(57)【要約】【課題】画像デューティ変化による画像濃度の変動を抑制し、良好な画像が形成される画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０は、コントローラ１００１、画像信号に対して画像処理条件を用いて画像処理を行う画像処理部１１００、画像処理された画像信号に基づき、制御されたプロセス条件を用いて記録材に画像を形成す画像形成部１２００を有する。また、記録材一枚ごとの画像信号の、記録材搬送方向での画像デューティ分布を導出する画像デューティ分布カウント部１３００を有する。また、導出された画像デューティ分布に基づいて、画像処理条件およびプロセス条件の少なくとも一つを記録材搬送方向で変化するよう制御するγ補正値算出部１３０４を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に対して画像処理条件を用いて画像処理を行う画像処理手段と、
前記画像処理された画像信号に基づき、制御されたプロセス条件を用いて記録材に画像を形成する画像形成手段と、を有する画像形成装置であって、
前記記録材一枚ごとの前記画像信号の、記録材搬送方向での画像デューティ分布を導出する導出手段と、
前記導出された画像デューティ分布に基づいて、前記画像処理条件および前記プロセス条件の少なくとも一つを、記録材搬送方向で変化するよう制御する制御手段と、を有することを特徴とする、
画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記画像処理条件を記録材搬送方向で変化させることを特徴とする、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像処理手段は、画像信号に対してγ変換により第一の階調補正を行い、
前記導出手段は、前記第一の階調補正が施された画像信号の画像デューティ分布を導出し、
前記制御手段は、前記第一の階調補正が施された画像信号に対して、前記画像デューティ分布に基づいて導出された記録材搬送方向で変化する補正値を乗じる第二の階調補正を行うことを特徴とする、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像デューティの変化に起因する濃度変動の大きさを検知する画像濃度検知手段を有し、
前記制御手段は、前記画像濃度検知手段により検知された濃度変動の大きさに基づいて前記補正値を調整することを特徴とする、
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記濃度変動の大きさの検知は、作像されたテスト画像の濃度を検知して行われるものであり、
前記テスト画像は、前記画像濃度検知手段の検知領域内において同一濃度であり、且つ、前記画像濃度検知手段の検知領域外の画像デューティが異なるように構成されていることを特徴とする、
請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記補正値の調整が所定枚数の作像動作の後に行われるように制御することを特徴とする、
請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記補正値の調整がユーザからの指示に応じて行われるように制御することを特徴とする、
請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた画像形成装置は、帯電器が感光体を帯電し、露光装置が感光体を露光して感光体上に静電潜像を形成し、現像器が静電潜像をトナーを用いて現像する。そして、このようにして形成されたトナー像は、シートに転写され、定着器によってシートに定着される。
【０００３】
このような画像形成方法では、上記各工程において現像器内のトナーの帯電量や、トナー像を転写するための転写電圧等に変動が生じた場合、画像の濃度が変化してしまう可能性がある。そこで、現像器に補給されるトナーの量と現像器から消費されるトナーの量とに基づいて、画像の濃度を調整するための画像形成条件を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された画像形成装置は、現像器内のトナーの帯電量の変動を、トナー消費量、トナー補給量、現像器内のスクリューによる撹拌時間に基づいて予測する。そして、この予測関数に基づいて画像形成条件を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０２３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された画像形成装置では、現像器内のトナーの帯電量の変動に起因する画像濃度の変動を補正できるが、現像器内のトナーの帯電量の変動以外が原因の画像濃度変動を補正することができなかった。
【０００７】
図８は、高濃度の画像Ｄ１、低濃度の画像Ｄ２、及び画像Ｄ１より濃度が低く、且つ、画像Ｄ２よりも濃度の高い画像Ｄ３を１枚のシートに並べて形成した場合の、シートの搬送方向における画像Ｄ３の濃度推移を示した図である。図８は、発明者が濃度計を用いて、画像Ｄ３の濃度を、搬送方向の異なる複数の位置において測定した結果を示している。図８では、転写ニップで生じる画像デューティ総量変化による画像濃度変動を示している。
【０００８】
図８によれば、下図に示す高濃度部と低濃度部の境界において、中濃度部の画像濃度に変動が生じていることが見て取れる。これは、転写ニップ内における、転写トナーの総量に起因する転写電流変動により生じる画像濃度変動である。なお、特許文献１に開示された画像形成装置では、このような搬送方向の画像デューティ変化に俊敏に反応する濃度変動には対応することができない。
【０００９】
本発明は、画像デューティ変化による画像濃度の変動を抑制して良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、画像信号に対して画像処理条件を用いて画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理された画像信号に基づき、制御されたプロセス条件を用いて記録材に画像を形成する画像形成手段と、を有する画像形成装置であって、前記記録材一枚ごとの前記画像信号の、記録材搬送方向での画像デューティ分布を導出する導出手段と、前記導出された画像デューティ分布に基づいて、前記画像処理条件および前記プロセス条件の少なくとも一つを、記録材搬送方向で変化するよう制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像デューティ変化によるシートの面内、面間画像濃度変動を抑制して良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置が有する画像処理部の構成の一例を示すブロック図。
【図２】画像形成装置の全体構成の概要を説明するためのブロック図。
【図３】画像形成装置が有する画像形成部の構成の一例を説明するためのブロック図。
【図４】画像処理部の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】画像デューティ分布プロファイルを説明するための図。
【図６】画像デューティ分布プロファイルに基づく画像補正の補正ゲイン調整モードの動作を説明するためのフローチャート。
【図７】補正ゲイン調整モードで作像するパッチ画像と、その画像に対する画像デューティ分布プロファイルを説明するための図。
【図８】従来技術において発生する画像濃度変動を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態の一例について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
［画像形成装置と作像動作］
本実施形態に係る画像形成装置１０は、感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、静電記録方式等で静電潜像を形成し、この静電潜像を現像、転写し、可視画像をシート（例えば、用紙などの記録材）上に形成する。従って、このような構成と同じ若しくは同等の構成を有している画像形成装置であれば本発明を適用することができる。
【００１５】
図１、図２、図３は、本実施形態に係る画像形成装置１０の一例である、電子写真方式の画像形成装置の構成例を示す図である。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０が有する画像処理部（コントローラ）の構成の一例を示すブロック図である。
図２は、画像形成装置１０の全体構成の概要を説明するためのブロック図である。図３は、画像形成装置１０が有する画像形成部の構成の一例を説明するためのブロック図である。
【００１６】
図１に示す画像形成装置１０は、画像処理条件を用いて画像処理を行うコントローラ１００１、制御されたプロセス条件を用いて作像する画像形成部１２００、濃度検知センサ１２１４を含んで構成される。また画像形成装置１０は、図２に示す外部装置１００３と接続される。外部装置１００３の詳細は後述する。
【００１７】
コントローラ１００１は、色分解部１１０８、画像処理部１１００、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４００（図２参照）を有する。
画像処理部１１００は、γ変換部１１０１、ＨＴ処理（ハーフトーン処理）部１１０３、ＰＷＭ処理部１１０４、不図示の記録部に保存されているパッチデータ１１０７、画像デューティ分布カウント部１３００、補正ゲイン算出部１３０１を有する。画像処理部１１００は、また、不図示の記録部に保存される補正ゲインデータ１３０２、γ補正値算出部１３０３、γ逐次補正部１３０４を有する。
【００１８】
図２に示すコントローラ１００１は、主として画像形成装置１０の作像動作（画像形成動作）を制御する。
コントローラ１００１は、外部装置１００３が出力した画像信号を受け取り、受け取った画像信号に応じてプリント命令（ジョブ）を発行する。なお、外部装置１００３は、コンピュータ、サーバ、あるいはスキャナ等の機器であり、画像形成のための画像信号を含む各種情報を出力する機器である。
【００１９】
コントローラ１００１に入力された画像信号は、色分解部１１０８を介して各色成分に分解され、各色成分に分解された各画像信号は画像処理部１１００へ出力される。具体的には、各色成分に分解された各画像信号は、画像処理手段として機能する画像処理部１１００ａ、１１００ｂ、１１００ｃ、１１００ｄに向けて色毎に出力される。
そして、画像処理部１１００において後述するＰＷＭパルス幅変調処理後のレーザ駆動信号が、画像形成手段として機能する画像形成部１２００（各色に対応する画像形成部１２００ａ〜ｄ）に出力される。
【００２０】
中間転写ベルト１２０７上には、各画像形成部１２００ａ〜ｄからタイミングを合わせて各色画像が転写され、当該中間転写ベルト１２０７上にフルカラーのトナー像が形成される。このフルカラートナー像は、二次転写器１２０９により記録材１２１０（例えば、用紙）に転写される。
フルカラートナー像が転写された記録材１２１０は、定着器１２１１に向けて搬送され、当該定着器１２１１によりトナー像が記録材１２１０上に定着される。そして、トナー像が定着された記録材１２１０は画像形成装置１０の外方へ排出される。
以下、図３を用いて画像形成部１２００の詳細について説明する。なお、画像形成部１２００ａ、１２００ｂ、１２００ｃ、１２００ｄは全て同じ構成であるため、便宜上図３には１色分の画像形成部のみを画像形成部１２００として示している。
【００２１】
画像形成部１２００は、レーザダイオード１２０１、像担持体である感光ドラム１２０３、露光器１２０４、帯電器１２０５、現像器（現像部）１２０６、一次転写器１２０８、クリーナ１２１２を含んで構成される。また、感光ドラム１２０３と一次転写器１２０８との間には中間転写ベルト１２０７が配備される。
【００２２】
レーザダイオード１２０１は、レーザ駆動信号を受けてレーザ光を放射する。放射されたレーザ光は、ポリゴンミラー（不図示）、ｆθレンズ（不図示）、反射ミラー（不図示）を介して、回転している感光ドラム１２０３上に照射される。これにより感光ドラム１２０３上に静電潜像が形成される。
【００２３】
感光ドラム１２０３は、露光器１２０４で均一に除電された後に帯電器１２０５により均一に帯電される。その後、レーザダイオード１２０１からレーザ光の照射を受けることで感光ドラム１２０３上に印刷画像に応じた静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は、現像器（現像部）１２０６から供給されるトナーによって可視画像（トナー像）として現像される。このとき、現像器１２０６には、静電潜像形成条件に応じたＤＣバイアス成分と現像効率を向上させるためのＡＣバイアス成分とが重畳されて印加される。
【００２４】
現像されたトナー像は、一次転写器１２０８を介して、複数のローラ間に加張されて無端駆動されるベルト状の中間転写ベルト１２０７上に転写される。なお、感光ドラム１２０３上に残った残留トナーはクリーナ１２１２により掻き落とされて回収される。
【００２５】
［画像処理動作］
図４は、画像形成装置１０の画像処理部の動作（処理手順）の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図４に示す各処理は、主としてコントローラ１００１が有するＣＰＵ１４００により実施される。図１を参照しつつ処理手順について説明する。
【００２６】
ＣＰＵ１４００は、外部装置１００３から画像信号を受け付けたことを契機に、色分解部１１０８を介して各色の画像信号をγ変換部１１０１に入力する（Ｓ２０１）。
ＣＰＵ１４００は、γ変換部１１０１を介して、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を用いて画像信号を変換する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２において、γ変換部１１０１がルックアップテーブルに基づいて画像信号を変換する処理を第一の階調補正と称す。
ＣＰＵ１４００は、画像デューティ分布を導出する導出手段として機能する画像デューティ分布カウント部１３００を介して、階調補正された画像信号に対して画像デューティ分布プロファイルを導出する（Ｓ２０３）。画像デューディ分布カウント部１３００は、シート上の位置と、当該位置に付着するトナーの量とを決定する。
【００２７】
ここで、画像デューティ分布プロファイルについて説明する。
図５は、画像デューティ分布プロファイルを説明するための図である。画像デューティ分布プロファイルは、図５に示すような画像の搬送方向における画像デューティの分布を表す関数である。画像デューティの値が増加すればトナー付着量が増加し、画像デューティの値が減少すればトナー付着量が減少する。搬送方向のある位置における画像デューティの値は、下記式１のように、記録材一枚ごと、つまり１ページ分の画像を構成する各画素の信号値ｎ（ｉ，ｊ）を用いて演算される。
【００２８】
ＶＣ（ｊ）＝ｎ（１，ｊ）＋ｎ（２，ｊ）＋ｎ（３，ｊ）＋・・・＋ｎ（ｗ，ｊ）  ・・・式（１）
なお、ｊは搬送方向における画素の番号を示し、ｉは搬送方向に直交する方向の画素の番号を示す。ｎは画像デューティの値を示す。
【００２９】
図４の説明に戻り、ＣＰＵ１４００は、γ補正値算出部１３０３を介して、導出した画像デューティ分布プロファイルに基づいて、予め設定された適正な補正ゲインを乗じてγ補正値を導出する（Ｓ２０４）。
ＣＰＵ１４００は、導出したγ補正値をγ逐次補正部１３０４に送信する。γ逐次補正部１３０４では、γ変換部１１０１において第一の階調補正が行われた画像信号に対して、受け付けたγ補正値を乗じる第二の階調補正を行う。このように、ＣＰＵ１４００、γ逐次補正部１３０４は、画像形成のγ値を記録材搬送方向で変化させる制御を行う制御手段として機能する。
ＣＰＵ１４００は、画像が搬送される方向における所定位置で適用関数値が変化する第二の階調補正を行う（Ｓ２０５）。これにより、搬送方向の画像デューティ変化に俊敏に反応する濃度変動に対して、適正な画像濃度補正処理を実施することが可能になる。
【００３０】
ＣＰＵ１４００は、γ逐次補正部１３０４を介して行われた第二の階調補正後の画像信号をＨＴ処理部１１０３に送信し、当該ＨＴ処理部１１０３を介してハーフトーン処理（ＨＴ処理）を行う（Ｓ２０６）。
【００３１】
ＣＰＵ１４００は、ＰＷＭ処理部１１０４を介して、色分解部から送られる作像開始信号とそれを起点とするカウンターに同期させ、ハーフトーン処理が施された画像信号と、所定周期の三角波信号とを比較するＰＷＭパルス幅変調処理を行う（Ｓ２０７）。そして、ＣＰＵ１４００は、ＰＷＭパルス幅変調処理後のレーザ駆動信号を画像形成部１２００に逐次出力する（Ｓ２０８）。その後、ＣＰＵ１４００は、一連のジョブが終了したか否かを判別する（Ｓ２０９）。一連のジョブが終了した場合（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）、処理を終了する。また、そうでない場合（Ｓ２０９：Ｎｏ）、ステップＳ２０７の処理へ戻る。
【００３２】
これら一連の制御処理により、搬送方向の画像デューティ変化に俊敏に反応する濃度変動に対して適正な画像濃度補正処理を適用したレーザ駆動信号が画像形成に用いることができる。これにより、良好な画像を得ることができる。
【００３３】
［補正ゲイン調整モード］
一方、上記の搬送方向の画像デューティの変化に俊敏に反応する濃度変動は、一次転写器１２０８の耐久による抵抗変化等を起因にその変動の大きさが変化する。そのため、本実施形態に係る画像形成装置１０では、所定枚数ごとにこの変動の大きさを検知して適正な補正ゲインを取得する、補正ゲイン調整モードを有する。この補正ゲイン調整モードの動作について、図６を用いて説明する。
【００３４】
図６は、画像デューティ分布プロファイルに基づく画像補正の補正ゲイン調整モードの動作を説明するためのフローチャートである。なお、図６に示す各処理は、主としてコントローラ１００１が有するＣＰＵ１４００により実施される。
【００３５】
ＣＰＵ１４００は、所定枚数の作像（画像形成）が行われた場合、あるいはユーザからの指示があった場合を契機にゲイン調整モードを開始する。
【００３６】
ＣＰＵ１４００は、所定の記録部に保存されたパッチデータ１１０７を読み込み（Ｓ３０１）、読み込んだパッチデータ１１０７をＨＴ処理部１１０３に送信する。ＣＰＵ１４００は、ＨＴ処理部１１０３を介して、パッチデータ１１０７に基づいたテスト画像（パッチ画像）を中間転写ベルト１２０７上に形成（作像）する（Ｓ３０２）。
【００３７】
ここで、パッチ画像について図７を用いて説明する。
図７は、補正ゲイン調整モードで作像するパッチ画像と、その画像に対する画像デューティ分布プロファイルを説明するための図である。
パッチ画像は、図７に示すように、搬送方向の異なる位置に形成されたテスト画像Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３を含む。パッチ画像は、また、搬送方向に直交する方向においてテスト画像Ｐ２を挟むように形成されたテスト画像Ｔ１、及び、搬送方向に直交する方向においてテスト画像Ｐ３を挟むように形成されたテスト画像Ｔ２とを含む。
また、テスト画像Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３は同一の画像信号値に基づいて形成される。つまり、テスト画像Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３は同一濃度の画像である。なお、テスト画像Ｔ１の濃度はテスト画像Ｔ２の濃度より高い。
【００３８】
また、テスト画像Ｔ１、及びＴ２は、濃度検知センサ１２１４の検知領域内を通過しないような位置、つまり検知領域外に形成される。そのため、テスト画像Ｔ１、及びＴ２は濃度検知センサ１２１４により検知されない。テスト画像Ｐ１は、他のテスト画像Ｔ１、及びＴ２に挟まれていない。
【００３９】
また、テスト画像Ｐ２がテスト画像Ｔ１に挟まれているので、テスト画像Ｐ２のトナー付着量はテスト画像Ｐ１のトナー付着量と異なる可能性がある。同様に、テスト画像Ｐ３がテスト画像Ｔ２に挟まれているので、テスト画像Ｐ３のトナー付着量はテスト画像Ｐ１のトナー付着量と異なる可能性がある。さらに、テスト画像Ｔ１のトナー付着量はテスト画像Ｔ２のトナー付着量と異なるので、テスト画像Ｐ３のトナー付着量はテスト画像Ｐ２のトナー付着量と異なる可能性がある。
ＣＰＵ１４００は、テスト画像Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３の付着量の比率を求めることによって、補正ゲイン（係数）を決定できる。なお、本実施形態では、トナー付着量の比率を求める代わりに濃度を測定している。
【００４０】
図６の説明に戻り、ＣＰＵ１４００は、画像濃度検知手段として機能する濃度検知センサ１２１４を介して、中間転写ベルト１２０７上に作像されたパッチ画像の画像濃度を取得する（Ｓ３０３）。
なお、取得した画像濃度（パッチ濃度データ）は、同一濃度であった場合でも、図７に示すようにパッチ画像の画像デューティ分布プロファイルの影響を受けたものになる。
【００４１】
ＣＰＵ１４００は、補正ゲイン算出部１３０１を介して、取得したパッチ濃度データと、パッチの画像デューティ分布プロファイルとを比較し、比較結果に基づいて適正な補正ゲインを導出して補正値を調整する（Ｓ３０４）。なお、導出した補正ゲインは、補正ゲインデータ１３０２として不図示の記録部に保存される。
【００４２】
これら一連の制御処理により、この補正ゲインを前述の作像動作に使用することで常に、適正な画像デューティ分布プロファイルによる画像濃度補正処理を行うことができる。そのため、良好な画像が得ることができる。
このように、本実施形態に係る画像形成装置１０では、画像デューティ変化によるシート材の面内、面間画像濃度変動を抑制して良好な画像を得ることができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、画像デューティ分布プロファイルに基づいて画像濃度を制御する制御手段として画像のγ補正テーブルを用いる場合を例に挙げて説明した。
この他にも、レーザＰＷＭ処理部や転写電圧制御部等、画像の搬送方向において画像形成条件を変更できる制御手段であればいずれを用いた場合であっても本発明を適用することができる。
【００４４】
上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１０・・・画像形成装置、１００１・・・コントローラ、１１００（ａ〜ｄ）・・・画像処理部（画像処理手段）、１２００（ａ〜ｄ）・・・画像形成部（画像形成手段）、１３００・・・画像デューティ分布カウント部（画像デューティ分布算出手段）、１３０３・・・γ補正値算出部（制御手段）、１３０４・・・γ逐次補正部、１２１４・・・濃度検知センサ、１３０１・・・補正ゲイン算出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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