JP2018010061A - 画像形成装置、画像濃度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな環境変動にも追従して適切な濃度調整を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置の制御部１１０は、感光ドラム１に形成される最大濃度のトナー像の画像濃度センサ１２による測定結果と、濃度ターゲットの最大濃度との濃度差を算出する。制御部１１０は、濃度差が所定範囲内であれば、最大濃度を含む複数の濃度で形成された第１のトナー像の濃度値に基づいて階調補正テーブルを生成し、かつ濃度差に応じて露光器３による感光ドラム１へのレーザ光の露光量を設定する。制御部１１０は、濃度差が所定範囲外であれば、第１のトナー像よりも多階調の第２のトナー像の濃度値に基づいて階調補正テーブルを生成し、かつ露光量を複数に変化させて形成された第３のトナー像の濃度値に応じて露光量を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、マルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置は、オフセット印刷等に用いられる版を不要としたダイレクトイメージプリンタの需要が高い。ダイレクトイメージプリンタは、印刷に要する時間の短縮、個々の顧客へのサービス、大量部数の印刷、印刷不良時の紙の廃棄という環境問題等に対応することができる。ダイレクトイメージプリンタの中でも、価格面で有利であり写真印刷に適したインクジェット方式プリンタや、生産性が高くオフセット印刷の仕上がりに近い電子写真方式プリンタが特に多く採用されている。このような画像形成装置は、形成した画像の色の安定性が求められる。

色の安定性を確保するために、画像形成装置内部で人手を介さずに色安定化制御を行う技術がある。例えば、特許文献１の画像形成装置は、感光体に形成したトナー濃度検出用画像の濃度をセンサで検出して、検出結果に基づいて感光体を露光する露光量を調整し、且つ中間調濃度の変動に対応する階調濃度補正のための補正量を変更する。特許文献２の画像形成装置は、最大濃度で形成されたトナー濃度検出用画像の濃度の検出結果により露光量を調整することで、階調濃度補正を従来よりも短時間で行う。

特開２００２−７２５８３号公報 特開２０１５−１９７４７０号公報

最大濃度のトナー濃度検出用画像を用いて露光量を調整する場合、トナー濃度検出用画像のハイライト部の濃度変動の影響により、露光量を一度に大きく変更することはできない。露光量を一度に大きく変更すると、ハイライト部の濃度ズレの影響が大きくなり、階調濃度補正のための補正量の変更が追いつかないためである。そのために、画像形成時の環境が大きく変化した場合等に、露光量の調整及び階調濃度補正のための補正量の変更では、濃度変動に追従できずに、濃度が大きくずれた成果物が出力される可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大きな環境変動にも追従して適切な濃度調整を行う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。

本発明の画像形成装置は、画像データを変換条件に基づいて変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて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、前記画像形成手段に第１測定用画像と第２測定用画像とを形成させ、前記測定手段に前記第１測定用画像と前記第２測定用画像とを測定させ、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成手段により形成される前記画像の最大濃度を調整するための画像形成条件を決定し、前記第２測定用画像の測定結果に基づいて前記変換条件を生成する生成手段と、を有し、前記生成手段は、前記測定手段による前記第１測定用画像の測定結果が所定範囲内であれば、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を決定し、前記生成手段は、前記測定結果が前記所定範囲内になければ、前記画像形成手段に第３測定用画像を形成させ、前記測定手段に前記第３測定用画像を測定させ、前記第３測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を決定することを特徴とする。

本発明によれば、最大濃度のトナー像の濃度差に応じて、異なるトナー像により変換条件及び画像形成条件を設定することで、大きな環境変動にも追従して適切な濃度調整を行うことが可能となる。

画像形成装置の構成図。 画像形成部の説明図。 制御部の構成図。 テーブルの説明図。 （ａ）、（ｂ）はトナー濃度検出用画像の例示図。 階調補正処理を表すフローチャート。 予測した濃度特性（階調特性）の説明図。 階調補正テーブルの説明図。 ジャギーが発生した文字の例示図。 中間調部の濃度変化の説明図。 露光量の増減処理を表すフローチャート。 露光量及びγＬＵＴの再設定処理を表すフローチャート。 Ｄｍａｘ部調整用画像の例示図。 露光量と濃度との関係の説明図。 印刷ジョブ実行時の処理を表すフローチャート。

以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

（全体構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。画像形成装置１００は、操作部２０、原稿Ｇから画像を読み取るリーダ部Ａ、及び画像形成処理を行うプリンタ部Ｂを備える。操作部２０は、ユーザインタフェースであり、各種の入力ボタン、テンキー等の入力装置及びディスプレイ２１８等の出力装置を備える。ディスプレイ２１８は、タッチパネルディスプレイであってもよい。ユーザは、操作部２０により画像の種類や画像形成を行う枚数等の条件を画像形成装置１００に入力することができる。

（リーダ部）
リーダ部Ａは、原稿Ｇが載置される原稿台１０２を備える。原稿台１０２上の原稿Ｇから画像を読み取るために、リーダ部Ａは、光源１０３、光学系１０４、及び読取センサ１０５を備える。光源１０３は、原稿Ｇに光を照射する。照射された光は原稿Ｇにより反射される。光学系１０４は、レンズ等を有し、原稿Ｇによる反射光を読取センサ１０５の受光面に結像させる。読取センサ１０５は、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）センサであり、受光面に結像した反射光を受光する。リーダ部Ａは、読取センサ１０５が受光した反射光に応じて原稿Ｇの画像を表す画像データを生成し、生成した画像データをプリンタ部Ｂへ送信する。光源１０３、光学系１０４、及び読取センサ１０５は一体に構成されており、矢印Ｒ３方向に移動する。これにより原稿Ｇは、全面の画像が読み取られる。

（プリンタ部）
プリンタ部Ｂは、リーダ部Ａから画像データを取得して、該画像データに基づいた画像形成処理を行う。なお、プリンタ部Ｂは、リーダ部Ａの他に、電話回線やネットワークを介して外部装置から画像形成処理に用いる画像データを取得してもよい。

プリンタ部Ｂは、イエローのトナー像を形成するための画像形成部ＰＹ、マゼンタのトナー像を形成するための画像形成部ＰＭ、シアンのトナー像を形成するための画像形成部ＰＣ、及びブラックのトナー像を形成するための画像形成部ＰＫを備える。符号末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表す。以降、色を区別する必要がない場合には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを符号末尾に付さずに説明する。他の色毎に設けられる構成部材についても同様である。プリンタ部Ｂは、この他に、露光器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、中間転写ベルト６、定着器１１、及び記録材Ｓを搬送するための搬送機構を備える。露光器３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに対応して設けられる。プリンタ部Ｂは、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが中間転写ベルト６に沿って配列されるタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは同じ構成である。ここでは画像形成部ＰＹの構成を説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの構成の説明を省略する。画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙ、帯電器２Ｙ、現像器４Ｙ、一次転写ローラ７Ｙ、及びドラムクリーナ８Ｙ、を備える。感光ドラム１Ｙは、帯電器２Ｙにより表面が帯電された後に、対応する露光器３Ｙによりレーザ光が照射されることで静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器４Ｙにより現像される。これにより感光ドラム１Ｙにイエローのトナー像が形成される。一次転写ローラ７Ｙは、中間転写ベルト６を挟んで感光ドラム１Ｙに対向する位置に配置される。一次転写ローラ７Ｙは、感光ドラム１Ｙに形成されたトナー像を中間転写ベルト６に転写する。転写後に感光ドラム１Ｙに残留するトナーは、ドラムクリーナ８Ｙにより除去される。

露光器３Ｙは、回転ミラーを備える。露光器３Ｙは、イエローの画像を表す画像データに基づいて変調されるレーザ光を回転ミラーの回転に応じて偏向させることで、感光ドラム１Ｙを走査する。これにより、感光ドラム１Ｙにイエローの画像データに基づいた画像を表す静電潜像が形成される。

同様にして、画像形成部ＰＭの感光ドラム１Ｍにはマゼンタのトナー像が形成される。マゼンタのトナー像は、一次転写ローラ７Ｍにより感光ドラム１Ｍから中間転写ベルト６に転写される。画像形成部ＰＣの感光ドラム１Ｃにはシアンのトナー像が形成される。シアンのトナー像は、一次転写ローラ７Ｃにより感光ドラム１Ｃから中間転写ベルト６に転写される。画像形成部ＰＫの感光ドラム１Ｋにはブラックのトナー像が形成される。ブラックのトナー像は、一次転写ローラ７Ｋにより感光ドラム１Ｋから中間転写ベルト６に転写される。中間転写ベルト６には、各色のトナー像が順次重ねて転写される。

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る。また、中間転写ベルト６の近傍にはベルトクリーナ６８が設けられる。中間転写ベルト６は、駆動ローラ６２により駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。中間転写ベルト６に転写された各色のトナー像は、中間転写ベルト６の回転により、二次転写部Ｔ２へ搬送される。二次転写部Ｔ２は、二次転写ローラ６４及び対向ローラ６３により構成される。二次転写部Ｔ２は、二次転写ローラ６４と対向ローラ６３との間に中間転写ベルト６及びシート等の記録材Ｓを挟み込んで、中間転写ベルト６から記録材Ｓにすべての色のトナー像を一度に転写する。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で、負極性に帯電されるトナー像が中間転写ベルト６から記録材Ｓに転写される。転写後に中間転写ベルト６に残留するトナーは、ベルトクリーナ６８により除去される。

記録材Ｓは、給紙カセット６５に収納されており、搬送機構により二次転写部Ｔ２に一枚ずつ搬送される。搬送機構は、分離ローラ６６及びレジストローラ６７を備える。分離ローラ６６は、給紙カセット６５から記録材Ｓを１枚ずつレジストローラ６７へ搬送する。レジストローラ６７は、記録材Ｓの斜行等を補正し、中間転写ベルト６に形成されたトナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせて、記録材Ｓを二次転写部Ｔ２に搬送する。

二次転写部Ｔ２でトナー像が転写された記録材Ｓは、定着器１１へ搬送される。定着器１１は、トナー像が転写された記録材Ｓを加熱及び加圧することで、該記録材Ｓにトナー像を定着させる。このようにして記録材Ｓに画像が形成される。画像データに基づいた画像が形成された記録材Ｓはプリンタ部Ｂの外部に排出される。

（画像形成部）
図２は、画像形成部Ｐの説明図である。
感光ドラム１は、例えば回転ドラム型の電子写真感光体で構成される像担持体である。感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電器２は、例えばスコロトロン帯電器であり、感光ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電させる。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されるグリッド部とを有する。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。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。ワイヤに印加される電圧にもよるが、感光ドラム１は、ほぼグリッド部に印加された電位に帯電する。

感光ドラム１は、露光器３によりレーザ光が照射された部分に静電潜像が形成される。現像器４は、感光ドラム１上に形成された静電潜像を、現像剤を供給することでトナー像として顕像化する。感光ドラム１の近傍で、露光器３による露光位置と現像器４との間には、電位センサ５が設けられる。電位センサ５は、静電潜像の電位を検出する。

一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６の内側面を感光ドラム１側に押圧しており、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。正極性の直流電圧が一次転写ローラ７に印加されることで、感光ドラム１に形成された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト６へ転写される。感光ドラム１の近傍で、現像器４と一次転写部Ｔ１との間には、画像濃度センサ１２が設けられる。画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成されたトナー像の濃度を検出する。

（制御系統）
画像形成装置１００は、制御系統として制御部１１０、プリンタ制御部１０９、及び画像処理部１０８を備える。制御部１１０は、画像形成装置１００の動作を制御する。プリンタ制御部１０９は、画像処理部１０８による処理結果に応じて露光器３の動作を制御する。このような制御系統は、プリンタ部Ａに内蔵される。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２、及びＲＯＭ（Read Only Memory）１１３を備えるコンピュータである。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３からコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭ１１２を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置１００のリーダ部Ａによる画像読取処理及びプリンタ部Ｂによる画像形成処理を制御する。制御部１１０は、操作部２０に接続されており、操作部２０からの各種の入力を受け付けて画像読取処理及び画像形成処理を実行させる。また制御部１１０は、ディスプレイ２１８に設定画面等を表示させる。

制御部１１０は、画像形成処理におけるプロセススピードを複数設定することができる。例えば給紙カセット６５に収容される記録材Ｓの坪量に応じて、制御部１１０はプロセススピードを切り替える。本実施形態では、記録材Ｓの坪量が２００［ｇ／ｍ^２］未満の場合に３００［ｍｍ／ｓ］（等速モード）、坪量が２００［ｇ／ｍ^２］以上の場合に１５０［ｍｍ／ｓ］（低速モード）となる２種類のプロセススピードが設定可能である。低速モードが等速モードよりも相対的にプロセススピードが遅い。プロセススピードに応じて、感光ドラム１、中間転写ベルト６の駆動速度、帯電器２の帯電電圧、露光器３によるレーザ光の露光量、及び一次転写部Ｔ１の印加電圧等が設定される。

プリンタ制御部１０９は、レーザ光量制御回路１９０、パターンジェネレータ１９２、及びパルス幅変調回路１９１を備える。プリンタ制御部１０９は、形成する画像を表す画像データに対して画像処理を行うための画像処理部１０８に接続される。画像処理部１０８は、ビデオカウンタ２２０及びγ補正回路２０９を備え、形成する画像についてガンマ補正等の画像処理を行う。

プリンタ制御部１０９は、露光器３に、レーザ光の光量、発光タイミング等を制御するためのレーザ駆動信号を送信する。レーザ光量制御回路１９０は、レーザ駆動信号に対して適切な画像濃度が得られるように、露光器３から出力されるレーザ光の光量を決定する。レーザ光の光量は、画像形成条件の一例となる。パターンジェネレータ１９２は、後述する測定用画像であるトナー濃度検出用画像を形成するための画像データを保持する。パルス幅変調回路１９１は、γ補正回路２０９が保持する階調濃度補正のための補正値（階調補正テーブル）を用いて生成された駆動信号に従って決定したパルス幅で、二値のレーザ駆動信号を生成する。

階調補正テーブルは、画像の濃度特性（階調特性）が理想的な濃度特性（理想的な階調特性）となるように、画像データを変換するためのＬＵＴ（ガンマルックアップテーブル）である。階調補正テーブルは、画像形成部Ｐにより形成される画像の階調特性（濃度特性）を補正するために画像データを変換する変換条件である。あるいは、階調補正テーブルは、画像形成部Ｐにより形成される画像の階調特性（濃度特性）を補正するための階調補正条件である。パルス幅変調回路１９１は、レーザ光量制御回路１９０で決定した光量、及び階調補正テーブルに基づいて変換された画像データにより、レーザ駆動信号を生成することになる。レーザ駆動信号はＰＷＭ（パルス幅変調）信号であり、露光器３から照射されるレーザ光の変調に用いられる。

つまりプリンタ制御部１０９は、パルス幅変調回路１９１により、入力される画像データの画素毎に、濃度に対応したパルス幅（時間幅）のパルス信号であるレーザ駆動信号を出力する。レーザ駆動信号は、高濃度の画素に対してはパルス幅が広く、低濃度の画素に対してはパルス幅が狭く、中間濃度の画素に対してはパルス幅が中間幅になる。

露光器３は、レーザ駆動信号のパルス幅に応じて面積階調により濃度階調を有する画像を形成する。露光器３は、内蔵する半導体レーザ等のレーザ光源を、レーザ駆動信号のパルス幅に応じた時間だけ発光する。レーザ光源は、高濃度の画素形成時に長時間駆動され、低濃度の画素形成時に短時間駆動される。そのために、感光ドラム１に形成される静電潜像のドットサイズが、画素濃度に応じて異なる面積になる。露光器３は、高濃度の画素形成時に主走査方向に長い範囲を露光し、低濃度の画素形成時に主走査方向に短い範囲を露光する。

（画像濃度センサ）
画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成されたトナー像の濃度を検出するためのフォトセンサである。画像濃度センサ１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子で構成される発光部１２ａ及びフォトダイオード等の受光素子で構成される受光部１２ｂを備える。発光部１２ａは、感光ドラム１上を照射する。受光部１２ｂは、感光ドラム１による発光部１２ａからの光の正反射光を受光する。受光部１２ｂは、正反射光量を測定する。画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成されるトナー像であるトナー濃度検出用画像が検出領域を通過するタイミングで、感光ドラム１の反射光量を測定する。画像濃度センサ１２は、測定結果を制御部１１０のＣＰＵ１１１に送信する。

図３は、画像濃度センサ１２の測定結果を受信する制御部１１０の構成図である。画像濃度センサ１２の受光部１２ｂは、受光した反射光量に応じたアナログ電気信号を、測定結果として制御部１１０に送信する。アナログ電気信号は、例えば０〜５［Ｖ］の値である。制御部１１０は、画像濃度センサ１２とＣＰＵ１１１との間に、Ａ／Ｄ変換回路１１４及び濃度変換回路１１５を備える。濃度変換回路１１５は、画像濃度センサ１２の特性に応じて、画像濃度センサ１２の測定結果を濃度値に変換する色毎のテーブル１１５ａを保持する。

Ａ／Ｄ変換回路１１４は、画像濃度センサ１２から取得するアナログ電気信号を８ビットのデジタル信号に変換する。濃度変換回路１１５は、Ａ／Ｄ変換回路１１４で変換されたデジタル信号を、テーブル１１５ａを参照して濃度値に変換する。濃度変換回路１１５は、変換して得られた濃度値をＣＰＵ１１１に入力する。

図４は、テーブル１１５ａの説明図である。感光ドラム１上に形成されたトナー濃度検出用画像の濃度を面積階調により段階的に変更する場合、それに応じて画像濃度センサ１２の測定結果が変化する。ここでは、感光ドラム１にトナーが付着していない場合の画像濃度センサ１２の測定結果が５［Ｖ］であり、濃度が「２５５」レベルの濃度値で表される。感光ドラム１に形成される画素のトナーによる面積被覆率が大きくなることで画像濃度が大きくなるに従って、画像濃度センサ１２の測定結果（アナログ電気信号）が小さくなる。濃度変換回路１１５は、図４に示すような関係を表すテーブル１１５ａを参照することで、各色の濃度値を精度よく画像濃度センサ１２の測定結果から変換することができる。

（トナー濃度検出用画像）
図５は、トナー濃度検出用画像の例示図である。図５（ａ）は、所定の階調、例えば３階調の中間調部と最大濃度のＤｍａｘ部（最大濃度部）とを含むトナー濃度検出用画像を例示する。図５（ｂ）は、図５（ａ）より多階調（１０階調）のトナー濃度検出用画像を例示する。画像形成部Ｐは、制御部１１０及びプリンタ制御部１０９の制御により、このようなトナー像であるトナー濃度検出用画像を感光ドラム１に形成する。制御部１１０は、画像濃度センサ１２によるトナー濃度検出用画像の濃度の測定結果に基づいて、トナー濃度検出用画像の濃度が基準濃度の範囲内に収束するように、後述する画像濃度制御処理を実行する。

プリンタ制御部１０９は、パターンジェネレータ１９２からトナー濃度検出用画像を表す画像データを取得して、露光器３の動作を制御する。この画像データは、所定の画像濃度でトナー濃度検出用画像を形成するためのデータである。パルス幅変調回路１９１は、パターンジェネレータ１９２から取得するトナー濃度検出用画像を表す画像データに基づいて、所定の画像濃度に対応するパルス幅のレーザ駆動信号を生成する。パルス幅変調回路１９１は、生成したレーザ駆動信号を露光器３に供給する。露光器３は、半導体レーザをレーザ駆動信号のパルス幅に応じた時間だけ発光して、感光ドラム１を走査する。これにより感光ドラム１に所定の濃度に対応するトナー濃度検出用画像の静電潜像が形成される。この静電潜像が現像器４により現像されることで、感光ドラム１にトナー濃度検出用画像のトナー像が形成される。

（画像濃度制御処理）
画像濃度制御処理は、階調補正処理と、露光量の増減処理と、露光量及び階調補正テーブルとの再設定処理とを含む。画像濃度制御処理は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に行われる。

（階調補正処理）
図６は、階調補正処理を表すフローチャートである。

プリンタ制御部１０９は、レーザ光量制御回路１９０により、後述の露光量の増減処理により得られる露光量の増減量に応じて、露光器３から出力されるレーザ光の露光量を調整する（Ｓ３００１）。制御部１１０及びプリンタ制御部１０９は、図５（ａ）に示すトナー濃度検出用画像を感光ドラム１に形成する（Ｓ３００２）。図５（ａ）のトナー濃度検出用画像を形成するために、図５（ｂ）のトナー濃度検出用画像を形成する場合よりも処理時間が短縮される。

画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成されたトナー像であるトナー濃度検出用画像の濃度を検出する。制御部１１０は、画像濃度センサ１２から、トナー濃度検出用画像の濃度の測定結果を取得する（Ｓ３００３）。制御部１１０は、画像濃度センサ１２の測定結果から濃度値を取得し、予め設定されている目標濃度値である濃度ターゲットに対して濃度値をプロットすることで、濃度特性（階調特性）を予測する。図７は、予測した濃度特性（階調特性）の説明図である。濃度ターゲットは、実線で表される。レーザ駆動信号と濃度との関係が一次関数となるように、濃度ターゲットが設定される。濃度値をプロットすることで予測される濃度特性（階調特性）は、破線で表される。

制御部１１０は、測定された図５（ａ）のトナー濃度検出用画像の最大濃度であるＤｍａｘ部の濃度値と、濃度ターゲットの最大濃度との濃度差Δｄ（＝（Ｄｍａｘ部濃度）−（濃度ターゲットの最大濃度）を算出する（Ｓ３００４）。制御部１１０は、算出した濃度差Δｄの絶対値が「６０」以上であるか否かを判断する（Ｓ３００５）。「６０」以上ではない場合（Ｓ３００５：N）、制御部１１０は、予測した濃度特性（階調特性）を濃度ターゲットに合わせるように逆変換処理を行い、階調補正テーブルを生成する（Ｓ３０１５）。制御部１１０は、生成した階調補正テーブルをγ補正回路２０９に保存する。これにより画像データに階調補正を行い、通常の画像形成処理が行われる。階調補正テーブルの生成後に制御部１１０は、Ｓ３００４の処理で算出した濃度差Δｄに応じて露光量の増減処理を行い（Ｓ３０１６）、階調補正処理を終了する。つまり制御部１１０は、濃度差Δｄが所定範囲内（ここでは−６０〜＋６０の範囲内）であれば、Ｓ３００３の処理で取得したトナー濃度検出用画像の濃度の測定結果に基づいて階調補正テーブルを生成する。また、制御部１１０は、濃度差Δｄに応じて露光量の増減量をレーザ光量制御回路１９０に設定する。

濃度差Δｄの絶対値が「６０」以上である場合（Ｓ３００５：Y）、制御部１１０は、後述の露光量及び階調補正テーブルの再設定処理を行い（Ｓ３００６）、階調補正処理を終了する。つまり制御部１１０は、濃度差Δｄが所定範囲外（ここでは−６０〜＋６０の範囲外）であれば、露光量及び階調補正テーブルの再設定処理を行う。

濃度ターゲットについて説明する。濃度ターゲットは、記録材Ｓに形成された画像を用いた自動階調補正制御により取得される濃度値により生成されて、ＲＡＭ１１２に保存される。自動階調補正制御は、ユーザによる操作部２０からの指示により実行される。

自動階調補正制御の実行が指示されると、画像形成装置１００は、プリント部Ｂにより色毎に多階調、ここでは６４階調の画像パターンを記録材Ｓに形成する。画像パターンが形成された記録材Ｓは、ユーザによりリーダ部Ａの原稿台１０２に載置される。リーダ部Ａは、載置された記録材Ｓから画像パターンを読み取る。これによりリーダ部Ａは、画像パターンの濃度値を検出する。検出結果は、リーダ部Ａからプリンタ部Ｂの制御部１１０に送信される。

制御部１１０は、画像パターンから検出された濃度値に対して保存処理及びスムージング処理を行い、全濃度領域の濃度特性（階調特性）を取得する。制御部１１０は、得られた濃度特性（階調特性）と予め設定されている階調ターゲットとにより、画像データに対する階調補正テーブルを生成する。図８は、階調補正テーブルの説明図である。制御部１１０は、階調ターゲットに一致するように濃度特性（階調特性）に逆変換処理を行い、階調補正テーブルを作成する。階調補正テーブルにより画像データを補正して画像形成処理を行うことで、記録材Ｓに形成された画像の濃度が、階調ターゲットに対して全濃度領域で一致するようになる。

画像形成装置１００は、このような階調補正テーブルを用いて複数の画像パターンのトナー像を感光ドラム１に形成する。画像濃度センサ１２は、感光ドラム１に形成された画像パターンのトナー像の濃度を検出する。制御部１１０は、この検出されたトナー像の濃度を表す濃度値により、感光ドラム１における画像データに対するターゲット濃度を取得することができる。本実施形態では、制御部１１０は、階調補正テーブルの作成後に、図５（ｂ）に示す１０階調のトナー濃度検出用画像を感光ドラム１に形成して濃度ターゲットを取得する。制御部１１０は、取得した濃度ターゲットをＲＡＭ１１２に保存して処理に用いる。

（露光量の増減処理）
階調補正のみで濃度補正を行う場合、画像形成装置１００の濃度特性（階調特性）によっては、画像の最大濃度の部分で過度にハーフトーニングされることがある。この場合、例えば図９に例示するように、文字にジャギーが発生する。そのために階調補正テーブルのみではなく、露光器３による露光量の調整も画質を確保するために重要である。本実施形態では、階調補正処理の結果に応じて露光量を調整する。具体的には、制御部１１０は、階調補正処理のＳ３００４（図６参照）の処理で算出した濃度差Δｄに基づいて露光量の増減処理を行う。

ただし、露光量の増減による中間調部の画像の濃度への影響を抑制する必要がある。そのための露光量の増減量は、画像形成装置毎に共通の補正テーブルを用いて露光量を変更した際の結果により決定される。

図１０は、露光量を増減した場合の中間調部の濃度変化の説明図である。露光増減量が大きい場合、階調補正によって中間調の濃度を補正することができない。そのために、中間調に濃度ずれが発生する。そのために露光増減量を、階調補正によって中間調部を補正できる範囲にする必要がある。本実施形態では、図１０に示すように露光量レベルをレベル２５５中の３レベルであれば階調補正により中間調濃度を補正することができる。そのために本実施形態では、露光量の増減量の最大値を±３レベルとした。

図１１は、露光量の増減処理を表すフローチャートである。階調補正処理のＳ３００４の処理で算出した濃度差Δｄの絶対値が「６０」以上ではない場合、制御部１１０は、階調補正テーブルを生成した後に、露光量の増減処理を開始する（Ｓ３００５：N、Ｓ３０１５、図６参照）。

制御部１１０は、露光量の増減量である露光増減量を初期化して「０」に設定する（Ｓ２００１）。制御部１１０は、濃度差Δｄが「−３０」以下であるか否かを判断する（Ｓ２００２）。濃度差Δｄが「−３０」以下である場合（２００２：Y）、制御部１１０は、濃度ターゲットに対して、測定したトナー濃度検出用画像の濃度値が非常に薄いと判断する。この場合、制御部１１０は、濃度値が濃度ターゲットに近づくように、露光増減量を「＋３」に設定する（Ｓ２００３）。制御部１１０は、濃度差Δｄが「−３０〜−２０」の範囲内である場合（Ｓ２００４：Y）、露光増減量を「＋２」に設定する（Ｓ２００５）。制御部１１０は、濃度差Δｄが「−２０〜−１０」の範囲内である場合（Ｓ２００６：Y）、露光増減量を「＋１」に設定する（Ｓ２００７）。

濃度差Δｄが「＋３０」以上である場合（２００８：Y）、制御部１１０は、濃度ターゲットに対して、測定したトナー濃度検出用画像の濃度値が非常に濃いと判断する。この場合、制御部１１０は、濃度値が濃度ターゲットに近づくように、露光増減量を「−３」に設定する（Ｓ２００３）。制御部１１０は、濃度差Δｄが「＋２０〜＋３０」の範囲内である場合（Ｓ２０１０：Y）、露光増減量を「−２」に設定する（Ｓ２０１１）。制御部１１０は、濃度差Δｄが「＋１０〜＋２０」の範囲内である場合（Ｓ２０１２：Y）、露光増減量を「−１」に設定する（Ｓ２０１３）。

制御部１１０は、露光増減量をレーザ光量制御回路１９０に設定する。レーザ光量制御回路１９０は、設定された露光増減量に基づいて、次回の階調補正処理の実行時に、トナー濃度検出用画像を形成する前に露光量を調整する（図６のＳ３００１）。そのために、露光量を調整した後に階調補正テーブルが生成されて、中間部の濃度ズレを抑制することができる。なお、図６に示した階調補正処理は、例えば、画像形成装置１００の主電源がオンされた直後の初期調整時に実行され、画像データに基づいて画像を形成している間は他の階調補正処理が実行される構成としてもよい。他の階調補正処理とは、図６のＳ３００３の処理においてトナー濃度検出用画像の濃度の測定結果を取得した後、制御部１１０がＳ３０１５の処理を実行し、その後、Ｓ３０１６の処理を実行する処理とすればよい。この構成によれば、連続して画像形成を行う間に他の階調補正処理が実行された場合、ダウンタイムを抑制することができる。さらに、露光量を大幅に変更することがないので、他の階調補正処理が実行される前の画像の濃度と、他の階調補正処理が実行された後の画像の濃度とが増大することを抑制できる。

（露光量及び階調補正テーブルの再設定処理）
上記の露光量の増減処理では、中間調の濃度への影響から、最大で±３レベルの範囲の調整しかできない。しかし画像形成装置１００の設置環境が大きく変化した場合には、最大濃度の濃度差Δｄが大きいにもかかわらず、最大で±３レベルの補正では最大濃度の画像濃度が最適化されずに、所望の画像を形成することができなくなる可能性がある。そのために、濃度差Δｄが所定範囲外である場合に、露光量の再設定及び階調補正テーブルの再生成を行う。本実施形態では、濃度差Δｄの絶対値が「６０」を超えた場合に露光量の再設定及び階調補正テーブルの再生成が行われる。

図１２は、露光量及び階調補正テーブルの再設定処理を表すフローチャートである。階調補正処理のＳ３００４の処理で算出した濃度差Δｄの絶対値が「６０」以上である場合、制御部１１０は、露光量及び階調補正テーブルの再設定処理を開始する（Ｓ３００５：Y、Ｓ３００６、図６参照）。

制御部１１０は、まず、露光量の再設定を行う。制御部１１０は、図１３に例示するトナー濃度検出用画像であるＤｍａｘ部調整用画像を感光ドラム１に形成する（Ｓ３００７）。Ｄｍａｘ部調整用画像は、画像の最大濃度であるＤｍａｘ部の濃度を調整するための画像である。Ｄｍａｘ部調整用画像は、その時点で設定されている基準となる露光量（ＬＰＷ＿Ｒｅｆ）に対して、露光量を±１０％、±２０％、±３０％のように複数に変化させたパッチ画像により構成される。制御部１１０は、画像濃度センサ１２により検出されたＤｍａｘ部調整用画像の濃度の測定結果を取得する（Ｓ３００８）。制御部１１０は、取得した測定結果に基づいて、Ｄｍａｘ部調整用画像の露光量と測定した濃度との関係から、濃度ターゲットに対応する露光量を線形補間により算出し、算出した露光量を設定する（Ｓ３００９）。図１４は、Ｄｍａｘ部調整用画像の各パッチ画像の露光量と検出した濃度との関係の説明図である。制御部１１０は、このような関係から新たな露光量を算出して設定する。新たな露光量を設定した制御部１１０は、露光量の増減処理で設定された露光増減量を初期化して「０」に設定する（Ｓ３０１０）。以上により露光量の再設定が終了する。

露光量の再設定を終了した制御部１１０は、新たな露光量により各階調の濃度を濃度ターゲットに合わせるために、階調補正制御を行う。本実施形態では、図５（ｂ）に例示するトナー濃度検出用画像を用いて階調補正制御が行われる。

制御部１１０は、図５（ｂ）のトナー濃度検出用画像を感光ドラム１に形成する（Ｓ３０１１）。制御部１１０は、画像濃度センサ１２により検出されたトナー濃度検出用画像の濃度の測定結果を取得する（Ｓ３０１２）。制御部１１０は、トナー濃度検出用画像の１０階調分の離散的な濃度値を線形補間することで、濃度特性（階調特性）を検出する。制御部１１０は、濃度特性（階調特性）が濃度ターゲットに一致するように、検出した濃度特性（階調特性）に対して逆変換処理を行うことで、階調補正テーブルを再生成する（Ｓ３０１３）。再生成された新たな階調補正テーブルは、γ補正回路２０９に保存される。階調補正テーブルを再生成した制御部１１０は、低速モードのＤｍａｘ部調整フラグを「True」に設定する（Ｓ３０１４）。

低速モードのＤｍａｘ部調整フラグは、プロセススピードを低速モードに設定して印刷ジョブを開始するときに、最大濃度の画像であるＤｍａｘ部の調整を行うためのフラグである。Ｄｍａｘ部調整フラグが「True」の場合、プロセススピードが低速モードであれば、制御部１１０はＤｍａｘ部の調整を行う。Ｓ３００５の処理（図６参照）により濃度差Δｄの絶対値が「６０」以上である場合、制御部１１０は最大濃度の画像であるＤｍａｘ部の調整が必要であると判断する。低速モードでは、最大濃度の画像濃度が理想的な濃度から乖離している可能性が高い。そのために低速でも露光量を再設定する必要がある。

図１５は、プロセススピードを低速モードに設定して印刷ジョブを実行するときの処理を表すフローチャートである。

制御部１１０は、開始する印刷ジョブのプロセススピードを確認する（Ｓ４００１）。プロセススピードが等速モードである場合（Ｓ４００１：N）、制御部１１０は、露光量及び階調補正テーブルを再設定することなく、画像形成処理を行う（Ｓ４０１１）。プロセススピードが低速モードである場合（Ｓ４００１：Y）、制御部１１０は、低速モードのＤｍａｘ部調整フラグを確認する（Ｓ４００２）。低速モードのＤｍａｘ部調整フラグが「False」である場合（Ｓ４００２：N）、制御部１１０は、露光量及び階調補正テーブルを再設定することなく、画像形成処理を行う（Ｓ４０１１）。

低速モードのＤｍａｘ部調整フラグが「True」である場合（Ｓ４００２：Y）、制御部１１０は、低速モード時のＤｍａｘ部の調整を行う。制御部１１０は、まず、図１３に例示するトナー濃度検出用画像であるＤｍａｘ部調整用画像を感光ドラム１に形成する（Ｓ４００３）。制御部１１０は、画像濃度センサ１２により検出されたＤｍａｘ部調整用画像の濃度の測定結果を取得する（Ｓ４００４）。制御部１１０は、取得した測定結果に基づいて、Ｄｍａｘ部調整用画像の露光量と測定した濃度との関係から、濃度ターゲットに対応する露光量を線形補間により算出する。制御部１１０は、算出した露光量を低速モード時の露光量としてレーザ光量制御回路１９０に設定する（Ｓ４００５）。低速モード時の露光量を設定した制御部１１０は、露光量の増減処理で設定された露光増減量を初期化して「０」に設定する（Ｓ４００６）。

続いて制御部１１０は、図５（ｂ）のトナー濃度検出用画像を感光ドラム１に形成する（Ｓ４００７）。制御部１１０は、画像濃度センサ１２により検出されたトナー濃度検出用画像の濃度の測定結果を取得する（Ｓ４００８）。制御部１１０は、トナー濃度検出用画像の１０階調分の離散的な濃度値を線形補間することで、濃度特性（階調特性）を検出する。制御部１１０は、濃度特性（階調特性）が濃度ターゲットに一致するように、検出した濃度特性（階調特性）に対して逆変換処理を行うことで、階調補正テーブルを再生成する（Ｓ４００９）。再生成された新しい階調補正テーブルは、γ補正回路２０９に保存される。階調補正テーブルを再生成した制御部１１０は、低速モードのＤｍａｘ部調整フラグを「False」に設定する（Ｓ４０１０）。制御部１１０は、再生成した階調補正テーブルを用いて画像形成処理を行う（Ｓ４０１１）。

以上のような画像形成装置１００は、露光量の増減調整及び階調補正を適切に行うことで、最大濃度の画像の濃度を最適に調整することができる。そのために、画像形成装置１００の設置環境に変化等により濃度のズレが多きくなった場合であっても、良好な濃度の画像形成を行うことができる。

Claims (11)

1. 画像データを変換条件に基づいて変換する変換手段と、
   前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて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、
   前記画像形成手段に第１測定用画像と第２測定用画像とを形成させ、前記測定手段に前記第１測定用画像と前記第２測定用画像とを測定させ、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成手段により形成される前記画像の最大濃度を調整するための画像形成条件を決定し、前記第２測定用画像の測定結果に基づいて前記変換条件を生成する生成手段と、を有し、
   前記生成手段は、前記測定手段による前記第１測定用画像の測定結果が所定範囲内であれば、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を決定し、
   前記生成手段は、前記測定結果が前記所定範囲内になければ、前記画像形成手段に第３測定用画像を形成させ、前記測定手段に前記第３測定用画像を測定させ、前記第３測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を決定することを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記生成手段は、前記画像形成条件を決定した後に前記画像形成手段により形成された前記第２測定用画像の前記測定手段による測定結果に基づいて、前記変換条件を生成することを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段により形成された画像を所定の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させる定着手段と、
   前記記録材に形成された画像の濃度を測定する第２の測定手段と、を更に備えており、
   前記生成手段は、前記記録材に形成された前記第２測定用画像よりも多階調の画像の前記第２の測定手段による測定結果に基づいて、予め設定される目標濃度値である濃度ターゲットを生成して、所定の保存手段に保存することを特徴とする、
   請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記生成手段は、画像形成処理におけるプロセススピードを複数設定することができ、相対的に遅いプロセススピードを設定したときに、前記第３測定用画像の前記測定手段による測定結果に応じて前記画像形成条件を決定し、前記第２測定用画像の前記測定手段による測定結果に基づいて前記変換条件を生成することを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記第１測定用画像は３階調の中間調部と最大濃度の最大濃度部を含むことを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記第２測定用画像は、１０階調であることを特徴とする、
   請求項１〜５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記第３測定用画像は、その基準となる露光量を所定の露光増減量により複数に変化させたパッチ画像により構成されることを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成手段は、前記画像データに基づいて所定の像担持体を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像することで前記画像を形成する構成であり、前記画像形成条件に基づいて前記像担持体の露光量を決定することを特徴とする、
   請求項１〜７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記生成手段は、前記第１測定用画像または前記第２測定用画像の前記測定手段による測定結果を前記濃度ターゲットに合わせるように逆変換処理を行うことで、前記変換条件を生成することを特徴とする、
   請求項３記載の画像形成装置。
10. 前記変換条件は、階調濃度補正のための補正値であることを特徴とする、
    請求項９記載の画像形成装置。
11. 画像データを変換条件に基づいて変換する変換手段と、
    前記変換手段により変換された前記画像データに基づいて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形成された測定用画像を測定する測定手段と、を備える画像形成装置により実行される方法であって、
    前記画像形成手段に第１測定用画像を形成させて前記測定手段に前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定用画像の測定結果が所定範囲内であれば、前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成手段により形成される前記画像の最大濃度を調整するための画像形成条件を決定し、
    前記第１測定用画像の前記測定結果が前記所定範囲内になければ、前記画像形成手段に第３測定用画像を形成させ、前記測定手段に前記第３測定用画像を測定させ、前記第３測定用画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を決定し、
    前記画像形成手段に第２測定用画像を形成させて前記測定手段に前記第２測定用画像を測定させ、前記第２測定用画像の測定結果に基づいて前記変換条件を生成することを特徴とする、
    画像濃度制御方法。