(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
該画像形成装置が、用紙上に装置校正用画像を形成する装置校正モードを有し、
該装置校正モードにおいて動作する、用紙上に形成された装置校正用画像の濃度と該用紙の地の濃度を読み取って濃度データを得、かつ用紙上のトナー像を定着させる定着部より下流側の用紙搬送路上に備えられた光センサと、該光センサにより読み取られた用紙の地の濃度を表わす第１の濃度データに対する、該光センサにより読み取られた該用紙上に形成された装置校正用画像の第２の濃度データの比を求めることにより該比を表わす装置校正用データを得るデータ補正部とを有する装置校正用データ取得手段、及び
前記装置校正用データ取得手段で得られた装置校正用データに基づいて、用紙上に所望の濃度の画像が形成されるように該画像形成装置を校正する装置校正手段を備え、
前記装置校正モードは、前記光センサにより、用紙の地の濃度と、該用紙の地の濃度とは異なりかつ段階的に変化する該用紙上に形成された装置校正用画像の濃度とが交互に読み取られるように、ストライプ状の装置校正用画像を形成し、該光センサは、時間的にも位置的にも近いタイミングで用紙の地の濃度と装置校正用画像を読取ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記装置校正手段が画像形成装置の画像処理部、帯電部、露光部、現像部、転写部、定着部を校正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成装置が、所定の基準画像が形成されて成る基準用紙を通過させて前記光センサで該基準用紙の地の濃度及び該基準用紙上に形成された基準画像の濃度を読み取る基準画像読取モードを有し、
前記装置校正用データ取得手段が、前記基準画像読取モードにおいて得られた基準用紙の地の濃度及び基準画像の濃度に基づいて、前記光センサを校正するためのセンサ校正用データを得るものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上述のような画像形成装置では、用紙上に形成される画像の画質を高めるための校正が行なわれる。特に、複数の工程を経て画像が形成される電子写真方式による画像形成装置では、各工程ごとに、最終的に用紙上に形成される画像の画質を高めるための様々な制御が行なわれている。例えば、特開平３−０８７７６８号公報には、像担持体としての感光体上に形成された現像像をモニタし、その現像像が所定の現像像になるように各工程を制御して装置を校正することにより画像の画質を高める技術が提案されており、また特開平４−１９３５７６号公報には、転写後のトナー濃度をモニタし、そのトナー濃度が所定のトナー濃度になるように各工程を制御して装置を校正することにより画像の画質を高める技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれらの技術は、画像形成の、中間段階における工程を制御して装置を校正するものであるため、ユーザが実際に入手する画像、すなわち定着画像の画質そのものが高められるという保証はなく、中間段階において制御される工程に基づく画像の画質と定着画像の画質との間で誤差が生じやすいという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、特開平４−０７７０６０号公報や特開平４−３６７１６５号公報には、画像形成装置を用いて用紙上に基準画像を形成しその画像形成装置に備えられた画像読取装置を用いて基準画像を読み取ることにより各工程を制御して装置を校正する技術が提案されている。この技術によれば、最終工程である定着工程まで制御して装置を校正することができるため、画質の精度は向上する。しかし、複写機のように画像読取装置が備えられた画像形成装置では実現できるものの、例えばプリンタ等のように画像読取装置が備えられていない画像形成装置では実現できないという問題がある。
【０００５】
特開平４−０５５８６８号公報には、用紙上に形成された、スタートパターンとストップパターンの間に色の帯が挿入されたテストパターンからの反射光を光ファイバーで読み取って反射光のレベルと基準値との差が減少するように装置を制御して画質を高める技術が提案されている。この技術によれば、プリンタのように画像読取装置が備えられていない画像形成装置の場合であっても画像形成装置を校正することができる。
【０００６】
しかし、ここに提案された技術は何をもって濃度の基準とするかが示されておらず結局のところ高精度の制御は不可能である。
また、特開平７−１６８４１２号公報には、テストパターン読取器と、そのテストパターン読取器に対向して配置された基準反射ローラーを備え、テストパターンの読取りに先だって、基準反射ローラーからの反射光を読み取り、これによりセンサの感度や光学的距離を調節してテストパターンを読み取ることにより装置を校正する技術が提案されている。しかしこの技術では、基準反射ローラーが装置内部に配置されているため、トナーなどにより基準反射ローラーが汚れる懸念があり、定期的なメンテナンスが必要である。また経時変化により基準反射ローラーの色が変化する場合も考えられる。さらに、基準反射ローラーとテストパターンとの読取り位置は紙の厚さ分の差がある。この位置の違いは同一の濃度であっても濃度ないし色の違いとして検出され、濃度ないし色の誤差要因となる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、用紙上に形成される画像の画質を高めるための校正を精度よく、かつ容易に行なう機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
この画像形成装置が、用紙上に装置校正用画像を形成する装置校正モードを有し、
その装置校正モードにおいて動作する、用紙上に形成された装置校正用画像の濃度とその用紙の地の濃度を読み取って濃度データを得る光センサと、その光センサにより読み取られた用紙の地の濃度を表わす第１の濃度データに対する、その光センサにより読み取られたその用紙上に形成された装置校正用画像の第２の濃度データの比を求めることにより該比を表わす装置校正用データを得るデータ補正部とを有する装置校正用データ取得手段、及び
上記装置校正用データ取得手段で得られた装置校正用データに基づいて、用紙上に所望の濃度の画像が形成されるようにその画像形成装置を校正する装置校正手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
近年、特にカラー画像を形成することのできる画像形成装置等において良質の用紙が用いられており、本発明は、その用紙の地の色の濃度を基準濃度とすることができることに想い到り、完成されたものである。
すなわち、本発明は、画像形成装置の校正にあたり、用紙の地の濃度を基準濃度として、用紙上に形成された装置校正用画像の濃度データを補正することにより所定の装置校正用データを得、このデータに基づいて用紙上に所望の濃度の画像を形成するものであるため、画像形成装置の各構成部分が、用紙の地の濃度に応じて校正される。従って、用紙上に高精度に調整された画像、特にカラー画像の場合の各色の濃度（すなわちカラーバランス）が高精度に調整された画像を形成することができる。
【００１０】
ここで、上記画像形成装置が、上記装置校正モードとして、上記光センサにより用紙の地の濃度と、その用紙の地の濃度とは異なる、その用紙上に形成された装置校正用画像の濃度とが交互に読み取られるように、ストライプ状の装置校正用画像を形成するモードを有することが効果的である。
このような、ストライプ状の装置校正用画像（テストパターン）を形成すると、時間的にも位置的にも非常に近いタイミングで用紙の地の濃度と装置校正用画像の濃度を読み取ることができる。このため、用紙の、振動やうねりによる上下方向への移動による読取り距離の変動の影響が補正された高精度の装置校正用データを得ることができる。特にカラープリンターでは、良好な色再現性を保つために用紙の白色が精度よく管理されており、用紙の地の濃度を白の基準濃度として用いると、汚れおよび色の経時変化による劣化が少ない校正データを生成することができ、装置を精度良く校正することができる。
【００１１】
また、上記画像形成装置が、所定の基準画像が形成されて成る基準用紙を通過させて、上記光センサで、その基準用紙の地の濃度及びその基準用紙上に形成された基準画像の濃度を読み取る基準画像読取モードを有し、上記装置校正用データ取得手段が、上記基準画像読取モードにおいて得られた基準用紙の地の濃度及び基準画像の濃度に基づいて、光センサを校正するためのセンサ校正用データを得るものであることが好ましい。
【００１２】
このように、例えばあらかじめ色の絶対値が保証されたパターンが形成された基準用紙を画像形成装置に通過させて光センサを校正すると、その画像形成装置において色の絶対値を校正することができる。例えば、白、黒、イエロー、マゼンタ、シアン、赤、緑、青を基準パターンに用いると、カラープリンターで使われている色材の濃度を精度良く制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の、電子写真方式による画像形成装置のブロック図である。
この画像形成装置１０は、この画像形成装置１０で用紙上に装置校正用画像を形成し、その用紙の地の色の濃度およびその用紙上に形成された装置校正用画像の濃度を読み取って装置を校正する装置校正モードを有しており、この画像形成装置１０には、この装置校正モードにおいて動作する、後述するテストパターン読取部１７および制御部１８が備えられている。
【００１４】
図１に示す画像処理部１１には、画像信号Ａが入力され、その画像処理部１１では、入力された画像信号Ａに応じた画像処理が施される。
帯電部１２は、感光体ドラム（図示せず）に電荷を一様に帯電する。
露光部１３は、帯電部１２により帯電された感光体ドラムに、画像処理部１１で画像処理されたデータに基づく露光光を照射し、その感光体ドラム上に静電潜像を形成する。
【００１５】
現像部１４は、感光体ドラム上にトナーを付与することにより静電潜像を現像して、その感光体ドラム上にトナー像を形成する。
転写部１５は、トナー像を用紙に転写する。
定着部１６は、用紙上に転写されたトナー像を、ローラの、圧力および熱により定着する。
【００１６】
テストパターン読取部１７は、用紙の地の濃度およびその用紙上に形成された装置校正用画像の濃度を読み取り、読み取られた用紙の地の濃度および画像の濃度に基づいて生成された装置校正用データを出力する。
制御部１８は、テストパターン読取部１７から出力された装置校正用データに基づいて、用紙上に所望の濃度の出力画像Ｂが形成されるように、画像処理部１１，帯電部１２，露光部１３，現像部１４，転写部１５，定着部１６を、出力画像Ｂの濃度が校正された状態に制御する。
【００１７】
図２は、定着部とテストパターン読取部の一部とを示す断面図である。
テストパターン読取部１７は、光源２１、受光素子２２、およびそれらの駆動回路（図示せず）等で構成されており、定着部１６のローラ１６ａから出力された用紙２３を、光源２１により、その用紙２３の紙面に対して４５度の角度で照明し、紙面より拡散された光をその紙面に対して９０度の角度に配置した受光素子２２で検出する。光源２１と用紙２３の間、または受光素子２２と用紙２３の間にレンズが配置される場合もある。また光源２１と受光素子２２との位置を入れ替えても良い。カラー画像を扱う場合には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタを貼った受光素子やＲ、Ｇ、Ｂで発光する光源を、ローラ１６ａに対して平行に必要な個数並べる場合もある。光源２１としては、蛍光灯、ハロゲンランプ、レーザ、およびＬＥＤ等が採用される。特に、レーザーやＬＥＤ等、特定波長の光を発光する素子なので、発生した光を色分解フィルタ等でカットすることなしに直接利用できるので効率がよく、テストパターン読取部１７の低消費電力化が図られる。
【００１８】
本実施形態では、テストパターン読取部１７の光源２１に、安価なＬＥＤが用いられている。ＬＥＤは、必要な色で必要な光量の光を確保することができ、また小型であり、かつハロゲンランプ等で使われる放熱機構も不要であるため、装置の小型化に寄与する。さらにＬＥＤは、パルス電圧の印加により高速なパルス点灯が容易にでき、ＬＥＤを連続点灯させた場合の定常電流よりも大きな瞬時電流をそのＬＥＤに流すことができるため、ＬＥＤの発光強度が増しデータのＳ／Ｎ比を向上させることができる。さらに、パルス点灯によりＬＥＤの発光強度も安定する。
【００１９】
近年、材料としてＧａＮ（窒化ガリウム）を使った青色、緑色の高輝度ＬＥＤが開発され、これら青色、緑色の高輝度ＬＥＤを、従来から用いられている赤色高輝度ＬＥＤとともに用いることにより、ＬＥＤをフルカラー発光用途に使用することができる。本実施形態では、これらのＬＥＤを用いてフルカラー発光させており、これによりためテストパターン読取部１７の小型化、低消費電力化が図られている。
【００２０】
一方、受光素子２２としてはフォトダイオード、ＣＣＤ等が用いられる。
図３は、図１に示す画像形成装置１０を校正するための、用紙上に形成されたテストパターンを示す図である。
図３に示すテストパターンは、電子写真方式のフルカラープリンターのトナー濃度をチェックするパターンであるストライプ状のパターンである。このパターンには、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色のトナーが用いられている。各色のトナーそれぞれは４段階の濃度を有し、従ってＹ濃度基準画像、Ｍ濃度基準画像、Ｃ濃度基準画像、Ｋ濃度基準画像は、いずれも、４段階の濃度基準パターンから形成されている。また各濃度基準パターンの間には白基準パターンとして、用紙の地である白が残されており、これらの濃度基準パターン，白基準パターンに基づいて濃度再現性がチェックされる。画像形成装置１０を用いて用紙上にこのようなテストパターンを形成し、テストパターン読取部１７で、順次、濃度基準パターン，白基準パターンが読み取られる。
【００２１】
図４は、図３に示すテストパターンをテストパターン読取部で読み取った場合の受光素子の出力変動の様子を示す図である。
用紙上のテストパターンは、テストパターン読取部１７で、Ｙ濃度基準画像、Ｍ濃度基準画像、Ｃ濃度基準画像、Ｋ濃度基準画像の順に読み込まれ、受光素子２２から、図４に示す波形の信号が出力される。テストパターン読取部１７では、各濃度基準パターンを読み込む直前に白基準パターンのデータが読み込まれる。白基準パターンは用紙の白部分であるから、本来一定値となるはずであるが、用紙の振動や紙のうねりによるわずかな上下動により、実際には変動してしまう。この変動分の影響をキャンセルするために各濃度基準画像の間に残された白基準パターンをその都度読み込み、この白基準パターンのデータにより各濃度基準パターンのデータを補正する。従って、基準用紙の、振動やうねりによる上下方向への移動による読取り距離の変動の影響を小さく抑えることができ、高精度に装置を校正することができる。
【００２２】
図５は、図３に示すテストパターンをＬＥＤをパルス点灯させながら読み取った場合の受光素子の出力の変動の様子を示した図である。
図４と比較すると、ＬＥＤ消灯時に受光素子の出力がオフセット出力になる点が異なっている。このオフセット出力が黒基準データとして用いられている。オフセット出力は周囲温度の変化や経時変化等で変動するが、テストパターンの読取りにあたり、オフセット出力も同時に取り込まれるため、テストパターン読取部１７の、光源２１、受光素子２２等の周囲の温度変化や経時変化等による特性変動の影響をキャンセルすることができる。このように、ＬＥＤをパルス点灯させながら受光素子からの、消灯時の出力データを黒基準データとし、濃度基準パターンを読み取る直前の黒基準データ、または濃度基準パターンを読み取った直後の黒基準データで補正を行うことにより、テストパターンを高精度に読み取ることができる。
【００２３】
図５では１つのデータを読み取る毎にＬＥＤを１回点滅させているが、ＬＥＤを複数回点滅させて複数個のデータを読み取り、それら複数個のデータの平均値を用いてもよい。この場合、ｎ個のデータの平均値を用いるとノイズがｎの平方根に反比例して減少するというメリットがある。一般に、デューティー比（ＬＥＤの点滅周期に対するＬＥＤの点灯時間の割合）がおよそ１０％以上の領域では、デューティー比の減少とともにＬＥＤへの許容電流が増大するため、１０％以下のデューティー比でＬＥＤを使うのが好ましい。
【００２４】
次に、白基準データ、黒基準データを用いて、テストパターン読取部１７で読み取られる濃度基準パターンのデータ（読取りデータ）を補正する方法について述べる。テストパターン読取部１７で補正され、制御部１８に入力される補正データは、以下の式によって算出される。
0003711644.tif 000002
読取りデータおよび白基準データから黒基準データを引き算することによりオフセットをキャンセルし、白基準データに対する割合として補正データを算出する。本実施形態では、図３に示すストライプ状のパターンを読み込むため、読取りデータ、白基準データ、および黒基準データをほぼ同時に読み込むことができ、基準用紙の上下動等によるデータの変動や、テストパターン読取部１７を構成する各素子の温度変化、経時変化等によるデータの変動の影響をキャンセルすることができる。従って、基準用紙のデータを高精度に読み取ることができ、このデータに基づいて画像形成装置１０が校正されるため、用紙上に形成される画像の画質を高めることができる。
【００２５】
尚、本実施形態では、Ｙ濃度基準画像、Ｍ濃度基準画像、Ｃ濃度基準画像、Ｋ濃度基準画像からなるテストパターンを形成して装置を校正したが、このテストパターンに限られることはなく、さまざまなテストパターンが適用できることは勿論である。また、ここではテストパターンとして濃度基準画像で説明したが、例えばグレーバランス、解像度等の基準画像であっても良い。
【００２６】
また、本実施形態の画像形成装置１０は、あらかじめ色の絶対値が保証されたパターンが形成された基準用紙を通過させて、その基準用紙の地の濃度およびその基準用紙上に形成された基準画像の濃度を読み取る基準画像読取モードを有している。基準用紙が、画像形成装置１０の給紙トレーにセットされ、その給紙トレーにセットされた基準用紙が、その給紙トレーから送り出され、この画像形成装置１０による画像形成プロセスを経ることなしに、直接に、テストパターン読取部１７に送られる。この基準用紙には、図３に示すテストパターンと同一のパターンであって、かつ各濃度基準画像の濃度の絶対値が保証された基準画像が形成されており、かつ、その基準用紙の地の色の絶対値も保証されている。テストパターン読取部１７では、この基準用紙上のパターンを、上述のテストパターンと同様にして読み取る。この基準用紙上のパターンは、画像形成装置１０の画像形成プロセスを経たテストパターンではなく、従って直接にはその画像形成装置１０の校正には用いられないが、テストパターン読取部１７自身の校正に用いられる。この基準用紙上の基準画像は、印刷等によって作成しても良いし、画像形成装置によって出力した画像の色を測色計によって測定し、その測定値を画像形成装置にインプットして作成してもよい。
【００２７】
尚、本実施形態では、電子写真方式の画像形成装置で説明したが、例えばインクジェット方式、熱転写方式、銀塩写真方式等の画像形成装置に対しても適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、画像形成装置が、用紙の地の濃度に応じて校正されるため、用紙上に高精度に校正された所望の濃度の画像を形成することができ、画像の画質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の、電子写真方式による画像形成装置のブロック図である。
【図２】定着器とテストパターン読取部の一部とを示す断面図である。
【図３】図１に示す画像形成装置１０を校正するための、用紙上に形成されたテストパターンを示す図である。
【図４】図３に示すテストパターンをテストパターン読取部で読み取った場合の受光素子の出力変動の様子を示す図である。
【図５】図３に示すテストパターンをＬＥＤをパルス点灯させながら読み取った場合の受光素子の出力の変動の様子を示した図である。
【符号の説明】
１０  画像形成装置
１１  画像処理部
１２  帯電部
１３  露光部
１４  現像部
１５  転写部
１６  定着部
１６ａ  ローラ
１７  テストパターン読取部
１８  制御部
２１  光源
２２  受光素子
２３  用紙
【図１】
0003711644.tif 000003
【図２】
0003711644.tif 000004
【図３】
0003711644.tif 000005
【図４】
0003711644.tif 000006
【図５】
0003711644.tif 000007