画像形成装置
【課題】記録材の種類に拘わらず、印刷枚数が増加しても濃度の変化を抑える画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、感光体２２にレーザ光を照射して潜像を形成するプリンタ制御部２１、及び、感光体２２に形成された潜像をトナーで現像する現像部２４を有し、感光体２２に現像されたトナー像を記録材に形成するプリンタ部２と、現像部２４のトナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて、プリンタ制御部２１がレーザ光で照射した感光体２２の表面の電位と現像部２４における現像バイアス電位の差である現像コントラスト電位を変更する制御部２２０と、を備えている。
【解決手段】画像形成装置は、感光体２２にレーザ光を照射して潜像を形成するプリンタ制御部２１、及び、感光体２２に形成された潜像をトナーで現像する現像部２４を有し、感光体２２に現像されたトナー像を記録材に形成するプリンタ部２と、現像部２４のトナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて、プリンタ制御部２１がレーザ光で照射した感光体２２の表面の電位と現像部２４における現像バイアス電位の差である現像コントラスト電位を変更する制御部２２０と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式等で画像形成を行うプリンタや複写機といった画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２は、補正用の画像を記録材に形成し、形成した画像の濃度や色度といった画像情報を読み取り、読み取った画像情報に基づいて画像形成条件を調整することで、画像品質の安定性を向上させる構成を開示している。また、特許文献３は、画像の最大濃度を補正するために現像コントラスト電位を変更することや、階調特性を補正するために階調補正テーブルを変更することを開示している。
【０００３】
また、画像を形成した記録材の数、つまり、印刷した枚数が増加すると、記録材上のトナーの粒径が大きくなり、ライン幅が太くなることが知られている。ライン幅が太くなるとトナー層の高さ（厚み）が高くなり、定着処理により、トナーのつぶれや尾引きといった定着不良が生じ得る。そのため、特許文献４は、印刷枚数に応じてキャリブレーションを行うことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２９６６６９号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８５２７９号公報
【特許文献３】特開平０７−２６１４７９号公報
【特許文献４】特開２００２−２４４３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
印刷枚数の増加に伴い、記録材に形成される画像の濃度が低下するが、この濃度低下の度合いは記録材の種類により異なる。具体的には、再生紙の様な繊維の凹凸が大きい記録材は、上質紙の様な、再生紙より繊維の凹凸が小さい記録材より濃度の低下度合いが大きくなる。図２２を用いてその理由を説明する。図２２は、上質紙及び再生紙それぞれに形成した画像のトナーの分布を示している。なお、状態１は印刷開始時の状態を示し、状態２はトナー粒径が大きくなる程度の印刷を行ったときの状態を示している。なお、いずれの場合においても記録材へのトナー載り量は同じである。記録材の凹部は、中間転写体からの距離が凸部より遠いため、凹部における転写電界が凸部より低くなる。繊維の凹凸が大きい再生紙では、凹凸の少ない上質紙より凹部における転写電界が低くなり、印刷枚数の増加によりトナーの劣化が生じると、再生紙では上質紙より凹部にトナーが載り難くなる。よって、図２２の状態２に示す様に、凸部と凹部ではトナーの分布が異なり斑状になる。さらに、印刷枚数の増加により記録材上の平均的なトナーの粒径が大きくなるため、斑状態が顕著になる。これにより、再生紙では、印刷枚数が増加すると、トナーで覆われない面積が増加して濃度低下が生じる。図２２に示す様に、凹凸の少ない上質紙では、再生紙と比較すると、トナーの不均質な分布が生じ難いため、印刷枚数の増加による濃度低下は再生紙よりは小さい。
【０００６】
従来技術においては、記録材の繊維の凹凸といった記録材の種類による特性の相違を考慮していないため、使用する記録材によっては、印刷枚数の増加等により濃度の変化が発生することになる。
【０００７】
本発明は、記録材の種類に拘わらず、印刷枚数が増加しても濃度の変化を抑える画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による画像形成装置は、像担持体にレーザ光を照射して潜像を形成する露光手段、及び、像担持体に形成された潜像をトナーで現像する現像手段を有し、像担持体に現像されたトナー像を記録材に形成する画像形成手段と、現像手段のトナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて、露光手段がレーザ光で照射した像担持体の表面の電位と現像手段における現像バイアス電位の差である現像コントラスト電位を変更する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
記録材の種類に拘わらず、印刷枚数が増加しても濃度の変化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による画像形成装置の構成図。
【図２】現像コントラスト電位の説明図。
【図３】現像コントラスト電位と濃度との関係を示す図。
【図４】一実施形態によるプリンタ制御部の構成図。
【図５】一実施形態による画像形成制御のフローチャート。
【図６】印刷枚数により現像コントラスト電位がどの様に変化するかを示す図。
【図７】一実施形態における印刷枚数と濃度の変化を示す図。
【図８】一実施形態におけるトナー載り量と濃度の関係を示す図。
【図９】トナー載り量が少ない程、印刷枚数による濃度変化が大きくなる理由の説明図。
【図１０】トナーが最密配列状態であるときの単色ベタ画像のトナー載り量の説明図。
【図１１】一実施形態によるプリンタ制御部の構成図。
【図１２】一実施形態による現像コントラスト電位決定のフローチャート。
【図１３】キャリブレーションに使用する画像を示す図。
【図１４】一実施形態による現像コントラスト電位決定の説明図。
【図１５】印刷枚数とキャリブレーションでの目標最大濃度との関係を示す図。
【図１６】印刷枚数の増加によるＰＷＭ信号の変化の説明図。
【図１７】印刷枚数に対する濃度及びトナー高さとの関係を示す図。
【図１８】一実施形態による目標最大濃度及びＰＷＭ信号の変更制御のフローチャート。
【図１９】粒径検出部がプリンタ制御部に出力する例示的な画像を示す図。
【図２０】一実施形態による画像形成制御のフローチャート。
【図２１】一実施形態による目標最大濃度及びＰＷＭ信号の変更制御のフローチャート。
【図２２】記録材の繊維の凹凸により濃度変化に違いが生じることを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一実施形態）以下では、画像形成装置として、電子写真方式のカラー複写機を用いて各実施形態の説明を行う。しかしながら、カラー複写機は例示であり、本発明は、他の種類の画像形成装置にも適用できる。また、以下の説明においては、繊維の凹凸が大きい記録材を再生紙とし、再生紙より繊維の凹凸が小さい記録材を上質紙として説明を行うが、これら記録材の呼称は例示である。
【００１２】
図１は、本実施形態による画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、画像の読取部であるリーダ部１と、画像の形成部であるプリンタ部２を有している。まず、リーダ部１について説明する。原稿台１２上に置かれた原稿は、光源１３によって照射され、光学系１４を介してＣＣＤセンサ１５に結像される。光源１３、光学系１４及びＣＣＤセンサ１５を含む光学系ユニットを矢印の方向に走査することにより、原稿台１２に置かれた原稿上の画像に対応するＲＧＢ画像信号を得る。ＣＣＤセンサ１５により得られた画像信号は、画像処理部１８において、増幅処理や、アナログ−デジタル変換処理等が行われた後、プリンタ部２のプリンタ制御部２１に出力される。
【００１３】
プリンタ制御部２１は、リーダ部１からの画像信号に基づき、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応する感光体２２をそれぞれ走査するレーザ光を生成する。つまり、プリンタ制御部２１は、感光体２２に対する露光部でもある。なお、各色のトナー像を中間転写体２６に転写するための構成は同じであるため、図１においては、イエローのトナー像を中間転写体２６に転写するための部材２００のみを示し、他の色のトナー像を中間転写体２６に転写するための部材は省略している。
【００１４】
像担持体である感光体２２は、対応する帯電部２３により所定の電位に帯電され、プリンタ制御部２１からのレーザービームで照射されることにより、感光体２２には静電潜像が形成される。現像部２４は、現像バイアス電位を印加して、感光体２２の静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する。一次転写部２５は、電圧を印加することで感光体２２上のトナー像を中間転写体２６に転写する。中間転写体２６には、各感光体２２が形成した各色のトナー像が重ね合わせて転写され、このトナー像は二次転写部２７により、搬送経路９０を搬送される記録材９１に転写される。記録材９１に転写されたトナー像は、定着部２８において記録材に定着される。なお、各色に対応する部材２００には、露光後の感光体２２の表面電位を計測する表面電位計２９が設けられている。なお、符号７００は粒径検出部７００であるが本実施形態では使用せず、その詳細については、第五実施形態で説明する。
【００１５】
操作部３は、ユーザが画像形成装置の操作を行うための入出力部である。ユーザは操作部３を操作して、使用する記録材を選択することができる。
【００１６】
本実施形態においては、印刷枚数の増加による濃度の低下を抑えるため、印刷枚数に応じて。現像コントラスト電位といった画像形成条件を変更するが、このとき、記録材の種類も考慮して画像形成条件の変更を行う。具体的には、例えば、記録材への印刷枚数の増加に応じて、つまり、トナーの粒径の増加に応じて現像コントラスト電位を増加させ、さらに、繊維の凹凸が大きい記録材程、凹凸の小さい記録材より大きい現像コントラスト電位を使用する。
【００１７】
ここで、図２を用いて現像コントラスト電位について説明する。図２は、帯電部２３のグリッド電位と、レーザ光による走査後の感光体２２の表面電位の関係を示している。なお、図２において、ＶＬはレーザ光のレベルを最小にして走査した時のものであり、ＶＨはレーザ光のレベルを最大にして走査したときのものである。グリッド電位と感光体２２の表面電位は比例関係にあるため、例えば、２つのグリッド電位で感光体２２の表面を帯電させ、レーザで走査後にその表面電位を表面電位計２９で測定することで図２のグラフを得ることができる。ＶＬからＶｂａｃｋの差を設けて現像バイアス電位Ｖｄｃを設定する。現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、現像バイアス電位Ｖｄｃと、レーザ光による走査後の感光体２２の表面電位ＶＨとの差であり、この値が大きいほど、記録材へのトナー載り量が大きくなり、よって、図３に示す様に濃度が高くなる。
【００１８】
図４は、本実施形態におけるプリンタ制御部２１の構成図である。なお、図４は本実施形態の説明に必要な部分のみを示している。例えば、ユーザが操作部３を操作して指定した記録材及び印刷枚数を示す情報は、制御部２２０に転送される。制御部２２０は、記憶部２２１に保存されている記録材の種類や、現像コントラスト電位の制御に使用する各値を参照して、設定すべき現像コントラスト電位を判定し、判定した現像コントラスト電位となる様に、現像バイアス電位Ｖｄｃの設定等を行う。またカウンタ２２２は、印刷枚数をカウントする。
【００１９】
図５は、制御部２２０が実行する画像形成処理のフローチャートである。制御部２２０は、Ｓ１において、初期化処理を行う。具体的には、カウンタ２２２を零に設定し、記憶部２２１から現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの初期値及び変化量ΔＶを読み出す。続いて、Ｓ２において、操作部３からの制御により印刷処理の実行を開始するまで待機する。Ｓ２において、印刷処理の実行指示を受け取ると、制御部２２０は、Ｓ３において、印刷に使用する記録材が再生紙であるか上質紙であるかを判定する。再生紙である場合、制御部２２０は、Ｓ４において、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを一時的に変化量ΔＶだけ増加させて印刷処理を行う。つまり、再生紙への印刷前に現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを変化量ΔＶだけ増加させ、印刷後、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを変化量ΔＶだけ減少させる。一方、上質紙である場合、制御部２２０は、Ｓ５において、現在の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔで印刷処理を行う。いずれの場合でも印刷後、Ｓ６においてカウンタ２２２はカウントを１だけ増加させる。
【００２０】
制御部２２０は、Ｓ７において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ１に達したか否かを判定する。なお、閾値Ｔｈ１も予め記憶部２２１に記憶されている。カウント値が閾値Ｔｈ１に達していない場合、制御部２２０は、Ｓ２に戻って次の記録材への印刷処理まで待機する。一方、カウント値が閾値Ｔｈ１に達した場合、制御部２２０は、Ｓ８において、現像コントラストＶｃｏｎｔを変化量ΔＶだけ増加させ、カウンタ２２２を零に初期化する。
【００２１】
図６は、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの初期値をＡとし、変化量ΔＶをＢとしたときの、印刷枚数により現像コントラスト電位がどの様に変化するかを示す図である。図６に示す様に、上質紙においては、印刷枚数が閾値Ｔｈ１の整数倍に達する度に現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔが変化量Ｂだけ増加する。また、再生紙は上質紙より常に変化量Ｂだけ高い現像コントラスト電位となる。図７は、閾値Ｔｈ１を１００００枚とし、現像コントラストＶｃｏｎｔの初期値を２００Ｖとし、変化量ΔＶを１０Ｖとしたときの、印刷枚数と濃度との関係を示している。図７に示す様に、印刷枚数及び記録材に拘わらず濃度の変化を抑えることができる。なお、閾値を超える度に増加させる現像コントラスト電位の値と、再生紙の場合に増加させる現像コントラスト電位の値を同じとしたが、これらは違う値であっても良い。さらに、複数の記録材を使用する場合には、記録材の種類、特に凹凸の度合いによって一時的に増加させる現像コントラスト電位の値を異なるものとすることができる。
【００２２】
なお、繊維の凹凸の大きさを測る方法として、ベック平滑度方式（ＪＩＳ Ｐ ８１１９９ 紙パルプ試験方法）がある。例えば、ベック平滑度測定において、ベック平滑度が所定値以下の記録材の現像コントラスト電位を、それ以外の記録材の現像コントラストより大きくする形態であっても良い。なお、現像コントラスト電位の変更は、グリッド電位を変更する形態であっても、発光強度等の露光条件を変更する形態であっても良い。
【００２３】
さらに、印刷枚数に応じて現像コントラスト電位を変更したが、ビデオカウンタ情報や、現像部２４のトナーボトル回転数等、トナーの粒径の指標となる値に応じて現像コントラスト電位を変更する形態であっても良い。なお、ビデオカウンタ情報とは、各記録材へ印刷する画像のドット数を、印刷した記録材に渡り積算したものである。
【００２４】
（第二実施形態）本実施形態は、第一実施形態で説明した制御に加え、印刷する画像の濃度設定によっても現像コントラスト電位を変更するものである。以下、第一実施形態との相違点について説明する。図８は、上質紙及び再生紙それぞれについて、トナー載り量と濃度との関係を示す図である。なお、状態１は印刷開始時であり、状態２は２万毎印刷後の状態である。図８に示す様に、トナー載り量が少ない場合、印刷枚数の増加による濃度の低下が大きくなる。図９を用いてこの理由を説明する。図９は、トナー載り量が多い場合及びトナー載り量が少ない場合それぞれについて、トナーの分布を示している。なお、状態１は印刷開始時の状態を示し、状態２はトナー粒径が大きくなる程度の印刷を行ったときの状態を示している。既に説明した様に、印刷枚数が増加するとトナーが斑状となり易くなるが、トナー載り量が少ない場合には、多い場合と比較してトナーにより覆えていない記録材の面積の増加割合が多くなり、よって、反射濃度の低下が大きくなる。
【００２５】
続いて、トナーが最密配列状態であるときの単色ベタ画像のトナー載り量について図１０を用いて説明する。なお、単色ベタ画像とは、１つの色のトナーによる最大濃度の画像を意味する。図１０は、トナーの粒系、つまり、直径がＬ（μｍ）である４つのトナーが最も密度高く配列されている状態を示している。直径がＬ（μｍ）より、トナーの体積Ｖ（μｍ３）は、
Ｖ＝（４／３）π（Ｌ／２）３
である。また、図１０の点線で示す平行四辺形に１つのトナーが含まれる割合となることから、この平行四辺形の面積、つまり、トナーを１つ含む単位面積Ｓ（μｍ２）は、
Ｓ＝（√３／２）Ｌ２
である。トナーの密度が最も高くなる様に並んだときの単色ベタ画像のトナーの平均的な高さＨ（μｍ）は、単位面積当たりの体積に等しいため、
Ｈ＝Ｖ／Ｓ＝（πＬ）／（３√３）
となる。通常、トナー載り量は、単位面積当たりの重さＡ（ｍｇ／ｃｍ２）で表すため、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ３）とすると、
Ａ＝（１０００ρ）・（Ｈ／１００００）＝（ρπＬ）／（３０√３） （１）
である。なお、トナーの密度ρに１０００を乗じ、Ｈを１００００で割るのは単位を合わせるためである。
【００２６】
本実施形態においては、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が式（１）で示す閾値以下であるか否かにより、第一実施形態における変化量ΔＶを異なる値とするものである。より具体的には、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａ以下である場合の変化量ΔＶを、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａより大きい場合の変化量ΔＶより大きくするものである。言い換えると、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａ以下である場合の現像コントラスト電位を、値Ａより大きい場合の現像コントラスト電位以上とするものである。これにより、印刷枚数の増加による濃度の変化を、画像形成装置の設定に応じて抑制することができる。
【００２７】
（第三実施形態）本実施形態は、現像コントラスト電位設定のためのキャリブレーション、つまり、第一実施形態の現像コントラスト電位の初期値の設定についてのものである。以下、第一実施形態との相違点について主に説明する。図１１は、本実施形態におけるプリンタ制御部２１の構成図である。制御部２２０は、プリンタ制御部２１の各機能ブロックの制御を行うものであり、記憶部２２１は、プリンタ制御部２１における制御で使用する各データ、例えば、後述するキャリブレーションで使用するパッチ画像のデータ等を保存するものである。
【００２８】
プリンタ制御部２１には、図１で説明したリーダ部１以外にも、図示しないサーバ装置等から画像信号が入力され得る。濃度変換部２１１は、入力される画像信号を、濃度値を示す濃度信号に変換する。なお、処理精度の向上のために、入力される８ビットの画像信号に対して、濃度変換部２１１からディザ処理部２１３においては、１０ビットに拡張して処理を行う。ＬＵＴ２１８は、ＲＧＢ値を含む画像信号を、ＣＭＹＫ値を含む濃度信号に変換する輝度−濃度変換ルックアップテーブルであり、濃度変換部２１１が使用する。
【００２９】
階調制御部２１２は、プリンタ部２の特性を考慮し、プリンタ部２が形成する画像を理想的なものとする様に濃度信号の補正を行う。ＬＵＴ２１９は、いわゆるγ特性を変更するもの、つまり階調補正のためのルックアップテーブルである。また、階調制御部２１２は、各画素の画素値の総和が閾値を超えた場合、下色除去処理（ＵＣＲ）等により画素値の総和を低下させる。ここで、画素値の総和を制限するのは、プリンタ部２におけるトナー載り量の規制のためである。つまり、キャリブレーションに使用する記録材に拘わらずトナー載り量を規制し、トナー載り量が閾値を超えることにより発生する画像不良等を防ぐものである。
【００３０】
ディザ処理部２１３は、階調制御部２１２の出力信号に対してディザ処理を行い、レーザ処理部２１４に出力する。具体的には、例えば、１０ビットの画像信号を４ビットのデータにする中間調処理を行う。レーザ処理部２１４は、入力信号に基づき、例えば、４ビットの階調のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、この信号によりレーザドライバを駆動し、各色の感光体２２を露光するための半導体レーザを発光させる。
【００３１】
続いて、現像コントラスト電位設定のためのキャリブレーションについて説明する。本実施形態においては、キャリブレーションの開始により、制御部２２０は、図１２のＳ１１においてパッチ画像を記録材に印刷する。パッチ画像は、図１３に示す様に、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの中間階調濃度による帯パターン５１と、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫそれぞれの最大濃度のパッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋを含んでいる。なお、帯パターン５１は、目視検査及びパッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋの位置検出のためのものであり、パッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋは、以下に述べる濃度値検出のためのものである。また、パッチ画像を印刷する際、制御部２２０は、表面電位計２９により各感光体２２のパッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋを形成した表面の電位を測定し、測定した電位と現像バイアス電位との差である現像コントラスト電位を算出する。なお、他の画像形成条件は、記録材を用いて行う通常の画像出力時と同じとする。
【００３２】
記録材に出力したパッチ画像を原稿台１２にセットした後、リーダ部１は、Ｓ１２において、記録材に印刷したパッチ画像を読み取り、濃度変換部２１１は、リーダ部１が読み取った画像信号を、ＬＵＴ２１８を用いて濃度信号に変換する。
【００３３】
続いて、プリンタ制御部２１は、Ｓ１３において、以後の処理で使用する現像コントラスト電位を決定する。図１４は、現像コントラスト電位と画像濃度の関係を示す図である。通常、最大濃度付近においては、現像コントラスト電位と濃度は比例関係にある。したがって、Ｓ１２で検出した濃度がＤａであり、目標とする最大濃度がＤｏであり、Ｓ１１で実測した現像コントラスト電位がａである場合、現像コントラスト電位ｂを以下の式により決定する。
ｂ＝（ａ＋ｋａ）×Ｄｏ／Ｄａ （２）
ここで、ｋａは現像方式の種類に応じた補正係数である。
【００３４】
最後に、制御部２２０は、Ｓ１４において、Ｓ１３で決定した現像コントラスト電位を実現するためのグリッド電位及び現像バイアス電位を決定する。なお、グリッド電位及び現像バイアス電位と現像コントラスト電位との関係は図２を用いて説明した通りである。
【００３５】
第一実施形態にて説明したように、印刷枚数が多くなると、記録材へのトナー載り量が同じであっても反射濃度が低下する。したがって、印刷枚数が多い状態において上記キャリブレーションを行った場合、トナー載り量を多くするため、設定される現像コントラスト電位が大きくなり、よって、トナーの高さも高くなる。さらに、再生紙においては、印刷枚数の増加に伴う反射濃度の低下量が上質紙より大きいため、再生紙ではトナー高さが上質紙より高くなってしまう。
【００３６】
本実施形態では、記録材の印刷枚数及び記録材の種類によるトナーの高さの変動を抑えるため、図１１のキャリブレーションでの目標最大濃度Ｄｏを印刷枚数及び記録材の種類に応じて変更する。そして、目標最大濃度の変更による濃度変化を補償するためＰＷＭ信号を補正する。
【００３７】
図１５は、本実施形態における印刷枚数と、キャリブレーション時の目標とする最大濃度との関係を示す図である。図１５に示す様に、印刷枚数を増加させるに伴い、キャリブレーションにおける目標最大濃度を低くする。目標最大濃度を印刷枚数の増加により低くすることにより、キャリブレーションによりトナーの高さが高くなりすぎることを防ぐ。なお、再生紙では上質紙より、印刷枚数の増加に伴う反射濃度の低下が大きいので、再生紙では上質紙より目標とする最大濃度の減少量を多くしている。
【００３８】
キャリブレーションにおける目標最大濃度を低下させているので、これを補償するため、本実施形態では出力するＰＷＭ信号を印刷枚数に応じて変更する。図１６は、印刷枚数の増加により、どの様にＰＷＭ信号を変化させるかを説明する図である。具体的には、図１６（ａ）は印刷枚数が一番少ない状態であり、図１６（ｃ）は印刷枚数が一番多い状態であり、図１６（ｂ）がその中間の状態である。図１６に示す様に、印刷枚数の増加に応じて１画素に対するレーザ発光時間を長くする。したがって、トナー高さは一定で、１画素内においてトナーが載る面積が大きくなり、印刷枚数の増加による濃度の低下を抑える。なお、再生紙は上質紙より印刷枚数の増加による濃度低下が大きいため、印刷枚数によるレーザ発光時間の増加も再生紙は上質紙より大きくする。図１７に本実施形態を適用した場合における、印刷枚数と濃度及びトナー高さの関係を示す。図１７に示す様に、本実施形態により、印刷枚数の増加による反射濃度の低下を抑え、かつ、トナー高さの変動も抑えることができる。
【００３９】
図１８は、本実施形態において制御部２２０が実行する目標最大濃度と、ＰＷＭ信号の設定制御のフローチャートである。まず、Ｓ２１において、制御部２２０は、カウンタ２２２を零に初期化し、記憶部２２１から、初期値Ｔ１、Ｔ２、Ｐ１、Ｐ２と、変化量ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＰ１及びΔＰ２を読み出す。ここで、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ上質紙及び再生紙の目標最大濃度の初期値であり、ΔＴ１及びΔＴ２は、それぞれ上質紙及び再生紙の目標最大濃度の減少量である。また、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ上質紙及び再生紙に対するＰＷＭ信号のパルス幅の初期値であり、ΔＰ１及びΔＰ２は、それぞれ上質紙及び再生紙に対するＰＷＭ信号のパルス幅の増加量である。
【００４０】
制御部２２０がＳ２２において印刷処理を実行した場合、カウンタ２２２は、Ｓ２３においてカウント値を１だけ増加させる。制御部２２０は、Ｓ２４において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ２に達したか否かを確認する。なお、閾値Ｔｈ２も予め記憶部２２１に保存されている。カウント値が閾値Ｔｈ２に達していない場合、処理はＳ２２に戻る。一方、カウント値が閾値Ｔｈ２に達した場合、制御部２２０は、Ｓ２５において、各記録材に対する目標濃度値を減少量だけ減少させ、ＰＷＭ信号のパルス幅の値を増加量だけ増加させ、Ｓ２６においてカウンタ２２２を零に初期化する。制御部２２０は、キャリブレーションを実行する場合には、そのときの目標濃度値及びＰＷＭパルス幅を使用して制御を行う。
【００４１】
なお、反射濃度を一定にするためにＰＷＭ信号のパルス幅を制御したが、これは実際にはＬＵＴ２１９を修正することにより実現できる。以上、本実施形態においては、印刷枚数が閾値Ｔｈ２の整数倍に達する度にキャリブレーションを実行する際に使用する目標最大濃度を減少させる。これにより印刷枚数の増加時にキャリブレーションを実行することで、トナー高さが高くなりすぎることを防ぐことができる。また、目標最大濃度の減少を相殺するためにＰＷＭ信号の発光時間を長くし、これにより濃度の変化を抑えることができる。
【００４２】
（第四実施形態）第二実施形態にて説明した様に、印刷枚数の増加に伴う濃度の低下は、記録材へのトナー載り量によっても変化する。本実施形態は、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が式（１）で示す値Ａ以下であるか否かにより、第三実施形態における変化量ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＰ１及びΔＰ２を異なる値とするものである。より具体的には、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａ以下である場合には、設定値が値Ａより大きい場合より、各変化量の絶対値を大きくするものである。これにより、画像形成装置の設定に拘わらずトナー高さを一定にすることができる。
【００４３】
（第五実施形態）上述した実施形態において、現像コントラスト電位や、キャリブレーションの目標最大濃度及びＰＷＭの設定は、印刷枚数に応じて変更していた。本実施形態は、図１の符号７００で示す粒径検出部を中間転写体２６に対向して設け、これによりトナー粒径を計測して各値の制御を行うものである。なお、粒径検出部７００は、光学系及びＣＣＤを有しており、中間転写体２６上のトナーを拡大して撮影するものである。粒径検出部７００は撮影した画像をプリンタ制御部２１に出力する。図１９は粒径検出部７００がプリンタ制御部２１に出力する画像の例である。プリンタ制御部２１の制御部２２０は、粒径検出部７００より取得する画像からトナー５００の最大長をそれぞれ計測し、その平均値をトナーの粒径として算出する。なお、トナーが凝集せず、トナー粒径を計測しやすいようにＨＴ画像を形成する。
【００４４】
図２０は、粒径検出部７００の計測結果により現像コントラスト電位を変更する場合のフローチャートである。なお、Ｓ３１からＳ３８は、Ｓ３２において制御部２２０が粒径検出部７００を用いてトナーの基準粒径Ｌ１を測定する以外、図５のＳ１からＳ７と同様でありその説明は省略する。Ｓ３８において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ１に達した場合、制御部２２０は、Ｓ３９において粒径検出部７００を用いてトナーの粒径Ｌ２を測定する。制御部２２０は、Ｓ４０において、トナーの粒径Ｌ２が基準粒径Ｌ１より閾値Ｔｈ３以上大きくなっているか否かを判定する。閾値Ｔｈ３以上大きくなっていない場合には、Ｓ３３の処理に戻る。一方、閾値Ｔｈ３以上大きくなっている場合、制御部２２０は、Ｓ４１において、現像コントラスト電位ＶｃｏｎｔをΔＶだけ増加させ、カウンタ２２２を零に初期化し、Ｓ３９で測定したトナーの粒径を基準粒径Ｌ１とする。その後、制御部２２０はＳ３３からの処理を繰り返す。
【００４５】
図２０の処理により、トナーの粒径の変化に応じた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを設定して濃度の変化を抑えることができる。
【００４６】
図２１は、粒径検出部７００の計測結果によりキャブレーションの目標最大濃度及びＰＷＭ信号の変更する場合のフローチャートである。なお、Ｓ５１からＳ５５は、Ｓ５２において制御部２２０が粒径検出部７００を用いてトナーの基準粒径Ｌ１を測定する以外、図１８のＳ２１からＳ２４と同様でありその説明は省略する。Ｓ５５において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ２に達した場合、制御部２２０は、Ｓ５６において粒径検出部７００を用いてトナーの粒径Ｌ２を測定する。制御部２２０は、Ｓ５７において、トナーの粒径Ｌ２が基準粒径Ｌ１より閾値Ｔｈ３以上大きくなっているか否かを判定する。閾値Ｔｈ３以上大きくなっていない場合には、Ｓ５３の処理に戻る。一方、閾値Ｔｈ３以上大きくなっている場合、制御部２２０は、Ｓ５８において、各記録材に対する目標濃度値を減少量だけ減少させ、ＰＷＭパルス幅の値を増加量だけ増加させる。制御部２２０は、Ｓ４９においてカウンタ２２２を零に初期化し、Ｓ５６で測定したトナーの粒径を基準粒径Ｌ１とする。制御部２２０は、キャリブレーションを実行する場合には、そのときの目標濃度値及びＰＷＭパルス幅を使用して制御を行う。
【００４７】
図２１の処理により、トナーの粒径の変化に現像より、キャリブレーション後のトナー高さが高くなりすぎることを防ぎ、かつ、濃度の変化を抑えることができる。
【００４８】
以上、トナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて現像コントラスト電位を変更することで濃度の変化を抑えることができる。ここで、トナーの粒径に関する情報とは、例えば、記録材への印刷枚数、ビデオカウンタ又は現像部２４のトナーボトルの回転数についての情報、或いは、トナーの粒径を計測する粒径検出部７００が出力する情報である。なお、現像コントラスト電位は、トナーの粒径が大きくなる程大きくし、さらに、記録材の表面が粗くなる程大きくする。
【００４９】
さらに、トナーによるベタ画像の記録材への載り量についての設定が閾値以下である場合の現像コントラスト電位を、閾値より大きい場合の現像コントラスト電位以上とする。これにより、画像形成装置の濃度についての設定による濃度の変化を抑えることができる。
【００５０】
また、現像コントラスト電位を調整するキャリブレーション時のパッチ画像に対する目標濃度を、ナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて変更し、目標濃度の変更を補償するために階調補正用のルックアップテーブルを変更する。この構成により、トナー高さが高くなりすぎることを防ぐことができ、トナーのつぶれや尾引きといった定着不良を防ぐことができる。なお、目標濃度は、トナーの粒径が大きくなる程小さくし、記録材の表面が粗くなる程小さくする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式等で画像形成を行うプリンタや複写機といった画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２は、補正用の画像を記録材に形成し、形成した画像の濃度や色度といった画像情報を読み取り、読み取った画像情報に基づいて画像形成条件を調整することで、画像品質の安定性を向上させる構成を開示している。また、特許文献３は、画像の最大濃度を補正するために現像コントラスト電位を変更することや、階調特性を補正するために階調補正テーブルを変更することを開示している。
【０００３】
また、画像を形成した記録材の数、つまり、印刷した枚数が増加すると、記録材上のトナーの粒径が大きくなり、ライン幅が太くなることが知られている。ライン幅が太くなるとトナー層の高さ（厚み）が高くなり、定着処理により、トナーのつぶれや尾引きといった定着不良が生じ得る。そのため、特許文献４は、印刷枚数に応じてキャリブレーションを行うことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−２９６６６９号公報
【特許文献２】特開昭６３−１８５２７９号公報
【特許文献３】特開平０７−２６１４７９号公報
【特許文献４】特開２００２−２４４３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
印刷枚数の増加に伴い、記録材に形成される画像の濃度が低下するが、この濃度低下の度合いは記録材の種類により異なる。具体的には、再生紙の様な繊維の凹凸が大きい記録材は、上質紙の様な、再生紙より繊維の凹凸が小さい記録材より濃度の低下度合いが大きくなる。図２２を用いてその理由を説明する。図２２は、上質紙及び再生紙それぞれに形成した画像のトナーの分布を示している。なお、状態１は印刷開始時の状態を示し、状態２はトナー粒径が大きくなる程度の印刷を行ったときの状態を示している。なお、いずれの場合においても記録材へのトナー載り量は同じである。記録材の凹部は、中間転写体からの距離が凸部より遠いため、凹部における転写電界が凸部より低くなる。繊維の凹凸が大きい再生紙では、凹凸の少ない上質紙より凹部における転写電界が低くなり、印刷枚数の増加によりトナーの劣化が生じると、再生紙では上質紙より凹部にトナーが載り難くなる。よって、図２２の状態２に示す様に、凸部と凹部ではトナーの分布が異なり斑状になる。さらに、印刷枚数の増加により記録材上の平均的なトナーの粒径が大きくなるため、斑状態が顕著になる。これにより、再生紙では、印刷枚数が増加すると、トナーで覆われない面積が増加して濃度低下が生じる。図２２に示す様に、凹凸の少ない上質紙では、再生紙と比較すると、トナーの不均質な分布が生じ難いため、印刷枚数の増加による濃度低下は再生紙よりは小さい。
【０００６】
従来技術においては、記録材の繊維の凹凸といった記録材の種類による特性の相違を考慮していないため、使用する記録材によっては、印刷枚数の増加等により濃度の変化が発生することになる。
【０００７】
本発明は、記録材の種類に拘わらず、印刷枚数が増加しても濃度の変化を抑える画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による画像形成装置は、像担持体にレーザ光を照射して潜像を形成する露光手段、及び、像担持体に形成された潜像をトナーで現像する現像手段を有し、像担持体に現像されたトナー像を記録材に形成する画像形成手段と、現像手段のトナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて、露光手段がレーザ光で照射した像担持体の表面の電位と現像手段における現像バイアス電位の差である現像コントラスト電位を変更する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
記録材の種類に拘わらず、印刷枚数が増加しても濃度の変化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による画像形成装置の構成図。
【図２】現像コントラスト電位の説明図。
【図３】現像コントラスト電位と濃度との関係を示す図。
【図４】一実施形態によるプリンタ制御部の構成図。
【図５】一実施形態による画像形成制御のフローチャート。
【図６】印刷枚数により現像コントラスト電位がどの様に変化するかを示す図。
【図７】一実施形態における印刷枚数と濃度の変化を示す図。
【図８】一実施形態におけるトナー載り量と濃度の関係を示す図。
【図９】トナー載り量が少ない程、印刷枚数による濃度変化が大きくなる理由の説明図。
【図１０】トナーが最密配列状態であるときの単色ベタ画像のトナー載り量の説明図。
【図１１】一実施形態によるプリンタ制御部の構成図。
【図１２】一実施形態による現像コントラスト電位決定のフローチャート。
【図１３】キャリブレーションに使用する画像を示す図。
【図１４】一実施形態による現像コントラスト電位決定の説明図。
【図１５】印刷枚数とキャリブレーションでの目標最大濃度との関係を示す図。
【図１６】印刷枚数の増加によるＰＷＭ信号の変化の説明図。
【図１７】印刷枚数に対する濃度及びトナー高さとの関係を示す図。
【図１８】一実施形態による目標最大濃度及びＰＷＭ信号の変更制御のフローチャート。
【図１９】粒径検出部がプリンタ制御部に出力する例示的な画像を示す図。
【図２０】一実施形態による画像形成制御のフローチャート。
【図２１】一実施形態による目標最大濃度及びＰＷＭ信号の変更制御のフローチャート。
【図２２】記録材の繊維の凹凸により濃度変化に違いが生じることを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一実施形態）以下では、画像形成装置として、電子写真方式のカラー複写機を用いて各実施形態の説明を行う。しかしながら、カラー複写機は例示であり、本発明は、他の種類の画像形成装置にも適用できる。また、以下の説明においては、繊維の凹凸が大きい記録材を再生紙とし、再生紙より繊維の凹凸が小さい記録材を上質紙として説明を行うが、これら記録材の呼称は例示である。
【００１２】
図１は、本実施形態による画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、画像の読取部であるリーダ部１と、画像の形成部であるプリンタ部２を有している。まず、リーダ部１について説明する。原稿台１２上に置かれた原稿は、光源１３によって照射され、光学系１４を介してＣＣＤセンサ１５に結像される。光源１３、光学系１４及びＣＣＤセンサ１５を含む光学系ユニットを矢印の方向に走査することにより、原稿台１２に置かれた原稿上の画像に対応するＲＧＢ画像信号を得る。ＣＣＤセンサ１５により得られた画像信号は、画像処理部１８において、増幅処理や、アナログ−デジタル変換処理等が行われた後、プリンタ部２のプリンタ制御部２１に出力される。
【００１３】
プリンタ制御部２１は、リーダ部１からの画像信号に基づき、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応する感光体２２をそれぞれ走査するレーザ光を生成する。つまり、プリンタ制御部２１は、感光体２２に対する露光部でもある。なお、各色のトナー像を中間転写体２６に転写するための構成は同じであるため、図１においては、イエローのトナー像を中間転写体２６に転写するための部材２００のみを示し、他の色のトナー像を中間転写体２６に転写するための部材は省略している。
【００１４】
像担持体である感光体２２は、対応する帯電部２３により所定の電位に帯電され、プリンタ制御部２１からのレーザービームで照射されることにより、感光体２２には静電潜像が形成される。現像部２４は、現像バイアス電位を印加して、感光体２２の静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する。一次転写部２５は、電圧を印加することで感光体２２上のトナー像を中間転写体２６に転写する。中間転写体２６には、各感光体２２が形成した各色のトナー像が重ね合わせて転写され、このトナー像は二次転写部２７により、搬送経路９０を搬送される記録材９１に転写される。記録材９１に転写されたトナー像は、定着部２８において記録材に定着される。なお、各色に対応する部材２００には、露光後の感光体２２の表面電位を計測する表面電位計２９が設けられている。なお、符号７００は粒径検出部７００であるが本実施形態では使用せず、その詳細については、第五実施形態で説明する。
【００１５】
操作部３は、ユーザが画像形成装置の操作を行うための入出力部である。ユーザは操作部３を操作して、使用する記録材を選択することができる。
【００１６】
本実施形態においては、印刷枚数の増加による濃度の低下を抑えるため、印刷枚数に応じて。現像コントラスト電位といった画像形成条件を変更するが、このとき、記録材の種類も考慮して画像形成条件の変更を行う。具体的には、例えば、記録材への印刷枚数の増加に応じて、つまり、トナーの粒径の増加に応じて現像コントラスト電位を増加させ、さらに、繊維の凹凸が大きい記録材程、凹凸の小さい記録材より大きい現像コントラスト電位を使用する。
【００１７】
ここで、図２を用いて現像コントラスト電位について説明する。図２は、帯電部２３のグリッド電位と、レーザ光による走査後の感光体２２の表面電位の関係を示している。なお、図２において、ＶＬはレーザ光のレベルを最小にして走査した時のものであり、ＶＨはレーザ光のレベルを最大にして走査したときのものである。グリッド電位と感光体２２の表面電位は比例関係にあるため、例えば、２つのグリッド電位で感光体２２の表面を帯電させ、レーザで走査後にその表面電位を表面電位計２９で測定することで図２のグラフを得ることができる。ＶＬからＶｂａｃｋの差を設けて現像バイアス電位Ｖｄｃを設定する。現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、現像バイアス電位Ｖｄｃと、レーザ光による走査後の感光体２２の表面電位ＶＨとの差であり、この値が大きいほど、記録材へのトナー載り量が大きくなり、よって、図３に示す様に濃度が高くなる。
【００１８】
図４は、本実施形態におけるプリンタ制御部２１の構成図である。なお、図４は本実施形態の説明に必要な部分のみを示している。例えば、ユーザが操作部３を操作して指定した記録材及び印刷枚数を示す情報は、制御部２２０に転送される。制御部２２０は、記憶部２２１に保存されている記録材の種類や、現像コントラスト電位の制御に使用する各値を参照して、設定すべき現像コントラスト電位を判定し、判定した現像コントラスト電位となる様に、現像バイアス電位Ｖｄｃの設定等を行う。またカウンタ２２２は、印刷枚数をカウントする。
【００１９】
図５は、制御部２２０が実行する画像形成処理のフローチャートである。制御部２２０は、Ｓ１において、初期化処理を行う。具体的には、カウンタ２２２を零に設定し、記憶部２２１から現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの初期値及び変化量ΔＶを読み出す。続いて、Ｓ２において、操作部３からの制御により印刷処理の実行を開始するまで待機する。Ｓ２において、印刷処理の実行指示を受け取ると、制御部２２０は、Ｓ３において、印刷に使用する記録材が再生紙であるか上質紙であるかを判定する。再生紙である場合、制御部２２０は、Ｓ４において、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを一時的に変化量ΔＶだけ増加させて印刷処理を行う。つまり、再生紙への印刷前に現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを変化量ΔＶだけ増加させ、印刷後、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを変化量ΔＶだけ減少させる。一方、上質紙である場合、制御部２２０は、Ｓ５において、現在の現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔで印刷処理を行う。いずれの場合でも印刷後、Ｓ６においてカウンタ２２２はカウントを１だけ増加させる。
【００２０】
制御部２２０は、Ｓ７において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ１に達したか否かを判定する。なお、閾値Ｔｈ１も予め記憶部２２１に記憶されている。カウント値が閾値Ｔｈ１に達していない場合、制御部２２０は、Ｓ２に戻って次の記録材への印刷処理まで待機する。一方、カウント値が閾値Ｔｈ１に達した場合、制御部２２０は、Ｓ８において、現像コントラストＶｃｏｎｔを変化量ΔＶだけ増加させ、カウンタ２２２を零に初期化する。
【００２１】
図６は、現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔの初期値をＡとし、変化量ΔＶをＢとしたときの、印刷枚数により現像コントラスト電位がどの様に変化するかを示す図である。図６に示す様に、上質紙においては、印刷枚数が閾値Ｔｈ１の整数倍に達する度に現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔが変化量Ｂだけ増加する。また、再生紙は上質紙より常に変化量Ｂだけ高い現像コントラスト電位となる。図７は、閾値Ｔｈ１を１００００枚とし、現像コントラストＶｃｏｎｔの初期値を２００Ｖとし、変化量ΔＶを１０Ｖとしたときの、印刷枚数と濃度との関係を示している。図７に示す様に、印刷枚数及び記録材に拘わらず濃度の変化を抑えることができる。なお、閾値を超える度に増加させる現像コントラスト電位の値と、再生紙の場合に増加させる現像コントラスト電位の値を同じとしたが、これらは違う値であっても良い。さらに、複数の記録材を使用する場合には、記録材の種類、特に凹凸の度合いによって一時的に増加させる現像コントラスト電位の値を異なるものとすることができる。
【００２２】
なお、繊維の凹凸の大きさを測る方法として、ベック平滑度方式（ＪＩＳ Ｐ ８１１９９ 紙パルプ試験方法）がある。例えば、ベック平滑度測定において、ベック平滑度が所定値以下の記録材の現像コントラスト電位を、それ以外の記録材の現像コントラストより大きくする形態であっても良い。なお、現像コントラスト電位の変更は、グリッド電位を変更する形態であっても、発光強度等の露光条件を変更する形態であっても良い。
【００２３】
さらに、印刷枚数に応じて現像コントラスト電位を変更したが、ビデオカウンタ情報や、現像部２４のトナーボトル回転数等、トナーの粒径の指標となる値に応じて現像コントラスト電位を変更する形態であっても良い。なお、ビデオカウンタ情報とは、各記録材へ印刷する画像のドット数を、印刷した記録材に渡り積算したものである。
【００２４】
（第二実施形態）本実施形態は、第一実施形態で説明した制御に加え、印刷する画像の濃度設定によっても現像コントラスト電位を変更するものである。以下、第一実施形態との相違点について説明する。図８は、上質紙及び再生紙それぞれについて、トナー載り量と濃度との関係を示す図である。なお、状態１は印刷開始時であり、状態２は２万毎印刷後の状態である。図８に示す様に、トナー載り量が少ない場合、印刷枚数の増加による濃度の低下が大きくなる。図９を用いてこの理由を説明する。図９は、トナー載り量が多い場合及びトナー載り量が少ない場合それぞれについて、トナーの分布を示している。なお、状態１は印刷開始時の状態を示し、状態２はトナー粒径が大きくなる程度の印刷を行ったときの状態を示している。既に説明した様に、印刷枚数が増加するとトナーが斑状となり易くなるが、トナー載り量が少ない場合には、多い場合と比較してトナーにより覆えていない記録材の面積の増加割合が多くなり、よって、反射濃度の低下が大きくなる。
【００２５】
続いて、トナーが最密配列状態であるときの単色ベタ画像のトナー載り量について図１０を用いて説明する。なお、単色ベタ画像とは、１つの色のトナーによる最大濃度の画像を意味する。図１０は、トナーの粒系、つまり、直径がＬ（μｍ）である４つのトナーが最も密度高く配列されている状態を示している。直径がＬ（μｍ）より、トナーの体積Ｖ（μｍ３）は、
Ｖ＝（４／３）π（Ｌ／２）３
である。また、図１０の点線で示す平行四辺形に１つのトナーが含まれる割合となることから、この平行四辺形の面積、つまり、トナーを１つ含む単位面積Ｓ（μｍ２）は、
Ｓ＝（√３／２）Ｌ２
である。トナーの密度が最も高くなる様に並んだときの単色ベタ画像のトナーの平均的な高さＨ（μｍ）は、単位面積当たりの体積に等しいため、
Ｈ＝Ｖ／Ｓ＝（πＬ）／（３√３）
となる。通常、トナー載り量は、単位面積当たりの重さＡ（ｍｇ／ｃｍ２）で表すため、トナーの密度をρ（ｇ／ｃｍ３）とすると、
Ａ＝（１０００ρ）・（Ｈ／１００００）＝（ρπＬ）／（３０√３） （１）
である。なお、トナーの密度ρに１０００を乗じ、Ｈを１００００で割るのは単位を合わせるためである。
【００２６】
本実施形態においては、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が式（１）で示す閾値以下であるか否かにより、第一実施形態における変化量ΔＶを異なる値とするものである。より具体的には、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａ以下である場合の変化量ΔＶを、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａより大きい場合の変化量ΔＶより大きくするものである。言い換えると、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａ以下である場合の現像コントラスト電位を、値Ａより大きい場合の現像コントラスト電位以上とするものである。これにより、印刷枚数の増加による濃度の変化を、画像形成装置の設定に応じて抑制することができる。
【００２７】
（第三実施形態）本実施形態は、現像コントラスト電位設定のためのキャリブレーション、つまり、第一実施形態の現像コントラスト電位の初期値の設定についてのものである。以下、第一実施形態との相違点について主に説明する。図１１は、本実施形態におけるプリンタ制御部２１の構成図である。制御部２２０は、プリンタ制御部２１の各機能ブロックの制御を行うものであり、記憶部２２１は、プリンタ制御部２１における制御で使用する各データ、例えば、後述するキャリブレーションで使用するパッチ画像のデータ等を保存するものである。
【００２８】
プリンタ制御部２１には、図１で説明したリーダ部１以外にも、図示しないサーバ装置等から画像信号が入力され得る。濃度変換部２１１は、入力される画像信号を、濃度値を示す濃度信号に変換する。なお、処理精度の向上のために、入力される８ビットの画像信号に対して、濃度変換部２１１からディザ処理部２１３においては、１０ビットに拡張して処理を行う。ＬＵＴ２１８は、ＲＧＢ値を含む画像信号を、ＣＭＹＫ値を含む濃度信号に変換する輝度−濃度変換ルックアップテーブルであり、濃度変換部２１１が使用する。
【００２９】
階調制御部２１２は、プリンタ部２の特性を考慮し、プリンタ部２が形成する画像を理想的なものとする様に濃度信号の補正を行う。ＬＵＴ２１９は、いわゆるγ特性を変更するもの、つまり階調補正のためのルックアップテーブルである。また、階調制御部２１２は、各画素の画素値の総和が閾値を超えた場合、下色除去処理（ＵＣＲ）等により画素値の総和を低下させる。ここで、画素値の総和を制限するのは、プリンタ部２におけるトナー載り量の規制のためである。つまり、キャリブレーションに使用する記録材に拘わらずトナー載り量を規制し、トナー載り量が閾値を超えることにより発生する画像不良等を防ぐものである。
【００３０】
ディザ処理部２１３は、階調制御部２１２の出力信号に対してディザ処理を行い、レーザ処理部２１４に出力する。具体的には、例えば、１０ビットの画像信号を４ビットのデータにする中間調処理を行う。レーザ処理部２１４は、入力信号に基づき、例えば、４ビットの階調のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、この信号によりレーザドライバを駆動し、各色の感光体２２を露光するための半導体レーザを発光させる。
【００３１】
続いて、現像コントラスト電位設定のためのキャリブレーションについて説明する。本実施形態においては、キャリブレーションの開始により、制御部２２０は、図１２のＳ１１においてパッチ画像を記録材に印刷する。パッチ画像は、図１３に示す様に、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの中間階調濃度による帯パターン５１と、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫそれぞれの最大濃度のパッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋを含んでいる。なお、帯パターン５１は、目視検査及びパッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋの位置検出のためのものであり、パッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋは、以下に述べる濃度値検出のためのものである。また、パッチ画像を印刷する際、制御部２２０は、表面電位計２９により各感光体２２のパッチ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ及び５２Ｋを形成した表面の電位を測定し、測定した電位と現像バイアス電位との差である現像コントラスト電位を算出する。なお、他の画像形成条件は、記録材を用いて行う通常の画像出力時と同じとする。
【００３２】
記録材に出力したパッチ画像を原稿台１２にセットした後、リーダ部１は、Ｓ１２において、記録材に印刷したパッチ画像を読み取り、濃度変換部２１１は、リーダ部１が読み取った画像信号を、ＬＵＴ２１８を用いて濃度信号に変換する。
【００３３】
続いて、プリンタ制御部２１は、Ｓ１３において、以後の処理で使用する現像コントラスト電位を決定する。図１４は、現像コントラスト電位と画像濃度の関係を示す図である。通常、最大濃度付近においては、現像コントラスト電位と濃度は比例関係にある。したがって、Ｓ１２で検出した濃度がＤａであり、目標とする最大濃度がＤｏであり、Ｓ１１で実測した現像コントラスト電位がａである場合、現像コントラスト電位ｂを以下の式により決定する。
ｂ＝（ａ＋ｋａ）×Ｄｏ／Ｄａ （２）
ここで、ｋａは現像方式の種類に応じた補正係数である。
【００３４】
最後に、制御部２２０は、Ｓ１４において、Ｓ１３で決定した現像コントラスト電位を実現するためのグリッド電位及び現像バイアス電位を決定する。なお、グリッド電位及び現像バイアス電位と現像コントラスト電位との関係は図２を用いて説明した通りである。
【００３５】
第一実施形態にて説明したように、印刷枚数が多くなると、記録材へのトナー載り量が同じであっても反射濃度が低下する。したがって、印刷枚数が多い状態において上記キャリブレーションを行った場合、トナー載り量を多くするため、設定される現像コントラスト電位が大きくなり、よって、トナーの高さも高くなる。さらに、再生紙においては、印刷枚数の増加に伴う反射濃度の低下量が上質紙より大きいため、再生紙ではトナー高さが上質紙より高くなってしまう。
【００３６】
本実施形態では、記録材の印刷枚数及び記録材の種類によるトナーの高さの変動を抑えるため、図１１のキャリブレーションでの目標最大濃度Ｄｏを印刷枚数及び記録材の種類に応じて変更する。そして、目標最大濃度の変更による濃度変化を補償するためＰＷＭ信号を補正する。
【００３７】
図１５は、本実施形態における印刷枚数と、キャリブレーション時の目標とする最大濃度との関係を示す図である。図１５に示す様に、印刷枚数を増加させるに伴い、キャリブレーションにおける目標最大濃度を低くする。目標最大濃度を印刷枚数の増加により低くすることにより、キャリブレーションによりトナーの高さが高くなりすぎることを防ぐ。なお、再生紙では上質紙より、印刷枚数の増加に伴う反射濃度の低下が大きいので、再生紙では上質紙より目標とする最大濃度の減少量を多くしている。
【００３８】
キャリブレーションにおける目標最大濃度を低下させているので、これを補償するため、本実施形態では出力するＰＷＭ信号を印刷枚数に応じて変更する。図１６は、印刷枚数の増加により、どの様にＰＷＭ信号を変化させるかを説明する図である。具体的には、図１６（ａ）は印刷枚数が一番少ない状態であり、図１６（ｃ）は印刷枚数が一番多い状態であり、図１６（ｂ）がその中間の状態である。図１６に示す様に、印刷枚数の増加に応じて１画素に対するレーザ発光時間を長くする。したがって、トナー高さは一定で、１画素内においてトナーが載る面積が大きくなり、印刷枚数の増加による濃度の低下を抑える。なお、再生紙は上質紙より印刷枚数の増加による濃度低下が大きいため、印刷枚数によるレーザ発光時間の増加も再生紙は上質紙より大きくする。図１７に本実施形態を適用した場合における、印刷枚数と濃度及びトナー高さの関係を示す。図１７に示す様に、本実施形態により、印刷枚数の増加による反射濃度の低下を抑え、かつ、トナー高さの変動も抑えることができる。
【００３９】
図１８は、本実施形態において制御部２２０が実行する目標最大濃度と、ＰＷＭ信号の設定制御のフローチャートである。まず、Ｓ２１において、制御部２２０は、カウンタ２２２を零に初期化し、記憶部２２１から、初期値Ｔ１、Ｔ２、Ｐ１、Ｐ２と、変化量ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＰ１及びΔＰ２を読み出す。ここで、Ｔ１及びＴ２は、それぞれ上質紙及び再生紙の目標最大濃度の初期値であり、ΔＴ１及びΔＴ２は、それぞれ上質紙及び再生紙の目標最大濃度の減少量である。また、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ上質紙及び再生紙に対するＰＷＭ信号のパルス幅の初期値であり、ΔＰ１及びΔＰ２は、それぞれ上質紙及び再生紙に対するＰＷＭ信号のパルス幅の増加量である。
【００４０】
制御部２２０がＳ２２において印刷処理を実行した場合、カウンタ２２２は、Ｓ２３においてカウント値を１だけ増加させる。制御部２２０は、Ｓ２４において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ２に達したか否かを確認する。なお、閾値Ｔｈ２も予め記憶部２２１に保存されている。カウント値が閾値Ｔｈ２に達していない場合、処理はＳ２２に戻る。一方、カウント値が閾値Ｔｈ２に達した場合、制御部２２０は、Ｓ２５において、各記録材に対する目標濃度値を減少量だけ減少させ、ＰＷＭ信号のパルス幅の値を増加量だけ増加させ、Ｓ２６においてカウンタ２２２を零に初期化する。制御部２２０は、キャリブレーションを実行する場合には、そのときの目標濃度値及びＰＷＭパルス幅を使用して制御を行う。
【００４１】
なお、反射濃度を一定にするためにＰＷＭ信号のパルス幅を制御したが、これは実際にはＬＵＴ２１９を修正することにより実現できる。以上、本実施形態においては、印刷枚数が閾値Ｔｈ２の整数倍に達する度にキャリブレーションを実行する際に使用する目標最大濃度を減少させる。これにより印刷枚数の増加時にキャリブレーションを実行することで、トナー高さが高くなりすぎることを防ぐことができる。また、目標最大濃度の減少を相殺するためにＰＷＭ信号の発光時間を長くし、これにより濃度の変化を抑えることができる。
【００４２】
（第四実施形態）第二実施形態にて説明した様に、印刷枚数の増加に伴う濃度の低下は、記録材へのトナー載り量によっても変化する。本実施形態は、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が式（１）で示す値Ａ以下であるか否かにより、第三実施形態における変化量ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＰ１及びΔＰ２を異なる値とするものである。より具体的には、単色ベタ画像のトナー載り量の設定値が値Ａ以下である場合には、設定値が値Ａより大きい場合より、各変化量の絶対値を大きくするものである。これにより、画像形成装置の設定に拘わらずトナー高さを一定にすることができる。
【００４３】
（第五実施形態）上述した実施形態において、現像コントラスト電位や、キャリブレーションの目標最大濃度及びＰＷＭの設定は、印刷枚数に応じて変更していた。本実施形態は、図１の符号７００で示す粒径検出部を中間転写体２６に対向して設け、これによりトナー粒径を計測して各値の制御を行うものである。なお、粒径検出部７００は、光学系及びＣＣＤを有しており、中間転写体２６上のトナーを拡大して撮影するものである。粒径検出部７００は撮影した画像をプリンタ制御部２１に出力する。図１９は粒径検出部７００がプリンタ制御部２１に出力する画像の例である。プリンタ制御部２１の制御部２２０は、粒径検出部７００より取得する画像からトナー５００の最大長をそれぞれ計測し、その平均値をトナーの粒径として算出する。なお、トナーが凝集せず、トナー粒径を計測しやすいようにＨＴ画像を形成する。
【００４４】
図２０は、粒径検出部７００の計測結果により現像コントラスト電位を変更する場合のフローチャートである。なお、Ｓ３１からＳ３８は、Ｓ３２において制御部２２０が粒径検出部７００を用いてトナーの基準粒径Ｌ１を測定する以外、図５のＳ１からＳ７と同様でありその説明は省略する。Ｓ３８において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ１に達した場合、制御部２２０は、Ｓ３９において粒径検出部７００を用いてトナーの粒径Ｌ２を測定する。制御部２２０は、Ｓ４０において、トナーの粒径Ｌ２が基準粒径Ｌ１より閾値Ｔｈ３以上大きくなっているか否かを判定する。閾値Ｔｈ３以上大きくなっていない場合には、Ｓ３３の処理に戻る。一方、閾値Ｔｈ３以上大きくなっている場合、制御部２２０は、Ｓ４１において、現像コントラスト電位ＶｃｏｎｔをΔＶだけ増加させ、カウンタ２２２を零に初期化し、Ｓ３９で測定したトナーの粒径を基準粒径Ｌ１とする。その後、制御部２２０はＳ３３からの処理を繰り返す。
【００４５】
図２０の処理により、トナーの粒径の変化に応じた現像コントラスト電位Ｖｃｏｎｔを設定して濃度の変化を抑えることができる。
【００４６】
図２１は、粒径検出部７００の計測結果によりキャブレーションの目標最大濃度及びＰＷＭ信号の変更する場合のフローチャートである。なお、Ｓ５１からＳ５５は、Ｓ５２において制御部２２０が粒径検出部７００を用いてトナーの基準粒径Ｌ１を測定する以外、図１８のＳ２１からＳ２４と同様でありその説明は省略する。Ｓ５５において、カウンタ２２２のカウント値が閾値Ｔｈ２に達した場合、制御部２２０は、Ｓ５６において粒径検出部７００を用いてトナーの粒径Ｌ２を測定する。制御部２２０は、Ｓ５７において、トナーの粒径Ｌ２が基準粒径Ｌ１より閾値Ｔｈ３以上大きくなっているか否かを判定する。閾値Ｔｈ３以上大きくなっていない場合には、Ｓ５３の処理に戻る。一方、閾値Ｔｈ３以上大きくなっている場合、制御部２２０は、Ｓ５８において、各記録材に対する目標濃度値を減少量だけ減少させ、ＰＷＭパルス幅の値を増加量だけ増加させる。制御部２２０は、Ｓ４９においてカウンタ２２２を零に初期化し、Ｓ５６で測定したトナーの粒径を基準粒径Ｌ１とする。制御部２２０は、キャリブレーションを実行する場合には、そのときの目標濃度値及びＰＷＭパルス幅を使用して制御を行う。
【００４７】
図２１の処理により、トナーの粒径の変化に現像より、キャリブレーション後のトナー高さが高くなりすぎることを防ぎ、かつ、濃度の変化を抑えることができる。
【００４８】
以上、トナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて現像コントラスト電位を変更することで濃度の変化を抑えることができる。ここで、トナーの粒径に関する情報とは、例えば、記録材への印刷枚数、ビデオカウンタ又は現像部２４のトナーボトルの回転数についての情報、或いは、トナーの粒径を計測する粒径検出部７００が出力する情報である。なお、現像コントラスト電位は、トナーの粒径が大きくなる程大きくし、さらに、記録材の表面が粗くなる程大きくする。
【００４９】
さらに、トナーによるベタ画像の記録材への載り量についての設定が閾値以下である場合の現像コントラスト電位を、閾値より大きい場合の現像コントラスト電位以上とする。これにより、画像形成装置の濃度についての設定による濃度の変化を抑えることができる。
【００５０】
また、現像コントラスト電位を調整するキャリブレーション時のパッチ画像に対する目標濃度を、ナーの粒径に関する情報及び記録材の種類に関する情報に応じて変更し、目標濃度の変更を補償するために階調補正用のルックアップテーブルを変更する。この構成により、トナー高さが高くなりすぎることを防ぐことができ、トナーのつぶれや尾引きといった定着不良を防ぐことができる。なお、目標濃度は、トナーの粒径が大きくなる程小さくし、記録材の表面が粗くなる程小さくする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体にレーザ光を照射して潜像を形成する露光手段、及び、前記像担持体に形成された前記潜像をトナーで現像する現像手段を有し、前記像担持体に現像されたトナー像を記録材に形成する画像形成手段と、
前記現像手段のトナーの粒径に関する情報及び前記記録材の種類に関する情報に応じて、前記露光手段がレーザ光で照射した前記像担持体の表面の電位と前記現像手段における現像バイアス電位の差である現像コントラスト電位を変更する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーの粒径に関する情報は、前記記録材への印刷枚数、ビデオカウンタ又は前記現像手段のトナーボトルの回転数についての情報であ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】
前記現像手段のトナーの粒径を計測する計測手段を更に備えており、
前記トナーの粒径に関する情報は、前記計測手段が出力する情報であ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４】
前記制御手段は、前記トナーの粒径が大きくなると、前記現像コントラスト電位を大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記記録材の表面が粗くなると、前記現像コントラスト電位を大きくすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
単色のトナーによるベタ画像の前記記録材への載り量についての設定が閾値以下になると、前記現像コントラスト電位を大きくすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録材に形成した画像を読み取る読取手段と、
前記読取手段が読み取った画像の濃度の階調補正を行うためのルックアップテーブルと、
を更に備えており、
前記制御手段は、前記読取手段が読み取った、前記記録材に形成されたパッチ画像の濃度が目標濃度となる様に前記現像コントラスト電位を設定し、前記現像手段のトナーの粒径に関する情報及び前記記録材の種類に関する情報に応じて前記目標濃度を変更し、前記目標濃度の変更を補償するために前記ルックアップテーブルを変更することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記トナーの粒径が大きくなると、前記目標濃度を小さくすることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記記録材の表面が粗くなると、前記目標濃度を小さくすることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体にレーザ光を照射して潜像を形成する露光手段、及び、前記像担持体に形成された前記潜像をトナーで現像する現像手段を有し、前記像担持体に現像されたトナー像を記録材に形成する画像形成手段と、
前記現像手段のトナーの粒径に関する情報及び前記記録材の種類に関する情報に応じて、前記露光手段がレーザ光で照射した前記像担持体の表面の電位と前記現像手段における現像バイアス電位の差である現像コントラスト電位を変更する制御手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーの粒径に関する情報は、前記記録材への印刷枚数、ビデオカウンタ又は前記現像手段のトナーボトルの回転数についての情報であ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】
前記現像手段のトナーの粒径を計測する計測手段を更に備えており、
前記トナーの粒径に関する情報は、前記計測手段が出力する情報であ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４】
前記制御手段は、前記トナーの粒径が大きくなると、前記現像コントラスト電位を大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記記録材の表面が粗くなると、前記現像コントラスト電位を大きくすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
単色のトナーによるベタ画像の前記記録材への載り量についての設定が閾値以下になると、前記現像コントラスト電位を大きくすることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録材に形成した画像を読み取る読取手段と、
前記読取手段が読み取った画像の濃度の階調補正を行うためのルックアップテーブルと、
を更に備えており、
前記制御手段は、前記読取手段が読み取った、前記記録材に形成されたパッチ画像の濃度が目標濃度となる様に前記現像コントラスト電位を設定し、前記現像手段のトナーの粒径に関する情報及び前記記録材の種類に関する情報に応じて前記目標濃度を変更し、前記目標濃度の変更を補償するために前記ルックアップテーブルを変更することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記トナーの粒径が大きくなると、前記目標濃度を小さくすることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記記録材の表面が粗くなると、前記目標濃度を小さくすることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−１５７３３（Ｐ２０１３−１５７３３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９４９５（Ｐ２０１１−１４９４９５）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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