JP2005316242A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、画像信号に対して信号処理を行い、該処理後の信号に応じてトナー像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for performing signal processing on an image signal and forming a toner image according to the processed signal.
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、必要に応じて、所定の画像パターンを有するテスト用の小画像(パッチ画像)を形成するとともに、濃度センサによりその画像濃度を検出し、その検出結果に基づいて、装置各部の動作条件を調整することで、所定の画像品質を安定して得られるようにしている。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile machine, a small test image (patch image) having a predetermined image pattern is formed as needed, and the image density is adjusted by a density sensor. A predetermined image quality can be stably obtained by detecting and adjusting the operating condition of each part of the apparatus based on the detection result.
例えば、本願出願人の出願にかかる特許文献1に記載の画像処理装置においては、パッチ画像の濃度検出結果に基づき装置の階調補正特性を制御している。すなわち、所定パターンのテスト画像の濃度をパッチセンサにより検出し、その検出結果から装置のガンマ特性を把握して、階調補正のための補正変換テーブルを生成する。そして、こうして新たに生成された補正変換テーブルを参照しながら、画像信号をレーザ駆動パルス幅データに変換している。その結果、装置のガンマ特性の変動に対応して最適な印刷結果を得ることができる。
For example, in the image processing apparatus described in
一般的な画像形成装置では、調整動作を行う度ごとに記録材が消費されてしまうことを防止するため、感光体や転写ベルト、転写ドラムなどの像担持体上に担持されたテスト画像の画像濃度を濃度センサにより検出する構成が採られている。しかしながら、転写媒体上に一時的に担持されたテスト画像の濃度は、このテスト画像が最終的に記録材に転写定着されたときの画像濃度と厳密には同じではない。したがって、従来の画像形成装置における階調補正技術は、このような差異に起因する誤差を含んでおり、記録用紙など最終的な記録材上における画像品質を最良なものとするという観点からはさらなる改善の余地を残している。 In a general image forming apparatus, in order to prevent the recording material from being consumed every time an adjustment operation is performed, an image of a test image carried on an image carrier such as a photoconductor, a transfer belt, or a transfer drum A configuration is employed in which the density is detected by a density sensor. However, the density of the test image temporarily carried on the transfer medium is not exactly the same as the image density when the test image is finally transferred and fixed on the recording material. Therefore, the gradation correction technique in the conventional image forming apparatus includes an error due to such a difference, and is further from the viewpoint of obtaining the best image quality on a final recording material such as a recording sheet. There is room for improvement.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、記録材上における画像品質を向上させることのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an image forming apparatus and an image forming method capable of improving the image quality on a recording material.
この発明は、画像信号に応じた画像を記録材上に形成する画像形成装置において、上記目的を達成するため、前記画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理手段と、中間転写媒体を有し前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し前記中間転写媒体上に担持させるとともに、該トナー像を前記記録材上に転写定着させることで前記画像を形成する像形成手段と、前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出手段とを備え、前記信号処理手段による前記信号処理は、前記トナー量検出手段による検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を含むことを特徴としている。 The present invention provides an image forming apparatus for forming an image corresponding to an image signal on a recording material, and in order to achieve the above object, a signal processing unit that performs signal processing on the image signal to create an image forming control signal; A toner image corresponding to the image formation control signal is formed and carried on the intermediate transfer medium, and the toner image is transferred and fixed on the recording material to form the image. Image forming means and toner amount detecting means for detecting the amount of toner carried on the intermediate transfer medium as the toner image, and the signal processing by the signal processing means includes a detection result by the toner amount detecting means and And a gradation correction process based on transfer and fixing characteristics from the intermediate transfer medium to the recording material.
また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理工程と、前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し中間転写媒体上に担持させる像形成工程と、前記トナー像を記録材上に転写定着させる転写定着工程とを有し、前記信号処理工程では、前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナー量の検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を実行することを特徴としている。 In addition, in order to achieve the above object, an image forming method according to the present invention performs a signal processing step for generating an image formation control signal by performing signal processing on an image signal, and a toner image corresponding to the image formation control signal. And forming the toner image on the intermediate transfer medium, and transferring and fixing the toner image on the recording material. In the signal processing step, the toner image is carried on the intermediate transfer medium. A gradation correction process is executed based on the detected result of the toner amount and a transfer fixing characteristic from the intermediate transfer medium to the recording material.
ここに、前記転写定着特性とは、前記中間転写媒体上に担持されたトナー像を構成するトナー量と、該トナー像が前記記録材に転写定着された後の前記記録材上における画像濃度との関係を表した特性である。 Here, the transfer and fixing characteristics are the amount of toner constituting the toner image carried on the intermediate transfer medium, and the image density on the recording material after the toner image is transferred and fixed on the recording material. It is a characteristic that represents the relationship.
従来の階調補正技術においては、中間転写媒体上でのトナー量検出結果と最終的な記録材上での画像濃度との間の差異が考慮されておらず、その結果、記録材上での画像品質が必ずしも最良とならない場合があった。そこで、上記発明では、中間転写媒体上でのトナー量検出結果だけでなく、中間転写媒体上でのトナー量と記録材上での画像濃度との間の関係を表す定着転写特性を加味して階調補正処理を行う。こうすることにより、階調補正処理の処理内容に、中間転写媒体上ではなく記録材上の画像濃度がフィードバックされることとなるので、記録材上での画像品質を向上させることができる。 In the conventional gradation correction technology, the difference between the toner amount detection result on the intermediate transfer medium and the image density on the final recording material is not taken into consideration, and as a result, In some cases, the image quality is not always the best. Therefore, in the above invention, not only the detection result of the toner amount on the intermediate transfer medium but also the fixing transfer characteristic indicating the relationship between the toner amount on the intermediate transfer medium and the image density on the recording material is considered. Perform gradation correction processing. By doing this, the image density on the recording material, not on the intermediate transfer medium, is fed back to the processing contents of the gradation correction processing, so that the image quality on the recording material can be improved.
この階調補正処理は、例えば、前記トナー像のうち互いに異なる階調レベルで形成された複数の領域それぞれについての前記トナー量検出手段による検出結果に基づいて行うことができる。つまり、複数の階調レベルで形成されたトナー像におけるトナー量を各階調レベルごとに検出し、これらの検出結果から装置のガンマ特性を求め、これを補償するような階調補正処理を行うことにより、装置のガンマ特性の影響を受けず、階調性に優れた良好な品質の画像を形成することができる。このような目的で形成されるトナー像は、互いに異なる階調レベルを有する複数のトナー像、および、1つの連続したトナー像の中で階調レベルがステップ状にあるいは連続的に変化するようなトナー像のいずれであってもよい。 This gradation correction processing can be performed, for example, based on the detection result by the toner amount detection unit for each of a plurality of regions formed at different gradation levels in the toner image. In other words, the toner amount in a toner image formed at a plurality of gradation levels is detected for each gradation level, and the gamma characteristic of the apparatus is obtained from these detection results, and gradation correction processing is performed to compensate for this. Therefore, it is possible to form an image of good quality with excellent gradation characteristics without being affected by the gamma characteristic of the apparatus. A toner image formed for such a purpose includes a plurality of toner images having different gradation levels and a gradation level that changes stepwise or continuously in one continuous toner image. Any toner image may be used.
また、例えば、前記トナー量検出手段により検出された前記中間転写媒体上におけるトナー量を、前記転写定着特性に基づき前記記録材上の画像濃度に換算し、その換算結果に基づいて前記階調補正処理を行ってもよい。つまり、トナー像において検出されたトナー量に対し転写定着特性に基づく換算処理を行うことで、当該トナー像の記録材上での画像濃度を推定することができる。そして、こうして推定された画像濃度に基づいて階調補正処理を行うことによって、記録材上での画像品質を向上させることが可能となる。また、装置のガンマ特性や転写定着特性は装置構成によって大きく変化するのに対し、記録材上の画像濃度はトナーおよび記録材の性質によって決まり装置構成にはあまり依存しない。したがって、上記のようにトナー量検出結果を記録材上の画像濃度に換算した値を用いて行うように階調補正処理の処理シーケンスを構成しておけば、構成の異なる装置の間で同一の処理シーケンスを適用することができ、装置の開発コストの低減を図ることが可能となる。 Further, for example, the toner amount on the intermediate transfer medium detected by the toner amount detecting means is converted into an image density on the recording material based on the transfer fixing characteristic, and the gradation correction is performed based on the conversion result. Processing may be performed. That is, by performing the conversion process based on the transfer and fixing characteristics on the toner amount detected in the toner image, the image density of the toner image on the recording material can be estimated. Then, by performing gradation correction processing based on the image density thus estimated, it is possible to improve the image quality on the recording material. In addition, the gamma characteristic and transfer / fixing characteristic of the apparatus vary greatly depending on the apparatus configuration, whereas the image density on the recording material is determined by the properties of the toner and the recording material and does not depend much on the apparatus configuration. Therefore, if the processing sequence of the gradation correction processing is configured so that the toner amount detection result is converted into the image density on the recording material as described above, the same configuration can be obtained between apparatuses having different configurations. A processing sequence can be applied, and the development cost of the apparatus can be reduced.
なお、前記した転写定着特性は、装置の稼動状況によって変動する。例えば、装置に十分な量のトナーが貯留されているときと、その残量が少なくなっているときとでは、トナーの特性は同じでなく、これに起因して転写定着特性も変化する。この変化を補償し、記録材上での良好な画像品質を安定に得るためには、中間転写媒体上のトナー量から記録材上での画像濃度に換算するときの処理内容を、装置の稼動履歴に応じて変更設定するのが好ましい。ここでいう装置の稼動履歴は、上記したトナー残量以外にも、例えば像形成手段の経時劣化の程度を表す各種の数値や画像形成枚数などによって表すことができる。 The transfer and fixing characteristics described above vary depending on the operating status of the apparatus. For example, the toner characteristics are not the same when a sufficient amount of toner is stored in the apparatus and when the remaining amount is low, and the transfer and fixing characteristics change accordingly. In order to compensate for this change and stably obtain good image quality on the recording material, the processing contents when converting the toner amount on the intermediate transfer medium to the image density on the recording material are It is preferable to change and set according to the history. The operation history of the apparatus here can be expressed by various numerical values representing the degree of deterioration with time of the image forming unit, the number of image formations, and the like, in addition to the above-described toner remaining amount.
また、前記換算手段としては、演算によって求めるもののほか、例えば、前記中間転写媒体上におけるトナー量から前記記録材上の画像濃度への換算テーブルを設けることによっても実現することができる。このようにした場合には、換算テーブルを参照することにより、中間転写ベルト上で検出されたトナー量を記録材上での画像濃度に簡単に換算することができる。また、転写定着特性の経時的な変動に対応するためには、この換算テーブルを装置の稼動状況に応じて適宜更新または補正して用いるようにすればよい。 The conversion means can be realized, for example, by providing a conversion table from the toner amount on the intermediate transfer medium to the image density on the recording material, in addition to what is obtained by calculation. In this case, the toner amount detected on the intermediate transfer belt can be easily converted into the image density on the recording material by referring to the conversion table. Further, in order to cope with the temporal change of the transfer and fixing characteristics, the conversion table may be updated or corrected as appropriate according to the operation status of the apparatus.
図1はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ11に与えられると、このメインコントローラ11からの指令に応じてエンジンコントローラ10に設けられたCPU101がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートSに画像信号に対応する画像を形成する。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This apparatus forms a full color image by superposing four color toners (developers) of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), or only black (K) toner. The image forming apparatus forms a monochrome image using In this image forming apparatus, when an image signal is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer, the CPU 101 provided in the
このエンジン部EGでは、感光体22が図1の矢印方向D1に回転自在に設けられている。また、この感光体22の周りにその回転方向D1に沿って、帯電ユニット23、ロータリー現像ユニット4およびクリーニング部25がそれぞれ配置されている。帯電ユニット23は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体22の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部25は一次転写後に感光体22の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体22、帯電ユニット23およびクリーニング部25は一体的に感光体カートリッジ2を構成しており、この感光体カートリッジ2は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。
In the engine unit EG, the
そして、この帯電ユニット23によって帯電された感光体22の外周面に向けて露光ユニット6から光ビームLが照射される。この露光ユニット6は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームLを感光体22上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
Then, the light beam L is irradiated from the
こうして形成された静電潜像は現像ユニット4によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット4は、図1紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム40、支持フレーム40に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器4Y、シアン用の現像器4C、マゼンタ用の現像器4M、およびブラック用の現像器4Kを備えている。この現像ユニット4は、エンジンコントローラ10により制御されている。そして、このエンジンコントローラ10からの制御指令に基づいて、現像ユニット4が回転駆動されるとともにこれらの現像器4Y、4C、4M、4Kが選択的に感光体22と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ44が感光体22に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ44から感光体22の表面にトナーを付与する。これによって、感光体22上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing
上記のようにして現像ユニット4で現像されたトナー像は、一次転写領域TR1で転写ユニット7の中間転写ベルト71上に一次転写される。転写ユニット7は、複数のローラ72〜75に掛け渡された中間転写ベルト71と、ローラ73を回転駆動することで中間転写ベルト71を所定の回転方向D2に回転させる駆動部(図示省略)とを備えている。そして、カラー画像をシートSに転写する場合には、感光体22上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト71上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット8から1枚ずつ取り出され搬送経路Fに沿って二次転写領域TR2まで搬送されてくるシートS上にカラー画像を二次転写する。
The toner image developed by the developing
このとき、中間転写ベルト71上の画像をシートS上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域TR2にシートSを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路F上において二次転写領域TR2の手前側にゲートローラ81が設けられており、中間転写ベルト71の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ81が回転することにより、シートSが所定のタイミングで二次転写領域TR2に送り込まれる。
At this time, in order to correctly transfer the image on the
また、こうしてカラー画像が形成されたシートSは定着ユニット9によりトナー像を定着され、排出前ローラ82および排出ローラ83を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部89に搬送される。また、シートSの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートSの後端部が排出前ローラ82後方の反転位置PRまで搬送されてきた時点で排出ローラ83の回転方向を反転し、これによりシートSは反転搬送経路FRに沿って矢印D3方向に搬送される。そして、ゲートローラ81の手前で再び搬送経路Fに乗せられるが、このとき、二次転写領域TR2において中間転写ベルト71と当接し画像を転写されるシートSの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートSの両面に画像を形成することができる。
Further, the sheet S on which the color image is formed in this manner is fixed with the toner image by the fixing
また、この装置1では、図2に示すように、メインコントローラ11のCPU111により制御される表示部12を備えている。この表示部12は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU111からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
In addition, the
なお、図2において、符号113はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ11に設けられた画像メモリである。また、符号106はCPU101が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU101における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing an image given from an external device such as a host computer via the interface 112. Reference numeral 106 is a ROM for storing a calculation program executed by the CPU 101, control data for controlling the engine unit EG, and the like.
また、ローラ75の近傍には、クリーナ76が配置されている。このクリーナ76は図示を省略する電磁クラッチによってローラ75に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ75側に移動した状態でクリーナ76のブレードがローラ75に掛け渡された中間転写ベルト71の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト71の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
A cleaner 76 is disposed in the vicinity of the
さらに、ローラ75の近傍には、濃度センサ60が配置されている。この濃度センサ60は、中間転写ベルト71の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト71の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームLの強度、さらには装置の階調補正特性などの調整を行っている。
Further, a
この濃度センサ60は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト71上の所定面積の領域の濃淡に対応した信号を出力するように構成されている。そして、CPU101は、中間転写ベルト71を周回移動させながらこの濃度センサ60からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト71上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。なお、ここでいうトナー像の「画像濃度」とは、中間転写ベルト71上に一時的に担持されたトナー像の濃淡、つまりトナー像を構成するトナーの多寡であって、このトナー像が最終的に転写・定着されたシートS上において定義される画像濃度(光学濃度)と同じものではない。この点については後に詳述する。
The
図3はこの画像形成装置の階調処理ブロックを示す図である。メインコントローラ11は、色変換部114、階調補正部115、ハーフトーニング部116、パルス変調部117、階調補正テーブル118および補正テーブル演算部119などの機能ブロックを備えている。
FIG. 3 is a diagram showing a gradation processing block of the image forming apparatus. The main controller 11 includes functional blocks such as a color conversion unit 114, a gradation correction unit 115, a halftoning unit 116, a
また、エンジンコントローラ10は、図2に示すCPU101、ROM106、RAM107以外に、露光ユニット6に設けられたレーザ光源を駆動するためのレーザドライバ121と、濃度センサ60の検出結果に基づきエンジン部EGのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部123を備えている。
In addition to the CPU 101, ROM 106, and
ホストコンピュータ100から画像信号が与えられたメインコントローラ11では、色変換部114がその画像信号に対応する画像内の各画素のRGB成分の階調レベルを示したRGB階調データを、対応するCMYK成分の階調レベルを示したCMYK階調データへ変換する。この色変換部114では、入力RGB階調データは例えば1画素1色成分当たり8ビット(つまり256階調を表す)であり、出力CMYK階調データも同様に1画素1色成分当たり8ビット(つまり256階調を表す)である。色変換部114から出力されるCMYK階調データは階調補正部115に入力される。
In the main controller 11 to which the image signal is given from the
この階調補正部115は、色変換部114から入力された各画素のCMYK階調データに対し階調補正を行う。すなわち、階調補正部115は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル118を参照し、その階調補正テーブル118にしたがい、色変換部114からの各画素の入力CMYK階調データを、補正された階調レベルを示す補正CMYK階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部EGのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。 The gradation correction unit 115 performs gradation correction on the CMYK gradation data of each pixel input from the color conversion unit 114. That is, the gradation correction unit 115 refers to the gradation correction table 118 registered in advance in the nonvolatile memory, and in accordance with the gradation correction table 118, the input CMYK gradation data of each pixel from the color conversion unit 114. Is converted into corrected CMYK gradation data indicating the corrected gradation level. The purpose of the gradation correction is to compensate for the change in the gamma characteristic of the engine unit EG configured as described above, and to keep the overall gamma characteristic of the image forming apparatus always ideal.
こうして補正された補正CMYK階調データは、ハーフトーニング部116に入力される。このハーフトーニング部116は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、1画素1色当たり8ビットのハーフトーンCMYK階調データをパルス変調部117に入力する。
The corrected CMYK gradation data corrected in this way is input to the halftoning unit 116. The halftoning unit 116 performs halftoning processing such as an error diffusion method, a dither method, and a screen method, and inputs halftone CMYK gradation data of 8 bits per pixel to the
このパルス変調部117に入力されたハーフトーニング後のCMYK階調データは、各画素に付着させるべきCMYK各色のトナードットのサイズおよびその配列を示しており、かかるデータを受け取ったパルス変調部117は、そのハーフトーンCMYK階調データを用いて、エンジン部EGのCMYK各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するためのビデオ信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ10に出力する。そして、このビデオ信号を受けたレーザドライバ121が露光ユニット6の半導体レーザをON/OFF制御して各色成分の静電潜像を感光体22上に形成する。このようにして通常の印刷を行う。
The CMYK gradation data after halftoning input to the
図4は階調制御処理を示すフローチャートである。エンジン部EGのガンマ特性は常に一定であるのではなく経時的に変動する。そのため、階調補正部115では、上記した階調補正の内容を装置特性の変動に応じて変化させる必要がある。この実施形態では、装置特性の変動に応じて階調補正テーブル118を適宜更新することで、このような要求に対応している。階調補正テーブル118の更新は、図4に示す階調制御処理が実行されることによりなされる。この階調制御処理では、まず所定の画像パターンを有するパッチ画像を形成する(ステップS101)。 FIG. 4 is a flowchart showing the gradation control process. The gamma characteristic of the engine unit EG is not always constant but varies with time. For this reason, the tone correction unit 115 needs to change the content of the tone correction described above in accordance with changes in device characteristics. In this embodiment, such a request is met by appropriately updating the gradation correction table 118 according to the fluctuation of the device characteristics. The gradation correction table 118 is updated by executing the gradation control process shown in FIG. In this gradation control process, first, a patch image having a predetermined image pattern is formed (step S101).
図5はパッチ画像の例を示す図である。階調制御処理におけるパッチ画像は、複数の階調レベルを有する画像であるのが望ましい。例えば、図5(a)に示すように、互いに異なる階調レベルを有する複数のパッチ画像片からなるパッチ画像Ip1や、図5(b)に示すように、連続した画像の中で階調レベルが次第に変化するようなパッチ画像Ip2を用いることができる。なお、図5(a)の例において、各パッチ片が互いに接するように形成されてもよい。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a patch image. The patch image in the gradation control process is desirably an image having a plurality of gradation levels. For example, as shown in FIG. 5A, a patch image Ip1 composed of a plurality of patch image pieces having mutually different gradation levels, or as shown in FIG. 5B, gradation levels in a continuous image. It is possible to use a patch image Ip2 that gradually changes. In the example of FIG. 5A, the patch pieces may be formed so as to contact each other.
図4に戻って階調制御処理の説明を続ける。こうして形成されたパッチ画像の各階調レベルごとに、濃度センサ60から出力される信号のサンプリングを行う(ステップS102)。これらのサンプリングデータにはノイズが混入する場合があるので、適宜のデータ補正処理を行う(ステップS103)。このデータ補正は、ノイズが結果に及ぼす影響を抑制するための処理であるが、本発明において必須のものではないのでその詳細については説明を省略する。
Returning to FIG. 4, the description of the gradation control process will be continued. The signal output from the
濃度センサ60から出力されるのは、該センサ60が対向配置されている中間転写ベルト71からの出射光量に応じてレベルの変化する信号である。すなわち、中間転写ベルト71にトナーが全く付着していない状態でその表面から出射される光量が最も多く、その表面を覆うトナーの量が増えるにつれて光量は低下する。したがって、濃度センサ60の出力レベルは、中間転写ベルト71にトナーが付着していないときに最も高く、一般に付着トナー量が多くなるにつれて低下することとなる(ブラックトナーの場合)。ただし、カラートナーの場合には、トナー量が多い領域で逆に出力レベルが増加することもある。一方、こうして中間転写ベルト71に付着したトナーにより構成されるパッチ画像は、トナー量が多いほど高濃度である。このように、濃度センサ60からの出力信号のレベルは、パッチ画像の濃度を直接的に表しているとはいい難い。
What is output from the
そこで、この実施形態では、パッチ画像の濃度をより直接的に指標する数値として、以下に説明するパッチ画像の「評価値」を導入する(ステップS104)。この評価値は、パッチ画像の濃度がゼロ、つまりトナーがないときに値ゼロをとり、パッチ画像としてのトナー量が増えるにつれて大きくなるような値である。具体的には、例えば次式により評価値Gを算出することができる:
G=1−(Ps−Pmin)/(Pmax−Pmin)
ここに、符号Psは当該パッチ画像についての(データ補正後の)サンプリングデータである。また、符号Pmaxはトナーの付着していない中間転写ベルト71表面についてのサンプリングデータであり、センサ出力としては最も大きな値である。また、Pminは中間転写ベルト71がトナーにより完全に覆われた状態におけるサンプリングデータであり、センサ出力としては最小値である。
Therefore, in this embodiment, an “evaluation value” of the patch image described below is introduced as a numerical value that more directly indicates the density of the patch image (step S104). This evaluation value is a value that takes a value of zero when the density of the patch image is zero, that is, when there is no toner, and increases as the amount of toner as the patch image increases. Specifically, for example, the evaluation value G can be calculated by the following formula:
G = 1− (Ps−Pmin) / (Pmax−Pmin)
Here, the symbol Ps is sampling data (after data correction) for the patch image. Symbol Pmax is sampling data for the surface of the
このような定義の下では、中間転写ベルト71に全くトナーが付着していない状態ではサンプリングデータPsが最大値Pmaxとなるので評価値Gはゼロとなる。そして、トナー量が多くなるにつれてサンプリングデータPsが小さくなるため評価値Gは大きくなり、トナーが中間転写ベルト71を完全に覆った状態ではサンプリングデータPsが最小値Pminとなって評価値Gは1となる。つまり、このように定義した評価値Gを用いることによって、パッチ画像濃度は、最小濃度に対応する0から最大濃度に対応する1までの正規化された値として表現されることとなる。
Under such a definition, the evaluation value G is zero because the sampling data Ps is the maximum value Pmax when no toner is attached to the
ここでいうパッチ画像の「画像濃度」は、正確には該画像を構成するトナー量の多寡を表すものであって、前述したように、当該パッチ画像がシートSに転写・定着された結果として得られるシートS上における画像の濃度と同じものではない。その理由は次の通りである。中間転写ベルト71上におけるパッチ画像においては、該画像を構成するトナー粒子は単に静電気力によって中間転写ベルト71上に付着しているにすぎない。これに対して、シートS上に定着された画像においては、トナーはシートSに融着された状態となっている。このような画像を構成するトナーの状態の差異に起因して、中間転写ベルト71上に一時的に担持されたトナー像における濃度検出結果は、最終的なシートS上における画像濃度とは必ずしも一致しない。
The “image density” of the patch image here accurately indicates the amount of toner constituting the image, and as described above, as a result of the transfer and fixing of the patch image to the sheet S. It is not the same as the density of the image on the obtained sheet S. The reason is as follows. In the patch image on the
階調補正の最終的な目的は、シートS上に形成された画像の品質を最良なものとすることである。この目的のためには、階調補正処理の処理内容は、シートS上におけるパッチ画像の濃度検出結果をフィードバックして決められることが望ましい。しかしながら、この目的のためにパッチ画像をシートSに形成することは、シートSを余計に消費してしまう上に、シートS上に定着された後のパッチ画像濃度を検出するための手段を別途設ける必要が生じてしまい現実的でない。複写機や複合機など原稿を読み取るためのスキャナを備えた画像形成装置においては、スキャナをこのような目的に使用することは可能であるが、パッチ画像を形成されたシートSをスキャナで読み取り可能な位置にまで搬送する必要がある。 The ultimate purpose of gradation correction is to optimize the quality of the image formed on the sheet S. For this purpose, the processing content of the gradation correction processing is preferably determined by feeding back the density detection result of the patch image on the sheet S. However, forming a patch image on the sheet S for this purpose consumes an extra sheet S and additionally provides a means for detecting the patch image density after being fixed on the sheet S. It is not realistic because it is necessary to provide it. In an image forming apparatus equipped with a scanner for reading an original such as a copying machine or a multifunction machine, the scanner can be used for such a purpose, but the sheet S on which a patch image is formed can be read by the scanner. It is necessary to transport to the correct position.
そこで、この画像形成装置では、予め求められている「転写定着特性」を利用して、中間転写ベルト71におけるパッチ画像の濃度検出結果(評価値)からシートS上での画像濃度(光学濃度;OD値)に換算することで、実質的にシートS上における画像濃度を階調補正処理にフィードバックさせるようにしている。すなわち、図4に示すように、先に求めた中間転写ベルト71上におけるパッチ画像の評価値GをシートS上におけるOD値に換算し(ステップS105)、そのOD値を補正テーブル演算部119にフィードバックする。そして、階調補正演算部119が所定の演算を行うことにより、入力画像信号により表される階調レベルとシートS上における画像の実際の階調レベルとが一致するように、階調補正テーブル118の内容を更新する(ステップS106)。このように、階調制御処理を行って階調補正テーブル118を随時更新しておくことによって、装置特性の変動によらず安定して画質の良好な画像を形成することが可能となる。
Therefore, in this image forming apparatus, using the “transfer fixing characteristic” obtained in advance, the image density on the sheet S (optical density; optical density; based on the patch image density detection result (evaluation value) on the
なお、「転写定着特性」とは、あるトナー像を構成するトナー量を表す値として中間転写ベルト71上で検出された値(本実施形態では「評価値」がこれに相当するが、例えばサンプリングデータそのものであってもよい)と、該トナー像がシートSに定着されたときの画像濃度(光学濃度)との関係を定量的に表した特性である。
The “transfer fixing characteristic” is a value detected on the
図6はこの画像形成装置における階調補正処理の原理を説明する図である。これまで説明したように、この画像形成装置では、外部装置から与えられた画像信号に対して、メインコントローラ11において所定の信号処理(階調補正処理を含む)を施す。信号処理を施された信号はエンジンコントローラ10を介して露光制御信号として露光ユニット6に与えられ、露光ユニット6は該信号に応じて感光体22上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像は現像ユニット4によりトナー像として顕像化され、トナー像は中間転写ベルト71を経てシートS上に転写・定着される。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of gradation correction processing in this image forming apparatus. As described above, in this image forming apparatus, the main controller 11 performs predetermined signal processing (including gradation correction processing) on an image signal given from an external device. The signal subjected to the signal processing is given to the
濃度センサ60は、中間転写ベルト71上に担持されたパッチ画像の濃度(正確にはトナー量)を検出する。従来の画像形成装置の階調補正技術においては、図の破線で示すように、濃度センサにより検出された中間転写ベルト上のトナー量検出結果をメインコントローラにフィードバックしていた。言い換えれば、この階調補正技術は、中間転写ベルトまでのエンジン部のガンマ特性を補正するように構成されていた。このような方法では、中間転写ベルトからシートへの転写定着特性が考慮されていないため、中間転写ベルト上のトナー量とシート上での画像濃度との差異については補正することができず、シート上での画像品質が必ずしも最良とならない。
The
これに対して、本実施形態では、濃度センサ60により検出された中間転写ベルト71上のトナー量をシートS上におけるOD値に換算した上で、メインコントローラ11にフィードバックする。これは、シートS上における濃度検出結果をフィードバックするのと実質的に等価である。このようにすることにより、メインコントローラ11における階調補正処理は、エンジン部EGのガンマ特性と、中間転写ベルト71からシートSへの転写定着特性との双方を総合的に補正するような処理内容を有することとなる。この結果、この実施形態では、シートS上において最良の画像品質を得ることが可能となる。
In contrast, in the present embodiment, the toner amount on the
具体的には、図3に示すように、転写定着特性をテーブル化したOD値変換テーブル124をエンジンコントローラ10に設けておき、階調特性検出部123が、濃度センサ60の出力に基づき求めたパッチ画像のトナー量(評価値)からこのテーブル124を参照することによって、対応するOD値を求める。このOD値変換テーブル124については、予め複数のセットを用意しておき、装置の稼動履歴に応じてそのうちの1つを選択して使用するのが望ましい。その理由について以下に説明する。
Specifically, as shown in FIG. 3, an OD value conversion table 124 in which transfer and fixing characteristics are tabulated is provided in the
図7は転写定着特性の例を示す図である。図7に示すように、転写定着特性は、中間転写ベルト上トナー量(評価値)とシート上OD値とを軸とする座標平面における転写定着特性曲線として表すことができる。この転写定着特性曲線は装置の稼動履歴によって変動する。例えば、現像器内に十分な量のトナーがある状態(実線)と、トナー残量が少なくなった状態(破線)とでは、現像器内のトナーの粒径分布や帯電特性が異なっており、これに起因して転写定着特性曲線も異なったものとなる。また、感光体22や現像ローラ44の劣化の程度によっても、転写定着特性曲線は異なったものとなる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of transfer and fixing characteristics. As shown in FIG. 7, the transfer / fixing characteristic can be expressed as a transfer / fixing characteristic curve in a coordinate plane having the toner amount (evaluation value) on the intermediate transfer belt and the OD value on the sheet as axes. This transfer and fixing characteristic curve varies depending on the operation history of the apparatus. For example, the particle size distribution and charging characteristics of the toner in the developing device are different between a state where there is a sufficient amount of toner in the developing device (solid line) and a state where the remaining amount of toner is low (broken line), As a result, the transfer and fixing characteristic curves are also different. Also, the transfer and fixing characteristic curve varies depending on the degree of deterioration of the
このように、装置の稼動履歴によって転写定着特性曲線が異なることに起因して次のような問題を生じる。すなわち、中間転写ベルト71上のトナー像において検出されたトナー量が同じであっても、そのトナー像がシートSに定着された結果としての画像濃度は、装置の稼動履歴によって異なったものとなってしまうことがある。図7の例では、中間転写ベルト71上におけるパッチ画像の評価値がG1であったとき、このパッチ画像がシートS上に定着されたときの画像濃度は、現像器内のトナー残量によってOD1からOD2まで変化することとなる。したがって、評価値からOD値への換算処理の内容を常に同じとしたのでは、転写定着特性の変動に対応することができず、その結果、シートS上での画像品質が安定しないという問題を生じる。
As described above, the transfer fixing characteristic curve varies depending on the operation history of the apparatus, causing the following problems. That is, even if the toner amount detected in the toner image on the
そこで、転写定着特性が装置の稼動履歴に応じて変動することを想定して予めOD値変換テーブルの候補をいくつか用意しておき、評価値からOD値への換算を行う際には、それらのうちその時点の装置の稼動履歴から推定される転写定着特性として最も適当な1つを選択して参照するようにすれば、このような問題は解消される。また、別法としては、テーブルは予め設定した1種類のみとして、装置の稼動履歴に応じてその内容を随時補正更新するようにしてもよい。 Therefore, assuming that the transfer and fixing characteristics fluctuate according to the operation history of the apparatus, prepare several candidates for the OD value conversion table in advance, and when converting the evaluation value to the OD value, If one of the most suitable transfer fixing characteristics estimated from the operation history of the apparatus at that time is selected and referred to, such a problem can be solved. Alternatively, only one type of table may be set in advance, and the contents may be corrected and updated as needed according to the operation history of the apparatus.
また、装置の稼動履歴を判断するための指標としては、前記した現像器内のトナー残量のほか、感光体22の使用時間や、現像器4Y等の使用時間を用いることができる。また、トナー残量が同じであっても、トナーの劣化により特性は変化するので、トナー劣化の程度を表すパラメータとして現像ローラ44の回転時間を用いてもよい。また、これらの各パラメータを適宜組合わせて用いてもよい。
Further, as an index for judging the operation history of the apparatus, the usage time of the
さらに、特定の画像形成条件で形成したテスト用画像の濃度検出結果に基づいて、装置の劣化の程度を判断するようにしてもよい。この目的のために、上記したパッチ画像の少なくとも一部についての濃度検出結果を使用してもよい。 Furthermore, the degree of deterioration of the apparatus may be determined based on the density detection result of the test image formed under specific image forming conditions. For this purpose, the density detection result for at least a part of the patch image described above may be used.
以上のように、この実施形態では、濃度センサ60の出力信号から求められる中間転写ベルト71上のパッチ画像のトナー量検出結果を、予め用意した変換テーブルを用いてシートS上での画像濃度(OD値)に換算し、その結果に基づき階調補正の処理内容を決定するようにしている。このため、エンジン部EGのみの特性およびシートSへの転写定着特性を含めた装置全体としてのガンマ特性に対してこれを補正すべく階調補正が行われることとなり、その結果、この画像形成装置では、シートSにおける画像品質を向上させることができる。
As described above, in this embodiment, the toner amount detection result of the patch image on the
また、OD値変換テーブル124を装置の稼動履歴に応じて変更することによって、転写定着特性が装置の稼動履歴に応じて変動するのに対応することができるので、装置の経時変化によらず、良好な画像品質を安定して得ることが可能である。 In addition, by changing the OD value conversion table 124 according to the operation history of the apparatus, it is possible to cope with the fluctuation of the transfer and fixing characteristics according to the operation history of the apparatus. It is possible to stably obtain good image quality.
また、本実施形態のように、濃度センサ60の出力をエンジンコントローラ10によりシート上OD値に換算してからメインコントローラ11に送信するようにすることで、次のような作用効果も得られる。すなわち、シートS上において定義される画像濃度(OD値)は、光の反射率等から一義的に求められるものであって、それを形成した装置の構成には依存しない値である。このように、装置のハードウェア構成に依存しないパラメータが与えられることによって、エンジンコントローラ11における信号処理の内容は、装置のハードウェア構成と関係なく決めることが可能となる。このことは、メインコントローラ11における処理内容を簡単にすることができるだけでなく、構成の異なるエンジン部を有する装置に対して同一内容の信号処理を適用することを可能にし、結果として装置の開発および保守コストの削減にも寄与することができる。これに対し、中間転写ベルト71上におけるトナー量検出結果は、使用するトナーや濃度センサなどの特性によって変化するため、これに基づく信号処理の内容は装置の構成に応じて変更する必要がある。
Further, as described in the present embodiment, by converting the output of the
以上説明したように、この実施形態においては、メインコントローラ11およびエンジン部EGがそれぞれ本発明の「信号処理手段」および「像形成手段」として機能している。また、中間転写ベルト71および濃度センサ60がそれぞれ本発明の「中間転写媒体」および「トナー量検出手段」として機能している。また、階調特性検出部123およびOD値変換テーブル124が一体として本発明の「換算手段」として機能している。また、本実施形態では、シートSが本発明の「記録材」に相当する。さらに、本実施形態では、メインコントローラ11からエンジンコントローラ10を介してエンジン部EGに与えられる露光制御信号が、本発明の「像形成用制御信号」に相当する。
As described above, in this embodiment, the main controller 11 and the engine unit EG function as “signal processing means” and “image forming means” of the present invention, respectively. The
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、濃度センサ60からの出力に基づき求めたパッチ画像についての評価値(トナー量)を、OD値変換テーブルを用いてシートS上でのOD値に換算しているが、OD値への換算はテーブルによらない演算によって行ってもよい。また、いったんOD値に換算する工程を省き、メインコントローラ11において濃度センサ60の出力(または評価値)と転写定着特性とから直接階調補正の内容を決定するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the evaluation value (toner amount) for the patch image obtained based on the output from the
また、例えば、上記した実施形態では、濃度センサ60が、中間転写ベルト71上に担持されたトナー像のトナー量を検出するように構成されている。しかしながら、これ以外にも、濃度センサ60が感光体22上においてトナー量を検出するように構成されてもよい。この場合には、感光体22が本発明の「中間転写媒体」に相当することとなり、これに伴って、「転写定着特性」は、感光体22上のトナーが中間転写ベルト71を経て記録材たるシートSに転写・定着されるまでにおける特性として定義されることとなる。
Further, for example, in the above-described embodiment, the
また、本発明は上記した中間転写ベルト71を有する画像形成装置のみならず、転写ドラムや転写ローラなど他の中間転写媒体を有する装置や、中間転写ベルトを設けず感光体から記録材に直接トナー像を転写するように構成された装置に対しても適用が可能である。これらの場合においても、トナー量の検出が行われる媒体から最終的な記録材までの間の転写定着特性を予め求めておき、トナー量の検出結果とその転写定着特性とに基づいて階調補正を行うことによって同様の効果が得られ、結果として、記録材上において良好な画像品質を得ることが可能である。
The present invention is not limited to the image forming apparatus having the
また、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an apparatus that forms an image using four color toners of yellow, magenta, cyan, and black. However, the types and number of toner colors are limited to those described above. It is not a thing but arbitrary. In addition to the rotary development type apparatus as in the present invention, the so-called tandem type image forming apparatus in which developing units corresponding to the respective toner colors are arranged in a line along the sheet conveying direction. The present invention is also applicable. Furthermore, the present invention is not limited to the electrophotographic apparatus as in the above embodiment, but can be applied to all image forming apparatuses.
11…メインコントローラ(信号処理手段)、 22…感光体、 60…濃度センサ(トナー量検出手段)、 71…中間転写ベルト(中間転写媒体)、 123…階調特性検出部(換算手段)、 124…OD値変換テーブル(換算手段、換算テーブル)、 EG…エンジン部(像形成手段)、 S…シート(記録材) DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Main controller (signal processing means), 22 ... Photoconductor, 60 ... Density sensor (toner amount detection means), 71 ... Intermediate transfer belt (intermediate transfer medium), 123 ... Tone characteristic detection part (conversion means), 124 ... OD value conversion table (conversion means, conversion table), EG ... engine part (image forming means), S ... sheet (recording material)
Claims (6)
前記画像信号に信号処理を施して像形成用制御信号を作成する信号処理手段と、
中間転写媒体を有し、前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し前記中間転写媒体上に担持させるとともに、該トナー像を前記記録材上に転写定着させることで前記画像を形成する像形成手段と、
前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナーの量を検出するトナー量検出手段と
を備え、
前記信号処理手段による前記信号処理は、前記トナー量検出手段による検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を含むことを特徴とする画像形成装置。
ここに、前記転写定着特性とは、前記中間転写媒体上に担持されたトナー像を構成するトナー量と、該トナー像が前記記録材に転写定着された後の前記記録材上における画像濃度との関係を表した特性である。 In an image forming apparatus for forming an image according to an image signal on a recording material,
Signal processing means for performing signal processing on the image signal to create an image formation control signal;
Having an intermediate transfer medium, forming a toner image corresponding to the image forming control signal and carrying it on the intermediate transfer medium, and forming the image by transferring and fixing the toner image on the recording material An image forming means;
Toner amount detecting means for detecting the amount of toner carried on the intermediate transfer medium as the toner image;
The signal processing by the signal processing unit includes a gradation correction process based on a detection result by the toner amount detection unit and a transfer fixing characteristic from the intermediate transfer medium to the recording material. .
Here, the transfer and fixing characteristics are the amount of toner constituting the toner image carried on the intermediate transfer medium, and the image density on the recording material after the toner image is transferred and fixed on the recording material. It is a characteristic that represents the relationship.
前記信号処理手段は、前記換算手段による換算結果に基づいて前記階調補正処理を行う請求項1または2に記載の画像形成装置。 Conversion means for converting the toner amount on the intermediate transfer medium detected by the toner amount detection means into an image density on the recording material based on the transfer fixing characteristics;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit performs the gradation correction processing based on a conversion result by the conversion unit.
前記像形成用制御信号に応じたトナー像を形成し中間転写媒体上に担持させる像形成工程と、
前記トナー像を記録材上に転写定着させる転写定着工程と
を有し、
前記信号処理工程では、前記トナー像として前記中間転写媒体に担持されたトナー量の検出結果と、前記中間転写媒体から前記記録材への転写定着特性とに基づく階調補正処理を実行する
ことを特徴とする画像形成方法。
ここに、前記転写定着特性とは、前記中間転写媒体上に担持されたトナー像を構成するトナー量と、該トナー像が前記記録材に転写定着された後の前記記録材上における画像濃度との関係を表した特性である。 A signal processing step of performing signal processing on the image signal to create an image formation control signal;
An image forming step of forming a toner image according to the image forming control signal and carrying the toner image on an intermediate transfer medium;
A transfer fixing step of transferring and fixing the toner image on a recording material,
In the signal processing step, gradation correction processing is performed based on a detection result of the amount of toner carried on the intermediate transfer medium as the toner image and transfer fixing characteristics from the intermediate transfer medium to the recording material. An image forming method.
Here, the transfer and fixing characteristics are the amount of toner constituting the toner image carried on the intermediate transfer medium, and the image density on the recording material after the toner image is transferred and fixed on the recording material. It is a characteristic that represents the relationship.
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