JP3711644B2

JP3711644B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP3711644B2
Application number: JP21745996A
Authority: JP
Inventors: 聖吾蒔田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2016-08-19
Also published as: JPH1063045A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、用紙上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上述のような画像形成装置では、用紙上に形成される画像の画質を高めるための校正が行なわれる。特に、複数の工程を経て画像が形成される電子写真方式による画像形成装置では、各工程ごとに、最終的に用紙上に形成される画像の画質を高めるための様々な制御が行なわれている。例えば、特開平３−０８７７６８号公報には、像担持体としての感光体上に形成された現像像をモニタし、その現像像が所定の現像像になるように各工程を制御して装置を校正することにより画像の画質を高める技術が提案されており、また特開平４−１９３５７６号公報には、転写後のトナー濃度をモニタし、そのトナー濃度が所定のトナー濃度になるように各工程を制御して装置を校正することにより画像の画質を高める技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこれらの技術は、画像形成の、中間段階における工程を制御して装置を校正するものであるため、ユーザが実際に入手する画像、すなわち定着画像の画質そのものが高められるという保証はなく、中間段階において制御される工程に基づく画像の画質と定着画像の画質との間で誤差が生じやすいという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、特開平４−０７７０６０号公報や特開平４−３６７１６５号公報には、画像形成装置を用いて用紙上に基準画像を形成しその画像形成装置に備えられた画像読取装置を用いて基準画像を読み取ることにより各工程を制御して装置を校正する技術が提案されている。この技術によれば、最終工程である定着工程まで制御して装置を校正することができるため、画質の精度は向上する。しかし、複写機のように画像読取装置が備えられた画像形成装置では実現できるものの、例えばプリンタ等のように画像読取装置が備えられていない画像形成装置では実現できないという問題がある。
【０００５】
特開平４−０５５８６８号公報には、用紙上に形成された、スタートパターンとストップパターンの間に色の帯が挿入されたテストパターンからの反射光を光ファイバーで読み取って反射光のレベルと基準値との差が減少するように装置を制御して画質を高める技術が提案されている。この技術によれば、プリンタのように画像読取装置が備えられていない画像形成装置の場合であっても画像形成装置を校正することができる。
【０００６】
しかし、ここに提案された技術は何をもって濃度の基準とするかが示されておらず結局のところ高精度の制御は不可能である。
また、特開平７−１６８４１２号公報には、テストパターン読取器と、そのテストパターン読取器に対向して配置された基準反射ローラーを備え、テストパターンの読取りに先だって、基準反射ローラーからの反射光を読み取り、これによりセンサの感度や光学的距離を調節してテストパターンを読み取ることにより装置を校正する技術が提案されている。しかしこの技術では、基準反射ローラーが装置内部に配置されているため、トナーなどにより基準反射ローラーが汚れる懸念があり、定期的なメンテナンスが必要である。また経時変化により基準反射ローラーの色が変化する場合も考えられる。さらに、基準反射ローラーとテストパターンとの読取り位置は紙の厚さ分の差がある。この位置の違いは同一の濃度であっても濃度ないし色の違いとして検出され、濃度ないし色の誤差要因となる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、用紙上に形成される画像の画質を高めるための校正を精度よく、かつ容易に行なう機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
この画像形成装置が、用紙上に装置校正用画像を形成する装置校正モードを有し、
その装置校正モードにおいて動作する、用紙上に形成された装置校正用画像の濃度とその用紙の地の濃度を読み取って濃度データを得る光センサと、その光センサにより読み取られた用紙の地の濃度を表わす第１の濃度データに対する、その光センサにより読み取られたその用紙上に形成された装置校正用画像の第２の濃度データの比を求めることにより該比を表わす装置校正用データを得るデータ補正部とを有する装置校正用データ取得手段、及び
上記装置校正用データ取得手段で得られた装置校正用データに基づいて、用紙上に所望の濃度の画像が形成されるようにその画像形成装置を校正する装置校正手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
近年、特にカラー画像を形成することのできる画像形成装置等において良質の用紙が用いられており、本発明は、その用紙の地の色の濃度を基準濃度とすることができることに想い到り、完成されたものである。
すなわち、本発明は、画像形成装置の校正にあたり、用紙の地の濃度を基準濃度として、用紙上に形成された装置校正用画像の濃度データを補正することにより所定の装置校正用データを得、このデータに基づいて用紙上に所望の濃度の画像を形成するものであるため、画像形成装置の各構成部分が、用紙の地の濃度に応じて校正される。従って、用紙上に高精度に調整された画像、特にカラー画像の場合の各色の濃度（すなわちカラーバランス）が高精度に調整された画像を形成することができる。
【００１０】
ここで、上記画像形成装置が、上記装置校正モードとして、上記光センサにより用紙の地の濃度と、その用紙の地の濃度とは異なる、その用紙上に形成された装置校正用画像の濃度とが交互に読み取られるように、ストライプ状の装置校正用画像を形成するモードを有することが効果的である。
このような、ストライプ状の装置校正用画像（テストパターン）を形成すると、時間的にも位置的にも非常に近いタイミングで用紙の地の濃度と装置校正用画像の濃度を読み取ることができる。このため、用紙の、振動やうねりによる上下方向への移動による読取り距離の変動の影響が補正された高精度の装置校正用データを得ることができる。特にカラープリンターでは、良好な色再現性を保つために用紙の白色が精度よく管理されており、用紙の地の濃度を白の基準濃度として用いると、汚れおよび色の経時変化による劣化が少ない校正データを生成することができ、装置を精度良く校正することができる。
【００１１】
また、上記画像形成装置が、所定の基準画像が形成されて成る基準用紙を通過させて、上記光センサで、その基準用紙の地の濃度及びその基準用紙上に形成された基準画像の濃度を読み取る基準画像読取モードを有し、上記装置校正用データ取得手段が、上記基準画像読取モードにおいて得られた基準用紙の地の濃度及び基準画像の濃度に基づいて、光センサを校正するためのセンサ校正用データを得るものであることが好ましい。
【００１２】
このように、例えばあらかじめ色の絶対値が保証されたパターンが形成された基準用紙を画像形成装置に通過させて光センサを校正すると、その画像形成装置において色の絶対値を校正することができる。例えば、白、黒、イエロー、マゼンタ、シアン、赤、緑、青を基準パターンに用いると、カラープリンターで使われている色材の濃度を精度良く制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の、電子写真方式による画像形成装置のブロック図である。
この画像形成装置１０は、この画像形成装置１０で用紙上に装置校正用画像を形成し、その用紙の地の色の濃度およびその用紙上に形成された装置校正用画像の濃度を読み取って装置を校正する装置校正モードを有しており、この画像形成装置１０には、この装置校正モードにおいて動作する、後述するテストパターン読取部１７および制御部１８が備えられている。
【００１４】
図１に示す画像処理部１１には、画像信号Ａが入力され、その画像処理部１１では、入力された画像信号Ａに応じた画像処理が施される。
帯電部１２は、感光体ドラム（図示せず）に電荷を一様に帯電する。
露光部１３は、帯電部１２により帯電された感光体ドラムに、画像処理部１１で画像処理されたデータに基づく露光光を照射し、その感光体ドラム上に静電潜像を形成する。
【００１５】
現像部１４は、感光体ドラム上にトナーを付与することにより静電潜像を現像して、その感光体ドラム上にトナー像を形成する。
転写部１５は、トナー像を用紙に転写する。
定着部１６は、用紙上に転写されたトナー像を、ローラの、圧力および熱により定着する。
【００１６】
テストパターン読取部１７は、用紙の地の濃度およびその用紙上に形成された装置校正用画像の濃度を読み取り、読み取られた用紙の地の濃度および画像の濃度に基づいて生成された装置校正用データを出力する。
制御部１８は、テストパターン読取部１７から出力された装置校正用データに基づいて、用紙上に所望の濃度の出力画像Ｂが形成されるように、画像処理部１１，帯電部１２，露光部１３，現像部１４，転写部１５，定着部１６を、出力画像Ｂの濃度が校正された状態に制御する。
【００１７】
図２は、定着部とテストパターン読取部の一部とを示す断面図である。
テストパターン読取部１７は、光源２１、受光素子２２、およびそれらの駆動回路（図示せず）等で構成されており、定着部１６のローラ１６ａから出力された用紙２３を、光源２１により、その用紙２３の紙面に対して４５度の角度で照明し、紙面より拡散された光をその紙面に対して９０度の角度に配置した受光素子２２で検出する。光源２１と用紙２３の間、または受光素子２２と用紙２３の間にレンズが配置される場合もある。また光源２１と受光素子２２との位置を入れ替えても良い。カラー画像を扱う場合には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタを貼った受光素子やＲ、Ｇ、Ｂで発光する光源を、ローラ１６ａに対して平行に必要な個数並べる場合もある。光源２１としては、蛍光灯、ハロゲンランプ、レーザ、およびＬＥＤ等が採用される。特に、レーザーやＬＥＤ等、特定波長の光を発光する素子なので、発生した光を色分解フィルタ等でカットすることなしに直接利用できるので効率がよく、テストパターン読取部１７の低消費電力化が図られる。
【００１８】
本実施形態では、テストパターン読取部１７の光源２１に、安価なＬＥＤが用いられている。ＬＥＤは、必要な色で必要な光量の光を確保することができ、また小型であり、かつハロゲンランプ等で使われる放熱機構も不要であるため、装置の小型化に寄与する。さらにＬＥＤは、パルス電圧の印加により高速なパルス点灯が容易にでき、ＬＥＤを連続点灯させた場合の定常電流よりも大きな瞬時電流をそのＬＥＤに流すことができるため、ＬＥＤの発光強度が増しデータのＳ／Ｎ比を向上させることができる。さらに、パルス点灯によりＬＥＤの発光強度も安定する。
【００１９】
近年、材料としてＧａＮ（窒化ガリウム）を使った青色、緑色の高輝度ＬＥＤが開発され、これら青色、緑色の高輝度ＬＥＤを、従来から用いられている赤色高輝度ＬＥＤとともに用いることにより、ＬＥＤをフルカラー発光用途に使用することができる。本実施形態では、これらのＬＥＤを用いてフルカラー発光させており、これによりためテストパターン読取部１７の小型化、低消費電力化が図られている。
【００２０】
一方、受光素子２２としてはフォトダイオード、ＣＣＤ等が用いられる。
図３は、図１に示す画像形成装置１０を校正するための、用紙上に形成されたテストパターンを示す図である。
図３に示すテストパターンは、電子写真方式のフルカラープリンターのトナー濃度をチェックするパターンであるストライプ状のパターンである。このパターンには、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色のトナーが用いられている。各色のトナーそれぞれは４段階の濃度を有し、従ってＹ濃度基準画像、Ｍ濃度基準画像、Ｃ濃度基準画像、Ｋ濃度基準画像は、いずれも、４段階の濃度基準パターンから形成されている。また各濃度基準パターンの間には白基準パターンとして、用紙の地である白が残されており、これらの濃度基準パターン，白基準パターンに基づいて濃度再現性がチェックされる。画像形成装置１０を用いて用紙上にこのようなテストパターンを形成し、テストパターン読取部１７で、順次、濃度基準パターン，白基準パターンが読み取られる。
【００２１】
図４は、図３に示すテストパターンをテストパターン読取部で読み取った場合の受光素子の出力変動の様子を示す図である。
用紙上のテストパターンは、テストパターン読取部１７で、Ｙ濃度基準画像、Ｍ濃度基準画像、Ｃ濃度基準画像、Ｋ濃度基準画像の順に読み込まれ、受光素子２２から、図４に示す波形の信号が出力される。テストパターン読取部１７では、各濃度基準パターンを読み込む直前に白基準パターンのデータが読み込まれる。白基準パターンは用紙の白部分であるから、本来一定値となるはずであるが、用紙の振動や紙のうねりによるわずかな上下動により、実際には変動してしまう。この変動分の影響をキャンセルするために各濃度基準画像の間に残された白基準パターンをその都度読み込み、この白基準パターンのデータにより各濃度基準パターンのデータを補正する。従って、基準用紙の、振動やうねりによる上下方向への移動による読取り距離の変動の影響を小さく抑えることができ、高精度に装置を校正することができる。
【００２２】
図５は、図３に示すテストパターンをＬＥＤをパルス点灯させながら読み取った場合の受光素子の出力の変動の様子を示した図である。
図４と比較すると、ＬＥＤ消灯時に受光素子の出力がオフセット出力になる点が異なっている。このオフセット出力が黒基準データとして用いられている。オフセット出力は周囲温度の変化や経時変化等で変動するが、テストパターンの読取りにあたり、オフセット出力も同時に取り込まれるため、テストパターン読取部１７の、光源２１、受光素子２２等の周囲の温度変化や経時変化等による特性変動の影響をキャンセルすることができる。このように、ＬＥＤをパルス点灯させながら受光素子からの、消灯時の出力データを黒基準データとし、濃度基準パターンを読み取る直前の黒基準データ、または濃度基準パターンを読み取った直後の黒基準データで補正を行うことにより、テストパターンを高精度に読み取ることができる。
【００２３】
図５では１つのデータを読み取る毎にＬＥＤを１回点滅させているが、ＬＥＤを複数回点滅させて複数個のデータを読み取り、それら複数個のデータの平均値を用いてもよい。この場合、ｎ個のデータの平均値を用いるとノイズがｎの平方根に反比例して減少するというメリットがある。一般に、デューティー比（ＬＥＤの点滅周期に対するＬＥＤの点灯時間の割合）がおよそ１０％以上の領域では、デューティー比の減少とともにＬＥＤへの許容電流が増大するため、１０％以下のデューティー比でＬＥＤを使うのが好ましい。
【００２４】
次に、白基準データ、黒基準データを用いて、テストパターン読取部１７で読み取られる濃度基準パターンのデータ（読取りデータ）を補正する方法について述べる。テストパターン読取部１７で補正され、制御部１８に入力される補正データは、以下の式によって算出される。

読取りデータおよび白基準データから黒基準データを引き算することによりオフセットをキャンセルし、白基準データに対する割合として補正データを算出する。本実施形態では、図３に示すストライプ状のパターンを読み込むため、読取りデータ、白基準データ、および黒基準データをほぼ同時に読み込むことができ、基準用紙の上下動等によるデータの変動や、テストパターン読取部１７を構成する各素子の温度変化、経時変化等によるデータの変動の影響をキャンセルすることができる。従って、基準用紙のデータを高精度に読み取ることができ、このデータに基づいて画像形成装置１０が校正されるため、用紙上に形成される画像の画質を高めることができる。
【００２５】
尚、本実施形態では、Ｙ濃度基準画像、Ｍ濃度基準画像、Ｃ濃度基準画像、Ｋ濃度基準画像からなるテストパターンを形成して装置を校正したが、このテストパターンに限られることはなく、さまざまなテストパターンが適用できることは勿論である。また、ここではテストパターンとして濃度基準画像で説明したが、例えばグレーバランス、解像度等の基準画像であっても良い。
【００２６】
また、本実施形態の画像形成装置１０は、あらかじめ色の絶対値が保証されたパターンが形成された基準用紙を通過させて、その基準用紙の地の濃度およびその基準用紙上に形成された基準画像の濃度を読み取る基準画像読取モードを有している。基準用紙が、画像形成装置１０の給紙トレーにセットされ、その給紙トレーにセットされた基準用紙が、その給紙トレーから送り出され、この画像形成装置１０による画像形成プロセスを経ることなしに、直接に、テストパターン読取部１７に送られる。この基準用紙には、図３に示すテストパターンと同一のパターンであって、かつ各濃度基準画像の濃度の絶対値が保証された基準画像が形成されており、かつ、その基準用紙の地の色の絶対値も保証されている。テストパターン読取部１７では、この基準用紙上のパターンを、上述のテストパターンと同様にして読み取る。この基準用紙上のパターンは、画像形成装置１０の画像形成プロセスを経たテストパターンではなく、従って直接にはその画像形成装置１０の校正には用いられないが、テストパターン読取部１７自身の校正に用いられる。この基準用紙上の基準画像は、印刷等によって作成しても良いし、画像形成装置によって出力した画像の色を測色計によって測定し、その測定値を画像形成装置にインプットして作成してもよい。
【００２７】
尚、本実施形態では、電子写真方式の画像形成装置で説明したが、例えばインクジェット方式、熱転写方式、銀塩写真方式等の画像形成装置に対しても適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、画像形成装置が、用紙の地の濃度に応じて校正されるため、用紙上に高精度に校正された所望の濃度の画像を形成することができ、画像の画質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の、電子写真方式による画像形成装置のブロック図である。
【図２】定着器とテストパターン読取部の一部とを示す断面図である。
【図３】図１に示す画像形成装置１０を校正するための、用紙上に形成されたテストパターンを示す図である。
【図４】図３に示すテストパターンをテストパターン読取部で読み取った場合の受光素子の出力変動の様子を示す図である。
【図５】図３に示すテストパターンをＬＥＤをパルス点灯させながら読み取った場合の受光素子の出力の変動の様子を示した図である。
【符号の説明】
１０画像形成装置
１１画像処理部
１２帯電部
１３露光部
１４現像部
１５転写部
１６定着部
１６ａローラ
１７テストパターン読取部
１８制御部
２１光源
２２受光素子
２３用紙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a sheet.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus as described above, calibration is performed to improve the image quality of an image formed on a sheet. In particular, in an electrophotographic image forming apparatus in which an image is formed through a plurality of processes, various controls for improving the image quality of an image finally formed on a sheet are performed for each process. . For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-0877768, a developed image formed on a photoconductor as an image carrier is monitored, and the apparatus is controlled by controlling each process so that the developed image becomes a predetermined developed image. A technique for improving the image quality by calibrating has been proposed, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-193576 monitors the toner density after transfer and each step so that the toner density becomes a predetermined toner density. There has been proposed a technique for improving the image quality by controlling the apparatus and calibrating the apparatus.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since these techniques calibrate the apparatus by controlling the process in the intermediate stage of image formation, there is no guarantee that the quality of the image that the user actually obtains, that is, the fixed image itself will be improved. There is a problem that an error is likely to occur between the image quality of the image based on the process controlled in the stage and the image quality of the fixed image.
[0004]
In order to solve this problem, Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-077060 and 4-367165 disclose an image reading apparatus provided in an image forming apparatus in which a reference image is formed on a sheet using the image forming apparatus. A technique for calibrating the apparatus by controlling each process by reading a reference image using the apparatus has been proposed. According to this technique, since the apparatus can be calibrated by controlling up to the fixing process which is the final process, the accuracy of the image quality is improved. However, although it can be realized with an image forming apparatus provided with an image reading apparatus such as a copying machine, there is a problem that it cannot be realized with an image forming apparatus such as a printer that does not include an image reading apparatus.
[0005]
JP-A-4-05868 discloses a reflected light level and a reference value obtained by reading reflected light from a test pattern formed on a sheet and having a color band inserted between a start pattern and a stop pattern with an optical fiber. A technique has been proposed in which the apparatus is controlled so as to reduce the difference between the image quality and the image quality. According to this technique, the image forming apparatus can be calibrated even in the case of an image forming apparatus that does not include an image reading apparatus such as a printer.
[0006]
However, the technique proposed here does not show what is used as the standard of concentration, and in the end, high-precision control is impossible.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-168212 includes a test pattern reader and a reference reflection roller arranged to face the test pattern reader, and the reflected light from the reference reflection roller before reading the test pattern. Has been proposed to calibrate the apparatus by reading the test pattern by adjusting the sensitivity and optical distance of the sensor. However, in this technique, since the reference reflection roller is disposed inside the apparatus, there is a concern that the reference reflection roller is contaminated by toner or the like, and regular maintenance is required. It is also conceivable that the color of the reference reflecting roller changes due to changes over time. Furthermore, the reading position between the reference reflection roller and the test pattern has a difference corresponding to the thickness of the paper. This difference in position is detected as a difference in density or color even at the same density, and causes an error in density or color.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a function of accurately and easily performing calibration for enhancing the image quality of an image formed on a sheet.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for achieving the above object provides an image forming apparatus for forming an image on a sheet of paper.
This image forming apparatus has an apparatus calibration mode for forming an image for apparatus calibration on paper,
An optical sensor that operates in the apparatus calibration mode and reads the density of the apparatus calibration image formed on the paper and the density of the paper ground to obtain density data, and the density of the paper ground read by the optical sensor Data for obtaining device calibration data representing the ratio by obtaining the ratio of the second density data of the device calibration image formed on the paper read by the optical sensor to the first density data representing the ratio Device calibration data acquisition means having a correction unit, and the image forming apparatus so that an image of a desired density is formed on a sheet based on the device calibration data obtained by the device calibration data acquisition means An apparatus calibration means for calibrating is provided.
[0009]
In recent years, high-quality paper has been used particularly in image forming apparatuses capable of forming color images, and the present invention has been conceived that the density of the background color of the paper can be used as a reference density. It has been completed.
That is, the present invention obtains predetermined apparatus calibration data by correcting the density data of the apparatus calibration image formed on the paper, with the density of the background of the paper as the reference density in the calibration of the image forming apparatus, Since an image having a desired density is formed on the sheet based on this data, each component of the image forming apparatus is calibrated according to the density of the background of the sheet. Therefore, it is possible to form an image adjusted with high accuracy, particularly an image in which the density (that is, color balance) of each color in the case of a color image is adjusted with high accuracy.
[0010]
Here, the image forming apparatus has, as the apparatus calibration mode, the density of the paper for calibration of the apparatus formed on the paper, which is different from the density of the paper ground by the optical sensor, and the density of the paper ground. It is effective to have a mode for forming an image for device calibration in a striped manner so that can be read alternately.
When such a striped device calibration image (test pattern) is formed, the density of the ground of the paper and the density of the device calibration image can be read at very close timings and positions. For this reason, it is possible to obtain highly accurate apparatus calibration data in which the influence of fluctuations in the reading distance due to the vertical movement of the paper due to vibrations and undulations is corrected. In color printers in particular, the white color of the paper is accurately controlled to maintain good color reproducibility. When the background density of the paper is used as the white reference density, calibration with less deterioration due to stains and color changes with time Data can be generated and the device can be calibrated with high accuracy.
[0011]
Further, the image forming apparatus passes a reference sheet on which a predetermined reference image is formed, and the optical sensor determines the density of the ground of the reference sheet and the density of the reference image formed on the reference sheet. A sensor having a reference image reading mode for reading, wherein the apparatus calibration data acquisition means calibrates the optical sensor based on the ground density of the reference paper and the density of the reference image obtained in the reference image reading mode. It is preferable to obtain calibration data.
[0012]
As described above, for example, when a reference sheet on which a pattern in which the absolute value of the color is guaranteed is passed is passed through the image forming apparatus and the optical sensor is calibrated, the absolute value of the color can be calibrated in the image forming apparatus. . For example, when white, black, yellow, magenta, cyan, red, green, and blue are used for the reference pattern, the density of the color material used in the color printer can be controlled with high accuracy.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram of an electrophotographic image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
The image forming apparatus 10 forms an apparatus calibration image on a sheet by the image forming apparatus 10 and reads the density of the background color of the sheet and the density of the apparatus calibration image formed on the sheet. The image forming apparatus 10 is provided with a test pattern reading unit 17 and a control unit 18 (to be described later) that operate in the apparatus calibration mode.
[0014]
An image signal A is input to the image processing unit 11 illustrated in FIG. 1, and the image processing unit 11 performs image processing according to the input image signal A.
The charging unit 12 uniformly charges the photosensitive drum (not shown).
The exposure unit 13 irradiates the photosensitive drum charged by the charging unit 12 with exposure light based on the data processed by the image processing unit 11 to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum.
[0015]
The developing unit 14 develops the electrostatic latent image by applying toner on the photosensitive drum, and forms a toner image on the photosensitive drum.
The transfer unit 15 transfers the toner image onto a sheet.
The fixing unit 16 fixes the toner image transferred onto the paper by the pressure and heat of the roller.
[0016]
The test pattern reading unit 17 reads the density of the paper ground and the density of the apparatus calibration image formed on the paper, and generates the apparatus calibration based on the read paper ground density and the image density. Output data.
Based on the apparatus calibration data output from the test pattern reading unit 17, the control unit 18 forms an image processing unit 11, a charging unit 12, and an exposure unit so that an output image B having a desired density is formed on the paper. 13, the developing unit 14, the transfer unit 15, and the fixing unit 16 are controlled so that the density of the output image B is calibrated.
[0017]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the fixing unit and a part of the test pattern reading unit.
The test pattern reading unit 17 includes a light source 21, a light receiving element 22, a drive circuit (not shown), and the like. The paper 23 output from the roller 16a of the fixing unit 16 Illumination is performed at an angle of 45 degrees with respect to the paper surface of the paper 23, and light diffused from the paper surface is detected by the light receiving element 22 disposed at an angle of 90 degrees with respect to the paper surface. In some cases, a lens is disposed between the light source 21 and the paper 23 or between the light receiving element 22 and the paper 23. Further, the positions of the light source 21 and the light receiving element 22 may be interchanged. When handling color images, a light receiving element with a red (R), green (G), and blue (B) filter and a light source that emits light from R, G, and B are required to be parallel to the roller 16a. In some cases, the numbers are arranged. As the light source 21, a fluorescent lamp, a halogen lamp, a laser, an LED, or the like is employed. In particular, since an element that emits light of a specific wavelength, such as a laser or LED, the generated light can be directly used without being cut by a color separation filter or the like, so that the efficiency is high and the power consumption of the test pattern reading unit 17 is reduced. Figured.
[0018]
In the present embodiment, an inexpensive LED is used as the light source 21 of the test pattern reading unit 17. The LED can secure a necessary amount of light with a necessary color, is small in size, and does not require a heat dissipation mechanism used in a halogen lamp or the like, thereby contributing to downsizing of the device. Furthermore, an LED can easily perform high-speed pulse lighting by applying a pulse voltage, and since an instantaneous current larger than the steady current when the LED is continuously lit can be passed to the LED, the light emission intensity of the LED increases and data The S / N ratio can be improved. Furthermore, the light emission intensity of the LED is stabilized by the pulse lighting.
[0019]
In recent years, blue and green high-brightness LEDs using GaN (gallium nitride) as a material have been developed, and by using these blue and green high-brightness LEDs together with conventionally used red high-brightness LEDs, LEDs can be manufactured. It can be used for full color light emitting applications. In the present embodiment, full-color light emission is performed using these LEDs, thereby reducing the size and power consumption of the test pattern reading unit 17.
[0020]
On the other hand, a photodiode, CCD or the like is used as the light receiving element 22.
FIG. 3 is a diagram showing a test pattern formed on a sheet for calibrating the image forming apparatus 10 shown in FIG.
The test pattern shown in FIG. 3 is a stripe pattern that is a pattern for checking the toner density of an electrophotographic full-color printer. For this pattern, toners of four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are used. Each color toner has four levels of density, and therefore, the Y density reference image, the M density reference image, the C density reference image, and the K density reference image are all formed from four levels of density reference patterns. Also, white as the white reference pattern is left between the respective density reference patterns, and the density reproducibility is checked based on these density reference patterns and white reference patterns. Such a test pattern is formed on a sheet using the image forming apparatus 10, and the density reference pattern and the white reference pattern are sequentially read by the test pattern reading unit 17.
[0021]
FIG. 4 is a diagram showing a state of output fluctuation of the light receiving element when the test pattern shown in FIG. 3 is read by the test pattern reading unit.
The test pattern on the sheet is read in the order of the Y density reference image, the M density reference image, the C density reference image, and the K density reference image by the test pattern reading unit 17, and the waveform signal shown in FIG. Is output. The test pattern reading unit 17 reads white reference pattern data immediately before reading each density reference pattern. Since the white reference pattern is a white portion of the paper, it should be a constant value. However, the white reference pattern actually fluctuates due to slight vertical movement caused by paper vibration or paper undulation. In order to cancel the influence of the variation, the white reference pattern left between the respective density reference images is read each time, and the data of each density reference pattern is corrected by the data of the white reference pattern. Therefore, the influence of fluctuations in the reading distance due to the vertical movement of the reference sheet due to vibrations and undulations can be suppressed, and the apparatus can be calibrated with high accuracy.
[0022]
FIG. 5 is a diagram showing the fluctuation of the output of the light receiving element when the test pattern shown in FIG. 3 is read while the LED is pulsed.
Compared to FIG. 4, the difference is that the output of the light receiving element becomes an offset output when the LED is turned off. This offset output is used as black reference data. The offset output fluctuates due to a change in ambient temperature, a change with time, etc., but since the offset output is also taken in at the time of reading the test pattern, the temperature change around the light source 21, the light receiving element 22, etc. It is possible to cancel the influence of characteristic fluctuations due to changes over time. In this way, the output data from the light receiving element when the LED is turned off while the LED is turned on is used as black reference data, black reference data immediately before reading the density reference pattern, or black reference data immediately after reading the density reference pattern. By performing the correction, the test pattern can be read with high accuracy.
[0023]
In FIG. 5, each time one piece of data is read, the LED blinks once. However, the LED blinks a plurality of times to read a plurality of data, and an average value of the plurality of data may be used. In this case, using an average value of n pieces of data has an advantage that noise decreases in inverse proportion to the square root of n. Generally, when the duty ratio (ratio of LED lighting time with respect to the LED blinking period) is approximately 10% or more, the allowable current to the LED increases as the duty ratio decreases. It is preferable to use it.
[0024]
Next, a method for correcting the density reference pattern data (read data) read by the test pattern reading unit 17 using the white reference data and the black reference data will be described. Correction data corrected by the test pattern reading unit 17 and input to the control unit 18 is calculated by the following equation.

The offset is canceled by subtracting the black reference data from the read data and the white reference data, and correction data is calculated as a ratio to the white reference data. In this embodiment, since the striped pattern shown in FIG. 3 is read, the read data, the white reference data, and the black reference data can be read almost at the same time. It is possible to cancel the influence of fluctuations in data due to temperature changes, changes with time, etc. of the elements constituting the reading unit 17. Accordingly, the data on the reference sheet can be read with high accuracy, and the image forming apparatus 10 is calibrated based on this data, so that the image quality of the image formed on the sheet can be improved.
[0025]
In this embodiment, the apparatus is calibrated by forming a test pattern including a Y density reference image, an M density reference image, a C density reference image, and a K density reference image. However, the present invention is not limited to this test pattern. Of course, various test patterns can be applied. Although the density reference image has been described as the test pattern here, it may be a reference image such as gray balance and resolution.
[0026]
Further, the image forming apparatus 10 of the present embodiment passes a reference sheet on which a pattern in which the absolute value of the color is guaranteed in advance is passed, and the density of the ground of the reference sheet and the reference formed on the reference sheet A reference image reading mode for reading the image density is provided. The reference paper is set in the paper feed tray of the image forming apparatus 10, and the reference paper set in the paper feed tray is sent out from the paper feed tray without going through the image forming process by the image forming apparatus 10. And sent directly to the test pattern reading unit 17. On this reference sheet, a reference image is formed which is the same pattern as the test pattern shown in FIG. 3 and in which the absolute value of the density of each density reference image is guaranteed. The absolute value of the color is also guaranteed. The test pattern reading unit 17 reads the pattern on the reference sheet in the same manner as the test pattern described above. The pattern on the reference sheet is not a test pattern that has undergone the image forming process of the image forming apparatus 10, and therefore is not directly used for calibrating the image forming apparatus 10, but is used for calibrating the test pattern reading unit 17 itself. Used. The reference image on the reference sheet may be created by printing or the like, or the color of the image output by the image forming apparatus is measured by a colorimeter, and the measured value is input to the image forming apparatus. Also good.
[0027]
In this embodiment, the electrophotographic image forming apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to an image forming apparatus such as an ink jet system, a thermal transfer system, and a silver salt photographic system.
[0028]
【The invention's effect】
According to the image forming apparatus of the present invention, since the image forming apparatus is calibrated according to the density of the background of the paper, it is possible to form an image with a desired density calibrated with high accuracy on the paper. Can improve image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an electrophotographic image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a fixing device and a part of a test pattern reading unit.
3 is a diagram showing a test pattern formed on a sheet for calibrating the image forming apparatus 10 shown in FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing a state of output fluctuation of a light receiving element when the test pattern shown in FIG. 3 is read by a test pattern reading unit; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing how the output of the light receiving element fluctuates when the test pattern shown in FIG. 3 is read while the LED is pulsed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image forming apparatus 11 Image processing part 12 Charging part 13 Exposure part 14 Developing part 15 Transfer part 16 Fixing part 16a Roller 17 Test pattern reading part 18 Control part 21 Light source 22 Light receiving element 23 Paper

Claims

In an image forming apparatus that forms an image on paper,
The image forming apparatus has an apparatus calibration mode for forming an apparatus calibration image on a sheet,
Operates in the apparatus calibration mode, reads the density of the apparatus calibration image formed on the paper and the density of the ground of the paper to obtain density data , and is located downstream of the fixing unit that fixes the toner image on the paper. An apparatus calibration image formed on the paper read by the optical sensor with respect to the optical sensor provided on the paper conveyance path and the first density data representing the density of the ground of the paper read by the optical sensor. A device calibration data acquisition means having a data correction unit for obtaining device calibration data representing the ratio by obtaining a ratio of the second density data of the device, and device calibration data obtained by the device calibration data acquisition means Device calibration means for calibrating the image forming apparatus so that an image having a desired density is formed on a sheet based on the data ;
In the apparatus calibration mode, the density of the ground of the paper and the density of the apparatus calibration image formed on the paper that is different from the ground density of the paper and change stepwise are alternately obtained by the optical sensor. A striped device calibration image is formed so as to be read, and the optical sensor reads the background density of the paper and the device calibration image at a timing close in time and position. Forming equipment.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the apparatus calibration unit calibrates an image processing unit, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a fixing unit of the image forming apparatus.

Reference image reading in which the image forming apparatus passes a reference sheet on which a predetermined reference image is formed and reads the background density of the reference sheet and the density of the reference image formed on the reference sheet by the optical sensor. Mode
The apparatus calibration data acquisition means obtains sensor calibration data for calibrating the optical sensor based on the ground density of the reference sheet and the density of the reference image obtained in the reference image reading mode. The image forming apparatus according to claim 1.