JP2019095491A - 画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】校正用のパッチの形状を工夫することによって簡易に色材の消費量を抑制する。【解決手段】画像形成装置は、感光体と、感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、静電潜像に基づいて感光体にトナーを付着させる現像部と、感光体からトナーが転写され、転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、校正用濃度センサを有し、中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、校正パッチの濃度を校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラムに関し、特に校正技術に関する。

従来から正確な色再現を実現するためにカラーパッチを形成し、カラーパッチをセンサで検知して、濃度調整や色ずれといった観点から画像形成プロセスを校正する技術が提案されている。カラーパッチには、色材が消費されるので、その消費量の抑制が要請されている。このような問題に対して、特許文献１は、走査方向の書き出しタイミングを正確に調整した後において、各パッチの幅を限界まで狭めることで、無駄なトナー消費量を防止する技術を提案している。一方、特許文献２は、カラーパッチとして検出パターンのパターン幅を、基準幅に色ずれ発生の要因に対応した色ずれの変動量に応じた幅を加えた幅とし、校正処理で使用されるトナーの消費を抑制することができるとしている。

特開２０１５−７５６２０号公報 特開２０１５−１９７４６９号公報

このように、従来は、カラーパッチの幅を小さくすることによってトナー消費量の抑制を図っていた。しかしながら、センサによる計測の観点から校正用のパッチを工夫することは十分に検討されていなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、校正用のパッチの形状を工夫することによって簡易に色材の消費量を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、前記静電潜像に基づいて前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、校正用濃度センサを有し、前記中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、前記校正パッチの濃度を前記校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正部とを備える。

本発明の画像形成方法は、感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部とを用い、前記静電潜像に基づいて前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、前記感光体から前記トナーを中間転写ベルトに転写し、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写工程と、前記中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、前記校正パッチの濃度を校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正工程とを備える。

本発明は、画像形成媒体上に画像を形成する画像形成装置を制御するための画像形成プログラムを提供する。前記画像形成装置は、感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、前記静電潜像に基づいて前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを前記画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、校正用濃度センサとを有し、前記画像形成プログラムは、前記校正用濃度センサを用い、前記中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、前記校正パッチの濃度を前記校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正部として前記画像形成装置を機能させる。

本発明によれば、校正用のパッチの形状を工夫することによって簡易に色材の消費量を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。 一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。 比較例及び一実施形態に係る中間転写ベルト２７上の校正パッチを示す説明図である。 一実施形態に係る校正用濃度センサ２８及び校正パッチの形状を示す説明図である。 変形例に係る校正パッチの形状及び計測濃度を示す説明図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。画像形成装置１は、制御部１０と、画像形成部２０と、記憶部４０と、画像読取部５０と、定着部８０とを備えている。画像読取部５０は、原稿から画像を読み取ってデジタルデータである画像データＩＤを生成する。

画像形成部２０は、色変換処理部２１と、ハーフトーン処理部２２と、校正用濃度センサ２８と、露光部２９と、感光体ドラム（像担持体）３０ｃ〜３０ｋと、現像部１００ｃ〜１００ｋ、帯電部２５ｃ〜２５ｋとを有している。色変換処理部２１は、ＲＧＢデータである画像データＩＤをＣＭＹＫ画像データに色変換する。ハーフトーン処理部２２は、ＣＭＹＫ画像データにハーフトーン処理を実行してＣＭＹＫのハーフトーンデータを生成する。

制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他ハードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１全体を制御する。制御部１０は、校正用濃度センサ２８とともに校正部として機能する。

記憶部４０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１０が実行する処理の制御プログラム（画像形成プログラム）やデータを記憶する。記憶部４０は、本実施形態では、さらにＣＭＹＫ階調校正用調整パッチ（単に校正パッチとも呼ばれる。）を形成するための校正用画像データＣＤを格納している。

図２は、一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１は、その筐体７０内に、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて感光体ドラム（像担持体）３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋが一列に配置されている。感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋのそれぞれに隣接して、現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋが配置されている。

感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋには、露光部２９から各色用のレーザー光Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｙ及びＬｋが照射（露光）される。この照射によって、感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋに静電潜像が形成される。現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋは、トナーを攪拌しながら、感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。これにより、現像工程が完了し、感光体ドラム３０ｃ〜３０ｋの表面に各色のトナー像が形成される。

画像形成装置１は、無端状の中間転写ベルト２７を有している。中間転写ベルト２７は、ウレタン系材料を含み、それをベースとする弾性ベルトとして構成されている。中間転写ベルト２７は、テンションローラ２４、駆動ローラ２６ａ及び従動ローラ２６ｂに張架されている。中間転写ベルト２７は、駆動ローラ２６ａの回転によって駆動方向Ｔの方向に循環駆動させられる。

感光体ドラム３０ｋの上流位置において、中間転写ベルト２７を挟んで従動ローラ２６ｂに対抗する位置にクリーニング装置２００が配置されている。クリーニング装置２００は、微細な繊維が植えられ、高速回転するファーブラシ２１０を有している。ファーブラシ２１０は、ブラシ先端の掻き取り力で中間転写ベルト２７上のトナーを機械的に除去することができる。このように、画像形成装置１は、中間転写ベルト２７に当接するファーブラシ２１０を使用するブラシクリーニング方式を採用し、使用済みのトナーを掻き取って廃棄している。

感光体ドラム３０ｋでは、ブラックのトナー像は、感光体ドラム３０ｋと一次転写ローラ２３ｋとで中間転写ベルト２７を挟み、中間転写ベルト２７が循環駆動させられることによって中間転写ベルト２７に一次転写される。この点は、シアン、イエロー、マゼンタの３色についても同様である。中間転写ベルト２７の表面には、所定のタイミングで相互に重ね合わせられるように一次転写が行われることによってフルカラートナー像が形成される。

フルカラートナー像は、その後、給紙カセット６０から供給された印刷用紙Ｐに二次転写され、定着部８０の定着ローラ対８１によって印刷用紙Ｐに定着される。校正用濃度センサ２８は、一次転写が完了し、二次転写の前のトナー像の濃度が計測できる位置に配置されている。クリーニング装置２００は、校正パッチについても中間転写ベルト２７に残留する残留トナーを中間転写ベルト２７から除去することができる。印刷媒体は、画像形成媒体とも呼ばれる。

図３は、比較例及び一実施形態に係る中間転写ベルト２７上の校正パッチを示す説明図である。図３（ａ）は、比較例に係る中間転写ベルト２７の転写面２７Ｓ上の校正パッチを示している。転写面２７Ｓには、ベルトコーティング層（図示略）が形成されている。画像形成装置１は、転写面２７Ｓにおいて、第１境界２７Ｅ１と第２境界２７Ｅ２との間の範囲で印刷媒体が接触するように構成されている。印刷媒体は、転写面２７Ｓに接触した状態で駆動方向Ｔ（搬送方向とも呼ばれる。）の方向に搬送されつつ２次転写が行われる。

転写面２７Ｓには、比較例に係るＣＭＹＫ階調校正用の校正パッチ群Ｃ１（Ｃｃ１，Ｃｍ１，Ｃｙ１，Ｃｋ１）及び校正パッチ群Ｃ２（Ｃｃ２，Ｃｍ２，Ｃｙ２，Ｃｋ２）が形成される。校正パッチ群Ｃ１は、同一の外形を有するシアン用の校正パッチＣｃ１と、マゼンタ用の校正パッチＣｍ１と、イエロー用の校正パッチＣｙ１と、ブラック用の校正パッチＣｋ１とを含んでいる。校正パッチ群Ｃ２は、同一の外形を有するシアン用の校正パッチＣｃ２と、マゼンタ用の校正パッチＣｍ２と、イエロー用の校正パッチＣｙ２と、ブラック用の校正パッチＣｋ２とを含んでいる。校正パッチ群Ｃ１及び校正パッチ群Ｃ２の各パッチは、校正用濃度センサ２８によって濃度が計測される。２つの校正パッチ群Ｃ１，Ｃ２は、駆動方向Ｔに対して垂直な方向の端部である第１境界２７Ｅ１，第２境界２７Ｅ２の近傍に、それぞれの中心線２７Ｔ１，２７Ｔ２を有して駆動方向Ｔに並べて配置されている。

図３（ｂ）は、一実施形態に係る中間転写ベルト２７の転写面２７Ｓを示している。転写面２７Ｓには、一実施形態に係るＣＭＹＫ階調校正用の校正パッチ群Ｐ１（Ｐｃ１，Ｐｍ１，Ｐｙ１，Ｐｋ１）及び校正パッチ群Ｐ２（Ｐｃ２，Ｐｍ２，Ｐｙ２，Ｐｋ２）が形成されている。一実施形態に係る校正パッチ群Ｐ１及び校正パッチ群Ｐ２は、比較例に係る校正パッチ群Ｃ１及び校正パッチ群Ｃ２と主走査方向の幅と副走査方向の長さにおいて同一であるとともに、転写面２７Ｓにおける配置位置も同一である。ただし、一実施形態に係る校正パッチ群Ｐ１及び校正パッチ群Ｐ２は、比較例に係る校正パッチ群Ｃ１及び校正パッチ群Ｃ２と相違する輪郭形状（外形）を有している。

図４は、一実施形態に係る校正用濃度センサ２８及び校正パッチの形状を示す説明図である。図４（ａ）は、一実施形態に係る校正用濃度センサ２８の構成を示している。校正用濃度センサ２８は、拡散反射方式と正反射方式とを併用した濃度センサである。拡散反射方式は、高濃度まで検出可能な方式としてＣＭＹのカラートナーに対して使用される。正反射方式は、中間転写ベルト２７の転写面２７Ｓを光学的な基準面とし、基準面からの正反射光量がＫのトナー付着により低下する度合いでトナー量（濃度）を検出することができる。

校正用濃度センサ２８は、発光ダイオードＬＥＤと、拡散反射光検出用フォトダイオードＰＤ１と、正反射光検出用フォトダイオードＰＤ２とを有している。発光ダイオードＬＥＤは、光照射部とも呼ばれ、中間転写ベルト２７の転写面２７Ｓに対して所定の確度で赤外光を出射する。拡散反射光検出用フォトダイオードＰＤ１は、赤外光が転写面２７Ｓで拡散反射（乱反射とも呼ばれる。）した拡散反射光を検出する。正反射光検出用フォトダイオードＰＤ２は、赤外光が転写面２７Ｓで正反射（鏡面反射）した正反射光を検出する。

図４（ｂ）は、一実施形態に係る校正用濃度センサ２８の計測領域Ｓａと校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１の外形を拡大して示している。計測領域Ｓａは、この例では、半径Ｄを有する真円として構成されている。校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１は、いずれも主走査方向に幅Ｗを有している。幅Ｗは、主走査方向のパッチ形成位置の最大誤差Ｅｍを想定して設定されている幅である。これにより、校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１は、いずれも最大誤差Ｅｍだけ主走査方向にシフトしていても校正用濃度センサ２８の照射領域Ｓａを校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１の各内部領域に配置することができる。

この例では、校正用濃度センサ２８は、照射領域Ｓａが校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１の各内部領域に入って反射光量が最も低減された状態の光量に基づいて校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１の濃度を計測する。校正用濃度センサ２８は、校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１における照射領域Ｓａの全体の反射光量に基づいて校正パッチＣｋ１，Ｐｋ１の濃度を計測するからである。

比較例に係る校正パッチＣｋ１は、４カ所の不使用領域Ｖａを有している。不使用領域Ｖａとは、発光ダイオードＬＥＤによって円形の光が照射されても反射光量が濃度計測に利用できない領域である。すなわち、不使用領域Ｖａは、不使用領域Ｖａに光が照射されているときには、必ず照射領域Ｓａの一部が副走査方向にはみ出していることになるので、その反射光量が濃度計測に利用できない領域である。

一実施形態に係る校正パッチＰｋ１は、比較例に係る校正パッチＣｋ１から不使用領域Ｖａを削除することによって構成されている。すなわち、校正パッチＰｋ１は、照射光の中間転写ベルト２７の転写面２７Ｓ上への照射領域Ｓａ（半径Ｄ／２）の外形に沿った形状を有している。これにより、一実施形態に係るＣＭＹＫ階調校正用の校正パッチ群Ｐ１（Ｐｃ１，Ｐｍ１，Ｐｙ１，Ｐｋ１）及び校正パッチ群Ｐ２（Ｐｃ２，Ｐｍ２，Ｐｙ２，Ｐｋ２）は、無駄なトナー消費を回避することができる。

このように、一実施形態に係る画像形成装置１は、光が照射されても反射光量が濃度計測に利用できない不使用領域Ｖａが削除された校正パッチを利用することができる。これにより、画像形成装置１は、校正用のパッチの形状を工夫することによって簡易に色材の消費量を抑制することができる。

本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。

変形例１：上記実施形態では、校正パッチの形状は、照射領域Ｓａが円形であることを仮定し、その形状に合わせて削除対象となる不使用領域が円弧状の形状に設定されているが、校正パッチの形状は、このような形状に限定されず、他の形状でもよい。具体的には、たとえば変形例に係る校正パッチＰｍのように直線状の面取りＣａを有する外形としてもよい（図５（ａ））。

さらに、転写面２７Ｓに対する発光ダイオードＬＥＤの傾斜角度に起因して、円形の照射光の照射領域が楕円となることを想定して、楕円の形状に沿った面取りとしてもよい。すなわち、角部は、中間転写ベルトに対する円形の照射光の角度に応じて決定される円形を扁平化した楕円形状に沿った円弧状の形状を有するようにしてもよい。このように、本発明は、校正パッチとして角部を面取りした形状を有する校正パッチを使用するものであればよい。なお、「面取り」には、直線や折れ線、曲線（真円や楕円を含む）といった形状が利用可能である。また、「沿った」とは、照射領域の外形に一致する場合や照射領域の外形を包含する場合を含んでいる。

変形例２：上記実施形態では、校正パッチの形状を工夫することによって色材の消費量を抑制しているが、不使用領域が削除された校正パッチの形状を利用して校正パッチの主走査方向（中間転写ベルトの移動方向に対して交差する方向の一例）のずれを検知するようにしてもよい。

具体的には、たとえば図５（ｂ）に示されるように、比較例の校正パッチを使用する場合には、校正パッチの形成位置が主走査方向にずれていない場合には、照射領域Ｓａが副走査方向に移動し、照射領域Ｓａ３と照射領域Ｓａ４の間において比較例の校正パッチＣｋ１に照射領域の全体が入った状態となる（曲線Ｌ１参照）。これにより、濃度がピークとなる状態がピーク時間Ｐ１だけ継続する。

一方、比較例の校正パッチの形成位置が主走査方向にずれている場合には、照射領域Ｓａが副走査方向に移動し、照射領域Ｓａ１と照射領域Ｓａ２の間において比較例の校正パッチＣｋ１の搬送方向（副走査方向）の範囲内に照射領域の搬送方向の全体が入った状態となる（曲線Ｌ２参照）。この際、比較例の校正パッチＣｋ１の主走査方向の範囲内から照射領域がはみ出す量は一定となる。このように、校正パッチが矩形の形状を有している場合には、校正パッチの形成位置が主走査方向にずれていない場合と同様に、濃度がピークとなる状態がピーク時間Ｐ１だけ継続する。

これに対して、一実施形態の校正パッチを使用する場合には、校正パッチの形成位置が主走査方向にずれていない場合には、照射領域Ｓａが副走査方向に移動し、照射領域Ｓａ３ａと照射領域Ｓａ４ａの間において一実施形態の校正パッチＰｋ１に照射領域の全体が入った状態となる（曲線Ｌ１ａ参照）。これにより、濃度がピークとなる状態がピーク時間Ｐ１だけ継続する。

一方、一実施形態の校正パッチの形成位置が主走査方向にずれている場合には、照射領域Ｓａが副走査方向に移動し、照射領域Ｓａ１ａと照射領域Ｓａ２ａの間において一実施形態の校正パッチＰｋ１の搬送方向の範囲内に照射領域の搬送方向の全体が入った状態となる（曲線Ｌ２ａ参照）。この場合には、校正用濃度センサ２８は、濃度がピークとなる状態がピーク時間Ｐ２だけ継続する。ピーク時間Ｐ２は、ピーク時間Ｐ１よりも短い時間である。このように、一実施形態の校正パッチＰｋ１を使用する場合には、濃度がピークとなるピーク時間を監視することによって校正パッチの形成位置のずれを検知することができる。

変形例３：上記実施形態では、ＣＭＹＫ階調校正用の校正パッチが例示されているが、階調校正用の校正パッチに限られず、現像工程の現像バイアス電圧の調整（バイアス調整）や露光工程の光量調整用の校正パッチにも適用可能である。一方、校正パッチの検出タイミングに基づいて構成を行う色ずれ調整に対しては、上述の観点から適用の際に留意が必要である。本発明は、広く一般に校正パッチの計測濃度に基づいて行われる校正処理に適用することができる。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
２０ 画像形成部
２１ 色変換処理部
２２ ハーフトーン処理部
２７ 中間転写ベルト
２８ 校正用濃度センサ
２９ 露光部
３０ｃ〜３０ｋ 感光体ドラム
４０ 記憶部
５０ 画像読取部
６０ 給紙カセット
７０ 筐体
１００ｃ〜１００ｋ 現像部

Claims (6)

1. 感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、前記静電潜像に基づいて前記感光体にトナーを付着させる現像部と、
   前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、
   校正用濃度センサを有し、前記中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、前記校正パッチの濃度を前記校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正部と、
   を備える画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記校正用濃度センサは、前記校正パッチの濃度を計測するための照射光を前記中間転写ベルト上に照射する光照射部を有し、
   前記面取りした角部は、前記照射光の前記中間転写ベルト上への照射領域の外形に沿った形状を有する画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置であって、
   前記光照射部は、前記校正パッチの濃度を計測するための円形の照射光を前記中間転写ベルト上に照射し、
   前記面取りした角部は、前記中間転写ベルトに対する前記照射光の角度に応じて決定される前記円形を扁平化した楕円形状に沿った円弧状の形状を有する画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   前記校正部は、前記計測された濃度のピーク時の時間を計測し、前記計測された時間に基づいて前記中間転写ベルトの移動方向に対して交差する方向の前記校正パッチの位置ずれを検知する画像形成装置。
5. 感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部とを用い、前記静電潜像に基づいて前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、
   前記感光体から前記トナーを中間転写ベルトに転写し、前記転写されたトナーを画像形成媒体上に転写する中間転写工程と、
   前記中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、前記校正パッチの濃度を校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正工程と、
   を備える画像形成方法。
6. 画像形成媒体上に画像を形成する画像形成装置を制御するための画像形成プログラムであって、
   前記画像形成装置は、感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、前記静電潜像に基づいて前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記感光体から前記トナーが転写され、前記転写されたトナーを前記画像形成媒体上に転写する中間転写ベルトと、校正用濃度センサとを有し、
   前記画像形成プログラムは、前記校正用濃度センサを用い、前記中間転写ベルト上に面取りした角部を有する校正パッチを形成し、前記校正パッチの濃度を前記校正用濃度センサで計測して校正処理を実行する校正部として前記画像形成装置を機能させる画像形成プログラム。
   
   

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