JP4890324B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、カラー電子写真プリンタ等の画像形成装置における画像階調の一つの表現方法として、組織的ディザ法等の疑似中間調法が用いられてきた。組織的ディザ法とは、２値出力系を用いて単位面積当たりに形成される複数画素の比率によって階調表現を行う方法である。

疑似中間調法の一種である組織的ディザ法による階調画像の濃度値は、感光体ドラムの感度、現像剤帯電特性の経年変化及び装置周辺の環境等によって変化する。したがって、まず、組織的ディザ法による画像階調処理機能を有する画像形成装置は、記録媒体への画像形成を行う前に、予め疑似階調パターンに基づく現像剤画像を感光体ドラムや、搬送ベルト上に形成する。

そして、画像形成装置は、該現像剤画像の濃度値を濃度検出手段等で検出し、検出された現像剤濃度に基づいて、露光エネルギーや、現像特性を調整することで階調特性を安定化させる濃度補正を行っていた（例えば、特許文献１）。

特開２００４−２５８２８１号公報

一方、近年、１画素で複数の階調表現が可能な多値記録方式と前述した組織的ディザ法とを組み合わせた、いわゆる多値ディザ法により階調画像を形成する画像形成装置も提供されてきた。

しかしながら、階調パターンに基づく現像剤画像の濃度値を検出手段等で検出し、検出された濃度に基づいて露光エネルギーや現像特性の調整が行われたとしても、多値ディザ法を用いて階調表現を行う場合の濃度補正は、１画素における露光エネルギー入力値と実際の現像剤濃度値との間の非線形が問題となるため、安定した階調特性が得られないという問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、多値ディザ法による階調表現を用いた現像剤画像の濃度補正を適正に行うことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる画像形成装置は、多値ディザ法による画素毎の階調表現を用いた現像剤画像の濃度補正を行う画像形成装置であって、所定の現像剤濃度を階調数に基づいて等分化し、等分化された各現像剤濃度に対応する露光エネルギー値を複数格納するエネルギーレベル記憶手段と、前記エネルギーレベル記憶手段から選択された前記露光エネルギー値に対応する現像剤濃度で一様に塗りつぶされた、複数の塗りつぶし現像剤画像からなるパターンを補正用画像パターンとして生成する補正用画像パターン生成部と、前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部によって形成された前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像を担持する画像担持体と、前記画像担持体によって担持された前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像の担持体上濃度を検出する濃度検出部と、前記濃度検出部により検出された前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像の担持体上濃度と前記露光エネルギー値に対応する現像剤濃度とに基づいて、等分化された各現像剤濃度に対応する補正露光エネルギー値を算出する濃度補正部とを備えることを特徴とする。

本発明にかかる画像形成装置によれば、所定の濃度範囲内の画素で形成された略均一な補正用画像パターンに基づく現像剤画像の現像剤濃度検出結果を用いることによって、多値ディザ法による階調表現を用いた現像剤画像の濃度補正を適正に行うことが可能となる。

（第１の実施例）
図１は、本発明にかかる画像形成装置１の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、ブラックＫ，イエローＹ，マゼンダＭ，シアンＣの画像を記録するための電子写真式ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）プリント機構である画像形成部（イメージドラムユニット）と、記録媒体を搬送する搬送機構と、搬送路に記録媒体を供給するための給紙機構及び現像剤画像を記録媒体に定着させる定着機構とを備える。

図２は、色ずれ検出センサ２４の断面模式図である。色ずれ検出センサ２４は、赤外ＬＥＤ１０１と、鏡面反射光受光用フォトトランジスタ１０２及び拡散反射光受光用フォトトランジスタ１０３等を備える。鏡面反射光受光用フォトトランジスタ１０２、拡散反射光受光用フォトトランジスタ１０３は、図示せぬ回路によって駆動しており、反射光の受光量に比例した電流を生成する。この生成した電流は、同じく図示せぬ回路によって電圧に変換され、後述する機構制御部に伝達される。

図３は、本発明にかかる画像形成装置１の制御回路のブロック図である。なお、図３において、符号Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃはそれぞれブラック、イエロー、マゼンダ、シアンの現像剤画像を形成する各画像形成部と対応している。

図４は、ＬＥＤヘッド駆動部のブロック図である。ＬＥＤヘッド駆動部は、ＬＥＤヘッドインターフェース部５２と、ＬＥＤアレイドライバ９１と、エネルギーレベル記憶手段９２と、ＬＥＤアレイ９３とを備える。

画像形成部は、画像形成装置１の記録媒体の挿入側から排出側へ向かう搬送路に沿って、上流側から画像形成部２Ｋ，画像形成部２Ｙ，画像形成部２Ｍ，画像形成部２Ｃの順にそれぞれ独立して配設されている。

画像形成部２Ｋ，画像形成部２Ｙ，画像形成部２Ｍ，画像形成部２Ｃは、いずれも同一の構成を有するため、以下の説明では、画像形成部２Ｋを基に説明する。

画像形成部２Ｋは、静電潜像が形成される感光ドラム６Ｋと、感光ドラム６Ｋを画像データに基づいて露光し感光ドラム６Ｋに静電潜像を形成するＬＥＤヘッド３Ｋと、感光ドラム６Ｋを帯電する帯電ローラ５Ｋと、静電潜像をトナーで現像する現像ローラ７Ｋと、現像ブレード８Ｋと、スポンジローラ９Ｋと、トナーカートリッジ１０Ｋ及び感光ドラム６Ｋ上の現像剤画像を記録媒体に転写するための転写ローラ４Ｋとを備える。

また、トナーカートリッジ１０Ｋには、ブラックのトナーが収容されており、他の画像形成部２Ｙ，画像形成部２Ｍ，画像形成部２Ｃにおけるトナーカートリッジ１０Ｙ，トナーカートリッジ１０Ｍ，トナーカートリッジ１０Ｃには、それぞれイエロー、マゼンダ、シアンの各色のトナーが収容されている。

搬送機構は、搬送ベルト１２と、駆動ローラ１３と、従動ローラ１４及び吸着ローラ１５とを備える。搬送ベルト１２は、高抵抗の半導電性プラスチックフィルムから作成され、継目なしのエンドレス状に形成される。また、搬送ベルト１２の表面は光沢を有する。

駆動ローラ１３は、図示しないベルトモータに接続され、半時計回り方向に回転する。また、搬送ベルト１２は、該駆動ローラ１３と従動ローラ１４との間に掛け渡されており、搬送ベルト１２は、各画像形成部の感光ドラム６Ｋ〜６Ｃと転写ローラ４Ｋ〜４Ｃとの間に配設されている。また、吸着ローラ１５は、搬送ベルト１２を介して従動ローラ１４と対向する位置に設けられている。

給紙機構は、ホッピングローラ１６と、レジストローラ１７と、ピンチローラ１８と、記録媒体収容カセット１９と、センサ２１，２２，２３とを備える。記録媒体収容カセット１９は、画像形成装置１の最下部に位置し、ホッピングローラ１６は、記録媒体収容カセット１９の上部に配設される。ピンチローラ１８は、レジストローラ１７と共に記録媒体を挟持搬送するように配設されている。

記録媒体収容カセット１９に収容されている記録媒体は、図示しない分離手段により１枚ずつ分離され、ホッピングローラ１６により記録媒体収容カセット１９から取出される。

記録媒体収容カセット１９から取出された記録媒体は、ガイド２０に案内されてレジストローラ１７に達する。記録媒体が斜め送りされた場合は、記録媒体は、レジストローラ１７と相対するピンチローラ１８によってのスキューが修正される。次に、レジストローラ１７から吸着ローラ１５と搬送ベルト１２との間に搬送された記録媒体は、吸着ローラ１５から供給された静電気によって、帯電し、搬送ベルト１２上面に静電吸着する。

センサ２１，２２は、記録媒体を検出するためのものであり、それぞれ記録媒体搬送経路に沿ってレジストローラ１７の前後に配設されている。また、センサ２３は、搬送ベルト１２の記録媒体搬送出口側付近に設けられている。センサ２３は、搬送ベルト１２からの分離に失敗した記録媒体のチェックあるいは記録媒体の後端位置を検出する。

定着機構は、ヒートローラ２５と、記録媒体を挟持搬送するための加圧ローラ２６と、サーミスタ２８と排出センサ２７と、ガイド２９と、スタッカ３０とを備える。ヒートローラ２５は、後述するヒートローラモータから供給された駆動力によって駆動し、加圧ローラ２６は、該ヒートローラ２５と同調して回転する。

搬送機構から搬送された記録媒体上に形成された現像剤画像は、ヒートローラ２５と加圧ローラ２６との間において、加熱、加圧されることで記録媒体上に定着することとなる。

サーミスタ２８は、ヒートローラ２５の表面近くに配設されており、該ヒートローラ２５の温度を検出する。また、排出センサ２７は、ヒートローラ２５の記録媒体排出口側に設けられており、定着機構におけるジャムや記録媒体のヒートローラ２５への巻き付きを検出する。ヒートローラ２５から排出された記録媒体は、ガイド２９に沿って搬送され、スタッカ３０に排出される。

また、記録媒体収容カセット１９側に面する搬送ベルト１２の表面側には、クリーニングブレード３２と、廃トナータンク３３が設けられている。クリーニングブレード３２は、可撓性のゴム材またはプラスチック材からなり、搬送ベルト１２を介して従動ローラ１４に押し当てられるように形成される。そして、クリーニングブレード３２は、搬送ベルト１２の駆動に伴って搬送ベルト１２表面上に付着残留したトナーを廃トナータンク３３に削り落とすことができる。

トナー濃度を検出する色ずれ検出センサ２４は、駆動ローラ１３の直下に設けられている。色ずれ検出センサ２４は、発光１系統、受光２系統の反射型センサであり、搬送ベルト１２の表面上に形成された補正用画像パターンに基づく現像剤画像の反射強度を測定する。そして、測定結果は、画像形成装置１の印刷濃度を検出する動作に用いられる。

画像形成装置１は、ホストインターフェース部５０と、コマンド／画像処理部５１と、ＬＥＤヘッドインターフェース部５２と、機構制御部５３と、ヒータ５９及び高圧制御部６０とを備える。

ホストインターフェース部５０は、ホストコンピュータと画像形成装置１とを接続する物理的インターフェースであり、コネクタ及び通信用のチップ等から構成される。

コマンド／画像処理部５１は、ホストコンピュータ側からのコマンドを処理し、画像データをビットマップ方式のデータに展開する。マイクロプロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及び画像データをビットマップ方式のデータに展開するための特別なハードウェア等から構成される。

また、コマンド／画像処理部５１は、画像データを画像データの１画素当たりに多段階の濃度データが付与されていない場合には、２値データとして処理することも可能であり、画像データの１画素当たりに多段階の濃度データが付与されている場合は、多値データとして処理することも可能である。

ＬＥＤヘッドインターフェース部５２は、セミカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＲＡＭ等から構成され、コマンド／画像処理部５１からのビットマップに展開された画像データをＬＥＤヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃのインターフェースにあわせて加工する。

また、コマンド／画像処理部５１から送信されたデータが２値データの場合には、ＬＥＤヘッドインターフェース部５２は、ＬＥＤヘッド３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃの各ＬＥＤ素子が一定のエネルギーで露光を行うように制御する。一方、データが多値データの場合には、１回の点灯ごとに露光エネルギーを増減するよう制御する。

機構制御部５３は、コマンド／画像処理部５１から指示を受け取ると、各センサからの検出結果に基づいて、ホッピングモータ５４、レジストモータ５５、ベルトモータ５６、ヒートローラモータ５７、ドラムモータＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ５８のそれぞれのモータを駆動する。また、機構制御部５３は、ヒータ５９を制御することで、印刷系の機構部の制御と高圧制御部６０の制御を行う。

また、機構制御部５３の記憶手段８０は、ホッピングモータ５４、レジストモータ５５、ベルトモータ５６、ヒートローラモータ５７、ドラムモータＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ５８のそれぞれのモータ回転数や、印刷動作における好適な定着温度等に関する情報を記憶している。また、記憶手段８０は、ホストコンピュータから送信された画像データを記憶する。

ヒータ５９は、ヒートローラ２５の中に配設されたハロゲンランプ等の加熱手段によって形成さる。そして、ヒータ５９が加熱したヒートローラ２５の表面温度は、ヒートローラ２５の表面近くに配設されたサーミスタ２８によって検出される。

高圧制御部６０は、マイクロプロセッサあるいはカスタムＬＳＩ等から構成されている。高圧制御部６０は、各画像形成部に対するチャージ電圧、現像バイアス、転写電圧等を生成する。

ＣＨ発生部６１は、各画像形成部へのチャージ電圧の供給を行い、ＤＢ発生部６２は、各画像形成部への現像バイアスの印加を制御する。

ＴＲ発生部６３は、各画像形成部の転写ローラに対して転写電圧を供給する。また、ＴＲ発生部６３は、各画像形成部の転写ローラに定電流あるいは定電圧に電力を供給するための電流／電圧検出回路を有する。

ＬＥＤアレイドライバ９１は、ＬＥＤヘッドインターフェース部５２から送信されたデータに対応して、ＬＥＤアレイ９３を駆動する。なお、本実施例におけるＬＥＤアレイ９３の各ＬＥＤ素子は、６００ｄｐｉピッチで感光ドラム６（６Ｋ〜６Ｃ）の軸方向と同方向に配列されている。

ＬＥＤアレイドライバ９１は、記録媒体搬送方向解像度６００ｄｐｉの１画素を構成するＬＥＤ素子を８段階発光させる。そしてＬＥＤヘッドインターフェース部５２からＬＥＤアレイドライバ９１に多階調データが送信された場合、ＬＥＤアレイドライバ９１は、８段階の発光の組み合わせで多階調の潜像画像を書き込む。

ＬＥＤ素子の発光を８段階にするときには、ＬＥＤアレイドライバ９１は、ＬＥＤ素子の発光時間を基準発光時間Ｔに対して１／２^０，１／２^１，１／２^２，１／２^３，１／２^４，１／２^５，１／２^６，１／２^７を乗じた時間発光させることで制御する。こうやってＬＥＤ素子を制御することで図５に示すようにドットの大きさが変化する。この発光時間に対応したＬＥＤ素子ラインを６００ｄｐｉ１ラインに対してサブラインと呼ぶこととする。

図５は、サブライン制御による階調ドット表現を説明する図である。ここで、中間調ドットを表現するためには、ＬＥＤアレイドライバ９１は、実際に点滅するサブラインの組み合わせを変更することで、合計点灯時間で６００ｄｐｉｘ６００ｄｐｉあたり２５６通りでの多階調露光を行う。そして、エネルギーレベル記憶手段９２は、２５６通りの露光パターンのうち任意の３２通りの露光パターンの組み合わせを各ＬＥＤ素子ごとに格納することとする。

次に、画像形成装置１の動作について説明する。まず、通常の印刷動作について説明する。
先ず、画像形成装置１は、ホストコンピュータ等の外部機器から送られてきた画像データをホストインターフェース部５０を介して受信する。

画像データを受信した後、コマンド／画像処理部５１は、機構制御部５３にイニシャル処理の指令を出す。指令を受信した機構制御部５３は、ヒータ５９をＯＮにする。具体的には、機構制御部５３は、環境温度センサ３４を参照し、記憶手段８０に記憶されている印刷動作における好適な定着温度を読み出し、ヒータ５９のＯＮ／ＯＦＦ制御で定着温度を維持する。そして、画像形成装置１は、コマンド／画像処理部５１のメモリに記録媒体上に印刷される１ページ分の各色の画像データが記憶され、かつ、定着温度が好適温度に到達すると印作動作を開始する。

イニシャル動作が終了すると、コマンド／画像処理部５１は、機構制御部５３に指令を供給する。コマンド／画像処理部５１から指令を受けた機構制御部５３は、ベルトモータ５６及びドラムモータＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ５８を駆動する。これにより、機構制御部５３は、ベルト駆動ローラ１３及び搬送ベルト１２並びに各画像形成部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの駆動を開始する。

このとき、各画像形成部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ内の各色トナーは、スポンジローラ９Ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃと現像ローラ７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ間の摩擦で発生する静電気力によって帯電する。

次に、機構制御部５３は、ホッピングモータ５４を駆動し、給紙ローラ１６を回転させ、記録媒体収容カセット１９の記録媒体の１枚ごとに分離してガイド２０に送る。記録媒体の先端がレジストローラ１７とピンチローラ１８の間に到達すると、機構制御部５３は、センサ２１によってこれを検出し、ホッピングモータ５４を停止させる。

次に、機構制御部５３は、レジストローラ１７及びピンチローラ１８をそれぞれ回転させる。記録媒体はレジストローラ１７によって搬送され、その先端が吸着ローラ１５と搬送ベルト１２との間に到達すると、これと同時に、機構制御部５３は、図示せぬ吸着帯電電源をＯＮにして、吸着ローラ１５に電圧を供給する。

記録媒体の先端は、吸着ローラ１５と従動ローラ１４間の静電力によって、搬送ベルト１２に吸着される。さらに、レジストローラ１７が回転すると、記録媒体は搬送ベルト１２に吸引されながら記録媒体搬送方向に搬送される。

また、記録媒体の搬送動作と同時に、機構制御部５３は、各画像形成部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの帯電ローラ５Ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ及び現像ローラ７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃに電圧を供給するために高圧制御部５６に指令を供給する。これによりＣＨ発生部６１は、各画像形成部へのチャージ電圧の通電を行い、ＤＢ発生部６２は、各画像形成部への現像バイアスの印加を制御する。そして、各画像形成部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの感光ドラム６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ表面は、均一に帯電され、現像ローラ７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃは所定の電圧に帯電される。そして、現像ローラ７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃにトナーが付着する。そして、現像ブレード８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃによって均一な厚さに均される。

また、これらの処理と同時に、コマンド／画像処理部５１は、ブラックの画像データが記憶されている記憶手段８０から１ライン分のブラックの画像データをビットマップ形式に展開し、さらにＬＥＤヘッド３Ｋへ送信できる形式に変換して、ＬＥＤヘッド３Ｋに送信する。このとき、ホストコンピュータから受信した画像データが１画素当たり多階調のデータである多値データの場合、コマンド／画像処理部５１は、ＬＥＤヘッド３Ｋに多値データを送信する。

ＬＥＤヘッド３Ｋは、送信されてきた黒トナーの画像データに基づいてＬＥＤの発光を制御し、帯電した感光ドラム６Ｋ表面に送信されてきた画像データに対応した１ライン分の静電潜像を形成する。このようにして、１ラインごとにコマンド／画像処理部５１から送信されたブラックの画像データは、次々に感光ドラム６Ｋ表面上で静電潜像化される。そして、コマンド／画像処理部５１から送信されたブラックの画像データに対応する静電潜像が形成された感光ドラム６Ｋ表面には、帯電した現像ローラ７Ｋからブラックのトナーが付着される。静電潜像は、感光ドラム６Ｋの回転により次々にブラックのトナーにより現像され、コマンド／画像処理部５１から送信されたブラックの画像データに対応するトナー画像が形成される。そして、記録媒体の先端が、感光ドラム６Ｋと転写ローラ４Ｋとの間に到達した時点で、機構制御部５３は、高圧制御部５６に転写指令を出し、高圧制御部５６は、ブラックのＴＲ発生部６３をＯＮにする。

感光ドラム６Ｋ表面上の現像剤画像は、転写ローラ４Ｋにより電気的に記録媒体上に転写される。感光ドラム６Ｋの回転により、現像剤画像は次々に記録媒体上に転写され、１ページ分のブラック画像が記録媒体に転写される。以上の動作によって、画像形成部２Ｋによる記録媒体へのブラックの現像剤画像の形成が終了する。そして、黒トナーでの画像形成が終了すると、記録媒体は画像形成部２Ｋの位置から画像形成部２Ｙの位置へと移動し、次にイエローの現像剤画像を形成する画像形成部２Ｙによる現像剤画像の形成が行われる。さらにマゼンダ、シアンと連続して現像剤画像の形成が行われる。

画像形成部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの全ての画像形成部による現像剤画像の形成が終了した記録媒体は、定着機構へと搬送される。記録媒体が、定着可能な温度に加熱されたヒートローラ２５に到達すると、現像剤画像はヒートローラ２５と加圧ローラ２６とで加圧・加熱され、記録媒体に定着される。定着が終了すると、記録媒体は排出スタッカ３０へ排出される。

センサ２７は記録媒体の後端を検出することで、記録媒体が排出スタッカ３０へ排出されたことを機構制御部５３に伝える。記録媒体の排出が終了すると、機構制御部５３は全てのモータを停止させる。

画像形成部２Ｋ，画像形成部２Ｙ，画像形成部２Ｍ，画像形成部２Ｃの各画像形成部での現像剤画像の記録媒体への転写が終了した時点で、機構制御部５３は、ＴＲ発生部６３をＯＦＦにし、ＣＨ発生部６１及びＤＢ発生部６２をドラムの回転停止時にＯＦＦにする。

次に、中間調ドットの濃度検出動作、及び中間調ドット濃度の調節動作について説明する。

図６は、ＬＥＤの露光エネルギーと現像トナー濃度との関係の一例を示す図である。

同図に示すように、従来技術は、この２５６通りのエネルギーレベルの選択によって感光ドラム表面上に書き込まれた潜像画像を記録媒体上に現像すると、実際に記録媒体上に形成された現像剤画像のトナー濃度は、露光エネルギーレベルに対して非線形な特性を有するのが一般的である。

図６で示されたＬＥＤの露光エネルギーと現像トナー濃度との非線形特性のままでは、線形な特性を必要とする階調表現が困難である。そこで、画像形成装置１は、図７に示すように、この２５６レベルのエネルギーを最大現像トナー濃度値とゼロ点現像トナー濃度値との間を３１等分した３２レベルのエネルギー値の組み合わせをＬＥＤヘッド３（３Ｋ〜３Ｃ）の各ＬＥＤ素子に対して個別に選定するものとする。

この３２レベルのエネルギー値の組み合わせは、ＬＥＤヘッド製造時に初期値として選定されており、その組み合わせは図８に示すようなテーブルとしてエネルギーレベル記憶手段９２に記憶されている。Ｅ０，Ｅ１，・・・，Ｅ３１は、３２レベルの初期エネルギー値を示し、また、Ｄ０，Ｄ１，・・・，Ｄ３１は、それぞれの初期エネルギー値に対応する現像トナー濃度値を表す。

Ｄ０，Ｄ１，・・・，Ｄ３１は、Ｅ０，Ｅ１，・・・，Ｅ３１選定時の完全に線形な特性を示す目標現像トナー濃度値である。

上記等分化したエネルギー値を用いることで、ＬＥＤヘッド各素子は、線形な３２レベルの潜像書き込みが可能となる。しかしながら、初期値として現像トナー濃度と線形な関係を有するエネルギーレベルを選択していても、その現像トナー濃度は、環境変化や経時変化、ＬＥＤヘッド３（３Ｋ〜３Ｃ）の実装条件等の後発的に生じた理由により、ＬＥＤヘッド３（３Ｋ〜３Ｃ）を製造した際に設定した初期値の現像トナー濃度を実現できなくなる場合がある。

従来の多値印刷モードを有する画像形成装置においては、図９に示すように、多値ディザ法によって濃度階調表現を行う。図９は、多値ディザの一例を示している。本構成においては、３ｘ３マトリクスの中に最大１個の中間調ドットがある構成で、３ｘ３ディザマトリクス単体で３１ｘ９＋１＝２８０階調の濃度表現が可能である。

ここで、図１０に示すように、階調表現において、中間調ドットの線形性が保たれていれば、現像トナー濃度階調カーブは、滑らかな線形の特性を示す。しかしながら、中間調ドットの線形性が損なわれると、図１１に示すように、現像トナー濃度階調カーブは、滑らかな線形の特性を示さず、画質の劣化を招いてしまう。

そこで、環境変化や経時変化等の後発的理由によって生じた初期エネルギー値に対する現像トナー濃度の非線形性を補正する手段が必要となるため、以下にその手段について説明する。

機構制御部５３は、中間調ドット濃度検出実施の信号を受信すると、図１２に示す補正用画像パターンに基づく現像剤画像である中間調濃度検出パターン１１１を搬送ベルト１２表面上に印刷するようコマンド／画像処理部５１に指令を供給する。搬送ベルト１２表面上に形成された中間調濃度検出パターン１１１は、図１に示す搬送ベルト１２駆動方向であるｅ方向下流側からイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック（ＹＭＣＫ）の順に８セット並んだ構成となっている。そして、それぞれのセットは、記録媒体搬送方向下流側から順に値Ｅ３，Ｅ７，Ｅ１１，Ｅ１５，Ｅ１９，Ｅ２３，Ｅ２７，Ｅ３１のエネルギーレベルに対応するパターンである。

また、個々のパターンは、図１３に示すように、値Ｅ３，Ｅ７，Ｅ１１，Ｅ１５，Ｅ１９，Ｅ２３，Ｅ２７，Ｅ３１のそれぞれのエネルギー値に対応する現像トナー濃度で一様に塗りつぶされたパターンである。

搬送ベルト１２表面上に形成された中間調濃度検出パターン１１１は、同搬送ベルト１２により搬送されて、色ずれ検出センサ２４の位置に到達する。機構制御部５３は、色ずれ検出センサ２４の赤外ＬＥＤ１０１を所定の発光エネルギーで照射させる。色ずれ検出センサ２４の赤外ＬＥＤ１０１により照射された赤外光は、中間調濃度検出パターン１１１や搬送ベルト１２表面上で反射され、その反射光は、鏡面反射光受光用フォトトランジスタ１０２、拡散反射光受光用フォトトランジスタ１０３で受光される。

機構制御部５３は、中間調濃度検出パターン１１１に対応する反射パターンがイエロー、マゼンダ、シアンの中間調濃度検出パターン１１１に由来する場合は、拡散反射光受光用フォトトランジスタ１０３の出力電圧を読取り、中間調濃度検出パターン１１１に対応する反射パターンがブラックの中間調濃度検出パターン１１１に対応する場合には、鏡面反射光受光用フォトトランジスタ１０２の出力電圧を読取る。

機構制御部５３は、図１４に示す電圧―現像トナー濃度変換係数テーブルを参照し、鏡面反射光受光用フォトトランジスタ１０２、拡散反射光受光用フォトトランジスタ１０３の出力電圧と電圧―現像トナー濃度変換係数テーブルを参照し、変換式：現像剤濃度値＝ａ（定数）ｘ検出電圧値＋ｂ（定数）に基づいて検出電圧を実測の現像トナー濃度として変換する。

変換式中の定数ａ及び定数ｂの値は、中間調濃度検出パターン１１１のエネルギーレベル及び各色に対応した電圧―現像トナー濃度変換係数テーブルから選択される。電圧―現像トナー濃度変換係数テーブル中の数値は、中間調濃度検出パターン１１１を色ずれ検出センサ２４で読取った際の電圧と、中間調濃度検出パターン１１１を記録媒体上に印刷した際の実際の濃度測定結果との関係から、実験的に求められた値である。

上記変換式から、機構制御部５３は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック各色の値Ｅ３，Ｅ７，Ｅ１１，Ｅ１５，Ｅ１９，Ｅ２３，Ｅ２７，Ｅ３１に対応する実際の検出現像トナー濃度値である値Ｄ３′，Ｄ７′，Ｄ１１′，Ｄ１５′，Ｄ１９′，Ｄ２３′，Ｄ２７′，Ｄ３１′を算出する。そして、機構制御部５３は、検出現像トナー濃度値Ｄ３′，Ｄ７′，Ｄ１１′，Ｄ１５′，Ｄ１９′，Ｄ２３′，Ｄ２７′，Ｄ３１′を目標現像トナー濃度値Ｄ３，Ｄ７，Ｄ１１，Ｄ１５，Ｄ１９，Ｄ２３，Ｄ２７，Ｄ３１に補正するエネルギー値の組み合わせである値Ｅ３′，Ｅ７′，Ｅ１１′，Ｅ１５′，Ｅ１９′，Ｅ２３′，Ｅ２７′，Ｅ３１′を算出する。以下にその方法を説明する。

図１５は、目標現像トナー濃度値である値Ｄ０（＝０），Ｄ３，Ｄ７，Ｄ１１，Ｄ１５，Ｄ１９，Ｄ２３，Ｄ２７，Ｄ３１を直線で結んだ近似的な目標現像トナー濃度カーブ、及び値Ｄ０（＝０），Ｄ３′，Ｄ７′，Ｄ１１′，Ｄ１５′，Ｄ１９′，Ｄ２３′，Ｄ２７′，Ｄ３１′を直線で結んだ近似的な検出現像トナー濃度カーブを示す。そして、機構制御部５３は、検出現像トナー濃度カーブから目標現像トナー濃度値Ｄ３を実現するエネルギー値を計算する。そして、このエネルギー値は、補正エネルギー値Ｅ３′に相当する。

図１６は、より詳細にエネルギーレベル補正方法を説明する図である。図１６に示すように、検出現像トナー濃度値の目標現像トナー濃度値からのズレを補正する新たなエネルギー値は、機構制御部５３が目標現像トナー濃度値（Ｄ３）に対応した補正エネルギー値（Ｅ３′）を検出現像トナー濃度カーブから読み出すことで一義的に決定することができる。

補正エネルギー値は２５６階調の飛び飛びの値をとるので、機構制御部５３は、値Ｅ３′を計算されたエネルギーレベルにもっとも近い値を２５６通りのエネルギーレベルから選択することとなる。

以下同様にして、機構制御部５３は、目標現像トナー濃度値Ｄ７，Ｄ１１，Ｄ１５，Ｄ１９，Ｄ２３，Ｄ２７，Ｄ３１を実現する値Ｅ７′，Ｅ１１′，Ｅ１５′，Ｅ１９′，Ｅ２３′，Ｅ２７′，Ｅ３１′を算出し、対応する入力レベルと対応付ける。以上により、機構制御部５３による目標現像トナー濃度カーブを実現する値Ｅ３，Ｅ７，Ｅ１１，Ｅ１５，Ｅ１９，Ｅ２３，Ｅ２７，Ｅ３１の補正が完了する。

なお、このとき、値Ｄ３１′は値Ｄ３１と異なる可能性があるが、その場合には、機構制御部５３は、目標現像トナー濃度値に（Ｄ３１′／Ｄ３１）を乗じて正規化された目標中間調ドット濃度値Ｄｎ０，Ｄｎ３，Ｄｎ７，Ｄｎ１１，Ｄｎ１５，Ｄｎ１９，Ｄｎ２３，Ｄｎ２７，Ｄｎ３１を予め計算して、該正規化されたカーブを目標現像トナー濃度カーブとして補正エネルギー値を求める。したがって、最大階調レベルＥ３１は補正されない。

図１７は、新たに求めた補正露光エネルギー値と目標現像トナー濃度値をテーブルとしてまとめたものである。補正エネルギー値は、エネルギーレベル記憶手段９２に記憶される。そして印刷時にはこれを使用する。画像データに基づく画像形成においては、該補正エネルギー値に基づいてＬＥＤヘッド３（３Ｋ〜３Ｃ）の各ＬＥＤ素子は発光し、静電潜像を感光ドラム表面上に形成することとなる。

次に、機構制御部５３が、上記８点の補正エネルギー値、及びゼロ点濃度値Ｄ０から残りのエネルギー値の補正を行う手順について説明する。すでにゼロ点、及び最大トナー濃度値を含む９ポイントの補正エネルギー値が求められているので、機構制御部５３は、残りのエネルギー値は、前記９ポイントのエネルギーレベルから線形補間により求める。

例えば、値Ｅ１′，Ｅ２′は、値Ｅ０′とＥ３′の間の階調を３等分した階調値の低い方を値Ｅ１′、階調値が高い方を値Ｅ２′であると仮定する。この場合、機構制御部５３は、計算上のエネルギーレベルに対し、２５６レベルのエネルギーから最も近いものを選択することとなる。

同様にして値Ｅ３′，Ｅ７′，Ｅ１１′，Ｅ１５′，Ｅ１９′，Ｅ２３′，Ｅ２７′，Ｅ３１′以外の残りのエネルギー値に関しても、機構制御部５３は、補間によってその値を求める。なお、エネルギー値の補正は、現像トナー濃度検出結果から個々のＬＥＤ素子に対して個別に行われる。

２５６レベルのエネルギーの組み合わせから選択された３２のエネルギーレベルによる検出現像トナー濃度カーブは、目標現像トナー濃度カーブに近似するように補正される。その結果、例えば図１１に示されたような多値ディザパターンの階調濃度にムラが発生する場合においても、画像形成装置１は、図１０に示すように、エネルギー値補正によって、適切に検出現像トナー濃度カーブを補正することが可能となる。

中間調ドットの濃度階調補正には、中間調濃度検出パターン１１１の如く一様に塗りつぶした検出パターンが理想的である。しかし、図１８に示すように、例えばパターンの中に異なる階調レベルの中間調ドットを所定量配置することも可能である。

実験によれば、図１９に示すように、全面同一濃度ドットで塗りつぶされている中間調濃度検出パターンにおいて、空白ドットの混合割合が２５％程度以上となると、中間調濃度検出パターンの濃度の検出濃度は急激に低下する。検出濃度の低下は、中間調ドット間の干渉が阻害されるためである。

したがって、中間調ドットの濃度階調補正のためには、その中間調濃度検出パターンは、空白ドットの混合割合が２５％以下、すなわち同一中間調ドットが７５％以上を占めるものであれば良好である。

また、混合するドットが空白でない場合も同様であり、検出対象である中間調ドットが中間調濃度検出パターンにおいて占める割合は、色ずれ検出センサ２４が読取る範囲に対して７５％以上を占めるものであれば良好である。

このように画像形成装置１によれば、中間調ドットで一様に塗りつぶした中間調濃度検出パターンを用いて検出した結果を用いることにより、中間調ドットの濃度を適正に補正することが可能である。

画像形成装置１においては、中間調ドットの濃度補正をＬＥＤヘッドを装置に実装した状態で実行することが可能である。また、画像形成装置製造後に後発的に生じる環境変化、経時変化等による中間調ドットのばらつきを補正することができる。したがって、本発明にかかる画像形成装置１を用いることで、環境変化、経時変化等による中間調ドットのばらつきが生じても滑らかな階調画像を得ることが可能となる。

（第２の実施例）
第２の実施例にかかる装置は、画像形成装置１の効果に加え画像形成装置の濃度補正にかかる所要時間の短縮あるいは消費現像剤量の節減を可能とする。すなわち、第２の実施例の装置は、中間調濃度検出パターンだけではなく、図２０に示すような中間調濃度検出パターン数よりも少ない個数の短縮中間調濃度検出パターン１２１を生成し、上述した中間調ドット濃度補正動作を実行するか否かを判断する判定テーブルを備える。

また、画像形成装置は、短縮中間調濃度検出パターン１２１の検出結果から、中間調ドット濃度補正動作を実行するか否かを判定する判定基準を与える判定テーブル１２２を備える。

機構制御部５３は、中間調ドット濃度検出実施の信号を受信すると、図２０に示す短縮中間調濃度検出パターン１２１を搬送ベルト１２表面上に印刷する。短縮中間調濃度検出パターン１２１は、記録媒体搬送方向下流側からイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの順に３セット並んだ構成となっており、それぞれのセットは、記録媒体搬送方向下流側から順にＥ１１，Ｅ２３，Ｅ３１のエネルギーレベルに対応するパターンである。また、個々のパターンは、図２０に示すように、前記Ｅ１１，Ｅ２３，Ｅ３１のエネルギー値に対応する現像トナー濃度で一様に塗りつぶされたパターンである。

搬送ベルト１２表面上に形成された短縮中間調濃度検出パターン１２１は、同搬送ベルト１２により搬送されて、色ずれ検出センサ２４の位置に到達する。第１の実施例と同様に、機構制御部５３は、色ずれ検出センサ２４を駆動して短縮中間調濃度検出パターン１２１の濃度であるＤ１１′，Ｄ２３′，Ｄ３１′を算出する。

次に、機構制御部５３は、図２１に示す判定テーブル１２２を参照する。判定テーブル１２２は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック各色の目標現像トナー濃度値Ｄ１１，Ｄ２３，Ｄ３１と検出現像トナー濃度Ｄ１１′，Ｄ２３′，Ｄ３１′との許容誤差最大値（正の値）の情報を含む。そして、機構制御部５３は、算出した検出現像トナー濃度Ｄ１１′，Ｄ２３′，Ｄ３１′と目標現像トナー濃度Ｄ１１，Ｄ２３，Ｄ３１との差分をそれぞれ計算する。この計算は、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック各色全色に対して行われる。

機構制御部５３は、それぞれの計算値の絶対値と判定テーブル１２２の許容最大値とを比較して、何れかの比較結果が許容値を超えるものがある場合には、中間調ドット濃度補正動作を即座に起動する。

一方、機構制御部５３は、全ての計算値が判定テーブル１２２の許容最大値を下回っている場合には、中間調ドット濃度補正動作は不必要と判断し、一連の動作を終了する。

なお、短縮中間調濃度検出パターン１２１は、Ｅ１１，Ｅ２３，Ｅ３１の組み合わせである必要は必ずしもない。また、パターンの組み合わせ個数は、第１の実施例で説明した中間調ドット濃度補正に用いる中間調濃度検出パターン１１１のパターン数よりも少なければ、いくつ用いてもよい。また、上記判定結果で計算結果が許容値を超えた色のみについて中間調ドット濃度補正を実行してもよい。

このように、第２の実施例にかかる画像形成装置は、第１の実施例に示した中間調ドット濃度補正動作で用いられる中間調濃度検出パターン数よりも個数が少ない濃度検出パターンと中間調ドット濃度誤差許容範囲判定テーブルを備え、これに基づいて判定することができる。

したがって、第２の実施例にかかる画像形成装置は、中間調ドット濃度の目標値からのずれが大きい場合には、中間調ドット濃度補正動作を実行するので、十分に精度良く中間調ドットの濃度レベルを目標値に近く保つことができる。逆に、中間調ドット濃度の目標値からのずれが小さい場合には、画像形成装置は中間調ドット濃度補正動作を実行しないので中間調ドット濃度補正にかかる時間、及び現像剤を節約することができる。

本実施例は、本発明の好適な実施形態であるが本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成は、適宜変更可能である。

上述の実施例においては、中間調ドット補正手段としてサブライン制御を例示して詳細な説明を行ったが、その他のＬＥＤ駆動時間制御、あるいは電流値による補正手段を用いてもよい。また、本実施例において、サブライン制御は８サブライン制御を例としたが、２ライン以上であれば何ラインでもよく、８ラインに限定されるものではない。また、中間調ドット濃度補正手段は、露光時間と電流の組み合わせでもよく、本実施例に限定されるものではない。

また、本実施例では静電潜像形成手段としてＬＥＤヘッドを用いたが、レーザ光源等でもよく、本実施例に限定されるものではない。また、本実施例においては、静電潜像を書き込む媒体を感光ドラムとしたが、ベルト状の部材に感光剤が塗布された感光ベルトでもよく、本実施例に限定されるものではない。

また、本実施例においては、記録媒体搬送方向の上流からブラック、イエロー、マゼンダ、シアンの順番である場合について説明したが、多色の現像剤を有し、画像形成部を複数備える画像形成装置において、画像形成部の並び順は、例えばシアンが上流でもよく、本実施例に限定されるものではない。

また、本実施例においては、画像形成部が４台のものについて説明したが、画像形成部の数に限定されたものではなく、画像形成部を４台に限らず複数有する場合や、単色の画像形成部、例えばブラックのみを有する画像形成装置についても適用可能である。

また、本実施例で挙げた中間調ドット濃度検出パターンのエネルギーレベルの組み合わせや個数は一例であり、これに限定されるものではない。

また、本実施例は電子写真方式の画像形成装置を例としたが、中間調ドットを生成する画像形成装置であれば、例えばインクジェットプリンタ等でもよい。

本発明にかかる画像形成装置の構成を示す断面図である。 濃度センサの断面模式図である。 本発明にかかる画像形成装置の制御回路のブロック図である。 本発明にかかるＬＥＤヘッド駆動部のブロック図である。 サブライン制御による階調ドット表現を説明する図である。 露光エネルギーと現像現像剤濃度の関係の一例を示す図である。 線形な３２レベルの濃度階調を実現するエネルギーレベルの選択を説明する図である。 露光エネルギー値（初期値）と中間調ドット濃度値を収めたテーブルである。 多値ディザの一例である。 中間調ドットの濃度補正が適切な場合の多値ディザ階調特性を説明する図である。 中間調ドットの濃度補正が適切でない場合の多値ディザ階調特性を説明する図である。 中間調濃度検出パターンの全体図である。 個々の中間調ドット濃度検出用全面一様塗りつぶしパターンを説明する図である。 濃度センサ出力電圧―紙上濃度変換係数テーブルの一例を説明する図である。 近似的な中間調ドット濃度カーブを説明する図である。 エネルギーレベル補正方法を説明する図である。 補正露光エネルギー値と目標中間調ドット濃度値を納めたテーブルである。 一様でない中間調ドット濃度検出パターンの例を説明する図である。 中間調ドット検出パターンの空白ドット混合割合と濃度の関係を説明する図である。 短縮中間調濃度検出パターンの全体図である。 中間調ドット濃度補正実行判定テーブルの一例である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ 画像形成部
３ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ ＬＥＤヘッド
４ｋ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ 転写ローラ
５ｋ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ 帯電ローラ
６ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ 感光ドラム
７ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ 現像ローラ
８ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ 現像ブレード
９ｋ，９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ スポンジローラ
１０ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ 現像剤カートリッジ
１２ 搬送ベルト
１３ 駆動ローラ
１４ 従動ローラ
１５ 吸着ローラ
１６ ホッピングローラ
１７ レジストローラ
１８ ピンチローラ
１９ 記録媒体収容カセット
２０ ガイド
２１，２２，２３ センサ
２４ 濃度センサ
２５ ヒートローラ
２６ 加圧ローラ
２７ 排出センサ
２８ サーミスタ
２９ ガイド
３０ スタッカ
３２ クリーニングブレード
３３ 廃現像剤タンク
３４ 環境温度センサ
５０ ホストインターフェース部
５１ コマンド／画像処理部
５２ ＬＥＤヘッドインターフェース部
５３ 機構制御部
５４ ホッピングモータ
５５ レジストモータ
５６ ベルトモータ
５７ ヒートローラモータ
５８ ドラムモータ
５９ ヒータ
６０ 高圧制御部
６１ ＣＨ発生部
６２ ＤＢ発生部
６３ ＴＲ発生部
８０ 記憶手段
９１ ＬＥＤアレイドライバ
９２ エネルギーレベル記憶手段
９３ ＬＥＤアレイ
１０１ 赤外ＬＥＤ
１０２ 鏡面反射光受光用フォトトランジスタ
１０３ 拡散反射光受光用フォトトランジスタ
１１１ 中間調濃度検出パターン
１２１ 短縮中間調濃度検出パターン
１２２ 判定テーブル

Claims (4)

1. 多値ディザ法による画素毎の階調表現を用いた現像剤画像の濃度補正を行う画像形成装置であって、
   所定の現像剤濃度を階調数に基づいて等分化し、等分化された各現像剤濃度に対応する露光エネルギー値を複数格納するエネルギーレベル記憶手段と、
   前記エネルギーレベル記憶手段から選択された前記露光エネルギー値に対応する現像剤濃度で一様に塗りつぶされた、複数の塗りつぶし現像剤画像からなるパターンを補正用画像パターンとして生成する補正用画像パターン生成部と、
   前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成された前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像を担持する画像担持体と、
   前記画像担持体によって担持された前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像の担持体上濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部により検出された前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像の担持体上濃度と前記露光エネルギー値に対応する現像剤濃度とに基づいて、等分化された各現像剤濃度に対応する補正露光エネルギー値を算出する濃度補正部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像は、所定の濃度範囲内の画素を７５％以上含んだ現像剤画像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。
3. 前記濃度補正部は、各画素の階調レベルを調節することにより入力された画像情報に基づく現像剤画像の濃度補正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。
4. 前記補正用画像パターンと共に、前記補正用画像パターンよりも少ない数の塗りつぶし現像剤画像からなるパターンを判断用画像パターンとして生成する画像パターン生成部と、
   前記濃度検出部により検出された前記判断用画像パターンに基づく塗りつぶし現像剤画像の担持体上濃度に基づき、前記濃度補正部を動作させるか否かを判断する判断部とを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。