JP2019056862A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】意図せずに用紙種類を変更したことによる画質の低下を抑えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】用紙に階調のあるパッチを形成する画像形成部と、用紙に印刷された画像の階調を読み取る読み取り手段と、ユーザにメッセージを表示する表示部と、用紙の種類を判別するメディアセンサと、前記画像形成部により用紙に形成されたパッチを前記読み取り手段で読み取ることで、その用紙に適した画像濃度に調整を行う画像階調補正手段と、を有し、印刷中に前記メディアセンサが用紙の変化を検出した場合に前記画像階調補正手段により画像の調整を促すメッセージを前記表示部に表示する。【選択図】図９

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式などの画像形成装置に関するものである。

画像形成装置において画質を維持するためには画像の濃度補正を実施する必要があるため、光学センサを用いたトナー画像濃度制御では、トナーパッチを感光体上又は中間転写体上に形成して濃度の検出を行う。しかしトナー画像を用紙に印刷した場合、トナー画像の転写効率や定着による加熱及び加圧、下地色の違い等の要因によって画像のカラーバランスが変化し、所望の印刷画像を得ることができないことがある。

特許文献１では、用紙にトナーパッチを描画し、その用紙に描画したトナーパッチをカラーセンサで検出して画像濃度補正値を算出し、印刷時の画像の補正を行うことで画像の濃度を適正に制御することが提案されている。

特開２００３−２８７９３４号公報

画像濃度を適正に保つためには、用紙種類を変更した際に画像階調補正を行わなければいけない。

しかし、近年メディアセンサを搭載する画像形成装置が増加しており、用紙種類の検知を画像形成装置が自動で行う。このため、用紙種類を意識することが少なくなっており、用紙種類の変更を意図せず行ってしまう可能性がある。意図せずに用紙を変更した場合、画像形成装置は用紙種類の変化を検知する手段がないため画像階調補正が実施されないままとなっていた。その結果、画像濃度が最適でない状態で印刷してしまうという課題がある。

本発明の目的は、意図せずに用紙種類を変更したことによる画質の低下を抑えることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、用紙に階調のあるパッチを形成する画像形成部と、用紙に印刷された画像の階調を読み取る読み取り手段と、ユーザにメッセージを表示する表示部と、用紙の種類を判別するメディアセンサと、前記画像形成部により用紙に形成されたパッチを前記読み取り手段で読み取ることで、その用紙に適した画像濃度に調整を行う画像階調補正手段と、を有し、印刷中に前記メディアセンサが用紙の変化を検出した場合に前記画像階調補正手段により画像の調整を促すメッセージを前記表示部に表示することを特徴とする。

本発明によれば、意図せずに用紙種類を変更したことによる画質の低下を抑えることができる。そして、ユーザは用紙種類が変化したことを考慮する必要がなくなり、ユーザの煩雑さが大幅に改善される。これにより、ユーザにとって画像階調補正を実施する上での煩わしさが大幅に低減される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面図 本発明の実施形態に係る画像形成装置のブロック図 本発明の実施形態に係るメディアセンサの機構説明図 メディアセンサの動作説明図 メディアセンサ入力波形の比較図 本発明の実施形態に係る画像階調補正制御に関するγ補正の説明図 本発明の実施形態に係る画像形成装置が印刷するテストパターン画像（画像階調補正パッチパターン）の図 本発明の実施形態に係る指示／表示部の表示内容 本発明の実施形態に係るメインルーチンフローチャート 本発明の実施形態に係る画像階調補正制御のフローチャート

（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態を示した画像形成装置の断面図、図２は、本発明の実施形態を示した制御ブロック図である。本発明の実施形態は一般的なデジタル複合機やレーザープリンタに適用可能であり、図１、図２を用いて、基本的な構成を説明する。

図１を用いて、基本的な画像形成動作について説明する。１００は本実施形態の画像形成装置本体である。画像形成装置１００はユーザが後述のＰＣ２０７から印刷ジョブを投入する、又はリーダ１９０により原稿を読み取り印刷ジョブを生成することで、印刷ジョブに従い印刷を行う。印刷手順を以下に記載する。

まず、画像形成装置１００はカセット１２０から用紙１１０を１枚ずつ給紙搬送する。そして、給紙搬送した用紙１１０を搬送ローラ１２２及びレジストローラ１２３を用いて二次転写部１４０まで搬送する。更に、レジ前搬送センサ１２４を用いて搬送された用紙１１０の位置を検知する。また、用紙１１０を搬送した際に搬送路にあるメディアセンサ１１１を使用して用紙１１０の種類を判別する。

一方で、二次転写部１４０に用紙１１０が到着するタイミングに間に合うように、プロセスユニット１３０で画像を形成する。

プロセスユニット１３０は、感光ドラム、現像器、帯電ローラ、感光ドラムクリーナー、レーザースキャナユニットなどによって構成されている。このプロセスユニット１３０により、公知の電子写真方式によるトナー像が感光ドラム上に形成される。そして、感光ドラム上のトナー像は、公知の一次転写部１３１の作用により、中間転写体１３２へ転写される。

次に、転写ベルト上のトナー像を、二次転写部１４０にて、公知の二次転写作用により用紙１１０に転写する。また、用紙１１０の適切な位置にトナー像を転写するため、レジ前搬送センサ１２４への用紙１１０の先端の到達を監視し、用紙１１０の搬送速度、又は用紙１１０の搬送の一時停止時間の調整を行う。

転写後の用紙１１０は定着器１５０へ搬送し、トナー画像を用紙１１０に加熱加圧定着する。また、定着排紙センサ１５１を用いて、用紙１１０の搬送が正常に実施できたか監視する。

次に、定着器１５０にて加熱加圧定着された用紙１１０を、搬送切り替えフラッパ１７０を用いて排紙搬送路１６０へ搬送する。

次に、印刷ジョブに基づき、片面印刷である場合は用紙１１０を機外に排出する。両面印刷である場合は排紙搬送ローラ１６１、１６２の搬送方向を逆転させ、かつ搬送切り替えフラッパ１７０を駆動させて用紙１１０を両面搬送路１７１へ搬送する。そして、両面搬送ローラ１８１、１８２により更に下流の搬送ローラ１２２、レジストローラ１２３まで用紙１１０を搬送する。この際、搬送が正常に実施できたか、両面搬送センサ１８３を用いて監視する。

以降、前述の転写、定着動作を行い、装置外へ排出する。

なお、複数の用紙１１０に対して連続で画像形成する場合は上記の一連の動作を繰り返し実行する。

また、指示／表示部１９１にてユーザへ画像形成装置１００の状態の通知や、ユーザが操作を行うことで設定の変更、後述の画像階調補正を行うことが可能である。

なお、ここまでカラー画像形成装置の例を示したが、電子写真以外へも本実施形態は適用が可能である。

図２を用いて、画像形成装置のブロック構成について説明する。２００は画像形成装置１００を構成している制御ブロックを示している。ＣＰＵ２０１は、画像形成装置１００の全ての制御を行うＣＰＵである。また、ＣＰＵ２０１は後述する制御フローチャートの処理を行う。２０２はＲＯＭであり、ＣＰＵ２０１が実行すべき制御内容を格納している記憶領域である。２０３はＲＡＭであり、ＣＰＵ２０１が画像形成装置１００の制御を行うために必要な作業領域である。２０４は不揮発メモリであり、ＣＰＵ２０１が画像形成装置１００の制御を行うためのデータを保管することができる。更に、電源ＯＦＦによりデータが消失しないという特徴がある。

１９１はユーザへの情報の通知や操作の受け付けを行う指示／表示部である。ＣＰＵ２０１は指示／表示部１９１に画面表示を行い、また指示／表示部１９１からユーザの指示を受け取る。

ＣＰＵ２０１は、外部機器Ｉ／Ｆ２０６を介してパーソナルコンピュータなどを示すＰＣ２０７より送信された印刷ジョブを受け付ける。ＣＰＵ２０１は、受け付けた印刷ジョブをＲＡＭ２０３に格納する。

同様に、ＣＰＵ２０１は、リーダ１９０によりスキャンした画像及び指示／表示部１９１から指定された印刷情報からも印刷ジョブを生成する。そして、ＣＰＵ２０１は生成した印刷ジョブもＲＡＭ２０３に格納する。

ＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０３に格納された印刷ジョブに基づき印刷を開始する。印刷の際に用紙１１０を搬送してメディアセンサ１１１を用いて用紙情報を取得し、ＲＡＭ２０３に格納する。そして、ＣＰＵ２０１はＲＡＭ２０３に保管された用紙情報及び印刷ジョブを使用し、画像形成部２０５にて用紙１１０に画像を形成する。

次に、図３、図４、図５を用いてメディアセンサ１１１の説明を行う。図３はメディアセンサ１１１の構造を示した図である。

メディアセンサ１１１の内部には、発光素子としてＬＥＤ３０１、受光素子としてフォトダイオード３０２が配置されている。ＬＥＤ３０１が放射した光の反射光量をフォトダイオード３０２によって、検知可能となっている。また、用紙１１０が突入するガイド部３０４はバネ３０３によって押圧される。

バネ３０３の押圧力は不図示の駆動によって回転するカム３０５によって、変化する。バネ３０３の実行長が短い方向にカム３０５が回転している場合には押圧力は強く、バネ３０３の実行長が長い方向では、押圧力は弱い。

用紙１１０の材質を検知する間、カム３０５は回転駆動し、バネ３０３の押圧力が変化するようになっている。

図４は、メディアセンサ１１１に薄紙と厚紙の通紙する時の様子を示した図である。、図５は、メディアセンサ１１１で用紙種類の判別方法に示した図である。図４（ａ）では、バネ３０３の押圧力が弱い時の薄紙の通紙状態を、図４（ｂ）はバネ３０３の押圧力が強い時の薄紙の状態を示している。押圧力に関わらず、薄紙は、ガイド部３０４に対して安定した状態である。

一方、図４（ｃ）ではバネ３０３の押圧力が弱い時の厚紙の状態を、図４（ｄ）では押圧力が強い時の厚紙の状態を示している。押圧力が弱い図４（ｃ）の状態では、コシの強い厚紙が、ガイド部３０４を押し上げた状態である。一方、押圧力が強い図４（ｄ）の状態では、バネ３０３の圧とガイド部３０４によって、用紙が押しつけられ、安定した状態である。

用紙１１０が薄紙の時にフォトダイオード３０２によって得られる反射光量のプロットを図５(ａ)に、厚紙の時に得られる反射光量のプロットを図５(ｂ)に示す。薄紙の時は、押圧力に関わらず（４０２，４０３）、用紙１１０が安定してガイド部３０４に沿って搬送されるため、反射光量の平均値、バラツキの大きさともに変化しない（４０１）。

一方、厚紙の時には、押圧力が強くなると（４０６）、平均値が大きくなり、バラツキが小さくなる（４０４）。押圧力が弱い（４０５）時には、用紙１１０がガイド部３０４に沿って安定して搬送されていないのに対して、押圧力が強い（４０６）時には、安定して搬送されるからである。

以上説明したようにして、ＣＰＵ２０１は、メディアセンサ１１１によって、用紙１１０の用紙種類（厚み）を検知することが可能である。ＣＰＵ２０１は、ここで検出した用紙種類に従って、定着器１５０の温度や転写バイアスを最適に制御する。

なお、メディア検知の手法は上記に限らない。上記の他にも超音波の透過量や光の透過量により用紙種類の判別を行う構成であっても構わない。

次に、図６と図７を用いて画像階調補正制御について説明する。図６は、ＣＰＵ２０１が実施するγ補正についての図であり、図６（ａ）は出力信号と印刷物の画像濃度の関係を、図６（ｂ）はγ補正前後の出力信号の関係を示している。図７は、画像形成装置１００が印刷するテストパターン画像を表している。５０１はテストパターンであり、５０２はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５段階の濃度が並んだ階調パターンである。

印刷を行った際に各色の出力信号と印刷物の各色の画像濃度との関係は、所望の画像濃度を表現するためには理想階調５０１のような比例関係であることが望ましい。しかしながら、実際の階調は理想階調とずれており、その結果所望の画質の印刷物を得ることができない。このため、ＣＰＵ２０１は画像階調補正を行って、それによって得られるγ補正テーブル５０４を用いて出力信号にγ補正をかけることで画質の調整を行う。

画像階調補正では、まずＣＰＵ２０１は図７のテストパターンを印刷した用紙１１０をリーダ１９０等の画像読み取り手段を用いて読みとることで、５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ、５０３ｄ、５０３ｅの５点のデータを得る。これより、実際の階調５０２を算出する。

次に、実際の階調５０２よりγ補正テーブル５０４を算出する。この２つは逆関数となっており、乗算することで理想階調５０１と同じ関係になるように設定されている。なお、算出したγ補正テーブル５０４は電源ＯＦＦ−ＯＮで消えてしまわないよう、不揮発メモリ２０４に保存しておく。

γ補正をかけて印刷を行う場合、ＣＰＵ２０１はＲＡＭ２０３に保管されている画像に対して、不揮発メモリ２０４に保存されているγ補正テーブル５０４を用いて出力信号を変換する。そして、変換後の出力信号を用いて画像形成部２０５で印刷を行うことで所望の画質の印刷物を得ることができるようになっている。

図８は、指示／表示部１９１の表示内容である。指示／表示部１９１はタッチパネルになっており、画面に作成したボタンを押すことで操作を行うことができる。図８（ａ）は、スタンバイ時の表示画面である。この画面では、「コピー開始」ボタン（７０１）を押すことでリーダ１９０から原稿を読み取り、印刷ジョブを生成して印刷を行うことができる。また、「画像階調補正」ボタン（７０２）を押すことで画像階調補正を実施することができる。更に、画面下部には一行メッセージ（７０３）を表示している。

図８（ｂ）は、印刷中の表示画面である。この画面では印刷中通知のメッセージ（７０４）を表示している。

図８（ｃ）は、後述の用紙種類の変化を検知して印刷を一時停止した際に表示される画面である。画面の中央にはメッセージ（７０５）が表示されており、その下部に以降の動作を決定するボタンを３つ設置している。一番左が「すぐに実施する」ボタン（７０６）であり、ボタンを押すことで画像階調補正を実施することができる。真中は「スキップ」ボタン（７０７）であり、画像階調補正を実施せずにそのまま印刷を継続することができる。一番右は「キャンセル」ボタン（７０８）であり、用紙の設置ミス等があったため用紙を再セットする場合に使用する。

図８（ｄ）は、用紙変化による一時停止をキャンセルした後に表示される画面である。画面の中央には用紙の再セットと「印刷再開」ボタン（７１０）の押下を促すメッセージを表示しており、（７０９）更にその下部に再度印刷を行うための「印刷再開」ボタン（７１０）を設置している。

図８（ｅ）は、画像階調補正開始時の画面である。画像階調補正時は、動作中であることを示すメッセージ（７１１）を中央部に表示している。

図８（ｆ）は、画像階調補正の用紙スキャン前に表示する画面である。画像中央には、用紙セットとスキャン開始を促すメッセージ（７１２）を表示している。更に、用紙のスキャンを行うための「スキャン開始」ボタン（７１３）が設置されており、このボタンを押すことで画像階調補正を再開することができる。

図８（ｇ）は、画像階調補正終了時に表示される画面である。画面中央には、制御が終了した旨のメッセージ（７１４）を表示している。

図９、図１０を用いて、本実施形態における特徴となる制御を説明する。本手順はプログラムとしてＲＯＭ２０２に記憶されており、ＣＰＵ２０１が読み出して実行する。以下、先ず図９に示すフローチャートを説明する。

＜スタンバイ時制御＞
電源がＯＮされた後、ＣＰＵ２０１はスタンバイ時制御を実施する。スタンバイ時制御ではまず、ＣＰＵ２０１は指示／表示部１９１に図８（ａ）の画像を表示して印刷可能であることをユーザに通知する（Ｓ１０１）。次に、ＣＰＵ２０１はユーザが画像階調補正の実施を指示したか否かを確認する（Ｓ１０２）。

画像階調補正の実施指示がある場合、用紙１１０を所定位置まで搬送する（Ｓ１０３）。所定位置は、レジ前搬送センサ１２４が用紙１１０の先端を検出する位置である。そして、メディアセンサ１１１を用いて前述の検知を行うことにより、用紙１１０の用紙種類を判定する（Ｓ１０４）。なお、得た用紙情報はＲＡＭ２０３に保管しておく。

用紙種類の検出が終了した後、後述の画像階調補正制御サブルーチンを実施する（Ｓ１０５）。また、ＲＡＭ２０３に保管しておいたメディア検知で得た用紙情報を不揮発メモリ２０４に保存しておく（Ｓ１０６）。

＜印刷制御＞
次に、ＣＰＵ２０１は印刷制御を実施する。印刷制御では、まずプリントジョブがあるか否かの確認を行う（Ｓ１０７）。プリントジョブがない場合は画像階調補正の実施指示があるか否かの判断（Ｓ１０１）に戻り、スタンバイ時制御を再度実施する。プリントジョブがある場合は、指示／表示部１９１に図８（ｂ）の画像を表示して、ユーザに印刷中であることを通知するＳ１０８）。

次に、印刷を行うために用紙１１０を所定位置まで搬送する（Ｓ１０９）。所定位置はレジ前搬送センサ１２４が用紙１１０の先端を検出する位置である。そして、メディアセンサ１１１を用いて前述の検知を行うことにより用紙１１０の種類を判定する（Ｓ１１０）。なお、得た用紙情報はＲＡＭ２０３に保管しておく。そして、ＲＡＭに保管してある現在搬送中の用紙１１０の用紙情報と不揮発メモリ２０４に保存されているそれ以前の用紙情報とを比較し、同じであるかの確認を行う。Ｓ１１１）。この判断は、本実施形態における最も重要な制御である。

用紙情報が同じであった場合は、印刷する画像に対して不揮発メモリ２０４に保管されているγ補正テーブル（５０４）を使用してγ補正を実施し（Ｓ１１２）、補正実施後の画像で１ページの印刷を行う。Ｓ１１３）。印刷の際は、ＲＡＭ２０３に保管されている用紙情報を使用して、用紙１１０に適した定着温調、転写バイアスの印加を行う。そして、印刷後はプリントジョブがあるか否か（Ｓ１０７）の判断に戻り制御を行う。

用紙情報が異なっていた場合は、指示／表示部１９１に図８（ｃ）の画像を表示して、ユーザにセットされている用紙１１０が変化しているため画像階調補正を行うことを促す通知を行う（Ｓ１１４）。そして、ユーザがいずれを選択するか確認を行う（Ｓ１１５）。

ユーザが「スキップ」ボタン（７０７）を押した場合、ＲＡＭ２０３に保管してある現在搬送中の用紙１１０の用紙情報を不揮発メモリ２０４に保存（Ｓ１１６）した後、指示／表示部１９１に印刷中であることの表示を行う。（Ｓ１１７）そして、画像にγ補正を行う制御（Ｓ１１２）に戻り印刷を再開する。

ユーザが「すぐに実施する」ボタン（７０６）を押した場合は、既に給紙した用紙１１０を使用して後述の画像階調補正制御サブルーチンを実施する（Ｓ１１８）。そして、画像階調補正を実施後に用紙情報を不揮発メモリ２０４に保存する（Ｓ１１９）。これにより、次回の印刷時に再度メッセージが表示されないようにしている。そして、再度プリントジョブがあるかの判断（Ｓ１０７）に戻って印刷を再開する。

ユーザが「キャンセル」ボタン（７０８）を押した場合は、まず機内の残留紙を排出する（Ｓ１２０）。次に、指示／表示部１９１に図８（ｄ）の画像を表示して、用紙交換を促し（Ｓ１２１）、ユーザが「印刷再開」ボタン（７１０）を押すまで待機する（Ｓ１２２）。そして、ＣＰＵ２０１は、ユーザが「印刷再開」ボタン（７１０）を押したことを検出することで用紙１１０の交換が完了しているとして、再度プリントジョブがあるか否かの確認（Ｓ１０７）から制御を行う。

図１０は、画像階調補正の制御手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ２０１は、画像階調補正を開始すると、指示／表示部１９１に図８（ｆ）の画像を表示し、ユーザに画像階調補正を実施していることを通知する（Ｓ２０１）。

次に、図７に示すパッチパターンを用紙１１０に印刷する（Ｓ２０２）。そして、ＣＰＵ２０１は、指示／表示部１９１に図８（ｇ）の画像を表示し、ユーザに印刷した画像をスキャンするように促し（Ｓ２０３）、ユーザが「スキャン開始」ボタン（７１４）を押すまで待機する（Ｓ２０４）。

ＣＰＵ２０１は、「スキャン開始」ボタン（７１４）が押された後、リーダ１９０を用いて図７に示すパッチパターンが描かれた用紙１１０をスキャンする（Ｓ２０５）。そして、ＣＰＵ２０１は、スキャンした画像を解析してγ補正テーブル（５０４）を作成する（Ｓ２０６）。更にＣＰＵ２０１は、取得したγ補正テーブル（５０４）を不揮発メモリ２０４に保存する（Ｓ２０７）。

最後に、指示／表示部１９１に図７（ｈ）の画像を表示し、ユーザに画像階調補正が終了したことを通知する（Ｓ２０８）。

このように、上記手順で制御を行うことで、ユーザは用紙種類が変化したことを考慮する必要がなくなり、ユーザの煩雑さが大幅に改善される。更に、画像形成装置１００は画像階調補正が必要であると判定した際に実施することができるため、画質を最適な状態を維持することが可能となり、用紙が変化した場合の画質の低下を大幅に低減することが可能となる。

１００ 画像形成装置
１１０ 用紙
１１１ メディアセンサ
１９０ リーダ
１９１ 指示／表示部
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 不揮発メモリ

Claims (5)

1. 用紙に階調のあるパッチを形成する画像形成部と、
   用紙に印刷された画像の階調を読み取る読み取り手段と、
   ユーザにメッセージを表示する表示部と、
   用紙の種類を判別するメディアセンサと、
   前記画像形成部により用紙に形成されたパッチを前記読み取り手段で読み取ることで、その用紙に適した画像濃度に調整を行う画像階調補正手段と、を有し、
   印刷中に前記メディアセンサが用紙の変化を検出した場合に前記画像階調補正手段により画像の調整を促すメッセージを前記表示部に表示することを特徴とする画像形成装置。
2. 印刷中に前記メディアセンサが用紙の変化を検出した際に印刷を一時停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. ユーザの指示を画像形成装置に伝える指示部と、を有し、
   ユーザの指示により画像階調補正を実施せずに印刷を継続することが選択できることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. ユーザの指示を画像形成装置に伝える指示部と、を有し、
   ユーザの指示により用紙を変更することで印刷を継続することが選択できることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記メディアセンサが、判別した用紙の種類により前記画像形成部のパッチ形成条件を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。