JP6358188B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置に関するものである。

複合機等に代表される画像形成装置においては、画像読み取り部で原稿の画像を読み取った後、画像形成部に備えられる感光体に対して読み取った画像を基に光を照射し、感光体上に静電潜像を形成する。その後、形成した静電潜像の上に帯電したトナー等の現像剤を供給して可視画像とした後、用紙に転写して定着させ、装置外に排出する。

ここで、フルカラーの画像を形成することができる画像形成装置においては、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各色を転写ベルトのような一次転写体上に重ね合わせて、フルカラーの画像を形成するものがある。このような画像形成装置においては、発色性や色の再現性を向上させるために、所定のタイミングで画像濃度を補正する必要がある。

画像濃度を補正する際には、各色の作像ユニットで画像濃度補正用の複数のパッチ画像から構成されるパターン画像を形成し、転写ベルト上に転写する。そして、転写ベルト上に転写された複数のパッチ画像のトナー量を検知して算出し、狙いのトナー量となるよう露光量等を調整することにより行われている。パターン画像は通常、画像濃度を異ならせた複数のパッチ画像から構成されている。具体的には、算出されたトナー量を基に、感光体に照射されるべきレーザー光の露光量、および現像時に現像ローラーに印加する現像バイアス値を調整して、画像濃度を補正することとしている。

パッチ画像を用いた画像形成装置の画像濃度の補正に関する技術が、特開２００９−９３００７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、決定処理で決定した露光量が、所定の下限露光量から上限露光量までの範囲内に収まらない場合には、決定処理で決定した露光量を同範囲内に収まる値に補正し、且つ、同決定処理で決定した現像バイアス値を同範囲内に収まる露光量に対応する値に補正する補正処理を実施することとしている。

特開２００９−９３００７号公報

上記した特許文献１に開示の技術では、露光量を所定の範囲内の上限値か下限値に固定してから、現像バイアス値で調整することとなる。そうすると、結果的に現像バイアス値のみで画像濃度を調整することとなる。このような構成では、適切に画像濃度を補正することが困難となる。特に二成分現像剤を用いて画像形成を行う場合、現像バイアス値および露光量が共にベタ画像およびハーフ画像に影響を与えるため、好ましくない。

この発明の目的は、適切に画像濃度を補正することができる画像形成装置を提供することである。

この発明の一の局面においては、画像形成装置は、複数色のトナーを用いて記録媒体の上にカラーの画像を形成可能である。画像形成装置は、作像器と、露光ユニットと、一次転写体と、画像濃度補正部とを備える。作像器は、各色に対応する感光体、および各感光体にトナーを供給する現像ローラーを備える各色の作像ユニットを含む。露光ユニットは、感光体に光を照射する。一次転写体は、一方方向に回転して、それぞれの作像ユニットによって形成されたトナーによる可視画像をその上に一次転写させる。画像濃度補正部は、所定のタイミングで作像器によって形成されるトナーによる可視画像の画像濃度を補正する。画像濃度補正部は、パッチ画像形成部と、トナー量検知センサーと、トナー量算出部と、導出部と、設定部とを備える。パッチ画像形成部は、感光体に表面電位を印加し、それぞれ所定の範囲内で、露光ユニットにより照射される光の露光量、および現像ローラーに印加される現像バイアス値を変化させて、ベタのパッチ画像であるベタパッチ画像および中間調のパッチ画像であるハーフパッチ画像を形成する。トナー量検知センサーは、一次転写体上に一次転写されたベタパッチ画像およびハーフパッチ画像のうちのトナーの量に対応する偏光の出力値を検知する。トナー量算出部は、トナー量検知センサーにより検知されたベタパッチ画像およびハーフパッチ画像のトナーの量に対応する偏光の出力値を基に、各色のトナーの量に対応する被覆率を算出する。導出部は、トナー量算出部により算出されたベタパッチ画像およびハーフパッチ画像の被覆率に対応するＩＤと露光量および現像バイアス値とのそれぞれの関係から、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の露光量と現像バイアス値との関係を導出する。設定部は、導出部により導出された関係に基づいて、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の露光量および現像バイアス値の双方を設定する。トナー量検知センサーは、一次転写体側に光を照射する光源と、光源からの光をＰ波、Ｓ波といった偏光に分ける第一の偏光ユニットと、第一の偏光ユニットによって分けられたＳ波の波長を有する偏光を受光する第一の偏光光入力部と、一次転写体の表面および一次転写体の表面に形成されたトナーによる可視画像からの反射光を入光させてＰ波、Ｓ波といった偏光に分ける第二の偏光ユニットと、第二の偏光ユニットによって分けられたＳ波の波長を有する偏光を受光する第二の偏光光受光部と、第二の偏光ユニットを経由したＰ波の波長を有する偏光を受光する受光部とを含む。トナー量算出部は、受光部によって受光したトナーによる可視画像からの反射光のうちのＰ波の波長を有する偏光の出力値をＰ _１ 、第二の偏光光入力部によって受光したトナーによる可視画像からの反射光のうちのＳ波の波長を有する偏光の出力値Ｓ _１ 、Ｐ波の暗電位の出力値をＰ _０ 、Ｓ波の暗電位の出力値をＳ _０ 、受光部によって受光した一次転写体の表面からの反射光のうちのＰ波の波長を有する偏光の出力値をＰｇ、第二の偏光光入力部によって受光した一次転写体の表面からの反射光のうちのＳ波の波長を有する偏光の出力値をＳｇ、（Ｓ _１ −Ｓ _０ ）、（Ｓｇ−Ｓ _０ ）の出力値を補正する係数をＫとすると、被覆率＝１−（（Ｐ _１ −Ｐ _０ ）−（Ｓ _１ −Ｓ _０ ）×Ｋ）／（（Ｐｇ−Ｐ _０ ）−（Ｓｇ−Ｓ _０ ）×Ｋ）の式によってトナーの量に対応する被覆率を算出する。導出部は、ｙを現像バイアス値、ｘを露光量として、ベタパッチ画像の被覆率に対応する所定のＩＤが同じとなる異なる現像バイアス値と露光量との関係から算出される、変数をｙおよびｘとする第一の一次方程式、およびハーフパッチ画像の被覆率に対応する所定のＩＤが同じとなる異なる現像バイアス値と露光量との関係から算出される、変数をｙおよびｘとする第二の一次方程式を導出する。設定部は、第一の一次方程式および第二の一次方程式から導かれる連立方程式を解いて得られる解を、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の露光量および現像バイアス値として設定する。設定部は、露光量および現像バイアス値の双方がそれぞれ、所定の範囲内の上限値および下限値とならないよう、パッチ画像形成部において感光体に印加される表面電位を変更する表面電位変更部を含む。表面電位変更部は、導出部により、ベタパッチ画像およびハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に現像バイアス値が所定の範囲内の上限値となれば、感光体に印加される表面電位を下げて設定する。表面電位変更部は、導出部により、ベタパッチ画像およびハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に露光量が所定の範囲内の上限値となれば、感光体に印加される表面電位を下げて設定する。表面電位変更部は、導出部により、ベタパッチ画像およびハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に現像バイアス値が所定の範囲内の下限値となれば、感光体に印加される表面電位を上げて設定する。表面電位変更部は、導出部により、ベタパッチ画像およびハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に露光量が所定の範囲内の下限値となれば、感光体に印加される表面電位を上げて設定する。

このような画像形成装置によると、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を調整する際の露光量および現像バイアス値の関係を導出する。そして、これらの関係に基づいて、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の露光量および現像バイアス値の双方を設定しているため、より適切な画像濃度の補正を行うことができる。

この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機の外観を示す概略図である。 図１に示す複合機の構成を示すブロック図である。 画像形成部の概略的な構成を示す外観図である。 トナー量検知センサーの概略的な構成を示す外観図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 パターン画像を構成する複数のパッチ画像を示す図である。 この発明の一実施形態に係る複合機を用いて、画像濃度を補正する場合の処理の内容を示すフローチャートである。 ＩＤと現像バイアス値との関係を示すグラフである。 ＩＤと露光量との関係を示すグラフである。 露光量と現像バイアス値との関係を示すグラフである。 ハーフパッチ画像の場合における表面電位を変更した場合の露光量と露光後電位との関係を示すグラフである。 ベタパッチ画像の場合における表面電位を変更した場合の露光量と露光後電位との関係を示すグラフである。

以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置を複合機に適用した場合の複合機の外観を示す概略図である。図２は、図１に示す複合機の構成を示すブロック図である。

図１〜図２を参照して、この発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機１１は、制御部１２と、操作部１３と、画像読み取り部１４と、画像形成部１５と、用紙セット部１９と、データを記憶する記憶部としてのハードディスク１６と、ファクシミリ通信部１７と、ネットワーク２５と接続するためのネットワークインターフェース部１８とを備える。

制御部１２は、複合機１１全体の制御を行う。操作部１３は、複合機１１側から発信する情報やユーザーの入力内容を表示する表示画面２１を含む。操作部１３は、印刷部数や階調等の画像形成の条件や電源のオンまたはオフを入力させる。画像読み取り部１４は、セット位置にセットされた原稿を読み取り位置に搬送する原稿搬送装置としてのＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）２２を含む。画像読み取り部１４は、ＡＤＦ２２または不図示の載置台上にセットされた原稿の画像を読み取る。用紙セット部１９は、手差しで記録媒体としての用紙をセットする手差しトレイ２８やサイズの異なる複数枚の用紙を収納可能な給紙カセット群２９を含む。画像形成部１５は、画像読み取り部１４により読み取られた画像データやネットワーク２５を介して送信された画像データを基に、搬送されてきた用紙に画像を形成する。画像形成部１５により画像を形成された用紙は、排出トレイ３０に排出される。ハードディスク１６は、送信された画像データや入力された画像形成条件等の格納を行う。ファクシミリ通信部１７は、公衆回線２４に接続されており、ファクシミリ送信やファクシミリ受信を行う。

なお、複合機１１は、画像データの書き出しや読み出しを行うＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるが、これらについては、図示および説明を省略する。また、図２中の矢印は、制御信号や制御、画像に関するデータの流れを示している。なお、図１に示すように、この実施形態においては、給紙カセット群２９は、３つの給紙カセット２３ａ、２３ｂ、２３ｃから構成されている。

複合機１１は、画像読み取り部１４により読み取られた原稿の画像データを用いて画像形成部１５において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、複合機１１は、ネットワークインターフェース部１８を通じて、ネットワーク２５に接続されたコンピューター２６ａ、２６ｂ、２６ｃから送信された画像データを用いて、画像形成部１５において画像を形成して用紙に印刷することにより、プリンターとして作動する。すなわち、画像形成部１５は、要求された画像を印刷する印刷部として作動する。複合機１１は、ファクシミリ通信部１７を通じて、公衆回線２４から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭを介して画像形成部１５において画像を形成することにより、また、画像読み取り部１４により読み取られた原稿の画像データを、ファクシミリ通信部１７を通じて公衆回線２４に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。複合機１１は、画像処理に関し、複写機能、プリンター機能、ファクシミリ機能等、複数の機能を有する。さらに、各機能に対しても、詳細に設定可能な機能を有する。

この発明の一実施形態に係る複合機１１を含む画像形成システム２７は、上記した構成の複合機１１と、ネットワーク２５を介して複合機１１に接続される複数のコンピューター２６ａ、２６ｂ、２６ｃとを備える。この実施形態においては、複数のコンピューター２６ａ〜２６ｃについては、３台示している。各コンピューター２６ａ〜２６ｃはそれぞれ、複合機１１に対して、ネットワーク２５を介して印刷要求を行って印刷をすることができる。

次に、デジタル複合機１１に備えられる画像形成部１５の構成について、さらに詳細に説明する。図３は、この発明の一実施形態に係るデジタル複合機１１の概略的な構成を示す断面図である。なお、理解の容易の観点から、図３において、部材のハッチングを省略する。また、図３は、上下方向に延びる平面でデジタル複合機１１を切断した場合の断面図である。

図３を参照して、画像形成部１５は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各４色に対応する感光体３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、および各感光体３１ａ〜３１ｄにトナーを供給する現像ローラー３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄを備える各色の作像ユニット３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを含む作像器３３と、感光体３１ａ〜３１ｄに光を照射する露光ユニットとしてのＬＳＵ（Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｅｒ Ｕｎｉｔ）３４と、一方方向に回転して、それぞれの作像ユニット３２ａ〜３２ｄによって形成されたトナーによる可視画像をその上に一次転写させる一次転写体としての転写ベルト３５と、転写ベルト３５上に一次転写されたトナーによる可視画像を記録媒体としての用紙に二次転写させる二次転写ローラー（図示せず）と、転写ベルト３５上に残存したトナーをブレード等によって除去する転写ベルトクリーニングユニットと３７とを備える。ＬＳＵ３４については、一点鎖線で概略的に示している。転写ベルトクリーニングユニット３７についても、概略的に示している。

転写ベルト３５は、無端状であって、駆動ローラー３６ｂ、および従動ローラー３６ａによって一方方向に回転しながら、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の作像ユニット３２ａ〜３２ｄにより形成された可視画像を転写される。転写ベルト３５の回転方向は、図３中の矢印Ｄ_１で示される。なお、転写ベルト３５の回転方向において、作像ユニット３２ａ〜３２ｄのうち、イエローの作像ユニット３２ａが最も上流側に配置されており、ブラックの作像ユニット３２ｄが最も下流側に配置されている。また、転写ベルトクリーニングユニット３７は、イエローの作像ユニット３２ａの上流側に配置されている。

転写ベルト３５上に転写されたトナーによる可視画像は、搬送されてきた用紙に転写され、図示しない定着ユニットにより用紙に定着される。定着後、用紙はデジタル複合機１１外、具体的には、排出トレイ３０に排出される。トナーによる可視画像が用紙に転写された後、転写ベルト３５上に残存したトナーは、転写ベルトクリーニングユニット３７によって除去される。そして、次の画像形成が行われる。

デジタル複合機１１は、ブラックの作像ユニット３２ｄのみを用いたモノクロ印刷が可能である。また、デジタル複合機１１は、イエローの作像ユニット３２ａ、マゼンタの作像ユニット３２ｂ、およびシアンの作像ユニット３２ｃの少なくともいずれか一つを用いたカラー印刷が可能である。

また、デジタル複合機１１は、転写ベルト３５上に転写されたトナーによる可視画像のうちのトナー量を検知するトナー量検知センサー４２を備える。

次に、トナー量検知センサー４２の構成について、簡単に説明する。図４は、トナー量検知センサー４２の構成を示す概略図である。なお、図３においては、トナー量検知センサー４２は、二点鎖線で概略的に示している。

図３および図４を参照して、トナー量検知センサー４２は、ブラックの作像ユニット３２ｄの下流側に配置されている。トナー量検知センサー４２は、転写ベルト３５側に光を照射する光源４３と、光源４３からの光をＰ波、Ｓ波といった偏光に分ける第一の偏光ユニット４４ａと、第一の偏光ユニット４４ａによって分けられたＳ波の波長を有する偏光を受光する第一の偏光光入力部４５ａと、転写ベルト３５の表面３８や転写ベルト３５の表面３８上に形成されたトナーによる可視画像４９からの反射光を入光させてＰ波、Ｓ波といった偏光に分ける第二の偏光ユニット４４ｂと、第二の偏光ユニット４４ｂによって分けられたＳ波の波長を有する偏光を受光する第二の偏光光入力部４５ｂと、第二の偏光ユニット４４ｂを経由したＰ波の波長を有する偏光を受光する受光部４６とを備える。

トナー量検知センサー４２は、光源４３から図４中の矢印Ｄ_１の方向で回転しており、その表面３８にトナーによる可視画像４９が形成された転写ベルト３５に対して、図４中の矢印Ｅ_１で示す斜め方向に光４７ａを照射する。第一の偏光ユニット４４ａによって分けられたＰ波の波長を有する偏光４７ｂは、転写ベルト３５の表面３８に形成されたトナーによる可視画像４９に当たって矢印Ｅ_３で示す方向に反射する。なお、第一の偏光ユニット４４ａによって分けられたＳ波の波長を有する偏光４７ｃは、第一の偏光光入力部４５ａに入力される。反射された光４７ｄは、第二の偏光ユニット４４ｂによって分けられ、Ｐ波の波長を有する偏光４７ｅが、受光部４６によって受光される。また、第二の偏光ユニット４４ｂによって分けられたＳ波の波長を有する偏光４７ｆは、第二の偏光光入力部４５ｂに入力される。光源４３から照射される光４７ａの量、受光部４６によって受光される偏光４７ｅの量、第一および第二の偏光光入力部４５ａ、４５ｂによって受光した偏光４７ｃ、４７ｆの量等から各色のトナー量の代用値としての出力値を算出し、トナー量として検知する。

ここで、具体的なトナー量の算出方法の一例について説明する。トナー量の代替値としてのトナーによる被覆率については、以下の算出方法によって得られる。すなわち、可視画像４９から反射されるＰ波を検出した際の出力をＰ_１、可視画像４９から反射されるＳ波を検出した際の出力をＳ_１、Ｐ波の暗電位をＰ_０、Ｓ波の暗電位をＳ_０、転写ベルト３５の表面３８から反射されるＰ波を検出した際の出力をＰｇ、転写ベルト３５の表面３８から反射されるＳ波を検出した際の出力をＳｇ、（Ｓ_１−Ｓ_０）、（Ｓｇ−Ｓ_０）の出力値を補正する係数をＫとすると、以下の算出式によってトナーの被覆率が得られる。なお、Ｐ波およびＳ波はそれぞれ、上記した第一および第二の偏光ユニット４４ａ、４４ｂに分けられる偏光である。

被覆率＝１−（（Ｐ_１−Ｐ_０）−（Ｓ_１−Ｓ_０）×Ｋ）／（（Ｐｇ−Ｐ_０）−（Ｓｇ−Ｓ_０）×Ｋ）

次に、制御部１２の構成について説明する。図５は、制御部１２の構成を示すブロック図である。図５を参照して、制御部１２は、画像濃度補正部６１を含む。画像濃度補正部６１は、所定のタイミングで、作像ユニット３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄによって転写ベルト３５上に形成されるトナーによる可視画像の画像濃度等を補正する。具体的な所定のタイミングとしては、画像濃度補正部６１は、例えば、印字枚数が所定の枚数に達したタイミング、具体的には、画像形成の枚数が１０００枚毎のタイミングや、駆動時間が所定の時間に達したタイミング、さらには、環境変化があったタイミング、例えば、温度や湿度が急激に変わったタイミングや複合機１１を構成するユニットの一部を交換するタイミングである。画像濃度補正部６１は、所定のタイミングで、作像ユニット３２ａ〜３２ｄによって転写ベルト３５上に形成される可視画像の濃度、位置、引いては、色ずれを補正する。

画像濃度補正部６１は、パッチ画像形成部６２と、トナー量算出部６３と、導出部６４と、設定部６５とを備える。

パッチ画像形成部６２は、各色の画像濃度を調整するためのパターン画像を構成する複数のパッチ画像を形成して、画像濃度を補正する。パッチ画像形成部６２は、感光体３１ａ〜３１ｄに表面電位を印加し、それぞれ所定の範囲内で、ＬＳＵ３４により照射される光の露光量、および現像ローラー３９ａ〜３９ｄに印加される現像バイアス値（以下、「Ｖｄｃ」と略す場合がある。）を変化させて、ベタのパッチ画像であるベタパッチ画像および中間調のパッチ画像であるハーフパッチ画像を形成する。トナー量算出部６３は、上記したように、トナー量検知センサー４２により検知されたベタパッチ画像およびハーフパッチ画像のトナー量を基に、各色のトナー量を算出する。導出部６４は、トナー量算出部６３により算出されたベタパッチ画像のトナー量と露光量および現像バイアス値とのそれぞれの関係から、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の露光量と現像バイアス値との関係を導出する。設定部６５は、導出部６４により導出された関係に基づいて、ベタパッチ画像の画像濃度、およびハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の露光量および現像バイアス値の双方を設定する。設定部６５は、表面電位変更部６６を含む。表面電位変更部６６は、露光量および現像バイアス値の双方がそれぞれ、所定の範囲内の上限値および下限値とならないよう、パッチ画像形成部６２において感光体３１ａ〜３１ｄに印加される表面電位を変更する。

ここで、パッチ画像形成部６２により形成されるパッチ画像の一例について説明する。図６は、複数のパッチ画像の一例を示す図である。

図６を参照して、転写ベルト３５の表面３８には、８つのパッチ画像５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇ、５１ｈから構成されるパターン画像５２が形成されている。８つのパッチ画像５１ａ〜５１ｈは、パッチ画像形成部６２により形成されている。具体的には、パッチ画像５１ａは、ブラックのベタパッチ画像５１ａであり、パッチ画像５１ｂは、ブラックのハーフパッチ画像５１ｂである。パッチ画像５１ｃは、マゼンタのベタパッチ画像５１ｃであり、パッチ画像５１ｄは、マゼンタのハーフパッチ画像５１ｄである。パッチ画像５１ｅは、シアンのベタパッチ画像５１ｅであり、パッチ画像５１ｆは、シアンのハーフパッチ画像５１ｆである。パッチ画像５１ｇは、イエローのベタパッチ画像５１ｇであり、パッチ画像５１ｈは、イエローのハーフパッチ画像５１ｈである。ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇについては、画像濃度が１００％となるよう構成された画像である。また、ハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈは、画像濃度が２５％の中間調となるよう構成された画像である。これら８つのパッチ画像５１ａ〜５１ｈから構成されるパターン画像５２を、トナー量検知センサー４２で検知可能な位置に形成する。

次に、この発明の一実施形態に係る複合機１１を用いて、画像濃度を補正する場合について説明する。図７は、この発明の一実施形態に係る複合機１１を用いて、画像濃度を補正する場合の処理の内容を示すフローチャートである。

図７を参照して、複合機１１は、上記した所定のタイミングに達したこと、例えば、画像形成の枚数が１０００枚となったことを検知する（図６において、ステップＳ１１において、ＹＥＳ、以下、「ステップ」を省略する）。そうすると、画像濃度の補正を開始する。

この場合、露光量、およびＶｄｃをそれぞれ３水準に振って、図６に示すようなそれぞれのパターン画像５２を形成する（Ｓ１２）。露光量の３水準としては、例えば、７０％、１００％、１３０％が選択される。ここで、露光量１００％とは、基準となる光量である。また、Ｖｄｃの３水準としては、２００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖが選択される。パターン画像５２については、合計９つが形成されることになる。９つのそれぞれの条件および後述する画像濃度の詳細については、表１に示している。表１においては、表面電位も示している。表面電位は、Ｖｄｃに基準となる１５０Ｖを足し合わせた値である。

また、この場合、露光量の下限値としては、７０％である。露光量の上限値としては、１３０％である。Ｖｄｃの下限値としては、２００Ｖである。Ｖｄｃの上限値としては、４００Ｖである。これらの下限値および上限値については、複合機１１で使用している高圧電源の仕様やＬＤ性能や画像へ与える影響を考慮して設定されている。

次に、形成したベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈのトナー量を算出する（Ｓ１３）。この場合、上記したように、トナー量検知センサー４２を用いてトナー量を検知する。そして、検知したトナー量に基づき、トナー量算出部６３は、ＩＤ（Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ）の形式で算出する。

その後、導出部６４は、トナー量算出部６３により算出されたベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈのトナー量と露光量および現像バイアス値とのそれぞれの関係から、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇの画像濃度、およびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの画像濃度を補正する際の露光量と現像バイアス値との関係を導出する（Ｓ１４）。この場合、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの双方から関係を導出する。

図８は、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇを基準とした場合の露光量とＶｄｃとの関係を示すグラフである。図８において、縦軸は、ＩＤを示し、横軸は、Ｖｄｃを示す。線５５ａは、露光量７０％、線５５ｂは、露光量１００％、線５５ｃは、露光量１３０％の場合である。点線５４ａで、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇの目標の画像濃度となるＩＤ＝１．３を示している。図８を参照して、ＩＤ＝１．３となる３つの水準の露光量とＶｄｃとの関係から、以下の一次方程式（１）が算出される。ここで、ｙは、Ｖｄｃを示し、ｘは、露光量を示す。

ｙ＝−３．３３３３ｘ＋５３３．３３…（１）

図９は、ハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈを基準とした場合の露光量とＶｄｃとの関係を示すグラフである。図９において、縦軸は、ＩＤを示し、横軸は、露光量を示す。線５６ａは、Ｖｄｃ４００Ｖ、線５６ｂは、Ｖｄｃ３００Ｖ、線５６ｃは、Ｖｄｃ２００Ｖの場合である。点線５４ｂで、ハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの目標の画像濃度となるＩＤ＝０．６を示している。図９を参照して、ＩＤ＝０．６となる３つの水準の露光量とＶｄｃとの関係から、以下の一次方程式（２）が算出される。ここで、ｙは、Ｖｄｃを示し、ｘは、露光量を示す。

ｙ＝−６．６６６７ｘ＋８６６．６７…（２）

次に、設定部６５は、導出部６４により導出された関係に基づいて、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇの画像濃度、およびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの画像濃度を補正する際の露光量およびＶｄｃの双方を設定する。具体的には、これら二つの一次方程式（１）、（２）から連立方程式を解く。このようにして、設定部６６は、適正な露光量およびＶｄｃの双方を設定する（Ｓ１５）。

図１０は、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇ、およびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈにおけるＶｄｃと露光量との関係を示すグラフである。図１０において、縦軸は、Ｖｄｃを示し、横軸は、露光量を示す。線５７ａは、一次方程式（１）を示し、線５７ｂは、一次方程式（２）を示す。

図１０を参照して、線５７ａと線５７ｂとの交点が、適切なＶｄｃおよび露光量を示すこととなる。すなわち、この場合、Ｖｄｃとして３００Ｖ、露光量として１００％が適切な値として設定される。そして、設定された露光量およびＶｄｃで画像濃度を補正する（Ｓ１６）。

このような複合機１１によると、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇの画像濃度、およびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの画像濃度を調整する際の露光量および現像バイアス値の関係を導出する。そして、これらの関係に基づいて、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇの画像濃度、およびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの画像濃度を補正する際の露光量および現像バイアス値の双方を設定しているため、より適切な画像濃度の補正を行うことができる。

なお、設定されるべき露光量および現像バイアス値の双方がそれぞれ、所定の範囲内の上限値および下限値となる場合には、表面電位変更部６６により表面電位を変更して、露光量および現像バイアス値の双方がそれぞれ、所定の範囲内の上限値および下限値とならないようにしてもよい。

図１１は、ハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの場合における表面電位を変更した場合の露光量と露光後電位との関係を示すグラフである。図１１において、縦軸は、露光後電位（Ｖ）を示し、横軸は、露光量を示す。線５８ａは、表面電位３５０Ｖ、線５８ｂは、表面電位４５０Ｖ、線５８ｃは、表面電位５５０Ｖの場合である。

また、図１２は、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇの場合における表面電位を変更した場合の露光量と露光後電位との関係を示すグラフである。図１２において、縦軸は、露光後電位（Ｖ）を示し、横軸は、露光量を示す。線５９ａは、表面電位３５０Ｖ、線５９ｂは、表面電位４５０Ｖ、線５９ｃは、表面電位５５０Ｖの場合である。

図１１および図１２を参照して、表面電位が高い方が、露光後の電位が高い傾向にある。したがって、表面電位変更部６６は、導出部６４により、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの少なくともいずれか一方を形成する際に現像バイアス値が所定の範囲内の上限値となれば、感光体３１ａ〜３１ｄに印加される表面電位を下げて設定する。具体的には、印加される表面電位について、基準となるＶｄｃ＋１５０Ｖに対して、Ｖｄｃ＋１００Ｖとする。また、表面電位変更部６６は、導出部６４により、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの少なくともいずれか一方を形成する際に露光量が所定の範囲内の上限値となれば、感光体３１ａ〜３１ｄに印加される表面電位を下げて設定する。

一方、表面電位変更部６６は、導出部６４により、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの少なくともいずれか一方を形成する際に現像バイアス値が所定の範囲内の下限値となれば、感光体に印加される表面電位を上げて設定する。具体的には、印加される表面電位について、基準となるＶｄｃ＋１５０Ｖに対して、Ｖｄｃ＋２００Ｖとする。また、表面電位変更部は、導出部により、ベタパッチ画像５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇおよびハーフパッチ画像５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ、５１ｈの少なくともいずれか一方を形成する際に露光量が所定の範囲内の下限値となれば、感光体に印加される表面電位を上げて設定する。

なお、上記の実施の形態においては、３水準のものを３つで合計９つの条件でパッチ画像を形成することとしたが、これに限らず、例えば、２水準のものを２つで合計４つの条件でパッチ画像を形成することにしてもよい。もちろん、４水準以上のものを利用してもよい。

また、上記の実施の形態において、露光量および現像バイアス値の設定を行ってから、画像濃度の補正をリトライしてもよいし、次回の補正時に設定された露光量および現像バイアス値を反映させるようにしてもよい。

なお、上記の実施の形態において、ハーフパッチ画像の画像濃度を２５％としたが、これに限らず、例えば、３０％や４５％の画像濃度をハーフパッチ画像として設定してもよい。

また、複数のパッチ画像を構成するパターン画像について、一方方向に一列に形成することとしたが、これに限らず、例えば、トナー量検知センサーが主走査方向に複数設けられている場合には、トナー量検知センサーが設けられている主走査方向の位置に対して、複数の列に亘ってパターン画像を形成し、画像濃度を補正することにしてもよい。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明に係る画像形成装置は、適切な画像濃度の補正が要求される場合に、特に有効に利用される。

１１ 複合機、１２ 制御部、１３ 操作部、１４ 画像読み取り部、１５ 画像形成部、１６ ハードディスク、１７ ファクシミリ通信部、１８ ネットワークインターフェース部、１９ 用紙セット部、２１ 表示画面、２２ ＡＤＦ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 給紙カセット、２４ 公衆回線、２５ ネットワーク、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ コンピューター、２７ 画像形成システム、２８ 手差しトレイ、２９ 給紙カセット群、３０ 排出トレイ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 感光体、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 作像ユニット、３３ 作像器、３４ ＬＳＵ、３５ 転写ベルト、３６ａ 従動ローラー、３６ｂ 駆動ローラー、３７ 転写ベルトクリーニングユニット、３８ 表面、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ 現像ローラー、４２ トナー量検知センサー、４３ 光源、４４ａ，４４ｂ 偏光ユニット、４５ａ，４５ｂ 偏光光入力部、４６ 受光部、４７ａ，４７ｄ 光、４７ｂ，４７ｃ，４７ｅ，４７ｆ、 偏光、４９ 可視画像、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５１ｇ，５１ｈ パッチ画像、５２ パターン画像、５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５９ａ，５９ｂ，５９ｃ 線、６１ 画像濃度補正部、６２ パッチ画像形成部、６３ トナー量測定部、６４ 導出部、６５ 設定部、６６ 表面電位変更部。

Claims (1)

1. 複数色のトナーを用いて記録媒体の上にカラーの画像を形成可能な画像形成装置であって、
   各色に対応する感光体、および各前記感光体にトナーを供給する現像ローラーを備える各色の作像ユニットを含む作像器と、
   前記感光体に光を照射する露光ユニットと、
   一方方向に回転して、それぞれの前記作像ユニットによって形成されたトナーによる可視画像をその上に一次転写させる一次転写体と、
   所定のタイミングで前記作像器によって形成される前記トナーによる可視画像の画像濃度を補正する画像濃度補正部とを備え、
   前記画像濃度補正部は、
   前記感光体に表面電位を印加し、それぞれ所定の範囲内で、前記露光ユニットにより照射される光の露光量、および現像ローラーに印加される現像バイアス値を変化させて、ベタのパッチ画像であるベタパッチ画像および中間調のパッチ画像であるハーフパッチ画像を形成するパッチ画像形成部と、
   前記一次転写体上に一次転写された前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像のうちの前記トナーの量に対応する偏光の出力値を検知するトナー量検知センサーと、
   前記トナー量検知センサーにより検知された前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像の前記トナーの量に対応する前記偏光の出力値を基に、各色の前記トナーの量に対応する被覆率を算出するトナー量算出部と、
   前記トナー量算出部により算出された前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像の前記被覆率に対応するＩＤと前記露光量および前記現像バイアス値とのそれぞれの関係から、前記ベタパッチ画像の画像濃度、および前記ハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の前記露光量と前記現像バイアス値との関係を導出する導出部と、
   前記導出部により導出された前記関係に基づいて、前記ベタパッチ画像の画像濃度、および前記ハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の前記露光量および前記現像バイアス値の双方を設定する設定部とを備え、
   前記トナー量検知センサーは、前記一次転写体側に光を照射する光源と、前記光源からの光をＰ波、Ｓ波といった偏光に分ける第一の偏光ユニットと、前記第一の偏光ユニットによって分けられたＳ波の波長を有する偏光を受光する第一の偏光光入力部と、前記一次転写体の表面および前記一次転写体の表面に形成された前記トナーによる可視画像からの反射光を入光させてＰ波、Ｓ波といった偏光に分ける第二の偏光ユニットと、前記第二の偏光ユニットによって分けられたＳ波の波長を有する偏光を受光する第二の偏光光受光部と、前記第二の偏光ユニットを経由したＰ波の波長を有する偏光を受光する受光部とを含み、
   前記トナー量算出部は、前記受光部によって受光した前記トナーによる可視画像からの反射光のうちのＰ波の波長を有する偏光の出力値をＰ _１ 、前記第二の偏光光入力部によって受光した前記トナーによる可視画像からの反射光のうちのＳ波の波長を有する偏光の出力値Ｓ _１ 、Ｐ波の暗電位の出力値をＰ _０ 、Ｓ波の暗電位の出力値をＳ _０ 、前記受光部によって受光した前記一次転写体の表面からの反射光のうちのＰ波の波長を有する偏光の出力値をＰｇ、前記第二の偏光光入力部によって受光した前記一次転写体の表面からの反射光のうちのＳ波の波長を有する偏光の出力値をＳｇ、（Ｓ _１ −Ｓ _０ ）、（Ｓｇ−Ｓ _０ ）の出力値を補正する係数をＫとすると、
   被覆率＝１−（（Ｐ _１ −Ｐ _０ ）−（Ｓ _１ −Ｓ _０ ）×Ｋ）／（（Ｐｇ−Ｐ _０ ）−（Ｓｇ−Ｓ _０ ）×Ｋ）
   の式によって前記トナーの量に対応する前記被覆率を算出し、
   前記導出部は、ｙを現像バイアス値、ｘを露光量として、
   前記ベタパッチ画像の前記被覆率に対応する所定の前記ＩＤが同じとなる異なる前記現像バイアス値と前記露光量との関係から算出される、変数を前記ｙおよび前記ｘとする第一の一次方程式、および前記ハーフパッチ画像の前記被覆率に対応する所定の前記ＩＤが同じとなる異なる前記現像バイアス値と前記露光量との関係から算出される、変数を前記ｙおよび前記ｘとする第二の一次方程式を導出し、
   前記設定部は、前記第一の一次方程式および前記第二の一次方程式から導かれる連立方程式を解いて得られる解を、前記ベタパッチ画像の画像濃度、および前記ハーフパッチ画像の画像濃度を補正する際の前記露光量および前記現像バイアス値として設定し、
   前記設定部は、前記露光量および前記現像バイアス値の双方がそれぞれ、前記所定の範囲内の上限値および下限値とならないよう、前記パッチ画像形成部において前記感光体に印加される前記表面電位を変更する表面電位変更部を含み、
   前記表面電位変更部は、前記導出部により、前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に前記現像バイアス値が前記所定の範囲内の上限値となれば、前記感光体に印加される前記表面電位を下げて設定し、
   前記表面電位変更部は、前記導出部により、前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に前記露光量が前記所定の範囲内の上限値となれば、前記感光体に印加される前記表面電位を下げて設定し、
   前記表面電位変更部は、前記導出部により、前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に前記現像バイアス値が前記所定の範囲内の下限値となれば、前記感光体に印加される前記表面電位を上げて設定し、
   前記表面電位変更部は、前記導出部により、前記ベタパッチ画像および前記ハーフパッチ画像の少なくともいずれか一方を形成する際に前記露光量が前記所定の範囲内の下限値となれば、前記感光体に印加される前記表面電位を上げて設定する、画像形成装置。

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