JP2001134023A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体ドラム上のトナー濃度と記録紙への転
写濃度との経時変化に対応して、常に所望濃度の画像形
成を行うことのできる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 初期状態における感光体ドラムの地肌部
分のトナー濃度値を記憶しておき、メンテナンス時にお
ける同部分のトナー濃度値との差から、記録紙等への転
写に寄与しない感光体ドラム表面に付着した無帯電トナ
ー等によるトナー濃度値を検出する。そして、メンテナ
ンス時に検出した感光体ドラム上に現像される階調パタ
ーン画像各部のトナー濃度から上記無帯電トナー等によ
るトナー濃度分を差し引き有効なトナー濃度値を求め、
こうして求められる有効なトナー濃度値に基づいて、メ
ンテナンス時の出力特性に応じた適正な階調補正特性を
設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を用いた複写機、ファクシミリおよびプリンタ等の画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを用いた複写機、ファ
クシミリおよびプリンタ等の画像形成装置は、一般に、
光導電性を有する感光体ドラムを像担持体とし、帯電さ
せた感光体ドラム上に入力画像データに基づいたレーザ
ビームを照射することにより静電潜像を形成して、これ
をトナーによって現像してトナー像を形成し、このトナ
ー像を記録紙等に転写するように構成されている。

【０００３】このような画像形成装置においては、入力
画像データの階調値に対するレーザ発光特性、レーザー
ビーム量に対する感光体ドラムの感光特性、感光体ドラ
ムの帯電量に対するトナー付着量を表す現像特性など、
装置の出力特性によって、記録紙等に転写される画像濃
度が影響を受ける。このような出力特性は装置によって
異なり、また経時的に変化するものであるから、入力画
像データの階調を正確に再現した画像濃度出力を得るた
め、通常、このような画像形成装置においては、初期設
定時や所定のメンテナンス時に、装置の出力特性に応じ
る階調補正量を求めるようになっている。

【０００４】従来、実際の記録紙等への画像形成を行う
ことなく、このような階調補正量を簡便に求めることの
できる方法として、感光体ドラム上に所定の階調パター
ン信号に基づく階調パターン画像を現像し、感光体ドラ
ム上のトナー濃度を光センサ等の濃度検出センサによっ
て検出することにより装置の出力特性を検出し、入力階
調に応じた現像が行われるように出力特性に応じる方法
が提案されている（特開平７−６６９７２号公報な
ど）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような感
光体ドラム上のトナー濃度を検出することによって階調
補正量を算出する方法によると、感光体ドラム上のトナ
ー濃度が実際に記録紙等に転写される画像の濃度と一致
しないために、所望の出力濃度が得られず階調不良を生
じてしまう場合があった。

【０００６】すなわち、現像工程において感光体ドラム
上に付着するトナーの中には、十分に帯電していない無
帯電トナーや、所望の帯電極性とは逆の極性に帯電した
逆帯電トナーが少量ながらも存在し、このような無帯電
トナーや逆帯電トナーは、感光体ドラム上のトナー濃度
は高めるが記録紙等には転写されない。したがって、複
数枚の画像形成を行い、感光体ドラム上に無帯電トナー
や逆帯電トナーが付着した状態となると、入力画像デー
タの階調に応じたトナー濃度が感光体ドラム上において
現像されていても、感光体ドラム上に付着したトナーの
全てが記録紙上に転写されず、濃度センサによって検出
される感光体ドラム上のトナー濃度と、実際に記録紙に
転写される画像濃度との関係が崩れてしまうためであ
る。

【０００７】特に最近では、複数色（たとえばシアン、
マゼンタ、イエローの３色）のトナーを混合してカラー
画像を再現する画像形成装置が増えてきており、このよ
うなカラー画像形成装置では、色を正確に再現するため
に各色の階調バランスを適正に保つことがより重要であ
ることから、各色トナーごとの画像転写濃度を一層高い
精度で再現することが求められている。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、像担持体上のトナー濃度と記録紙への転写濃度
との経時変化に対応して、常に所望濃度の画像形成を行
うことのできる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明にかかる画像形成装置は、入力画像データを
階調補正手段によって階調補正することにより出力画像
データを形成し、この出力画像データに基づいて像担持
体上にトナー像を現像し、このトナー像を所定の記録紙
等に転写する画像形成装置であって、所定のメンテナン
ス時において、所定の階調パターンデータを入力画像デ
ータとして像担持体上に階調パターン画像を現像し、こ
の階調パターン画像各部のトナー濃度値とともに、この
階調パターン画像が現像されていない像担持体地肌部分
のトナー濃度値を検出するメンテナンス時状態検出手段
と、上記メンテナンス時状態検出手段によって検出され
た像担持体地肌部分のトナー濃度値に基づいて、同メン
テナンス時状態検出手段によって検出された階調パター
ン画像各部のトナー濃度値から、階調パターン画像各部
の有効トナー濃度値を算出する有効トナー濃度値算出手
段と、こうして算出されたメンテナンス時における階調
パターン画像各部の有効トナー濃度値に基づいて、上記
階調補正手段における階調補正特性を設定する階調補正
特性設定手段と、を備えたことを特徴とするものである
（請求項１）。

【００１０】この画像形成装置では、メンテナンス時に
像担持体の地肌部分のトナー濃度値が検出されるが、こ
の地肌部分のトナー濃度値には、メンテナンス時の像担
持体上に付着している無帯電トナーや逆帯電トナー等の
記録紙に転写されない（あるいは転写されにくい）トナ
ー量が表れている。このような無帯電トナー等は、像担
持体表面にほぼ一様に付着していると考えられる。した
がって、同じくメンテナンス時に像担持体上に現像され
る階調パターン画像の各部のトナー濃度値には、有効に
記録紙等に転写されるトナー量と転写されない無帯電ト
ナー等のトナー量との合計が表れている。

【００１１】本発明にかかる画像形成装置では、メンテ
ナンス時に装置の出力特性等に応じるための階調補正特
性を設定するにあたり、像担持体地肌部分のトナー濃度
値に基づいて、像担持体上に現像される階調パターン画
像各部のトナー濃度値から、記録紙等に転写されるトナ
ー量を有効トナー濃度値として算出し、この有効トナー
値に基づいて階調補正特性を設定するため、無帯電トナ
ー等が像担持体上に付着することによって像担持体上の
トナー濃度値と実際に記録紙等に転写される画像濃度と
の不整合を生じることなく、常に装置や装置設置環境等
に適合した適切な階調補正特性を得て、正確に所望の画
像濃度を再現することができる。

【００１２】また、このような画像形成装置において
は、さらに初期状態における像担持体地肌部分のトナー
濃度値を予め記憶しておく初期状態記憶手段と、上記メ
ンテナンス時状態検出手段によって検出された像担持体
地肌部分のトナー濃度値と上記初期状態記憶手段に記憶
されている初期状態における像担持体地肌部分のトナー
濃度値との差から像担持体地肌部分の状態変化量を算出
する状態変化量算出手段とを備え、上記有効トナー濃度
値算出手段は、上記状態変化量に基づいて、上記メンテ
ナンス時状態検出手段によって検出された階調パターン
画像各部のトナー濃度値から、階調パターン画像各部の
有効トナー濃度値を算出するように構成されることが望
ましい（請求項２）。

【００１３】このようにすれば、メンテナンス時に像担
持体上に付着している無帯電トナー等のトナー量を、ほ
とんど無帯電トナー等が付着していないと考えられる初
期状態における像担持体地肌部分のトナー濃度値とメン
テナンス時のトナー濃度値との差から、状態変化量とし
てより正確に算出することができる。したがって、この
状態変化量に基づいて階調パターン画像の濃度値から有
効トナー濃度値を算出することで、より確実に適切な階
調補正特性を得て、正確に所望の画像濃度を再現するこ
とができる。

【００１４】また、このような画像形成装置において
は、上記初期状態記憶手段は、初期状態における像担持
体地肌部分のトナー濃度値とともに、初期状態において
所定の階調パターンデータを入力画像データとして像担
持体上に階調パターン画像を現像したとき、この階調パ
ターン画像各部のトナー濃度値を予め記憶しておくよう
に構成され、上記階調補正特性修正手段は、メンテナン
ス時における階調パターン画像各部の有効トナー濃度値
と上記初期状態記憶手段に記憶されている初期状態にお
ける階調パターン画像各部のトナー濃度値とを比較し、
この比較結果に基づいて、上記階調補正手段における階
調補正特性を上記初期状態に予め設定された階調補正特
性から修正するように構成されることが望ましい（請求
項３）。

【００１５】このようにすると、初期状態における階調
パターン画像各部のトナー濃度とメンテナンス時におけ
る階調パターン画像各部のトナー濃度との比較結果は、
初期状態とメンテナンス時との出力特性の変化量を表し
ているため、この比較結果に基づいて初期状態に予め設
定された階調補正特性を修正することで、容易に適正な
階調補正特性を設定することができる。

【００１６】さらに、上述のような初期状態記憶手段を
有する画像形成装置においては、像担持体上のトナー濃
度値を検出する濃度センサを備え、上記初期状態記憶手
段は、初期状態におけるトナー濃度値としてこの濃度セ
ンサの検出値を記憶しておくように構成され、上記メン
テナンス時状態検出手段もまた、メンテナンス時におけ
るトナー濃度値としてこの濃度センサの検出値を用いる
ように構成されることが望ましい（請求項４）。

【００１７】このようにすると、初期状態およびメンテ
ナンス時のトナー濃度値として同一の濃度センサの検出
値を用いているため、トナー濃度値に対する出力がリニ
アに得られない濃度センサであっても、検出値をトナー
濃度値に換算することなく、簡便に初期状態からメンテ
ナンス時へのトナー濃度値の変化量を得ることができる
とともに、濃度センサの出力値の個体差によらず、正確
に初期状態からメンテナンス時へのトナー濃度値の変化
量を得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる画像形成装
置をカラー複写機として実現した実施形態について説明
する。

【００１９】図１は、本実施形態にかかるカラー複写機
の概略構成図である。このカラー複写機１０は、コンタ
クトガラス上に載置されたカラー原稿Ｐの画像を読み取
る画像読取部２０と、画像読取部２０によって読み取ら
れた画像を入力画像として所定の画像処理を行う画像処
理部３０と、画像処理部３０によって画像処理され、形
成された画像データを記録紙上に画像形成する画像形成
部４０と、画像処理部３０における階調補正処理に用い
る階調補正特性を所定のメンテナンス時に書換処理する
階調補正特性設定処理部５０と、これら画像読取部２
０、画像処理部３０、画像形成部４０および階調補正特
性設定処理部５０を制御・統括する処理統括制御部９０
とを備えている。

【００２０】画像読取部２０は、コンタクトガラス２１
上に載置されたカラー原稿Ｐに、露光ランプ２２の光を
照射し、その反射光を反射鏡２３ａ，２３ｂ，２３ｃお
よびレンズ２４、さらに、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリー
ン）、Ｂ（ブルー）の色分解フィルタを通してＣＣＤ等
の光電変換素子２５で受光することにより、カラー原稿
Ｐの画像情報をＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に色分解して、
各成分の光強度に比例したカラー画像データＲ，Ｇ，Ｂ
を読み取る。こうして読み取られたカラー画像データは
デジタル値にＡ／Ｄ変換され、画像処理部３０への入力
画像データとされる。

【００２１】画像処理部３０は、図示しない演算部、記
憶部等からなるコンピュータ回路として構成されてい
る。この画像処理部３０は、画像読取部２０で読み取ら
れた入力画像データに対して各種の画像処理を施し、画
像形成部４０での画像形成処理に供するための出力画像
データを形成する。この画像処理部３０における各処理
については後に詳述する。

【００２２】画像形成部４０は、装置下部に配設された
給紙カセット４１１，４１２，４１３または手差しトレ
イ４１４から給送される記録紙に対して、画像転写部４
２において出力画像データに基づくトナー像を形成し、
このトナー像を定着部４３の加熱ローラ４３１および加
圧ローラ４３２で定着させてから、排出トレイ４４に排
出する。４５は、記録紙の両面に画像形成する場合に片
面に画像形成された記録紙の表裏面を反転させて再び画
像転写部４２に搬送する両面ユニットである。

【００２３】画像転写部４２は、回転可能に軸支された
光導電性を有する感光体ドラム４２１の周囲に、その回
転方向に沿って順に、高圧電圧が印加される帯電ワイヤ
（図示省略）からのコロナ放電によって感光体ドラム表
面に所定電位を与える帯電器４２２と、レーザー発振器
４２３ａからミラー４２３ｂを介して出力画像データに
対応するレーザー光を照射することにより感光体ドラム
４２１表面の電位を選択的に減衰させて静電潜像を形成
する露光器４２３と、感光体ドラム４２１表面に形成さ
れた静電潜像をトナーにより現像する現像器４２４と，
感光体ドラム４２１上に形成されたトナー像を記録紙に
転写する転写器４２５と、感光体ドラム４２１表面を除
電する除電器４２６および感光体ドラム４２１表面の残
留トナーを除去するクリーナー等が配置されている。

【００２４】この複写機１０では、カラー画像を形成す
るため、上記露光器４２３は、出力画像データの各色成
分ごとに静電潜像を形成するように構成され、現像器４
２４は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ
ー）およびＫ（ブラック）の各色のトナー像を現像する
４つの現像器４２４ｃ，４２４ｍ，４２４ｙ，４２４ｋ
を備え、さらに、転写器４２５は、感光体ドラム４２１
表面に現像された各色トナー像を、一旦転写ベルト４２
５ａ上に１次転写し、この転写ベルト４２５ａ上で、Ｃ
（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）およびＫ
（ブラック）の各色のトナー像を重ねてから、転写ロー
ラ４２５ｂ上に搬送された記録紙上へ２次転写するよう
に構成されている。

【００２５】また、現像器４２４と転写器４２５との間
には、感光体ドラム４２１に現像されたトナー像の濃度
を検出する光学式センサからなる濃度センサ４８が配置
されている。この濃度センサ４８は、後述する初期設定
処理やメンテナンス処理において、装置の出力特性を算
出する処理に用いられるものである。

【００２６】階調補正補正特性設定処理部５０は、図示
しない演算部、記憶部等からなるコンピュータ回路とし
て構成されている。この階調補正特性設定処理部５０
は、初期設定時や、装置周囲の温度や湿度等の環境条件
が変わった場合、予め設定された所定枚数の画像形成処
理が行われた場合等の所定のメンテナンス時に、上記画
像処理部３０における階調補正処理に用いる階調補正特
性をそのときの画像形成部４０の出力特性に適合させる
メンテナンス処理を行うものである。この階調補正特性
設定処理部５０における各処理については後に詳述す
る。

【００２７】処理統括制御部９０は、上記画像読取部２
０、画像処理部３０、画像形成部４０および階調補正特
性設定処理部５０を制御・統括して、これらにより画像
読み取り、画像処理、画像形成および階調補正特性設定
処理等を行わせる。この処理統括制御部９０には、操作
パネル９１が接続されており、操作者からの操作信号が
適宜入力可能となっている。

【００２８】次に、図２を参照しながら、画像処理部３
０および階調補正特性設定処理部５０について説明す
る。

【００２９】画像処理部３０は、シェーディング補正部
３１、色空間変換部３２、色補正処理部３３、黒生成処
理部３４、出力系適合補正部３５、出力色選択部３６、
変倍処理部３７および空間フィルタ部３８を備えてい
る。

【００３０】シェーディング補正部３１は、画像読取部
２０において読み取られたＲ，Ｇ，Ｂの入力画像データ
に対し、画像読取部２０における露光ランプ２２の露光
分布特性や光電変換素子２５の感度分布特性等を補正す
る。

【００３１】色空間変換部３２は、Ｒ（レッド）、Ｇ
（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光強度に応じたＲＧＢ形
式の画像データを、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ
（イエロー）の濃度に応じたＣＭＹ形式の補色信号（濃
度記録信号）に反転処理を行う。

【００３２】色補正処理部３３は、各画素ごとにＣ（シ
アン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の信号として
構成された入力画像データに対し使用者の好みに適合し
た色調への色補正処理を行う。

【００３３】黒生成処理部３４は、ＣＭＹ形式のカラー
画像データから黒の画像データＫを生成する。

【００３４】出力系適合色補正部３５は、トナー色の理
論上の色とのずれや現像特性等の画像形成部４０の特性
（出力特性）に応じるため、この出力特性に応じて設定
され階調補正特性に基づいて、カラー画像データＣ，
Ｍ，Ｙ，ＫをＣ’，Ｍ’，Ｙ’，Ｋ’に変換する補正処
理を行う。なお、この出力系適合色補正部３５における
階調補正処理については後述する。

【００３５】出力色選択部３６は、画像形成部４０が１
色ずつ現像処理を行うため、次に現像処理を行う色を選
択する。

【００３６】変倍処理部３７は、設定倍率等に応じて画
像の拡大／縮小処理を行う。

【００３７】空間フィルタ部３８は、文字領域であれば
エッジ強調処理を、写真領域および網点領域であれば平
滑処理を施し、画像形成部４０に出力画像データを出力
する。

【００３８】一方、階調補正特性設定部５０は、階調パ
ターンデータ記憶部５１、階調補正特性設定部５２、状
態検出制御部５３、初期状態記憶部５４、状態変化量算
出部５５および有効トナー濃度値算出部５６とを備えて
いる。

【００３９】階調パターンデータ記憶部５１は、互いに
異なるｎ個の階調領域（パッチ）が形成された所定の階
調パターンデータを記憶している。図５は、この階調パ
ターンデータを記録紙Ｐ等に画像形成した階調パターン
画像の一例であり、異なる階調のパッチＡ０，Ａ１，Ａ
２，Ａ３…が記録紙Ｐ上に形成されている。なお、パッ
チＡ０は、積極的にトナー付着を行わない、階調０の仮
想パッチであり、後述する感光体ドラム４２１地肌部分
のトナー量を検出するために用いられるものである。

【００４０】階調補正特性設定部５２は、後述するよう
に、初期設定時およびメンテナンス時に上記画像処理部
３０の出力系適合補正部３５において用いられる階調補
正特性を設定し、同出力系適合補正部３５に記憶させる
ものである。

【００４１】状態検出制御部５３は、画像形成部４０の
濃度センサ４８により、感光体ドラム４２１表面のトナ
ー濃度を検出するものである。感光体ドラム４２１表面
のトナー濃度としては、上記階調パターン画像が現像さ
れたパッチ部分の濃度（パターン部濃度）とともに、階
調パターン画像が現像されていない地肌部分の濃度（地
肌濃度）を検出するようになっている。

【００４２】初期状態記憶部５４は、メンテナンス時に
おける新たな階調補正特性の設定処理に供するため、初
期設定時に上記状態検出制御部５３によって検出された
感光体ドラム４２１のパターン部濃度および地肌濃度を
記憶しておくものである。

【００４３】状態変化量算出部５５は、メンテナンス時
に検出された感光体ドラム４２１表面の地肌濃度と、初
期状態記憶部５４に記憶されている初期状態の感光体ド
ラム４２１表面の地肌濃度との差から、メンテナンス時
の感光体ドラム４２１の状態を初期状態からの変化量と
して算出するものである。

【００４４】有効トナー濃度値算出部５６は、上記状態
変化量算出部５５によって算出された状態変化量に基づ
いて、メンテナンス時に検出された感光体ドラム４２１
表面のパターン部濃度から、記録紙に転写されうる有効
なトナー濃度を算出するものである。

【００４５】次に、階調補正特性設定処理部５０によっ
て行われる階調補正特性の設定処理について説明する。

【００４６】この階調補正特性の設定処理は、工場出荷
時やオーバーホールを伴うメンテナンス時等の初期状態
において行われる初期設定処理と、装置が自動的にメン
テナンス時において行うメンテナンス処理（以下、この
ようなメンテナンス処理を「メンテナンス処理」と呼
ぶ。）との大きく２つに分けることができる。

【００４７】まず、初期設定処理について、図３を参照
しながら説明する。この初期設定処理は、初期状態にお
ける装置の特性（特に出力特性）を検出して、この出力
特性に応じた階調補正量（階調補正特性）を設定し、さ
らに後のメンテナンス処理に供するための初期状態を記
憶する処理である。この初期設定処理は、この装置が
Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の出力を行うものであるため各色
ごと順に行われる。

【００４８】この初期設定処理では、まず階調パターン
データ記憶部５１に記憶されている階調パターンデータ
に基づいて、実際に記録紙上に階調パターン画像が形成
される（ステップＳ１０）。具体的には、階調パターン
データ記憶部５１に記憶されている階調パターンデータ
が画像処理部３０の出力系適合補正部３５の上流側に送
信され、さらに出力色選択部３６、変倍処理部３７およ
び空間フィルタ部３８を経て画像形成部４０において記
録紙への画像形成が行われる。階調パターンデータは、
装置の出力階調領域から複数の代表階調を抽出したもの
であり、たとえば次表のデータとして表すことができ
る。なお、パッチ０は、階調０の仮想パッチである。

【００４９】

【表１】

【００５０】なお、この初期設定処理で最初に行われる
画像形成処理においては、出力系適合補正部３５におけ
る階調補正特性に応じた階調補正処理は行わない。

【００５１】階調補正処理を行わずに階調パターン画像
が形成された記録紙は、画像読取部２０において画像読
取りが行われる（ステップＳ２０）。具体的には、階調
パターン画像が形成された記録紙は、初期設定処理を行
う操作者によって、画像読取部２０のコンタクトガラス
２１上に載置され、画像読取部２０がこの記録紙上の階
調パターン画像の読取りを行う。こうして読みとられた
階調パターン画像の画像データは、画像処理部３０に送
られ、シェーディング補正部３１、色空間変換部３２、
色補正処理部３３および黒生成処理部３４を経て出力系
適合補正部３５に送られる。

【００５２】つづいて、階調補正特性設定部５２は、出
力系適合補正部３５に送られた階調パターン画像の画像
データにおける階調パターン各パッチの濃度と、この階
調パターン画像の元となった階調パターンデータとを比
較することによって、画像形成部４０の現在の出力特性
が得られる（ステップＳ３０）。出力系適合補正部３５
に送られた階調パターン画像の画像データは、出力系適
合補正部３５における階調補正処理を行われることなく
画像形成され、読み取られたものであるから、画像形成
部４０の出力特性のみを検出することができる。

【００５３】こうして現在（初期状態）の出力特性が得
られれば、この出力特性に応じて、さらに入力階調に対
する所望の出力階調が得られるように、階調補正をおこ
なうための階調補正特性が算出される（ステップＳ４
０）。この階調補正特性は、出力特性を吸収するべく、
入力階調に対して画像形成される出力階調がリニアにな
るように階調補正を行うように設定してもよいが、人間
の目に検知される階調がリニアに、あるいは自然な階調
分布に見えるように階調補正するものであることが望ま
しい。この階調補正特性（ガンマデータ）は、横軸に入
力階調を、縦軸に階調補正後の階調を表せば、図７の曲
線として例示されるが、具体的には、この実施形態では
入力階調に対する出力階調を記述したテーブルとして設
定すればよい。設定された階調補正特性は、画像処理部
３０の出力系適合補正部３５内に記憶される。

【００５４】以上の処理によって初期状態における適正
な階調補正特性の設定は完了するが、つづいて、後のメ
ンテナンス時にメンテナンス処理に供するため、この初
期状態のデータの検出および記憶が行われる。

【００５５】この初期状態のデータの検出処理は、ま
ず、階調パターンデータをいま設定された階調補正特性
で階調補正して、感光体ドラム４２１上に階調パターン
画像の現像が行われる（ステップＳ５０）。具体的に
は、階調パターンデータ記憶部５１に記憶されている階
調パターンデータを出力系適合補正部３５に送り、この
階調パターンデータをいま設定した階調補正特性で階調
補正して、出力色選択部３６、変倍処理部３７および空
間フィルタ部３８を経て画像形成部４０に送る。そし
て、この画像データに基づいて感光体ドラム４２１上に
階調パターン画像がトナー像として現像される。

【００５６】つづいて、感光体ドラム４２１上に現像さ
れた階調パターン画像各部のトナー濃度（パターン部濃
度）および階調パターン画像が現像されていない感光体
ドラム地肌部分のトナー濃度（地肌濃度）が、濃度セン
サ４８によって検出される（ステップＳ６０）。図６
は、感光体ドラム４２１上に現像された階調パターン画
像の一例を示している。これら感光体ドラム４２１の地
肌濃度およびパターン部濃度は、階調補正特性設定処理
部５０の状態検出制御部５３に送られる。

【００５７】そして、検出された地肌濃度およびパター
ン部濃度は、状態検出制御部５３から初期状態記憶部５
４に送られ、適正な階調補正特性が設定された初期状態
のデータ（初期状態データ）として記憶される（ステッ
プＳ７０）。たとえば、この初期状態データは、対応す
る階調パターンデータとともに、次表のように表すこと
ができる。

【００５８】

【表２】

【００５９】なお、この感光体ドラム４２１上に現像さ
れたトナー像は、記録紙に転写する必要はないため、初
期設定を行う操作者の手を煩わせることなく、装置内で
自動的に行うことができる。

【００６０】以上のようにして初期設定が行われれば、
以後、画像処理部３０の出力系適合補正部３５における
階調補正処理では、後述するメンテナンス処理が行われ
るまで、この階調補正特性に応じて階調補正処理が行わ
れる。

【００６１】次に、図４を参照しながら、メンテナンス
時において行われる階調補正特性の設定処理について説
明する。このメンテナンス処理は、所定枚数の画像形成
処理を行うごとに、前回のメンテナンス処理から所定期
間が経過したときに、あるいは、温度や湿度等の装置周
囲の環境条件が変化した場合に、処理統括制御部９０等
が自動的にメンテナンス処理を行うメンテナンス時を決
定し、処理統括制御部９０からの開始信号に応じて行わ
れる。なお、この装置においては、メンテナンス処理終
了から画像形成した枚数等をカウントするカウンタ、メ
ンテナンス処理終了からの時間経過を計測するタイマ、
装置の設置環境条件を検出する温度センサや湿度センサ
等を備え、これらの出力は処理統合制御部９０に入力す
るように構成されている。このメンテナンス処理は、メ
ンテナンス時における装置の特性（特に出力特性）に応
じた階調補正量（階調補正特性）を設定するものであ
る。このメンテナンス処理も上記初期設定処理と同様
に、この装置がＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色の出力を行うもの
であるため各色ごと順に行われる。

【００６２】このメンテナンス処理では、まず、階調パ
ターンデータを初期設定時に設定された階調補正特性で
階調補正した画像データに基づいて、階調パターン画像
が感光体ドラム４２１上に現像される（ステップＳ１０
０）。具体的には、階調パターンデータ記憶部５１に記
憶されている階調パターンデータを出力系適合補正部３
５に送り、この階調パターンデータを初期設定時に設定
された階調補正特性で階調補正して、出力色選択部３
６、変倍処理部３７および空間フィルタ部３８を経て画
像形成部４０に送る。そして、この画像データに基づい
て感光体ドラム４２１上に階調パターン画像がトナー像
として現像される。

【００６３】つづいて、感光体ドラム４２１上に現像さ
れた階調パターン画像各部のトナー濃度（パターン部濃
度）および階調パターン画像が現像されていない感光体
ドラム４２１地肌部分のトナー濃度（地肌濃度）が、濃
度センサ４８によって検出される（ステップＳ１１
０）。これら感光体ドラム４２１の地肌濃度およびパタ
ーン部濃度は、階調補正特性設定処理部５０の状態検出
制御部５３に送られる。こうして検出されるメンテナン
ス時の地肌濃度およびパターン部濃度（メンテナンス時
データ）は、たとえば、対応する階調パターンデータお
よび初期状態データとともに次表のように表すことがで
きる。

【００６４】

【表３】

【００６５】そして、初期状態記憶部５４に記憶されて
いる初期状態における感光体ドラム４２１の地肌濃度
と、メンテナンス時に検出された上記地肌濃度とから、
初期状態からメンテナンス時への状態変化量が算出され
る（ステップＳ１３０）。具体的には、状態検出制御部
５３に送られたメンテナンス時の地肌濃度および初期状
態記憶部５４に記憶されている初期状態の地肌濃度が状
態変化量算出部５５に送られ、状態変化量算出部５５が
両者の差として状態変化量を求める。たとえば、上記表
３に示した初期状態データおよびメンテナンス時データ
の場合、状態変化量は次式によって算出することができ
る。

【００６６】 こうして求められる状態変化量は、主として感光体ドラ
ム４２１表面のトナー濃度を高めるものの記録紙には転
写されない無帯電トナーや逆帯電トナー等の初期状態と
メンテナンス時との差を表している。

【００６７】こうして状態変化量が求められれば、この
状態変化量に応じて、状態検出制御部５３に送られたメ
ンテナンス時のパターン部濃度から、メンテナンス時の
有効トナー濃度が算出される（ステップＳ１４０）。具
体的には、状態変化量算出部５５から状態変化量が、状
態検出制御部５３からパターン部濃度が、それぞれ有効
トナー濃度算出部５６に送られ、各パッチごとに有効ト
ナー濃度値が算出される。たとえば、上記表３に示した
初期状態データおよびメンテナンス時データの場合、メ
ンテナンス時の有効トナー濃度（有効データ）は、メン
テナンス時の各検出濃度から状態変化量２０を差し引く
ことによって、次表のように求められる。

【００６８】

【表４】

【００６９】こうしてメンテナンス時の有効トナー濃度
が算出されれば、この有効トナー濃度と、記憶されてい
る初期状態のパターン部濃度とを比較し、この比較結果
に基づいて初期設定時の階調補正特性を修正する（ステ
ップＳ１５０）。この修正処理では、まず、メンテナン
ス時の状態において、初期設定時と同じ出力階調（トナ
ー濃度）が得られる入力階調（階調パターンデータに相
当）を求める。そして、メンテナンス処理後の階調補正
特性は、実際に画像読み取りされた画像データを予め初
期設定時と同じ出力を得られる階調に変換してから、初
期設定時の階調補正特性を用いた階調補正処理を行うこ
とによって、メンテナンス処理後においても初期設定時
と同じ出力特性を得られるようにするものである。すな
わち、この階調補正特性の修正処理は、メンテナンス処
理後の階調補正特性として、各階調ごとの初期設定時と
メンテナンス時との出力特性の変化分を初期設定時の階
調補正特性に加えた階調補正特性を設定するものであ
る。

【００７０】具体的には、まず、初期設定時と同じ出力
階調が得られるメンテナンス時における入力階調を、メ
ンテナンス時におけるパターン部濃度の各パッチ間を直
線で補間し、これに初期設定時のパターン部濃度を照合
することによって求める。図８は、この処理をパッチ番
号４の階調（濃度値）１１７のデータについて行った場
合の説明図である。メンテナンス時の有効トナー濃度値
において階調値１１７は、パッチ６（有効トナー濃度値
１１３）およびパッチ７（有効トナー濃度値１２８）の
間にある。これらパッチ６および７の入力階調（階調パ
ターンデータ）は、それぞれ６１および７９である。図
８のように、横軸に入力階調、縦軸に出力階調をとり、
メンテナンス時の有効トナー濃度のパッチ６および７を
補間した場合、初期設定時のパッチ４の出力階調１１７
は、入力階調６５．８（整数化して６６）で得られるこ
とが分かる。同様にして、各パッチごとに、初期設定時
の出力階調が得られる入力階調値を算出することができ
る。

【００７１】このようにしてメンテナンス時の状態にお
いて、初期設定時と同様の出力を得るための入力階調値
が得られれば、既に初期設定時に好適な出力が得られる
ように設定した階調補正特性に対して、初期設定時から
メンテナンス時への状態変化分を加える（あるいは差し
引く）ことで、メンテナンス時の状態に応じた階調補正
特性を設定することができる。図９は、初期設定時の階
調補正特性（ガンマデータ）から、メンテナンス時の状
態に応じて修正した階調補正特性（ガンマデータ）を模
式的に表した説明図である。

【００７２】こうして修正した階調補正特性は、画像処
理部３０の出力系適合補正部３５に記憶され、以後、こ
うして修正された階調補正特性に応じて状態に応じた階
調補正処理が行われる。

【００７３】以上のように、この実施形態にかかる画像
形成装置では、メンテナンス時に感光体ドラム４２１の
地肌部分のトナー濃度値を検出することにより、記録紙
に転写されない（あるいは転写されにくい）無帯電トナ
ーや逆帯電トナー等のトナー量を検出し、この感光体ド
ラム４２１地肌部分のトナー濃度値に基づいて、感光体
ドラム４２１上に現像される階調パターン画像各部のト
ナー濃度値から、記録紙等に転写されるトナー量を有効
トナー濃度値として算出し、この有効トナー値に基づい
て階調補正特性を修正するため、無帯電トナー等が感光
体ドラム４２１上に付着することによって感光体ドラム
４２１上のトナー濃度値と実際に記録紙等に転写される
画像濃度との不整合を生じることなく、常に装置や装置
設置環境等に適合した適切な階調補正特性を得て、正確
に所望の画像濃度を再現することができる。

【００７４】また、実際の記録紙等への画像形成を行っ
て適正な階調補正特性を求めた初期設定時における感光
体ドラム４２１地肌部分のトナー濃度値を予め記憶して
おくことにより、メンテナンス時に感光体ドラム４２１
上に付着している無帯電トナー等のトナー量を、この初
期状態における感光体ドラム４２１地肌部分のトナー濃
度値とメンテナンス時のトナー濃度値との差から、状態
変化量としてより正確に算出することができる。したが
って、この状態変化量に基づいて階調パターン画像の濃
度値から有効トナー濃度値を算出することで、より確実
に適切な階調補正特性を得て、正確に所望の画像濃度を
再現することができる。

【００７５】さらに、初期状態において感光体ドラム４
２１上に現像した階調パターン画像各部のトナー濃度値
を記憶しておくことにより、メンテナンス時に検出され
た階調パターン画像各部の有効トナー濃度値との比較結
果から、初期設定時に実際の記録紙等への画像形成を行
って求めた適正な階調補正特性を利用して、初期設定時
の階調補正特性を修正することで簡単にメンテナンス時
における適正な階調補正特性を求めることができる。

【００７６】また、初期状態およびメンテナンス時のト
ナー濃度値として同一の濃度センサ４８の検出値を用い
ているため、トナー濃度値に対する出力がリニアに得ら
れない濃度センサであっても、検出値をトナー濃度値に
換算することなく、簡便に初期状態からメンテナンス時
へのトナー濃度値の変化量を得ることができる。

【００７７】さらに、感光体ドラム４２１の表面濃度を
求める濃度センサ４８の出力値をそのままトナー濃度値
を表す値として用いているため、濃度センサ４８の出力
値の個体差によらず、正確に初期状態からメンテナンス
時へのトナー濃度値の変化量を得ることができる。

【００７８】以上、本発明を実施形態に即して説明した
が、本発明にかかる画像形成装置は、上記実施形態に限
定されるものではなく、以下のように構成してもよい。

【００７９】（１）上記実施形態においては、本発明に
かかる画像処理装置をデジタルカラー複写機に適用した
が、所定の入力画像データを用いて画像形成を行う画像
形成装置であれば、ファクシミリ装置やカラープリンタ
等、任意の画像形成装置に適用することができる。

【００８０】（２）上記実施形態においては、濃度セン
サ４８の出力値（検出値）をそのまま感光体ドラム４２
１表面のトナー濃度値として扱うように構成したが、濃
度センサ４８の出力を変換器等で単位面積あたりのトナ
ー厚み（あるいはトナー質量）等によって表される具体
的なトナー量を求め、階調補正特性設定処理等において
はこの具体的なトナー量を用いて処理を行ってもよい。

【００８１】（３）上記実施形態においては、初期設定
時の階調パターン画像各部のトナー濃度（パターン部濃
度）を記憶しておき、メンテナンス時のパターン部濃度
との比較結果から、メンテナンス時の階調補正特性を初
期設定時に予め設定した階調補正特性から修正して求め
るように構成したが、メンテナンス時の有効トナー濃度
から直接メンテナンス時の適正な階調補正特性を求める
ようにしてもよい。

【００８２】（４）上記実施形態においては、初期設定
時の地肌部分トナー濃度（地肌濃度）を記憶しておき、
メンテナンス時の感光体ドラム４２１地肌部分のトナー
濃度（地肌濃度）との差から状態変化量を算出してメン
テナンス時の有効トナー濃度値を算出するように構成し
たが、初期設定時には、ほとんど感光体ドラム４２１地
肌部分に無帯電トナー等が付着していないと考えられる
ことから、メンテナンス時の地肌濃度のみからメンテナ
ンス時の感光体ドラム４２１に付着している無帯電トナ
ー等の量を求めるようにしてもよい。

【００８３】（５）上記実施形態においては、メンテナ
ンス時において、初期設定時との比較から初期設定時の
階調補正特性を修正してメンテナンス時の適正な階調補
正特性を設定するように構成したが、初期状態記憶部５
４には前回のメンテナンス時の検出値を記憶しておき、
この前回のメンテナンス時の状態との比較から前回のメ
ンテナンス時の階調補正特性を修正して、現在のメンテ
ナンス時の適正な階調補正特性を設定するようにしても
よい。

【００８４】（６）上記実施形態においては、初期設定
時およびメンテナンス時の地肌濃度について単純に差を
とり、この差を状態変化量としたが、初期状態からメン
テナンス時の状態変化量は、初期設定時の地肌濃度およ
びメンテナンス時の地肌濃度を用いていれば、種々の算
出手段を用いて算出することができる。

【００８５】（７）上記実施形態においては、メンテナ
ンス時の有効トナー濃度値（有効データ）は、メンテナ
ンス時の階調パターン画像各部のトナー濃度値（メンテ
ナンス時データ）から単純に状態変化量を引くことによ
って求めたが、状態変化量を参照しながら画像転写に有
効なトナー量を求めることのできる手段であれば、有効
トナー濃度値は種々の算出手段によって求めることがで
きる。

【００８６】（８）上記実施形態においては、濃度セン
サとして光学式の濃度センサ４８を採用したが、感光体
ドラム４２１表面のトナー濃度値を検出しうるセンサで
あれば、任意の公知のセンサを採用することができる。

【００８７】（９）上記実施形態においては、像担持体
として感光体ドラム４２１を用いたが、入力画像がトナ
ー像として現像され、これを記録紙等に転写する像担持
体であれば、任意の公知の像担持体を採用することがで
きる。

【００８８】

【発明の効果】以上のように、本発明にかかる画像形成
装置によれば、メンテナンス時に装置の出力特性等に応
じるための階調補正特性を修正するにあたり、像担持体
地肌部分のトナー濃度値に基づいて、像担持体上に現像
される階調パターン画像各部のトナー濃度値から、記録
紙等に転写されるトナー量を有効トナー濃度値として算
出し、この有効トナー値に基づいて階調補正特性を修正
するため、無帯電トナー等が像担持体上に付着すること
によって像担持体上のトナー濃度値と実際に記録紙等に
転写される画像濃度との不整合を生じることなく、常に
装置や装置設置環境等に適合した適切な階調補正特性を
得て、正確に所望の画像濃度を再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像形成装置を複写機に適用し
た一実施形態の概略図である。

【図２】同画像形成装置の画像処理部および階調補正特
性設定処理部の構成図である。

【図３】初期設定処理のフローチャートである。

【図４】メンテナンス処理のフローチャートである。

【図５】記録紙上に画像形成された階調パターン画像の
一例である。

【図６】感光体ドラム上に現像された階調パターン画像
の一例である。

【図７】初期設定時に設定された階調補正特性（ガンマ
データ）の一例である。

【図８】メンテナンス時の状態において初期設定時の出
力階調を得るための入力階調値を求める処理の説明図で
ある。

【図９】階調補正特性（ガンマデータ）の修正処理を模
式的に示す説明図である。

【符号の説明】

２０ 画像読取部 ３０ 画像処理部 ３５ 出力系適合補正部 ４０ 画像形成部 ４２１ 感光体ドラム（像担持体） ４８ 濃度センサ ５０ 階調補正特性設定処理部 ５２ 階調補正特性設定部 ５４ 初期状態記憶部 ５５ 状態変化量算出部 ５６ 有効トナー濃度算出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C262 AA24 AA26 AB07 BA09 BB36 BC10 FA13 GA02 2H027 DA10 EC04 EC06 EC09 ED06 5C062 AA05 AB05 AB22 AB42 AC21 AC58 BA00 5C077 LL13 MM27 MP08 PP15 PP32 PP33 PP38 PP43 PP45 PQ22 PQ23 TT03 TT06 9A001 BB06 HH34 JJ35 KK42 LL05 LL09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像データを階調補正手段によって
   階調補正することにより出力画像データを形成し、この
   出力画像データに基づいて像担持体上にトナー像を現像
   し、このトナー像を所定の記録紙等に転写する画像形成
   装置であって、 所定のメンテナンス時において、所定の階調パターンデ
   ータを入力画像データとして像担持体上に階調パターン
   画像を現像し、この階調パターン画像各部のトナー濃度
   値とともに、この階調パターン画像が現像されていない
   像担持体地肌部分のトナー濃度値を検出するメンテナン
   ス時状態検出手段と、 上記メンテナンス時状態検出手段によって検出された像
   担持体地肌部分のトナー濃度値に基づいて、同メンテナ
   ンス時状態検出手段によって検出された階調パターン画
   像各部のトナー濃度値から、階調パターン画像各部の有
   効トナー濃度値を算出する有効トナー濃度値算出手段
   と、 こうして算出されたメンテナンス時における階調パター
   ン画像各部の有効トナー濃度値に基づいて、上記階調補
   正手段における階調補正特性を設定する階調補正特性設
   定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、 初期状態における像担持体地肌部分のトナー濃度値を予
   め記憶しておく初期状態記憶手段と、 上記メンテナンス時状態検出手段によって検出された像
   担持体地肌部分のトナー濃度値と上記初期状態記憶手段
   に記憶されている初期状態における像担持体地肌部分の
   トナー濃度値との差から像担持体地肌部分の状態変化量
   を算出する状態変化量算出手段とを備え、 上記有効トナー濃度値算出手段は、上記状態変化量に基
   づいて、上記メンテナンス時状態検出手段によって検出
   された階調パターン画像各部のトナー濃度値から、階調
   パターン画像各部の有効トナー濃度値を算出するように
   構成されたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像形成装置において、 上記初期状態記憶手段は、初期状態における像担持体地
   肌部分のトナー濃度値とともに、初期状態において所定
   の階調パターンデータを入力画像データとして像担持体
   上に階調パターン画像を現像したとき、この階調パター
   ン画像各部のトナー濃度値を予め記憶しておくように構
   成され、 上記階調補正特性設定手段は、メンテナンス時における
   階調パターン画像各部の有効トナー濃度値と上記初期状
   態記憶手段に記憶されている初期状態における階調パタ
   ーン画像各部のトナー濃度値とを比較し、この比較結果
   に基づいて、上記階調補正手段における階調補正特性を
   上記初期状態に予め設定された階調補正特性から修正す
   るように構成されたことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の画像形成装置に
   おいて、 像担持体上のトナー濃度値を検出する濃度センサを備
   え、 上記初期状態記憶手段は、初期状態におけるトナー濃度
   値としてこの濃度センサの検出値を記憶しておくように
   構成され、 上記メンテナンス時状態検出手段もまた、メンテナンス
   時におけるトナー濃度値としてこの濃度センサの検出値
   を用いるように構成されたことを特徴とする画像形成装
   置。