JPH1165182A - テストパターンの認識タイミングの自動設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 価格を高めることなくテストパッチの設定と
読み取りのタイミングを改善して、正確さを向上すると
共に装置間の変動をなくし、さらに装置を制御する上で
の設定時間を低減する。 【解決手段】 一定の検出範囲をもつ濃度計２４を用い
て、文書間ゾーンに設けられたテストパッチの濃度を検
出し制御部１００に供給する。制御部１００はテストパ
ターンの検出タイミングに基づいて、テストパターンに
関連させたセンサ検出範囲を設定し、さらにテストパタ
ーンの形成と該テストパターンの検出との間の時間間隔
を設定することにより、以降のテストパターンの設定及
びその認識タイミングの自動設定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プロセスの
制御方法に関し、特に既存のセンサを用いて文書間のテ
ストパターン（ゾーンパッチ;interdocument zone patc
hes）のモニタと自動設定を行う方法の改良に関する。

【０００２】

【従来技術】電子写真複写、レーザプリンタあるいはイ
ンクジェットプリンタなどの複写あるいは印刷システム
において印刷品質をモニタする一般的技法のひとつに、
ある所定濃度の「テストパッチ」を人為的に設けること
がある。テストパッチ中の印刷材料（トナーあるいはイ
ンク）の実際の濃度は光学的に測定され、これによりシ
ート上に印刷材料を付着させる上での印刷プロセスの有
効性が判定される。

【０００３】レーザプリンタなどの電子写真装置の場
合、表面は電荷保持性の面あるいは感光体からなる。一
般に感光体表面は付着した印刷材料の濃度の判定におい
てもっとも影響するものである。感光体表面に静電潜像
が形成され、次いで潜像の現像が特定の方法で帯電させ
た表面領域にトナー粒子を付着させることにより行われ
る。前記装置において、テストパッチ上のトナー濃度を
判定する光学装置（通称濃度計）が感光体の経路に沿っ
て、現像ユニット内の現像部の直下流位置に設置され
る。一般にプリンタの動作システム内蔵のルーチンによ
って所望濃度のテストパッチが感光体上の所定位置に周
期的に形成される。同パッチの形成は、感光系によって
前記所定位置の表面が必要な一定量帯電または除電され
ることによって行われる。

【０００４】テストパッチは次に現像ユニット中を移動
し、同ユニットに具備されたトナー粒子が該パッチに付
着する。テストパッチ上のトナー濃度が高いほど、光学
検査における該パッチの暗度が増す。現像後のテストパ
ッチは感光体の経路沿いに配置された濃度計を通過して
移動し、吸光度が測定される。同測定において、テスト
パッチに吸収される光量が多いほど該パッチ上のトナー
濃度が高い。

【０００５】印刷品質モニタ用テストパッチを用いた印
刷システムにおいて必然的に生じる設計上の問題とし
て、前記テストパッチを（特に感光体のベルトまたはド
ラム上の）どこに設置するかということがある。従来、
電子写真用のテストパッチは感光体中の文書間ゾーンに
印刷され、前記テストパッチを用いて紙へのトナー付着
量の測定および階調再現曲線（tone reproduction curv
e；ＴＲＣ）の測定と制御が行われていた。一般にひと
つのパッチは約１インチ角の正方形であり、一様なベタ
のハーフトーンあるいは背景地で印刷される。この技法
により、センサが各テストパッチについてひとつの値を
階調再現曲線上で読み取ることができる。しかしながら
この技法は適正な間隔で曲線全体の測定を行なうには不
十分な面があり、特に多色印刷装置では不十分である。
曲線上に十分な数の点を得るには、多重式のテストパッ
チを形成する必要がある。このため従来のプロセス制御
方法ではひとつのテストパッチ中に均一なベタのハーフ
トーンあるいは背景地の部分を区画化して設けている。
高画質プリンタの中には多数のテストパッチを含むもの
がある。印刷実行時に各テストパッチは区画化され、そ
れぞれ階調再現曲線上でひとつのバイト値を表す単一の
ハーフトーンをもつようにされる。

【０００６】テストパッチを用いた電子写真の制御方法
を改善するために従来から種々の技術が提案されてき
た。例えば１９９５年９月１３日出願の特許出願第５２
７，６１６号（Ｄ／９５２４８）に開示された現像制御
方法では、基準階調再現曲線が記録されると共に画像形
成面中の文書間ゾーンに一連の画素値の階調を表す一種
類のテストパターンが設定されている。システムが文書
間ゾーン内の前記画素値の階調を表すテストパターンを
検出し、同テストパターンの検出結果と基準階調再現曲
線に応じて装置の動作条件を調整し、印刷品質を修正す
る。さらに従来技術の公知例として米国特許第４，３４
１，４６１号があり、同例において感光体の文書間ゾー
ンに複数のテストターゲットの像形成が行われている。
例えば、各々ふたつのテストパッチをもつふたつのテス
トターゲットが単独あるいは重なり合う位置のいずれか
で選択的に感光され、これによってトナーの分配と現像
ユニットのバイアス（developer bias）を制御するため
の実験データが得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
従来技術の方式には、文書間ゾーン内へのテストパッチ
の設定タイミングおよび続いてのテストパッチの検出タ
イミングが難しいという問題がある。正確なタイミング
は正確な読み取りを行う上で必須のものである。また装
置固有の動作変動および装置内でのセンサ設置における
位置変動がしばしば読み取り誤差の原因となる。さらに
前記各タイミングの相互関係はサービス員が手動で設定
することが多いため電子写真の自動制御時に不整合等に
基づく誤差が発生する。

【０００８】そこで価格を高めることなくテストパッチ
の形成と読み取りのタイミングとを改善することが望ま
れる。また正確さの向上と、装置間の変動をなくするこ
と、および装置を制御する上での設定時間の低減が望ま
れる。

【０００９】したがって本発明は、プロセス制御用の新
規に改良された技術を提供することを目的とし、特に既
存の装置内センサを用いてテストパッチ形成のタイミン
グを自動制御する技術を提供することを目的とする。本
発明のもうひとつの目的は、テストパターンの検出をセ
ンサの検出範囲の端部に関わるタイミングで行うことお
よび該テストパターンに関連させてセンサの検出範囲を
配置することである。本発明のその他の効果は下記によ
り明らかにされる。また発明の特徴を表す形態は本明細
書に添付かつその一部をなす特許請求の範囲で明示され
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は一定の検出範囲
をもつセンサを用いた印刷装置の画像形成面中の文書間
ゾーン内でテストパターンの自動位置決めを行う方法に
関する。テストパターンが画像形成面中の文書間ゾーン
に設けられると、センサ検出範囲の複数の端部に対する
テストパターンのタイミング関係が決定される。次いで
同タイミング関係に応じた制御によりテストパターンと
の関連の上でセンサ検出範囲が配置され、さらにテスト
パターンの検出と同パターンの検出との間の時間間隔が
決定される。

【００１１】つまり、移動式画像形成面と、ビームの変
調及び前記画像形成面上に画像を投射する投射系と、媒
体に画像転写するために前記画像形成面上に投射された
画像にトナーを付着させる現像装置と、一定の検出範囲
を有し配置状態を認識可能なセンサと、を有する印刷装
置における前記画像形成面上に形成されるテストパター
ンの認識タイミングの自動設定方法において、画像形成
面の画像間ゾーンにテストパターンを設けるステップ
と、センサ検出範囲の第一の端部に関わるタイミングで
前記テストパターンを検出するステップと、センサ検出
範囲の第二の端部に関わるタイミングで前記テストパタ
ーンを検出するステップと、前記センサ検出範囲とテス
トパターン端部とのタイミング関係に応じて該テストパ
ターンに関連させてセンサ検出範囲を配置するステップ
と、を含むことを特徴とする。

【００１２】また、前記方法において、テストパターン
の形成と該テストパターンの検出との間の時間間隔を決
定するステップを含むことを特徴とする。

【００１３】さらに、前記方法において、前記テストパ
ターンに関連させてセンサ検出範囲を配置するステップ
がテストパターンの中心域にセンサ検出範囲を設定する
ステップを含むことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、電子写真式プリンタある
いはレーザプリンタのシステムの基本構成であり、同シ
ステムによりデジタル画像データを用いて白紙上に乾式
トナー像が形成される。同プリンタは電荷保持性の表面
を有したベルト状またはドラム状の感光体１０を具備す
る。感光体１０は一組のローラ間に掛け渡され、図示し
ていないモータ等により進行方向Ｐに移動する。図１の
左方から右方への移動によって示される一連の基本工程
により、所望の印刷像に基づく感光体１０上への静電潜
像の形成、乾式トナーによる現像、および白紙シートへ
の転写が行われる。

【００１５】電子写真プロセスの最初の工程は、相応の
感光体表面を全面帯電させることである。この初期帯電
は「スコアトロン」（scorotron）等の帯電源１２によ
って行われる（図１左端参照）。一般にスコアトロン１
２は熱線などのイオン発生機構を含み、これによって通
過していく感光体１０の表面に静電電荷を付与する。次
に感光体１０の帯電部分がラスタ出力スキャナ（ＲＯ
Ｓ）によって選択的に除電され、所望の印刷像に一致し
た形状にされる。周知のように、該スキャナ等は一般に
レーザ源１４およびこれに連動した回転ミラー１６を含
み、これによって帯電した感光体１０の一定領域が除電
される。帯電性表面を選択的に除電するものとしてレー
ザ源が示されているが、同目的用として他にＬＥＤバー
および発光ダイオード装置も使用可能である。また光学
レンズ系も使用可能と考えられる。入力されるデジタル
画像データにしたがってレーザ源１４の変調（オンオフ
の切り換え）が行われる。また回転ミラー１６がレーザ
源１４からの変調ビームを感光体１０の進行方向Ｐと直
角方向に高速走査させる。レーザ源１４が出力ＰＬのレ
ーザビームを発振し、特別設計された機構にしたがって
同ビームが感光体１０の感光面を帯電または除電させ
る。

【００１６】感光体１０の一定領域が（本実施形態で
は）レーザ源１４で除電された後、残りの帯電部が現像
ユニット１８によって現像される。この現像はユニット
１８から供給された乾式トナーが感光体１０の表面に接
触することで行われる。次に感光体１０の移動に伴い現
像後の画像は転写スコアトロン２０を備えた転写ステー
ションへと進行する。転写スコアトロン２０において、
感光体１０に付着したトナーが（通常白紙の）印刷シー
トに静電転写され画像形成が行われる。トナー像が形成
された白紙シートは次に溶解器（定着器）２２中を通過
し、同溶解器でトナーの溶融または溶解が行われて紙シ
ート上に定着像が形成される。

【００１７】図に示すように、現像工程後濃度計２４を
用いて感光体１０上に形成されたベタ地のテストパッチ
（記号ＳＤ）あるいはハーフトーンのテストパッチ（記
号ＨＤ）の光学濃度が測定される。測定された前記Ｓ
Ｄ，ＨＤは、制御部１００に供給される。前記テストパ
ッチは、レーザ源１４、個別式のパッチ形成器あるいは
従来方式の類似の装置を用いて形成される。「濃度計」
とは表面に付着した印刷材料の濃度を判定する装置に対
して適用するものであり、例えば可視光濃度計、赤外濃
度計、静電電圧計あるいは他の印刷材料濃度を判定し得
る物性の測定装置などである。上記システム等では、一
般に静電電圧計を用いて帯電装置により印加された感光
体１０上の表面電位が測定される。なお、特にＥＳＶ、
ＥＴＡＣあるいはペーパ式濃度計等のセンサは検出範囲
となる数ｍｍの有効口径を有している。

【００１８】複写機やプリンタでは多くの場合、特定の
文書間ゾーンパッチから静電電圧計（ＥＳＶ）などの静
電式読み取りあるいはトナー域カバレッジ（ＴＡＣ）セ
ンサなどの赤外濃度計読み取りが行われ、これによって
システムプロセスの制御が継続的に進行する。読み取り
タイミングの適正化はふたつの別々な工程からなる。す
なわち、（１）ＥＳＶｓ、ＴＡＣＳおよびパッチ形成器
の取り付け位置を含むプロセス構成要素の公差の入念な
制御、（２）二方向での文書間ゾーンパッチの配置の入
念な設定、である。また、パッチの形成タイミングと位
置決め（内向きもしくは外向き）を含む特定の診断ルー
チンがしばしば用いられる。

【００１９】ＥＳＶｓの検出範囲（大抵の場合１４ｍｍ
程度）と文書間ゾーンパッチの限界寸法（１８−２４ｍ
ｍ）とが比較的大きい場合は装置間の公差を数ｍｍ以内
に保持する必要がある。ソフトウェア処理時間の変動お
よび感光体モジュール取り付けにおける変動はパッチに
対する検出範囲の位置に数ｍｍの変動をもたらす。

【００２０】処理速度が早くなるにしたがって、パッチ
タイミングの全体的変動のために正確なパッチ読み取り
を行う上でのハードウェア費用を加算する必要が生じ
る。このハードウェアはピーク値および最小値保持回路
を使用しており、これによって装置間誤差の影響を受け
にくい読み取りが行える。別のアプローチでは、実際の
センサ読み取りによってパッチの配置と適正な読み取り
タイミングの設定が行われ、これによってセンサ、パッ
チ形成器および感光体の位置関係による装置間の変動が
除去される。

【００２１】本発明では、ＥＳＶの読み取りタイミング
の設定は電子複写とペーパー操作モジュール間（ピッチ
リセットに対するページ同期）の変動の調整によっての
み行われる。この設定は装置全体に使用されているＮＶ
Ｍ（Non Volatile Memory）の不揮発性設定を介して行
われる。この新規なアプローチにおいては、ＲＯＳが文
書間ゾーンパッチを形成した後高周波数でＥＳＶｓをサ
ンプリングすることでタイミングが決定される。制御部
１００において、読み取り電位がしきい値以上になる時
間（図２参照）が記録され、さらに一定の時間が加算ま
たは減算されることにより前記検出範囲が適正かつ再現
性よくパッチ内に設置される。このときの計時時間が後
続の全てのＥＳＶ読み取りにおける読み取りタイミング
になる。読み取りタイミングは各ＥＳＶ毎に別々に決定
される。

【００２２】帯電パッチが文書間ゾーン内に適正に配置
されると、制御部１００はベタ地のテストパッチの寸法
も自動的に微調整する。パッチ形成器を用いた場合、
「オン」時間が不足であると感光不足のため帯電電圧が
トナーパッチ電圧まで低下しきらず、このため前記パッ
チの一端または両端で過大電圧が発生する。パッチ形成
器の「オン」時間が長過ぎると背景部が過度に感光さ
れ、このため所望のパッチ領域の周辺部での電圧低下が
生じる。パッチ形成器のタイミングは該パッチ形成器の
タイミング調整によって簡単に設定でき、これにより各
端部で適正電圧を得ることができる。この設定はＥＳＶ
読み取りタイミングの設定（図２参照）と同様の方式を
用いて、高周波数でＥＳＶをサンプリングする際に行わ
れる。

【００２３】パッチ形成器のタイミングが確定すると、
制御部１００を介してＴＡＣセンサが文書間ゾーンの読
み取りを行う。上記ＥＳＶで用いたしきい値技術（図２
参照）を用いて、最適なＴＡＣセンサの読み取りタイミ
ングが確定され、これにより該検出範囲が後続の全トナ
ーパッチ内に再現性よく配置される。

【００２４】垂直方向のパッチの位置決めは制御部１０
０を介して自動的に行うことが可能であり、例えば極端
に外寄りの位置にパッチを配置し後続の各調整の間にパ
ッチを内側に移動させることで行うことができる。関連
する全てのセンサがパッチの位置を検出し（図３参
照）、最適位置が決定される。さらに諸々の測定によ
り、（感光体からの垂直方向の位置がそれぞれ異なる）
個々のセンサの実際の検出範囲と、感光体の中心位置に
対する前記センサの位置、および（あるいは）前記セン
サの感光体に直角なラインからの角度のずれが判定され
る。センサの位置がひとつでも規格外であればサービス
員に報告される。

【００２５】制御部１００におけるパッチの自動タイミ
ング設定方法の一例を図４、図５に示す。ブロック３０
はパッチの形成を示し、ブロック３２はＥＳＶの読み取
りを示す。ブロック３４はパッチ形成から（特にしきい
値以上での）センサ読み取りまでの時間の記録を表す。
同読み取りに基づき判断ブロック３６に示すようにパッ
チがセンサの検出範囲内にあるか否かの判定が行われ
る。同範囲外と判定された場合は、パッチの調整あるい
は移動（ブロック３８）が行われ、パッチが該検出範囲
内にあると判定されるまで連続して行われ、このときの
各パッチ毎の回数が記録される（ブロック４０に図
示）。

【００２６】パッチが文書間ゾーン内に適正に配置され
ると、ＥＳＶセンサによりパッチの一端または両端での
過大電圧がサンプリングされ（ブロック４２に図示）こ
れによってパッチ形成器のオンオフのタイミングが微調
整される。過大電圧との判定の場合は同判定が皆無にな
るまでパッチの調整が行われる（ブロック４４）。同判
定が皆無になった時点でパッチタイミングの設定が行わ
れる（ブロック４８）。この段階までの調整はすべて
（好適な場合には）現像システムをオフまたは無効にし
た状態で行われる。この方法によりシステム較正前の著
しい誤差の発生が防止される。なお、ＴＡＣセンサの場
合は現像システムを必要とする。

【００２７】パッチ形成器のタイミングが確定すると、
パッチが形成される（ブロック５０）。ＴＡＣセンサが
文書間ゾーンの読み取りを行い（ブロック５２）、再度
しきい値技術を用いて適正な読み取りタイミングの値を
確定する（ブロック５２、５４）。判断ブロック５６
は、パッチがＴＡＣセンサ検出範囲に位置していること
の確認を表し、ブロック５８は必要に応じてのパッチの
位置や長さの変化を示す。パッチの位置が受容されると
適当な読み取り時間が記録され（ブロック６０）、パッ
チの設定位置が位置付けられる（ブロック６２）。垂直
方向のパッチの位置決めは、パッチを極端に外寄りの位
置に移動させ次いで後続の各調整の間に内向きに移動さ
せることによって行われる（ブロック６２、６４、６
６）。垂直方向のパッチに位置決めが完了するとパッチ
タイミングの設定が行われる（ブロック６８）。

【００２８】発明の好適な一実施形態について図解およ
び説明を行ったが、従来技術による種々の変更や修正が
可能なことは明白である。また本発明の範囲内での前記
種々の変更や修正はすべて添付の特許請求の範囲に含ま
れる。

【００２９】

【発明の効果】このように、本発明によれば、既存の装
置内センサを用いてテストパッチ形成のタイミングを自
動制御することができる。また、テストパターンの検出
をセンサの検出範囲の端部に関わるタイミングで行うこ
とおよび該テストパターンに関連させてセンサの検出範
囲を配置するによりテストパターンの認識タイミングの
自動設定を簡単な構成で容易かつ迅速に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るによる階調再現曲
線の制御機構を含む電子式画像形成システムの構成概念
図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係るセンサ読み取りタ
イミングの設定を説明する説明図ある。

【図３】 本発明の実施の形態によるテストパッチの垂
直方向位置の設定を説明する説明図である。

【図４】 本発明の実施の形態によるテストパッチのタ
イミング設定を示すフローチャートである。

【図５】 本発明の実施の形態によるテストパッチのタ
イミング設定を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 感光体、１２ 帯電源、１４ レーザ源、１６
回転ミラー、１８ 現像ユニット、２０ 転写スコアト
ロン、２４ 濃度計、１００ 制御部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動式画像形成面と、ビームの変調及び
   前記画像形成面上に画像を投射する投射系と、媒体に画
   像転写するために前記画像形成面上に投射された画像に
   トナーを付着させる現像装置と、一定の検出範囲を有し
   配置状態を認識可能なセンサと、を有する印刷装置にお
   ける前記画像形成面上に形成されるテストパターンの認
   識タイミングの自動設定方法において、 画像形成面の画像間ゾーンにテストパターンを設けるス
   テップと、 センサ検出範囲の第一の端部に関わるタイミングで前記
   テストパターンを検出するステップと、 センサ検出範囲の第二の端部に関わるタイミングで前記
   テストパターンを検出するステップと、 前記センサ検出範囲とテストパターン端部とのタイミン
   グ関係に応じて該テストパターンに関連させてセンサ検
   出範囲を配置するステップと、 を含むことを特徴とするテストパターンの認識タイミン
   グの自動設定方法。
2. 【請求項２】 テストパターンの形成と該テストパター
   ンの検出との間の時間間隔を決定するステップを含むこ
   とを特徴とする請求項１記載のテストパターンの認識タ
   イミングの自動設定方法。
3. 【請求項３】 前記テストパターンに関連させてセンサ
   検出範囲を配置するステップがテストパターンの中心域
   にセンサ検出範囲を設定するステップを含むことを特徴
   とする請求項１記載のテストパターンの認識タイミング
   の自動設定方法。