JP6440424B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

濃度調整制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、画像データに基づいて感光体上に静電潜像を形成し、現像器内の現像剤を用いて静電潜像を現像することによって画像を形成する。現像器は、現像器内の現像剤を摩擦帯電することによって現像剤の帯電量を変化させる。なお、画像形成装置により形成される画像の濃度は、現像器内の現像剤の帯電量によって変化することが知られている。現像剤の帯電量が低下した場合には画像形成装置により形成される画像の濃度が濃くなる。一方、現像剤の帯電量が増加した場合には画像形成装置により形成される画像の濃度が薄くなる。

電子写真方式の画像形成装置は、所望の濃度の画像を形成するために、現像器内の現像剤の帯電量を目標値に制御することが重要である。しかし、例えば、画像形成装置が複数の低トナー消費量の画像を形成する場合には、現像剤の消費が微小であるので、現像器に収容された現像剤が過剰に帯電されてしまう可能性がある。

そこで、低トナー消費量の画像が形成されたことによって現像剤の帯電量が増加した場合、現像剤を強制的に吐き出すことによって、画像形成部に収容された現像剤の帯電量を低下させる画像形成装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載の画像形成装置は、画像が形成されていない感光体上の領域に静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像剤を用いて現像することによって現像剤を排出するためのパターン画像を形成する。当該パターン画像は記録材に転写されずに、清掃部材によって清掃される。画像形成装置は、現像器内の現像剤の帯電量が過剰に増加した場合であっても、パターン画像を形成して現像剤を吐き出すことによって現像器内の現像剤の量を減少させ、さらに、現像器に新しいトナーが補給されることによって現像器内の現像剤の帯電量を低下させることができる。

特開２００３−２６３０２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、現像剤を排出するためのパターン画像を形成した後、画像形成部により形成された画像の濃度が所望の濃度よりも濃くなる可能性があった。

複数の画像を形成している間に現像器内の現像剤の帯電量が増加した場合、画像形成装置は高帯電量の現像剤に適した画像形成条件に設定される。ここで、画像形成条件とは、帯電電位、露光光量、現像バイアスなどである。さらに、現像器内の現像剤の帯電量が過剰に増加した場合には、画像形成装置はパターン画像を形成して現像器内の高帯電量の現像剤を吐き出すと共に、低帯電量の新しいトナーが現像器に補給される（以降、吐き出し制御と称す）。これによって、現像器内の現像剤の帯電量が急激に低下する。現像器内の現像剤の帯電量が低下しているにも拘わらず、高帯電量の現像剤に適した画像形成条件を用いて形成された画像の濃度は、所望の濃度よりも濃くなってしまう。

そこで、本発明の目的は、吐き出し制御が実施された場合であっても現像剤の帯電量に適した画像形成条件に速やかに制御することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、階調補正条件に基づいて画像データを変換する変換手段と、像担持体と、現像剤を収容した現像器とを有し、前記変換された画像データに基づき前記現像器内の現像剤を用いて前記像担持体に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により前記像担持体上に形成された測定用画像を測定する測定手段と、前記画像形成手段を制御して第１測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記第１測定用画像を測定させ、前記測定手段による前記第１測定用画像の測定結果と第１フィードバック率とに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、前記現像器に収容された前記現像剤の帯電量を調整する調整処理を実行する制御手段と、を有し、前記生成手段は、前記制御手段が前記調整処理を実行した後に、前記画像形成手段を制御して第２測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記第２測定用画像を測定させ、前記測定手段による前記第２測定用画像の測定結果と前記第１フィードバック率と異なる第２フィードバック率とに基づいて前記階調補正条件を生成し、前記第２フィードバック率を用いて生成された階調補正条件に基づいて前記画像形成手段により形成される画像の階調特性と目標階調特性との差は、前記第１フィードバック率を用いて生成された階調補正条件に基づいて前記画像形成手段により形成される画像の階調特性と目標階調特性との差より小さいことを特徴とする。

本発明によれば、吐き出し制御が実施された場合であっても現像剤の帯電量に適した画像形成条件に速やかに制御できる。

画像形成装置の概略断面図 画像形成装置の制御ブロック図 フォトセンサと制御部の接続関係を示した図 感光ドラムに形成された測定用画像を示した図 フォトセンサを用いた画像濃度制御を示すフローチャート図 測定用画像の測定結果と目標濃度との関係を示した図 リーダ部を用いた自動階調補正制御を示すフローチャート図 プロセス条件設定用のテストチャートを示した図 テストチャートの読取結果を示した図 階調補正テーブル生成用のテストチャートを示した図 比較例における画像濃度の遷移図 トナー強制吐き出し制御を含む画像補正制御を示すフローチャート図 第１実施形態における画像濃度の遷移図 第２実施形態における画像濃度の遷移図

（第１実施形態）
先ず、本発明の第一の実施形態について説明する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが配置されたフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙにイエロー成分のトナー像が形成されて中間転写ベルト６に転写される。画像形成部ＰＭは、感光ドラム１Ｍにマゼンタ成分のトナー像が形成されて中間転写ベルト６のイエロー成分のトナー像に重ねて転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアン成分のトナー像、ブラック成分のトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト６に順次重ねて転写される。これによって中間転写ベルト６上にはフルカラーのトナー像が担持される。

中間転写ベルト６に担持されたフルカラーのトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、中間転写ベルト６から記録材Ｐに転写される。フルカラーのトナー像が転写された記録材Ｐが定着装置１１に搬送されると、定着装置１１は定着部材の熱と圧力とによって、記録材Ｐに担持されたトナー像を溶融すると共に記録材Ｐにトナー像を定着する。そして、トナー像が定着された記録材Ｐは画像形成装置１００から排出される。

中間転写ベルト６は、テンションローラ６１、駆動ローラ６２、及び対向ローラ６３に掛け渡して支持され、駆動ローラ６２に駆動されて所定の速度で矢印Ｒ２方向に回転する。

記録材カセット６５から給紙された記録材Ｐは、分離ローラ６６で１枚ずつ分離された後、レジストレーションローラ６７へ送り出される。レジストレーションローラ６７は、中間転写ベルト６に担持されたトナー像が二次転写部Ｔ２に到達するタイミングと、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２に到達するタイミングを合わせるように、記録材Ｐの搬送速度や搬送タイミングを制御する。

二次転写ローラ６４は、対向ローラ６３に支持された中間転写ベルト６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ６４に正極性の直流電圧が印加されることによって、負極性に帯電して中間転写ベルト６に担持されたトナー像が記録材Ｐへ二次転写される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに収容されたトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外、実質的に同一の構成である。以下では、特に区別しない場合、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。

画像形成部Ｐは、感光ドラム１の周囲に、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ７、クリーニング装置８（図４）が配置される。

感光ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層（感光体）が形成され、所定の速度で矢印Ｒ１方向に回転駆動される。感光ドラム１は、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率が約４０％のＯＰＣ感光体である。しかし、反射率が同程度であるアモルファスシリコン系の感光体などであっても構わない。

帯電装置２は、スコロトロン帯電器を用いており、感光ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電する。帯電装置２のワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、所定の帯電バイアスが印加される。帯電装置２のグリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。

露光装置３は、帯電した感光ドラム１の表面に静電潜像を形成するために、感光ドラム１に光ビームを照射する。露光装置３は、感光ドラム１に静電潜像を形成する潜像形成部として機能する。現像装置４は、感光ドラム１の静電潜像にトナーを付着させてトナー像に現像する。

一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６を押圧して、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間に一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ７に転写電圧が印加されると、一次転写部Ｔ１において感光ドラム１に担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト６に転写される。

クリーニング装置８は、感光ドラム１を摺擦するクリーニングブレードを有し、感光ドラム１から中間転写ベルト６に転写されずに感光ドラム１に残ったトナーを清掃する。

クリーニング装置６８は、中間転写ベルト６を摺擦するクリーニングブレードを有し、中間転写ベルト６から記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト６に残ったトナーを清掃する。

画像形成装置１００には、操作部２０が設けられている。操作部２０は、液晶ディスプレイ２１８を有している。操作部２０は、リーダ部ＡのＣＰＵ２１４及び画像形成装置１００の制御部１１０に接続されている。使用者が、操作部２０を通じて画像の印刷枚数や片面印刷か両面印刷かの指定等の印刷条件を入力できる。プリンタ部Ｂは、操作部２０から入力された印刷情報に基づいて画像形成処理を行う。

図２は画像形成装置の制御ブロック図である。図２に示すように、画像形成装置１００は、画像形成処理を統括的に制御する制御部１１０を有する。制御部１１０は、ＣＰＵ１１１とＲＡＭ１１２とＲＯＭ１１３とを有する。また、電位センサ５は、露光装置３が感光ドラム１に形成した静電潜像の電位を検出する。

レーザー光量制御回路１９０は露光装置３から照射される光ビームの強度を決定する。露光装置３は、露光装置３の半導体レーザーの強度がレーザー光量制御回路１９０により決定された強度となるように、半導体レーザーを駆動する駆動電力が制御される。γ補正回路２０９は、リーダ部Ａから入力された画像データに含まれた入力画像信号や、インターフェースを介して転送された画像データに含まれた入力画像信号を、階調補正テーブル（ＬＵＴ）を参照することによって出力画像信号に変換する。ここで、階調補正テーブルは画像データを変換する変換条件として機能する。なお、出力画像信号と濃度レベルとの対応関係は、階調補正テーブル（ＬＵＴ）として不図示のメモリに記憶される。

パルス幅変調回路１９１は、γ補正回路２０９から出力された出力画像信号に基づいてレーザー駆動信号を出力する。露光装置３の半導体レーザーは、レーザー駆動信号に従って光ビームの露光時間（明滅タイミング）を制御する。画像形成装置１００は面積階調法を用いて画像を形成するので、露光装置３が光ビームの露光時間を制御することによって画像形成部Ｐにより形成される画像の濃度が制御される。そのため、半導体レーザーは、高濃度の画素における露光時間が低濃度の画素における露光時間よりも長い。

（リーダ部Ａ）
次に、リーダ部Ａ（図１）について説明する。原稿台１０２上に置かれた原稿Ｇに対して、光源１０３によって照射された反射光は、レンズなどの光学系１０４を介して、ＣＣＤセンサ１０５上に結像される。光源１０３、光学系１０４、ＣＣＤセンサ１０５を有するユニットは、矢印方向に移動することによって原稿Ｇを読み取る。

原稿Ｇからの反射光がＣＣＤセンサ１０５上で結像すると、原稿Ｇの読取結果を示す輝度データが取得される。リーダ画像処理部１０８は、輝度データを、ＲＯＭ１１３に記憶された輝度濃度変換テーブル（ＬＵＴｉｄ＿ｒ）を用いて濃度データ（画像データ）に変換する。リーダ画像処理部１０８は濃度データ（画像データ）をプリンタ制御部１０９に転送する。プリンタ制御部１０９は、リーダ画像処理部１０８から転送された濃度データ（画像データ）に画像処理を施す。

なお、画像形成装置１００は、リーダ部Ａにより読み取られた画像データの他、電話回線、あるいは、ネットワークを介して受信部（不図示）に受信された画像データに基づいて画像を形成する。

（フォトセンサ）
画像形成部Ｐは、感光ドラム１が回転する回転方向において現像装置４の下流にフォトセンサ１２を有する。フォトセンサ１２は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部１２ａと、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部１２ｂとを有する。受光部１２ｂは、発光部１２ａから照射され、感光ドラム１、又は、感光ドラム１上に形成された測定用画像からの反射光を受光した場合、前記受光された反射光の強度に応じた信号を制御部１１０へ出力する。受光部１２ｂは受光した光（反射光）の強度に応じた電圧値を出力する。なお、フォトセンサ１２は、受光部１２ｂが正反射光のみを受光する構成とした。ここで、感光ドラム１は測定用画像を担持する像担持体として機能する。

図３に示すように、フォトセンサ１２の受光部１２ｂから出力された信号は、制御部１１０に設けられたＡ／Ｄ変換回路１１４により、８ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、制御部１１０に設けられる濃度変換回路１１５によって濃度データに変換される。なお、濃度変換回路１１５は、フォトセンサ１２の出力信号から各色の濃度信号に変換する各色専用のテーブル１１５ａが予め記憶されている。これにより、ＣＰＵ１１１は、各色の測定用画像の濃度を検知できる。

感光ドラム１上に形成した測定用画像の画像濃度を面積階調により段階的に変えた場合、フォトセンサ１２の出力信号は測定用画像の濃度に応じて変化する。トナーが感光ドラム１に付着していない場合、フォトセンサ１２の出力信号は５Ｖであり、デジタル信号値が２５５レベルである。感光ドラム１上に形成された測定用画像の濃度が増加するほどフォトセンサ１２の出力信号の値が低下し、変換されたデジタル信号値が低下する。

（測定用画像）
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの各々は、複数の画像データに対応した画像を連続して形成する場合、所定ページ数の画像が形成される毎に測定用画像を形成する。

制御部１１０は、連続画像形成中、１００ページ毎に、画像と画像とに挟まれた非画像領域（画像間隔）に測定用画像を形成させる。図４（ａ）は、感光ドラム１上に形成された測定用画像Ｑであり、図４（ｂ）は感光ドラム１上に形成された測定用画像Ｒである。

制御部１１０は、露光装置３を制御して測定用画像Ｑに対応した静電潜像を感光ドラム１に形成させ、現像装置４に前記静電潜像を現像させて測定用画像Ｑを形成する。

制御部１１０は後に示す画像濃度制御を実行して、フォトセンサ１２による測定用画像Ｑの測定結果に基づいて、測定用画像Ｑの各々の濃度が当該測定用画像Ｑ毎に予め設定された目標濃度となるように階調補正テーブル（γＬＵＴ）が補正される。

プリンタ制御部１０９には、予め決められた信号レベルの画像信号（測定用画像信号）を発生するパターンジェネレータ１９２が設けられている。パターンジェネレータ１９２から出力された測定用画像信号は、γ補正回路によって変換された後、パルス幅変調回路１９１に入力され、測定用画像信号に対応したレーザー駆動信号に変換される。測定用画像信号は測定用画像データに相当する。

制御部１１０は、測定用画像に対応したレーザー駆動信号に基づいて、露光装置３の半導体レーザーを制御し、露光装置３に感光ドラム１を露光させる。現像装置４は、感光ドラム１上の測定用画像に対応した静電潜像を現像する。これによって、感光ドラム１に測定用画像が形成される。

（トナー強制吐き出し制御）
画像形成部Ｐは、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が目標量より高くなった場合、現像剤を排出するためのパターン画像を感光ドラム１に形成し、現像装置４内の現像剤の量を減少させている。これにより、現像装置４に収容された現像剤の帯電量を低下させる。なお、画像形成部Ｐは現像剤を排出するためのパターン画像を形成すると共に、現像装置４に低帯電量の現像剤を補給することによって、現像装置４に収容された全ての現像剤の帯電量をさらに低下させることができる。

制御部１１０は、所定ページ分（例えば、１０００ページ）の画像を形成する度に画像データに基づいて現像剤の消費量を算出する。画像データに基づいて算出された所定ページ毎の現像剤の消費量が所定量よりも少ない場合、現像装置４内の現像剤が高帯電量になっていると判定される。一方、画像データに基づいて算出された消費量が前記所定量よりも多い場合には現像装置４にトナーが補給されていると予測されるので、現像装置４内の現像剤が高帯電量になっていないと判定される。制御部１１０は、現像部からの現像剤の消費量を決定する決定部として機能する。制御部１１０は、前記算出された消費量が所定量よりも少ない場合、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が目標量より高いと判定する。

現像装置４に収容された現像剤の帯電量が目標量より高い場合、制御部１１０は、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が目標量に制御されるように、画像形成部Ｐに現像剤を排出するためのパターン画像を形成させて現像装置４内の現像剤を排出させる。現像装置４に収容された現像剤の容量が低下するので、現像装置４に新たに現像剤を補給できる。制御部１１０は、補給ユニットから現像装置４に新たに現像剤を補給し、現像装置４に収容された現像剤の帯電量を目標量に制御する。

次に、現像剤を排出するためのパターン画像を現像し、当該パターン画像をクリーニング装置８に清掃させることによって現像器内のトナーを排出するトナー強制吐き出し制御について説明する。制御部１１０は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫのいずれか１つがトナー強制吐き出し制御を実施する条件を満たした場合、全ての画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫによる画像形成動作の実行を停止させ、現像剤を排出するためのパターン画像を形成させる。

制御部１１０は、画像形成動作が開始されると、図２のビデオカウンタ２２０により１ページ毎に各色のビデオカウント値Ｖ（Ｙ）、Ｖ（Ｍ）、Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｋ）を算出する。ビデオカウンタ２２０は、画像データに含まれる１画素毎の画像信号値を積算し、当該積算値を画像サイズによって除算した値をビデオカウント値として記憶する。例えば、ある１色についてＡ４サイズの記録材の片面にベタ画像（印字率１００％）が印刷された場合、ビデオカウント値は１００となる。

制御部１１０は、印刷ページ数が１０００ページに達した場合、１０００ページ分のビデオカウント値Ｖ（Ｙ）、Ｖ（Ｍ）、Ｖ（Ｃ）、Ｖ（Ｋ）を色成分毎に積算し、色成分毎のビデオカウント値の平均値Ｖｔを算出する。式（１）は、ある１色成分のビデオカウント値の平均値を算出する式である。そして、制御部１１０は、ビデオカウント値の平均値が閾値Ｖｔｈよりも小さければ、トナー強制吐き出し制御を実行する。
Ｖｔ＝ΣＶｎ／１０００ ただし、ｎ＝１〜１０００ ・・・（１）

本実施形態においては、閾値Ｖｔｈを例えば１とした。これは、印字率１％の画像が１０００ページ分印刷した場合、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が、所望の濃度の画像を形成可能な帯電量の目標量となることを意味する。つまり、ビデオカウント値Ｖｔが１より小さい場合、画像形成部Ｐは、階調補正テーブルを補正しても所望の濃度の画像が形成できない状態となる。閾値Ｖｔｈは予め実験により決定すればよい。

トナー吐き出し制御が実施される場合、制御部１１０は一次転写バイアスに、リーダ部Ａ、又は、外部ＰＣ等から転送された画像データに基づく画像を形成する時とは逆極性の転写バイアスを印加する。これにより、現像剤を排出するためのパターン画像は感光ドラム１から中間転写ベルト６に転写されない。

制御部１１０は、ビデオカウント値Ｖｔと排出量との関係を示すテーブルを参照し、ビデオカウンタ２２０により演算されたビデオカウント値Ｖｔに応じた現像剤の排出量を決定する。ビデオカウント値Ｖｔと排出量との関係を示すテーブルは、実験により決定されており、予めＲＯＭ１１３に記憶されている。そして、制御部１１０は、画像形成部Ｐを制御し、前記決定された排出量に基づいて現像剤を排出するためのパターン画像を形成する。感光ドラム１上に形成されたパターン画像は、クリーニング装置８に回収される。そして、吐き出し動作が終了すると一次転写バイアスを正極性のバイアスに制御し、残りの印刷ページの画像の形成を再開する。

なお、現像剤を排出するためのパターン画像は、トナー強制吐き出し制御を実施することによるダウンタイムを最小限に抑えるため、感光体ドラム１の長手方向の全面に広がるベタ画像であることが望ましい。

（画像濃度制御）
本実施例における画像濃度制御について図５に基づいて説明する。ＣＰＵ１１１はＲＯＭ１１３に記憶されたプログラムに従って、図５の画像濃度制御を実行する。

なお、画像濃度制御については、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫとも同様の処理が行われるので画像形成部毎の説明は省略する。

画像濃度制御は、複数の画像を連続して形成している間に実施される。ＣＰＵ１１１は、１ページの画像を形成する度に印刷ページ数を計数するカウンタ（不図示）の値を１増加させる。ＣＰＵ１１１は、印刷ページ数が１００ページに達したか否かを判定する（Ｓ２０１）。ＣＰＵ１１１は、カウンタの値が１００に達した場合、印刷ページが１００ページに達したと判定する。ここで、印刷ページ数が１００ページに達していなければ画像濃度制御は実行されない。

一方、印刷ページ数が１００ページに達した場合、ＣＰＵ１１１は画像形成部Ｐを制御し、感光ドラム１に５階調分の測定用画像を有するテストパターンＱを形成させる（Ｓ２０３）。テストパターンＱを形成する際の光ビームの発光強度は、画像形成装置１００に設けられた環境センサにより測定された温度や湿度などの環境条件に基づいて決定される。また、テストパターンＱに含まれる測定用画像は、γ補正回路２０９により測定用画像データが現在の階調補正テーブルを用いて補正され、当該補正された画像データに基づいて形成される。なお、テストパターンＱには８ｂｉｔの画像信号の内、最大値（信号レベルが２５５）に対応した測定用画像が含まれる。

次いで、ＣＰＵ１１１は、フォトセンサ１２により感光体ドラム１上に形成されたテストパターンＱの濃度を測定する（Ｓ２０４）。ＣＰＵ１１１はステップＳ２０４により測定された各測定用画像の測定結果を線形補間する（Ｓ２０５）。

図６は、画像信号の信号レベルとフォトセンサ１２により測定された測定用画像Ｑの濃度との関係を示した図である。実線は画像信号の入力信号レベル毎に予め設定された目標濃度を示す。図６において、濃度ターゲットは後述の自動階調補正制御が実施されることによって決定され、ＲＡＭ１１２に保存される。

そして、ＣＰＵ１１１は、測定結果と目標濃度との差、及び、フィードバック率を用いて予測濃度値を算出する。予測濃度値は式（２）によって算出される。
予測濃度値＝（Ｙｉ´−Ｙｉ）×（１−フィードバック率／１００）＋Ｙｉ ・・・（２）
Ｙｉ´は画像信号の信号レベルがｉのときの目標濃度、Ｙｉは信号レベルｉにより形成された測定用画像の測定結果である。

さらに、フィードバック率は、測定濃度を目標濃度に対してどの程度補正するかを表す補正係数である。測定濃度を目標濃度に変換する場合、フィードバック率が１００％となる。画像濃度制御は、画像形成部Ｐが連続して画像を形成している間に階調補正テーブル（ＬＵＴ）が補正される。そのため、階調補正テーブル（ＬＵＴ）の補正量が増大すると、画像濃度制御が実施される前に形成された画像と、画像濃度制御が実施された後に形成された画像との濃度の変化を低減させる必要がある。そのため、フィードバック率を１００％未満に設定する。本実施形態では、画像濃度制御が実施された際のフィードバック率が、例えば、３０％に設定される。

図５のフローチャートの説明に戻る。ＣＰＵ１１１は、予測濃度値と目標濃度値とを用いて、適正な濃度となるように濃度ターゲットに対して逆変換演算を行い（Ｓ２０６）、逆変換テーブルを作成する（Ｓ２０７）。ＣＰＵ１１１は、逆変換テーブルと画像濃度制御前の階調補正テーブル（ＬＵＴ）を用いて、階調補正テーブル（ＬＵＴ）を更新する（Ｓ２０８）。

階調補正テーブルは、更新前の階調補正テーブルの変換後の値を、逆変換テーブルの対応する変換前の値を特定し、当該特定された値の変換後の値と入れ替えればよい。階調補正テーブルにおいて信号レベルが８０の画像信号を１００に変換し、逆変換テーブルにおいて信号レベルが１００の画像信号を１０５に変換する場合、更新後の階調補正テーブルは信号レベルが８０の画像信号を信号レベルが１０５の画像信号に変換する。なお、実測データの無い信号レベルは、実測データのある信号レベルから線形補間することによって決定すればよい。

ＣＰＵ１１１は、更新された階調補正テーブルをγ補正回路のメモリに記憶させ、印刷ページ数を計数するカウンタの値を０に設定して画像濃度制御を終了する。

（自動階調補正制御）
自動階調補正制御のフローを図７に示す。ＣＰＵ１１１はＲＯＭ１１３に記憶されたプログラムに従って、図７の自動階調補正を実行する。自動階調補正が実行されると、ＣＰＵ１１１は、色成分毎に、画像信号の最大値（２５５）に対応する画像パターンを、光ビームのレーザパワーを切り替えながら紙上に形成する（Ｓ１０３）。図８は、光ビームのレーザパワーを１０段階に切り替えて紙上に形成された画像パターンを示す。

ユーザーは、画像パターンが形成された記録材Ｐ（テストチャート）をリーダ部Ａに読み取らせる。ＣＰＵ１１１は、テストチャートがリーダ部Ａに読み取られると、各画像パターンの濃度情報を取得する（Ｓ１０４）。

ＣＰＵ１１１は、取得された濃度情報に基づいてプロセス条件を決定する（Ｓ１０５）。ここで、プロセス条件とは、帯電バイアス、現像バイアス、光ビームのレーザーパワー（光強度）である。本実施形態では、プロセス条件として光ビームのレーザーパワー（光強度）を決定する。

図９は、画像形成部ＰＹによりレーザパワーを切り替えて形成された画像パターンの濃度を測定した結果である。横軸が露光量（レーザパワー）であり、縦軸が濃度を測定した結果である。ＣＰＵ１１１は、各測定値を線形補間し、最大濃度として設定された濃度値となるレーザパワー（設定露光量）を決定する。

ＣＰＵ１１１は、レーザパワーが決定された後、階調補正テーブルを生成する。図１０は、階調補正テーブルを生成するために記録材Ｐに形成された６４階調からなる画像パターンである。

図７のフローチャートの説明に戻る。ＣＰＵ１１１は、画像形成部Ｐを制御し、記録材Ｐに画像パターン（図１０）を形成させて排紙する（Ｓ１０６）。そして、レーザパワーを決定するために形成されたテストチャートと同様に、ユーザが、画像パターン（図１０）が形成された記録材Ｐをリーダ部Ａに読み取らせるまで待機する（Ｓ１０７）。

ＣＰＵ１１１は、リーダ部Ａにより画像パターン（図１０）が形成された記録材Ｐが読み取られた結果に基づいて、画像信号の信号レベル毎の濃度を示すγ特性を取得する。ＣＰＵ１１１は、γ特性と予めＲＯＭ１１３に記憶された階調ターゲットを用いて階調補正テーブルを生成する（Ｓ１０８）。画像形成装置は、ステップＳ１０８において生成した階調補正テーブルを用いることによって、記録材Ｐに形成される画像の濃度が所望の濃度になる。

次いで、画像濃度制御において用いられる目標濃度を決定する。ＣＰＵ１１１は、階調補正テーブルを用いて測定用画像データを補正し、当該補正された画像データに基づいて、図４（ｂ）に示す１０階調の測定用画像を含むテストパターンＲを感光ドラム１上に形成する（Ｓ１０９）。テストパターンＲには、テストパターンＱと同じ画像信号を用いて形成された測定用画像が含まれる。

ＣＰＵ１１１は、フォトセンサ１２によりテストパターンＲを測定させ（Ｓ１１０）、テストパターンＲの測定結果を目標濃度としてＲＡＭ１１２に格納する（Ｓ１１１）。そして、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１０８において生成された階調補正テーブルをＲＡＭ１１２に記憶し（Ｓ１１２）、自動階調補正制御を終了する。なお、ステップＳ１１２においてＲＡＭ１１２に格納された階調補正テーブルは、前述の画像濃度制御においてテストパターンＱを形成する際に用いられる。

（階調補正テーブルの作成）
ＣＰＵ１１１は、トナー強制吐き出し制御を実施する前後において、画像形成部Ｐにより形成される画像の濃度を所望の濃度に制御するために、トナー吐き出しを実施した際に画像濃度制御Ａを行う。画像濃度制御Ａにおいてフィードバック率は３０％に設定されている。

トナー強制吐き出し制御が実施された後に実施される画像濃度制御Ｂにおけるフィードバック率は、図５に示した、印刷ページが１００ページに達する度に実施される画像濃度制御Ａにおけるフィードバック率よりも高い。これは、トナー強制吐き出し制御が実施された後、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が目標量に制御されているにも拘わらず、高帯電量に適した変換条件が設定されているからである。

具体的には、トナー強制吐き出し制御が実施された後、現像装置４に収容されたトナーの量が減少するので補給ユニットから現像装置４にトナーが補給される。現像装置４に低帯電量の現像剤が補給されるので、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が目標量に制御される。しかしながら、階調補正テーブルは、高帯電量の現像剤に適したデータを保持しているので、現在の階調補正テーブルを用いて画像データを変換しても、所望の濃度の画像を形成できない。つまり、画像の濃度を濃くするような階調補正テーブルが設定されているので、形成される画像の濃度は所望の濃度よりも濃くなる。

そこで、トナー強制吐き出し制御が実施された場合、ＣＰＵ１１１は、補給ユニットから現像装置４にトナーを補給させた後、フィードバック率を１００％とした画像濃度制御Ｂ実施される。

ここで、例えば、ある一定環境で低印字率（本実施例では印字率０．５％）の画像が５０００ページ分連続して形成された場合の濃度推移を図１１に示す。図１１において、画像形成装置１００は、トナー強制吐き出し制御が実施された後、画像濃度制御Ａ（フィードバック率が３０％）が実施される。

図１１によれば、出力枚数が１０００枚に到達したところでトナー強制吐き出し制御が実施される。トナー強制吐き出し制御が実施されると共に、補給ユニットから現像装置４に現像剤が補給されるので、現像装置４に収容された現像剤の帯電量が変化する。このとき、現像剤の帯電量は、トナー吐き出し制御が実施される前の帯電量と異なっているので、図１１に示すように、最大信号レベルの画像信号に基づいて形成された画像の濃度が目標濃度（１．３５）よりも高くなってしまう。そのため、トナー強制吐き出し制御を実施すると共に補給ユニットから現像装置４にトナーが補給された場合、図１１に示すように、所望の濃度の画像を形成できる状態となるまでに時間がかかってしまう。例えば、１００ページ分の画像が形成されるまで、最大信号レベルの画像信号に基づいて形成された画像の濃度が目標濃度よりも濃い。

上記問題を解決するために、ＣＰＵ１１１は、トナー強制吐き出し制御を実施した直後に画像濃度制御を実行するだけでなく、この画像濃度制御のフィードバック率を画像濃度制御Ａのフィードバック率よりも高くする。目標濃度と測定濃度との差が同じ場合であっても、画像濃度制御Ｂにより補正された階調補正テーブルを用いて画像信号が補正される量は、画像濃度制御Ａにより補正された階調補正テーブルを用いて画像信号が補正される量よりも少ない。つまり、画像濃度制御Ｂは画像濃度制御Ａよりも、測定濃度を目標濃度に近づけるように補正する。これによって、トナー強制吐き出し制御が実施されると共に現像装置４に現像剤が補給されることによって、現像装置４内のトナーの帯電量が変化した場合であっても画像濃度の変化を低減できる。

ここで、トナー強制吐き出し制御が実施された後に実施される画像濃度制御Ｂとはフィードバック率が異なる画像濃度制御Ａのフィードバック率について説明する。画像濃度制御Ａは印刷ページ数が１００ページに達する度に実施されるので、階調補正テーブルが高頻度で補正されることになる。そのため、フィードバック率を大きく設定すると、高頻度で一気に濃度補正をしてしまうことになる。これによって、１００ページ目の画像の色味と１０１ページ目の画像の色味とが異なってしまう可能性がある。

現像装置４内の現像剤の帯電量は印刷動作に伴って除々に変化しており、濃度変動が小さい場合に高フィードバック率に設定された画像濃度制御Ｂを実施してしまうと、フォトセンサ１２の検知誤差や測定用画像の濃度ムラに対して濃度を補正する可能性がある。そのため、画像濃度制御Ａが実行される毎に濃度が変動してしまい、ｎページ目の画像の濃度とｎ＋１ページ目の画像の濃度とが異なってしまう。

従って、画像濃度制御Ａのフィードバック率は、例えば３０％に設定されており、測定濃度と目標濃度との差に対して３０％分を補正するように、補正テーブルを更新する。

一方、トナー強制吐き出し制御を実行した場合、トナー帯電量が大きく変化するので、画像濃度制御Ｂのフィードバック率が画像濃度制御Ａのフィードバック率と同じでは濃度変動を補正しきれない可能性がある。

従って、トナー強制吐出し制御を実行した後の画像濃度制御Ｂのフィードバック率は画像濃度制御Ａのフィードバック率よりも高く設定されている。画像濃度制御Ｂのフィードバック率は、１００％に設定されており、測定濃度と目標濃度との差を１００％補正するように、補正テーブルを更新する。

トナー強制吐き出し制御と画像濃度制御Ｂとの関係を図１２に基づいて説明する。ＣＰＵ１１１は、印刷ページ数が１０００ページに到達したか否かを判定する（Ｓ３０１）。印刷ページ数が１０００ページに到達した場合、ＣＰＵ１１１は、トナー強制吐き出し制御を実施するか否かを判定する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２においてビデオカウント値Ｖｔが１未満の場合、ＣＰＵ１１１は、トナー強制吐き出し制御を実行し（Ｓ３０３）、画像濃度制御Ｂを実行する（Ｓ３０５〜Ｓ３１０）。

画像濃度制御Ｂが実行されると、ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１２に記憶された階調補正テーブルを用いて測定用画像データを補正し、画像形成部Ｐに、前記補正された測定用画像データに基づくテストパターンＱを感光ドラム１に形成させる（Ｓ３０５）。そして、ＣＰＵ１１１は、フォトセンサ１２を用いてテストパターンＱの濃度を測定し（Ｓ３０６）、各測定用画像の測定結果に基づいて測定結果を線形補間する（Ｓ３０７）。

次に、ＣＰＵ１１１は、予測濃度値と目標濃度値を用いて、適正な濃度になるよう濃度ターゲットに対して逆変換演算を行い（Ｓ３０８）、逆変換テーブルを作成する（Ｓ３０９）。そして、ＣＰＵ１１１は、逆変換テーブルとＲＡＭ１１２に格納された階調補正テーブルとを用いて、階調補正テーブルを補正する（Ｓ３１０）。

図１３は、印字率０．５％の画像を連続５０００ページ形成した場合の、画像濃度の推移を示した図である。図１３において、画像形成装置１００は、トナー強制吐き出し制御が実施された後、画像濃度制御Ｂ（フィードバック率が１００％）が実施される。図１３は、図１１に示したフィードバック率を３０％に固定した場合の濃度推移に比べて、トナー強制吐き出し制御を実施した前後において、画像の濃度の変動が抑制されている。

本実施形態によれば、画像濃度制御Ｂにおけるフィードバック率を画像濃度制御Ａにおけるフィードバック率よりも高くしたので、トナー強制吐き出し制御が実施されてから所望の濃度の画像を形成できるまでの時間を短縮できる。

（第２実施形態）
第１実施形態においてＣＰＵ１１１は、トナー強制吐き出し制御を実行した際に所定のフィードバック率（１００％）を用いて画像濃度制御を実行していた。本実施形態においてＣＰＵ１１１は、画像濃度制御Ｂにおけるフィードバック率をビデオカウント値Ｖｔに応じて変化させる。

これは、平均画像印字率によって現像装置４内のトナーの帯電量の変化量が異なるからである。現像装置４内のトナーの帯電量の変動に応じてフィードバック率を設定することによって、トナー強制吐き出し制御が実施される前に形成された画像の濃度と、トナー強制吐き出し制御が実施された後に形成された画像の濃度との差を低減できる。

フィードバック率は、例えば表１に示すように、ビデオカウント値Ｖｔとフィードバック率との対応関係を示すデータに基づいて決定される。ビデオカウント値Ｖｔとフィードバック率との対応関係を示すデータは、実験により決定され、予めＲＯＭ１１３に格納されている。ここで、ＣＰＵ１１１は、ビデオカウント値Ｖｔとフィードバック率との対応関係を示すデータを用いて、補正係数を変更する変更手段として機能する。

図１４は、印字率０．８％の画像を連続５０００ページ形成した場合の、画像濃度の推移を示した図である。図１４は、図１１や図１３の濃度推移に比べて、トナー強制吐き出し制御を実施した前後において、画像の濃度の変動がさらに抑制されている。なお、フィードバック率は６０％に設定されている。また、図１４は、図１３に現れた濃度段差が抑制され、画像の濃度が安定して推移している。

本実施形態によればＣＰＵ１１１がフィードバック率を平均印字率に応じて設定するので、制御誤差を抑制すると共に、トナー帯電量の変化に対応した最適な階調補正を実行することが可能となる。

本実施形態によれば、トナー強制吐き出し制御が実施された後、所定ページ毎に実施される画像濃度制御Ａよりもフィードバック率がよりも高い画像濃度制御Ｂが実施されるので、現像剤の帯電量に適した階調補正テーブルに速やかに制御できる。

また、第１及び第２の実施形態において、フォトセンサ１２は感光ドラム１上に形成された測定用画像の濃度を測定する構成としたが、中間転写ベルト６上に形成された測定用画像の濃度を測定する構成としてもよい。

また、第１及び第２の実施形態において、現像剤を排出するためのパターン画像はクリーニング装置８に清掃される構成としたが、当該パターン画像はクリーニング装置６８に清掃される構成としてもよい。

また、第１及び第２の実施形態において、テストパターンＱが５階調分形成され、テストパターンＲが１０階調分形成される構成としたが、測定用画像の数は上記数に限定されない。測定用画像の数は適宜決定すればよい。

ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ 画像形成部
Ｑ 測定用画像
１２ フォトセンサ
１１１ ＣＰＵ
２０９ γ補正回路

Claims (5)

1. 階調補正条件に基づいて画像データを変換する変換手段と、
   像担持体と、現像剤を収容した現像器とを有し、前記変換された画像データに基づき前記現像器内の現像剤を用いて前記像担持体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により前記像担持体上に形成された測定用画像を測定する測定手段と、
   前記画像形成手段を制御して第１測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記第１測定用画像を測定させ、前記測定手段による前記第１測定用画像の測定結果と第１フィードバック率とに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、
   前記現像器に収容された前記現像剤の帯電量を調整する調整処理を実行する制御手段と、を有し、
   前記生成手段は、前記制御手段が前記調整処理を実行した後に、前記画像形成手段を制御して第２測定用画像を形成させ、前記測定手段を制御して前記第２測定用画像を測定させ、前記測定手段による前記第２測定用画像の測定結果と前記第１フィードバック率と異なる第２フィードバック率とに基づいて前記階調補正条件を生成し、
   前記第２フィードバック率を用いて生成された階調補正条件に基づいて前記画像形成手段により形成される画像の階調特性と目標階調特性との差は、前記第１フィードバック率を用いて生成された階調補正条件に基づいて前記画像形成手段により形成される画像の階調特性と目標階調特性との差より小さいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記調整処理において、前記画像形成手段を制御してパターン画像を形成させ、前記現像器へ新たに現像剤を補給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. 前記制御手段は、前記画像データに基づいて前記調整処理を実行するか否かを制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記パターン画像を前記記録材に形成しないことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記生成手段は、前記画像形成手段の画像形成枚数が所定枚数に達した場合、前記画像形成手段を制御して前記第１測定用画像を形成させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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