1数と前記第2数との差は、前記第1の下地データの測定長と前記第2の下地データの測定長との差異、及び、前記回転体の周長が変化しうる最大長に対応することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 前記複数セットの前記第2下地データには、前記回転体の周長が伸びた場合に想定される、前記基準位置からのずれ量に対応した測定位置を含む複数のセットと、前記回転体の周長が縮んだ場合に想定される、前記基準位置からのずれ量に対応した測定位置を含む複数のセットとが含まれることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。
- 像形成に使用される回転体と、
検出対象に光を照射し、前記検出対象からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出対象を前記回転体とし、前記検出手段の検出に基づき前記回転体における複数の測定位置における下地データを取得する第1取得手段と、
前記回転体上に形成された画像濃度を調整する為のトナー像を前記検出対象とし、前記検出手段の検出に基づき複数の測定位置における前記トナー像の濃度データを取得する第2取得手段と、
前記第1取得手段の取得結果における複数の測定位置の第1下地データに基づき前記濃度データを正規化し第1補正濃度データを演算すると共に、
前記取得結果における複数の測定位置の第2下地データであって、前記第1下地データから測定位置がずらされた前記第2下地データに基づき前記複数の測定位置の前記濃度データを正規化し第2補正濃度データを演算する演算手段と、
前記第1補正濃度データと前記第2補正濃度データのうち、各補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつきが小さい方を判断する判断手段と、を備え、
前記判断手段の判断に従い補正後の濃度データが取得され、
前記判断手段は、前記各補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつきの度合を評価する評価手段を備え、
前記トナー像は互いに色、或いは濃度の異なる複数のトナー像であり、
前記演算手段は、前記複数のトナー像の各々について前記第1補正濃度データ及び前記第2補正濃度データを演算し、
前記評価手段は、前記複数のトナー像の各々について、前記第1補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつき度合の評価値を求めると共にそれらを合計し、更に、前記複数のトナー像の各々について、前記第2補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつき度合の評価値を求めると共にそれらを合計し、
前記判断手段は、前記評価手段によって求められた前記第1補正濃度データの評価値の合計と、前記第2補正濃度データの評価値の合計と、に基づき、前記ばらつきが小さい方を判断することを特徴とする画像形成装置。 - 像形成に使用される回転体を備え、前記回転体上にトナー像を形成し、前記トナー像の濃度を、前記回転体の下地データに従い補正し、補正後の濃度データを取得する画像形成装置であって、
検出対象に光を照射し、前記検出対象からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出対象を前記回転体とし、前記検出に基づき前記回転体における複数の測定位置における下地データを取得する第1取得手段と、
前記回転体上に形成された画像濃度を調整する為のトナー像を前記検出対象とし、前記検出に基づき複数の測定位置における前記トナー像の濃度データを取得する第2取得手段と、
前記第1取得手段の取得結果における複数の測定位置の第1下地データと前記濃度データとの相関性を示す第1相関値を演算すると共に、
前記取得結果における複数の測定位置の第2下地データであって、前記第1下地データから測定位置がずらされた前記第2下地データと前記濃度データと相関性を示す第2相関値を演算する演算手段と、を備え、
前記トナー像は互いに色、或いは濃度の異なる複数のトナー像であり、
前記演算手段は、前記複数のトナー像の各々について前記第1相関値及び前記第2相関値を演算し、且つ前記複数のトナー像の各々の前記第1相関値を合計し、且つ前記複数のトナー像の各々の前記第2相関値を合計し、
更に、前記第1相関値の合計値と前記第2相関値の合計値とから相関性の高いほうを判断する判断手段を備え、
前記判断手段の判断により相関性が高いと判断されたほうの下地データに従い補正後の濃度データが取得されることを特徴とする画像形成装置。 - 前記補正後の濃度データに基づき、画像形成条件の制御を行うことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 画像形成に使用される回転体と、
前記回転体に向けて光を照射し、反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に基づき、前記回転体における画像濃度を調整するためのトナー像が形成されていない、予め定められた数である第1数の測定位置であって、一定の間隔で設けられた各測定位置における下地データを取得する第1取得手段と、
前記検出手段の検出に基づき、前記回転体における画像濃度を調整するためのトナー像が形成されている、前記第1数よりも少ない数の第2数の測定位置であって、前記一定の間隔で設けられた各測定位置における前記トナー像の濃度データを取得する第2取得手段と、
前記第1取得手段の取得結果のうち、回転体の周長が基準周長から変化していない場合に想定される、前記回転体上における測定位置の基準位置に対応する、前記第2数の測定位置の第1下地データに基づき、前記第2取得手段の取得結果における前記濃度データを正規化し第1補正濃度データを演算すると共に、
前記第1取得手段の取得結果のうち、前記第2数の測定位置の第2下地データであって、前記第1下地データから測定位置をそれぞれ一定のずらし量で段階的にずらした複数セットの前記第2下地データに基づき、前記第2取得手段の取得結果における前記濃度データを正規化し、各セットに対応する第2補正濃度データを演算する演算手段と、
前記第1補正濃度データの各補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつきに関する値と、各セットに対応する第2補正濃度データの各補正濃度データに含まれる複数の濃度値間のばらつきに関する値とを比較し、ばらつきに関する値の小さい前記第1補正濃度データ又は前記第2補正濃度データに基づき、画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、
前記第2下地データの前記複数セットの数は、予想される前記回転体の周長の最大の変化の長さと、前記第1取得手段によって取得される下地データの測定長と、前記一定の間隔で設けられた測定位置の間隔の長さとに基づくことを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成装置であって、
画像形成に使用される回転体と、
前記回転体に向けて光を照射し、反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出に基づき、前記回転体における画像濃度を調整するためのトナー像が形成されていない複数の測定位置における下地データを取得する第1取得手段と、
前記検出手段の検出に基づき、前記回転体における画像濃度を調整するためのトナー像が形成されている複数の測定位置における前記トナー像の濃度データを取得する第2取得手段と、
前記第1取得手段の取得結果における複数の測定位置の第1下地データと前記濃度データとの相関性を示す第1相関値を演算すると共に、
前記取得結果における複数の測定位置の第2下地データであって、前記第1下地データから測定位置がずらされた前記第2下地データと前記濃度データと相関性を示す第2相関値を演算する演算手段と
画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
前記トナー像は互いに色、或いは濃度の異なる複数のトナー像であり、
前記演算手段は、前記複数のトナー像の各々について前記第1相関値及び前記第2相関値を演算し、且つ前記複数のトナー像の各々の前記第1相関値を合計し、且つ前記複数のトナー像の各々の前記第2相関値を合計し、
前記制御手段は、前記第1相関値の合計値と前記第2相関値の合計値とを比較し、相関性の高い前記第1相関値又は前記第2相関値に応じた下地データに従い補正された濃度データに基づき、前記画像形成条件を制御することを特徴とする画像形成装置。
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