JP4135750B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、感光体上の非画像部に複数の濃度の異なる基準パッチを形成し、形成された複数の基準パッチの濃度に基づいて濃度変換テーブルを作成し、作成された濃度変換テーブルに基づいて画像データの濃度特性を変換する画像濃度制御を行う画像形成装置に関する。
従来より、感光体上の非画像部に複数の濃度の異なる基準パッチを形成し、形成された複数の基準パッチの濃度に基づいて濃度変換テーブルを作成し、作成された濃度変換テーブルに基づいて画像データの濃度特性を変換する画像濃度制御に関する技術が数多く提案されている。
複数の濃度の異なる基準パッチを形成する時、各基準パッチは感光体上の異なる位置に形成する必要があるが、一般的に感光体はその帯電性や光感度に面内ムラがあり、均一の帯電、露光、現像を行っても、場所によりその濃度にばらつきが生じる。図13には、感光体表面における濃度のばらつきの一例を示す図として、濃度範囲を複数の範囲に分割した上で、感光体表面を濃度が同じ範囲にある領域毎に区分けした図を示している。
一方、従来より複数の基準パッチを形成する場合、複数の行または列に渡って形成することが多い。図12は、従来より一般的に使われている基準パッチの例を示しており、このように複数の濃度の異なる基準パッチを複数の行に渡り形成する場合、図12に破線で示すように各行とも同じ方向に基準パッチを濃度順に並べると、各行間で、互いに濃度が隣り合った基準パッチ(例えば、65%と60%、25%と20%)の位置が大きく離れてしまう。前述した図13のように感光体の面内ムラは等高線のように分布しているため、基準パッチの位置が大きく離れてしまうと、面内ムラの影響は大きくなり、図15の複数の基準パッチの濃度測定結果のグラフに示したように、矢印Y1部や矢印Y2部のような濃度ジャンプが発生するおそれがある。また、このような基準パッチの濃度に基づいて作成された濃度変換テーブルにも、上記濃度ジャンプの影響が出て、最終的に濃度変換された画像の階調特性にジャンプが発生するおそれがある。
そこで、このような感光体面内ムラに起因した基準パッチ濃度誤差による画像濃度制御の誤差を小さくするために、同じ濃度の基準パッチを複数個形成し、該複数個の基準パッチ濃度を平均することで、誤差を小さくする技術が特開平8−9178号公報や特開昭64−41375号公報等で提案されている。
しかしながら、上記のように同じ濃度の基準パッチを複数個形成する場合、形成すべき基準パッチの合計数が非常に多くなり、トナー消費量が増大しコピーの生産性が低下する等の影響がある。また、1つの濃度については複数の測定濃度値を平均することで誤差を小さくすることができるが、濃度の隣り合った基準パッチが感光体上で大きく離れた位置に形成されることで、上記のような濃度のジャンプが発生するという問題は依然として解決されない。
一方、濃度変換テーブルを作成して画像濃度を制御する場合は、個々の基準パッチ濃度の安定性も重要であるが、階調特性全体の滑らかさも重要であり、図15のように濃度ジャンプが発生すると、特にハイライト領域(低濃度領域)では疑似輪郭として不要な境界線が目立つといった不都合が生じるおそれがある。
本発明は、上記問題点を解消するために成されたものであり、基準パッチの数を増やすことなく、容易に濃度ジャンプの無い濃度変換テーブルを作成でき、結果的に濃度ジャンプの無い画像濃度制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、濃度が異なる複数の基準パッチを像担持体上に形成する基準パッチ形成手段と、形成された基準パッチの濃度を測定する濃度測定手段と、測定された基準パッチの濃度の測定値に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段と、を有し、前記基準パッチ形成手段は、複数の基準パッチを濃度順に配置した基準パッチの行を複数形成し、隣り合う基準パッチの行同士における基準パッチをそれぞれ逆方向の濃度順に配置して形成し、且つ、隣り合う基準パッチの行同士の端部において列方向に濃度を連続して配置したことを特徴とする。
濃度が異なる複数の基準パッチを用紙上に形成する画像形成手段と、用紙上に形成された前記基準パッチを読み取る読み取り手段と、前記読み取り手段により読み取った値に基づいて基準パッチの濃度を測定する濃度測定手段と、測定された基準パッチの濃度の測定値に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段と、 を有し、前記画像形成手段は、複数の基準パッチを濃度順に配置した基準パッチの行を複数形成し、隣り合う基準パッチの行同士における基準パッチをそれぞれ逆方向の濃度順に配置し、且つ、隣り合う基準パッチの行同士の端部において列方向に濃度を連続して配置して形成したことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、濃度順にみて濃度の連続した(濃度が隣り合った)基準パッチが隣り合って位置するように複数の基準パッチを形成し、濃度が隣り合った基準パッチの位置が大きく離れてしまうことを回避するので、基準パッチの数を増やすことなく容易に画像データの濃度特性を、濃度ジャンプの無いように適正に制御することができる、という効果が得られる。
以下、図面を用いて本発明に係る実施形態を説明する。
[カラー複写機の全体構成]
図1には本発明を適用したカラー複写機の全体構成図を、図2には本発明を適用したカラー複写機のブロック図を、それぞれ示す。
図1及び図2に示すようにカラー複写機10は、原稿を読み取る読み取り部20、読み取った画像データを処理する画像処理部30、処理された画像データに従ってレーザーを駆動して感光体に光ビームを照射するROS光学部40、及び画像を形成する画像形成部60から構成されている。
図2に示すように読み取り部20では、載置台12(図1参照)の所定位置に載置された原稿Gが露光ランプ22で照射されその反射光がCCDイメージセンサ(以下、CCDと略称する)24で読み取られる。CCD24で読み取った画像信号は増幅器26で適当なレベルまで増幅され、増幅された画像信号はA/D変換器28で8ビットのデジタル画像データに変換される。このデジタル画像データはシェーディング補正、ギャップ補正が順に行われる。これらの補正が行われたデジタル画像データは、濃度変換器29で濃度データに変換され画像処理部30へ送られる。
画像処理部30ではカラー複写機として基本的な画像処理、すなわち、色信号変換、墨再生(UCR)、MTF処理等が行われ、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色の画像データに変換される。変換された各色の画像データは読み取り部20と画像形成部60との階調性にあわせて階調変換が行われる。また、画像処理部30には、外部の画像処理装置等からの画像データ(例えば、コンピュータグラフィックスで作成された画像データ(CG画像データ)やCD−ROMに記憶された画像データ等)を入力するための外部データ入力手段33と、画像データの濃度特性を変換するための濃度変換テーブルを作成する画像濃度制御手段31と、が設けられており、画像濃度制御手段31は前記階調変換された画像データ又は上記外部からの画像データを濃度変換テーブルに基づいて濃度変換する。なお、外部データ入力手段33は、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク読取装置、CD−ROM読取装置や、ネットワークを介して外部の画像処理装置等からデータを受信するための通信処理装置等で構成することができる。
上記濃度変換が行われた画像データはD/A変換器32でアナログ画像データに変換され、セレクタ34を介して比較器39へ送られる。比較器39では、送られてきたアナログ画像データと、三角波発生器38から出力された所定周期の信号とを、比較することでパルス幅変調が行われ、アナログ画像データは2値の画像データに変換される。ここでのパルス幅変調は、例えば、図3に示すように、入力されたアナログ画像データAを三角波発生器38からの三角波Bと比較し、アナログ画像データAが三角波Bよりも大きい部分が「0」(レーザーオフ)となり、アナログ画像データAが三角波Bよりも小さい部分が「1」(レーザーオン)となる2値画像データが生成され、比較器39からROS光学部40へ送られる。
また、画像処理部30には、濃度の異なる複数の画像濃度制御用パッチ(基準パッチ)の画像信号(以下、パッチ画像信号と称する)を発生するパッチ信号発生手段36が設けられている。セレクタ34は、通常コピー時はD/A変換器32からのアナログ画像データを選択し、後述する画像形成部60の演算装置84から基準パッチ作成の指示を受信した場合には、パッチ信号発生手段36からのパッチ画像信号を選択して比較器39へ送り、上記のようなパルス幅変調によって2値化する。
ROS光学部40には、比較器39より送られた2値画像データに基づきレーザー46をオン/オフ制御するレーザー駆動回路42と、後述する画像形成部60の演算装置84の制御下でレーザー光量を可変制御するレーザー光量可変装置44と、が設けられている。レーザー光はポリゴンミラー48により偏向されfθレンズ50、反射ミラー52を介して画像形成部60の感光体62へ導かれる。
図1及び図2に示すように、画像形成部60には、感光体62が設置されており、この感光体62の周囲には、帯電装置68、感光体電位制御を行うための感光体上の電位を測定する電位計70、ロータリー現像装置72、トナーディスペンス制御を行うための感光体上のパッチ濃度を測定する光センサー74、転写装置80、クリーナー装置64、及び除電ランプ66が設置されている。また、画像形成部60には、ロータリー現像装置72の各色の現像器にトナーを供給するトナーディスペンス装置76、定着装置88及び用紙搬送装置92も設けられている。
さらに、画像形成部60には、画像形成全体を制御し電位計70や光センサー74の出力に従って画像形成条件を制御する演算装置84と、演算装置84の制御下で帯電装置68の帯電量を変化させる帯電量可変装置82と、演算装置84の制御下で現像バイアスを変化させる現像バイアス可変装置78と、が設けられている。このうち演算装置84は、パッチ信号発生手段36及びセレクタ34に対し基準パッチ作成の指示を行う。
[画像形成処理の概要]
次に、画像形成部60で実行される画像形成処理の概要を説明する。画像形成部60では、周知のゼログラフィープロセスに従って、以下のような画像形成処理が実行される。即ち、図1において時計回りに回転する感光体62は帯電装置68により一様にマイナス帯電され、ROS光学部40からのレーザー光によりまず第1色目の黒色の潜像が感光体62上に形成される。この潜像は、ロータリー現像装置72の黒色の現像装置によって黒色トナーで現像される。現像された黒色トナー像は、用紙トレイ90から用紙搬送装置92によって搬送され転写ドラム80に巻き付けられた図示しない用紙に、転写コロトロン80Aにより転写される。感光体62上に転写されずに残ったトナー像はクリーナー装置64により除去され、感光体62は除電ランプ66により除電される。
そして、感光体62は再び帯電装置68により一様にマイナス帯電され第2色目イエローの画像形成が続いて行われる。このようにして第3色目マゼンタ、第4色目シアンまで計4色のトナー像が、転写ドラム80に巻き付けられた用紙に順次転写される。4色のトナー像が転写された用紙は剥離コロトロン80Bにより転写ドラム80から剥離され、定着装置88により4色のトナー像が用紙に定着され、カラーコピーが形成される。各色の転写後または用紙剥離後には、用紙上及び転写ドラム80上の余分な電荷が除電コロトロン80Cによって除電される。
[感光体電位制御の概要]
次に、感光体62上の電位を測定する電位計70による帯電量可変装置82、現像バイアス可変装置78、レーザー光量可変装置44による感光体電位制御について簡単に説明する。
本実施形態では、カラー複写機10の電源投入直後のコピー開始前と、その後は毎30分経過後のコピー開始前において、画像形成部60の演算装置84によって図5のフローチャートに従って感光体電位制御が行われる。なお、演算装置84のメモリには、目標暗電位VHS、目標露光部分電位VLS、及び目標暗電位VHSから現像バイアス電位VBまでのカブリ防止電位差VCが予め記憶されている。
まず、図5のステップ152で帯電装置68のグリッド電圧を帯電量可変装置82により電圧VG1にした時の暗電位VH1と、電圧VG2にした時の暗電位VH2とを、電位計70で検出する。次のステップ154では、以下の式(1)を用いて、目標暗電位VHSを得るグリッド電圧VGSを計算する。
VGS=VG1+((VG2−VG1)×(VHS−VH1)/(VH2−VH1)) ・・・(1)
次のステップ156では、感光体62を上記ステップ154で求めたグリッド電圧VGSで帯電する。そして、レーザー光量可変装置44によってレーザー光量LD1、LD2の2通りのレーザー光量でレーザー駆動回路42を駆動して感光体62上に2通りのレーザー光量LD1、LD2による基準パッチを形成する。さらに、形成された2つの基準パッチの各々の露光部分電位VL1、VL2を電位計70により測定する。次のステップ158では、以下の式(2)を用いて、目標露光部分電位VLSを得るレーザー光量LDSを計算する。
LDS=LD2−((LD2−LD1)×(VLS−VL2)/(VL1−VL2)) ・・・(2)
次のステップ160では、以下の式(3)を用いて、現像バイアス電位VBを計算する。なお、VCはカブリ防止電位差を示す。
VB=VHS−VC ・・・(3)
次のステップ162では、以上のようにして求めたグリッド電圧VGSを帯電量可変装置82に、レーザー光量LDSをレーザー光量可変装置44に、現像バイアス電位VBを現像バイアス可変装置78に、それぞれ設定して終了する。
[トナーディスペンス制御の概要]
次に、ロータリー現像装置72に対する各色のトナーのディスペンス制御について説明する。このトナーディスペンス制御は、光センサー74で感光体62上のトナーディスペンス制御用のパッチ濃度を測定し、測定されたパッチ濃度に基づいて、演算装置84によってトナーディスペンス装置76を駆動制御することで実現する。上記トナーディスペンス制御用のパッチは、演算装置84により作成指示される。
演算装置84からパッチ作成の指示が出ると、セレクター34はパッチ信号発生手段36からの画像面積率が50%のトナーディスペンス制御用の各色毎のパッチ画像信号を選択し比較器39へ送り、以下前述したカラー複写機の画像形成プロセスと同じ手順で感光体62上の非画像部分に画像面積率が50%の各色毎の基準パッチを形成する。
感光体62上のパッチ濃度を測定する光センサー74は図4に示すようにLED74Aからの光を感光体62上の基準パッチPに照射し、その反射光をフォトダイオード74Bで測定し、測定された反射光量に基づいてパッチ濃度を測定する。
ここで測定されたパッチ濃度が目標値より低い場合、演算装置84はトナーディスペンス装置76を駆動して、トナー濃度を上げてパッチ濃度を目標値に近づける。逆に測定されたパッチ濃度が目標値より高い場合、演算装置84はトナーディスペンス装置76を停止してパッチ濃度を目標値に近づける。
[画像濃度制御の概要]
次に、複数の濃度の異なる基準パッチを形成し、その濃度測定結果に基づき濃度変換テーブルを作成し、作成した濃度変換テーブルに基づいて画像データの濃度特性を変換する画像濃度制御手段について、図6の濃度変換テーブル作成処理のフローチャート及び図7の画像濃度制御の概要図を用いて説明する。
図6及び図7に示すように、濃度変換テーブルの作成時には、演算装置84はパッチ信号発生手段36に、補正用カラーパッチ作成の信号を送り、各色セレクター34はパッチ信号発生手段36からの補正用カラーパッチ画像信号を選択し比較器39へ送り、以下前述したカラー複写機と同じ画像形成手順で補正用カラーパッチを用紙にプリントし出力する(ステップS1)。ここでは、例えば、図12や図14に示すようなイエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色で各色毎に24個の濃度の異なる階調パッチから成る補正用カラーパッチプリントが出力される。なお、図12、図14では、上段に付したYはイエロー、Mはマゼンタ、Cはシアン、Kは黒をそれぞれ示している。
次に、カラー複写機10の読み取り部20を補正用カラーパッチプリントの濃度測定装置として使用するため、オペレータが補正用カラーパッチプリントを載置台(プラテン)12上にセットする(ステップS2)。なお、補正用カラーパッチプリントの濃度測定装置は、カラー複写機10の読み取り部20以外の濃度計を使用しても構わない。
次に、読み取り部20で各色24個のカラーパッチ濃度を測定し現在の階調性を求める(ステップS3)。また、ここでの濃度測定結果は画像濃度制御手段31に送られ、測定結果に問題が有るか否かを判定する(ステップS4)。ここで問題が無ければ、画像濃度制御手段31によって現在の階調性を所定の目標階調性と比較し、その比較結果に基づいて濃度変換テーブルを作成しメモリに記憶する(ステップS5)。一方、ステップS4で測定結果に問題が有る場合は、補正用カラーパッチプリントの置き方不良などが考えられるため、オペレータに警告表示して処理を中止する(ステップS6)。
以上のようにして濃度変換テーブルを作成しておいて、画像出力時には、図7に示すように、読み取り部20から送られてきた原稿画像データは、画像処理部30で色変換、階調変換処理された後に、画像の階調性が目標の階調性と一致するように、前記作成された濃度変換テーブルに基づいて画像の濃度が変換される。また、同様に、外部から送信されてきた画像データをプリントする場合も、画像の階調性が目標の階調性と一致するように、前記作成された濃度変換テーブルに基づいて、外部からの画像データに対し濃度変換が行われる。
[画像濃度制御の実行結果]
前述した画像濃度制御の実行結果を、図8〜図11を用いて説明する。図8(B)には、黒色についての濃度の異なる24パッチの測定結果(曲線K11)、24パッチの目標値(曲線K12)、及び24パッチの測定結果を目標値に一致させるために作成された濃度変換テーブル(曲線K13)を示す。そして、図8(A)には、黒色についての濃度制御前の濃度階調(曲線K01)、濃度階調の目標値(曲線K02)、及び上記濃度変換テーブル(図8(B)の曲線K13)に基づいて濃度制御した後の濃度階調(曲線K03)を示す。明らかに、曲線K01よりも曲線K03の方が、曲線K02に近づいていることがわかる。即ち、濃度制御を行うことにより濃度階調を目標値に近づけることができる。
同様に、イエローについても、図9(B)に濃度の異なる24パッチの測定結果(曲線Y11)、24パッチの目標値(曲線Y12)、及び24パッチの測定結果を目標値に一致させるための濃度変換テーブル(曲線Y13)を示しており、図9(A)に示す濃度制御前の濃度階調(曲線Y01)を、目標値(曲線Y02)に近づけるために、上記濃度変換テーブル(図9(B)の曲線Y13)に基づいて濃度制御を行い、濃度制御後の濃度階調(曲線Y03)を得ることができる。
また、マゼンタについても、図10(B)に濃度の異なる24パッチの測定結果(曲線M11)、24パッチの目標値(曲線M12)、及び24パッチの測定結果を目標値に一致させるための濃度変換テーブル(曲線M13)を示しており、図10(A)に示す濃度制御前の濃度階調(曲線M01)を、目標値(曲線M02)に近づけるために、上記濃度変換テーブル(図10(B)の曲線M13)に基づいて濃度制御を行い、濃度制御後の濃度階調(曲線M03)を得ることができる。
更に、シアンについても、図11(B)に濃度の異なる24パッチの測定結果(曲線C11)、24パッチの目標値(曲線C12)、及び24パッチの測定結果を目標値に一致させるための濃度変換テーブル(曲線C13)を示しており、図11(A)に示す濃度制御前の濃度階調(曲線C01)を、目標値(曲線C02)に近づけるために、上記濃度変換テーブル(図11(B)の曲線C13)に基づいて濃度制御を行い、濃度制御後の濃度階調(曲線C03)を得ることができる。
[本実施形態の作用・効果]
次に、本実施形態の作用・効果を説明する。本実施形態では、用紙上に複数の濃度が異なる基準パッチを形成する際に、図14に示すように、濃度が隣り合った基準パッチが隣り合うように形成する。これにより、濃度が隣り合った基準パッチの位置が大きく離れてしまうことはなくなり、感光体の面内ムラがあっても、図15のグラフのように基準パッチの測定濃度のジャンプ(矢印Y1部、矢印Y2部)が発生することを回避できる。即ち、図16のグラフのように滑らかな濃度曲線を得て、濃度ジャンプの無い濃度変換テーブルを作成できる。
このように本実施形態によれば、基準パッチの数を増やすことなく、基準パッチの配列を変えるだけで容易に濃度ジャンプの無い濃度変換テーブルを作成でき、結果的に濃度ジャンプの無い滑らかな画像濃度制御を行うことができる。
なお、本実施形態では、用紙上に複数の濃度の異なる基準パッチを形成し、これらの濃度測定結果により濃度変換テーブルを作成する例を示したが、用紙上ではなく感光体や転写ベルト体上に複数の濃度の異なる基準パッチを形成し、これらの濃度を測定して測定結果から濃度変換テーブルを作成しても良い。このように感光体や転写ベルト体上に基準パッチを形成する場合でも、同様の効果を得ることができる。
本実施形態におけるカラー複写機の全体構成図である。 図1のカラー複写機のブロック図である。 パルス幅変調による画像データの2値化を説明する図である。 光センサーの構成を示す図である。 感光体電位制御の処理ルーチンを示す流れ図である。 濃度変換テーブル作成手順を示す流れ図である。 画像濃度制御の概要を説明するための図である。 (A)は黒色についての濃度制御前の濃度階調、濃度階調の目標値及び濃度制御後の濃度階調を示すグラフであり、(B)は黒色についての24パッチの濃度測定値、24パッチの目標値及び濃度変換テーブルを示すグラフである。 (A)はイエローについての濃度制御前の濃度階調、濃度階調の目標値及び濃度制御後の濃度階調を示すグラフであり、(B)はイエローについての24パッチの濃度測定値、24パッチの目標値及び濃度変換テーブルを示すグラフである。 (A)はマゼンタについての濃度制御前の濃度階調、濃度階調の目標値及び濃度制御後の濃度階調を示すグラフであり、(B)はマゼンタについての24パッチの濃度測定値、24パッチの目標値及び濃度変換テーブルを示すグラフである。 (A)はシアンについての濃度制御前の濃度階調、濃度階調の目標値及び濃度制御後の濃度階調を示すグラフであり、(B)はシアンについての24パッチの濃度測定値、24パッチの目標値及び濃度変換テーブルを示すグラフである。 従来の24パッチの配列を示す図である。 感光体の面内ムラを示す図である。 本発明における24パッチの配列を示す図である。 従来通り配列された基準パッチの濃度測定値を示すグラフである。 本発明が適用された基準パッチの濃度測定値を示すグラフである。 濃度が隣り合った基準パッチが隣り合うように複数の基準パッチを形成した他の例を示す図である。
符号の説明
10 カラー複写機(画像形成装置)
20 読み取り部
30 画像処理部
31 画像濃度制御手段
60 画像形成部
84 演算装置

Claims (2)

  1. 濃度が異なる複数の基準パッチを像担持体上に形成する基準パッチ形成手段と、
    形成された基準パッチの濃度を測定する濃度測定手段と、
    測定された基準パッチの濃度の測定値に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段と、
    を有し、
    前記基準パッチ形成手段は、複数の基準パッチを濃度順に配置した基準パッチの行を複数形成し、隣り合う基準パッチの行同士における基準パッチをそれぞれ逆方向の濃度順に配置して形成し、且つ、隣り合う基準パッチの行同士の端部において列方向に濃度を連続して配置したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 濃度が異なる複数の基準パッチを用紙上に形成する画像形成手段と、
    用紙上に形成された前記基準パッチを読み取る読み取り手段と、
    前記読み取り手段により読み取った値に基づいて基準パッチの濃度を測定する濃度測定手段と、
    測定された基準パッチの濃度の測定値に基づいて画像濃度制御を行う画像濃度制御手段と、
    を有し、
    前記画像形成手段は、
    複数の基準パッチを濃度順に配置した基準パッチの行を複数形成し、隣り合う基準パッチの行同士における基準パッチをそれぞれ逆方向の濃度順に配置し、且つ、隣り合う基準パッチの行同士の端部において列方向に濃度を連続して配置して形成したことを特徴とする画像形成装置。
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