JP2004240204A - 画像制御方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【目的】より精度良く、且つ、より頻繁に行える画像安定化制御によって画像安定化を図ることができる画像制御方法を提供すること。
【構成】第１の制御系による画像制御終了した時点で、像担持体上に少なくとも１つ以上の画像パターンＢを形成し、形成された画像パターンＢの画像情報を光学検出手段により読み取り、その画像情報を基準とし、通常画像形成中に、前記画像パターンＢを前記像担持体上の非画像形成領域に形成し、形成された画像パターンＢを前記光学検出手段によって読み取り、その読み取った画像情報と基準画像情報との差異に基づいて第１の制御系による画像制御により補正した画像形成条件を更に補正する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機、レーザービームプリンタ等において画像を形成する際の画像制御方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置の画像処理特性を調整する方法（画像制御方法）として、次のような手法が知られている。
【０００３】
先ず、画像形成装置を起動して、そのウォームアップ動作の終了後に、特定パターンを感光ドラム等の像担持体上に形成する。そして、その形成されたパターンの濃度を読み取り、その読み取った濃度値に基づいて、γ補正回路等の画像形成条件を決定する回路の動作を変更することにより、形成される画像の品質を安定させている。
更に、環境条件の変動により、その階調特性が変化した場合にも、再度特定パターンを像担持体上に形成して読み取り、再びγ補正回路等の画像形成条件を決定する回路にフィードバックすることにより、その環境条件の変動量に応じて画像品質を安定させることができる。
又、画像形成装置が長期に亘って使用された場合、像担持体上のパターンを読み取った濃度と実際にプリントアウトされた画像の濃度が一致しなくなるケースが生じてくる。そのため、記録材上に特定パターンを形成し、その濃度値によって画像形成条件を補正する方法も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、制御に時間と手間が掛かるため、頻繁に制御を起動することができず、刻々と変化する画像特性に対して十分に品質を安定化しているとは言えなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、より精度良く、且つ、より頻繁に行える画像安定化制御によって画像安定化を図ることができる画像制御方法及び画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体と、像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材に転写された画像を該記録材に定着する定着手段と、前記像担持体上の画像の画像情報を検出する光学検出手段と、前記記録材に定着された画像の画像情報を読み取る読み取り手段と、画像形成条件を調整する調整手段とを有し、通常画像形成時とは異なるシーケンスにおいて画像特性を判断するための少なくとも１つ以上の画像パターンＡを前記記録材上に形成し、形成された画像パターンＡを前記読み取り手段によって読み取り、その読み取った画像情報に基づいて画像形成条件を制御する画像制御方法を有する画像形成装置において、前記画像制御終了した時点で、前記像担持体上に少なくとも１ つ以上の画像パターンＢを形成し、形成された画像パターンＢの画像情報を前記光学検出手段により読み取り、その画像情報を基準とし、通常画像形成中に、前記画像パターンＢを前記像担持体上の非画像形成領域に形成し、形成された画像パターンＢを前記光学検出手段によって読み取り、その読み取った画像情報と基準画像情報との差異に基づいて画像形成条件を制御することを特徴とする。
この場合、前記通常画像形成中に形成する画像パターンＢより読み取った画像情報に基づき、前記通常画像形成時とは異なるシーケンスにおいて形成する少なくとも１つ以上の画像パターンＡの画像情報を推測し、それらの画像情報に基づき、通常画像形成中に前記通常画像形成時とは異なるシーケンスでの画像形成条件の制御と同様な画像形成条件の制御を行うことができる。
又、前記像形成手段で形成される画像信号を前記補正情報に応じて変換した画像信号とすることができる。
又、像担持体と、該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材に転写された画像を該記録材に定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、上述の画像制御方法によって画像濃度調整及び画像階調調整を行うことができる。
この場合、前記像担持体を、表面に感光層を有するドラム状の感光ドラム、又は表面に感光層を有するシート状の感光シート、或は表面に感光層を有するベルト状の感光ベルト、又は前記感光体上からトナー像を転写される転写体、或は前記感光体上からトナー像を転写される中間転写体とすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【０００８】
＜実施の形態１＞
図１に本実施例の構成図を示す。
フルカラーの画像形成方法について、説明する。
原稿台ガラス１０２上に、置かれた原稿１０１は光源１０３によって照射され光学系１０４を介してＣＣＤセンサー１０５に結像される。ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配列されたレッド、グリーン、ブルーのＣＣＤラインセンサー群により、ラインセンサー毎にレッド、グリーン、ブルーの色成分信号を生成する。これらの読み取り光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより、原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。
又、原稿台ガラス１０２上には、原稿の位置を突き当てて、原稿の斜め置かれを防ぐ突き当て部材１０７と、その原稿台ガラス面に、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定するためと、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が配置してある。
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にて画像処理された後、プリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部１０９で画像処理される。
次に、画像処理部１０８について説明する。
図２は本実施の形態に係るリーダー部Ａの画像処理部１０８における画像信号の流れを示すブロック図である。
【０００９】
図２に示すように、ＣＣＤセンサ１０５より出力される画像信号は、アナログ信号処理部２０１に入力され、そこでゲイン調整、オフセット調整をされた後、Ａ／Ｄコンバータ２０２で、各色信号毎に８ｂｉｔのデジタル画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。その後、シェーディング補正部２０３に入力され、色ごとに基準白色板１０６の読み取り信号を用いた公知のシェーディング補正が施される。
クロック発生部２１１は、１画素単位のクロックを発生する。又、主走査アドレスカウンタ２１２では、クロック発生部２１１からのクロックを計数し、１ラインの画素アドレス出力を生成する。そして、デコーダ２１３は、主走査アドレスカウンタ２１２からの主走査アドレスをデコードして、シフトパルスやリセットパルス等のライン単位のＣＣＤ駆動信号や、ＣＣＤからの１ライン読み取り信号中の有効領域を表すＶＥ信号、ライン同期信号ＨＳＹＮＣを生成する。なお、主走査アドレスカウンタ２１２はＨＳＹＮＣ信号でクリアされ、次のラインの主走査アドレスの計数を開始する。
ＣＣＤセンサ１０５の各ラインセンサーは、相互に所定の距離を隔てて配置されているため、図２のラインディレイ回路２０４において、副走査方向の空間的ずれを補正する。具体的には、Ｂ信号に対して副走査方向で、Ｒ、Ｇの各信号を副走査方向にライン遅延させてＢ信号に合わせる。
入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサのＲ、Ｇ、Ｂのフィルタの分光特性で決まる読み取り色空間を、ＮＴＳＣの標準色空間に変換する部分であり、次式のようなマトリックス演算を行う。
光量／濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６はルックアップテーブルＲＯＭにより構成され、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４の輝度信号がＣ０、Ｍ０、Ｙ０の濃度信号に変換される。ライン遅延メモリ２０７は、不図示の黒文字判定部で、Ｒ４、Ｇ４、Ｂ４信号から生成されるＵＣＲ、ＦＩＬＴＥＲ、ＳＥＮ等の判定信号までのライン遅延分だけ、Ｃ０、Ｍ０、Ｙ０の画像信号を遅延させる。
マスキング及びＵＣＲ回路２０８は、入力されたＹ１、Ｍ１、Ｃ１の３原色信号により黒信号（Ｂｋ）を抽出し、更に、プリンタ部Ｂでの記録色材の色濁りを補正する演算を施して、Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｂｋ２の信号を各読み取り動作の度に順次、所定のビット幅（８ｂｉｔ）で出力する。
γ補正回路２０９は、リーダー部Ａにおいて、プリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく濃度補正を行う。また、空間フィルタ処理部（出力フィルタ）２１０は、エッジ強調又はスムージング処理を行う。
このように処理されたＭ４、Ｃ４、Ｙ４、Ｂｋ４の面順次の画像信号は、プリンタ制御部１０９に送られ、プリンタ部ＢでＰＷＭによる濃度記録が行われる。
また、２１４はリーダー部内の制御を行うＣＰＵ、２１５はＲＡＭ、２１６はＲＯＭである。２１７は操作部であり、表示器２１８を有する。
図３は図２に示す画像処理部１０８における各制御信号のタイミングを示す図である。
【００１０】
図３において、ＶＳＹＮＣ信号は、副走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において、画像読み取り（スキャン）を行って、順次、（Ｃ）、（Ｍ）、（Ｙ）、（Ｂｋ）の出力信号を形成する。又、ＶＥ信号は、主走査方向の画像有効区間信号であり、論理“１”の区間において主走査開始位置のタイミングを取り、主にライン遅延のライン計数制御に用いられる。そして、ＣＬＯＣＫ信号は画素同期信号であり、“０”→“１”の立ち上がりタイミングで画像データを転送するのに用いられる。
次に、プリンタ部Ｂの説明を行う。
図１において、感光ドラム４は、１次帯電器８により一様に帯電される。
画像データは、プリンタ画像処理部１０９に含まれるレーザードライバ及びレーザー光源１１０を介してレーザー光に変換され、そのレーザー光はポリゴンミラー１及びミラー２により反射され、一様に帯電された感光体ドラム４上に照射される。
レーザー光の走査により潜像が形成された感光ドラム４は、図中に示す矢印の方向に回転する。すると、現像器３により各色ごとの現像が順次なされる。
本実施の形態では、現像方式として、２成分系を用いており、感光体ドラム４の周りには、各色の現像器３が上流よりブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の順で配置され、画像信号に応じた現像器が、その感光ドラム上に作られた潜像領域を現像するタイミングで、現像動作を行うようになっている。
一方、転写紙６は転写ドラム５に巻き付けられてＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの順番に１回ずつ回転し、計４回回転して各色のトナー画像が転写紙６上に多重に転写される。
転写が終了すると、転写紙６を転写ドラム５から分離し、定着ローラ対７によってトナー画像が定着され、フルカラー画像プリントが完成する。
又、感光ドラム４の現像器３の上流側に表面電位センサー１２を配置している。
又、感光体ドラム４上の転写残トナーをクリーニングするためのクリーナー９と、後述する感光体ドラム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ＬＥＤ光源１０とフォトダイオード１１を設けている。
図４は本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
プリンタ画像処理部１０９は、ＣＰＵ２８及びＲＯＭ３０とＲＡＭ３２、テストパターン記憶部３１、濃度換算回路４２及びＬＵＴ２５より成り立ち、リーダ部Ａ、プリンタエンジン部１００と通信できるようになっている。
プリンタエンジン部１００において、感光体ドラム４の周りに配置されているＬＥＤ１０とフォトダイオード１１から成る光学読み取り装置４０、１次帯電器８、レーザー１０１、表面電位センサ１２、現像器３を制御している。
又、機内の空気中の水分量を測定する環境センサー２１３が備えられている。
表面電子センサ１２は、現像器３より上流側に設けられており、１次帯電器８のグリッド電位、現像器３の現像バイアスは後述のようにＣＰＵ２８により制御される。
図５は本実施の形態による階調画像を得る画像信号処理回路を示す。
画像の輝度信号がＣＣＤ１０５で得られ、リーダ画像処理部１０８において面順次の画像信号に変換される。この画像信号は、初期設定時のプリンタのγ特性が入力された画像信号によって表される、原画像の濃度と出力画像の濃度が一致するように、ＬＵＴ２５（γＬＵＴ）にて濃度特性が変換される。
図６に階調が再現される様子を４限チャートで示す。
第Ｉ象限は、原稿濃度を濃度信号に変換するリーダ部Ａの読み取り特性を示し、第ＩＩ象限は濃度信号をレーザー出力信号に変換するためのＬＵＴ２５の変換特性を示し、第ＩＩＩ象限はレーザー出力信号から出力濃度に変換するプリンタ部Ｂの記録特性を示し、第ＩＶ象限は原稿濃度から出力濃度の関係を示すこの画像形成装置のトータルの階調再現特性を示している。
階調数は８ｂｉｔのデジタル信号で処理しているので、２５６階調である。
この画像形成装置では、第ＩＶ象限の階調特性をリニアにするために、第ＩＩＩ象限のプリンタ特性がリニアでない分を第ＩＶ象限のＬＵＴ２５によって補正している。
ＬＵＴ２５は後に述べる演算結果により生成される。
ＬＵＴ２５にて濃度変換された後、パルス巾変調（ＰＷＭ）回路２６により信号がドット巾に対応した信号に変換され、レーザーのＯＮ／ＯＦＦを制御するレーザードライバ２７に送られる。
本実施の形態では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの全色とも、パルス巾変調処理による階調再現方法を用いた。
そして、レーザ１１０の走査により感光体ドラム４上にはドット面積の変化により、所定の階調特性を有する潜像が形成され、現像、転写、定着という過程を経て階調画像が再生される。
（第１の制御系：リーダ／プリンタの双方を含む系の階調制御）
次に、記録材上に画像パターンを形成する通常画像形成時とは異なるシーケンスでの画像制御として、リーダ部Ａとプリンタ部Ｂの双方を含む系の画像再現特性の安定化に関する第１の制御系について説明する。
【００１１】
先ず、リーダー部Ａを用いてプリンタ部Ｂのキャリブレーションについて、図７のフロー図を用いて説明する。このフローは、リーダー部Ａを制御するＣＰＵ２１４とプリンタ部Ｂを制御するＣＰＵ２８により実現される。
【００１２】
操作部２１７上に設けられた自動階調補正というモード設定ボタンを押すことで、本制御がスタートする。尚、本実施の形態では、表示器２１８は図８〜図１０に示すようなプシュセンサー付きの液晶操作パネル（タッチパネルディスプレイ）で構成されている。
【００１３】
Ｓ５１において、表示器２１８上にテストプリント１のプリントスタートボタン８１が現れ（図８（ａ））、それを押すことで図１１に示すテストプリント１の画像がプリンタ部Ｂによりプリントアウトされる。このとき、テストプリント１を形成するための用紙の有無をＣＰＵ２１４が判断し、無い場合は図８（ｂ）に示すような警告表示を行う。
【００１４】
このテストプリント１の形成時には、コントラスト電位（後述する）は、環境に応じた標準状態のものを初期値として登録しおき、これを用いる。
【００１５】
又、本実施の形態に用いた画像形成装置は、複数の用紙カセットを備え、Ｂ４、Ａ３、Ａ４、Ｂ５等複数種の用紙サイズが選択可能となっている。
【００１６】
しかし、この制御で使用するプリント用紙は、後の読み取り作業時に、縦置き、横置きの間違えによるエラーを避けるために、一般で言われているラージサイズ紙を用いている。即ち、Ｂ４、Ａ３、１１×１７、ＬＧＲを用いるように、設定されている。
【００１７】
図１１のテストパターン１には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ４色分の中間階調濃度による帯状のパターン６１を形成する。このパターン６１を目視で検査することにより、スジ状の異常画像、濃度ムラ、色ムラが無いことを確認する。このパターンはスラスト方向に、パッチパターン６２及び階調パターン７１，７２（図１２）をカバーするようにＣＣＤセンサー１０５の主走査方向のサイズが設定されている。
【００１８】
異常が認められる場合には、再度テストプリント１のプリントを行い、再度異常が認められた場合にはサービスマンコールとする。尚、この帯パターン６１をリーダー部Ａで読み取り、そのスラスト方向の濃度情報により、以後の制御を行うかどうかの可否判断を自動で下すことも可能である。
【００１９】
一方、パターン６２はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色の最大濃度パッチで、濃度信号値で２５５レベルを用いる。
【００２０】
Ｓ５２では、このテストプリント１の画像を、原稿台ガラス１０２上に図１３のように載せて、図９（ａ）に示される読み取りスタートボタン９１を押す。
このとき、図９（ａ）に示す操作者用のガイダンス表示が現れる。
【００２１】
図１３は原稿台を上部から見た図であり、左上の楔型マークＴが原稿台の原稿突き当て用のマークであり、帯パターン６１が突き当てマークＴ側に来るようにして、尚且つ、表裏を間違えないように、操作パネル上で上述のようなメッセージを表示する（図９（ａ））。このようにすることで、置き間違えによる制御エラーを防ぐようにした。
【００２２】
リーダ部Ａにより、パターン６２を読み取る際に突き当てマークＴから徐々に走査し、一番初めの濃度ギャップ点Ａがパターン６１の角で得られるので、その座標ポイントから、相対座標で、パターン６２の各パッチの位置を割り出してパターン６２の濃度値を読み取る。
【００２３】
読み取り中は図９（ｂ）に示す表示が行われ、テストプリント１の向きや位置が不正確で読み取り不能のときは図９（ｃ）に示すメッセージを表し、操作者が置き直して、読み込みキー９２を押すことにより再度読み取りを行う。
【００２４】
又、別にＬＵＴを用いてＲＧＢの輝度情報からＭＣＹＢｋの濃度情報に変換しても良い。
【００２５】
次に、得られた濃度情報から最大濃度を補正する方法を説明する。
【００２６】
図１５に相対ドラム表面電位と上述の演算により得られた画像濃度の関係を示す。
【００２７】
その時点で用いたコントラスト電位、即ち、現像バイアス電位と１次帯電された後レーザー光を用いて最大レベルを打った時の感光ドラムの表面電位との差が、Ａという設定で得られた最大濃度ＤＡであった場合、最大濃度の濃度域では、相対ドラム表面電位に対して画像濃度が実線Ｌに示すように、リニアに対応することが殆どである。
【００２８】
但し、２成分現像系では、現像器内のトナー濃度が変動して下がってしまった場合、破線Ｎのように、最大濃度の濃度域で非線形特性になってしまう場合もある。
【００２９】
従って、ここでは、最終的な最大濃度の目標値を１．６としているが、０．１のマージンを見込んで、１．７を最大濃度を合わせる制御の目標値に設定して制御量を決定する。
【００３０】
ここでのコントラスト電位Ｂは、次式（３）を用いて求める。
【００３１】
Ｂ＝（Ａ＋Ｋａ）×１．７／ＤＡ … （３）
ここでＫａは、補正係数であり、現像方式の種類によって値を最適化するのが好ましい。
【００３２】
実際には、電子写真方式では、環境によって、コントラスト電位Ａの設定は、環境に応じて変えないと画像濃度が合わず、先に説明した、機内の水分量をモニターする環境センサ３３の出力によって、図１６のように設定を変えている。
【００３３】
従って、コントラスト電位を補正する方法として次式の補正係数Ｖｃｏｎｔ．ｒａｔｅｌを、バックアップされたＲＡＭに保存しておく。
【００３４】
Ｖｃｏｎｔ．ｒａｔｅｌ＝Ｂ／Ａ
画像形成装置が３０分毎に、環境（水分量）の推移をモニターし、その検知結果に基づいてＡの値を決定する度に、Ａ×Ｖｃｏｎｔ．ｒａｔｅｌを算出してコントラスト電位を求める。
【００３５】
コントラスト電位から、グリッド電位と現像バイアス電位を求める方法を簡単に説明する。
【００３６】
図１７にグリッド電位と感光ドラムとの関係を示す。
【００３７】
グリッド電位を−２００Ｖにセットして、レーザー光のレベルを最低にして走査したときの表面電位ＶＬ並びに−レベルを最高にしたときの表面電位ＶＨを表面電位センサ１２で測定する。
【００３８】
同様にグリッド電位を−４００ＶにしたときのＶＬとＶＨを測定する。
【００３９】
−２００Ｖのデータと−４００Ｖのデータを補間、外挿することで、グリッド電位と表面電位との関係を求めることができる。この電位データを求めるための制御を電位測定制御と呼ぶ。
【００４０】
ＶＬから画像上にカブリトナーが付着しないように設定されたＶｂｇ（ここでは１００Ｖに設定）の差を設けて、現像バイアスＶＤＣを設定する。
【００４１】
コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは、現像バイアスＶＤＣとＶＨの差分電圧であり、このＶｃｏｎｔが大ほど、最大濃度が大きく取れるのは上述した通りである。
【００４２】
計算で求めたコントラスト電位Ｂにするためには、図１７の関係より、何ボルトのグリッド電位が必要か、そして何ボルトの現像バイアス電位が必要かは、計算で求めることができる。
【００４３】
図７のＳ５３では最大濃度を最終的な目標値より、０．１高くなるようにコントラスト電位を求め、このコントラスト電位が得られるように、グリッド電位及び現像バイアス電位をＣＰＵ２８がセットする。
【００４４】
Ｓ５４にて求めたコントラスト電位が制御範囲にあるかどうかを判断して、制御範囲から外れている場合には、現像器等に異常があるものと判断して、対応する色の現像器をチェックするように、サービスマンに分かるように、エラーフラグを立てておき、所定のサービスモードでそのエラーフラッグをサービスマンが見られるようにする。
【００４５】
ここでは、そのような異常時には制御範囲ぎりぎりの値にリミッターを掛けて修正制御して（Ｓ５５）、制御は継続させる。
【００４６】
以上のように、Ｓ５３で求めたコントラスト電位になれるように、ＣＰＵ２８によりグリッド電位と現像バイアス電位の設定を行う。
【００４７】
図２８に濃度変換特性図を示す。本実施の形態での最大濃度を最終目標値より高めに設定する最大濃度制御により第ＩＩＩ象限のプリンタ特性図は実線Ｊのようになる。
【００４８】
もし仮に、このような制御を行わないときには、破線Ｈのような１．６に達しないプリンタ特性になる可能性もある。破線Ｈの特性の場合ＬＵＴ２５をどのように設定しても、ＬＵＴ２５は最大濃度を上げる能力は持ち合わせていないので、濃度ＤＨと１．６の間の濃度は再現不可能となる。
【００４９】
実線Ｊのように最大濃度を僅かに超える設定になっていれば、確実に第ＩＶ象限のトータル階調特性で、濃度再現域は保証することができる。
【００５０】
次に、図１０（ａ）のように操作パネル上にテストプリント２の画像のプリントスタートボタン１５０が現れ、それを押すことで図１２のテストプリント２の画像がプリントアウトされる（Ｓ５６）。プリント中は図１０（ｂ）のような表示となる。
【００５１】
テストプリント２は図１２に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色、４列１６行の全部で６４階調分のグラデーションのパッチ群により成り立ち、ここで、６４階調分は、全部で２５６階調あるうちの濃度の低い領域を重点的にレーザー出力レベルを割り当ててあり、高濃度領域は、レーザー出力レベルを間引いてある。このようにすることにより、特にハイライト部における階調特性を良好に調整することができる。
【００５２】
図１２において、７１は解像度２００ｌｐｉ（ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ）のパッチ、７２は４００ｌｐｉ（ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ）のパッチである。各解像度の画像を形成するためには、パルス幅変調回路２６において、処理の対象となっている画像データとの比較に用いられる三角波の周期を複数用意することによって実現できる。
【００５３】
尚、本画像形成装置は、階調画像は２００ｌｐｉの解像度で、文字等の線画像は４００ｌｐｉの解像度で作成している。この２種類の解像度で同一の階調レベルのパターンを出力しているが、解像度の違いで階調特性が大きく異なる場合には、解像度に応じて先の階調レベルを設定するのがより好ましい。又、テストプリント２は、ＬＵＴ２５を作用させずに、パターンジェネレータ２９から発生させる。
【００５４】
図１４はテストプリント２の出力を、原稿台ガラス１０２上に置いたときに上方から見た模式図であり、左上の楔型マークＴが原稿台の原稿つき当て用のマークであり、Ｂｋのパターンが、突き当てマークＴ側に来るようにして、且つ、表裏を間違えないように操作パネル上でメッセージを表示した（図１０（ｃ））。このようにすることで、置き間違えによる制御エラーを防ぐようにした。
【００５５】
リーダー部Ａにてパターンを読み取る際に、突き当てマークＴから徐々に走査し、一番初めの濃度ギャップ点Ｂが得られるので、その座標ポイントから、相対座標でパターンの各色パッチの位置を割り出して読み取るようにした（Ｓ５７）。
【００５６】
１パッチ（図１２の７３）当たりの読むポイントは図１８のように、パッチの内部を、読み取りポイント（ｘ）を１６ポイント取り、得られた信号を平均する。ポイント数は読み取り装置、画像形成装置によって最適化するのが好ましい。
【００５７】
各パッチ毎に１６ポイントの値が平均されたＲＧＢ信号を、先に示した光学濃度への変換方法により濃度値に直し、それを出力濃度として横軸にレーザー出力レベルをプロットしたのが図１９である。
【００５８】
更に、右の縦軸のように、紙のベース濃度、本例では０．０８を０レベルに、この画像形成装置の最大濃度として設定している１．６０を２５５レベルに正規化している。
【００５９】
得られたデータがＣ点のように特異的に濃度が高かったり、Ｄ点のように低かったりした場合には、原稿台ガラス１０２上に汚れがあったり、テストパターン上に不良があったりすることがあるので、データ列に連続性が保存されるように、傾きにリミッターを掛けて補正を行う。ここでは具体的には傾きが３以上の時は３に固定し、マイナス値の時はその前のレベルと同じ濃度レベルにしている。
【００６０】
ＬＵＴ２５の内容は前述したように、図１９の濃度レベルを入力レベル（図６の濃度信号軸）に、レーザー出力レベルを出力レベル（図６のレーザー出力信号軸）に座標を入れ換えるだけで簡単に作成できる。パッチに対応しない濃度レベルについては、補間演算により値を求める。このときに、入力レベル０レベルに対して、出力レベルは０レベルになるように制限条件を設けている。
【００６１】
そして、Ｓ５８で上述の様に作成した変換内容をＬＵＴ２５に設定する。
【００６２】
以上で、読取装置を用いた第１の制御系によるコントラスト電位制御とγ変換テーブル作成が完了する。上述の処理中には、図１０（ｄ）のような表示が行われ、完了すると図１０（ｅ）のように表示される。
【００６３】
次に第１の制御系による制御を行った後の階調性についての補足制御について説明する。
【００６４】
本実施の形態で用いた画像形成装置では、先のコントラスト電位制御により環境が変動しても最大濃度が補正できたが、階調性についても補正を行っている。
【００６５】
第１の制御系を無効にした状態で、環境が変化した場合に対応して、ＲＯＭ３０には各環境の図２０に示すＬＵＴ２５のデータが保存されている。
【００６６】
第１の制御系による制御を行ったときの水分量データを保存しておき、その水分量に対応するＲＯＭ３０上のＬＵＴ．Ａを求める。
【００６７】
以降、環境が変化する毎に、その時点の水分量に対応するＲＯＭ３０上のＬＵＴ．Ｂを求めておき、第１の制御系により得られたＬＵＴ．１を（ＬＵＴ．Ｂ−ＬＵＴ．Ａ）を用いて下式により補正する。
【００６８】
ＬＵＴ．ｐｒｅｓｅｎｔ＝ＬＵＴ．１＋（ＬＵＴ．Ｂ−ＬＵＴ．Ａ）…（４）
この制御により、画像形成装置は、濃度信号に対して、リニアな特性になるように構成され、結果として機械毎の濃度階調特性ばらつきを押え込めるようになり、標準状態の設定ができるようになった。
【００６９】
又、この制御を一般ユーザに解放することにより、画像形成装置の階調特性が悪くなったと判断した時点で、必要に応じて制御を掛けることで、リーダ／プリンタの双方を含む系の階調特性の補正を容易に実効できるようになる。
【００７０】
更に、上述のような環境変動に対する補正をも適切に行うことができる。
【００７１】
又、第１の制御系の有効／無効の設定は、サービスマンができるようにしておき、サービスメンテナンス時は無効にすることで、画像形成装置の状態判断を行えるようにしている。
【００７２】
無効にした場合は、この機種の画像形成装置の標準的なコントラスト電位並びにγＬＵＴ２５が、ＲＯＭ３０から呼び出されセットされるようにしておく。そのようにしておくことで、サービスメンテナンス時に、標準の状態からどの位特性がずれているのかが明白になり、最適なメンテナンスが効率良く行える。
（第２の制御系：プリンタの階調制御）
次に、通常画像形成中に行う画像制御として、プリンタ部Ｂ単独の画像再現特性の安定化に関する第２の制御系について説明する。
【００７３】
本制御は、感光ドラム４上のパッチパターン濃度を検出し、前述のＬＵＴ２５を補正することにより、画像安定化を達成する。
図２１は感光ドラム４に相対するＬＥＤ１０とフォトダイオード１１から成るフォトセンサ４０からの信号を処理する処理回路を示す。
【００７４】
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。
尚、本実施の形態で使用したトナーは、イエロー、マゼンタ、シアンの色トナーで、スチレン系共重合樹脂をバインダーとし、各色の色材を分散させて構成されている。
又、感光ドラム４はＯＰＣドラムであり、近赤外光の反射率（９６０ｎｍ）は約４０％であり、反射率が同程度であれば、アモルファスシリコン系ドラム等であっても構わない。
【００７５】
更に、本実施の形態で使用したフォトセンサ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。
【００７６】
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時のフォトセンサ４０出力と出力画像濃度との関係を図２２に示す。
【００７７】
トナーが感光体ドラム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、即ち２５５レベルに設定した。
【００７８】
図２２から分かるように、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従って、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。
【００７９】
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。
第２の制御系は第１の制御系により達成された色再現性の安定維持が目的であるため、第１の制御系による制御の終了直後の状態を目標値として設定する。目標値設定のフローを図２３に示す。第１の制御系による制御の終了した時点で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色毎のパッチパターンを感光ドラム上に形成して、フォトセンサ４０で検知する。
ここで、パッチのレーザー出力は、各色とも濃度信号（図６の濃度信号軸）で１２８レベルを用いる。この際、ＬＵＴ２５の内容並びにコントラスト電位の設定は、第１の制御系で得たものを用いる。
感光ドラム４上にパッチを形成するシーケンスは図２４のように行った。
本実施の形態では、大口径の感光ドラム４を使用しているため、正確に、そして効率良く短時間で濃度データを得るため、感光ドラムの偏心を考慮して、感光ドラムの１８０度相対する位置に同一色のパッチを形成し測定し、複数のサンプリングを行い平均を求めるようにした。そのパッチを挟むように、異なる色のパッチを形成することで、１周で２色分のデータを得た。
このようにして、２周で４色分のデータが得られ、図２２の濃度変換テーブル４２ａを用いて濃度値を得る。このときの濃度値Ｄ１２８を第２の制御系の目標値とし、バックアップしておく。目標値は第１の制御系による制御が行われるごとに更新される。
第２の制御系は、通常画像形成中に非画像領域に形成したパッチ濃度を検出し、第１の制御系で得たγＬＵＴを随時補正していく制御である。本実施の形態においては、転写ドラム５における転写シートの繋ぎ目部分に対応する感光ドラム上の位置が非画像領域となるため、その部分にパッチを形成した。通常画像形成中に感光ドラム４上の非画像領域上にパッチを形成するシーケンスは、Ａ４用紙を連続でフルカラー出力する場合、図２５のように行った。パッチのレーザー出力は、目標値設定時と同様であることが重要であり、各色とも濃度信号（図６の濃度信号軸）で１２８レベルを用いる。この際、ＬＵＴ２５の内容並びにコントラスト電位の設定は、その時点での通常画像形成時と同様とする。即ち、第１の制御系で得たものを、前回までの第２の制御系により補正したものを用いる。
濃度信号１２８は、１．６を２５５に正規化した濃度スケールでパッチ出力濃度がＤ１２８になるように制御されているが、プリンタの画像特性は不安定であり、常に変化を起こす可能性を有するため、測定した結果がＤ１２８になる訳ではなく、ΔＤだけずれている場合がある。このΔＤに基づき、第２の制御系では第１の制御系で作成したＬＵＴ２５（γＬＵＴ）を補正する。
図２６に本実施の形態の場合の濃度信号１２８において出力濃度がΔＤｘずれた場合の、一般的な濃度信号０〜２５５までにおける出力濃度の変化に対応するγＬＵＴ補正テーブルを示す。これを予め持っておき、制御時には、γＬＵＴ補正テーブルの濃度信号１２８での値がΔＤになるようγ補正テーブルを規格化し、これを打ち消すように形成したＬＵＴをＬＵＴ２５に足すことでＬＵＴ２５を補正する。ＬＵＴ２５を書き換えるタイミングは各色ごとに異なり、書き換え準備ができた段階で、その色のレーザー書き込みが行われていない間のＴＯＰ信号により行う。
本実施の形態においては、第２の制御系は、通常画像形成中に、非画像領域が現像可能である場合は全て起動する。即ち、Ａ４サイズをフルカラーで、連続出力した場合は２枚出力するたびに各色１度、１枚間欠の場合は各色１枚ごとに、本階調制御によるγＬＵＴ補正が行われる。
第１の制御系は、人の作業が伴うので、頻繁に行うことは想定しにくい。
そこで、画像形成装置の設置作業にサービスマンが第１の制御系を実効し、画像に問題が生じなければ、第２の制御系で、短期間内は特性を自動的に維持させ、長期間で徐々に変化したものに対しては、第１の制御系でキャリブレーションを行うという役割分担ができ、結果として画像形成装置の寿命まで階調特性を維持することができるようになる。
【００８０】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は実施の形態１での第２の制御系において、パッチの濃度信号を低濃度域にした場合の形態である。
以下、実施の形態１と同一な部分は省略し、異なる部分のみ説明する。
本発明の目的は色味の安定化にあり、一般に低濃度ほど濃度変動による色差が大きくなると言われることから、制御に用いるパッチ濃度を低濃度域に設定し、低濃度域における制御精度を上げることで、色味変動を更に抑える画像制御を行ったものが本実施の形態である。
本実施の形態で用いた複写機における濃度差と色差の関係を図２７に示す。
図２７と、図２２に示したセンサ感度及び図２６から読み取れる変動に対する感度から、本実施の形態におけるパッチのレーザー出力は、目標値設定時、通常画像形成時とも同様に、各色とも濃度信号（図６の濃度信号軸）で６４レベル（濃度にして０．４付近）を用いた。
低濃度パッチを濃度センサで検出する場合、下地となる感光ドラム表面の状態の影響を強く受けるため、本実施の形態においては、パッチ形成前に、パッチを形成する位置の感光ドラム表面上を濃度センサで測定しておき、それを元にパッチ計測時のセンサ出力に補正を掛けている。
目標値設定のシーケンスは実施の形態１に加えて下地の測定があるため、ドラムの周回数が１周増えるだけである。通常画像形成中に感光ドラム４上の非画像領域上にパッチを形成するシーケンスは実施の形態１と同様であるが、各ＪＯＢ開始時の前回転時に下地を測定する。
本実施の形態では、パッチを形成した濃度レベル付近では十分な安定化が達成されるため低濃度域での変動が抑えられ、より色味変動を抑える制御が行えた。 ＜実施の形態３＞
本実施の形態は実施の形態１での第２の制御系において、１パッチしか形成しなかった同一非画像領域に複数の階調パッチを形成した場合の例である。尚、実施の形態１と同一な部分は省略し、異なる部分のみ説明する。
本実施の形態におけるパッチのレーザー出力は、目標値設定時と通常画像形成時とも同様に、各色とも濃度信号（図６の濃度信号軸）で６４，１２８，１９２レベルを用いる。目標値設定のシーケンスは実施の形態１においてパッチが３倍になったためにドラムの周回数が増えるだけである。通常画像形成中に感光ドラム４上の非画像領域上にパッチを形成するシーケンスは図２９に示すように行った。
各色３パッチから得られた各濃度信号でのΔＤより、濃度信号全域の濃度変動量を補間により求める。補間方法としてはスプライン補間やラグランジュ補間等を用いる。濃度信号０及び２５５における濃度差は０とした。求めた濃度変化量が、実施の形態１におけるγ補正ｔａｂｌｅを規格化したものと同様であり、これを用いてＬＵＴ補正を行う。
この場合、実施の形態１では濃度の変化の形を一定と仮定しているのに対し、その時点で変化の形を読み取るため、多様な変動に対応できる。又、少なくともパッチを形成した濃度レベルでは十分な安定化が達成されるため、重要な濃度域、例えば色味に影響力のある低濃度のパッチを増やす等の方法で目的に合った制御が可能になる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より精度良く、且つ、より頻繁に行える画像安定化制御によって画像安定化を達成することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の構成断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のリーダ画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１のリーダ画像処理部のタイミングを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図６】階調再現特性を示す４限チャート図である。
【図７】第１の制御系のフロー図である。
【図８】表示器の表示内容を示す図である。
【図９】表示器の表示内容を示す図である。
【図１０】表示器の表示内容を示す図である。
【図１１】テストプリント１の例を示す図である。
【図１２】テストプリント２の例を示す図である。
【図１３】原稿台でのテストプリント１の置き方を示す図である。
【図１４】原稿台でのテストプリント２の置き方を示す図である。
【図１５】相対ドラム表面電位と画像濃度の関係を示す図である。
【図１６】絶対水分量とコントラスト電位の関係を示す図である。
【図１７】グリッド電位と表面電位の関係を示す図である。
【図１８】パッチパターンの読み取りポイントを示すである図。
【図１９】テストプリント２の読み取り例を示す図である。
【図２０】各水分量に対応するＬＵＴを示す図である。
【図２１】フォトセンサーから濃度変換までのフロー図である。
【図２２】フォトセンサー出力と画像濃度の関係を示す図である。
【図２３】目標値設定のフロー図である。
【図２４】第２の制御系による検知例を示す図である。
【図２５】非画像領域にパッチを形成するシーケンス図である。
【図２６】γＬＵＴ補正テーブルを示す図である。
【図２７】濃度差と色差の関係を示す図である。
【図２８】濃度変換特性を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態３における非画像領域にパッチを形成するシーケンス図で或る。
【符号の説明】
３ 現像器
４ 感光ドラム
７ 定着ローラ
８ １次帯電器
１０ ＬＥＤ
１１ フォトダイオード
１２ 表面電位センサー
２５ γ−ＬＵＴ
２９ パターンジェネレータ
３３ 環境（水分量）センサ
１００ プリンタエンジン
１０５ ＣＣＤセンサ
１０９ プリンタ制御部
１１０ 半導体レーザー

Claims (12)

1. 像担持体と、像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材に転写された画像を該記録材に定着する定着手段と、前記像担持体上の画像の画像情報を検出する光学検出手段と、前記記録材に定着された画像の画像情報を読み取る読み取り手段と、画像形成条件を調整する調整手段とを有し、通常画像形成時とは異なるシーケンスにおいて画像特性を判断するための少なくとも１つ以上の画像パターンＡ前記記録材上に形成し、形成された画像パターンＡ前記読み取り手段によって読み取り、その読み取った画像情報に基づいて画像形成条件を制御する第１の制御系を有する画像形成装置において、
   前記第１の制御系による画像制御終了した時点で、前記像担持体上に少なくとも１つ以上の画像パターンＢを形成し、形成された画像パターンＢの画像情報を前記光学検出手段により読み取り、その画像情報を基準とし、通常画像形成中に、前記画像パターンＢを前記像担持体上の非画像形成領域に形成し、形成された画像パターンＢを前記光学検出手段によって読み取り、その読み取った画像情報と基準画像情報との差異に基づいて第１の制御系による画像制御により補正した画像形成条件を更に補正する第２の制御系を持つことを特徴とする画像制御方法。
2. 前記通常画像形成中に形成する画像パターンＢより読み取った画像情報に基づき、前記通常画像形成時とは異なるシーケンスにおいて形成する少なくとも１つ以上の画像パターンＡの画像情報を推測し、それらの画像情報に基づき、通常画像形成中に前記通常画像形成時とは異なるシーケンスでの画像形成条件の制御と同様な画像形成条件の制御を行うことを特徴とする画像制御方法。
3. 像担持体と、該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の画像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材に転写された画像を該記録材に定着する定着手段とを備え、請求項１又は２記載の画像制御方法によって画像濃度調整及び画像階調調整を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記画像形成条件とはγＬＵＴであることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
5. 前記光学検出手段は、正反射型センサであることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
6. 前記像形成手段で形成される画像信号は、前記補正情報に応じて変換した画像信号であることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
7. 前記像担持体は、表面に感光層を有するドラム状の感光ドラムであることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
8. 前記像担持体は、表面に感光層を有するシート状の感光シートであることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
9. 前記像担持体は、表面に感光層を有するベルト状の感光ベルトであることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
10. 前記像担持体は、前記感光体上からトナー像を転写される転写体であることを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。
11. 前記転写体は、中間転写体であることを特徴とする請求項１０記載の画像制御方法。
12. 前記画像形成条件は現像剤中のトナー濃度を含むことを特徴とする請求項１記載の画像制御方法。

Images