JP2006030794A - 画像形成装置および画像形成方法、並びにコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリンタのダウンタイムおよびプリントコストの増加を極力抑えつつ、良好なカラーバランスの出力画像を得ることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明による画像形成装置は、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上もしくは転写材上のトナー像の光反射特性を光学式センサにより検出して、その検出結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は画像形成装置および画像形成方法、並びにコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、特に、良好なカラーバランスの出力画像を得ることのできる画像形成装置および画像形成方法、並びにコンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

一般に、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置は、使用環境やプリント枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が起こりやすい。特に複数色のトナー画像を重ね合わせてカラープリントを行なうカラー画像形成装置では、各色の画像濃度が変動すると、カラーバランス（いわゆる色味）の変動が生じてしまうので、濃度変動を抑制することが重要課題となる。

そこで、近年のカラー画像形成装置の多くは、感光体や中間転写体などの像担持体上に検知用トナー画像（トナーパッチ）を試験的に作像し、トナーパッチのトナー量を光学式センサで検知し、検知結果から露光量、現像バイアス等にフィードバックをかけて画像濃度制御を行って、安定した画像を得るようにしている。このようなカラー画像形成装置については、例えば、特開平１１−６５２３７号公報に開示されている。

また、別の方法として、転写材（紙）上に検知用トナー画像（トナーパッチ）を試験的に作像し、転写材上の定着後トナーパッチのトナー濃度を光学式センサで検知し、検知結果から露光量、現像バイアス等にフィードバックをかけて画像濃度制御を行なうような制御方法も提案されている。この方式は、像担持体上の未定着トナーパッチを使用する濃度制御方法と比較して、優れた濃度安定性を得られるため、近年注目されつつある。このような画像濃度制御方法については、例えば、特開２００３−２８７９３４号公報に開示されている。
特開平１１−６５２３７号公報 特開２００３−２８７９３４号公報

しかしながら、上述した従来の画像形成装置には、以下のような不具合があった。

画像濃度をより安定させるためには、高い頻度で画像濃度制御を実施する必要がある。ところが画像濃度制御には制御用の時間を必要とするので、制御を多く行なうほど、この分プリント待ち時間が増加することになり、ユーザーの不快感を招いてしまうことになる。さらに、画像濃度制御時には、専用のトナー画像パッチを印字することになるので、その分トナーの消費量も増加してしまう。つまり、プリントコストの増加を招いてしまうことになる。

更に、転写材（紙）上に形成された検知用トナー画像（トナーパッチ）を使用して、画像濃度制御を行なう画像形成装置においては、制御用の転写材も必要となるので、その分のプリントコストアップも生じる。

また、電子写真方式の画像形成装置で発生する濃度変動は、使用環境の状態やプリント画像パターンなどの諸条件に左右され生じるものであり、変動の程度は装置の使用条件により大きく異なり、予測が非常に難しい。

従って、使用条件の違いにより、さほど濃度変動が発生しないケースと、著しく濃度変動が生じるケースとが起こりうる。一方、プリンタは常に安定した濃度でプリントを行なう必要があるので、最も濃度変動が大きく（急激に）生じるケースを想定して画像濃度制御を実施しなければならない。この場合、濃度があまり変動しないような条件下では、不要な制御を実施することになる。すなわち、不要なプリント待ち時間やプリントコストの増大を発生させることになる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、プリンタのダウンタイムおよびプリントコストの増加を極力抑えつつ、良好なカラーバランスの出力画像を得ることのできる画像形成装置を提供するものである。

以上の課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出手段と、前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上のトナー像の光反射特性を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて画像形成条件を決定し、画像濃度を制御する画像濃度制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明による画像形成方法は、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出工程と、前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上のトナー像の光反射特性を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果に応じて画像形成条件を決定し、画像濃度を制御する画像濃度制御工程とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、プリンタのダウンタイムおよびプリントコストの増加を極力抑えつつ、良好なカラーバランスの出力画像を得ることができるようになる。

以下、図面を参照して各実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
本実施形態では、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、像担持体上に形成された特定の画像パターンを用いて、プリント中に画像濃度制御を実行することにより、専用の制御時間や制御用のトナーを消費せずに、良好なカラーバランスの出力画像を得る方法について説明する。

図１は、第１の実施形態におけるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。この装置は、図示のように、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写体２７を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。本カラー画像形成装置は、図１に示す画像形成部２０と画像処理部１０から構成される。

まず図１を用いて、電子写真方式のカラー画像形成装置における、画像形成部の動作を説明する。

まず、画像処理部１０において、ホストコンピュータ１から入力された画像データはインタフェース１１を介してＣＰＵに入力され、必要に応じて所定の画像処理が行われる。本発明に関する画像処理については、濃度制御処理が関連する。例えば、この濃度制御処理の際には、ＲＯＭ１３に格納された制御プログラムが読み出され、そのプログラムに従って画像処理された画像データは必要に応じて一時的にＲＡＭ１４に格納される。その画像処理が終了した画像データはＰＷＭ復号処理部１５に入力されてＰＷＭ復号される。処理後その画像データは各レーザドライバ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ，２４Ｋに入力されて画像形成処理に移行することとなる。なお、濃度制御処理の詳細についてはさらに後述する。

画像形成部２０は、画像処理部が変換した露光時間に基づいて点灯させる露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成し、この多色トナー像を転写材１１へ転写し、その転写材１１上の多色トナー像を定着させるもので、給紙部２１、現像色分並置したステーション毎の感光体（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）、一次帯電手段としての注入帯電手段（２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ）、トナーカートリッジ（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）、現像手段（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ）、中間転写体２７、転写ローラ２８、クリーニング手段２９、定着部３０、濃度センサ４１及びカラーセンサ４２によって構成されている。

感光ドラム（感光体）２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するもので、駆動モータは感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。

一次帯電手段として、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光体を帯電させるための４個の注入帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを備える構成で、各注入帯電器にはスリーブ２３ＹＳ、２３ＭＳ、２３ＣＳ、２３ＫＳが備えられている。

感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋへの露光光はスキャナ部２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋから送られ、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像が形成されるように構成されている。

現像手段として、前記静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える構成で、各現像器には、スリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。各々の現像器は脱着可能に取り付けられている。

中間転写体２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計周り方向に回転し、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に伴って回転し、単色トナー像が転写される。その後、中間転写体２７に後述する転写ローラ２８が接触して転写材１１を狭持搬送し、転写材１１に中間転写体２７上の多色トナー像が転写する。

転写ローラ２８は、転写材１１上に多色トナー像を転写している間、２８ａの位置で転写材１１に当接し、印字処理後は２８ｂの位置に離間する。

定着部３０は、転写材１１を搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように転写材１１を加熱する定着ローラ３１と転写材１１を定着ローラ３１に圧接させるための加圧ローラ３２を備えている。定着ローラ３１と加圧ローラ３２は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ３３、３４が内蔵されている。すなわち、多色トナー像を保持した転写材１１は定着ローラ３１と加圧ローラ３２により搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナーが表面に定着される。

トナー像定着後の転写材１１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。

クリーニング手段２９は、中間転写体２７上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写体２７上に形成された４色の多色トナー像を転写材１１に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。

濃度センサ４１は、トナー量を検出するための光学センサであり、画像濃度制御に用いられる。濃度センサ４１は、図１のカラー画像形成装置において中間転写体２７へ向けてスキャン方向中心位置に配置されており、中間転写体２７の表面上に形成されたトナーパッチの濃度を測定する。この濃度センサ４１の構成の一例を図２に示す。ＬＥＤなどの赤外発光素子５１と、フォトダイオード等の受光素子５２、受光データを処理する図示しないＩＣなどとこれらを収容する図示しないホルダーで構成される。

赤外発光素子５１は、中間転写体２７の垂直方向に対して４５度の角度で設置されており、赤外光を中間転写体２７上のトナーパッチ６４に照射させる。受光素子５２は、発光素子５１に対して対称位置に設置されているおり、トナーパッチ６４からの正反射光を検出する。

なお、前記発光素子５１と受光素子５２の結合のために図示しないレンズなどの光学素子が用いられることもある。

第１の実施形態において、中間転写体２７は周長８８０mmのポリイミド製の単層樹脂ベルトである。また、ベルトの抵抗調整のために適量のカーボン微粒子が樹脂内に分散されており、表面色は黒色である。更に、中間転写体２７の表面は、平滑性が高く光沢性を有している。

濃度センサ４１は、中間転写体２７の表面が露出している状態（トナー量が０）のときには、受光素子５２が反射光を検出する。理由は、前述のように中間転写体２７の表面が光沢性を有するからである。一方、中間転写体２７にトナー像が形成された場合、トナー像の濃度（トナー量）が増加するに従って、正反射出力は次第に減少していく。これは、トナーが中間転写体２７の表面を覆い隠すことにより、ベルト表面からの正反射光が減少するからである。

図３は、濃度センサの検出値とトナー量との関係を示す図である。図３中縦軸は、濃度センサの出力電圧を表し、横軸は画像濃度（トナー量に相当する）を表している。尚、本実施形態に使用した濃度センサは、最大出力電圧が５Vである。図３中、曲線Aは、濃度センサの汚れがなく、且つ中間転写体に汚れや光沢低下がない場合の出力特性を示している。一方、曲線Bは、濃度センサが汚れている場合の出力特性を示しており、曲線Aに比べて出力電圧が減少している。濃度センサが汚れると出力電圧が低下してしまうので、本実施形態の画像形成装置では、トナーが無い状態の中間転写体の出力値（下地出力値）を用いて、濃度センサの出力補正を行っている。具体的には、トナーパッチの出力値を中間転写体の下地出力値（図３中濃度０の出力値）で正規化している。（トナーパッチ出力／下地出力）。正規化後のセンサ出力特性は、図４に示すようになり、濃度センサの汚れにかかわらず出力値が一致する。尚、中間転写ベルトの光沢が汚れ、傷等により低下した場合も同様の補正が可能である。以上説明したトナーパッチ出力を下地出力で正規化補正する方法は、公知の手法であり、上市されている多くのカラー画像形成装置で用いられている。

次に、本実施形態の特徴である、ホストコンピュータ１から印刷指示のなされた任意の画像信号に対応するプリント画像信号を使用した画像濃度制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。尚、本実施形態の画像形成装置における画像濃度制御は、画像の濃度階調特性を調整する画像階調制御である。また、第１の実施形態の画像濃度制御は、通常のプリント時に同時に実行されるものである。従って、制御フローもプリント時に毎回実行される。

ステップＳ１０１においてはプリント信号の特定の画像パターンの抽出動作が実行され、ステップＳ１０２においてプリント信号に濃度制御に使用できる特定のパターンが存在しているか判別される。特定のパターンが存在していれば、処理はステップＳ１０３に移行し、無ければ画像濃度制御動作自体が終了する。本実施形態では、濃度センサの検出可能領域（スキャン方向中央部。すなわち濃度センサの取り付け部）に、印字率２５％〜７５％の単色パターン（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ何れかの単色パターン）が測定可能なサイズでかつ所定の変化率（均一性）を保って存在している場合、そのパターンを濃度制御に使用する。尚、本画像形成装置では濃度センサの測定可能パターンサイズは、縦方向に６ｍｍ、横方向に４ｍｍである。また所定の変化率は、パターン領域内での画像データの最大値と最小値の差が２％以内であることとする。尚、パターン内のデータ変化（データばらつき）に対応する為、濃度の測定は、画像パターン縦方向（紙搬送方向）に０．５ｍｍ間隔で例えば５回測定を行い、その平均値を画像パターンの濃度値とする。ここで、濃度制御用の画像パターンを２５％〜７５％と限定する理由は、あまり淡い濃度や濃い濃度領域のパターンでは、良好な階調制御ができないからである。この値は、本発明を適用する画像形成装置の特性に合わせて最適値に設定することが好ましい。

ステップＳ１０３では、中間転写体上に形成された特定のパターンの反射光量が濃度センサで検出される。

ステップＳ１０４では、中間転写体の下地測定が実行される。なお、測定は画像領域外の非印字領域で行なわれる。

ステップＳ１０５では、トナーパッチの濃度を算出する。濃度の算出方法については、まず、トナー画像の出力値を中間転写体の下地出力値で正規化する（トナー出力／下地出力）。次に、正規化後の値を濃度変換テーブルにより濃度値に変換する。濃度変換テーブルは、装置本体のＲＯＭ（不図示）に予め記憶してある。

ステップＳ１０６においては、画像階調制御（階調補正）が実行される。以下、図６を用いて、画像階調制御（階調補正）の説明をする。尚、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックに関しても同様の方法で補正が行われる。図６中、横軸は画像データを表している。また、縦軸は、濃度センサ４１の濃度検出値（ステップＳ１０５で算出）を表している。また、図６中○印Ｐは、濃度センサ４１の検出濃度値を表している。

次に、図６において直線Ｔは、画像濃度制御の目標濃度階調特性をあらわす。本実施形態では、画像データと濃度の関係が比例関係になるように目標濃度階調特性Ｔを定めた。曲線γは、濃度制御（階調補正制御）を実施していない状態での濃度階調特性をあらわしている。尚、パッチを形成していない階調の濃度については、原点、P及び、最大濃度点を通るようにスプライン補間行い算出される。尚、本実施形態では、最大濃度点として、本画像形成装置におきる平均的なベタ濃度１．２を固定値として与える。

曲線Ｄは、本制御で算出される階調補正テーブルを表しており、補正前の階調特性γの目標階調特性Ｔに対する対称ポイントを求めることにより算出される。尚、階調補正テーブルＤの計算は、ＣＰＵ１２で実行され、更に算出された階調補正テーブルＤは、ＲＡＭ１４（不揮発性メモリ）に記憶される。プリント画像の形成時は、画像データを階調補正テーブルＤで補正することにより、目標階調特性を得ることができる。上述の階調制御を濃度制御用の特定画像パターンが抽出された色に対して、各々実施する。このように、担持体上の特定パターンの検出結果に基づいて露光量（画像形成条件）を決定し、画像濃度を制御している。

以上が、本実施形態における画像濃度制御（画像階調補正）についての説明である。

尚、第１の実施形態では、1つの画像パターン濃度を検出して、画像濃度測定を実施したが、抽出する画像パターンは、複数であっても良い。更に、濃度の変動が殆ど生じない範囲での複数枚のプリント（例えば数枚）から複数個の画像パターンを抽出して、画像濃度制御を実施しても良い。この場合、より広い幅（ステップ）での印字率で検知が行われるので、階調補正の精度が向上する。

第１の実施形態によれば、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、像担持体上に形成された特定の画像パターンを用いて、プリント中に画像濃度制御を実行するようにしているので、専用の制御時間や制御用のトナーを消費せずに、良好なカラーバランスの出力画像を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、転写材上に形成された特定の画像パターンを用いて、プリント中に画像濃度制御を実行することにより、専用の制御時間や制御用のトナーを消費せずに、良好なカラーバランスの出力画像を得る方法について説明する。

図７は、本実施形態におけるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置では、第１の実施形態の画像形成装置で設けられている濃度センサ４１の変わりにカラーセンサ４２が配設けられている。そのほかの、全体構成の主要部は実施形態１における画像形成装置と同様であり説明は省略する。

このカラーセンサ４２は、図７のカラー画像形成装置において転写材搬送路の定着部３０より下流に転写材１１の画像形成面へ向けてスキャン方向中心位置に配置されており、転写材１１上に形成された定着後のトナーパッチに対するＲＧＢ出力値を検知する。カラー画像形成装置内部に配置することにより、定着後の画像を排紙部に排紙する前に、自動的に検知することが可能となる。

図８は、カラーセンサ４２の構成を示す図である。ここで、カラーセンサ４２は、白色ＬＥＤ５３とＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより構成される。白色ＬＥＤ５３を定着後のパッチ６１が形成された転写材１１に対して斜め４５度より入射させ、０度方向への乱反射光強度をＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより検知する。ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａの受光部は、５４ｂのようにＲＧＢが独立した画素となっている。

ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４の電荷蓄積型センサは、フォトダイオードでも良い。ＲＧＢの３画素のセットが、数セット並んでいるものでも良い。また、入射角が０度、反射角が４５度の構成でも良い。更には、ＲＧＢ３色が発光するＬＥＤとフィルタ無しセンサにより構成しても良い。

カラーセンサの検出出力値は、トナーの無い状態（白色転写材の下地）では、ＲＧＢ共に最大であり、転写材上の色トナー（Ｃ，Ｍ，Ｙトナー）が増加するに従って、補色関係にある受光部の出力値が減少する。例えば、Ｃトナーが多く乗れば補色のＲ出力が減少する。また同様に、Ｍトナーに対してはＧ出力、Ｙトナーに対してはＢ出力が対応する。すなわち、ＲＧＢの出力値を検出することで、Ｃ，Ｍ，Ｙの色トナーのトナー量を検出できる。尚、Ｋトナーの場合は、ＲＧＢすべての出力値が減少するので、どの受光出力値を使用しても構わない。本画像形成装置では、Ｇ出力からＫのトナー量を算出している。

また、第１の実施形態で説明した濃度センサの場合と同様に、トナー画像からの検出出力値を転写材下地の出力値で正規化することにより、センサ汚れ等の受光出力値変動も補正できる。

次に、本実施形態の特徴である、プリント信号を使用した画像濃度制御について、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、第２の実施形態の画像濃度制御は、通常のプリント時に同時に実行されるものである。従って、制御フローもプリント時に毎回実行される。

ステップＳ２０１においてはプリント信号中に特定パターンの抽出動作が実行され、ステップＳ２０２において、プリント信号に濃度制御に使用できる特定の画像パターンがあるか無いかが判断される。特定パターンがある場合には、処理はステップＳ２０３に移行し、無い場合には画像濃度制御動作がしゅうりょうする。本実施形態では、濃度センサの検出可能領域（スキャン方向中央部。すなわち濃度センサの取り付け部）に、印字率２５％〜７５％の単色パターン（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ何れかの単色パターン）が測定可能なサイズでかつ所定の変化率（均一性）を保って存在している場合、そのパターンを濃度制御に使用する。尚、本画像形成装置では濃度センサの測定可能パターンサイズは、縦方向に６ｍｍ、横方向に４ｍｍである。また所定の変化率は、パターン領域内での画像データの最大値と最小値の差が２％以内であることとする。尚、パターン内のデータ変化（データばらつき）に対応する為、濃度の測定は、画像パターン縦方向（紙搬送方向）に０．５ｍｍ間隔で5回測定を行い、その平均値を画像パターンの濃度値とする。

ステップＳ２０３において、転写材上（紙上）に形成された特定のパターンの反射光量をカラーセンサで検出する。

ステップＳ２０４では、転写材の下地測定が行われる。なお、測定は転写材の非印字領域である余白部分で行なわれるようにしている。

そして、ステップＳ２０５において、トナーパッチの濃度を算出する。濃度算出方法は第１の実施形態で説明した濃度センサの場合と同様である。

ステップＳ２０６では、画像階調制御（階調補正）を実施する。階調補正の方法も第１の実施形態と同様である。

階調補正制御は濃度制御用の特定画像パターンが抽出された色に対して、各々実施する。

以上のように、第２の実施形態によれば、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、転写材上に形成された特定の画像パターンを用いて、プリント中に画像濃度制御を実行するようにしたので、専用の制御時間や制御用のトナーを消費せずに、良好なカラーバランスの出力画像を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、前記特定の画像パターンに従って形成されるトナー像の光反射特性を前記光学式センサにより検出して、その検出結果に応じて、画像濃度制御を実行することによって、プリンタのダウンタイムおよびプリントコストの増加を極力抑えつつ、良好なカラーバランスの出力画像を得る方法について説明する。

尚、本実施形態で使用するカラー画像形成装置の全体構成及び濃度センサの構成についていは、実施形態１で説明したカラー画像形成装置と同様であり説明は省略する。

まず、本実施形態における画像濃度制御の方法について、図１０のフローチャートを用いて説明する。尚、本実施形態の画像形成装置における画像濃度制御は、画像の濃度階調特性を調整する画像階調制御である。また、この画像濃度制御は、画像濃度の変動が想定される、本体の電源ＯＮ時、及び現像装置、感光体の交換時に実施される。更に、プリント中において、後述する画像濃度制御実行条件を満たした場合にも実行される。

ステップＳ３０１では、中間転写体の下地測定が実行される。測定位置及びポイント数は、画像濃度制御に使用されるトナーパッチと同じにする。

ここで、図１１は、中間転写体上に形成されるパッチパターンを示す図であり、濃度センサ４１の配置されている部分に８ｍｍ角のパッチが２ｍｍ間隔で、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ毎に画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させて（各色８パッチずつ）、合計３２個形成されている。各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１＝１２．５％、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２＝２５％、Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３＝３７．５％、Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４＝５０％、Ｙ５，Ｍ５，Ｃ５，Ｋ５＝６に．５％、Ｙ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６＝７５％、Ｙ７，Ｍ７，Ｃ７，Ｋ７＝８７．５％、Ｙ８，Ｍ８，Ｃ８，Ｋ８＝１００％に設定されている。そして、中間転写体の下地測定は、上述の３２個のパッチが形成される場所に対して、パッチが形成される以前に(パッチ形成の１周前に)行われる。

ステップＳ３０２においては、中間転写体上にトナーパッチが形成される。パッチの詳細は、図１１で説明したとおりである。

ステップＳ３０３では、濃度センサでトナーパッチからの反射光量が検出される。

ステップＳ３０４では、トナーパッチの濃度が算出される。以下、濃度の算出方法は第１の実施形態の場合と同じなのでここでは説明は省略する。

ステップＳ３０５では、画像階調制御（階調補正）が実施される。以下、図１２を用いて、画像階調制御（階調補正）の説明をする。尚、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックに関しても同様の方法で補正が行われる。

図１２において、横軸は画像データを表している。また、縦軸は濃度センサ４１の濃度検出値を表している。また、図中○印は、Ｃ１，Ｃに，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８の各パッチに対する濃度センサ４１の検出濃度値を表している。次に、直線Ｔは、画像濃度制御の目標濃度階調特性をあらわす。本実施形態では、画像データと濃度の関係が比例関係になるように目標濃度階調特性Ｔを定めた。曲線γは、濃度制御（階調補正制御）を実施していない状態での濃度階調特性をあらわしている。尚、パッチを形成していない階調の濃度については、原点及びＣ１，Ｃに，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を通るようにスプライン補間行い算出される。曲線Ｄは、本制御で算出される階調補正テーブルを表しており、補正前の階調特性γの目標階調特性Tに対する対称ポイントを求めることにより算出される。尚、階調補正テーブルＤの計算は、ＣＰＵ１２で実行され、更に算出された階調補正テーブルＤは、ＲＡＭ１４（不揮発性メモリ）に記憶される。プリント画像の形成時は、画像データを階調補正テーブルＤで補正することにより、目標階調特性を得ることができる。

次に、本実施形態の特徴である、画像濃度制御の実行判断方法について、図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、第３の実施形態の画像濃度制御の実行判断は、通常のプリント時に同時に実行されるものである。従って、制御フローもプリント時に毎回実行される。

ステップＳ４０１ではプリント信号に濃度制御の実行判断に使用できる特定のパターンの抽出が行われ、ステップＳ４０２においてそのパターンが存在しているか判別される。本実施形態では、濃度センサの検出可能領域（スキャン方向中央部。すなわち濃度センサの取り付け部）に、印字率３０％〜７０％の単色パターン（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ何れかの単色パターン）が存在している場合、そのパターンを濃度制御の実行判断に使用する。ここで、濃度制御の実行判断に使用する画像パターンを３０％〜７０％と限定する理由は、あまり淡い濃度や濃い濃度領域のパターンでは、良好な判断ができないからである。この値は、本発明を適用する画像形成装置の特性に合わせて最適値に設定することが好ましい。

ステップＳ４０３では、中間転写体上に形成された特定のパターンの反射光量が濃度センサで検出される。

ステップＳ４０４では、中間転写体の下地測定が実行される。なお、測定は画像領域外の非印字領域で行なわれる。

ステップＳ４０５ではトナーパターンの濃度が算出される。ステップＳ４０６では画像階調制御の実行判断が行われる。つまり、ステップＳ４０６では、大きく濃度が変動した色があるかが判断され、あれば処理はステップＳ４０７に移行し、無ければ処理は終了する。

以下、図１４を用いて制御の実行判断について説明をする。尚、ここでは、シアン色の判断についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックに関しても同様の方法で判断が行われる。

図１４において、横軸は画像データを表し、縦軸は濃度センサ４１の濃度検出値を表している。

直線Ｔは、前述した画像濃度制御における目標濃度階調特性をあらわす。画像濃度制御直後の濃度階調特性は、直線Tに一致しており、その後プリントを行なっていくと次第に濃度変化が生じ濃度階調特性は直線Tから離れてくる。直線Ｈ及びＬは、濃度変動の許容範囲の上限（直線Ｈ）及び下限（直線Ｌ）をあらわしており、濃度階調特性がこの範囲外にあるときは、画像濃度制御を実施する必要がある。本実施形態では、濃度変動の許容範囲を目標階調特性に対して±１０％に定めている。この値は、本発明を適用する画像形成装置の特性や仕様に合わせて最適な値を設定すればよい。ステップＳ４０５で算出されたトナーパターンの値が直線ＨとＬの間から外れた場合（大きな濃度変動が生じた場合）は、画像濃度制御を実行するように判断する。上述の判断は特定画像パターンが抽出された色に対して、各々実施され、１色でも画像濃度制御を必要と判断された場合は画像濃度制御を実施する。

ステップＳ４０７では画像濃度制御シーケンスが実行される。なお、画像濃度制御の方法は、前述のとおりである。

ステップＳ４０８では、特定のパターンが検出されなかった場合に、さらに、所定枚数以上濃度制御実行判断が実施されていないかが判断される。ステップＳ４０８において、濃度変動の判別を行っていない色があれば処理はステップＳ４０７に移行し、なければ処理は終了する。つまり、多数のプリントを実施したにもかかわらず、画像濃度制御の判断に使用できる画像パターンが抽出されない場合がある。所定枚数のプリントにおいて（本実施形態では１０００枚）、濃度制御実行判断が実施されなかった場合は、すでに大きな濃度変動が生じている可能性があると判断して画像濃度制御を実施する。尚、前述の所定枚数は、本発明を適用する装置の特性に合わせて最適な値に設定すればよい。

以上のように、第３の実施形態は、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、前記特定の画像パターンに従って形成されるトナー像の光反射特性を前記光学式センサにより検出して、その検出結果に応じて、画像濃度制御を実行する。そして、第３の実施形態によれば、濃度変動が大きく生じた場合にのみ濃度制御を実施するので、不要な濃度制御に要する制御時間やトナー消費をなくすことができる。一方、濃度制御に複数階調の専用パターンを使用するので、検知精度の高い濃度制御を行うことが可能である。 尚、第３の実施形態は、第２の実施形態で説明した転写材上のトナー濃度を検出する画像形成装置にも適用可能である。

更に、第１乃至第３の実施形態では、画像濃度制御の方法として、画像の濃度階調特性を調整する画像階調制御を例に挙げて説明したが、画像濃度制御の方法は他の方法でも良い。例えば、現像バイアス値や帯電バイアス値を変化させて複数のトナーパッチを形成した後、それらのパッチのトナー量を算出し、その値に応じて最適な現像バイアス値や帯電バイアス値を算出することによって、濃度を制御するような方法でも構わない。

また、第１乃至第３の実施形態では、濃度センサがトナーパッチを検出した際の、光反射特性に対応するトナー量として濃度を用いる場合を例に説明したが、濃度センサが検出する光反射特性に対応するトナー量とは、これに限らず、当然、トナー重量そのものでもよく、更には色度などを用いてもよい。つまり、トナーパッチからの光反射特性を元に換算されるトナー量に対応する物理量を光学センサが検出する形態であれば、本発明の適用範囲にあることは言うまでもない。

各実施形態による画像形成装置によれば、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、像担持体上や転写材上に形成された特定の画像パターンを用いて、プリント中に画像濃度制御を実行することにより、専用の制御時間や制御用のトナーを消費せずに、良好なカラーバランスの出力画像を得ることが可能になる。また、プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、前記特定の画像パターンに従って形成されるトナー像の光反射特性を前記光学式センサーにより検出して、その検出結果に応じて、画像濃度制御を実行することにより、濃度変動が大きく生じた場合にのみ濃度制御を実施するので、不要な濃度制御に要する制御時間やトナー消費をなくすことが可能になる。

なお、本発明では、実施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録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）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前述した実施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を記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このような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、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

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、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、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）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。

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拡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こまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含む。

また、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がネットワークを介して配信されることにより、システム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ-ＲＷ、ＣＤ-Ｒ等の記憶媒体に格納され、そのシステム又は装置のコンピュータ(又はＣＰＵやＭＰＵ)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成されることは云うまでもない。

第1の実施形態に用いる画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 濃度センサ４１の構成を示す図である。 濃度センサー特性を説明するための図である。 濃度センサー出力の正規化補正を説明するための図である。 第1の実施形態の画像濃度制御方法を説明するためのフローチャートである。 第1の実施形態の階調制御方法を説明するための図である。 第２の実施形態に用いる画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 カラーセンサ４２の構成を示す図である。 第２の実施形態の画像濃度制御方法を説明するためのフローチャートである。 第３の実施形態の画像濃度制御方法を説明するための図である。 中間転写体上のパッチパターンを説明するための図である。 第３の実施形態の画像階調制御を説明するための図である。 第３の実施形態の画像濃度制御実行判断を説明するためのフローチャートである。 第３の実施形態の画像濃度制御実行判断を説明するための図である。

Claims (14)

1. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出手段と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上のトナー像の光反射特性を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて画像形成条件を決定し、画像濃度を制御する画像濃度制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出手段と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される転写材上のトナー像の光反射特性を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて画像形成条件を決定し、画像濃度を制御する画像濃度制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出手段と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上のトナー像の光反射特性を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、画像濃度制御を実行するか否かを決定する画像濃度制御決定手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出手段と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される転写材上のトナー像の光反射特性を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、画像濃度制御を実行するか否かを決定する画像濃度制御決定手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. さらに、前記抽出された特定の画像パターンに所定の範囲の濃度変動を超えた色が存在するか否かを判定する濃度変動判定手段を備え、
   前記画像濃度制御決定手段は、前記濃度変動判定手段の判定結果に応じて画像濃度制御を実行するか否かを決定することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. さらに、前記パターン抽出手段によって前記特定の画像パターンが抽出されない場合に、所定枚数プリント以上濃度変動判別を行っていない色があるか否かを判定する濃度変動推定手段を備え、
   前記画像濃度制御手段は、前記濃度変動推定手段の判定結果に応じて画像濃度制御を実行するか否かを決定することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出工程と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上のトナー像の光反射特性を検出する検出工程と、
   前記検出工程の検出結果に応じて画像形成条件を決定し、画像濃度を制御する画像濃度制御工程と、
   を備えることを特徴とする画像形成方法。
8. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出工程と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される転写材上のトナー像の光反射特性を検出する検出工程と、
   前記検出工程の検出結果に応じて画像形成条件を決定し、画像濃度を制御する画像濃度制御工程と、
   を備えることを特徴とする画像形成方法。
9. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出工程と、
   前記特定の画像パターンに従って形成される像担持体上のトナー像の光反射特性を検出する検出工程と、
   前記検出工程の検出結果に応じて、画像濃度制御を実行するか否かを決定する画像濃度制御決定工程と、
   を備えることを特徴とする画像形成方法。
10. プリント画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出するパターン抽出工程と、
    前記特定の画像パターンに従って形成される転写材上のトナー像の光反射特性を検出する検出工程と、
    前記検出工程の検出結果に応じて、画像濃度制御を実行するか否かを決定する画像濃度制御決定工程と、
    を備えることを特徴とする画像形成方法。
11. さらに、前記抽出された特定の画像パターンに所定の範囲の濃度変動を超えた色が存在するか否かを判定する濃度変動判定工程を備え、
    前記画像濃度制御決定工程は、前記濃度変動判定工程の判定結果に応じて画像濃度制御を実行するか否かを決定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成方法。
12. さらに、前記パターン抽出工程において前記特定の画像パターンが抽出されない場合に、所定枚数プリント以上濃度変動判別を行っていない色があるか否かを判定する濃度変動推定工程を備え、
    前記画像濃度制御工程は、前記濃度変動推定工程の判定結果に応じて画像濃度制御を実行するか否かを決定することを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の画像形成方法。
13. 請求項７乃至１２の何れか１項に記載の画像形成方法を実行することを特徴とするコンピュータプログラム。
14. 請求項１３に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
    

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