JP2016142858A - 画像形成装置、制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】検出部で検出する検出用パターン画像を構成する単位画像が小さい場合であっても、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなるのを抑えることを目的とする。
【解決手段】画像形成装置は、感光体に単位画像を配列したパターン画像を形成する画像形成部と、パターン画像に光を照射して反射光を検出する検出部と、制御部と、を備える。制御部は、画像形成部を制御することで、印字時に使用する印字用パターン画像および検出部によって検出される検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７を感光体に形成可能である。所定の大きさよりも小さい第１単位画像Ｇ１が配列された第１印字用パターン画像は、所定面積当たりに所定数の第１単位画像Ｇ１が互いに離れて配置され、第１印字用パターン画像に対応する第１検出用パターン画像Ｄ１は、所定面積当たりに所定数よりも多い第１単位画像Ｇ１が互いに離れて配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体に印字用パターン画像または検出用パターン画像を形成するための制御部を備えた画像形成装置と、前記制御部による制御方法と、前記制御部を動作させるためのプログラムに関する。

従来、異なる階調の複数の濃度パッチを感光ドラムに形成し、感光ドラムに形成した各濃度パッチを光センサで検出した結果に基づいて、各濃度パッチのそれぞれの階調特性を補正するものが知られている（特許文献１参照）。この技術では、光センサで検出する検出用パターン画像を光センサで検出した結果に基づいて、印刷の対象となる画像データの階調特性を補正している。また、この技術では、低階調域の検出用パターン画像は、複数の孤立した単位画像からなり、濃度が高くなるほど、単位画像の大きさが大きくなっている。

特開２００５−３３１６５８号公報

しかしながら、従来技術では、低階調域の検出用パターン画像を感光体に形成する場合には、感光体の地に対して単位画像が小さくなるため、光センサでの検出時にＳ／Ｎ比が小さくなるといった問題があった。

そこで、本発明は、光センサ等の検出部で検出する検出用パターン画像を構成する単位画像が小さい場合であっても、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなるのを抑えることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体に単位画像を配列したパターン画像を形成する画像形成部と、前記パターン画像に光を照射して反射光を検出する検出部と、制御部と、を備える。
前記制御部は、前記画像形成部を制御することで、印字時に使用する印字用パターン画像および前記検出部によって検出される検出用パターン画像を前記感光体に形成可能である。
所定の大きさよりも小さい第１単位画像が配列された第１印字用パターン画像は、所定面積当たりに所定数の前記第１単位画像が互いに離れて配置され、前記第１印字用パターン画像に対応する第１検出用パターン画像は、所定面積当たりに前記所定数よりも多い前記第１単位画像が互いに離れて配置されている。

単位画像が所定の大きさよりも小さい第１単位画像である場合には、パターン画像が形成される媒体で反射される光がノイズになりやすく、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなりやすい。そこで、第１検出用パターン画像において第１単位画像の数を増やして媒体の面積を減らすことで、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなるのを抑えることができる。なお、第１単位画像同士を繋げて配置することでも媒体の面積を減らすことはできるが、この場合、第１単位画像の形状が変わってしまうので、第１単位画像の数と現像剤の量とが比例の関係にならない場合がある。これに対し、各第１単位画像を互いに離して配置することで、各第１単位画像の形状を同じ形状に保つことができるので、第１単位画像の数と現像剤の量とを略比例の関係にすることができ、その後の濃度補正が行いやすくなる。

また、前記した構成において、前記制御部は、印字用パターン画像に対応する検出用パターン画像を検出し、検出結果に基づいて所定の印字濃度に対応する印字用パターン画像の単位画像の大きさを変更するように構成されていてもよい。

また、前記した構成において、印字用パターン画像は、所定面積当たりに所定数の単位画像が配置され、印字濃度が大きくなる程、単位画像の大きさが大きくなるように構成されていてもよい。

また、前記した構成において、前記第１印字用パターン画像は、大きさが最も小さな最小単位画像で構成されていてもよい。

これによれば、複数の階調を表現するための印字用パターン画像のうち、最も０％に近い第１印字用パターン画像に対応して第１検出用パターン画像を設定することで、最低濃度の検出精度を向上させることができる。

また、前記した構成において、前記画像形成部は、前記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給することで、前記パターン画像を形成する現像部と、前記感光体に接触するベルトと、前記感光体上のパターン画像を前記ベルトに転写する転写部と、を備え、前記制御部は、前記印字用パターン画像を、前記感光体上に形成し、当該感光体から直接または前記ベルトを介して記録シートに転写する印字制御と、前記検出用パターン画像を、前記感光体上に形成し、当該感光体から前記ベルトに転写して、前記検出部で検出する検出制御と、を実行するように構成されていてもよい。

また、本発明に係る制御方法は、印字時に使用する印字用パターン画像と、光を利用した検出部によって検出される検出用パターン画像とを感光体に形成する画像形成部の制御方法であって、所定の大きさよりも小さい第１単位画像が配列された第１印字用パターン画像を前記感光体に形成する場合には、前記第１印字用パターン画像として、所定面積当たりに所定数の前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用い、前記第１印字用パターンに対応した第１検出用パターン画像を前記感光体に形成する場合には、前記第１検出用パターン画像として、所定面積当たりに前記所定数よりも多い前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用いる方法である。この制御方法によれば、前述した効果と同様の効果を得ることができる。

また、本発明に係るプログラムは、印字時に使用する印字用パターン画像と、光を利用した検出部によって検出される検出用パターン画像とを感光体に形成可能な画像形成部を制御する制御部を動作させるためのプログラムであって、前記制御部を、所定の大きさよりも小さい第１単位画像が配列された第１印字用パターン画像を前記感光体に形成する場合に、前記第１印字用パターン画像として、所定面積当たりに所定数の前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用いる第１手段と、前記第１印字用パターンに対応した第１検出用パターン画像を前記感光体に形成する場合に、前記第１検出用パターン画像として、所定面積当たりに前記所定数よりも多い前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用いる第２手段として機能させる。このプログラムによれば、前述した効果と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、検出部で検出する検出用パターン画像を構成する単位画像が小さい場合であっても、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなるのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 制御部などを示す構成図である。 印字用パターン画像を示す図である。 検出用パターン画像を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 印字濃度と露光濃度との関係を示す図（ａ）と、図（ａ）の低濃度域を拡大して示す拡大図（ｂ）である。 印字用パターン画像および検出用パターン画像の変形例１を示す図（ａ），（ｂ）である。 印字用パターン画像および検出用パターン画像の変形例２を示す図（ａ），（ｂ）である。 印字用パターン画像および検出用パターン画像の変形例３を示す図（ａ），（ｂ）である。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

図１に示すように、カラープリンタ１は、筐体１０内に、給紙部２０と、画像形成部３０と、制御部１００とを主に備えている。筐体１０の上側には、後側を支点として上下に回動可能に構成された、筐体１０の上部を開閉するアッパーカバー１２が設けられている。筐体１０内には、筐体１０内の温度を検出する温度センサ１０３が設けられている。

給紙部２０は、筐体１０内の下部に設けられ、記録シートの一例としての用紙Ｓを収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｓを画像形成部３０に供給する供給機構２２とを備えている。供給機構２２は、ピックアップローラ２３と、分離ローラ２４と、分離パッド２５と、紙粉取りローラ２６と、レジストレーションローラ２７とを備えている。

給紙部２０では、給紙トレイ２１内の用紙Ｓがピックアップローラ２３により送り出された後、分離ローラ２４と分離パッド２５との間で用紙Ｓが１枚ずつに分離される。その後、用紙Ｓは、紙粉取りローラ２６で紙粉が除去され、回転が停止した状態のレジストレーションローラ２７によって先端位置が規制された後、レジストレーションローラ２７が回転することで画像形成部３０に供給される。

画像形成部３０は、露光部の一例としての４つのＬＥＤユニット４０と、４つのプロセスカートリッジ５０と、転写ユニット７０と、定着ユニット８０とを備えている。

ＬＥＤユニット４０は、感光体の一例としての感光体ドラム５１の上方に対向して配置され、その下端に左右方向に配列された図示しない複数のＬＥＤ(Light Emitting Diode)を備えている。このＬＥＤユニット４０は、画像データに基づいて発光部が明滅することで、感光体ドラム５１の表面を露光する。

プロセスカートリッジ５０は、アッパーカバー１２と給紙トレイ２１との間で前後方向に並んで配置されており、アッパーカバー１２が開かれた状態において筐体１０に対し着脱可能となっている。各プロセスカートリッジ５０は、感光体ドラム５１と、帯電器５２と、現像ローラ５３と、供給ローラ５４と、層厚規制ブレード５５と、現像剤の一例としての正帯電性のトナーを収容するトナー収容部５６とを備えている。ここで、現像ローラ５３、供給ローラ５４、層厚規制ブレード５５およびトナー収容部５６は、現像部に相当する。

転写ユニット７０は、給紙部２０とプロセスカートリッジ５０との間に設けられ、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、無端状のベルトからなる搬送ベルト７３と、転写部の一例としての４つの転写ローラ７４と、検出部の一例としてのパッチ検出センサ７５とを備えている。搬送ベルト７３は、駆動ローラ７１と従動ローラ７２との間に張設され、外側の面が各感光体ドラム５１に接触しており、その内側には各転写ローラ７４が各感光体ドラム５１との間で搬送ベルト７３を挟持するように配置されている。

パッチ検出センサ７５は、搬送ベルト７３上に形成される濃度補正のためのパッチを検出するセンサであり、搬送ベルト７３の後部に対向して配置されている。このようなパッチ検出センサ７５は、ＬＥＤなどの発光素子と、フォトトランジスタなどの受光素子とを備えた光反射型のセンサであり、パッチに光を照射して反射光を検出している。言い換えると、パッチ検出センサ７５は、感光体ドラム５１上に形成されたテスト用の静電潜像にトナーが供給されることによって形成されるトナー像、つまりパッチを、搬送ベルト７３を介して検出している。

定着ユニット８０は、プロセスカートリッジ５０および転写ユニット７０の後方に設けられ、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に対向して配置されて加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを備えている。

このように構成される画像形成部３０では、まず、各感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、各ＬＥＤユニット４０から照射されるＬＥＤ光により露光される。これにより、各感光体ドラム５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

また、トナー収容部５６内のトナーが、供給ローラ５４の回転により現像ローラ５３に供給され、現像ローラ５３の回転により現像ローラ５３と層厚規制ブレード５５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ５３上に担持される。

現像ローラ５３上に担持されたトナーは、現像ローラ５３が感光体ドラム５１に対向して接触するときに、感光体ドラム５１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、感光体ドラム５１上でトナーが選択的に担持されて静電潜像が可視像化され、トナー像が形成される。

次に、搬送ベルト７３上に供給された用紙Ｓが各感光体ドラム５１と各転写ローラ７４との間を通過することで、各感光体ドラム５１上に形成されたトナー像が用紙Ｓ上に転写される。そして、用紙Ｓが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過することで、用紙Ｓ上に転写されたトナー像が熱定着される。

また、パッチの印字濃度を検出する場合には、後で詳述する検出用パターン画像を用いて感光体ドラム５１の表面にテスト用の静電潜像が形成された後、当該テスト用の静電潜像に現像ローラ５３からトナーが供給されることで、感光体ドラム５１上にパッチが形成される。感光体ドラム５１に形成されたパッチは、転写ローラ７４によって搬送ベルト７３上に転写された後、パッチ検出センサ７５によって印字濃度、詳しくはパッチの印字濃度に対応した反射光が検出される。なお、以下の説明においては、前述したパッチの印字濃度を検出するための検出制御を、パッチ検査とも称する。

定着ユニット８０の後方には搬送ローラ１５が設けられ、上方には排出ローラ１６が設けられている。定着ユニット８０から排出された用紙Ｓは、搬送ローラ１５および排出ローラ１６によって筐体１０の外部に排出されて排紙トレイ１３に蓄積される。

次に、制御部１００について詳細に説明する。
制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、図２に示すように、外部のコンピュータＰＣから出力されてくる印字ジョブと、各センサ１０３，７５から出力されてくる情報と、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムやデータに基づいて各種演算処理を行うことによって、制御を実行する。具体的に、制御部１００は、第１手段の一例としての印字制御部１１０と、第２手段の一例としての濃度補正部１２０と、記憶部１３０とを備えている。言い換えると、制御部１００は、記憶部１３０に記憶されているプログラムに基づいて動作することで、印字制御部１１０および濃度補正部１２０として機能している。

印字制御部１１０は、コンピュータＰＣから出力されてくる印字ジョブに基づいて、用紙Ｓに画像を形成する印字制御を実行する機能を有している。詳しくは、印字制御部１１０は、印字制御を実行する際において、用紙Ｓの所定部分を印字する場合には、この所定部分の印字濃度が所望の濃度となるように、図３に例示するような、異なる露光濃度に対応した複数の印字用パターン画像の中から１つの印字用パターン画像を選択する。

ここで、印字濃度とは、用紙Ｓ上の所定面積に対するトナーの密度をいい、露光濃度とは、標準的な条件において、ある印字濃度に対応する感光体ドラム５１上の露光パターンに対応付けられたものをいう。なお、印字用パターン画像は、感光体ドラム５１や用紙Ｓなどに実際に形成されたトナー画像を意味する他、このトナー画像を形成するための露光パターンをも意味する。つまり、印字用パターン画像は、下地部分に対するドットの配列を意味し、例えば、下地部分が用紙である場合にはトナーの配列を意味し、下地部分が感光体ドラム５１の非露光部分である場合には露光部分の配列を意味する。なお、後述する検出用パターン画像も同様である。

印字制御部１１０は、前述したように複数の印字用パターン画像の中から１つの印字用パターン画像を選択した後、当該印字用パターン画像を用いて露光・現像を行うことで、感光体ドラム５１上に当該印字用パターン画像を形成する。

なお、各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７は、露光濃度５，１０，２０，４０，６０，８０，１００％に対応づけられた状態で、予め記憶部１３０に記憶されている。ここで、図３では、各露光濃度５，１０，２０，４０，６０，８０，１００％に対応した印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７を例示しているが、実際には、これ以外の露光濃度、例えば９０％などの露光濃度に対応した印字用パターン画像も予め記憶部１３０に記憶されている。なお、各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７の詳細については、後述する。

濃度補正部１２０は、パッチ検出センサ７５での検出結果に基づいて現像バイアスを補正する現像バイアス補正と、パッチ検出センサ７５での検出結果に基づいて印字濃度と露光濃度の関係を補正するγ補正とを実行する機能を有している。詳しくは、濃度補正部１２０は、後で詳述する各種条件に基づいて、現像バイアス補正のみを行うモードと、現像バイアス補正とγ補正の両方を行うモードとを実行可能となっている。

現像バイアス補正において、濃度補正部１２０は、露光濃度５０％に対応した印字用パターン画像よりも画素の粗いパターン画像と、２種類の現像バイアスを用いて、前述したパッチ検査を行う。詳しくは、濃度補正部１２０は、画素の粗いパターン画像を用いて感光体ドラム５１上に２つの静電潜像を形成し、２つの静電潜像に対して２種類の現像バイアスでそれぞれ現像を行うことで、感光体ドラム５１上に２種類の印字濃度のパッチを形成する。その後、濃度補正部１２０は、各パッチを感光体ドラム５１から搬送ベルト７３に転写し、搬送ベルト７３上の各パッチをパッチ検出センサ７５で検出する。そして、濃度補正部１２０は、パッチ検出センサ７５で検出した各パッチからの反射光の強度を印字濃度に換算し、２種類の印字濃度と２種類の現像バイアスとに基づいて正規の印字濃度に対応する現像バイアスを算出し、当該現像バイアスを前回の現像バイアスに上書きする。

γ補正において、濃度補正部１２０は、各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７に対応した各検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７（図４参照）を用いて、パッチ検査を行う。ここで、各検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７は、露光濃度５，１０，２０，４０，６０，８０，１００％に対応づけられた状態で、予め記憶部１３０に記憶されている。

γ補正を詳しく説明すると、γ補正において、濃度補正部１２０は、露光濃度５，１０，２０，４０，６０，８０，１００％に対応した各検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７を用いて感光体ドラム５１上に７つの静電潜像を形成し、各静電潜像に対して、そのときに設定されている現像バイアスで現像を行うことで、７種類の印字濃度のパッチを形成する。その後、濃度補正部１２０は、感光体ドラム５１から搬送ベルト７３に転写された各パッチをパッチ検出センサ７５で検出し、各パッチからの反射光の強度をそれぞれ印字濃度に換算する。そして、濃度補正部１２０は、算出した各印字濃度を、それぞれ対応する露光濃度と比較し、比較した印字濃度と露光濃度が異なる場合には、印字濃度と露光濃度の関係を補正する。なお、この補正の詳細は、後で説明する。

次に、各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７と各検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７について詳細に説明する。

図３に示すように、露光濃度５％に対応した第１印字用パターン画像Ｐ１は、露光濃度５％に対応した印字用パターンから８×８マスを切り出したものである。第１印字用パターン画像Ｐ１は、４個の第１単位画像Ｇ１が１６マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。ここで、第１印字用パターン画像Ｐ１の１マス当たりのドット密度は、例えば１５０ｄｐｉとすることができる。

詳しくは、第１印字用パターン画像Ｐ１に含まれる４個の第１単位画像Ｇ１は、それぞれ、主走査方向、つまり図示左右方向において第１主走査方向ピッチＰｍ１だけ離れて配列され、副走査方向、つまり図示上下方向において、第１副走査方向ピッチＰｃ１だけ離れて配列されている。ここで、各ピッチＰｍ１，Ｐｃ１は、同じ長さ、詳しくは４マス分の長さとなっている。

第１単位画像Ｇ１は、主走査方向の長さが副走査方向の長さより短く、副走査方向に長い長方形状となっている。第１単位画像Ｇ１は、後述する他の単位画像Ｇ２〜Ｇ７よりも小さい単位画像、詳しくは、本実施形態においては、大きさが最も小さな最小単位画像となっている。

露光濃度１０％に対応した第２印字用パターン画像Ｐ２は、４個の第２単位画像Ｇ２が１６マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。各第２単位画像Ｇ２の主走査方向または副走査方向におけるピッチは、前述したピッチＰｍ１，Ｐｃ１と同じピッチとなっている。第２単位画像Ｇ２は、１マスを埋めるような形状となっており、その大きさが、第１単位画像Ｇ１よりも大きくなっている。

露光濃度２０％に対応した第３印字用パターン画像Ｐ３は、４個の第３単位画像Ｇ３が１６マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。各第３単位画像Ｇ３の主走査方向または副走査方向におけるピッチは、前述したピッチＰｍ１，Ｐｃ１と同じピッチとなっている。第３単位画像Ｇ３は、互いに隣接する略４マスを埋めるような形状となっており、その大きさが、第２単位画像Ｇ２よりも大きくなっている。

露光濃度４０％に対応した第４印字用パターン画像Ｐ４は、４個の第４単位画像Ｇ４が１６マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。各第４単位画像Ｇ４の主走査方向または副走査方向におけるピッチは、前述したピッチＰｍ１，Ｐｃ１と同じピッチとなっている。第４単位画像Ｇ４は、互いに隣接する６マスを埋めるような形状となっており、その大きさが、第３単位画像Ｇ３よりも大きくなっている。

露光濃度６０％に対応した第５印字用パターン画像Ｐ５は、４個の第５単位画像Ｇ５が１６マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。各第５単位画像Ｇ５の主走査方向または副走査方向におけるピッチは、前述したピッチＰｍ１，Ｐｃ１と同じピッチとなっている。第５単位画像Ｇ５は、互いに隣接する７マスを埋めるような形状となっており、その大きさが、第４単位画像Ｇ４よりも大きくなっている。

露光濃度８０％に対応した第６印字用パターン画像Ｐ６は、１個の第６単位画像Ｇ６を有した構成となっている。第６単位画像Ｇ６は、第５単位画像Ｇ５を主走査方向と副走査方向とに１マス分延ばして互いに接続させたような形状となっており、その大きさが、第５単位画像Ｇ５よりも大きくなっている。

露光濃度１００％に対応した第７印字用パターン画像Ｐ７は、１個の第７単位画像Ｇ７を有した構成となっている。第７単位画像Ｇ７は、６４のすべてのマスを埋めるような形状となっており、その大きさが、第６単位画像Ｇ６よりも大きくなっている。

以上のように、各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７は、露光濃度が大きくなる程、単位画像Ｇ１〜Ｇ７の大きさが大きくなっている。言い換えると、各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７は、印字濃度が大きくなる程、単位画像Ｇ１〜Ｇ７の大きさが大きくなっている。

図４に示すように、露光濃度５％に対応した第１検出用パターン画像Ｄ１は、第１印字用パターン画像Ｐ１に対応するパターン画像であり、露光濃度５％に対応した検出用パターンから８×８マスを切り出したものである。第１検出用パターン画像Ｄ１は、１２個の第１単位画像Ｇ１が７．５マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。すなわち、第１検出用パターン画像Ｄ１は、第１印字用パターン画像Ｐ１と同じ第１単位画像Ｇ１を有し、第１単位画像Ｇ１の数が、第１印字用パターン画像Ｐ１における第１単位画像Ｇ１の数よりも多くなっている。

詳しくは、１２個の第１単位画像Ｇ１は、それぞれ、主走査方向において、第１主走査方向ピッチＰｍ１（図３参照）よりも小さな第２主走査方向ピッチＰｍ２だけ離れて配列され、副走査方向において、第１副走査方向ピッチＰｃ１（図３参照）よりも小さな第２副走査方向ピッチＰｃ２だけ離れて配列されている。ここで、第２主走査方向ピッチＰｍ２は、略２マス半の長さとなっており、第２副走査方向ピッチＰｃ２は、略３マス分の長さとなっている。

なお、このような第１印字用パターン画像Ｐ１よりも第１単位画像Ｇ１の数が多い第１検出用パターン画像Ｄ１をパッチ検出センサ７５で検出する際には、パッチ検出センサ７５で検出した信号の強度は、仮に第１印字用パターン画像Ｐ１を検出したときの信号の強度よりも大きくなる。そのため、前述した濃度補正部１２０は、第１検出用パターン画像Ｄ１を正確に検出したときの第１信号強度Ｂ１と、第１印字用パターン画像Ｐ１を正確に検出したときの第２信号強度Ｂ２とを関連付ける関数などを用いて、第１信号強度Ｂ１を第２信号強度Ｂ２に戻すような補正を実行する。具体的には、例えば、第１検出用パターン画像Ｄ１を検出したときの信号強度に対して、Ｂ２／Ｂ１を乗算することで、第１印字用パターン画像Ｐ１に対応する信号強度を得ることができる。なお、このような信号強度の補正は、単位画像の数が印字用パターン画像と検出用パターン画像とで異なる場合に実行される。

露光濃度１０％に対応した第２検出用パターン画像Ｄ２は、第２印字用パターン画像Ｐ２に対応するパターン画像であり、９個の第２単位画像Ｇ２が９マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。すなわち、第２検出用パターン画像Ｄ２は、第２印字用パターン画像Ｐ２と同じ第２単位画像Ｇ２を有し、第２単位画像Ｇ２の数が、第２印字用パターン画像Ｐ２における第２単位画像Ｇ２の数よりも多くなっている。

詳しくは、９個の第２単位画像Ｇ２は、それぞれ、主走査方向において、第１主走査方向ピッチＰｍ１（図３参照）よりも小さく、かつ、第２主走査方向ピッチＰｍ２よりも大きな第３主走査方向ピッチＰｍ３だけ離れて配列され、副走査方向において、前述した第２副走査方向ピッチＰｃ２だけ離れて配列されている。ここで、第３主走査方向ピッチＰｍ３は、略３マス分の長さとなっている。

露光濃度２０％以上の各露光濃度に対応した検出用パターン画像Ｄ３〜Ｄ７は、それぞれ対応する露光濃度の印字用パターン画像Ｐ３〜Ｐ７と同様のパターン画像となっている。

記憶部１３０は、前述した各印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７および各検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７を記憶する他、制御に用いる各種閾値や、印字制御部１１０および濃度補正部１２０を動作させるためのプログラムなどを記憶している。

次に、制御部１００の動作について詳細に説明する。
図５に示すように、制御部１００は、まず、印字指令があるか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印字指令があると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、温度センサ１０３によって温度を検出し（Ｓ２）、今回検出した温度と前回検出した温度との差が所定値以上か否かを判断することで、前回の印字制御からの温度変化が大きいか否かを判断する（Ｓ３）。

ステップＳ３において温度変化が大きいと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、現像バイアス補正を実行する（Ｓ４）。ステップＳ４の後、または、ステップＳ３においてＮｏと判断した後、制御部１００は、印字用パターン画像を用いて印字制御を実行する（Ｓ５）。

詳しくは、ステップＳ５において、制御部１００は、用紙Ｓの所定部分を印字する場合には、印字指令で指示されている所定部分の印字濃度に対応した露光濃度の印字用パターン画像を選択し、選択した印字用パターン画像を用いて印字制御を実行する。例えば、印字指令で指示されている所定部分の印字濃度が２０％であるときには、制御部１００は、露光濃度２０％に対応した第３印字用パターン画像Ｐ３を選択し、この第３印字用パターン画像Ｐ３を用いて所定部分の印字を行う。ステップＳ５の後、つまり印字制御が終了した後、制御部１００は、本制御を終了する。

ステップＳ１において印字指令がないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、プロセスカートリッジ５０が交換されたか否かを判断する（Ｓ６）。ステップＳ６においてプロセスカートリッジ５０が交換されていないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、ユーザによる印字濃度の補正指令がなされたか否かを判断する（Ｓ７）。ここで、ユーザによる印字濃度の補正指令は、例えば、ユーザがコンピュータＰＣを操作することでコンピュータＰＣから出力される補正指令であってもよいし、ユーザがカラープリンタ１に設けられる図示せぬ操作パネルを操作することによって操作パネルから出力される補正指令であってもよい。

ステップＳ７において補正指令がないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部１００は、本制御を終了する。ステップＳ７において補正指令があると判断した場合や（Ｙｅｓ）、ステップＳ６においてプロセスカートリッジ５０の交換があったと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部１００は、現像バイアス補正を実行する（Ｓ８）。ステップＳ８の後、制御部１００は、７種類の露光濃度５〜１００％に対応した７個の検出用パターン画像Ｄ１〜Ｄ７を用いて搬送ベルト７３上に７個のパッチを形成する（Ｓ９）。

ステップＳ９の後、制御部１００は、パッチ検出センサ７５を用いて各パッチの印字濃度を検出する（Ｓ１０）。ステップＳ１０の後、制御部１００は、検出した各印字濃度と各露光濃度とを比較し、検出した印字濃度と、当該印字濃度に対応する露光濃度とが異なる場合には、印字濃度と露光濃度の関係を補正して（Ｓ１１）、本制御を終了する。

ここで、ステップＳ１１において、印字濃度と露光濃度の関係の補正を過去に１回も行っていない場合には、図６（ａ）に２点鎖線で示すように、パッチの印字濃度、つまりパッチ検出センサ７５で検出した信号強度から換算した印字濃度と、露光濃度とが同じ値となっている。そして、例えば、図６（ｂ）に黒丸で示すように、露光濃度５％に対応した第１検出用パターン画像Ｄ１を用いて形成したパッチをパッチ検出センサ７５で検出することができずに、そのパッチの印字濃度が０％となってしまった場合には、制御部１００は、第１印字用パターン画像Ｐ１を印字濃度０％に対応するパターン画像として記憶し直す。

また、この際、第２検出用パターン画像Ｄ２がパッチ検出センサ７５で正確に検出されている場合には、新たに設定された露光濃度０％と露光濃度１０％との間の露光濃度を線形補間する。これにより、例えば、次回の印字制御において、印字濃度５％の印字用パターン画像を形成する場合には、印字濃度５％のラインと図の破線との交点に相当する露光濃度Ｘに対応した印字用パターン画像が選択されるので、当該印字用パターン画像により適正な印字濃度で印字することができる。

ここで、露光濃度Ｘは、露光濃度５％よりも大きな値であり、露光濃度Ｘに対応した印字用パターン画像を構成する単位画像の大きさは、露光濃度５％に対応した第１印字用パターン画像Ｐ１を構成する第１単位画像Ｇ１よりも大きい。そのため、制御部１００は、実質的に、パッチ検出センサ７５で検出した検出結果に基づいて、印字濃度５％に対応する印字用パターン画像の単位画像の大きさを、第１単位画像Ｇ１の大きさから、これよりも大きな値へと変更している。なお、露光濃度５％に対応する印字濃度が０％となったときは、印字指令で指示されている所定部分の印字濃度が０％であるときには、制御部１００は、露光濃度５％に対応した第１印字用パターン画像Ｐ１ではなく、露光濃度０％で所定部分の印字を行う。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
第１検出用パターン画像Ｄ１において第１単位画像Ｇ１の数を増やすことで、所定面積当たりの搬送ベルト７３の地の部分の面積を減らすことができるので、低濃度域において検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなるのを抑えることができる。

なお、例えば第１単位画像同士を繋げて配置することでも搬送ベルト７３の地の部分の面積を減らすことはできるが、この場合、第１単位画像の形状が変わってしまうので、第１単位画像の数とトナーの量とが比例の関係にならない場合がある。これに対し、各第１単位画像Ｇ１を互いに離して配置することで、各第１単位画像Ｇ１の形状を同じ形状に保つことができるので、第１単位画像Ｇ１の数とトナーの量とを略比例の関係にすることができ、その後の濃度補正が行いやすくなる。

具体的には、例えば、前記実施形態のような第１単位画像Ｇ１で構成される第１印字用パターン画像Ｐ１に対応する第１検出用パターン画像を、第１単位画像Ｇ１よりも大きな第２単位画像Ｇ２で構成される第２印字用パターン画像Ｐ２と同じパターン画像とした場合には、以下のような問題が生じる。

感光体ドラム５１の劣化などによって、最小の第１単位画像Ｇ１に対してはトナーが載らなくなった場合において、第１単位画像Ｇ１よりも大きな第２単位画像Ｇ２に対しては、トナーが載る場合がある。この場合、第２単位画像Ｇ２で構成される第１検出用パターン画像でパッチ検査を行っても、正常に第１検出用パターン画像が形成されるので、印字濃度と露光濃度との関係が補正されない。そのため、次の印字制御において、印字濃度５％で印字を行う場合には、第１印字用パターン画像Ｐ１が選ばれ、当該第１印字用パターン画像Ｐ１の各第１単位画像Ｇ１にトナーが載らないことにより、適正な印字を行うことができなくなる。つまり、パッチ検査ではＯＫ判定がなされるが、その後の印字制御では印字結果がＮＧとなってしまう。

これに対し、本実施形態では、第１印字用パターン画像Ｐ１と第１検出用パターン画像Ｄ１とが同じ第１単位画像Ｇ１で構成されているので、第１検出用パターン画像Ｄ１において第１単位画像Ｇ１の数が多くても、第１単位画像Ｇ１にはトナーが載らず、第１検出用パターン画像Ｄ１が正常に検出されない。その結果、印字濃度と露光濃度との関係が補正されるので、その後の印字制御を適正な印字濃度で行うことができる。つまり、本実施形態では、第１単位画像Ｇ１にトナーが載らなくなった場合には、パッチ検査でＮＧ判定を得ることができるので、その後の印字制御において良好な印字結果を得ることができる。

複数の階調を表現するための印字用パターン画像Ｐ１〜Ｐ７のうち、最も０％に近い第１印字用パターン画像Ｐ１に対して、第１単位画像Ｇ１の数を増やした第１検出用パターン画像Ｄ１を設定することで、最低の印字濃度の検出精度を向上させることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。

印字用パターン画像および検出用パターン画像は、前記実施形態に限定されず、様々なパターン画像を採用することができる。例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、印字用パターン画像Ｐ１１〜Ｐ１７と検出用パターン画像Ｄ１１〜Ｄ１７を構成してもよい。

具体的に、この形態では、第１印字用パターン画像Ｐ１１は、露光濃度５％に対応した印字用パターンから１０×８マスを切り出したものである。第１印字用パターン画像Ｐ１１は、８個の第１単位画像Ｇ１が１０マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。複数の第１単位画像Ｇ１は、第１印字用パターン画像Ｐ１１の各行または各列において、第１単位画像Ｇ１が１個のみ設けられた配置となっている。印字用パターン画像Ｐ１１〜Ｐ１７は、露光濃度が大きくなる程、単位画像が主走査方向の一方（図示右側）に向けて徐々に大きくなるように構成されている。

これに対し、第１検出用パターン画像Ｄ１１は、所定面積当たりに対して、１８個、つまり第１印字用パターン画像Ｐ１１よりも多い数の第１単位画像Ｇ１が５マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。複数の第１単位画像Ｇ１は、第１検出用パターン画像Ｄ１１の１，５，９行目に間隔を空けて４つ設けられるとともに、３，７行目に間隔を空けて３つ設けられている。３，７行目の各第１単位画像Ｇ１は、１，５，９行目の各第１単位画像Ｇ１に対して主走査方向にずれている。

第２検出用パターン画像Ｄ１２は、第２印字用パターン画像Ｐ１２よりも多い数、詳しくは１０個の第２単位画像Ｇ２を８マスに１つの割合で有し、これらの第２単位画像Ｇ２は、第２検出用パターン画像Ｄ１２の奇数行目に２つずつ配置されている。３，７行目の各第２単位画像Ｇ２は、１，５，９行目の各第２単位画像Ｇ２に対して主走査方向にずれている。

露光濃度２０％以降の検出用パターン画像Ｄ１３〜Ｄ１７は、それぞれ、露光濃度２０％以降の、対応する印字用パターン画像Ｐ１３〜Ｐ１７と同じ構造となっている。この場合であっても、露光濃度１０％以下の低濃度域において、検出用パターン画像Ｄ１１，Ｄ１２を構成する単位画像Ｇ１，Ｇ２が、印字用パターン画像Ｐ１１，Ｐ１２よりも多く、かつ、互いに離れて配置されるので、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、印字用パターン画像Ｐ２１〜Ｐ２７と検出用パターン画像Ｄ２１〜Ｄ２７を構成してもよい。

具体的に、この形態では、第１印字用パターン画像Ｐ２１は、露光濃度５％に対応した印字用パターンから６×８マスを切り出したものである。第１印字用パターン画像Ｐ２１は、２個の第１単位画像Ｇ２１が４列に１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。２個の第１単位画像Ｇ２１は、第１印字用パターン画像Ｐ２１の１列目と５列目において、１行目から６行目にわたって延びる形状に形成されている。印字用パターン画像Ｐ２１〜Ｐ２７は、露光濃度が大きくなる程、単位画像が主走査方向の一方（図示右側）に向けて徐々に大きくなるように構成されている。

これに対し、第１検出用パターン画像Ｄ２１は、所定面積当たりに対して、４個、つまり第１印字用パターン画像Ｐ２１よりも多い数の第１単位画像Ｇ２１が２．５列に１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。複数の第１単位画像Ｇ２１は、第１検出用パターン画像Ｄ２１の１，３，６，８列目に設けられている。

第２検出用パターン画像Ｄ２２は、第２印字用パターン画像Ｐ２２よりも多い数、詳しくは３個の第２単位画像Ｇ２２を２．７５列に一つの割合で有している。これらの第２単位画像Ｇ２２は、第２検出用パターン画像Ｄ２２の１列目に１つ、３列目と４列目に跨るように１つ、６列目と７列目に跨るように１つ設けられている。

露光濃度２０％以降の検出用パターン画像Ｄ２３〜Ｄ２７は、それぞれ、露光濃度２０％以降の、対応する印字用パターン画像Ｐ２３〜Ｐ２７と同じ構造となっている。この場合であっても、露光濃度１０％以下の低濃度域において、検出用パターン画像Ｄ２１，Ｄ２２を構成する単位画像Ｇ２１，Ｇ２２が、印字用パターン画像Ｐ２１，Ｐ２２よりも多く、かつ、互いに離れて配置されるので、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、印字用パターン画像Ｐ３１〜Ｐ３７と検出用パターン画像Ｄ３１〜Ｄ３７を構成してもよい。

具体的に、この形態では、第１印字用パターン画像Ｐ３１は、露光濃度５％に対応した印字用パターンから６×８マスを切り出したものである。第１印字用パターン画像Ｐ３１は、４個の第１単位画像Ｇ３１が１２マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。４個の第１単位画像Ｇ３１は、第１印字用パターン画像Ｐ３１の１行目と４行目において、主走査方向に間隔を空けて２個ずつ設けられている。印字用パターン画像Ｐ３１〜Ｐ３７は、露光濃度が大きくなる程、単位画像が副走査方向の一方（図示下側）に向けて徐々に大きくなるように構成されている。

これに対し、第１検出用パターン画像Ｄ３１は、６個、つまり第１印字用パターン画像Ｐ３１よりも多い数の第１単位画像Ｇ３１が８マスに１つの割合で互いに離れて配置された構成となっている。複数の第１単位画像Ｇ３１は、第１検出用パターン画像Ｄ３１の奇数行目において主走査方向に間隔を空けて２個ずつ設けられ、３行目の各第１単位画像Ｇ３１は、１，５行目の各第１単位画像Ｇ３１に対して主走査方向にずれている。

第２検出用パターン画像Ｄ３２は、第２印字用パターン画像Ｐ３２よりも多い数、詳しくは６個の第２単位画像Ｇ３２を９マスに１つの割合で有している。これらの第２単位画像Ｇ３２は、第２検出用パターン画像Ｄ３２の１，４，７列目に副走査方向に間隔を空けて２個ずつ設けられている。

露光濃度２０％以降の検出用パターン画像Ｄ３３〜Ｄ３７は、それぞれ、露光濃度２０％以降の、対応する印字用パターン画像Ｐ３３〜Ｐ３７と同じ構造となっている。この場合であっても、露光濃度１０％以下の低濃度域において、検出用パターン画像Ｄ３１，Ｄ３２を構成する単位画像Ｇ３１，Ｇ３２が、印字用パターン画像Ｐ３１，Ｐ３２よりも多く、かつ、互いに離れて配置されるので、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

前記実施形態では、印字用パターン画像を感光体ドラム５１から直接用紙Ｓに転写する方式を採用したが、本発明はこれに限定されず、印字用パターン画像を感光体ドラムから中間転写ベルトに転写した後、中間転写ベルト上の印字用パターン画像を用紙に転写するようにしてもよい。

前記実施形態では、感光体として感光体ドラム５１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばベルト状の感光体を採用してもよい。

前記実施形態では、搬送ベルト７３上に形成したパッチをパッチ検出センサ７５で検出するように構成したが、本発明はこれに限定されず、例えば感光体に形成したパッチをパッチ検出センサで検出するように構成してもよい。

前記実施形態では、露光部としてＬＥＤユニット４０を例示したが、本発明はこれに限定されず、露光部は、例えばレーザ光を照射するスキャナであってもよい。

前記実施形態では、転写部として転写ローラ７４を例示したが、本発明はこれに限定されず、転写部は、導電性ブラシや導電性板バネなど、転写バイアスが印加されるものであればよい。

前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙Ｓを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

前記実施形態では、カラープリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

１ カラープリンタ
３０ 画像形成部
５１ 感光体ドラム
７５ パッチ検出センサ
１００ 制御部
Ｄ１ 第１検出用パターン画像
Ｇ１ 第１単位画像
Ｐ１ 第１印字用パターン画像

Claims (7)

1. 感光体に単位画像を配列したパターン画像を形成する画像形成部と、
   前記パターン画像に光を照射して反射光を検出する検出部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記画像形成部を制御することで、印字時に使用する印字用パターン画像および前記検出部によって検出される検出用パターン画像を前記感光体に形成可能であり、
   所定の大きさよりも小さい第１単位画像が配列された第１印字用パターン画像は、所定面積当たりに所定数の前記第１単位画像が互いに離れて配置され、
   前記第１印字用パターン画像に対応する第１検出用パターン画像は、所定面積当たりに前記所定数よりも多い前記第１単位画像が互いに離れて配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、印字用パターン画像に対応する検出用パターン画像を検出し、検出結果に基づいて所定の印字濃度に対応する印字用パターン画像の単位画像の大きさを変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 印字用パターン画像は、所定面積当たりに所定数の単位画像が配置され、印字濃度が大きくなる程、単位画像の大きさが大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１印字用パターン画像は、大きさが最も小さな最小単位画像で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成部は、
   前記感光体上に静電潜像を形成する露光部と、
   前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給することで、前記パターン画像を形成する現像部と、
   前記感光体に接触するベルトと、
   前記感光体上のパターン画像を前記ベルトに転写する転写部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記印字用パターン画像を、前記感光体上に形成し、当該感光体から直接または前記ベルトを介して記録シートに転写する印字制御と、
   前記検出用パターン画像を、前記感光体上に形成し、当該感光体から前記ベルトに転写して、前記検出部で検出する検出制御と、を実行することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の画像形成装置。
6. 印字時に使用する印字用パターン画像と、光を利用した検出部によって検出される検出用パターン画像とを感光体に形成する画像形成部の制御方法であって、
   所定の大きさよりも小さい第１単位画像が配列された第１印字用パターン画像を前記感光体に形成する場合には、前記第１印字用パターン画像として、所定面積当たりに所定数の前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用い、
   前記第１印字用パターンに対応した第１検出用パターン画像を前記感光体に形成する場合には、前記第１検出用パターン画像として、所定面積当たりに前記所定数よりも多い前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用いることを特徴とする制御方法。
7. 印字時に使用する印字用パターン画像と、光を利用した検出部によって検出される検出用パターン画像とを感光体に形成可能な画像形成部を制御する制御部を動作させるためのプログラムであって、
   前記制御部を、
   所定の大きさよりも小さい第１単位画像が配列された第１印字用パターン画像を前記感光体に形成する場合に、前記第１印字用パターン画像として、所定面積当たりに所定数の前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用いる第１手段と、
   前記第１印字用パターンに対応した第１検出用パターン画像を前記感光体に形成する場合に、前記第１検出用パターン画像として、所定面積当たりに前記所定数よりも多い前記第１単位画像が互いに離れて配置されたパターン画像を用いる第２手段として機能させることを特徴とするプログラム。

Images