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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−84771
公開日 平成11年(1999)3月30日
出願番号 特願平9−257857
出願日 平成9年(1997)9月5日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 (外2名)
発明者 齋藤 康弘 / 池田 雄一 / 笹沼 信篤 / 渥美 哲也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 回転する像担持体と、前記像担持体を帯電させる為の帯電手段と、前記帯電した像担持体の表面を回転軸方向に露光走査を行なう露光手段と、前記露光により像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する為の現像手段と、転写位置に於いて前記像担持体から記録材に前記可視像を転写させる為の転写手段と有する画像形成装置において、前記像担持体上の表面電位を検知する表面電位検知手段を像担持体の回転軸方向に移動可能に備え、この表面電位検知手段を像担持体の回転軸方向に移動させることにより、像担持体の回転軸方向に区分された複数領域のそれぞれの帯電状態を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記像担持体の帯電状態に基づき、画像形成のための処理条件を変更す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】 前記画像形成のための処理条件とは、前記露光手段の露光強度を回転軸方向に区分された複数領域のそれぞれの帯電状態に応じて変更することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】 前記画像形成のための処理条件とは、前記露光手段の解像度を制御することを特徴とする請求項2に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、記録媒体上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関し、特に画像形成時に発生する縦スジムラを解消する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来技術による画像形成装置としてのデジタルカラー複写機1000の構成を説明するための断面構成説明図である。
【0003】デジタルカラー複写機1000は、上部に原稿1101の画像を読み取るリーダ部A(画像読取部)を備え、その下方に読み取った原稿1101の画像情報をシート材上に形成するプリンタ部B(画像形成部)を備えている。
【0004】リーダ部Aにおいて、原稿台ガラス1102上で原稿厚板1100により押えられた原稿1101はランプ1103によって照射され、原稿1101からの反射光は、レンズなどで構成される光学系1104により、CCDなどで構成されるラインイメージセンサ(CCDセンサ)1105などで構成される画像読み取りユニットは、図示しない駆動系により副走査方向に走査されて、原稿1101全体の画像を読み取る。
【0005】詳細は後述するが、CCDセンサ1105から出力された画像信号は、プリンタ部Bにおいて、レーザードライバ1106およびレーザー光源1107により、レーザー光に変換される。そして、レーザ光源1107から出力されたレーザ光は、ポリゴンミラー1108およびミラー1109により反射され導かれて、像担持体としての感光体ドラム1004を走査する。
【0006】感光体ドラム1004は、図中に示す矢印の方向に回転して、前露光ランプ1013により一様に除電され、一次帯電器1001で一様に帯電された後レーザ光の走査により、その表面に静電潜像が形成される。
【0007】レーザ光は感光体ドラム1004の回転軸とほぼ平行な方向(主走査方向)にこの感光体ドラム1004を走査し、感光体ドラム1004の回転方向(副走査方向)に繰り返し感光体ドラム1004を走査することで静電潜像を形成することとなる。
【0008】一次帯電器による帯電量は、電位センサ1002により定期的に検知され、安定した静電潜像を確保するため、環境の変化(気温・湿度等)に応じて帯電量を調整している。
【0009】感光体ドラム1004上に形成された静電潜像は、現像器1003(1003Y、1003C、1003M、1003K)により各色成分ごとに可視像化(現像・以降トナー像と表記する)される。
【0010】一方、給紙カム1009と給紙ローラー1010により記録紙カセット1008から供給された記録紙は、レジストローラ1011により所定のタイミングで転写ドラム1005へ送られ、転写ドラム1005に巻着けられて、転写ドラム1005が1回転するごとに、Y(Yellow)、M(Magenta)、C(Cyan)、K(Black)の順に、各色のトナー像が転写され、転写ドラム1005が合計4回回転するとトナー像の転写が終了する。
【0011】トナー像が転写された記録紙は、転写ドラム1005から剥離され、定着ローラ対1007によりトナー像が定着されて、カラー画像プリントが完成した後、装置外へ排出される。なお、従来例の装置が使用するトナーは、スチレン系重合樹脂をバインダとし、各色の色剤を分散して生成したものである。また、転写後の感光体ドラム1004の表面は、クリーナ部1012により清掃される。
【0012】尚、1014は手差し給紙トレイ、1015は排紙トレイ、1016 自動両面カセットである。
【0013】このようにして、画像が形成されるわけであるが、何枚も画像を出力するうちに、現像器1003内のトナー濃度が下がって、画像濃度もその結果下がってしまう。
【0014】そこで、現像器1003と転写ドラム1005の間に、感光体ドラム1004上を光源で照らし、その反射光で感光体ドラム1004上のトナー濃度を検出するパッチ検センサ1006を設けている。
【0015】パッチ検センサ1006は光源として、950nmを中心とする近赤外光を用い、感光体ドラム1004はその近赤外光を反射し、一方、トナーはその波長の光を吸収するタイプの組み合わせを採用しているが、感光ドラムが光を吸収し、トナーが反射するタイプでも、感光ドラムが光を中庸に反射し、トナーが、反射するタイプと吸収するタイプの2種以上の組み合わせであってもかまわない。
【0016】あらかじめ、現像剤中のトナー濃度が標準の状態に調合された新品の現像剤を現像器1003に入れた直後に、所定のデジタル画像信号でトナーパッチ画像を形成し、その感光体ドラム1004上のトナーパッチ画像がパッチ検センサ1006と対向する位置に来たタイミングに合わせて、反射光量を測定しておき、その測定値をCPU214を介してバックアップされたメモリに初期値として登録しておく。
【0017】画像形成シーケンスと同期させ、画像域外に基準となるトナーパッチ画像を感光体ドラム1004上に形成しておき、パッチ検センサ1006に対向する位置に来たときに合わせて、反射光量シグナルを測定し、CPU214に信号を送る。
【0018】CPU214は送られてきた信号と登録してあった初期値との比較演算を行い、初期値より反射光量が大きい、すなわち、トナーパッチ画像が薄いと判断した場合、初期シグナルとの差分から、補給量を換算し、トナーホッパーに補給量に相当するホッパー駆動信号を送り、現像器1003にトナーが補給される。
【0019】図7は、画像信号処理回路の一例を示すブロック図である。CPU214は、ROM216などに予め格納されたプログラムによって、以下の各構成を含む従来例全体の制御を行う。RAM215はCPU214によりワークエリアとして利用され、ROM216には制御プログラムのほかに画像処理パラメータなども格納されている。
【0020】操作部217は、キーボード(不図示)とタッチパネル(不図示)およびLCD(不図示)などの表示部218からなり、オペレータからの指示をCPU214へ伝えたり、CPU214によって装置の動作条件や状況を指示したりするものである。
【0021】また、アドレスカウンタ212は、クロック発生部211で発生された一画素単位のクロックCLKを計算して、1ラインの画素アドレスを表わす主走査アドレス信号をデコーダ213にデコードして、シフトパルスやリセットパルスなどライン単位にCCDセンサ1105を駆動する信号219や、CCDセンサ1105から出力された1ライン分の信号中の有効領域を表わす信号VE、ライン同期信号HSYNCなどを生成する。なお、アドレスカウンタ212は、信号HSYNCでクリアされて、次ラインの主走査アドレスの計数を開始する。
【0022】CCDセンサ1105から出力された画像信号は、アナログ信号処理部201に入力されてゲインやオフセットが調整された後、A/D変換部202で各色成分毎にたとえば8bitのRGBデジタル画像信号に変換され、シェーディング補正部203において、色毎に、基準白色板(不図示)を読み取った信号を用いる公知のシェーディング補正が施される。
【0023】ラインディレイ部204は、シェーディング補正部203から出力された画像信号に含まれている空間的ずれを補正する。この空間的ずれは、CCDセンサ1105の各ラインセンサが、副走査方向に、互いに所定の距離を隔てて配置されていることにより生じたものである。具体的には、B色成分信号を基準として、RおよびGの各色色成分信号を副走査方向にライン延長し、三つの色成分信号の位相を同期させる。
【0024】補正部は、詳細は後述するが、ラインディレイ部204から出力された画像信号に輝度補正を施すものである。
【0025】入力マスキング部205は、補正部1108から出力された画像信号の色空間を、下記の数式1のマトリクス演算により、NTSCの標準色空間に変換する。つまり、CCDセンサ1105から出力された各色成分信号の色空間は、各色成分のフィルタの分光特性で決まっているが、これをNTSCの標準色空間に変換するものである。
【0026】
【数1】

ただし、R0,G0,B0は出力画像信号、Ri,Gi,Bi:入力画像信号である。
【0027】LOG変換部206は、例えばROMなどからなるルックアップテーブルで構成され、入力マスキング部205から出力されたRGB輝度信号をCMY濃度信号に変換する。ライン遅延メモリ207は、図示しない黒文字判定部が入力マスキング部205の出力から制御信号UCR,FILTER,SENなどを生成する期間(ライン遅延)分、LOG変換部206から出力された画像信号を遅延する。
【0028】マスキング、UCR部208は、ライン遅延メモリ207から出力された画像信号から黒成分信号Kを抽出し、さらに、プリンタ部Bの記録色材の色濁りを補正するマトリクス演算を、YMCK画像信号に施して、リーダ部Aの各読み取り動作毎にM,C,Y,K順に、例えば8ビットの色成分画像信号を出力する。なお、マトリクス演算に使用するマトリクス係数は、CPU214によって設定されるものである。
【0029】ガンマ補正部209は、画像信号をプリンタ部Bの理想的な階調特性にあわせるために、マスキング、UCR部208から出力された画像信号に濃度補正を施す。出力フィルタ(空間フィルタ処理部)210は、CPU214からの制御信号にしたがって、ガンマ補正部209から出力された画像信号にエッジ強調またはスムージング処理を施す。
【0030】ルックアップテーブル(LUT)225は、原画像の濃度と出力画像の濃度とを一致させるもので、例えば、RAMなどで構成され、その変換テーブルは、CPU214によって設定されるものである。パターンジェネレータ229はテストプリントを発生するものである。パルス幅変調器(PWM)226は、入力された画像信号のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力し、そのパルス信号はレーザ光源1107を駆動するレーザドライバ1106へ入力される。
【0031】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような構成を備えた従来技術によるデジタルカラー複写機1000においては、一次帯電器1001の一次帯電線やグリッドワイヤの汚れなどによる主走査方向の帯電不均一等が発生した場合には、副走査方向に走る画像濃度不均一(縦スジムラ)が発生する。
【0032】これは低濃度域(ハーフトーン画像)に於いて特に顕著になり、画像品質を劣化させる問題があった。
【0033】本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、主走査方向の帯電不均一を検出し、画像処理条件を変更することで副走査方向に走る画像濃度不均一(縦スジムラ)を抑制して高品位な画像を形成することの可能な画像形成装置を提供することにある。
【0034】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明にあっては、回転する像担持体と、前記像担持体を帯電させる為の帯電手段と、前記帯電した像担持体の表面を回転軸方向に露光走査を行なう露光手段と、前記露光により像担持体上に形成された静電潜像を可視像化する為の現像手段と、転写位置に於いて前記像担持体から記録材に前記可視像を転写させる為の転写手段と有する画像形成装置において、前記像担持体上の表面電位を検知する表面電位検知手段を像担持体の回転軸方向に移動可能に備え、この表面電位検知手段を像担持体の回転軸方向に移動させることにより、像担持体の回転軸方向に区分された複数領域のそれぞれの帯電状態を検知することを特徴とする。
【0035】また、前記像担持体の帯電状態に基づき、画像形成のための処理条件を変更することを特徴とする。
【0036】また、前記画像形成のための処理条件とは、前記露光手段の露光強度を回転軸方向に区分された複数領域のそれぞれの帯電状態に応じて変更することも好適である。
【0037】また、前記画像形成のための処理条件とは、前記露光手段の解像度を制御することも好適である。
【0038】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)第1の実施の形態における画像形成装置の概略構成としては、従来技術の項において、図6を用いて説明したものに対し以下に説明する特徴的な構成の部分以外は同様の構成を備えるものである。
【0039】尚、周知の電子写真方式及び、像担持体に潜像を形成する露光手段として感光体ドラム1004(像担持体)を回転軸方向に走査するレーザ露光方式を採用している。実施の形態における説明において、装置構成上の説明が必要な場合には、図6を参照するものとする。
【0040】図1は本発明を適用した第1の実施の形態における感光体ドラム1004周辺の構成を模式的に説明するための図である。
【0041】この図1において、表面電位検知手段としての電位センサ1002は、感光体ドラム1004の回転軸方向に往復移動可能に備えられている。具体的には、図示されないキャリッジ等の移動手段に取り付けられて、矢印A1方向に往復移動する。
【0042】一次帯電器1001には、一次帯電線1001a、グリッドワイヤ1001bが備えられている。
【0043】図2は、本実施の形態に係る検出処理動作を示すフローチャート図である。このフローチャート図により、「縦スジムラ」の検出処理動作を説明する。
【0044】まず、オペレータまたは装置本体のCPUの命令により、「縦スジムラ」検出処理動作が起動される(シーケンス401(以降シーケンスをSと記載))。
【0045】像担持体である感光体ドラム1004は、図1中矢印A2の方向(副走査方向)に回転し、前露光ランプ1013で一様に除電された後、一次帯電器1001により一様に帯電される(S402)。
【0046】一様に帯電を受けた感光ドラム1004は、露光手段であるレーザスキャナユニットより発振されたレーザ光によって回転軸と垂直な一直線(主走査方向)毎に静電潜像が形成される(S403)。
【0047】ここで潜像される画像信号は、パターンジェネレータ229(図7参照)から発振された低濃度ベタ画像(ハーフトーン)である。
【0048】その露光光強度(画像濃度信号)は無発光から最大発光が8bitで分割された発光信号の内、「縦スジムラ」の濃度域は30〜50H(H:ヘキサ、16進数の256階調のうち48〜80程度)近辺で顕著であることから、40Hの濃度となる発光信号により発振させている。
【0049】感光ドラム1004の状態を検知する手段であり回転軸方向(主走査方向)に動作可能である電位センサ1002は、本実施の形態上では奥側から手前側に(手前から奥側であっても構成上の問題はない)一定の速度で移動し、感光ドラム1004上の表面電位を計測する(S404)。
【0050】電位センサ1002の移動速度は感光ドラム1004上の主走査線方向に連続する感光ドラム1004上の複数の領域それぞれの表面電位を計測するため、図3(a)に示されるように感光ドラム1004の1回転につき1ポイントの計測となる。
【0051】尚、領域の分割数は任意であるが、数多く分割すると計測時間が長くメモリの消費も多くなるが、少ない分割数であると検出精度が低下することになり、これらのファクターの兼ね合いで最適な分割数とすることが望ましい。
【0052】次回転で測定された隣り合う次測定点を測定する為、1点を測定(図3(a)中P1の位置)後直ちに電位センサ1002は移動し次測定点の位置(図3(a)中P2の位置)で測定点の通過を待機する。又、感光ドラム1004は主走査幅(画像潜像領域幅)全域が電位センサ1002によって計測されるまで回転し続けることとなる。
【0053】この実施の形態では、感光ドラム1004の主走査方向の画像領域はA4サイズである297mmを確保可能なサイズで在る為、約300mmの計測幅となり、一般的に製品に設置されている電位センサ1002の検出領域は10mm程度であることから、全域を計測するには少なくとも感光ドラム1004は30回転はしなくてはならない。
【0054】この為、電位センサ1002を複数個設置したり、縦スジムラ検出時のみ高速回転とする等の処置を行なうことは云うまでもない。
【0055】検出される感光ドラム1004上の表面電位の値は、ハーフトーン画像であることから前記「縦スジムラ」が存在しないと仮定した場合、電位センサ1002により検出される感光ドラム1004上の表面電位は感光ドラム1004上の如何なる点を計測しても図3(b)に示されるように一定の値を得る事となる。
【0056】しかしながら「縦スジムラ」が発生した場合、その発生要因が感光体ドラム1004上の表面電位の不均一であることから、「縦スジムラ」が発生している主走査方向上の位置に於いて、図3(c)に示されるように検出される感光ドラム1004上表面電位は一定値以外の値(Va1,Va2)を示す。
【0057】Va1は、例えば一次帯電器1001の汚れが原因であると仮定した場合には、一次帯電ワイヤ1001aに汚れが発生している場合であり、表面電位は上に凸で画像濃度は濃くなる方向になり、グリッドワイヤ1001bに汚れが発生している場合、表面電位は下に凸となり画像濃度は薄くなる方向である。
【0058】そして、電位センサ1002によって実測された感光ドラム1004上の主走査方向の全ライン分の表面電位データはコンピュータ部などに配置された揮発性記録媒体素子(RAM)にその位置と電位差量が格納(記憶・記録)される(S405)。
【0059】RAMに格納されたデータは、不揮発性記憶媒体素子(ROM)に予め格納されている表面電位データテーブルと比較される(S406)。
【0060】比較の結果、規定絶対値以上の電位差と規定数以上の電位差数(電位がテーブルと異なる点の数)に達している場合、「縦スジムラ」が視覚・画像品位的に許容されるような画像処理を施す(S407)。
【0061】これは既存の原画像の濃度と出力画像の濃度とを一致させるLUTの発展形であり、主走査方向のLUTを作成し画像濃度にフィードバックを掛ける処理である。
【0062】前記の通り「縦スジムラ」は、像担持体である感光ドラム上の帯電不均一によって生じる、感光ドラム回転方向に走る画像濃度段差であり、発生原因から安定して同位置に現れる現象である。
【0063】この事から前記の検知結果(位置と電位)を用いて、回転軸方向(主走査方向)に濃度が均一になる潜像が得られるような変換テーブルを作成する。その変換テーブルは、RAMに格納された前記比較結果からCPU214によって設定され、スラスト方向の表面電位不均一に対して、電位差と逆方向の電位差を打ち消す潜像条件(レーザ露光)となる(S409)。
【0064】「縦スジムラ」を補正するLUTを完成させて、本フローチャートは終了する(S408)。
【0065】また、前記比較に於いて、規定以下の条件であった場合その旨を使用者に表示部(不図示)を用いて宣言し、本フローチャートを終了させる(S408)。
【0066】従って、感光ドラム1004上に帯電不均一等により発生している「縦スジムラ」の位置と量を検知し、検知情報よりスラスト方向のLUTを作成するして露光を行なうことで、「縦スジムラ」を抑制して画像品質を向上させることが可能となる。
【0067】(実施の形態2)実施の形態1に於いて、前記像担持体上の状態を検知する手段であり回転軸方向(主走査方向)に移動可能である電位センサ1002を用いて、感光ドラム1004上の表面電位の不均一により発生している「縦スジムラ」を検知し、主走査方向のLUTを作成・適用することにより、「縦スジムラ」を改善した画像を得る事が可能となった。
【0068】しかし、前記実施の形態に於いて感光ドラム1004上の走査線方向に連続する1直線上を1回転1測定点としている為、測定時間が長時間に及んでしまう。この解決のため、複数の電位センサ・高速回転できる感光ドラム構成の達成といった方法を採用することも考え得るが、コスト等の問題から実際の製品に適用することは困難である。
【0069】本実施の形態では、「縦スジムラ」が感光ドラム1004上の副走査方向に均一に走る濃度段差である事に注目し、電位センサ1002の移動速度を常に一定に保つことで、図4に示されるように感光ドラム1004上の副走査方向に対して在る角度を持った直線状に計測することで感光ドラム1004の回転回数を削減した。
【0070】本実施の形態に係る処理フローチャート図は、前記実施の形態1と計測される感光ドラム1004状の位置が異なるだけであるため、フローチャート図の差異は無く省略する。
【0071】以上のような測定方法を適用することにより、より短時間で「縦スジムラ」を検出し、スラスト方向のLUTを作成することが可能となった。
【0072】(実施の形態3)実施の形態1・2を用いることにより、検知した表面電位情報から「縦スジムラ」を改善するスラスト方向LUTを作成し、画像濃度均一性を改善させることが可能になった。
【0073】しかし、表面電位情報とLUTを記憶しておくためのRAMを大量に必要とするため、コストが上がってしまうという問題が生じていた。
【0074】本実施の形態では、LUTを作成するのでは無く画像構成要素の密度(解像度)を落とす事により「縦スジムラ」を目立たせなくする処理を施した。
【0075】図5は本実施の形態に係る制御・処理を示したフローチャート図である。シーケンスS901からS907までは実施の形態1・2と同様であり、この部分の説明は省略する。
【0076】S906で「縦スジムラ」が検出され、S907で画像処理の変更の決定がなされると、S909において、画像形成のために設定されていた解像度を低解像度に切り替えられる。
【0077】解像度を落とすという事は、同じ画像パターンを例えば400dpiで画素構成要素4単位で表現していた場合、より低解像度の200dpiにすると大径ドット系で2単位で表現する事になる。これにより、微細文字部分等の高精細を必要とする画像については多少不鮮明な画像となるが、広範囲のハーフトーン画像に於いて顕著になる「縦スジムラ」は改善される。
【0078】この手法を使用する事により、低コストで「縦スジムラ」を改善する事が可能となる。
【0079】
【発明の効果】以上の様に本発明によると、像担持体の主走査方向の帯電不均一を検出し、画像処理条件を変更することで記録材上に副走査方向に走る画像濃度不均一(縦スジムラ)を抑制して高品位な画像を得ることができる。
【0080】画像形成のための処理条件を、露光手段の露光強度を回転軸方向に区分された複数領域のそれぞれの帯電状態に応じて変更することにより、均一な濃度の画像を形成することができる。
【0081】画像形成のための処理条件を、前記露光手段のレーザ光の解像度を制御することにより変更すれば、広範囲のハーフトーン画像に於いて顕著になる「縦スジムラ」を抑制することができる。




 

 


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