JP6179082B2 - 画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents

Description

感光体を画像データに応じて露光して現像剤で現像することで画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、画像の発色性や再現性を向上させるため各色のトナー濃度を補正するトナー濃度補正機能を有していることが多い。トナー濃度補正機能は、濃度補正パターンを搬送ベルト上に形成し、センサが読み取った濃度補正パターンの検知結果に応じて、トナー濃度を補正する。

ところで、画像形成装置の印刷プロセス速度は一定ではなく、一台の画像形成装置が複数の印刷プロセス速度に対応可能であることが一般的である。例えば、通常の印刷プロセス速度に対し、印刷プロセス速度を低下させた低速の印刷プロセス速度がある。低速の印刷プロセス速度は、例えばトナーの定着性が悪い記録媒体（厚紙やＯＨＰシートなどの特殊用紙）に対し定着性を向上させるためや、画素密度を細かくするため（高解像度にする場合）に用意されている。

しかし、印刷プロセス速度が変化すると、用紙や中間転写体へのトナーの付着量が影響を受けることが多い。このため、画像形成装置によっては印刷プロセス速度毎にトナー濃度補正を行う場合がある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、Ｎ個の印刷プロセス速度にて印刷可能な画像形成装置において、出荷時又はセットアップ時に、Ｎ個の印刷プロセス速度の各々で、ブラック、シアン、マゼンタ、及び、イエローの４色のトナー濃度調整処理を実施し、記憶手段にトナー濃度調整値を記憶しておく画像形成装置が開示されている。

また、トナー濃度補正には時間がかかるため、その間、画像形成装置は印刷を行えないダウンタイムとなる。印刷プロセス速度毎にトナー濃度補正を行うとダウンタイムが長期化することを考慮して、ある印刷プロセス速度にて画像形成条件を決定し、別の印刷プロセス速度における画像形成条件を計算で求める技術が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、従来のトナー濃度補正は印刷プロセス速度の違いに着目したものに過ぎず、露光手段の露光周期について考慮されていないという問題がある。印刷プロセス速度が一定でも、露光手段の露光周期が変わるとトナーの付着面積が変わってくる。

図１は、印刷プロセス速度が一定の際に露光周期の違いがトナー濃度に与える影響を説明する図の一例である。図の縦方向が副走査方向であり、横方向が主走査方向である。印刷プロセス速度が一定であるとして、露光手段の基準となる露光周期（通常の露光周期）をＸ＝1.0とする。また、図では基準となる露光周期より速い露光周期としてX=1.3、基準となる露光周期より遅い露光周期としてX=0.7の印刷例が示されている。

画像形成装置はそれぞれの露光周期で同じ数の円を印刷している。Ｘ＝1.0の露光周期で形成される円は円形のままであり、副走査方向の円と円の間隔も画像データに基づいたものである。

これに対し、露光手段の露光周期が速くなりX=1.3となった場合、副走査方向への用紙の移動に対し露光時間が短くなるので、形成される円は副走査方向に縮小された形状となる。また、副走査方向の円と円の間隔は、X=1.0の場合と比べて短くなる。

逆に、露光手段の露光周期が遅くなりX=0.7となった場合、副走査方向への用紙の移動に対し露光時間が長くなるので、形成される円は副走査方向に拡大された形状となる。また、副走査方向の円と円の間隔は、X=1.0の場合と比べて長くなる。

印刷プロセス速度が変われば、露光周期も変わることが多い。しかし、印刷プロセス速度と露光手段の露光周期には比例関係がなく、例えば、印刷プロセス速度Ａ１：露光手段の露光周期Ｂ１≠印刷プロセス速度Ａ２：露光手段の露光周期Ｂ２ である。

すなわち、印刷プロセス速度と露光手段の露光周期の比は、印刷プロセス速度毎に異なっている。このことは、特許文献２のように、ある印刷プロセス速度において求めたトナー濃度調整値から、露光周期が変わった別の印刷プロセス速度のトナー濃度調整値を推定することが困難であることを意味している。

また、印刷プロセス速度が一定なら、露光手段の露光周期だけを大きく変化させることは少ないが、最適なトナー濃度で印刷するために印刷プロセス速度が一定でも露光周期を変更させたいという要請がある。

このように、印刷プロセス速度に対し露光周期が異なるだけでなく、同じ印刷プロセス速度でも異なる露光周期が設定されうるため、印刷プロセス速度と露光周期の組み合わせ数が多くなる。このため、特許文献１のように、各印刷プロセス速度と露光周期の組み合わせ毎に、トナー濃度補正を行うと、ダウンタイムの増大、トナー消費量の増大、及び、作像部品の劣化を引き起こすおそれがあり好ましくない。

本発明は、上記課題に鑑み、露光手段の露光周期が異なる場合でも短時間でトナー濃度補正が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、感光体を画像データに応じて露光して現像剤で現像することで画像を形成する画像形成装置であって、作像条件を変えて濃度補正用画像をベルトに形成し、該濃度補正用画像の濃度を検出する濃度補正用画像検知手段と、前記濃度補正用画像検知手段の検知結果から所望の濃度で画像形成可能な基本作像条件を作成する基本作像条件作成手段と、感光体を副走査方向の所定領域ずつ露光する露光手段と、前記露光手段が前記感光体を所定領域露光してから次の所定領域を露光するまでの副走査方向の露光周期が第１の露光周期で、かつ、プロセス速度が第１のプロセス速度である場合に、前記基本作像条件作成手段が作成した前記基本作像条件を記憶する基本作像条件記憶手段と、露光周期が前記第１の露光周期以外の第２の露光周期である場合に、前記第１の露光周期と前記第１のプロセス速度との比と、前記第２の露光周期とその時に動作している第２のプロセス速度の比との関連から求められる、この場合の作像条件を決定するための比率情報を前記第２の露光周期に対応付けて記憶した比率情報記憶手段と、前記プロセス速度が変更されたことに応じて前記露光周期を変更する場合、画像データの印刷時の露光周期に対応づけられた前記比率情報を前記比率情報記憶手段から読み出し、前記基本作像条件に反映させて印刷時の作像条件を決定する作像条件決定手段と、を有することを特徴とする。

露光手段の露光周期が異なる場合でも短時間でトナー濃度補正が可能な画像形成装置を提供することができる。

印刷プロセス速度が一定の際のトナー濃度を説明する図の一例である。 画像形成装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。 画像形成装置の構成図の一例を示す図である。 画像形成装置の構成図の別の一例を示す図である。 画像形成装置のハードウェアブロック図の一例である。 光書き込み装置について説明する図の一例である。 作像条件の設定に関する画像形成装置の機能ブロック図の一例である。 感光体上に作成される濃度補正パターンのレイアウトの一例を示す図である。 ＴＭセンサ等の一例を示す図である。 画像形成装置において印刷品質に影響する各種の速度について模式的に説明する図の一例である。 ＬＥＤアレイの露光周期について説明する図の一例である。 補正テーブルの一例を示す図である。 画像形成装置が速度比Ｘの場合の作像条件を設定する手順を示すフローチャート図の一例である。 画像形成装置の概略的な特徴を説明する図の一例である（実施例２）。 補正テーブルの一例を示す図である（実施例２）。 画像形成システムの概略構成図の一例である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本実施の形態に限定されるものではない。

図２は、本実施例の画像形成装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。画像形成装置は、予め用意されている補正テーブルにアクセス可能になっている。補正テーブルには、速度比Ｘに対応づけて相対補正係数が登録されている。本実施形態の速度比Ｘは以下のように定義される。
速度比Ｘ ＝ 印刷時の露光周期／基準の露光周期
基準の露光周期は予め定められている。また、基準の露光周期よりも遅い露光周期、及び、速い露光周期において、いくつかの速度比（図では0.9 1.1）が定められている。この速度比は、隣接した露光周期の間で作像条件が線型と見なせる範囲で設定されている。

この速度比で、濃度補正パターンを用いたトナー濃度補正が予め行われ、相対補正係数が求められている。したがって、ある印刷プロセス速度１において、印刷時の速度比Ｘが決まれば、補正テーブルから相対補正係数を内挿して決定し、速度比Ｘ=1.0における作像条件に乗ずることで速度比Ｘの作蔵条件を求めることができる。

例えば、速度比X=1.05の相対補正係数は0.98となるので、速度比X=1.05の作像条件は「300×0.98=294」となる。

このように、作像条件が線型と見なせるいくつかの速度比（露光周期）で相対補正係数を求めておくことで、印刷プロセス速度と印刷時の露光周期の組み合わせが多様でも、最適な作像条件にて印刷することができる。また、ダウンタイムを抑制できる。

〔構成例〕
図３は、画像形成装置の構成図の一例を示す図である。画像形成装置１００は、無端状移動手段である搬送ベルトに沿って各色の画像形成部６Y、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。この他、４サイクル方式（中間転写体に順次4色のトナー画像を重ねて転写した後，中間転写体上の4色トナー画像を1回で用紙に転写する方式）などがあるが、図の構成は方式を制限するものではない。

給紙トレイ４４には用紙（紙に限られず、フィルム状のシート材など記録媒体であればよい）４が収容されている。用紙４は給紙トレイ４４から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙され、搬送ベルト５により搬送される。搬送ベルト５には静電力や負圧により吸着される。

搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋが配列されている。これら複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６Ｂｋはブラックの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋは画像形成部６Ｙと同様である。画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋの各構成要素については、画像形成部６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｂｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。駆動ローラ７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ７と従動ローラ８とが、無端状移動手段である搬送ベルト５を移動させる駆動手段として機能する。

搬送ベルト５に吸着された用紙は回転駆動される搬送ベルト５により最初の画像形成部６Ｙに搬送され、ここで、イエローのトナー画像を転写される。画像形成部６Ｙは、感光体としての感光体ドラム９Ｙ、この感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、ＬＥＤアレイ１１Ｙ、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ１３Ｙ、除電器（図示せず）等から構成されている。ＬＥＤアレイ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋは、各画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋを露光する露光手段である。

感光体ドラム９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、ＬＥＤアレイ１１からのイエロー画像に対応した照射光により露光され、静電潜像を形成される。現像器１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化することで感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像を形成する。このトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で、転写器１５Ｙの静電力の作用により用紙４上に転写される。転写により、用紙４上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ１３Ｙにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。

画像形成部６Ｙでイエローのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。用紙は、さらに次の画像形成部６Ｃ、６Ｂｋに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム９Ｂｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、用紙４上に重畳されて転写される。こうして、用紙４上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６にて画像を定着された後、画像形成装置１００の外部に排紙される。

図４は、画像形成装置１００の構成図の別の一例を示す図である。図３では、用紙４に直接、トナー画像を形成したが、図４では中間転写ベルト５にいったんトナー画像が形成される。すなわち、無端状移動手段である搬送ベルト５は搬送ベルトではなく中間転写ベルトとなる。中間転写ベルトは、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。

各色のトナー画像は、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋと中間転写ベルトとが接する位置（１次転写位置）で、転写器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋの働きにより中間転写ベルト上に転写される。この転写により、中間転写ベルト上に各色のトナーによる画像が重ね合わされたフルカラー画像が形成される。

画像形成の際、給紙トレイ４４に収納された用紙４は最も上のものから順に送り出され、中間転写ベルトと用紙４とが接する位置（２次転写位置２０）にて、フルカラーのトナー画像を転写される。２次転写位置には２次転写ローラ２１が配置されており、静電力だけでなく用紙４を中間転写ベルトに押し当てることで転写効率を高めている。２次転写ローラ２１は中間転写ベルトと常に密着していてもよいし、接離機構により、二次転写の際に密着してもよい。

図５は、画像形成装置１００のハードウェアブロック図の一例を示す。なお、図５において本実施形態に特徴的でない構成は図示を省略している。画像形成装置１００は、システムバス３０に接続された外部Ｉ／Ｆ３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、ＨＤＤ３５、Ｉ／Ｏ３６、及び、画像処理ＩＣ３９、を有している。

ＣＰＵ３２は、ＨＤＤ３５に記憶された制御プログラム等に基づいてシステムバス３０に接続される各種のブロックを総括的に制御し、Ｉ／Ｏ３６を介して接続されるプリントエンジン（センサ、モータ、クラッチ、及び、ヒーター等）４１、スキャナユニット４２、排紙トレイ４３及び給紙トレイ４４等を制御する。

ＣＰＵ３２はＨＤＤ３５に記憶されているプログラムを実行するほか、外部Ｉ／Ｆ３１を介してホストコンピュータなどの外部装置（図示せず）との通信処理が可能となっている。ＲＡＭ３４はＣＰＵ３２の主メモリ、ワークエリア等として機能するランダムアクセスメモリであり、記録データの展開領域、環境データ格納領域等に用いられる。ＨＤＤ３５にはプログラムの他、フォントデータ、印刷データ等の記憶領域として使用される。操作パネルＩ／Ｆ３７は、操作パネル３８とＣＰＵ３２とのインタフェースである。操作パネル３８にソフトキーや設定条件を表示し、ユーザによる操作パネル３８への入力を受け付け、表示内容を更新する。また、設定条件をＣＰＵ３２に通知する。

Ｉ／Ｏ３６は、入出力インタフェースであり、各種の周辺機器を接続することができる。Ｉ／Ｏ３６は複数あるが図示を省略している、又は、Ｉ／Ｏ３６にマルチプレクサを介して周辺機器が接続されている。Ｉ／Ｏ３６には、プリントエンジン４１、スキャナユニット４２、排紙トレイ４３、及び、給紙トレイ４４が接続されている。

プリントエンジン４１は主に図３にて説明した構成であり、画像データを用紙に記録する機能の全体を指す。給紙トレイ４４は用紙の収納、搬送開始などを行い、排紙トレイ４３は印刷済の用紙の排出先であり、１部毎に排出先を変えたり、パンチなど各種のフィニッシャー機能を備えている。スキャナユニット４２は、画像形成装置１００がＭＦＰ（Multi Function Peripheral）であり、ＦＡＸ機能やコピー機能を有する場合に配置される。スキャナユニットは原稿を光学的に読み取り画像データを作成する。

画像処理ＩＣ３９は、コントローラ４０から画像データを受け取り、プリントエンジン４１の次述する光書き込み装置３９０に画像データを送信する。コントローラ４０は、ネットワークカードなどを介してＰＣ（Personal Computer）２００と接続されており、ＰＣ２００からＰＤＬ（Page Description Language）データを受け取り、一般的な画像処理を行ってページ単位のラスタデータ（ビットマップデータ）に変換する。すなわち、ＰＤＬで記述された文字、グラフィック、イメージ（写真）を分離し、それぞれに適した色変換（ＲＧＢ→ＣＭＹＫ）を行い、それぞれに適したスクリーン（文字とグラフィックは解像度、イメージは高階調）でラスタデータに変換する。その後、文字、グラフィック、イメージ（写真）をＣＭＹＫ別に合成することで、ＣＭＹＫ毎の画像データが得られる。

図６は、光書き込み装置について説明する図の一例である。光書き込み装置３９０は画像処理ＩＣ３９側にあるとして説明するが、ＬＥＤアレイ側にあってもよく、図の構成は一例である。ＬＥＤアレイ１１は光書き込み装置３９０により制御される。

ＰＣ２００から印刷データと共に印刷動作が指示されると、コントローラ４０は印刷データをビットマップデータに変換し、ページメモリ３９６に格納する。光書き込み装置３９０からコントローラ４０には、HSYNC信号（水平同期信号）が出力され、コントローラ４０はHSYNC信号の出力タイミングに合わせて１ライン分のビットマップデータを光書き込み装置３９０に転送する。この転送形式には、各ＣＨ毎に異なるフォーマットを処理できる画像形成方式と、CH間で共通のフォーマットのみを処理する画像形成方式がある。

光書き込み装置３９０とコントローラ４０では動作クロック周波数が異なるため、いったん、画像データをラインメモリ３９４に格納し、周波数変換部３９１が光書き込み装置３９０の動作クロックに基づいてビットマップデータをリードする周波数変換を行う。

その後、画像処理部３９２は、内部パターン（スタンプ印刷や地紋印刷など画像データに含まれない画像、色調補正用のＣＭＹＫのラインパターン、本実施形態の濃度補正パターンもここで付与される）を付加したり、トリミング処理等の画像処理を行い、スキュー補正部３９２にビットマップデータを渡す。なお、画像処理時にジャギー補正のようなラインメモリを必要とする処理を行う場合は、画像処理用のラインメモリを有する。

ビットマップデータはスキュー補正用の複数のラインメモリ３９５に格納される。スキュー補正部３９３は、ラインメモリ３９５からビットマップデータを読み出す際、ＣＰＵ３２のレジスタによって定められている主走査方向の各地点において、読み出すラインメモリ３９５を副走査方向にシフトさせることによりスキュー補正処理を行う。

光書き込み装置３９０は、スキュー補正された画像データに応じてＬＥＤアレイ１１を発光制御する。すなわち、濃度の階調に応じて発光時間（光の強度）を制御することで、階調表現を可能としている。

図７は、作像条件の設定に関する画像形成装置１００の機能ブロック図の一例を示す。図７の各機能は、ＣＰＵ３２がプログラムを実行し、プリンタエンジン４１などのハードウェアと協働することで実現されている。

画像形成装置１００は、トナー濃度補正処理部５１、トナー濃度補正テーブルＤＢ５２、及び、作像条件決定部５３を有している。トナー濃度補正処理部５１は濃度補正パターンを搬送ベルト５に形成して、ＴＭ（トナーマークセンサ）センサが読み取った補正パターンの電圧値を解析して基準となる作像条件を作成する。なお、本実施例では作像条件を、現像バイアス、帯電バイアス及びＬＥＤ書き込み時間（ストローブ時間）としている。これ以外に作像条件を加えてもよい。現像バイアスとは、現像ローラ等の現像剤供給部の電位であり、現像器１２によって印加されるものである。帯電バイアスとは、感光体ドラム９等の像担持体の表面電位であり、帯電器１０によって印加されるものである。ＬＥＤ書き込み時間は、ＬＥＤの光の強度である。トナー濃度補正テーブルＤＢ５２には補正テーブルが登録されている。作像条件決定部５３は、印刷時の露光周期（速度比Ｘ）に応じて補正テーブルを参照し、印刷時の露光周期の作像条件を決定する。

〔濃度補正処理〕
まず、トナー濃度補正処理について説明する。これにより、基準となる速度比Ｘ＝1.0の作像条件を作成できる。また、速度比Ｘ=1.0以外のいくつかの速度比Ｘで作像条件を求めてもよく、これらを元に補正テーブルが作成される。そして、画像データの印刷時には速度比Ｘ＝1.0の時の作像条件と補正テーブルにより、速度比Ｘ=1.0以外の場合の速度比Xの作像条件を決定する。

図８は、感光体上に作成される濃度補正パターンのレイアウトの一例を示す図である。図８では３列の濃度補正パターンが作成されているが、濃度補正パターンは主走査方向においてＴＭセンサ１７〜１９がある場所に作成されるものであり、多くは主走査方向の端部の２箇所、又は、主走査方向の中央部の１箇所に作成される。１箇所に作成される場合、例えばブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に作成されている。２箇所に作成される場合、例えば、一方にイエロー、ブラックの順に作成され、他方にマゼンタ、シアンの順に作成される。

濃度補正パターンを作成するには、２つの方法がある。１つは、ＬＥＤの書き込み時間を固定し、現像バイアス又は帯電バイアスの一方を変化させ、現像バイアス又は帯電バイアスの低い側から順次、作成する方法である。現像バイアス又は帯電バイアスはどちらかが一方が固定された状態でＬＥＤ書き込み時間が変化され、次に他方が固定された状態でＬＥＤ書き込み時間が変化される。もう１つは、現像バイアスと帯電バイアスを固定し、ＬＥＤの書き込み時間を変更して露光量を変化させ、階調を発生させる方法である。なお、ＬＥＤの書き込み時間はＬＥＤの強さを制御できればよく、発行制御信号のＤｕｔｙなどを変えてもよい。

濃度補正パターンは、ＴＭセンサ１７〜１９により検知される。ＴＭセンサ１７〜１９は発光素子が発した光を受光素子で受光して、トナー濃度に応じた電圧値Ｖｓｐを出力する。発光素子は例えばＬＥＤで、受光素子はフォトディテクターである。

図９（ａ）はＴＭセンサ１７〜１９の一例を示す図である。ＴＭセンサ１７〜１９には、発光素子を有する照射部１０１が照射しトナーに反射した光のうち正反射光のみ測定可能な受光部１０３を持つものと、正反射光と拡散反射光の両方を測定できる受光部１０２，１０３を持つものがある。図は正反射光と拡散反射光の両方を測定できるタイプのものである。ＴＭセンサ１７〜１９はブラックの濃度補正パターンは正反射光のみを検知し、その他の濃度補正パターンでは拡散反射光を検知する。これは、ブラックは反射しにくく正反射光を計測することが好ましいのに対し、その他の色は乱反射成分を検知することにより、感光体ドラム９の反射成分をほとんど拾わないため、検知精度がよくなるためである。

トナー濃度補正処理部５１は、ＴＭセンサ１７〜１９が検知する電圧値Ｖｓｐとトナー濃度の関係を示す対応テーブルを有している。図９（ｂ）の左図は、搬送ベルト５上のシアン、マゼンタ、イエローのトナー付着量と電圧値Ｖｓｐの関係を、図９（ｂ）の右図は搬送ベルト５上のブラックトナーのトナー付着量と電圧値Ｖｓｐの関係をそれぞれ示している。付着量の単位は、例えば〔ｍｇ／ｃｍ^２〕である。シアン、マゼンタ、イエローについてはさらに色別の重み付けでトナー付着量を補正することで、各色のトナーのトナー付着量に換算できる。

上記２つの方法でブラック、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれのトナー付着量を算出することで、現像バイアス毎のトナー付着量、帯電バイアス毎のトナー付着量、及び、ＬＥＤの書き込み時間毎のトナー付着量がそれぞれ得られる。なお、作像条件としての帯電バイアスと現像バイアスに、一定の関係を持たせる場合があり（一方から他方が求まる）、その場合は現像バイアス又は帯電バイアスの一方から他方を求めてもよい。

図９（ｃ）の左図は現像バイアスとトナー付着量の関係の一例を、右図はＬＥＤの書き込み時間とトナー付着量の関係の一例をそれぞれ示す。帯電バイアスについては省略した。現像バイアスとトナー付着量には２次関数と見なせる関係があり、ＬＥＤ書き込み時間とトナー付着量にはほぼ比例する関係がある。そこで、トナー濃度補正処理部５１は、現像バイアスとトナー付着量の関係を２次式で近似し、ＬＥＤ書き込み時間とトナー付着量を１次式で近似する。これにより、任意のトナー付着量における現像バイアスとＬＥＤ書き込み時間を求めることができる。

なお、ＬＥＤ書き込み時間は、ＬＥＤを発光させるストローブパルスをＨｉｇｈとする継続時間、ストローブパルスのＤｕｔｙ、又は、単位時間当たりのストローブパルスの数などにより制御されるので、以下では「ストローブ時間strb」と称する場合がある。

トナー濃度補正処理部５１は、図９（ｃ）の現像バイアスとトナー付着量の関係から、目標のトナー付着量が得られる現像バイアスを決定する。同様に、図９（ｃ）のＬＥＤ書き込み時間とトナー付着量の関係から、目標のトナー付着量が得られるストローブ時間strbを決定する。以上のようにして、ある印刷プロセス速度かつ基準となる速度比Ｘ＝１．0における作像条件が得られる。

〔速度比と補正係数〕
図１０は、画像形成装置１００において印刷品質に影響する各種の速度について模式的に説明する図の一例である。

すでに説明したように電子写真方式の画像形成装置１００では、画像形成から用紙への転写に至るまで、複数の作像部品上を画像が通過する。印刷品質に与える速度としては、ＬＥＤアレイ１１の露光周期（画像形成速度）、感光体ドラム９の回転速度、搬送ベルトの速度、及び、紙速度がある。それぞれの速度は、搬送ベルトの速度と紙速度がほぼ同じであるなど、互いに関係があり１つの速度が単独で大きく変化するものではない。しかし、４つの速度は、印刷品質を最適化するために独立に制御されるものであり、常に同じ比率ではない（４つの速度をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとした場合、Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄは一定ではない）。

図１１（ａ）はＬＥＤアレイ１１の露光周期について説明する図の一例である。感光体ドラム９は一定速度で回転しており、ＬＥＤアレイ１１は感光体ドラム９に同時に1ラインずつ光を照射する。この１ラインと次の1ラインを照射するまでの時間Ｔが露光周期である。感光体ドラム９の速度が一定の場合、露光周期が長くなればライン間の間隔が長くなり、露光周期が短くなればライン間の間隔が短くなる。このため図１のような副走査方向の拡縮が生じる。

このような露光周期の違いが生じるのは、ＬＥＤアレイ１１を露光手段とする画像形成装置１００だけでなく、レーザを露光手段とする画像形成装置１００でも同様である。図１１（ｂ）はレーザタイプの露光手段の概略を示す図の一例である。ＬＤ光源装置１０５から照射されたレーザビームは、不図示のｆθレンズで集光されポリゴンミラー１０４に反射し、いくつかのミラーにより導かれ感光体ドラム９を照射する。ポリゴンミラー１０４は回転することによってポリゴンミラー１面につき主走査方向の１ライン分のレーザビームを走査する。したがって、このポリゴンミラー１面にレーザが当たり始めてから、次の１面に当たり始めるまでが露光周期Ｔである。したがって、露光周期はポリゴンミラーの回転速度により制御される。レーザが露光手段の場合、ポリゴンミラーの回転速度が変動すれば図１のような副走査方向の拡縮が生じる。なお、感光体ドラム９の端部にレーザビームを検知する水平同期検知センサがあり、それにより露光周期を検出できる。実際には、残りの３色のＬＤ光源装置１０５と感光体ドラム９が配置されており、合計４つのレーザビームが各色の感光体ドラム９を露光している。

本実施形態では、４つの速度のうちＬＥＤアレイ１１の露光周期が他の３つの速度に対し変動した場合に、作像条件をどのように算出するかについて説明する。

図１にて説明したように、ＬＥＤアレイ１１の露光周期（速度比Ｘ）が一定でなくなると、画像が副走査方向に伸縮することになる。すなわち、速度比Ｘが変化すると濃度補正パターンも変化してしまう。これに対し、ＴＭセンサ１７〜１９が電圧値を読み取る際のＡＤＣ（Analog Digital Converter）周期は常に一定であり、この周期は基準の露光周期の場合に最適になるよう合わせられている。よって、トナー濃度補正を実施する際の速度比Ｘは1.0に固定される。これに対し、ＰＣ２００から受信した印刷データやスキャナユニット４２がスキャンした画像データを印刷する際は、画像形成装置１００が最適な速度比を決定して印刷するため、速度比Ｘ＝1.0とは限らない。速度比Ｘが1.0でなくなると、速度比Ｘ＝1.0で求められた作像条件も最適でなくなってしまう。

そこで、画像形成装置１００は以下のようにして、速度比Ｘが1.0でない状態で、速度比Ｘ＝1.0で求められた作像条件を補正して印刷を行う。

図１２（ａ）は、速度比Ｘ＝1.0で求められた作像条件５２１の一例であり、図１２（ｂ）は補正テーブル５２２の一例である。Vbは現像バイアス、Vcは帯電バイアス、strbはＬＥＤ書き込み時間を表している。strbの単位は〔％〕であるが、これは基準のストローブ時間を１００とした場合の相対値である。

補正テーブル５２２は、サービスマンやメーカの開発者が画像形成装置１００の不揮発メモリに記憶している。または、ネットワーク上の記憶装置に記憶されていてもよい。補正テーブル５２２では、速度比Ｘが取り得る上限と下限の間で、0.1刻みの速度比Ｘに対し、Ｘ＝1.0を基準とする作像条件に対する相対補正係数が登録されている。

すなわち、速度比Xを0.7〜1.3まで変え、サービスマンやメーカの開発者がトナー濃度補正を行い、現像バイアス、帯電バイアス、ＬＥＤ書き込み時間を求める。そして、ＡＤＣ周期が一定であること及び速度比Xが1.0でないことを考慮してそれぞれを修正する。必要であれば試行錯誤的に補正テーブル５２２を決定する。

速度比X＝1.0の場合の現像バイアスVb、帯電バイアスVc、ストローブ時間strbを基準に、速度比X＝1.0以外の現像バイアスVb、帯電バイアスVc、ストローブ時間strbの比率をそれぞれ算出することで、速度比X＝0.7〜1.3の間の相対補正係数Ｙが得られる。現像バイアスVbの相対補正係数をY_Vb、帯電バイアスVcの相対補正係数をY_Vc、ストローブ時間strbの相対補正係数のY_strbとする。Y_VbとY_stbは速度比Xが大きくなると小さくなり、Y_Vcは速度比Xが大きくなると大きくなっている。このように速度比Ｘと相対補正係数にはある程度の傾向があるが、増大するのか減少するか及びその程度については測像条件の要素によってまちまちである。このため、速度比Xに応じて各作像条件毎に相対補正係数を求めておくことが有効になる。

作像条件決定部５３は、印刷時の速度比Ｘを画像形成装置１００から取得して、速度比Xの値に最も近い２つの相対補正係数を補正テーブル５２２から読み出し、速度比Xの相対補正係数を線形補間により求める。作像条件決定部５３は、線型補間して求めた相対補正係数を、図１２（ａ）の速度比Ｘ＝1.0の作像条件５２１に乗じることで、印刷時の作像条件を算出する。

計算例を説明する。速度比X=1.15の場合、速度比X=1.10のVbの相対補正係数Y=0.96と、速度比X=1.20のVbの相対補正係数Y_Vb =0.92とから、線形補間によりY_Vb =0.94が得られる。これをトナー濃度補正処理で求めた現像バイアスVb=300〔Ｖ〕に乗算することで、速度比X=1.15の現像バイアスVbは282〔Ｖ〕となる。

帯電バイアスVc及びストローブ時間strbも同様に求めることができる。速度比X=1.10のVcの相対補正係数Y_Vc=1.02と、速度比X=1.20のVcの相対補正係数Y_Vc=1.04とから、線形補間によりY_Vc=1.03が得られる。線形補間で得られたY_Vc=1.03を、帯電バイアスVc＝1200〔V〕に乗じることで、速度比X=1.15の帯電バイアスVcは1236〔V〕となる。

速度比X=1.10のstrbの相対補正係数Y=0.96と、速度比X=1.20のstrbの相対補正係数Y_strb=0.92とから、線形補間によりY_strb=0.94が得られる。線形補間で得られたY_strb=0.94を、ストローブ時間strb＝110〔％〕に乗じることで、速度比X=1.15のストローブ時間strbは103.4〔％〕となる。

なお、作像条件には予め上限値／下限値が定められているので、上限値を超えた場合には上限値を、下限値を超えた場合は下限値を設定する。

〔動作手順〕
図１３は、画像形成装置１００が速度比Ｘの場合の作像条件を設定する手順を示すフローチャート図の一例である。

画像形成装置１００は印刷条件に基づき速度比Ｘを決定する（Ｓ１０）。

作像条件決定部５３は速度比Ｘがゼロ以外かどうかを判定する（Ｓ２０）。ゼロの場合、作像条件はトナー濃度補正処理により作成された作像条件となる。なお、速度比Ｘがゼロ以外となるのは、例えば、感光体速度、搬送ベルト速度、又は、紙速度を変えたため速度比を1.0以外に変更した場合や、特殊な用紙に印刷するため印刷プロセス速度が変わりそれに伴い速度比を変更した場合、などが挙げられる。

速度比Ｘがゼロでない場合（Ｓ２０のＮｏ）、作像条件決定部５３は速度比Ｘに対応づけられた相対補正係数を補正テーブル５２２から読み出す（Ｓ３０）。補正テーブルには一致する速度比Ｘがない場合がほとんどなので、速度比Ｘに最も近い速度比に対応づけられた２つの相対補正係数を読み出し、線形補間する。

次いで、速度比X=1.0の作像条件を線形補間した相対補正係数で補正して作像条件を作成する（Ｓ４０）。

画像形成装置１００は作像条件をプリンタエンジン４１に設定して画像データを用紙に印刷する（Ｓ５０）。

以上説明したように、本実施例の画像形成装置１００は、ＬＥＤアレイ１１の露光周期がトナー濃度補正を行って作像条件を作成した時と異なる場合でも、速度比Ｘに基づき補正テーブル５２２を参照することで適切な作像条件で印刷することができる。印刷プロセス速度と露光周期の組み合わせが多様でも、ダウンタイムが長くなることを抑制できる。

本実施例では、実施例１と同様の作像条件の作成を補正テーブル５２２の構成を変えて実現する画像形成装置１００について説明する。また、本実施例において、実施例１において同一の符号を付した構成要素は同様の機能を果たすので、主に本実施例の主要な構成要素についてのみ説明する場合がある。

図１４は、本実施例の画像形成装置１００の概略的な特徴を説明する図の一例である。本実施例では、予め用意されている補正テーブル５２２の内容が実施例１と異なっている。補正テーブル５２２には、速度比Ｘに対応づけて作像条件が登録されている。速度比Ｘについては実施例１と同様である。

この場合もある印刷プロセス速度１において、印刷時の速度比Ｘが決まれば、補正テーブル５２２から作像条件を内挿し、印刷時の速度比Ｘにおける作像条件を計算で求めることができる。したがって、実施例１と同様に、印刷プロセス速度と印刷時の露光周期の組み合わせが多様でも、最適な作像条件にて印刷することができる。

図１５は、本実施例の補正テーブル５２２の一例である。本実施例では速度比Ｘ＝1.0の作像条件が補正テーブル５２２に含まれている。

補正テーブル５２２は、サービスマンやメーカの開発者が画像形成装置１００の不揮発メモリに記憶している。または、ネットワーク上の記憶装置に記憶されていてもよい。補正テーブル５２２では、速度比Ｘが取り得る上限と下限の間で、0.1刻みで作像条件が登録されている。

すなわち、速度比Xを0.7〜1.3まで変え、サービスマンやメーカの開発者がトナー濃度補正を行い、現像バイアス、帯電バイアス、ＬＥＤ書き込み時間を求める。そして、ＡＤＣ周期が一定であること及び速度比Xが1.0でないことを考慮してそれぞれを修正する。必要であれば試行錯誤的に補正テーブル５２２を決定する。

作像条件決定部５３は、印刷時の速度比Ｘを画像形成装置１００から取得して、印刷時の速度比の値に最も近い２つの速度比に対応付けられた作像条件を補正テーブル５２２から読み出し、印刷時の速度比の作像条件を線形補間して求める。

計算例を説明する。速度比X=1.15の場合、速度比X=1.10にてVb＝288〔V〕、速度比X=1.20にてVb=276〔V〕であるので、線形補間によりVb＝282〔V〕が得られる。これが速度比X=1.15の現像バイアスVbである。

帯電バイアスの場合、速度比X=1.10にてVc＝1224〔V〕、速度比X=1.20にてVc＝1248〔V〕なので、線形補間によりVc＝1236〔V〕が得られる。これが速度比X=1.15の帯電バイアスVcである。ストローブ時間の場合、速度比X=1.10にてstrb＝105〔％〕、速度比X=1.20にてstrb＝101〔％〕なので、線形補間によりstrb＝103〔％〕が得られる。これが速度比X=1.15のストローブ時間strbである。

以上説明したように、本実施例の画像形成装置１００は、ＬＥＤアレイ１１の露光周期がトナー濃度補正を行って作像条件を作成した時と異なる場合でも、速度比Ｘに基づき補正テーブル５２２を参照することで適切な作像条件で印刷することができる。

実施例１，２では画像形成装置１００が作像条件を決定していたが、外部の機器が決定することも可能である。そこで、画像形成装置１００がサーバから作像条件を取得する画像形成システムについて説明する。

図１６は、画像形成システム４００の概略構成図の一例を示す。画像形成システム４００では、画像形成装置１００とサーバ３００がネットワーク３０１を介して接続されている。画像形成装置１００は、実施例１と同様のトナー濃度補正処理部５１の他、速度比送信部５４及び作像条件受信部５５を有している。速度比送信部５４は印刷時の速度比Ｘをサーバに送信し、作像条件受信部５５はサーバ３００から作像条件を受信する。

サーバ３００は、実施例１と同様の作像条件決定部５３及びトナー濃度補正テーブルＤＢ５２の他、作像条件送信部５６を有している。作像条件送信部５６は、作像条件決定部５３が決定した作像条件を画像形成装置１００に送信する。トナー濃度補正テーブルＤＢ５２には、画像形成装置１００の識別情報に対応づけて補正テーブル５２２が登録されている。補正テーブル５２２は、サービスマンなどが画像形成装置１００側で作成しサーバに送信したものである。補正テーブル５２２は実施例１又は実施例２のどちらのタイプのものでもよい。

本実施例のようにサーバ３００がトナー濃度補正テーブルＤＢ５２を有することで、画像形成装置１００は速度比を送信すれば作像条件を取得できるので、画像形成装置１００のコストを低減できる。

５ 搬送ベルト
６ 画像形成部
９ 感光体ドラム
１０ 帯電器
１１ ＬＥＤアレイ
１２ 現像器
１３ 感光体クリーナ
４０ コントローラ
１００ 画像形成装置
２００ ＰＣ
３９０ 光書き込み装置
３９４，３９５ ラインメモリ

特開２００９−２５８４５６号公報 特開２０００−２３１２２８号公報

Claims (7)

1. 感光体を画像データに応じて露光して現像剤で現像することで画像を形成する画像形成装置であって、
   作像条件を変えて濃度補正用画像をベルトに形成し、該濃度補正用画像の濃度を検出する濃度補正用画像検知手段と、
   前記濃度補正用画像検知手段の検知結果から所望の濃度で画像形成可能な基本作像条件を作成する基本作像条件作成手段と、
   感光体を副走査方向の所定領域ずつ露光する露光手段と、
   前記露光手段が前記感光体を所定領域露光してから次の所定領域を露光するまでの副走査方向の露光周期が第１の露光周期で、かつ、プロセス速度が第１のプロセス速度である場合に、前記基本作像条件作成手段が作成した前記基本作像条件を記憶する基本作像条件記憶手段と、
   露光周期が前記第１の露光周期以外の第２の露光周期である場合に、前記第１の露光周期と前記第１のプロセス速度との比と、前記第２の露光周期とその時に動作している第２のプロセス速度の比との関連から求められる、この場合の作像条件を決定するための比率情報を前記第２の露光周期に対応付けて記憶した比率情報記憶手段と、
   前記プロセス速度が変更されたことに応じて前記露光周期を変更する場合、画像データの印刷時の露光周期に対応づけられた前記比率情報を前記比率情報記憶手段から読み出し、前記基本作像条件に反映させて印刷時の作像条件を決定する作像条件決定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記比率情報記憶手段には、前記第２の露光周期に対応づけて、前記第２の露光周期で画像を形成した場合に所望の濃度で画像形成可能な作像条件が登録されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の露光周期は、前記第１の露光周期を１とした場合の相対値として表される、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記比率情報記憶手段の前記第２の露光周期と、印刷時の露光周期が一致しない場合、
   前記作像条件決定手段は、印刷時の露光周期より小さい側で最も大きい前記第２の露光周期とその時に動作しているプロセス速度の比に関連した前記比率情報と、印刷時の露光周期より大きい側で最も小さい前記第２の露光周期とその時に動作しているプロセス速度の比に関連した前記比率情報を補間することで、印刷時の露光周期の前記比率情報を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 作像条件は、現像バイアス、帯電バイアス、及び、ストローブ時間であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 印刷時の露光周期の前記比率情報を反映させて前記作像条件決定手段が決定した作像条件が、予め定められている上限値以上、又は、下限値以下になった場合、上限値又は下限値を作像条件とする、ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 感光体を画像データに応じて露光して現像剤で現像することで画像を形成する画像形成方法であって、
   濃度補正用画像検知手段が、作像条件を変えて濃度補正用画像をベルトに形成し、該濃度補正用画像の濃度を検出するステップと、
   露光手段が、感光体を副走査方向の所定領域ずつ露光するステップと、
   基本作像条件作成手段が、前記露光手段が前記感光体を所定領域露光してから次の所定領域を露光するまでの副走査方向の露光周期が第１の露光周期で、かつ、プロセス速度が第１のプロセス速度である場合に、前記濃度補正用画像検知手段の検知結果から所望の濃度で画像形成可能な基本作像条件を作成するステップと、
   前記プロセス速度が変更されたことに応じて前記露光周期を変更する場合、
   露光周期が前記第１の露光周期以外の第２の露光周期である場合に、前記第１の露光周期と前記第１のプロセス速度との比と、前記第２の露光周期とその時に動作している第２のプロセス速度の比との関連から求められる、この場合の作像条件を決定するための比率情報を前記第２の露光周期に対応付けて記憶した比率情報記憶手段から、
   作像条件決定手段が、画像データの印刷時の露光周期に対応づけられた前記比率情報をから読み出し、前記基本作像条件に反映させて印刷時の作像条件を決定するステップと、
   を有することを特徴とする画像形成方法。

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