JP6864852B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置では、擬似高解像度化の手段として、インターリーブ走査方式が採用され、実潜像ライン位置で物理的にレーザー光を走査し、２つの実潜像ライン位置の間における虚潜像ライン位置で、静電潜像を形成している。つまり、虚潜像ライン位置では物理的にレーザー光を走査せずに、虚潜像ライン位置での静電潜像が形成される。

このような擬似高解像度化技術では、使用環境の変動、画像形成装置の経時変化などに起因して、虚潜像ライン位置と実潜像ライン位置との間で画像濃度の誤差が生じることがある。

ある画像形成装置では、複数の実潜像ライン位置にライン画像を形成して、複数の実潜像ライン位置の濃度調整を行い、その後、２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置にライン画像を形成して、虚潜像ライン位置の濃度調整を行っている（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−２７８１７８号公報

しかしながら、面積階調方式で階調表現を行う場合には、様々なドットパターンで、各階調レベルを表現する画像パターンが形成されるため、上述のようにライン画像で濃度調整を行っても、ドットパターンによっては正確な濃度（つまり、正確な階調レベル）が得られない可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、面積階調方式で擬似高解像度化を行う場合に、正確な階調レベルで画像形成する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する現像装置と、前記トナー像の濃度を測定するセンサーと、前記露光装置を制御するコントローラーとを備える。前記露光装置は、実潜像ライン位置で前記光を照射して実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で前記光を照射して前記２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成する。そして、前記コントローラーは、複数の面積階調レベルのそれぞれに対応する複数のグループにおける各グループ内の複数の画像パターンについて、前記複数の画像パターンの前記トナー像の濃度が基準濃度に基づく所定範囲内で均一になるように、前記複数の画像パターンのそれぞれに対応する前記光の強度または照射時間を調整して、前記各グループ内の前記複数の画像パターンについて個別的に濃度調整を行う。前記グループ内の前記複数の画像パターンは、（ａ）すべて、前記グループに対応する面積階調レベルを有し、（ｂ）前記実潜像ライン位置のドットと前記虚潜像ライン位置のドットの両方を含む画像パターンを少なくとも１つ含む。また、前記グループ内の前記複数の画像パターンは、前記実潜像ライン位置のドットのみを含む基準画像パターンを含み、前記コントローラーは、前記基準画像パターンの前記トナー像の濃度を前記基準濃度とする。

本発明によれば、面積階調方式で擬似高解像度化を行う場合に、正確な階調レベルで画像形成する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。 図３は、擬似高解像度化技術を説明する図である。 図４は、実施の形態１における、面積階調レベルが０〜１６のうちの１である画像パターンのグループの一例を示す図である。 図５は、実施の形態１における、面積階調レベルが０〜１６のうちの２である画像パターンのグループの一例を示す図である。 図６は、実施の形態１における、面積階調レベルが０〜１６のうちの４である画像パターンのグループの一例を示す図である。 図７は、実施の形態２における、面積階調レベルが０〜１６のうちの２である画像パターンの複数のグループの一例を示す図である。 図８は、実施の形態２における、面積階調レベルが０〜１６のうちの４である画像パターンの複数のグループの一例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄに照射して静電潜像を形成する。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されているトナーカートリッジがそれぞれ装着され、トナーカートリッジからトナーが供給され、キャリアとともに現像剤を構成する。現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａ、および現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂ、および現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃ、および現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄ、および現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、現像されたトナー像の濃度を測定する光学式センサーであって、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。例えば、トナー濃度調整の際、センサー８は、中間転写ベルト４の所定の領域に光線を照射しその反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

レジストローラー１０は、給紙トレイなどから１次給紙で搬送されてくる用紙を一時停止させ、２次給紙タイミングでその用紙を中間転写ベルト４および転写ローラー６による転写位置へ搬送する。２次給紙タイミングは、その用紙上の指定された位置に中間転写ベルト４上のトナー画像が転写されるように指定される。レジストセンサー１１は、レジストローラー１０の近傍に設置され、用紙がレジストローラー１０（レジストレーション位置）へ到達したことを光学的に検出するセンサーである。

図２は、図１における露光装置２ａの構成およびその周辺の電子回路の構成の一例を示す図である。なお、図２に示す露光装置は、感光体ドラム１ａ用の露光装置２ａであり、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ用の露光装置２ｂ〜２ｄも同様の構成を有する。

図２において、レーザーダイオード２１は、レーザー光を出射する光源である。光学系２２は、レーザーダイオード２１からポリゴンミラー２３までの間、および／またはポリゴンミラー２３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー２４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系２２には、ｆθレンズなどが使用される。

また、ポリゴンミラー２３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー２３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード２１から出射したレーザー光を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。

ポリゴンモーターユニット２３ａは、コントローラー３１からの制御信号に従ってポリゴンミラー２３を回転させる。

また、ＰＤセンサー２４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー２３により走査されているレーザー光を所定位置で受光するセンサーである。ＰＤセンサー２４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー２４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、そのタイミングで形成されるパルスを主走査同期信号として出力する。

コントローラー３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やコンピューターなどを備え、当該画像形成装置の内部装置の制御やデータ処理などを行い、露光装置２ａ（レーザーダイオード２１、ドライバー回路３２など）を制御し、画像形成のためにレーザー光で感光体ドラム１ａを露光する。その際、面積階調方式で階調が表現される。

ドライバー回路３２は、レーザーダイオード２１を制御してレーザー光を出射させる回路である。ドライバー回路３２は、主走査同期信号に同期して形成すべき画像に応じたパターンでレーザー光によって露光されるようにレーザーダイオード２１を制御する。

図３は、擬似高解像度化技術を説明する図である。図３に示すように、露光装置２ａは、擬似高解像度化技術を使用して静電潜像を形成する。具体的には、この露光装置２ａは、実潜像ライン位置でレーザー光を照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置でレーザー光を照射してその２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。なお、実潜像ライン位置のレーザー光の光量（強度または照射時間）を調整することで、実潜像ライン位置でトナー像が現像されずに、虚潜像ライン位置でトナー像が現像されるようにすることができる。

さらに、コントローラー３１は、露光装置２ａに、複数の面積階調レベルのそれぞれに対応する画像パターンの静電潜像を形成させ、その静電潜像に対応する画像パターンのトナー像の測定濃度をセンサー８のセンサー出力に基づいて特定し、その測定濃度に基づいて、露光装置２ａのレーザー光の強度または照射時間（つまり、発光時間）を調整し、これにより、濃度調整を行う。

具体的には、コントローラー３１は、複数の面積階調レベルのそれぞれに対応する複数のグループにおける各グループ内の複数の画像パターンについて、その複数の画像パターンのトナー像の濃度が基準濃度に基づく所定範囲内で均一になるように、その複数の画像パターンのそれぞれに対応するレーザー光の強度または照射時間を調整する。つまり、コントローラー３１は、複数の画像パターンのトナー像の濃度が上述の所定範囲内で均一になっているか否かを判定し、複数の画像パターンのトナー像の濃度が上述の所定範囲内で均一になっていない場合には、上述のレーザー光の強度または照射時間を変更して複数の画像パターンのトナー像の濃度が所定範囲内で均一になっているか否かを再度判定することで、複数の画像パターンのトナー像の濃度が上述の所定範囲内で均一になるようにする。

実施の形態１では、条件＃１として、その各グループ内の複数の画像パターンは、（ａ）すべて、そのグループに対応する面積階調レベルを有し、（ｂ）実潜像ライン位置のドットと虚潜像ライン位置のドットの両方を含む画像パターンを少なくとも１つ含む。

さらに、条件＃２として、各グループ内の複数の画像パターンは、実潜像ライン位置のドットのみを含む基準画像パターンを含み、コントローラー３１は、その基準画像パターンのトナー像の濃度を上述の基準濃度とする。なお、基準画像パターンについてのレーザー光の強度または照射時間は、所定の固定値とされる。あるいは、上述の基準濃度は、所定の固定濃度としてもよい。

図４は、実施の形態１における、面積階調レベルが０〜１６のうちの１である画像パターンのグループの一例を示す図である。図４に示す例では、面積階調レベルが１であるときのグループに、２つの画像パターン５１−１，５１−２が含まれている。画像パターン５１−１は、実潜像ライン位置に１つのドットを有する。画像パターン５１−２は、虚潜像ライン位置に１つのドットを有する。

図５は、実施の形態１における、面積階調レベルが０〜１６のうちの２である画像パターンのグループの一例を示す図である。図５に示す例では、面積階調レベルが２であるときのグループに、５つの画像パターン５２−１〜５２−５が含まれている。画像パターン５２−１は、異なる２つの実潜像ライン位置にそれぞれ１つのドットを有する。画像パターン５２−２は、１つの虚潜像ライン位置に、主走査方向に連続する２つのドットを有する。画像パターン５２−３は、異なる２つの虚潜像ライン位置にそれぞれ１つのドットを有する。画像パターン５２−４は、１つの実潜像ライン位置に、主走査方向に連続する２つのドットを有する。画像パターン５２−５は、互いに隣接する実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置に、副走査方向に連続する２つのドットを有する。

図６は、実施の形態１における、面積階調レベルが０〜１６のうちの４である画像パターンのグループの一例を示す図である。図６に示す例では、面積階調レベルが４であるときのグループに、５つの画像パターン５３−１〜５３−５が含まれている。画像パターン５３−１は、異なる２つの実潜像ライン位置にそれぞれ、不連続な２つのドットを有する。画像パターン５３−２は、連続する２つの実潜像ライン位置および２つの虚潜像ライン位置に、副走査方向に連続する４つのドットを有する。画像パターン５３−３は、異なる２つの虚潜像ライン位置にそれぞれ、不連続な２つのドットを有する。画像パターン５３−４は、連続する２つの実潜像ライン位置および２つの虚潜像ライン位置にそれぞれ１つずつ、主走査方向および副走査方向のいずれにも不連続な４つのドットを有する。画像パターン５３−５は、互いに隣接する実潜像ライン位置および虚潜像ライン位置に、副走査方向に連続する２つのドットを２組有する。

さらに、コントローラー３１は、ある画像パターンに対応する調整後のレーザー光の強度または照射時間を、同一面積階調レベルの別の画像パターンにも適用する。ただし、その別の画像パターンは、レーザー光の強度または照射時間を調整されたその画像パターン内のドットパターンを、実潜像ライン位置のドット数と虚潜像ライン位置のドット数とを変化させないように移動させて得られるドットパターンを有するものとする。

次に、実施の形態１に係る画像形成装置の動作について説明する。

所定の調整タイミングで、コントローラー３１は、各階調レベル（つまり、面積階調レベル）の濃度調整を行う。

濃度調整では、コントローラー３１は、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを制御して、各グループ内の各画像パターンについて、その画像パターンのトナー像を形成させ、センサー８でその濃度を測定し、その濃度が基準濃度に基づく所定範囲内ではない場合には、その濃度に応じて、露光装置２ａ〜２ｄのレーザー光の強度または照射時間を変更し、その画像パターンのトナー像の濃度が基準濃度に基づく所定範囲内になるまで、繰り返し、画像パターンのトナー像の形成、その濃度の測定、およびそのレーザー光の強度または照射時間の変更を実行する。

例えば、レーザー発光時間が２５６段階の分解能で調整可能であり、基準濃度を１．０とすると、図４に示すグループ（面積階調レベル＝１）についての濃度調整で、画像パターン５１−１についてレーザー発光時間を１００／２５６とし画像パターン５１−２についてレーザー発光時間を５０／２５６として画像パターン５１−１，５１−２を形成した場合に、画像パターン５１−１については濃度測定値が１．０に、画像パターン５１−２については濃度測定値が１．１になったときには、画像パターン５１−２についてのレーザー発光時間を４９／２５６に変更して、再度形成する。なお、その他の面積階調レベルについても同様に濃度調整を行うことができる。

以上のように、上記実施の形態１によれば、露光装置２ａ〜２ｄは、実潜像ライン位置で光を照射して実潜像ライン位置で静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で光を照射して２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で静電潜像を形成する。コントローラー３１は、複数の面積階調レベルのそれぞれに対応する複数のグループにおける各グループ内の複数の画像パターンについて、その複数の画像パターンのトナー像の濃度が基準濃度に基づく所定範囲内で均一になるように、その複数の画像パターンのそれぞれに対応する光の強度または照射時間を調整する。そして、グループ内の複数の画像パターンは、（ａ）すべて、そのグループに対応する面積階調レベルを有し、（ｂ）実潜像ライン位置のドットと虚潜像ライン位置のドットの両方を含む画像パターンを少なくとも１つ含む。

これにより、各面積階調レベルの様々な画像パターンについて個別的に濃度調整が行われるため、面積階調方式で擬似高解像度化を行う場合に、正確な階調レベルで画像形成することができる。

実施の形態２．

実施の形態２では、実施の形態１の条件（上述の条件＃１，＃２）に加え、条件＃３として、各グループ内の複数の画像パターンのドットパターンでは、主走査方向または副走査方向に連続するドットの数が互いに同一である。

つまり、実施の形態２では、複数の面積階調レベルの少なくとも１つについて、１つの面積階調レベルに対して複数のグループが設定され、グループごとに、複数の画像パターンのトナー像の濃度が基準濃度に基づく所定範囲内で均一になるように、その複数の画像パターンのそれぞれに対応する光の強度または照射時間が調整される。

図７は、実施の形態２における、面積階調レベルが０〜１６のうちの２である画像パターンの複数のグループの一例を示す図である。図７に示す例では、２つのグループ６１，６２が設定される。グループ６１は、主走査方向および副走査方向のいずれにも、連続するドットの数が１である２つのドット（つまり、不連続な２つのドット）を有する画像パターン６１−１，６１−２を含む。グループ６２は、主走査方向または副走査方向に連続するドットの数が２である２つのドットを有する画像パターン６２−１，６２−２，６２−３を含む。そして、グループごとに濃度調整が実行される。

図８は、実施の形態２における、面積階調レベルが０〜１６のうちの４である画像パターンの複数のグループの一例を示す図である。図８に示す例では、３つのグループ７１，７２が設定される。グループ７１は、主走査方向および副走査方向のいずれにも、連続するドットの数が１である４つのドット（つまり、不連続な４つのドット）を有する画像パターン７１−１，７１−２，７１−３を含む。グループ７２は、主走査方向または副走査方向に連続するドットの数が２である４つのドットを有する画像パターン７２−１，７２−２を含む。グループ７３は、主走査方向または副走査方向に連続するドットの数が４である４つのドットを有する画像パターン７３−１，７３−２を含む。そして、グループごとに濃度調整が実行される。

なお、実施の形態２に係る画像形成装置のその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

以上のように、上記実施の形態２によれば、主走査方向または副走査方向に連続するドットの数が互いに同一である画像パターンごとに濃度調整が実行されるため、より正確に濃度調整が実行される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、レーザー光の強度または照射時間の調整時におけるレーザー光の強度または照射時間の変更回数は、所定の上限値以下とするようにしてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ａ〜２ｄ 露光装置
３ａ〜３ｄ 現像装置
８ センサー
３１ コントローラー

Claims (4)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を生成する現像装置と、
   前記トナー像の濃度を測定するセンサーと、
   前記露光装置を制御するコントローラーとを備え、
   前記露光装置は、実潜像ライン位置で前記光を照射して実潜像ライン位置で前記静電潜像を形成するとともに、２つの実潜像ライン位置で前記光を照射して前記２つの実潜像ライン位置の間の虚潜像ライン位置で前記静電潜像を形成し、
   前記コントローラーは、複数の面積階調レベルのそれぞれに対応する複数のグループにおける各グループ内の複数の画像パターンについて、前記複数の画像パターンの前記トナー像の濃度が基準濃度に基づく所定範囲内で均一になるように、前記複数の画像パターンのそれぞれに対応する前記光の強度または照射時間を調整して、前記各グループ内の前記複数の画像パターンについて個別的に濃度調整を行い、
   前記グループ内の前記複数の画像パターンは、（ａ）すべて、前記グループに対応する面積階調レベルを有し、（ｂ）前記実潜像ライン位置のドットと前記虚潜像ライン位置のドットの両方を含む画像パターンを少なくとも１つ含み、
   前記グループ内の前記複数の画像パターンは、前記実潜像ライン位置のドットのみを含む基準画像パターンを含み、
   前記コントローラーは、前記基準画像パターンの前記トナー像の濃度を前記基準濃度とすること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. １つの面積階調レベルに対応して複数のグループが設定され
   前記１つの面積階調レベルに対応して設定された複数のグループにおける各グループ内の前記複数の画像パターンのドットパターンでは、主走査方向または副走査方向に連続するドットの数が互いに同一であること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記コントローラーは、前記画像パターンに対応する調整後の前記光の強度または照射時間を、同一面積階調レベルの別の画像パターンにも適用し、
   前記別の画像パターンは、前記光の強度または照射時間を調整された前記画像パターン内のドットパターンを、前記実潜像ライン位置のドット数と前記虚潜像ライン位置のドット数とを変化させないように移動させて得られるドットパターンを有すること、
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記コントローラーは、前記複数の画像パターンの前記トナー像の濃度が前記所定範囲内で均一になっているか否かを判定し、前記複数の画像パターンの前記トナー像の濃度が前記所定範囲内で均一になっていない場合には、前記光の強度または照射時間を変更して前記複数の画像パターンの前記トナー像の濃度が前記所定範囲内で均一になっているか否かを再度判定し、
   前記光の強度または照射時間の変更回数は、所定の上限値以下とすること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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