JP4523253B2 - 画像の粒状性劣化検出装置、画像形成装置、画像の粒状性劣化判断方法、画像の粒状性の劣化判断プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
約1[cycle/mm]
をピークとして
0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラにより粒状性が決定され、特に、
約1[cycle/mm]
をピークとして
約0.2[cycle/mm]〜約4[cycle/mm]
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラが、特に問題となる。
z1<250 [μm]
あるいは、
f1>4 [cycle/mm]
を満足する画像の粒状性劣化検出装置を特徴とする。
第2の手段は、第1の手段において、前記判断手段は、前記複数の光学的検出手段のうち複数の作像工程の少なくとも1つを挟んで配置された2つの位置の前記光学的検出手段を選択し、当該2つの位置における画像の粒状性を比較することを特徴とする。
第3の手段は、第2の手段において、前記光学的検出手段が作像工程の複数位置に設けられていることを特徴とする。
第4の手段は、第3の手段において、前記複数位置の1つが、現像工程後の感光体に対向する位置であることを特徴とする。
第5の手段は、第3の手段において、前記複数位置の1つが、画像転写位置以後の中間転写体に対向する位置であることを特徴とする。
第6の手段は、第3の手段において、前記複数位置の1つが、紙上に画像を転写する紙転写位置以降及び定着工程以前の紙搬送経路に対向する位置であることを特徴とする。
第7の手段は、第3の手段において、前記複数位置の1つが、定着工程以後の紙搬送経路に対向する位置であることを特徴とする。
第8の手段は、第1の手段において、前記判断手段により前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程の画像の粒状性の劣化の度合が所定範囲内に納まるように前記作像工程における作像条件を変更する制御手段をさらに備えていることを特徴とする。
第9の手段は、第8の手段において、前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が静電潜像形成工程及び現像工程である場合、前記変更する作像条件が現像剤担持体の線速、現像ポテンシャル、及び地肌ポテンシャルのいずれかであることを特徴とする。
第10の手段は、第8の手段において、前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が中間転写工程、紙転写工程のいずれかを含む転写工程である場合、前記変更する作像条件が転写バイアス、転写部の加圧力のいずれかであることを特徴とする。
第11の手段は、第8の手段において、前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が定着工程である場合、前記変更する作像条件が定着温度、定着部の加圧力、及び定着部の紙搬送線速のいずれかであることを特徴とする。
第12の手段は、第8の手段において、前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が静電潜像形成工程、現像工程、中間転写工程、紙転写工程のいずれかを含む場合、前記制御手段により作像条件を画像の粒状性が低くなるように所定回数変更しても前記画像の粒状性の劣化の度合が所定範囲に納まらないときには、前記制御手段は現像剤を入れ替えることを特徴とする。
第13の手段は、第1ないし第12のいずれかの手段に係る画像の粒状性劣化検出装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
第14の手段は、走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を像担持体上に形成された画像パターンに照射し、複数位置で検出された当該画像パターンから反射光の出力を得る第1の工程と、前記光学的検出手段によって得られた前記反射光の出力から空間周波数特性を算出する第2の工程と、算出した空間周波数特性に対して前記像担持体上に形成された画像パターンの約1[cycle/mm]をピークとする0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]の範囲の空間周波数領域の視覚感度特性に基づいて重み付けを行って視覚ノイズ量を求める第3の工程と、求められた視覚ノイズ量を0.2[cycle/mm]〜4[cycle/mm]の空間周波数領域に関して積分して視覚ノイズの総量を算出する第4の工程と、算出された視覚ノイズの総量により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画像の粒状性の変化を検出し、検出された画像の粒状性の変化から当該画像の粒状性の劣化が生じている作像工程を判断する第5の工程と、を備え、前記第1の工程で照射される前記画像の粒状性測定用パターンが中間調画像であり、前記中間調画像がドットの規則的な配列により形成されており、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期z1(空間周波数f1=1/z1)に関して、
z1<250 [μm]
あるいは、
f1>4 [cycle/mm]
を満足する画像の粒状性劣化判断方法を特徴とする。
第15の手段は、画像の粒状性が劣化した作像工程の検出を画像形成装置のコンピュータによって実現する画像の粒状性の劣化判断プログラムであって、走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を像担持体上に形成された画像パターンに照射し、複数位置で検出された当該画像パターンから反射光の出力を得る第1の手順と、前記光学的検出手段によって得られた前記反射光の出力から空間周波数特性を算出する第2の手順と、算出した空間周波数特性に対して前記像担持体上に形成された画像パターンの約1[cycle/mm]をピークとする0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]の範囲の空間周波数領域の視覚感度特性に基づいて重み付けを行って視覚ノイズ量を求める第3の手順と、求められた視覚ノイズ量を0.2[cycle/mm]〜4[cycle/mm]の空間周波数領域に関して積分して視覚ノイズの総量を算出する第4の手順と、算出された視覚ノイズの総量により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画像の粒状性の変化を検出し、検出された画像の粒状性の変化から当該画像の粒状性の劣化が生じている作像工程を判断する第5の手順と、を備え、前記第1の手順で照射される前記画像パターンが中間調画像であり、前記中間調画像がドットの規則的な配列により形成されており、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期z1(空間周波数f1=1/z1)に関して、
z1<250 [μm]
あるいは、
f1>4 [cycle/mm]
を満足する画像の粒状性の劣化判断プログラムを特徴とする。
第16の手段は、第15の手段に係る画像の粒状性の劣化判断プログラムのプログラムデータがコンピュータによって読み取られ、実行可能に記録媒体に記録されていることを特徴とする。
図1は本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成を示す図、図2は本発明の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
図3及び図4は600dpi書き込み系を有する前記図1及び図2の画像形成装置によって記録紙20上に形成された網点画像(1つの網点の大きさは「2ピクセル×2ピクセル」)の拡大写真(記載上の都合により便宜上、写真撮影時に2値化処理を施している)であり、図3は初期の画像PT1を、図4はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像PT2を示す。図3に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像PT1が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、ざらつき感のあるハーフトーン画像PT2となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。
0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]
の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。
図6は画像の微細な濃度ムラを測定する画質検出装置の概略構成を示す図である。同図において、画質検出装置100は、光反射型センサ(フォトリフレクタ)110と、この光反射型センサ110からの電気信号を増幅する増幅回路120と、この増幅回路120によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路130と、この演算回路130からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成する信号生成手段としての信号生成回路140とからなる。前記光反射型センサ110は、光源としてのLED(発光ダイオード−発光素子)101と、LED101からの出射光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ102と、像担持体150上の画像パターン151からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子(受光素子)103と、光電変換素子103の結像面に前記画像パターン151からの反射光を結像させる結像レンズ104とからなる。光反射型センサ110は、図7の走査方向の距離(ビーム径)と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光SPとした光反射型センサを用いる。
4.1 ノイズ量の算出
図8に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ムラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路130によって空間周波数特性を算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換(FFT)等の公知の手法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図9に示す。なお、図9の6[cycle/mm]に見られるピークは図3および図4のドットパターンの繰り返し周波数によるものである。
図9の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路130によって前記空間周波数特性に対して図5に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図10は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路130の視覚ノイズ量の出力状態を示している。この重み付けは図9の特性に対して図5の特性を乗算することによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では6[cycle/mm]付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去することが可能となるので、注目している画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を除去することができると、誤検知の発生をほとんどなくすことができる。
図10に示した視覚ノイズ量を演算回路130を用いて0.2[cycle/mm]〜4[cycle/mm]の空間周波数領域に関して積分すると、図11に示すように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
図12は、画質検出装置(検出ヘッド−画質センサ)を画像形成装置内に複数個設置した例を示す図である。この図は、図1から作像部(現像〜定着)のみを抜き出して描いた(図2に対して定着ユニット8及び用紙に対して画像を転写する二次転写ローラ51を追加した)図であり、光学的検出手段としての第1の画質センサ10aは現像工程後の感光体61上、第2の画質センサ10bは画像転写位置以後の中間転写ベルト(中間転写体)5上、第3の画質センサ10cは紙転写位置以後及び定着工程以前の紙搬送経路28上、第4の画質センサ10dは定着工程以後の紙搬送経路28上の画質をそれぞれ検出できるように設置されている。第1及び第2の画質センサ10a,10bの間、第2及び第3画質センサ10b,10cの間、第3及び第4の画質センサ10c,10dとの間には各々一種類の作像工程、すなわち、一次転写工程、二次転写工程及び定着工程が含まれており、その作像工程の前後の画質センサ10a−10dの出力を比較することにより、その作像工程で画質劣化が生じているか否かを判断できる。この比較を作像工程ひとつひとつに行っていくことにより、画質劣化の生じている作像工程を判断できることになる。
a−1)中間転写ベルトのベルト面が全反射に近い場合
カラー:トナー色に感度があり、ベルト色に感度がない波長帯域の光源を用い、その拡散反射光を検知する。
黒:投光波長に関係なく正反射光を検知する。
a−2)中間転写ベルトのベルト面が乱反射面の場合
カラー、黒:ベルト色とトナー色に感度差のある波長帯域の光源を用い、その正反射光あるいは拡散反射光を検知する。
b)中間転写ベルトの色と画像色とがほぼ等しい場合
b−1)中間転写ベルトのベルト面が全反射に近い場合
カラー:トナー、ベルトの両者に感度のある波長帯域の光源を用い、その正反射光あるいは拡散反射光を検知する。または、トナー、ベルトの両者に感度のない波長帯域の光源を用い、その正反射光を検知する。
黒:投光波長に関係なく正反射光を検知する。
b−2)中間転写ベルトのベルト面が乱反射の場合
カラー、黒:乱反射の度合いにより、正反射光あるいは拡散光のいずれかを検知する。
図17は、感光体61及びその周辺の構成部材を含めた感光体(画像形成)ユニット6の構成図である。このユニットの動作は1の全体構成で説明した通りである。ここでは、図12に示した第1の画質センサ10aによって、画質劣化の原因になっている工程が静電潜像形成工程及び現像工程だと判断された場合、フィードバック制御を行うために少なくとも現像剤担持体(現像ローラ)63aの線速を変化させることができる。この場合の現像剤担持体63aは、図13のように現像ユニット63の上部の感光体61と対向する個所に現像ユニット63から露出するように設置されている。現像剤担持体63aは感光体61と対向して設置され、通常その内部に固定のマグネットが配置されており、その磁界によって現像ユニット63内の現像剤を汲み上げ、現像剤担持体63a上に現像剤穂を形成し、感光体61とのニップ部において現像動作を行っている。実際の現像動作は、この現像剤穂が感光体61に形成された静電潜像に摺擦し、現像バイアス68により現像材担持体63aからトナーを静電潜像上に付着させることによって行われている。なお、図17において、符号63cはトナー供給ローラ、63bはトナー撹拌ローラである。
図18は、ポテンシャルの概念を説明する図である。図17も参照して動作を説明すると、まず帯電チャージャ62の働きによって感光体61上が一様に帯電される。この時の電位が図14中の“感光体上暗部電位”であり、この電位は図13中の帯電グリッドバイアス(現像バイアス)68によって制御される。その表面を一様に帯電された感光体は、露光部65において書込データに応じて露光されて静電潜像を形成する。この時、最大書込値で露光された位置の電位を図14中“感光体上明部電位”と呼ぶ。その後、現像剤担持体63aと感光体61のニップ部に回ってきた静電潜像に現像剤穂が摺擦され、かつ現像バイアス68が印加されることによって、静電潜像上にトナーが付着して顕像化される。この時に印加される現像バイアス68と感光体上明部電位の電位差が現像ポテンシャル、現像バイアスと感光体上暗部電位との電位差が地肌ポテンシャルである。
図20は中間転写部(一次転写(ローラ)部)の構成、図21は紙転写部(二次転写(ローラ)部)の構成の一例をそれぞれ示す図である。これらの図は図1に示したような構成の画像形成装置を前提に描いているが、装置構成によっては中間転写ベルトがなく、感光体から直接紙に転写する形式のものもある。
図22は定着ユニット8の構成の一例を示す図である。この定着ユニット8は、上側の定着ローラ81、下側の加圧ローラ82によって構成されており、各ローラ81,82内部に設置されたヒータ83によって各ローラ81,82が個別に加熱されるようになっている。ただし、この構成は一例であり、これ以外にもヒータが片側しかなかったり、片方若しくは両方が定着ベルトだったりする構成もある。どのような構成であっても、定着ユニット8には加熱源及び温度を検知する温度センサ(図22においてはサーミスタ84a,84b)が設置されており、温度を測定しながら加熱源へのフィードバック制御を行い、一定温度を実現するという構成になっている。
図24は画質検出装置100の制御構成を示すブロック図であり、図6の画質検出装置100の画質検出装置の基本単位を表しており、1個の制御・演算部200に1個の検出ヘッド210が接続されている。ここでは、制御・演算部100は、増幅回路120、演算回路130および信号生成回路140からなり、画像形成装置MFPに搭載された制御部(回路)CONと接続されている。また、検出ヘッド210は、LED(発光素子)101、集光レンズ102、光電変換素子(受光素子)103および結像レンズ104からなる。なお、検出位置に画質検出装置100を配置するとは、少なくとも検出ヘッド100を図12に示した各位置に配置することを意味している。
図27ないし図31は画像形成装置MFP本体制御部CONで第1ないし第4の画質センサ10a−10dを使用して行われる画質制御(フィードバック制御)の制御手順を示すフローチャートである。
ΔS>β
となった時点で現像剤の入れ替えによる画質回復を試みる。これは転写での画質劣化に現像剤の帯電特性が大きく影響しているためである。
ΔS>γ
となった時点で現像剤の入れ替えによる画質回復を試みる。これは転写での画質劣化に現像剤の帯電特性が大きく影響しているためである。
ΔS>δ
となった時点で現像剤の入れ替えによる画質回復を試みる。これは転写での画質劣化に現像剤の帯電特性が大きく影響しているためである。
5 中間転写ベルト
6 作像部
7 露光ユニット
10,10a,10b,10c,10d 画質センサ
20 記録紙
61 感光体(感光体ドラム)
100 画質検出装置
101 LED(発光素子)
102 集光レンズ
103 光電変換素子(受光素子)
104 結像レンズ
120 増幅回路
130 演算回路
140 信号生成回路
200 制御演算部
201 制御命令
202 制御信号
203 生データ
204 画質情報
210,210a,210b,210c 検出ヘッド
CON 制御回路
MFP 画像形成装置
SP スポット光
Claims (16)
- 走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を像担持体上に形成された画像パターンに照射し、複数位置で検出された当該画像パターンから反射光の出力を得る光学的検出手段と、
前記光学的検出手段によって得られた前記反射光の出力から空間周波数特性を算出する空間周波数特性算出手段と、
算出した空間周波数特性に対して前記像担持体上に形成された画像パターンの約1[cycle/mm]をピークとする0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]の範囲の空間周波数領域の視覚感度特性に基づいて重み付けを行って視覚ノイズ量を求める視覚ノイズ量検出手段と、
求められた視覚ノイズ量を0.2[cycle/mm]〜4[cycle/mm]の空間周波数領域に関して積分して視覚ノイズの総量を算出する視覚ノイズ総量算出手段と、
算出された視覚ノイズの総量により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画像の粒状性の変化を検出し、検出された画像の粒状性の変化から当該画像の粒状性の劣化が生じている作像工程を判断する判断手段と、
を備え、
前記画像パターンが中間調画像であり、
前記中間調画像がドットの規則的な配列により形成されており、
走査方向におけるドット配列の繰り返し周期z1(空間周波数f1=1/z1)に関して、
z1<250 [μm]
あるいは、
f1>4 [cycle/mm]
を満足すること
を特徴とする画像の粒状性劣化検出装置。 - 前記判断手段は、前記複数の光学的検出手段のうち複数の作像工程の少なくとも1つを挟んで配置された2つの位置の前記光学的検出手段を選択し、当該2つの位置における画像の粒状性を比較することを特徴とする請求項1記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記光学的検出手段が作像工程の複数位置に設けられていることを特徴とする請求項2記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記複数位置の1つが、現像工程後の感光体に対向する位置であることを特徴とする請求項3記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記複数位置の1つが、画像転写位置以後の中間転写体に対向する位置であることを特徴とする請求項3記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記複数位置の1つが、紙上に画像を転写する紙転写位置以降及び定着工程以前の紙搬送経路に対向する位置であることを特徴とする請求項3記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記複数位置の1つが、定着工程以後の紙搬送経路に対向する位置であることを特徴とする請求項3記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記判断手段により前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程の画像の粒状性の劣化の度合が所定範囲内に納まるように前記作像工程における作像条件を変更する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が静電潜像形成工程及び現像工程である場合、前記変更する作像条件が現像剤担持体の線速、現像ポテンシャル、及び地肌ポテンシャルのいずれかであることを特徴とする請求項8記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が中間転写工程、紙転写工程のいずれかを含む転写工程である場合、前記変更する作像条件が転写バイアス、転写部の加圧力のいずれかであることを特徴とする請求項8記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が定着工程である場合、前記変更する作像条件が定着温度、定着部の加圧力、及び定着部の紙搬送線速のいずれかであることを特徴とする請求項8記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 前記画像の粒状性の劣化が生じていると判断された作像工程が静電潜像形成工程、現像工程、中間転写工程、紙転写工程のいずれかを含む場合、前記制御手段により作像条件を画像の粒状性が低くなるように所定回数変更しても前記画像の粒状性の劣化の度合が所定範囲に納まらないときには、前記制御手段は現像剤を入れ替えることを特徴とする請求項8記載の画像の粒状性劣化検出装置。
- 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の画像の粒状性劣化検出装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を像担持体上に形成された画像パターンに照射し、複数位置で検出された当該画像パターンから反射光の出力を得る第1の工程と、
前記光学的検出手段によって得られた前記反射光の出力から空間周波数特性を算出する第2の工程と、
算出した空間周波数特性に対して前記像担持体上に形成された画像パターンの約1[cycle/mm]をピークとする0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]の範囲の空間周波数領域の視覚感度特性に基づいて重み付けを行って視覚ノイズ量を求める第3の工程と、
求められた視覚ノイズ量を0.2[cycle/mm]〜4[cycle/mm]の空間周波数領域に関して積分して視覚ノイズの総量を算出する第4の工程と、
算出された視覚ノイズの総量により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画像の粒状性の変化を検出し、検出された画像の粒状性の変化から当該画像の粒状性の劣化が生じている作像工程を判断する第5の工程と、
を備え、
前記第1の工程で照射される前記画像の粒状性測定用パターンが中間調画像であり、
前記中間調画像がドットの規則的な配列により形成されており、
走査方向におけるドット配列の繰り返し周期z1(空間周波数f1=1/z1)に関して、
z1<250 [μm]
あるいは、
f1>4 [cycle/mm]
を満足すること
を特徴とする画像の粒状性劣化判断方法。 - 画像の粒状性が劣化した作像工程の検出を画像形成装置のコンピュータによって実現する画像の粒状性の劣化判断プログラムであって、
走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されたスポット光を像担持体上に形成された画像パターンに照射し、複数位置で検出された当該画像パターンから反射光の出力を得る第1の手順と、
前記光学的検出手段によって得られた前記反射光の出力から空間周波数特性を算出する第2の手順と、
算出した空間周波数特性に対して前記像担持体上に形成された画像パターンの約1[cycle/mm]をピークとする0[cycle/mm]〜約10[cycle/mm]の範囲の空間周波数領域の視覚感度特性に基づいて重み付けを行って視覚ノイズ量を求める第3の手順と、
求められた視覚ノイズ量を0.2[cycle/mm]〜4[cycle/mm]の空間周波数領域に関して積分して視覚ノイズの総量を算出する第4の手順と、0063
算出された視覚ノイズの総量により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画像の粒状性の変化を検出し、検出された画像の粒状性の変化から当該画像の粒状性の劣化が生じている作像工程を判断する第5の手順と、
を備え、
前記第1の手順で照射される前記画像パターンが中間調画像であり、
前記中間調画像がドットの規則的な配列により形成されており、
走査方向におけるドット配列の繰り返し周期z1(空間周波数f1=1/z1)に関して、
z1<250 [μm]
あるいは、
f1>4 [cycle/mm]
を満足すること
を特徴とする画像の粒状性の劣化判断プログラム。 - 請求項15に記載の画像の粒状性の劣化判断プログラムのプログラムデータがコンピュータによって読み取られ、実行可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。
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