JP2007081898A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置に異常があっても、それを検知して、カラー各色ごとの自動階調補正を行なうことで高品位の画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも４色のカラー画像を用紙に記録出力する作像部１８と、カラー画像を読み取る読取部１７とを備え、前記作像部１８で記録出力された各色単色のグラデーションを前記読取部１７で読み取って、作像部１８の階調γを補正する画像形成装置１において、１色又は複数色のベタ部の画像濃度が低くて所定の範囲に入らないときに、補正を加えて調整する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられる画像形成装置に関するものである。

従来のＹＭＣＫを用いたカラー複写機では、環境変化、経時変化に伴い現象、転写性等が変化するために最適なカラー画質を維持することは難しく、このように変化した状態で原稿に忠実な再現はできない。また、カラーバランス等の調整作業は一般のオペレータには難しく、専門知識を必要とするため限られた専門家にしか使われないという欠点がある。その上、トナー不足や帯電不良など装置自体に異常があると判断された場合に、内部パターンを出力して自動階調補正を実行しても、内部パターンの濃度に異常が出てしまうことになる。濃度異常の内部パターンを基に自動階調補正を行なうため、スキャナによる内部パターンの読み取りの結果、補正不可能として自動階調補正が禁止されたりするなど望ましい結果が得られない。
そこで、特許文献１では、自動階調補正を実行しても満足する結果が得られないと判断した場合は、自動階調補正機能における内部パターンの出力を禁止する画像形成装置が提案されている。

特願平０９−００１６０７号公報

しかし、特許文献１の画像形成装置では、自動階調補正機能における内部パターンの出力を禁止するのみで自動階調補正をすることができない。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像形成装置に異常があっても、それを検知して、カラー各色ごとの自動階調補正を行なうことで高品位の画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
１．本発明の画像形成装置は、少なくとも４色のカラー画像を用紙に記録出力する作像部と、カラー画像を読み取る読取部とを備え、前記作像部で記録出力された各色単色のグラデーションを前記読取部で読み取って、作像部の階調γを補正する画像形成装置において、前記画像形成装置は、１色又は複数色のベタ部の画像濃度が低くて所定の範囲に入らないときに、補正を加えて調整することを特徴とする。
２．また、本発明の画像形成装置は、さらに、ベタ部の画像濃度が所定の調整範囲に入っている色のみで作像部の階調γを合わせる調整を行ない、ベタ部の画像濃度が所定の範囲に入ってない色は、中間調までの信号で作像部の階調γを合わせることを特徴とする。
３．また、本発明の画像形成装置は、さらに、作像部でのトナー付着量を所定の範囲にするための付着量調整動作を所定のタイミングで自動し、調整動作が失敗していた色の調整動作が成功してベタ部の画像濃度が所定の範囲に入ったときに、作像部の階調γを合わせる調整を行なうことを特徴とする。

以上説明したように、本発明の画像形成装置は、１色或いは複数色のベタ部の画像濃度が低くて所定の範囲に入らないときに補正を加えて自動階調補正を行なうので、プロセスコントロールが失敗したときでも、ある程度階調補正を行ない、その色を使用していない画像では色が変化しないようにすることができる。さらに、ベタ部の画像濃度が所定の調整範囲に入っている色のみで階調γを合わせる調整を行ない、ベタ部の画像濃度が所定の範囲に入ってない色は、中間調までの信号を前記の調整された階調γに合わせるので、その色の濃度が高い画像を使用しない場合には、所望の色と変わらない画像を得ることができる。さらに、調整動作が失敗していた色の調整動作が成功してベタ部の画像濃度が所定の範囲に入ったときに、その色は、補正の前に行った自動階調補正時の階調タγに戻すので、その色の濃度が高くなり過ぎないようにすることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。フルカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置には、１つの感光体の周りに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写して転写紙にカラー画像を記録するいわゆる１ドラム型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写して転写紙に合成カラー画像を記録するいわゆるタンデム型のものとがある。１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者には、感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するので、画像形成の高速化には困難である欠点があり、後者には、逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易である利点がある。最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピード要求が望まれることから、タンデム型が注目されてきている。

タンデム型の画像形成装置には、各感光体上の画像を転写装置により、搬送ベルトで搬送する転写紙に順次転写する直接転写方式のものと、各感光体上の画像を１次転写部でいったん中間転写体である中間転写ベルト１０に順次転写して後、その中間転写体上の画像を２次転写部で転写紙に一括転写する間接転写方式のものとがある。
直接転写方式のものと間接転写方式のものとを比較すると、前者は転写紙搬送方向に大型化する欠点がある。これに対し、後者は２次転写位置を比較的自由に設置することができ、小型化が可能となる利点がある。以上のようなことから、最近は、タンデム型画像形成装置の中の特に間接転写方式のものが注目されてきている。

本発明の画像形成装置について、具体的に説明する。
図１、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図中符号１００は複写装置本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
複写装置本体１００には、潜像担持体としての感光体４０の周囲に帯電、現像、クリーニング等の電子写真プロセスを実行する各手段を備えた作像部１８を、４つ並列に備えられている。作像部１８の上部には、画像情報に基づいて感光体４０をレーザー光により露光し潜像を形成する露光装置２１が設けられている。また、作像部１８の各感光体４０と対向する位置には、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０を介して感光体４０と相対する位置には、感光体４０上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト１０に転写する一次転写手段６２が配置されている。
また、中間転写ベルト１０の下方には、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像を、給紙テーブル２００より搬送されてくる転写紙に一括転写する二次転写装置２２が配置されている。二次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである二次転写ベルト２４を掛け渡して構成され、中間転写ベルト１０を介して支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙に転写する。二次転写装置２２の脇には、転写紙上の画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
上述した二次転写装置２２は、画像転写後の転写紙をこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、二次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、二次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム作像部１８と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する反転装置２８を備える。

作像部１８の現像装置４４には、上記のトナーを含んだ現像剤を用いる。現像装置４４は、現像剤担持体が現像剤を担持、搬送して、感光体４０との対向位置において交互電界を印加して感光体４０上の潜像を現像する。交互電界を印加することで現像剤を活性化させ、トナーの帯電量分布をより狭くすることができ、現像性を向上させることができる。
なお、本発明の作像部１８は、定着部材としての定着ローラ及び加圧ローラとを備えた定着装置２５を使用する。記録紙上のトナーは、定着装置２５における定着ローラと加圧ローラのニップ内で熱と圧力を受け、この熱によりトナーが溶融状態となって、粘度及び弾性が低下すると同時に、圧力を受けることで記録紙上に広がり、定着される。

また、上記現像装置４４は、感光体４０と共に一体に支持され、画像形成装置本体に対し着脱自在に形成されるプロセスカートリッジとすることができる。このプロセスカートリッジは、この他に帯電手段、クリーニング手段を含んで構成してもよい。

上記の画像形成装置の動作は以下の通りである。
初めに、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする、または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第一走行体３３および第二走行体３４を走行する。そして、第一走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体３４に向け、第二走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４、１５、１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の作像部１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と二次転写装置２２との間にシートを送り込み、二次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、二次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置１００による再度の画像形成に備える。

画像形成装置１では、上述のような動作を繰り返して画像形成動作を行なう。図２は、画像形成装置の主要な構成を示す概略図である。この画像形成動作は、経時、環境変動等で画像濃度や階調性が変動する。この画像濃度、階調性の変動に対しては、通常作像部１８での現像によるトナー付着量を調整する調整動作を行なう。フルカラー画像形成装置１では、４つの作像部１８でのユニット差があると、トナー像の色が変化するので、ユニット差も少なくするようにプロセスコントロールを行なうことになる。
例えば、プロセスコントロールとしては、各々の現像装置４内の現像剤のトナー濃度をトナー濃度センサ１７で検知し、またプロセスコントロール動作時に濃度の異なるパッチパターンを形成し、中間転写ベルト１０上のパッチパターンのトナー付着量を読取部１７であるトナー付着量センサで検知する。このトナー付着量センサは、通常光学センサを用いることができる。検知した中間転写ベルト１０上のトナー付着量及びトナー濃度から、所定の画像濃度や階調性になるように、トナー濃度等の現像剤条件や現像バイアス、レーザダイオードでの書き込み光量等のプロセス条件を調整する。トナー濃度は、トナー補給動作の制御をすることにより調整する。
このような調整動作により、作像部でのトナー付着量や階調性を所定の範囲に保つことができる。

また、作像部１８と読取部１７を持つ画像形成装置１では、読取部１７での読み取り信号のばらつきもあり、原稿との濃度や色及び階調性を合わせるために、以下に説明する自動階調補正という動作を行なう。作像部１８で、内部パターンとして、あらかじめ適正な階調γを持っている階調性パターンをプリントし、プリントされた階調性パターンを読取部１７で読み取る。この読み取った値を基にして、目標をなる階調性に近づくように、画像処理での階調処理を補正する。

このようなプロセスコントロールと自動階調補正を行なうことにより、作像部１８の経時、環境変動があってもコピー画像の変動を少なくすることができる。しかし、何らかの異常によりプロセスコントロールが失敗することがある。例えば、光学式センサの付着量検知センサの光学窓が、トナーで汚れて正しい検知ができなくなったときは正常なプロセスコントロールができなくなる。このようにプロセスコントロールができなくなったときに、通常の自動階調補正を行っても、所望の階調性にはできなくなる。そのため、従来は、自動階調補正を実行しても満足する結果が得られないと判断した場合に、自動階調補正機能における内部パターンの出力を禁止させることにより、ユーザに無駄な作業をさせたり、無駄にトナーを消費することを防いでいる。

しかし、プロセスコントロールが失敗したときでも、全部の色が失敗したわけではなく、１色のみ失敗したような場合が多い。このようなときに自動階調補正を行なわないと、その失敗した色を使わないような原稿を用いた場合でも、色の変化を補正できない。そこで、１色又は複数色の画像濃度が所定の調整範囲に入らなくてプロセスコントロールが失敗したときでも、ある程度階調補正を行ない、その色を使用していない画像では色が変化させないようにすることができる。

図３は、画像形成装置が内部パターンとして有する階調性パターンを示す模式図である。画像形成装置１で、図３に示すように、トナー付着量センサを１個のみで階調性パターンを検知する構成(ａ)、２個用いて検知する構成(ｂ)、４個用いて検知する構成(ｃ)があり、そのときに中間転写体上に階調性パターンを形成する。
１個のセンサで検知する構成の方が低コストにできるが、図３からわかるように中間転写体上のパターン形成には時間がかかる。プロセスコントロール動作時には、現像バイアスやレーザダイオードの光量を変えながら何度もパターン形成及び付着量検知を行なうので、１回のパターン形成での時間差は少なくても、合計では数秒から１０秒以上動作時間が長くなってしまう。
近年、ユーザがプリントするのを待つ時間を短くしたいという要望が強く、４個にセンサを用いた方がプロセスコントロールの動作時間を短くできる。４個のセンサを用いているので、１個のセンサのみ光学窓がトナーで汚れてうまく検知できなくなるというようなことも起きるので、１色のみプロセスコントロールで所定の付着量に調整できないことが発生する。このように、１色のみプロセスコントロールが失敗したとき、自動階調補正を行なうための階調性パターンを出力すると、例えば、図４のような画像濃度になる可能性がある。図４は、入力信号と出力画像濃度との関係を示すグラフである。ここではマゼンタのベタ画像濃度が環境変動等により低下して、規格下限より低い状態になっている。この状態で階調処理のパラメータを変えることにより、ブラックとシアンとイエローはベタ画像濃度を規格内にして階調性を合わせることができるが、マゼンタはベタ画像濃度を規格内にして階調性を合わせることはできない。
しかし、ユーザが必ずマゼンタ濃度の高い画像を使用するとは限らないので、ブラックとシアンとイエローの階調性を合わせ、マゼンタはハイライト部から中間調までの階調性が合う濃度までの信号を補正する。このように補正することによって、マゼンタ濃度の高い画像を使用しない画像では所望の色と変わらない画像を得ることができる。自動階調補正を行なわないと、マゼンタ濃度の高い画像を使用していない画像でも、所望の色と変わってしまうことになる。

次に、プロセスコントロールが失敗するのは、前記のようにトナー付着量センサの光学窓が汚れて正常な検知ができなくなるような場合の他にも様々な原因があり、例えば何らかの原因で現像剤のトナー濃度が低下し、バイアスによる調整ではベタ濃度の規格下限より高くできないようなときがある。このようなときに自動階調補正を行ない、前記のような補正を行った後にトナー濃度が上がって、プロセスコントロールにより所定のベタ濃度の範囲内になった場合、その色の濃度が逆に高くなってしまう。そのとき再び自動階調補正を行なえば問題ない。また、自動階調補正を行なわなくても、補正の前に行なった自動階調補正時の作像部の階調γに戻すことにより、その色の濃度が高くなり過ぎないようにすることができる。

本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 画像形成装置の主要な構成を示す概略図である。 画像形成装置が内部パターンとして有する階調性パターンを示す模式図である。 入力信号と出力画像濃度との関係を示すグラフである。

符号の説明

４ 現像装置
１０ 中間転写ベルト（中間転写体）
１７ 読取部
１８ 作像部
２１ 露光装置
２２ 二次転写装置
２５ 定着装置
４０ 感光体（潜像担持体）
６２ 一次転写手段
１００ 複写装置本体
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ
４００ 原稿自動搬送装置

Claims (3)

1. 少なくとも４色のカラー画像を出力する作像部と
   カラー画像を読み取る読取部と を備え、
   前記作像部で記録出力された各色単色のグラデーションを前記読取部で読み取って、作像部の階調γを補正する画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、１色又は複数色のベタ部の画像濃度が低くて所定の範囲に入らないときに、補正を加えて調整する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、ベタ部の画像濃度が所定の調整範囲に入っている色のみで作像部の階調γを合わせる調整を行ない、
   ベタ部の画像濃度が所定の範囲に入ってない色は、中間調までの信号で作像部の階調γを合わせる
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、作像部でのトナー付着量を所定の範囲にするための付着量調整動作を所定のタイミングで自動実行し、
   調整動作が失敗していた色の調整動作が成功してベタ部の画像濃度が所定の範囲に入ったときに、作像部の階調γを合わせる調整を行なう
   ことを特徴とする画像形成装置。

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