JP2015060065A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良くキャリブレーションを行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、記録材に未定着画像を形成する形成手段と、記録材に形成された未定着画像を設定された定着条件に従い記録材に定着させる定着手段と、を含む画像形成手段と、定着手段が記録材に定着させた画像を測定する測定手段と、測定手段の測定結果によりキャリブレーションを行う制御手段と、を有し、制御手段は、キャリブレーションを実行する際に、定着条件を所定の標準設定にする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画像形成装置のキャリブレーション技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、連続印刷中に、例えば、トナーの電荷保持量が変動し、これにより画像濃度が変化することが生じ得る。また、画像形成装置の設置環境や、各部の特性変動によっても、出力する画像の濃度が変動する。このため、特許文献１は、パターン画像を形成して、形成したパターン画像の濃度を測定することで、濃度のキャリブレーションを行うことを開示している。また、特許文献２及び３は、トナー載り量によりキャリブレーションを行う構成を開示している。さらに、特許文献４は、記録材の種別毎に最適な定着温度となる様に調整にする構成を開示している。

特開平０４−２６８８７３号公報 特開２００７−２７２１１２号公報 特開２０１０−２８６６２０号公報 特開２００５−３３８３６２号公報

例えば、定着器の定着温度を変更すると、トナーの載り量が同じであっても検出濃度が異なる可能性があり、特許文献２に記載されている様に、規定のトナー載り量に調整することができなくなる。また、特許文献３のように、キャリブレーションに使用する記録材を新たに登録する際、あらかじめ規定している定着温度ではトナー載り量が変化しても濃度が変化しない領域を使用してしまう場合があり、キャリブレーションの精度が低下する。

本発明は、精度良くキャリブレーションを行う画像形成装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、記録材に未定着画像を形成する形成手段と、前記記録材に形成された未定着画像を設定された定着条件に従い前記記録材に定着させる定着手段と、を含む画像形成手段と、前記定着手段が前記記録材に定着させた画像を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果によりキャリブレーションを行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記キャリブレーションを実行する際に、前記定着条件を所定の標準設定にすることを特徴とする。

精度良くキャリブレーションを行うことが可能となる。

第一実施形態による画像形成装置の概略的な構成図。 第一実施形態による画像形成装置の制御構成図。 第一実施形態によるカラーセンサの構成図。 第一実施形態によるキャリブレーションのフローチャート。 第一実施形態による検出輝度とトナー載り量との関係を示す図。 第一実施形態による最大濃度制御の説明図。 第一実施形態による光沢度と定着条件との関係を示す図。 第一実施形態による乱反射光量とトナーの関係の説明図。 第一実施形態による光沢度によるトナー載り量への影響の説明図。 第一実施形態によるキャリブレーションのフローチャート。 第二実施形態によるキャリブレーションのフローチャート。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の各実施形態は例示であり、本発明の範囲を実施形態に限定するものではない。

＜第一実施形態＞
図１は画像形成装置１００の構造を示す断面図である。画像形成装置１００は、筐体１０１を備える。筐体１０１には、画像形成エンジン部を構成するための各機構と、制御ボード収納部１０４とが設けられている。制御ボード収納部１０４には、印刷のための各処理（たとえば、給紙処理など）の制御を行なうエンジン制御ＣＰＵ１０２と、画像処理などを行うプリンタコントローラ１０３が収納されている。

図１に示す様に、画像形成エンジン部にはＹＭＣＫに対応した４つのステーション１２０、１２１、１２２、１２３が設けられている。ステーション１２０、１２１、１２２、１２３は、色材であるトナーを記録材に転写して画像を形成する画像形成部である。ここで、ＹＭＣＫは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの略称である。各ステーションは、ほぼ共通の部品により構成されている。感光ドラム１０５は、像担持体の一種であり、一次帯電器１１１により一様の表面電位に帯電される。感光ドラム１０５には、レーザ１０８が出力するレーザ光によって、潜像が形成される。現像器１１２は、トナーを用いて潜像を現像してトナー像を形成する。トナー像（可視像）は、中間転写体１０６上に一次転写される。中間転写体１０６上に形成された可視像は、収納庫１１３から搬送されてきた記録材１１０に対して、転写ローラ１１４により二次転写される。

本実施形態の定着処理機構は、記録材１１０に転写された未定着画像であるトナー像を加熱および加圧して記録材１１０に定着させる第一定着器１５０および第二定着器１６０を有している。第一定着器１５０には、記録材１１０に熱を加えるための定着ローラ１５１、記録材１１０を定着ローラ１５１に圧接させるための加圧ベルト１５２、定着完了を検知する第一定着後センサ１５３を含む。これらローラは中空ローラであり、内部にそれぞれヒータを有している。また、これらローラは、不図示のモータにより駆動されて、記録材１１０を搬送する。第二定着器１６０は、第一定着器１５０よりも記録材１１０の搬送方向で下流に配置されている。第二定着器１６０は、第一定着器１５０により定着した記録材１１０上のトナー像に対してグロスを付加したり、定着性を確保したりする。第二定着器１６０も、第一定着器１５０と同様に定着ローラ１６１、加圧ローラ１６２、第二定着後センサ１６３を有している。記録材１１０の種類によっては第二定着器１６０を通す必要がない。この場合、エネルギ消費量低減の目的で第二定着器１６０を経由せずに記録材１１０は搬送経路１３０を通過する。フラッパ１３１は、記録材１１０を搬送経路１３０へ誘導するか、第二定着器１６０に誘導するかを切り替える。

フラッパ１３２は、記録材１１０を排出経路１３５へと誘導するか、外部への排出経路１３９に誘導する誘導部材である。排出経路１３５には、反転センサ１３７が設けられている。記録材１１０の先端は、反転センサ１３７を通過し、反転部１３６へ搬送される。反転センサ１３７が記録材１１０の後端を検出すると、記録材１１０の搬送方向が切り替えられる。フラッパ１３３は、記録材１１０を両面画像形成用の搬送経路１３８へと誘導するか、排出経路１３５に誘導する誘導部材である。切り替えフラッパ１３４は、記録材１１０を外部への排出経路１３９に誘導する誘導部材である。なお、排出経路１３５や排出経路１３９などの搬送路には多数の搬送ローラ１４０が設けられている。

記録材１１０の搬送方向において第二定着器１６０よりも下流には、記録材１１０上のテストパターンを検知するカラーセンサ２００が配置されている。カラーセンサ２００は、記録材１１０の搬送方向において第一定着器１５０および第二定着器１６０よりも下流で記録材１１０に定着した画像の色を測定する測定部として機能する。カラーセンサ２００は、排出経路１３９に配置されていてもよい。操作パネル１８０からの指示により、プリンタコントローラ１０３は、最大濃度制御、階調制御等を実行する。

図２は、画像形成装置１００の制御構成を示すブロック図である。ホストコンピュータ３０１は、有線又は無線の通信回線を介してプリントジョブを画像形成装置１００に送信するコンピュータである。プリンタコントローラ１０３は、エンジン制御ＣＰＵ１０２と協働して、画像形成装置１００の動作を制御する。プリンタコントローラ１０３を構成する各ユニットはバス３１９を介して接続されている。

ホストＩ／Ｆ部３０２は、ホストコンピュータ３０１との入出力を司る通信ユニットである。入出力バッファ３０３は、ホストＩ／Ｆ部３０２からの制御コードを記憶したり、各通信ユニットからのデータを蓄積したりする。プリンタコントローラＣＰＵ３１３は、プリンタコントローラ１０３全体の動作を統括的に制御するメインプロセッサである。ＲＯＭ３０４は、プリンタコントローラＣＰＵ３１３の制御プログラムや制御データを記憶するメモリである。この制御プログラムをプリンタコントローラＣＰＵ３１３が実行することで実現される機能としては、たとえば、画像情報生成部３０５、濃度条件決定部３０６、階調補正テーブル生成部３０７および定着温度決定部３０８などがある。ＲＡＭ３０９は、制御コードおよびデータの解釈、印刷に必要な計算、または、プリントデータを処理するためのワークエリアに利用されるメモリである。ＲＡＭ３０９には、テーブル格納部３１０が設けられており、濃度条件決定部３０６や、階調補正テーブル生成部３０７が決定又は生成した各種データが格納される。

画像情報生成部３０５は、ホストコンピュータ３０１から受信した設定情報にしたがって各種の画像オブジェクト（テストパターンなど）を生成する。ＲＩＰ（Ｒａｓｔｅｒ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）部３１４は、画像オブジェクトをビットマップ画像に展開するプロセッサである。色処理部３１５は、カラープロファイルにしたがって色変換処理を行う。階調補正部３１６は、階調補正テーブル生成部３０７が作成した階調補正テーブル（γＬＵＴ）を用いて単色の階調補正を実行する。擬似中間調処理部３１７は、画像データに対してディザマトリクスや誤差拡散法などの擬似中間調処理を施す。エンジンＩ／Ｆ部３１８は、画像データをエンジン制御ＣＰＵ１０２に転送する通信ユニットである。エンジン制御ＣＰＵ１０２は、画像データにしたがって、４つのステーション１２０、１２１、１２２、１２３を制御する。

操作パネル１８０は、表示装置と入力装置とにより構成されており、印刷や補正処理の実行指示を入力したり、オペレータに情報を表示したりする。パネルＩ／Ｆ部３１１は、操作パネル１８０とプリンタコントローラ１０３とを接続している。

図３は、記録材１１０に形成されたテストパターンを読み取って、ＲＧＢの値を測定するカラーセンサ２００（測定部）の構成図である。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ、赤、緑、青の略称である。カラーセンサ２００は、白色光を出力する発光素子５３と、ＲＧＢオンチップフィルタ付きの受光素子５４を備えている。第一実施形態において、発光素子５３は、定着後のテストパターンが形成された記録材１１０の法線方向に対して４５度の角度で光を入射させる様に設けられる。また、一実施形態において、受光素子５４は、記録材１１０の法線方向に反射する乱反射光を受光する様に設けられ、乱反射光のＲ、Ｇ、Ｂ値を測定する。なお、発光素子５３及び受光素子５４の構成は、図３に示すものに限定されず、受光素子５４が乱反射光を受光する構成、例えば、入射角を０度とし、反射角を４５度とする構成であっても良い。また、ＲＧＢの３色をそれぞれ発光する発光素子と、フィルタ無しの受光素子により構成することもできる。カラーセンサ２００は、測定したＲＧＢの値から、補色の色情報を使用して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋそれぞれのテストパターンの輝度情報をプリンタコントローラ１０３に出力する。なお、ＫについてはＧの色情報を使用する。

続いて、プリンタコントローラＣＰＵ３１３（以下、単に、ＣＰＵ３１３と呼ぶ。）が実行するキャリブレーションについて図４を用いて説明する。キャリブレーションは、最大濃度を合わせる最大濃度制御と階調制御を含んでいる。ＣＰＵ３１３は、キャリブレーションの実行が指示されると、Ｓ１０で、不図示の温湿度センサから温湿情報を得て、規定環境区分を算出し、Ｓ１１で帯電電位を決定し、次いで、決定した帯電電位に基づき現像バイアスを決定する。なお、現像バイアスは、決定した帯電電位との差が規定量となる様に決定される。

Ｓ１２において、ＣＰＵ３１３は、最大濃度制御を実行する。まず、ＣＰＵ３１３は、エンジン制御ＣＰＵ１０２に、Ｓ１１で決定された帯電電位及び現像バイアスを使用し、ＹＭＣＫそれぞれの色のテストパターンを形成させる。なお、各色のテストパターンは、それぞれ、複数の露光強度、つまり感光ドラム１０５に照射する光レベル（パワー）を変えて形成される。そして、カラーセンサ２００は、各色について、異なる光レベルで形成されたテストパターンをそれぞれ測定し、各色の輝度成分をそれぞれプリンタコントローラ１０３に通知する。ＣＰＵ３１３は、図５に示す検出輝度とトナー載り量（色材量）との関係を示す変換情報に基づき、カラーセンサ２００により測定した検出輝度を、各光レベルでのトナー載り量に変換する。そして、ＣＰＵ３１３は、図６に示す様に、トナー載り量が規定の最大載り量になる光レベルを算出する。図６の例においては、ＬＰＷ１〜ＬＰＷ５の５つの光レベルでテストパターンを形成し、光レベルとトナーの載り量の関係を求め、求めた関係から規定最大載り量となる光レベルを決定している。

続いて、ＣＰＵ３１３は、Ｓ１２で決定した光レベルを用いて、擬似中間調処理により階調パターンを記録材１１０に形成し、形成した階調パターンを測定してγＬＵＴを生成する。生成したγＬＵＴは、階調補正部３１６において使用される。なお、図５に示す検出輝度とトナー載り量との関係は記録材の種別により異なる。したがって、キャリブレーションを行う際には所定の基準記録材を使用する。

画像形成装置は、出力画像の光沢度をトナーの溶融度合いにより制御でき、本実施形態の画像形成装置は、ユーザーが光沢度を設定できる様になっている。図７は、設定された光沢度と、定着条件（定着温度）との関係を示している。図７においては、標準設定を基準として、−３〜＋３までの計７段階で光沢度の設定が可能となっている。なお、図７に示す様に、各光沢度に対して定着温度が対応付けられている。

光センサで検出される濃度は、乱反射光が少なくなる程高くなる。この乱反射光は、トナーによる光吸収の度合いと、トナー表面の粗さ（凹凸）により影響を受ける。具体的には、図８（ａ）及び（ｂ）に示す様に、トナーによる光の吸収量が多くなると濃度は高くなる。また、図８（ｃ）及び（ｄ）に示す様に、トナーの載り量が同じであっても、トナー表面が滑らかになる程、正反射成分が増え、乱反射成分が減少するため検出される濃度が高くなる。なお、トナー表面が滑らかになる程、光沢度は高くなる。したがって、図９に示す様に、カラーセンサ２００で検出した輝度Ａに対するトナー載り量は、設定された光沢度により異なってしまう。そのため、最大濃度制御や、階調制御の際には、設定されている光沢度、つまり、設定されている定着条件を考慮する必要がある。

図１０は、本実施形態によるキャリブレーション、つまり、最大濃度制御と階調制御のフローチャートである。なお、図１０に示す処理を実行する前に、ＣＰＵ３１３は、図４のＳ１０及びＳ１１の処理を実行して帯電電位と現像バイアスを決定しておく。まず、最大濃度制御の場合について説明する。ＣＰＵ３１３は、Ｓ２０で、設定されている定着条件を判定し、Ｓ２１で標準設定であるかを判定する。なお、標準設定とは、例えば、図７の光沢度０といった予め決めた定着条件の設定である。ＣＰＵ３１３は、定着条件が標準設定ではないと、Ｓ２２で定着条件を標準設定に変更する。続いて、ＣＰＵ３１３は、既に説明した様に、Ｓ２３で各色について複数の光レベルでテストパターンを形成する。なおこのときの定着条件は、標準設定である。ＣＰＵ３１３は、Ｓ２４でカラーセンサ２００から測定結果を取得すると、Ｓ２５で、図５に示す関係から、各色について、光レベルとトナー載り量との関係を求める。なお、このときに使用する図５の関係は、定着条件を標準設定としたときの検出輝度とトナー載り量との関係である。ＣＰＵ３１３は、Ｓ２６で現在の制御が最大濃度制御であるか、階調制御であるかを判定し、最大濃度制御であると、Ｓ２６で求めた光パワーとトナー載り量との関係から規定の最大載り量となる光パワーをＳ２７で決定する。なお、階調制御の場合には、階調制御のためのテストパターンをＳ２３で形成し、Ｓ２８でγＬＵＴを生成する。

本実施形態では、キャリブレーションの際に、定着条件を標準設定に戻してテストパターンを形成する。この構成により、トナーの載り量を規定状態に保つことでき、キャリブレーションの精度を向上させることができる。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、定着条件が標準設定ではない場合、標準設定に戻してからテストパターンを形成していた。したがって、定着条件を標準設定に戻す際に、定着温度の調整のための待ち時間が発生する。本実施形態では、この待ち時間の発生を防止し、キャリブレーションの時間を短くする。

図１１は、本実施形態でのＣＰＵ３１３が行う処理のフローチャートである。以下、図１０の第一実施形態との相違点について説明する。本実施形態では、Ｓ３０で、キャリブレーションの実行時において設定されている定着条件を判定後、そのままの定着条件を使用して、Ｓ３１でテストパターンを形成し、Ｓ３２でカラーセンサ２００から測定結果を取得する。ＣＰＵ３１３は、Ｓ３３で、図５に示す関係から、各色について、光レベルとトナー載り量との関係を求める。なお、このときに使用する図５の関係は、Ｓ３０で判定した定着条件の設定での検出輝度とトナー載り量との関係である。つまり、本実施形態では、各定着条件での光レベルとトナー載り量との関係を予めテーブル格納部３１０に保存しておく。例えば、設定できる定着条件が図７の通りであるとすると、各色について、７つの関係を保持しておく。その後のＳ３４からＳ３６の処理は、図１０のＳ２６からＳ２８の処理と同様であり説明は省略する。

本実施形態では、第一実施形態での構成と比較してキャリブレーションに要する時間が短くなる。なお、上記実施形態においては、光沢度の調整により定着条件が変わる場合を例にしていたが、例えば、画質優先か生産性優先かといった、他の設定により定着条件が変更される場合であっても本発明は適用できる。さらに、本実施形態では、ユーザーが設定した定着条件にてテストパターンを形成していたが、使用頻度の高い定着条件に変更して行うこともできる。例えば、画像形成装置の使用が開始され、定着条件の設定が変更されていない場合には、第一実施形態に従いキャリブレーションを実行する。そして、定着条件の設定が変更された場合には、第二実施形態に従いキャリブレーションを実行して、使用された定着条件を記録する。そして、所定の期間が経過する等して定着条件の使用頻度が把握できると、使用頻度の高い定着条件でキャリブレーションを実行する構成とすることができる。また、画像形成装置の使用が開始されてからの使用頻度ではなく、過去所定期間の使用頻度によりキャリブレーションに使用する定着条件の設定を決定することもできる。

＜第三実施形態＞
第一実施形態及び第二実施形態では、所定の種別の記録材を基準の記録材とし、基準の記録材を使用してキャリブレーションを行うこととしていた。これは、記録材によって検出輝度とトナー載り量との関係が変わるためである。しかしながら、基準の記録材についての検出輝度とトナー載り量との関係に加えて、他の記録材については、基準の記録材の関係との差分を予め測定して保持しておくことで、他の記録材をキャリブレーションに使用することができる。ここで、記録材には様々な坪量のものがあり、さらに、その表面が粗いものもある。したがって、記録材の種別によっては、高光沢時や低光沢度の設定では、トナー載り量が変化しても濃度が変化しない領域にて測定が行われる可能性があり、トナー載り量を高精度に検出できない場合がある。

したがって、本実施形態では、例えば、基準の記録材以外の記録材でキャリブレーションを行う場合、使用できる定着条件に範囲を設ける。そして、第二実施形態の構成において、基準の記録材以外の記録材でキャリブレーションを行い、かつ、設定されている定着条件が、使用する記録材で使用できる定着条件の範囲外である場合には、範囲内の定着条件に変更してキャリブレーションを行う。例えば、図７の様に光沢度が設定できる場合において、ある記録材については、キャリブレーションで使用できる定着条件に対応する光沢度の範囲を−２以上かつ＋１以下とする。この場合、このある記録材を使用してキャリブレーションを行う際に、設定されている光沢度が−３であれば−２に変更し、＋２又は＋３であれば＋１に変更する。なお、設定されている光沢度が範囲内であれば、その設定でキャリブレーションを行う。以上の構成により、任意の記録材を使用して、高精度にキャリブレーションを実行できる。

Claims (8)

1. 記録材に未定着画像を形成する形成手段と、前記記録材に形成された未定着画像を設定された定着条件に従い前記記録材に定着させる定着手段と、を含む画像形成手段と、
   前記定着手段が前記記録材に定着させた画像を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果によりキャリブレーションを行う制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記キャリブレーションを実行する際に、前記定着条件を所定の標準設定にすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記標準設定での変換情報に従い前記測定手段の測定結果を変換してキャリブレーション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。
3. 記録材に未定着画像を形成する形成手段と、前記記録材に形成された未定着画像を設定された定着条件に従い前記記録材に定着させる定着手段と、を含む画像形成手段と、
   前記定着手段が前記記録材に定着させた画像を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果によりキャリブレーションを行う制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記定着条件の各設定に対応する変換情報を有し、キャリブレーションの際に使用した定着条件の設定に対応する変換情報に従い前記測定手段の測定結果を変換してキャリブレーションを行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記定着条件の各設定の使用頻度に基づきキャリブレーションの際に使用する定着条件の設定を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、キャリブレーションに使用する記録材の種別に応じてキャリブレーションの際に使用する定着条件の設定を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、キャリブレーションに使用する記録材で利用できる定着条件の設定を示す情報を保持しており、キャリブレーションの実行時の定着条件の設定が、当該キャリブレーションに使用する記録材で利用できる定着条件の設定では無い場合、当該記録材で利用できる定着条件の設定に変更してキャリブレーションを行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記変換情報は、前記測定手段の測定結果を、前記記録材に形成された画像の色材量に変換する情報であることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記キャリブレーションは、最大濃度又は階調補正のキャリブレーションであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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