JP2014165772A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置において、文字・線画部分の画質を良好にしつつ、文字・線画部分についてのトナー消費量を正確に計算する。
【解決手段】 補正量調整部は、センサーにより検出されたキャリブレーション用トナーパターンの濃度を使用してキャリブレーションを行う。キャリブレーション用トナーパターンは、複数の濃度のそれぞれに対応するスクリーンパターンを有する複数のパッチ１０１−１〜１０１−８を有し、複数のパッチのうちの一部または全部（パッチ１０１−３〜１０１−８）は、濃度に応じたドット幅の線状パターンを有する。そして、補正量調整部は、センサーにより検出された濃度に基づいて、階調部に対する濃度補正量を調整するとともに、文字・線画部に対する濃度補正量を調整する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、画像データのうち、階調部分の画像データについては、ガンマ補正前の画像データの値からトナー消費量を計算し、文字・線画部分の画像データについては、ドット数からトナー消費量を計算している（例えば特許文献１参照）。

他方、ある画像形成装置は、階調部分に対して適用されるガンマ補正の特性を調整するキャリブレーションを行う。キャリブレーションでは、中間調のトナーパターンを現像し、そのトナーパターンの測定濃度に基づいてガンマ補正特性が調整される。

特開２０１２−４８０５５号公報

上述のように、階調部分に適用されるガンマ補正の特性は、キャリブレーションによって適切に調整されるが、文字・線画部分について濃度特性の調整のために別途キャリブレーションを行わない場合、装置の状態によって濃度が変動してしまい、文字・線画部分についてのトナー消費量が正確に計算されない可能性がある。

そのため、濃度センサーによって、ベタ塗りのトナーパッチの濃度を測定し、その測定濃度を考慮して、文字・線画部分についてのトナー消費量を計算することが考えられる。

例えば、その測定濃度に基づいて文字・線画部分のトナー消費量を補正することが考えられる。その場合、トナー消費量の計算は正確になるが、文字・線画部分の画質は向上しない。

また、例えば、その測定濃度に基づいて、計算上のトナー消費量に合うように処理条件（量子化の閾値など）を調整することが考えられる。その場合、トナー消費量の計算精度が向上するが、文字・線画部分の画質は低下する可能性が高い。

このように、文字・線画部分の画質を良好にしつつ、文字・線画部分についてのトナー消費量を正確に計算することは困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、文字・線画部分の画質を良好にしつつ、文字・線画部分についてのトナー消費量を正確に計算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、キャリブレーション用トナーパターンを担持する像担持体と、前記キャリブレーション用トナーパターンの濃度を検出するセンサーと、前記センサーにより検出された濃度を使用してキャリブレーションを行う補正量調整部とを備える。前記キャリブレーション用トナーパターンは、複数の濃度のそれぞれに対応するスクリーンパターンを有する複数のパッチを有し、前記複数のパッチのうちの一部または全部は、前記濃度に応じたドット幅の線状パターンを有する。そして、前記補正量調整部は、前記センサーにより検出された濃度に基づいて、階調部に対する濃度補正量を調整するとともに、文字・線画部に対する濃度補正量を調整する。

本発明によれば、キャリブレーションによって、階調部とともに、文字・線画部分の画質が良好になり、かつ、文字・線画部分についてのトナー消費量が正確に計算される。

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、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図３は、図２における演算処理装置内の処理部の詳細を説明するブロック図である。 図４は、図２における補正量調整部により使用されるキャリブレーション用トナーパターン内のパッチの例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

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。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。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、例えばアモルファスシリコン製である。

露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光線をそれぞれ照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上でそのレーザー光線を走査し、そのレーザー光線をパルス幅制御して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に走査される。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、および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）を含むレーザースキャニングユニットを有する。

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色のトナーがそれぞれ充填されるトナーカートリッジと、トナーカートリッジ内のトナーホッパーから搬送されてくるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄへ付着させる現像ユニットとを有し、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画像を形成する。トナーは、図示せぬモーターなどの駆動装置によって動作するトナー搬送部によって、トナーホッパーから現像ユニットへ搬送される。

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（中間転写体）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、中間転写ベルト４に光線を照射し、中間転写ベルト４の表面またはその表面上のトナーパターンからの反射光を検出する。例えば、センサー８は、キャリブレーションの際に、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。

つまり、キャリブレーション時には、中間転写ベルト４に、キャリブレーション用トナーパターンが担持され、センサー８により、キャリブレーション用トナーパターンにおける複数の濃度にそれぞれ対応するパッチの濃度が検出される。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２に示すように、この画像形成装置は、通信装置１１と、演算処理装置１２と、印刷装置１３とを備える。

通信装置１１は、ネットワークや周辺機器インターフェイスを介してホスト装置に接続可能であって、所定の通信プロトコルでデータ通信を行う装置である。

また、演算処理装置１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを有し、ソフトウェアおよび／またはハードウェアで、各種処理部を実現する。

この実施の形態では、演算処理装置１２により、通信処理部２１、印刷要求処理部２２、画像処理部２３、コントローラー２４、トナー消費量計算部２５、補正量調整部２６などの処理部が実現される。図３は、図２における演算処理装置１２内の処理部の詳細を説明するブロック図である。

また、印刷装置１３は、図１に示すような機械的構成で原稿画像を印刷する内部デバイスである。

通信処理部２１は、通信装置１１を制御してホスト装置などとデータ通信を実行する処理部である。例えば、通信処理部２１は、ホスト装置から印刷要求としての原稿データを受信する。

また、印刷要求処理部２２は、操作パネルに対するユーザー操作に基づく印刷要求やホスト装置から供給される印刷要求を受け付け、その要求に応じた印刷ジョブを実行させる。例えば、ホスト装置から、ＰＤＬ（Page Description Language）、ＰＤＦ（Portable Document Format）などの所定のデータ形式の原稿データが印刷要求として受信されると、印刷要求処理部２２は、その原稿データから画像データを生成する。この画像データは、ラスタライズ後のビットマップデータである。

また、画像処理部２３は、ラスタライズされた画像データにおける各画素の属性データなどから各画素の画素属性を特定し、画像データにおける文字・線画部（文字、線画などのベタ塗りの領域）および階調部（写真などの中間調を有する領域）を特定し、それらを互いに分離する。さらに、画像処理部２３は、画像データの色空間を変換する。ここでは、画像処理部２３は、ＲＧＢの画像データを、トナー色のＣＭＹＫの画像データに変換する。

画像処理部２３は、ガンマ補正部３１、スクリーン処理部３２、およびエッジ補正部３３を有する。

図３に示すように、階調部の画像データは、ガンマ補正部３１に入力される。ガンマ補正部３１は、ＣＭＹＫの各色について画像データの値とトナー濃度との関係が線形になるように画像データの中間調の値を補正する。例えば、ガンマ補正部３１は、変換テーブルを有しており、その変換テーブルを参照して、階調部の画像データを補正する。その場合、キャリブレーションでは、その変換テーブルが調整される。

スクリーン処理部３２は、ガンマ補正後の画像データに対してスクリーン処理を実行し、スクリーン処理で生成した印刷データを出力する。

エッジ補正部３３は、スムージングなどのエッジ補正処理を行う。

また、コントローラー２４は、印刷装置１３などの内部デバイスを監視および制御する。さらに、コントローラー２４は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび１次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置２ａ〜２ｄを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる。現像バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像装置３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ印加され、１次転写バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との間にそれぞれ印加される。

また、コントローラー２４は、パルス幅設定部４１を有する。

パルス幅設定部４１は、印刷データの各画素値をパルス幅変調し、各画素について露光装置２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が点灯する期間を設定する。具体的には、パルス幅設定部４１は、画素属性データに基づいて各画素が階調部および文字・線画部のいずれに属するかを特定し、階調部の画素については、スクリーン処理部３２からの印刷データを使用し、文字・線画部の画素については、エッジ補正部３３からの印刷データを使用し、その印刷データの値に応じたパルス幅（露光装置２ｉの露光パルスの幅）を設定する。

パルス幅設定部４１は、エッジ周辺の画素についての補正量を指定するためのエッジ補正テーブルを有しており、文字・線画部の画素については、エッジ補正テーブルを参照して、文字・線画部の画素については、その画素の周辺の画素値パターンなどに応じてパルス幅を補正する。

また、トナー消費量計算部２５は、印刷装置１３による印刷に伴うトナー消費量を計算する。さらに、トナー消費量計算部２５は、そのトナー消費量からトナーカートリッジ内のトナー残量を計算する。さらに、トナー消費量計算部２５は、トナー消費量やトナー残量を、図示せぬ操作パネルに表示させたり、トナー残量が少なくなったときに警告メッセージを図示せぬ操作パネルに表示させたりする。

トナー消費量計算部２５は、各画素属性について画素ごとのトナー消費量の値を例えば１ページ分積算していき、例えば式（１）に従って、複数の画素属性のそれぞれについての積算値と係数との積の和に基づいてトナー消費量を計算する。

Ｔｐ＝ａ・Ｘｐ＋ｂ・Ｙｐ ・・・（１）

ただし、Ｔｐは１ページ分の総トナー消費量であり、ａは文字・線画部についての係数であり、ｂは、階調部についての係数であり、Ｘｐは文字・線画部についての１ページ分の積算値であり、Ｙｐは階調部についての１ページ分の積算値である。

トナー消費量計算部２５は、ピクセルカウント部５１およびドットカウント部５２を有する。

ピクセルカウント部５１は、ガンマ補正前の階調部の画像データの値をカウントする。ピクセルカウント部５１は、画像データの値とトナー消費量との対応関係を示すルックアップテーブルを内蔵しており、そのルックアップテーブルを参照して、画像データの値に対応するトナー消費量を特定し、特定したトナー消費量を積算していく。

ドットカウント部５２は、パルス幅変調の直前の、文字・線画部の画像データにおけるドットをカウントする。つまり、ドットカウント部５２は、パルス幅設定部４１によるパルス幅の分解能（例えば１６階調）に対応して量子化された画像データにおけるドットをカウントする。ドットカウント部５２は、ドット数とトナー消費量との対応関係を示すルックアップテーブルを内蔵しており、そのルックアップテーブルを参照して、ドット数に対応するトナー消費量を特定し、特定したトナー消費量を積算していく。

つまり、トナー消費量計算部２５は、ピクセルカウント部５１によるカウント値に基づいて階調部のトナー消費量を特定し、ドットカウント部５２によるカウント値に基づいて文字・線画部のトナー消費量を特定する。

ここでは、トナー消費量計算部２５は、互いに異なる上述の係数ａ，ｂをピクセルカウント部５１によるカウント値Ｘｐおよびドットカウント部５２によるカウント値Ｙｐにそれぞれ適用して、階調部および文字・線画部のトナー消費量を計算する。

また、補正量調整部２６は、当該画像形成装置の起動時、前回のキャリブレーションから所定枚数の印刷が行われた時、ユーザーにより要求された時などのタイミングで、中間調の濃度補正量を調整するための階調キャリブレーションを実行する。

これにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電特性の変化などに階調特性が影響されにくく、階調部のトナー消費特性は感光体ドラム１ａ〜１ｄの帯電特性の変化などの影響を受けにくい。この実施の形態の画像形成装置では、キャリブレーションの総時間が長くなってしまうため、文字・線画部のための濃度キャリブレーションを別途行わず、階調キャリブレーションで得られる測定濃度に基づいて、文字・線画部の濃度補正量を調整する。

補正量調整部２６は、キャリブレーション用トナーパターンの印刷データをコントローラー２４に供給して、キャリブレーション用トナーパターンを現像させ、センサー８により検出されたキャリブレーション用トナーパターンの濃度を使用してキャリブレーションを行う。

キャリブレーション用トナーパターンは、複数の濃度のそれぞれに対応するスクリーンパターンを有する複数のパッチを有する。この複数のパッチのうちの一部または全部は、濃度に応じたドット幅の線状パターンを有する。

図４は、図２における補正量調整部２６により使用されるキャリブレーション用トナーパターン内のパッチの例を示す図である。

ここでいう線状パターンは、図４におけるパッチ１０１−３〜１０１〜８のようにドットが線状に連続しているパターンのことである。

つまり、図４におけるパッチ１０１−１，１０１−２のように、離散的にドットが点在するパターンは、線状パターンではない。

また、パッチ１０１−３〜１０１−８は、濃度に応じたドット幅の線状パターンを有する。つまり、各ドットの幅は、濃度が高くなるほど、長くなっている。

補正量調整部２６は、センサー８により検出された濃度に基づいて、階調部に対する濃度補正量を調整するとともに、文字・線画部に対する濃度補正量を調整する。

具体的には、補正量調整部２６は、センサー８により検出された濃度に基づいて、階調部に対するガンマ補正の補正量を調整するとともに、線状パターンを有するパッチ１０１−３〜１０１−８について検出された濃度に基づいて、文字・線画部に対するパルス幅変調におけるパルス幅の補正量を調整する。つまり、検出された濃度が高すぎれば、パルス幅が短くなるように、パルス幅の補正量が調整され、検出された濃度が低すぎれば、パルス幅が長くなるように、パルス幅の補正量が調整される。

このとき、補正量調整部２６は、文字・線画部について、エッジ部分と、エッジ部分以外とで、異なる補正量を適用するように、パルス幅の補正量を調整してもよい。

なお、上述のように、ガンマ補正やパルス幅の補正に、テーブルを使用している場合には、そのテーブル内のデータ値が調整される。

次に、上記画像形成装置のキャリブレーション時の動作について説明する。

補正量調整部２６は、上述のような所定のキャリブレーションのタイミングを検出すると、以下のキャリブレーションを実行する。

まず、補正量調整部２６は、上述のような、線状パターンを有するパッチ１０１−３〜１０１−８を含むキャリブレーション用トナーパターンの印刷データをパルス幅設定部４１に供給し、キャリブレーション用トナーパターンを感光体ドラム１ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）上にトナーで現像させ、キャリブレーション用トナーパターンのトナー画像を中間転写ベルト４へ転写させる。

そして、センサー８により、中間転写ベルト４上のキャリブレーション用トナーパターン内のパッチ１０１−１〜１０１−８の濃度が検出されると、補正量調整部２６は、すべてのパッチ１０１−１〜１０１−８の濃度を用いて、ガンマ補正部３１のガンマ補正用のテーブルを調整し、補正量調整部２６は、線状パターンを有するパッチ１０１−３〜１０１−８の濃度のみを用いて、パルス幅設定部４１のパルス幅補正用のテーブルを調整する（つまり、各濃度に対応するパルス幅が調整される）。

以上のように、上記実施の形態によれば、キャリブレーション後の印刷およびトナー消費量の計算には、キャリブレーションで調整された後のパルス幅補正用のテーブルが使用される。これにより、文字・線画部分のために別途濃度キャリブレーションを行わずに、文字・線画部分の画質が良好になり、かつ、文字・線画部分についてのトナー消費量が正確に計算される。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

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。

４ 中間転写ベルト（像担持体の一例）
８ センサー
２５ トナー消費量計算部
２６ 補正量調整部
５１ ピクセルカウント部
５２ ドットカウント部
１０１−１〜１０１−８ パッチ

Claims (8)

1. キャリブレーション用トナーパターンを担持する像担持体と、
   前記キャリブレーション用トナーパターンの濃度を検出するセンサーと、
   前記センサーにより検出された濃度を使用してキャリブレーションを行う補正量調整部とを備え、
   前記キャリブレーション用トナーパターンは、複数の濃度のそれぞれに対応するスクリーンパターンを有する複数のパッチを有し、
   前記複数のパッチのうちの一部または全部は、前記濃度に応じたドット幅の線状パターンを有し、
   前記補正量調整部は、前記センサーにより検出された濃度に基づいて、階調部に対する濃度補正量を調整するとともに、文字・線画部に対する濃度補正量を調整すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正量調整部は、前記センサーにより検出された濃度に基づいて、階調部に対するガンマ補正の補正量を調整するとともに、文字・線画部に対するパルス幅変調におけるパルス幅の補正量を調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記補正量調整部は、文字・線画部について、エッジ部分と、エッジ部分以外とで、異なる補正量を適用することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記ガンマ補正前の階調部の画像データの値をカウントするピクセルカウント部と、
   前記パルス幅変調の直前の、文字・線画部の画像データにおけるドットをカウントするドットカウント部と、
   前記ピクセルカウント部によるカウント値に基づいて階調部のトナー消費量を特定し、前記ドットカウント部によるカウント値に基づいて文字・線画部のトナー消費量を特定するトナー消費量計算部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記ピクセルカウント部は、前記画像データの値とトナー消費量との対応関係を示すルックアップテーブルを参照して、前記画像データの値に対応するトナー消費量を特定し、特定したトナー消費量を積算していくことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記ドットカウント部は、量子化後の画像データにおけるドットをカウントすることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
7. 前記トナー消費量計算部は、互いに異なる係数を前記ピクセルカウント部によるカウント値および前記ドットカウント部によるカウント値にそれぞれ適用して、階調部および文字・線画部のトナー消費量を計算することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
8. 前記補正量調整部は、当該画像形成装置の起動時、前回の前記キャリブレーションから所定枚数の印刷が行われた時、およびユーザーにより要求された時に、前記キャリブレーションを実行することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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