JP5006625B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式によって少なくとも１色のトナー像をシート上に転写して画像を形成する複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置に関する。

図１８に、従来の画像形成装置の一例を示す。

この画像形成装置は、図示しない回転支持装置によって回転可能に支持された回転式現像器３を備えており、該回転式現像器３は、イエロートナー現像器３Ｙ、マゼンタトナー現像器３Ｍ、シアントナー現像器３Ｃ、ブラックトナー現像器３Ｋから構成されている。

回転式現像器３の各カラートナー現像器３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋが感光ドラム４に順次対向して各色トナーによる現像が行われる。

感光体である感光ドラム４は、所定の角速度をもって回転駆動され、ドラム表面が帯電器８によって一様に帯電される。そして、第１色目（例えばイエロー）の画像データに応じてレーザビームを露光走査させることで感光ドラム４上に第１色目の静電潜像を形成され、第１色目のイエロートナー現像器３Ｙによって現像、可視化される。この可視化された第１のトナー像は、感光ドラム４に所定の押圧力で圧接されながら回転駆動される中間転写体５上に転写される。

この転写工程を他のトナー（マゼンタ、シアン、ブラック）についても同様に繰り返し、各色のトナー像を中間転写体５上に順次転写することによりカラー画像が形成される。フルカラーの場合には、中間転写体５上に転写されたカラー画像が給紙ユニットから給紙されたシート６に一括転写され、転写後のシート６が、定着器７による定着工程を経て排出されて、フルカラープリントとなる。

ところで、近年、このような電子写真方式の画像形成装置においては、フルカラー出力の増大とともに、出力画像の濃度安定性、階調安定性が求められてきている。

このような事情から、電子写真方式を利用した複写機やプリンタなどの画像形成装置において、長期にわたり安定した濃度を維持するための画像濃度・階調制御法が提案されている。

この提案では、まず、あらかじめ環境状態と画像形成枚数とに応じた画像形成条件テーブルを記憶しておき、画像形成装置内に設けられた環境センサからの出力により画像形成装置の周囲の環境を検知する。

そして、本体内に設けられた枚数カウンタによって画像形成装置もしくはプロセスユニットの画像形成枚数を検知して、検知した画像形成枚数を基に前記画像形成条件テーブルから適切な画像形成条件を選択する。

しかし、この提案では、想定外の使用により画像形成装置の状態が画像形成条件テーブルから逸脱した場合には対応することは困難であり、画像形成装置の状態の微妙な変化には追従できない。

これに対して、感光ドラム上や転写体上に形成された特定のトナーパッチの濃度を濃度センサによって検出し、検出した濃度を基に画像形成条件を選択して、所望の濃度あるいは階調になるように画像形成装置を制御するという技術が提案されている。

この提案では、画像形成装置の状態に即した制御が可能であるため、長期にわたって安定した画像を得ることができる。また、長期放置後の立ち上がり時や、定期枚数ごとに濃度・階調制御を実行することにより、画像形成装置の状態に沿った高精度な出力画像を得ることが可能となる。

しかし、この提案では、画像形成装置の状態に沿った高精度な出力画像を得るには、近年、濃度や階調の安定性とともにスループットを維持することが要求されてきていることから、制御の頻度とスループットの維持との両立が難しい。

また、シート上の濃度を検知して濃度・階調制御を行うものではなく、感光ドラム上もしくは転写体上に形成されたパターンを検知して濃度・階調制御を行うため、制御で得られた濃度とシート上の実濃度との間に差が生じてしまう。

そこで、このような不具合を解消すべく、画像形成装置における階調制御について、次の技術が提案されている。

この提案では、まず、シート上に形成した特定の階調パターンを画像読取装置で読み取ることによって濃度補正特性を決定し、該濃度補正特性で感光ドラム等の像担持体上に形成された像の濃度を光学センサで検出して、該検出結果を記憶する。

そして、記憶された検出濃度と、所定のタイミングで像担持体上に形成される像の光学センサによる検出濃度との関係に応じて、濃度補正特性を調整する（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４４１９９４号公報

しかし、上記特許文献１では、各中間調の階調レベルの濃度については、記憶された検出濃度と、所定のタイミングで像担持体上に形成される像の検出濃度との関係から濃度補正特性を補正することで所望の濃度とすることが可能であるが、特に高濃度領域の濃度については所望の濃度にすることができない。

即ち、高濃度領域の濃度に関しては、濃度補正特性を決定した時点の画像形成条件に作像コントラスト電位が存在する。

このため、例えば、濃度補正特性を決定した時点から時間が経過して最大濃度が下がってしまった場合等には、濃度補正特性（入力信号）に対して補正する方法では濃度変動に応じて最大濃度を上げる能力を持ち合わせていないため対応することができない。

また、感光ドラム等の像担持体上に形成された特定のパターンの濃度を光学センサで検出する場合、特に、正反射光を利用した光学センサでは低中濃度領域の検出精度に比べて高濃度領域の検出精度が低く、検出値のばらつきが大きい。

このため、高濃度領域の濃度を制御する際に、像担持体上にベタ黒などの高濃度パターンを形成して、該パターンを検出する場合には、良好な検出精度が得られない。

そこで、本発明は、スループットを維持することができるとともに、シート上に形成される画像の濃度を精度良く、且つ安定した状態で長期にわたって維持することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、像担持体上に形成される画像の濃度を検知する第１の濃度検知手段と、前記像担持体上からシートに転写された画像の濃度を検知する第２の濃度検知手段と、前記第２の濃度検知手段の検知結果に基づき、所定の濃度の画像をシート上に形成するためのコントラスト電位を決定するコントラスト電位決定手段と、シート上で前記所定の濃度となる画像に対応する前記像担持体上の画像の濃度の前記第１の濃度検知手段による検知結果を記憶する記憶手段と、少なくとも２つの異なるコントラスト電位を用いて前記像担持体上に形成される複数の画像の濃度の前記第１の濃度検知手段の検知結果に基づき、前記異なるコントラスト電位のコントラスト電位差と前記像担持体上に形成される画像の濃度の差との特性を決定する特性決定手段と、所定のタイミングで前記像担持体上に形成される画像の濃度の前記第１の濃度検知手段による検知結果と前記特性決定手段により決定される前記特性に基づき、前記記憶手段に記憶された濃度となるコントラスト電位を判定し、該判定したコントラスト電位に従って前記コントラスト電位決定手段に決定されたコントラスト電位を調整する調整手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、スループットを維持することができるとともに、シート上に形成される画像の濃度を精度良く、且つ安定した状態で長期にわたって維持することができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である画像形成装置を説明するための概略断面図、図２はリーダ部の画像処理部を説明するための制御ブロック図、図３は本発明の実施の形態の一例である画像形成装置の制御ブロック図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態の一例である画像形成装置１００は、リーダ部（画像読取装置）１００Ａおよびプリンタ部１００Ｂを備える。

まず、リーダ部１００Ａについて説明する。

リーダ部１００Ａは原稿台ガラス１０２を備えており、該原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿１０１は光源１０３によって照射され、その反射光が光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される。

ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配置されたレッド、グリーン、ブルーのＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にレッド、グリーン、ブルーの成分信号を生成する。光源１０３、光学系１０４およびＣＣＤセンサ１０５等の読み取り光学系ユニットが、図１の矢印Ｃの方向に走査することにより、原稿１０１をライン毎の電気信号データ列に変換する。

また、原稿台ガラス１０２上には、原稿１０１の端部を突き当てて、原稿１０１が斜め置かれるのを防ぐ突き当て部材１０７が配置されている。更に、原稿台ガラス１０２上には、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定するため、およびＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための基準白色板１０６が配置されている。

ＣＣＤセンサ１０５により得られた画像信号は、リーダ画像処理部１０８にて画像処理が施された後、プリンタ部１００Ｂに送られ、プリンタ制御部１０９で所定の画像処理が施される。

リーダ画像処理部１０８は、図２に示すように、ＣＣＤセンサ１０５により読み込まれた原稿画像の輝度信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３０２を備える。このデジタル輝度信号はシェーディング部３０３に送られ、ＣＣＤセンサ１０５の個々の素子の感度に関するばらつきによる光量ムラがシェーディング補正される。シェーディング補正することにより、ＣＣＤセンサ１０５の測定再現性が向上する。

シェーディング部３０３で補正された輝度信号は、ＬＯＧ変換部３０４によりＬＯＧ変換される。ＬＯＧ変換された信号は、γ−ＬＵＴ（ルックアップテーブル）作成部３０５に送られ、プリンタ部１００Ｂが理想とする濃度特性と、γ特性に従って処理された出力画像濃度特性とが一致するようなテーブルを作成する。

次に、図１に戻って、プリンタ部１００Ｂについて説明する。

プリンタ部１００Ｂは、図２において、感光ドラム４にバイアスを印加することで、ドラム表面を一様に負極性に帯電させる帯電手段としてのコロナ帯電器８を備える。ドラム表面が一様に帯電された感光ドラム４上には、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光がポリゴンミラー１及びミラー２を反射して照射される。このレーザ光はプリンタ制御部１０９に含まれるレーザドライバ２７（図３参照）によって画像データを変換して生成され、レーザ光の走査により潜像が形成された感光ドラム４は、図１中に示す矢印Ａの方向に回転する。

また、プリンタ部１００Ｂは、図示しない回転支持装置によって図１の矢印Ａ方向に回転可能に支持された回転式現像器３を備えている。回転式現像器３は、イエロートナー現像器３Ｙ、マゼンタトナー現像器３Ｍ、シアントナー現像器３Ｃ、ブラックトナー現像器３Ｋから構成されている。なお、本実施の形態では、現像剤は磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を採用している。回転式現像器３の各カラートナー現像器３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋが感光ドラム４に順次対向して各色トナーによる現像が行われる。

感光ドラム４は、所定の角速度をもって回転駆動され、ドラム表面が帯電器８によって一様に帯電される（本実施の形態では、−５００Ｖ）。そして、第１色目（例えばイエロー）の画像データに応じてレーザビームを露光走査させることで感光ドラム４上に第１色目の静電潜像（本実施形態では、約−１５０ Ｖ）が形成され、第１色目のイエロートナー現像器３Ｙによって現像、可視化される。

この可視化された第１のトナー像は、感光ドラム４に所定の押圧力で圧接されつつ、感光ドラム４の周速度と略等速の速度（本実施形態では、２７３ｍｍ／ｓ ）で図１の矢印Ｄ方向へ回転駆動される中間転写体５に一次転写される。

この一次転写工程を他のトナー（マゼンタ、シアン、ブラック）についても同様に繰り返し、各色のトナー像を中間転写体５上に順次転写することによりカラー画像が形成される。フルカラーの場合には、中間転写体５上に転写されたカラー画像が給紙ユニットから給紙されたシート６に一括転写され、転写後のシート６が、定着器７による定着工程を経て排出されて、フルカラープリントとなる。

一次転写工程の際に中間転写体５に転写されずに感光ドラム４上に残ったトナーは、感光ドラム４に圧接されたクリーニング手段９のクリーニングブレード９ａにより掻き取られ、廃トナー容器９ｂに回収される。

また、プリンタ部１００Ｂには、感光ドラム４上に形成されたトナーパッチパターンの反射光量を検出するためのフォトセンサ（光学センサ）４０と、装置内の空気中の水分量を測定する環境センサ１３とが配置されている。フォトセンサ４０は、ＬＥＤ光源１０（約９６０ｎｍに主波長をもつ）と、フォトダイオード１１とを備えている。

次に、図３を参照して、プリンタ部１００Ｂの制御系について説明する。

プリンタ制御部１０９は、ＣＰＵ２８、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ３２、テストパターン記憶部３１、濃度換算回路４２、γ−ＬＵＴ変換部２５、パターンジェネレータ２９、レーザドライバ２７、およびＰＷＭ２６を備えている。

γ−ＬＵＴ変換部２５は、リーダ部１００Ａのγ−ＬＵＴ作成部３０５のテーブルを参照して、プリンタ部１００Ｂが理想とする濃度特性と、γ特性に従って処理された出力画像濃度特性とが一致するように画像信号を変換する。

プリンタ制御部１０９はプリンタエンジン部１００Ｃと通信できるようになっており、プリンタエンジン部１００Ｃの感光ドラム４回りに配置されたフォトセンサ４０、一次帯電器８、レーザ光源１１０、表面電位センサ１２、回転式現像器３を制御する。

表面電位センサ１２は、現像器３より感光ドラム回転方向の上流側に設けられており、一次帯電器８のグリッド電位、現像器３の現像バイアスはプリンタ制御部１０９のＣＰＵ２８により制御される。

次に、本発明の実施の形態の一例である画像形成装置の制御方法を、第１の制御工程〜第３の制御工程に分けて説明する。

まず、図２および図４を参照して、第１の制御工程を説明する。

図４のステップＳ５０１で、操作パネル３０７（図２参照）上の濃度制御のスタートスイッチをオンすると、ステップＳ５０２に移行する。ステップＳ５０２では、プリンタ制御部１０９のパターンジェネレータ（ＰＧ）２９により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック４色分のテストパターンを感光ドラム４上に出力して、テストパターンをシート上に転写形成する。

図５に、テストパターンの一例を示す。図５中のパターン６１〜６５は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の最大濃度パターンである。各パターン６１〜６５は、それぞれ６１Ｙ〜６５Ｙ、６１Ｍ〜６５Ｍ、６１Ｃ〜６５Ｃ、６１Ｋ〜６５Ｋの５ステップからなっている。

ここで、各ステップの最大濃度パターンの形成方法を説明する。

まず、環境センサ３３の出力から得られた装置内の空気中の水分量を基に、あらかじめ各色ごとに設定された基準コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ０Ｙ〜Ｖｃｏｎｔ０Ｋを得る。ここでは、図６に示すように、絶対水分量に応じたコントラスト電位があらかじめ設定されているものとする。

コントラスト電位Ｖｃｏｎｔとは、図７を参照して、現像バイアスＶｄｃと露光された感光ドラム４の表面電位Ｖｌとの差分電圧であり、このＶｃｏｎｔが大きいほど最大濃度が濃くなるようになっている。

次に、設定された基準コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ０Ｙ〜Ｖｃｏｎｔ０Ｋを中心に、ある一定の電位幅（本実施の形態では、２５ｖ）で各ステップのトナーパッチパターンを作像する。

ここで、図５中のパターン６１Ｙ〜６５Ｙを例に採ると、本実施の形態では、６１Ｙ：Ｖｃｏｎｔ０Ｙ＋５０ｖ、６２Ｙ：Ｖｃｏｎｔ０Ｙ＋２５ｖ、６３Ｙ：Ｖｃｏｎｔ０Ｙ、６４Ｙ：Ｖｃｏｎｔ０Ｙ−２５ｖ、６５Ｙ：Ｖｃｏｎｔ０Ｙ−５０ｖのコントラスト電位を設定した５ステップのパターンを最大信号値２５５レベルで作像する。

パターン６１Ｍ〜６５Ｍ、６１Ｃ〜６５Ｃ、６１Ｋ〜６５Ｋについても、同様に各色ごとに基準コントラスト電位Ｖｃｏｎｔ０Ｍ、Ｖｃｏｎｔ０Ｃ、Ｖｃｏｎｔ０Ｋを中心にして５ステップのパターンを作像する。

次に、図４のステップ５０３では、最大濃度テストパターンが転写されたシートをリーダ部１００Ａの原稿台ガラス１０２上に載置して、該テストパターンを読み取る。

図８に、テストパターンを読み取る際に、操作パネル３０７上に表示される画面の一例を示す。図８の読込み開始ボタンを押すと、リーダ部１００Ａがシート上の最大濃度テストパターンを読み取り、ＣＣＤ１０５で光量信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部３０２、シェーディング部３０３、ＬＯＧ変換部３０４を経て、読み取り濃度データとして、ＣＰＵ３０８が取り込む。

次に、図４のステップＳ５０４では、各色ごとに読み取られた濃度データから所望の最大濃度となるような最適コントラスト電位が算出される。

図９を参照して、最適コントラスト電位の算出方法の一例について説明する。

まず、図５に示すテストパターン中の最大濃度パターン６１Ｙ〜６５Ｙを読み取って得られた濃度データをそれぞれ１０１Ｙ〜１０５Ｙとすると、これらを直線近似して得られる直線から所望の濃度となるコントラスト電位ＶｃｏｎｔＹを算出する。

同様にパターン６１Ｍ〜６５Ｍ、６１Ｃ〜６５Ｃ、６１Ｋ〜６５Ｋを読み取って得られる濃度データ１０１Ｍ〜１０５Ｍ、１０１Ｃ〜１０５Ｃ、１０１Ｋ〜１０５Ｋから各色の最適コントラスト電位ＶｃｏｎｔＭ、ＶｃｏｎｔＣ、ＶｃｏｎｔＫを算出する。

なお、本実施の形態では、５点のデータを直線近似して最適コントラスト電位を算出したが、これに代えて、多次元関数による近似や所望の濃度を挟む二点の直線補間から最適コントラスト電位を算出するようにしてもよい。

そして、図４のステップＳ５０５では、ステップＳ５０４で算出された所望の最大濃度となる最適コントラスト電位となるようにＣＰＵ（作像コントラスト電位設定手段）２８によりグリッド電位と現像バイアス電位（又は露光量）の設定が行われる。

次に、上記第１の制御工程の後に実施される第２の制御工程について説明する。

まず、図１０を参照して、フォトセンサ４０について説明する。フォトセンサ４０に入射された感光ドラム４からの近赤外光は、フォトセンサ４０により電気信号に変換され、電気信号はＡ／Ｄ変換回路４１により０〜５Ｖの出力電圧を０〜２５５レベルのデジタル信号に変換される。そして、濃度換算回路４２により濃度に変換される。ここで、フォトセンサ４０は、感光ドラム４からの正反射光のみを検出するよう構成されている。

図１２に、感光ドラム４上の濃度を各色の面積階調により段階的に変えていったときの、フォトセンサ４０出力と出力画像濃度との関係を示す。図１２では、トナーが感光ドラム４に付着していない状態におけるフォトセンサ４０の出力を５Ｖ、すなわち、２５５レベルに設定した。

図１２から判るように、各トナーによる面積被覆率が大きくなり画像濃度が大きくなるにしたがい、感光ドラム４単体よりフォトセンサ４０出力が小さくなる。これらの特性から、各色専用のセンサ出力信号から濃度信号に変換するテーブル４２ａを持つことにより、各色とも精度良く濃度信号を読み取ることができる。

次に、図１４を参照して、第２の制御工程について説明する。

ステップＳ５０１で、前記第１の制御工程が実行され、所望の最大濃度となるような最適コントラスト電位が各色で設定されると、ステップＳ１５０２で、プリンタ部１００Ｂは第１の制御工程で算出されたコントラスト電位を中心にしてある一定の電位幅（本実施の形態では、２５ｖ）で各ステップのトナーパッチパターンをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色で感光ドラム４上に形成する。

次に、ステップＳ１５０３では、現像された各色の各パッチパターンをフォトセンサ４０で検出する。

ここで、本実施の形態では、第２の制御工程の際に形成されるパッチパターンの信号レベルは２５５〜１４４レベルを用い、γ−ＬＵＴ変換部２５による変換は行わずに、画像形成装置の素のγ特性により出力する。γ−ＬＵＴ２５変換部による変換を行わない理由は、本制御では画像形成装置のコントラスト電位に対する絶対濃度を制御することを目的としているからである。

また、上述したように、フォトセンサ４０は、トナーによる面積被覆率によって画像濃度を検出しているため、高濃度領域、つまり面積被覆率が大きくなるに従って出力が飽和してセンサ検出精度が低下して検出値がばらついてしまう傾向にある。しかし、本来、所望の最大濃度を検知するためには目標であるベタ黒、もしくはそれに近しい高濃度領域での濃度を直接検知することが望ましいため、従来ではセンサ検知精度の低いベタ黒、もしくはそれに近しい高濃度領域での検出を行ってきた。

これに対し、本実施の形態では、従来通り２５５〜１４４レベルの信号レベル、つまりベタ黒、もしくはそれに近しい高濃度領域のパターンを形成しつつ、次のステップＳ１５０４およびステップＳ１０５０５により、センサ検出精度の低下による検出値のバラツキを少なくすることを可能にしている。なお、本実施の形態では、信号レベルは２５５レベルを用いた。

ステップＳ１５０４では、第１の制御工程で設定された最適コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹからの各パッチパターンのコントラスト電位の差分ΔＶｃｏｎｔを算出する。また、最適コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹで感光ドラム４上に形成されたパッチパターンをフォトセンサ４０で検出した濃度からの各パッチパターン濃度の差分ΔＤＹ，ΔＤＭ，ΔＤＣ，ΔＤＫを算出する。ステップＳ１５０５では、それぞれの差分から図１３に示すテーブルを作成して、記憶する。

つまり、図１１に示すように、第１の制御工程で設定された最適コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹで感光ドラム４上に形成されたパッチパターンの濃度を基準濃度ＤＹとし、コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹ＋５０ｖ、ＶｃｏｎｔＹ＋２５ｖ、ＶｃｏｎｔＹ−２５ｖ、ＶｃｏｎｔＹ−５０ｖで形成したときのフォトセンサ４０で検出したそれぞれの濃度ＤＹ１、ＤＹ２、ＤＹ３、ＤＹ４と基準濃度ＤＹとの差分をそれぞれΔＤＹ１、ΔＤＹ２、ΔＤＹ３、ΔＤＹ４として図１３に示すテーブルに格納する。

Ｍ、Ｃ、Ｋ各色に関しても同様に，ΔＤＭ１〜ΔＤＭ４、ΔＤＣ１〜ΔＤＣ４、ΔＤＫ１〜ΔＤＫ４を算出して、図１３に示すテーブルを作成して、例えばＲＯＭ（記憶手段）３０等に格納する。

このように、第１の制御工程の直後に実施される第２の制御工程でフォトセンサ４０によって検出された２５５レベルのパッチパターン濃度を基準濃度との差分として記憶することで、フォトセンサ４０のキャリブレーションとなる。

このため、センサ検出精度の低下によって検出値のばらつきが大きいベタ黒、もしくはそれに近しい高濃度領域のパターンを利用しても検出値のばらつきを抑え、精度良く制御を行うことが可能となる。

次に、図１５を参照して、第３の制御工程について説明する。

上述したように、第２の制御工程を実施することによって、各色の基準濃度を中心としたコントラスト電位と濃度との関係のテーブルを作成して記憶する。そして、それ以降の所定タイミングで実施される第３の制御工程によって、フォトセンサ４０で検出されたパッチパターン濃度と基準濃度との差に基づいて、第１の制御工程で設定されたコントラスト電位を補正する。

ここで、第３の制御工程は、画像形成装置のメインスイッチＯＮ時、またはメインスイッチをＯＮしてから一定時間経過後、あるいは画像形成がある一定枚数を経過した後、また、環境センサ３３の出力にある一定以上のレベル変化があった場合等に実施される。

図１５において、まず、メインスイッチＯＮなどで第３の制御工程の起動タイミングとなった場合、ステップＳ１６０１では、第１の制御工程で設定された最適コントラストＶｃｏｎｔＹで２５５レベルのパッチパターンを感光ドラム４上に形成する。このとき、パッチパターンは、γ−ＬＵＴ２５による変換なしで素のγ特性により感光ドラム４上に形成する。

次に、ステップＳ１６０２では、感光ドラム４上に形成されたパッチパターンをフォトセンサ４０で検出し、ステップＳ１６０３では、検出した濃度値を第２の制御工程で得られた基準濃度と比較する。次に、ステップＳ１６０４では、ステップＳ１６０３での差分を基に、第２の制御工程で得られた図１３に示すコントラスト電位と濃度との関係テーブルを参照して、ＣＰＵ（補正量演算手段）２８により補正コントラスト電位ΔＶｃｏｎｔＹを算出する。

ここで、図１６を参照して、補正コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹの算出例について説明する。

第３の制御工程でフォトセンサ４０によって検出された２５５レベルのパッチパターンの濃度をＤ′Ｙとして、第２の制御工程で得られた基準濃度ＤＹとの差分ΔＤＹを算出する。次に、第２の制御工程で得られたコントラスト電位と濃度との関係テーブル（図１３）から差分ΔＤＹに該当する補正コントラスト電位ΔＶｃｏｎｔＹを決定する。

なお、本実施の形態では、補正コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹを、コントラスト電位と濃度との関係テーブル（図１３）から直線近似して算出したが、多次元関数による近似や差分ΔＤＹを挟む二点の直線補間から補正コントラスト電位ＶｃｏｎｔＹを算出してもよい。

そして、第３の制御工程で得られた補正コントラスト電位ΔＶｃｏｎｔＹを第１の制御工程で設定されたコントラスト電位ＶｃｏｎｔＹに足し合わせる処理がＣＰＵ（調整手段）２８によって実行され、これにより、補正されたコントラスト電位Ｖｃｏｎｔ１Ｙが得られる。

同様に、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色においても、補正コントラスト電位ΔＶｃｏｎｔＭ〜ΔＶｃｏｎｔＫを算出し、補正されたコントラスト電位Ｖｃｏｎｔ１Ｍ〜Ｖｃｏｎｔ１Ｋをそれぞれ算出する。

通常、画像形成装置の電源は、夜間切り、朝入れるケースが多いため、第３の制御工程は、１日に１回以上は起動されることになる場合が多い。一方、第１の制御工程および第２の制御工程は人の作業が伴うため頻繁に行うことは想定しにくい。

そこで、この実施の形態では、画像形成装置の設置作業時、もしくは清掃、メンテナンス作業時にサービスマンが第１の制御工程および第２の制御工程を実行する。その後、特に濃度に問題がなければ第３の制御工程で短期間内は自動的に性能を維持させ、長期間で徐々に変化していくものに関しては、第１の制御工程および第２の制御工程でキャリブレーションを行うという役割分担が可能となる。このため、長期にわたって画像形成装置の適正な濃度を維持することができるようになる。

また、第３の制御工程は、従来の最大濃度を補正する制御系と比較して、簡易な構成で最小で各色１つのパッチパターンで対応できるため、スループットを低下させることなく安定した濃度を維持することができる。

更に、第１の制御工程および第２の制御工程により所望の濃度ターゲットを設定するため、フォトセンサ４０のキャリブレーションとなる。このため、パッチパターンにベタ黒、もしくはそれに近い高濃度のパターンを形成した場合でもフォトセンサ４０の検出精度低下による検出値のばらつきを抑えることができる。

なお、上記実施の形態では、第２の制御工程および第３の制御工程で形成するパッチパターンの信号レベルを２５５レベルとしたが、第１および第２の制御工程ではフォトセンサ４０のキャリブレーションが実施されるため、１４４レベル以下の中低濃度領域のパターンを形成してもよい。

その場合は、パッチ形成時のトナー量を低減することができるため、制御によるトナー消費量を抑えることができ、また、クリーニング手段９への負荷を低減することができるため、クリーニング手段９の寿命を延ばすことが可能となる。

次に、図１７を参照して、本発明の他の実施の形態である画像形成装置を説明する。なお、上記実施の形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

上記実施の形態では、第２および第３の制御工程で、感光ドラム４上に形成したトナーパッチパターンをフォトセンサ４０で検出する場合を例示したが、この実施の形態では、中間転写体（像担持体）５上に形成したパッチパターンをフォトセンサ４０で検出する。

中間転写体５は感光ドラム４に比べて劣化要因が少なく、転写の影響まで含めた濃度特性を検出して判断することが可能となるため、濃度補正に関してさらなる精度向上が見込まれる。その他の構成および作用効果は上記実施の形態と同様である。

なお、この実施の形態では、中間転写体５上でパッチパターンを検出しているが、シートを搬送する転写ベルト等、パッチパターンを検出できるものであれば、本発明を適用可能である。

また、この実施の形態では、反射型のフォトセンサ４０を採用したが、中間転写体、あるいは転写ベルトなどに、透過性の高い材料を用いれば、透過型のセンサを採用してもよい。

次に、上記実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給する場合を考える。ここで、本発明の目的は、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等を用いることができる。あるいは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合だけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拠張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた場合を考える。この場合に、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。

本発明の実施の形態の一例である画像形成装置を説明するための概略断面図である。 リーダ部の画像処理部を説明するための制御ブロック図である。 プリンタ部の制御ブロック図である。 第１の制御工程の動作を説明するためのフローチャート図である。 シート上に転写形成されるテストパターンの一例を示す図である。 絶対水分量とコントラスト電位との関係を示すグラフ図である。 作像コントラスト電位を説明するための説明図である。 操作パネルの表示例を示す図である。 作像コントラスト電位の算出方法を説明するためのグラフ図である。 フォトセンサからの信号を処理する回路ブロック図である。 差分コントラスト電位と差分濃度との関係を示すグラフ図である。 フォトセンサ出力と画像濃度との関係を示すグラフ図である。 差分コントラスト電位と差分濃度との関係テーブルを示す図である。 第２の制御工程を説明するためのフローチャート図である。 第３の制御工程を説明するためのフローチャート図である。 補正コントラスト電位の算出方法を説明するためのグラフ図である。 本発明の他の実施の形態である画像形成装置を説明するための概略断面図である。 従来の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

３ 回転式現像器
４ 感光ドラム（像担持体）
５ 中間転写体（像担持体）
６ シート
７ 定着器
８ 一次帯電器
９ クリーニング手段
１０ ＬＥＤ光源
１１ フォトダイオード
１２ 表面電位センサ
２５ γ−ＬＵＴ変換部
２８ ＣＰＵ（作像コントラスト設定手段、補正量演算手段、調整手段）
３０ ＲＯＭ（記憶手段）
３３ 環境センサ
４０ フォトセンサ（光学センサ）
１００ 画像形成装置
１００Ａ リーダ部（画像読取装置）
１００Ｂ プリンタ部

Claims (3)

1. 像担持体上に形成される画像の濃度を検知する第１の濃度検知手段と、
   前記像担持体上からシートに転写された画像の濃度を検知する第２の濃度検知手段と、
   前記第２の濃度検知手段の検知結果に基づき、所定の濃度の画像をシート上に形成するためのコントラスト電位を決定するコントラスト電位決定手段と、
   シート上で前記所定の濃度となる画像に対応する前記像担持体上の画像の濃度の前記第１の濃度検知手段による検知結果を記憶する記憶手段と、
   少なくとも２つの異なるコントラスト電位を用いて前記像担持体上に形成される複数の画像の濃度の前記第１の濃度検知手段の検知結果に基づき、前記異なるコントラスト電位のコントラスト電位差と前記像担持体上に形成される画像の濃度の差との特性を決定する特性決定手段と、
   所定のタイミングで前記像担持体上に形成される画像の濃度の前記第１の濃度検知手段による検知結果と前記特性決定手段により決定される前記特性に基づき、前記記憶手段に記憶された濃度となるコントラスト電位を判定し、該判定したコントラスト電位に従って前記コントラスト電位決定手段に決定されたコントラスト電位を調整する調整手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置はさらに、前記所定のタイミングで前記像担持体上に形成される画像の濃度の前記第１の濃度検知手段による検知結果と、前記記憶手段に記憶された検知結果との差から、前記特性手段により決定される前記特性に基づいて、前記所定の濃度の画像をシート上に形成するためのコントラスト電位の補正量を決定する補正量決定手段を有し、
   前記調整手段は、前記補正量決定手段により決定される前記補正量を、前記コントラスト電位決定手段により決定されたコントラスト電位に足し合わせることで該コントラスト電位決定手段により決定されたコントラスト電位を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記少なくとも２つの異なるコントラスト電位には、前記コントラスト電位決定手段により決定された前記所定の濃度の画像をシート上に形成するためのコントラスト電位が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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