JP2004233673A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば感光体の膜厚の変化に起因するエッジ効果の変化等があっても、文字画像、ハーフトーン画像のいずれでも好ましい画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム２１上に形成される第１パターンを構成する線画パターン２０１、２０２、２０３、及び第２パターンを構成する描画パターン２０４、２０５、２０６は、それぞれ異なるレーザ出力で露光して形成されており、第１パターンの線幅、第２パターンの濃度を光学的センサＳＥ１で検出することでレーザ出力と線幅、濃度との関係を求めることができるため、第１パターンの検出結果から文字画像用レーザ出力、第２パターンからハーフトーン用レーザ出力を設定し、画像に関する情報に基いて両者を切り替える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置では、例えば温度変化や湿度変化等があっても安定した画像を出力するために各種画像形成条件の制御が行われている。画像形成条件の制御の一般的な方法として、感光体ドラム等の像担持体上にベタ画像やハーフトーンの画像、ライン画像などの基準トナーパターンを形成して光学センサで検出し、検出結果に基づいて、像担持体を露光する際のレーザ光量などを制御する方法がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２１３９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１１−３０５５１７号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平９−１１４２０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置により形成される画像として、大別するとベタ画像、ハーフトーン画像（例えば写真画像）、文字画像がある。光学センサにより、像担持体上に形成されたベタ画像のトナーパターンを検出する方法では、文字画像に対して必ずしも適切な制御ができるわけではない。例えば感光体ドラムの新旧を考えた場合、新たな感光体の膜厚と古い感光体の膜厚とが異なってくる。このため、ベタ画像のトナー付着量は新旧ともに同様に制御できたとしても、文字画像の場合のトナー付着量についての制御の結果は新旧で異なる。その原因として、膜厚が異なることによりエッジ効果が変化することがあげられる。
【０００７】
一方、ハーフトーン画像の基準トナーパターンを検出し、検出結果に応じて感光体への露光条件を制御する方法は文字画像を安定させる一つの手段となり得る。しかし、ハーフトーン画像の線密度（本明細書での「線密度」の単位はｌｐｉ（ライン・パー・インチ）であり、「線密度」という用語は、通常用いられる「網点画像のスクリーン線数（ｌｐｉ）」と略同等の画像周波数を有する場合、具体的には近似した周波数分布を有する場合を意味するものとして用いる。線密度１００ｌｐｉの画像は、スクリーン線数１００ｌｐｉの網点画像と略同等の画像周波数を有する。）は通常１００ｌｐｉ以上である。
【０００８】
文字画像の線密度は５０ｌｐｉ以下のものがほとんどであり、ハーフトーン画像の基準トナーパターンを用いた方法では、前記した感光体の膜厚変化にともなう文字画像のエッジ効果の変化に対しては相関を得ることはできない。このため、文字画像のトナー付着量が安定しなくなり、トナー付着量の増加に伴い、中抜けや飛び散り等の問題が生じる。また、５０ｌｐｉ以下となるような線画パターンを検出して露光条件を変化させる方法では、文字部分へのトナー付着量を抑制することができるため文字画像の安定化に有効であるが、感光体の膜厚変化に伴ってエッジ効果の変化により増加した文字部分へのトナー付着量を抑制する結果、エッジ効果の少ないハーフトーン画像部分へのトナー付着量が少なくなり、ハーフトーン画像のかすれを生じる。これらの問題点は、近年用いられるようになった高感度感光体や低付着量トナーなどを用いる場合にさらに顕著となる。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、例えば像担持体の新旧に起因するエッジ効果の変化等にかかわらず、文字画像とハーフトーン画像とのいずれにおいても、好ましい制御を行うことが可能な画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、像担持体にトナーを付着させて基準トナーパターンを形成し、形成された基準トナーパターンを光学センサにて検出した結果に基づいて画像形成条件を調整する画像形成装置において、複数の線画パターンが、文字画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第１の基準トナーパターンを、所定の画像形成条件について前記線画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第１の基準トナーパターン形成手段と、複数の描画パターンが、ハーフトーン画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第２の基準トナーパターンを、前記画像形成条件について前記描画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第２の基準トナーパターン形成手段と、前記第１の基準トナーパターンに含まれる複数の線画パターンのそれぞれの線幅を示す値を検出する線幅検出手段と、前記第２の基準トナーパターンに含まれる複数の描画パターンのそれぞれの濃度を示す値を検出する濃度検出手段と、前記線幅検出手段により検出された線幅を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第１の設定を決定する第１の条件設定決定手段と、前記濃度検出手段により検出された濃度を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第２の設定を決定する第２の条件設定決定手段と、形成すべき画像について、前記第１及び第２の設定のいずれを用いるかを示す情報を取得する画像情報取得手段と、前記画像情報取得手段が取得した情報に基いて、前記第１の設定と前記第２の設定とを切り替える切り替え手段とを備えることを特徴としている。
【００１１】
この構成では、第１の基準トナーパターンの画像周波数が文字画像のものに対応し、第２の基準トナーパターンの画像周波数がハーフトーン画像のものに対応するようになる。そして第１の基準トナーパターンに含まれる複数の線画パターンのそれぞれと、第２の基準トナーパターンに含まれる複数の描画パターンのそれぞれとを、所定の画像形成条件（例えば像担持体を露光するレーザ光量）について複数の設定で形成し、線画パターンの線幅と、描画パターンの濃度とを検出する。検出した結果、画像形成条件の設定と線幅や濃度との関係を得ることができるので、適切な線幅を得るための第１の設定（文字画像用の設定）と、適切な濃度を得るための第２の設定（ハーフトーン画像用の設定）を決定することができる。そして、形成すべき画像について、文字画像用設定とハーフトーン用設定とのいずれを用いるかを示す情報（例えば文字部分かハーフトーン部分かを示す領域判別信号）に基いて設定を切り替えることにより、文字画像とハーフトーン画像とのいずれでも適切な画像を形成することができる。
【００１２】
なお、複数の前記線画パターンを配置する間隔は、１インチあたり１本以上５０本以下、配置される割り合い（線密度１ｌｐｉ以上５０ｌｐｉ以下）であり、前記描画パターンの線密度は１００ｌｐｉ以上、（副走査解像度（ｄｐｉ）の値／２）ｌｐｉ以下であるとすることができる。
ここで、線画パターンの幅は線幅検出が可能である限り任意であり、１ドットラインでもよいし、２ドットライン等でもよい。また、（副走査解像度（ｄｐｉ）の値／２）ｌｐｉとは、副走査方向に１ドットずつオン・オフしたような場合を想定しており、副走査解像度が６００ｄｐｉの場合であれば、３００ｌｐｉのトナーパターンを用いることができる。
【００１３】
また、前記第１の基準トナーパターンと前記複数の描画パターンとを構成するラインの幅はそれぞれ作像可能な最小ライン幅以上であって、ラインの幅（ｄｏｔ数）×線密度（ｌｐｉ）÷副走査解像度（ｄｐｉ）＜０．７の関係を満たすとすることができる。ここで、ラインの幅（ｄｏｔ数）×線密度（ｌｐｉ）÷副走査解像度（ｄｐｉ）の値は、単位面積当たりでトナーが付着すべき部分の割り合いを意味しており、０．７以上とするとハーフトーン画像用よりもベタ画像に近づくことになる。
【００１４】
また、前記画像形成条件は、像担持体を露光する際のレーザ光量であり、前記第１の条件設定決定手段は、前記線幅検出手段により検出された線幅を示す値から、レーザ光量と検出線幅との対応関係を取得する第１の取得手段と、前記第１の取得手段により取得された対応関係から、前記第１の基準トナーパターンに含まれるそれぞれの線画パターンにて検出されるべき所定の線幅に対応する第１のレーザ光量を決定する第１の光量決定手段とを含み、前記第２の条件設定決定手段は、前記濃度検出手段により検出された濃度を示す値から、レーザ光量と濃度との対応関係を取得する第２の取得手段と、前記第２の取得手段により取得された対応関係から、前記第２の基準トナーパターンに含まれるそれぞれの描画パターンにて検出されるべき濃度に対応する第２のレーザ光量を決定する第２の光量決定手段とを含むとすることができる。もっとも画像形成条件についてはレーザ光量以外の場合でも、異なる設定のそれぞれについて線幅や濃度との対応関係を得ることができれば同様の制御を行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係る画像形成方法は、像担持体にトナーを付着させて基準トナーパターンを形成し、形成された基準トナーパターンを光学センサにて検出した結果に基づいて画像形成条件を調整する画像形成装置における画像形成方法であって、複数の線画パターンが、文字画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第１の基準トナーパターンを、所定の画像形成条件について前記線画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第１の基準トナーパターン形成ステップと、前記第１の基準トナーパターンに含まれる複数の線画パターンのそれぞれの線幅を示す値を検出する線幅検出ステップと、前記線幅検出ステップにおいて検出された線幅を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第１の設定を決定する第１の条件設定決定ステップと、複数の描画パターンが、ハーフトーン画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第２の基準トナーパターンを、前記画像形成条件について前記描画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第２の基準トナーパターン形成ステップと、前記第２の基準トナーパターンに含まれる複数の描画パターンのそれぞれの濃度を示す値を検出する濃度検出ステップと、前記濃度検出ステップにおいて検出された濃度を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第２の設定を決定する第２の条件設定決定ステップと、形成すべき画像について、前記第１及び第２の設定のいずれを用いるかを示す情報を取得する画像情報取得ステップと、前記画像情報取得ステップにて取得した情報に基いて、前記第１の設定と前記第２の設定とを切り替える切り替えステップとを有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
（１）画像形成装置の全体構成
図１に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図を示す。同図に示されるように、本実施の形態の画像形成装置１は、露光走査部１０と、画像形成部２０とに分けられる。本実施の形態の画像形成装置１は、制御部１００を介してＬＡＮ５００等のネットワークを介して外部のプリントサーバ２００やＰＣ（パーソナル・コンピュータ）３００等と接続することが可能である。後に詳細に説明するように、制御部１００が、プリントサーバ２００やＰＣ３００から送られてきた画像信号に必要な処理を行い、生成された画像情報信号に基づいて、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」と表記する。）１１に駆動信号を出力する。
【００１７】
ＬＤ１１は、駆動信号を受けて所定のレーザ露光量でレーザ光を発光する。発光されたレーザ光はコリメータレンズ１２を通過して平行光となり、さらにポリゴンモータ１４により回転駆動されるポリゴンミラー１３のミラー面で反射して偏向される。偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ１５を通過して、折り返しミラー１６に反射され、感光体ドラム２１の表面を露光走査する。
【００１８】
画像形成部２０の感光体ドラム２１は、矢印ａ方向に回転しており、上記露光を受ける前にクリーナ２２で感光体表面の残留トナーが除去され、さらにイレーサランプ２３に照射されて除電された後、帯電チャージャ２４により一様に帯電されており、このように一様に帯電した状態でレーザ光による露光を受けることにより、感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。
【００１９】
この静電潜像が現像装置４０により可視像化されることにより、感光体ドラム２１の表面にトナー像が形成される。本実施の形態の現像装置４０は、二成分現像剤を用いる公知のものであり、現像スリーブや撹拌装置を備えた現像器５０と、当該現像器５０内に適宜新規トナーを供給するためのトナー容器６０とからなる。
【００２０】
本実施の形態では、レーザ光量調整のための基準トナーパターンが感光体ドラム２１上に形成される。基準トナーパターンも現像装置４０で現像され、その線幅や濃度が光学センサＳＥ１で検出される。基準トナーパターンの形成や検出については後に詳細に説明する。
記録紙上への画像形成に際しては、感光体ドラム２１の回転動作と同期してカセット２６にセットされた図示しない記録紙が給紙ローラ２６１、タイミングローラ対２５及び搬送ベルト２７によって感光体ドラム２１の下方の転写位置まで搬送され、当該転写位置において、搬送ベルト２７の裏面側に設置された転写チャージャ２８の転写電界により、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像が記録紙上に転写される。
【００２１】
トナー像が転写された記録紙は、矢印ｂ方向に回転駆動する搬送ベルト駆動ローラ２７ａにより駆動される搬送ベルト２７により定着装置２９まで搬送され、ここで高温加圧されて定着された後、排出ローラ対３０により排紙トレイ３１上に排出される。
（２）制御部１００の構成
次に、本実施の形態における制御部１００の構成について説明する。図２は、制御部１００の構成を示す機能ブロック図である。制御部１００は、ＣＰＵ１０１を中心として、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、画質調整部１０６、画像処理部１０７、露光装置１０８、ネットワークＩＦ（インタフェース）部１０９を含んでいる。さらにＣＰＵ１０１には、光学センサＳＥ１の出力がＡＤ変換されて入力されるようになっている。
【００２２】
ＲＯＭ１０２には、本実施の形態においてＣＰＵ１０１により実行される制御プログラム等が予め格納されており、ＲＡＭ１０３はプログラムやデータの一時記憶領域として利用される。
画質調整部１０６は、光学センサＳＥ１の検出結果に基づいて画像形成条件、本実施の形態では、ＬＤ１１のレーザ光量を指示する制御信号を露光装置１０８に送る。ＬＤ１１のレーザ光量を制御することにより、感光体ドラム２１表面のトナー付着量を調整することができる。本実施の形態の光学センサＳＥ１は、反射型の光学センサであり、ＣＰＵ１０１の制御によりＬＥＤを発光させて感光体ドラム２１表面に形成された基準トナーパターンを照射し、その反射光をＰＤでサンプリングすることにより前記基準トナーパターンの線幅や濃度を検出する。
【００２３】
ＣＰＵ１０１は、ネットワークＩＦ部１０９を介して、ＬＡＮ５００等のネットワークに接続されたプリントサーバ２００やＰＣ３００から画像信号を受信することができる。画像処理部１０７は、受信した画像信号からＬＤ１１による露光タイミングを制御するための画像情報信号を生成し、露光装置１０８に送信する。露光装置１０８は、画質調整部１０６や画像処理部１０７からの信号に基づいて、感光体ドラム２１表面に形成すべき画像や基準トナーパターンを形成する制御を行う。
【００２４】
基準トナーパターンの線幅等の検出に際しては、まず基準トナーパターンが形成されていない部分の読み取りを行うことで地肌の濃度に対応する検出電圧を取得し、光学センサＳＥ１のＬＥＤ及びＰＤ表面の汚れ分の補正を行うのが好適であるが、これらも公知の技術であるから、ここでの詳細な説明は省略する。なお、基準トナーパターンの形成及び光学センサＳＥ１における前記ＰＤによるサンプリング回数等については、後に詳細に説明する。
【００２５】
（３）基準トナーパターンの形成
次に、本実施の形態において形成される基準トナーパターンについて説明する。図３は、本実施の形態で形成される２種類の基準トナーパターンの例を示す図である。図３（ａ）は、一般的な文字画像の画像周波数と同等の画像周波数を有する線密度で形成される第１の基準トナーパターン（以下、「第１パターン」という。）の一例を形成した様子を示す図である。同図に示された第１パターンでは、三本の１ドットラインの線画パターン２０１〜２０３が、副走査方向１インチ中に１５ライン形成される間隔（線密度１５ｌｐｉ）となるように、それぞれ感光体ドラム２１表面において主走査方向に平行に形成されている。なお、三本の線画パターン２０１〜２０３は、それぞれ異なるレーザ光量で形成されたものであり、本実施の形態では、線画パターン２０１は１００μＷ、線画パターン２０２は１５０μＷ、線画パターン２０３は２００μＷの光量で形成される。もっとも線画パターンの幅、本数やパターン形成時のレーザ光量がこれに限定されないことは勿論である。
【００２６】
図３（ｂ）は、ハーフトーン画像の画像周波数と同等の画像周波数を有する線密度で形成された三つの描画パターン２０４〜２０６を含む第２の基準トナーパターン（以下、「第２パターン」という。）を形成した様子の例を示す図である。三つの描画パターン２０４〜２０６のそれぞれは、複数の１ドットラインの集合体であり、本実施の形態では各ドットラインが主走査方向に平行に形成されている。描画パターン２０４〜２０６のそれぞれの線密度は１５０ｌｐｉであり、三つの描画パターン２０４〜２０６はそれぞれ異なるレーザ光量、即ち、描画パターン２０４は１００μＷ、描画パターン２０５は１５０μＷ、描画パターン２０６は２００μＷの光量で形成される。
【００２７】
本実施の形態では、前記したように第１パターンの全体の線密度が１５ｌｐｉとなる間隔で形成したが、この１ドットラインの線画パターン２０１〜２０３の副走査方向の幅、線画パターン同士の間の間隔（線密度と同等）等は上記の値に限定されず、１ｌｐｉ以上５０ｌｐｉ以下であって、それぞれの線画パターンの線幅が検出できる範囲であればよい。なお、１ｌｐｉ以上５０ｌｐｉという範囲は、例えば図４に示されるような一般的な文字画像の線密度から求めたものである。図４は、一般的な文字画像をゴシック、明朝、Ａｒｉａｌ、Ｔｉｍｅｓのフォントで、６、９、１２、１４、１８のそれぞれのポイントでＡ４記録紙の全面に配置した場合に示される平均ドット間隔から、線密度（ｌｐｉ）を求めて表したものである。同図に示されるように、ポイント数が小さくなると文字を構成する線同士の間隔が狭くなることから画像周波数が高くなり、線密度の値も大きくなる。ポイント数が大きい場合はその逆である。
【００２８】
また、第２パターンに含まれる描画パターン２０４〜２０６のそれぞれの線密度は、１００ｌｐｉ以上、（（副走査解像度（ｄｐｉ））／２）ｌｐｉ以下であって濃度が検出できる範囲とすることが好ましい。例えば副走査解像度が６００ｄｐｉであれば、描画パターンの線密度は３００ｌｐｉ以下であることが好ましい。これは、副走査方向の１ドットラインごとにドットをオン・オフした場合のハーフトーン画像を想定したものである。従って副走査解像度が１２００ｄｐｉであれば描画パターンの線密度は６００ｌｐｉとすることもできる。
【００２９】
描画パターン２０４〜２０６のそれぞれの線密度は、中間調データを２値で表した場合（例えばディザ処理や誤差拡散処理などの画像処理を行った場合）の画像周波数と略同等となる線密度が適している。図５の例は、３ドット＊３ドットサイズのマトリックスで中間調データの２値化処理を行ったイメージの一例を表したものである。実際の画像では、同図のようなマトリックスが縦横に並んで画像が表現されることになるため、同図（ａ）、（ｂ）に示された例では線密度はいずれも２００ｌｐｉとなる。
【００３０】
なお、前記第１の基準トナーパターンと前記複数の描画パターンとを構成するラインの幅はそれぞれ作像可能な最小ライン幅以上であって、ラインの幅（ｄｏｔ数）×線密度（ｌｐｉ）÷副走査解像度（ｄｐｉ）＜０．７の関係を満たすとすることが好ましい。ここで、ラインの幅（ｄｏｔ数）×線密度（ｌｐｉ）÷副走査解像度（ｄｐｉ）の値は、単位面積当たりでトナーが付着すべき部分の割り合いを意味しており、０．７以上とするとハーフトーン画像用よりもベタ画像に近づくことになる。
【００３１】
（４）基準パターンの検出と露光条件の決定
次に、本実施の形態における基準トナーパターンの検出について説明する。
前記したように、三本の線画パターン２０１〜２０３からなり、基準トナーパターン全体の線密度が１５ｌｐｉとなるように作像された第１パターンは、線画パターン２０１〜２０３のそれぞれを、所定の分割値で分割可能なサンプリング周期で検出する。サンプリング周期は、例えば感光体ドラム２１が矢印ａ方向に１００ｍｍ／ｓで回転する場合、感光体上に作像された６００ｄｐｉの１ドットラインの線画パターンを５分割で検出する場合であれば、ほぼ８４．７μ秒と算出できる（８４．７≒２５．４＊１，０００，０００÷６００÷１００÷５）。
【００３２】
図６は、感光体ドラム２１の表面において、第１パターンが形成された部分に対する光学センサＳＥ１の出力値が１Ｖ、感光体ドラム２１の表面に対する光学センサＳＥ１の出力値が４Ｖとなるように調整した場合に、図３（ａ）に示された第１パターンを前記のサンプリング周期（ほぼ８４．７μ秒）でサンプリングした場合の、一本の線画パターンを検出した結果の一例を示す図である。
【００３３】
図６の例において、第１パターンに含まれる三本の線画パターン２０１〜２０３のそれぞれの線幅を検出する方法について説明する。まず、光学センサＳＥ１の出力閾値電圧ＴＨを定めておき（同図の例では１．５Ｖ）、検出データ集合（サンプリング結果の集合）の中から、閾値ＴＨ以下となるものを抽出する。図６の例では、検出データＮＯ．５からＮＯ．１１までの７個が該当する。そして、抽出されたデータの個数から線幅を検出することができる。この際の線画パターンの線幅は、上記のサンプリング周期より算出すると、６８μｍとなる。（６８＝（７＋１）＊８５＊１００＊１，０００÷１，０００，０００）
この線幅算出を線画パターン２０１〜２０３について行えば、図７に示すようなレーザ光量（μＷ）と検出される線幅（μｍ）との関係を得ることができ、例えば感光体ドラム２１の膜厚の変化によりエッジ効果の変化があった場合でも、理想的な所定の線幅となる文字画像用レーザ光量の設定が可能となる。上記所定の線幅として設定されるべき線幅は機種によって異なるため、実験により決定されるが、文字領域におけるトナー付着量を低減させ、飛び散り、中抜け等の画像ノイズを抑え、かつ文字がかすれないような理想的な線幅は、データ線幅（副走査解像度６００ｄｐｉの場合の１ドットラインの場合、およそ４２．３μｍ（４２．３μｍ≒２５．４＊１，０００，０００÷１０００÷６００）より１〜２倍程度の線幅が妥当と考えられる。図７の例において、１ドットラインである線画パターン２０１〜２０３の理想的な線幅（図中「所定の線幅」で表される。）を７５μｍ（≒４２．３＊１．７７）とするとレーザ光量は１２０μＷと設定することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では検出されたデータの個数から実際の線幅への変換を行ったが、実際には抽出されたデータの個数から直接レーザ光量を設定するようにすることもできる。
線密度が１５０ｌｐｉとなる間隔で作像された複数の１ドットラインの集合体である、第２パターンを構成する描画パターン２０４〜２０６については、それぞれの描画パターンを１０分割程度に分割するサンプリング周期で検出する。サンプリング周期は、例えば感光体ドラム２１が１００ｍｍ／ｓで回転する場合、作像された描画パターンのひとつの副走査方向の幅が２０ｍｍの場合、０．０２秒（２０÷１００÷１０）となる。
【００３５】
図８は、描画パターンが形成された部分に対する光学センサＳＥ１の出力値が１Ｖ、感光体表面に対する光学センサＳＥ１の出力値が４Ｖとなるように調整した場合に、図３（ｂ）に示された第２パターンを前記のサンプリング周期（０．０２秒）でサンプリングした場合の光学センサＳＥ１の検出結果の一例を示す図である。
【００３６】
このときの描画パターンの濃度（−ｌｏｇ（トナーパターンの反射率））は光学センサＳＥ１の出力値と濃度との関係から算出される。この場合、描画パターン２０４〜２０６のそれぞれについて、光学センサＳＥ１の出力値である１０個の検出データの値を平均して濃度を算出する。この濃度算出を描画パターン２０４〜２０６ごとに行えば、図９に示されるような、レーザ光量と濃度との関係を求めることができる。この関係から理想的な所定の濃度となるハーフトーン画像用のレーザ光量を設定することができる。なお、所定の濃度として設定される理想的な濃度は装置の特性によって異なるため、実験的に算出する必要があるが、ハーフトーン画像のかすれがない濃度は、画像データの面積率が２５％の場合、０．３〜０．６程度が妥当と考えられる。
【００３７】
図９の例は、理想的な所定の濃度を０．４と設定した場合を示すもので、ハーフトーン画像用のレーザ光量は１５０μＷと設定される。なお、上記の説明では、基準トナーパターンからの検出データを濃度に変換したが、検出データと濃度とは一対一で対応するため、検出データから直接レーザ光量の設定を行うこともできる。
【００３８】
なお、レーザ光量の制御方法としては強度変調方式、パルス変調（ＰＷＭ）方式のいずれか、またはこれらの両方を用いることができる。
付着量の観点から上記理想的な所定の線幅や理想的な所定の濃度を考えた場合、同一線幅で構成された文字画像及びハーフトーン画像の、それぞれの単位ドット当たりのトナー付着量が同じとなるような線幅及び濃度を設定すれば、画像全体のトーンが均一となるような画像を得ることができる。
【００３９】
（５）露光条件の切り替え
次に作像時の文字画像用レーザ光量とハーフトーン用レーザ光量の切り替えについて説明する。これらを切り替えるためには予め形成すべき画像を表すデータが文字画像であるかハーフトーン画像であるかを示す情報を露光前に取得し、いずれのレーザ光量を用いるかを露光前に判断して切り替える必要がある。切り替え方法としては、例えば以下に説明するようないくつかの方法が考えられる。
【００４０】
まず、もっとも精度の高い方法として、画像情報信号を受けて露光を行う露光タイミングに同期させ、逐次レーザ光量を切り替える方法が考えられる。現在のデジタル複写機やデジタルプリンタではサーバやＰＣなどから送信されてきた多値の画像情報信号をコントローラで２値化処理し、２値化された画像情報信号を露光装置のドライブ基板に送信することで露光を行う。この際、画像の領域判別処理、即ち、文字画像、写真画像等の判別を行い、画像の文字や写真の輪郭と写真内部（ハーフトーン画像）の２値化処理を個々に行うことがある。これは、文字や写真の輪郭にディザ処理や誤差拡散処理などにより生じるギザギザの模様を生じさせないように行うものである。レーザ光量の切り替えは、この個々の２値化処理にあわせて行うことが効果的であると考えられる。
【００４１】
しかしながら、２値化処理された画像情報信号には、この文字や写真等を表す属性情報は存在しなくなるため、コントローラは画像情報信号の文字、写真位置に同期した領域判別信号を生成する。露光装置は、この領域判別信号に同期してレーザ光量を切り替える。図１０は、その切り替えのイメージを示しており、画像情報信号のオン・オフと画像領域に応じて、文字画像用レーザ光量、ハーフトーン画像用レーザ光量、及びバイアス光量（画像白部に対応する微弱な光量）を切り替える。
【００４２】
上記の方法は精度が高い反面、領域判別信号を生成する必要があるため、コントローラや露光装置の処理時間の増加やコストの増加を招く。そこで第２の方法として主走査線ごとにレーザ光量を切り替える方法について説明する。この場合、主走査線ごとに文字画像かハーフトーン画像かを判断する。この判断に際しては、主走査線ごとに画像情報信号のオン回数（画像エッジ数）をカウントし、そのカウント数が一定量を超えた場合にハーフトーン画像を判別することができる。カウント数の閾値としては、例えば６００ｄｐｉの１ラインでは４００程度（Ａ４縦置きの場合）と設定することができる。もっとも、この値は用紙サイズを考慮して実験的に決定する必要がある。
【００４３】
図１１は、この場合の露光装置の構成を示す図である。露光装置１０８は、スイッチ回路１０８１とドライブ回路１０８２を有している。露光装置１０８は、主走査線を１ライン走査した後、上記のカウント数（１ラインエッジカウント）に応じて、画質調整部１０６から送られてくる文字画像用レーザ光量及びハーフトーン画像用レーザ光量を切り替えるスイッチ回路１０８１を備え、スイッチ回路１０８１が出力するＰＷＭによる光量信号と画像情報信号とをドライブ回路１０８２に入力してＬＤ１１を駆動する。
【００４４】
上記第２の方法は安価に実施できるが、主走査方向に文字画像とハーフトーン画像とが混在した場合に、異なる種類の画像が同一のレーザ光量で形成される場合が生じる。そのような不都合を防止するためには、第３の方法として、出力する画像の全体が文字画像かハーフトーン画像かを認識して画像全体を単位としてレーザ光量を切り替える方法もある。
【００４５】
＜変形例＞
以上、本発明を種々の実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
（１）即ち、上記実施の形態では、基準トナーパターンとして主走査方向に水平な方向に形成したものを用いたが、主走査方向に対し、一定の角度を持ったものでもよい。特に主走査方向に対して４５°の方向で１ドットのライン状パターンを形成すると、ドットの連続性がもっとも悪いパターンとなるため、ドットのかすれに対して検出力の高いパターンとなる。もっとも、基準トナーパターンが主走査方向に所定の角度を持つ線で形成される場合、４５°に限定されず、線幅が検出できる範囲であればよく、例えば主走査方向に対して両側にそれぞれ６０°以内の範囲とすることができる。
【００４６】
（２）また、上記実施の形態では、文字画像とハーフトーン画像との場合について説明したが、ベタ画像について触れていないが、レーザ光量の設定がＬＤＣ（光減衰特性）の減衰位置で使用していれば文字画像用、ハーフトーン画像用のいずれの光量を用いてもよい。
（３）上記実施の形態では、モノクロの画像形成装置において感光体ドラム２１の表面に基準トナーパターンを形成する場合について説明したが、カラーの画像形成装置においても同様に適用することが可能である。また、基準トナーパターンを形成する場所についても感光体のみならず中間転写体上に形成するようにしてもよい。
【００４７】
（４）上記実施の形態では、光学センサＳＥ１として、発光部としてＬＤを備え、受光部としてＰＤを備える反射式センサを用いたが、トナーパターンの検出方法もこれに限定されず、光学センサは、乱反射式のものでもよい。また、各パターンごとに別のセンサを設けてもよく、線幅と濃度とが検出できればよい。
（５）上記実施の形態では、画像形成条件として感光体ドラム２１を露光する際のレーザ光量を設定したが、画像形成条件もこれに限定されるわけではなく、例えばトナー付着量を制御するような条件（現像剤トナー濃度、現像バイアス等）の設定を行うこともできる。
【００４８】
（６）なお、上記した本発明の実施の形態には、特許請求の範囲の請求項１〜５に記載した発明以外にも、以下の付記１〜１０に示すような発明が含まれる。
［付記１］ 前記画像情報取得手段は、文字画像領域かハーフトーン画像領域かを示す領域判別信号を生成する領域判別信号生成部を含み、前記切り替え手段は、前記領域判別信号に基づいて画素ごとに前記第１のレーザ光量と前記第２のレーザ光量とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【００４９】
［付記２］ 前記画像情報取得ステップは、文字画像領域かハーフトーン画像領域かを示す領域判別信号を生成する領域判別信号生成ステップを含み、前記切り替えステップでは、前記領域判別信号に基づいて画素ごとに前記第１のレーザ光量と前記第２のレーザ光量とを切り替えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【００５０】
［付記３］ 前記画像情報取得手段は、主走査線ごとに文字画像領域のラインかハーフトーン画像領域のラインかを示す判別信号を生成する判別信号生成部を含み、前記切り替え手段は、前記判別信号に基づいて主走査ラインごとに前記第１のレーザ光量と前記第２のレーザ光量とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【００５１】
［付記４］ 前記画像情報取得ステップは、主走査線ごとに文字画像領域のラインかハーフトーン画像領域のラインかを示す判別信号を生成する判別信号生成ステップを含み、前記切り替えステップでは、前記判別信号に基づいて主走査ラインごとに前記第１のレーザ光量と前記第２のレーザ光量とを切り替えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【００５２】
［付記５］ 前記画像情報取得手段は、形成される画像ごとに文字画像かハーフトーン画像かを示す判別信号を生成する判別信号生成部を含み、前記切り替え手段は、前記判別信号に基づいて画像ごとに前記第１のレーザ光量と前記第２のレーザ光量とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
［付記６］ 前記画像情報取得ステップは、形成される画像ごとに文字画像かハーフトーン画像かを示す判別信号を生成する判別信号生成ステップを含み、前記切り替えステップでは、前記判別信号に基づいて画像ごとに前記第１のレーザ光量と前記第２のレーザ光量とを切り替えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【００５３】
［付記７］ 前記線幅検出手段は、光学センサと、所定のサンプリング期間で前記光学センサの出力をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた複数タイミングにおけるサンプリング結果を、それぞれ所定の閾値と比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果から前記線幅を示す値を検出する検出手段とを含むこと特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【００５４】
［付記８］ 前記線幅検出ステップは、所定のサンプリング期間で光学センサの出力をサンプリングするサンプリングステップと、サンプリングされた複数タイミングにおけるサンプリング結果を、それぞれ所定の閾値と比較する比較ステップと、前記比較ステップにおける比較の結果から前記線幅を示す値を検出する検出ステップとを含むこと特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【００５５】
［付記９］ 前記濃度検出手段は、光学センサと、所定のサンプリング期間で前記光学センサの出力をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリングされた複数タイミングにおけるサンプリング結果の平均を算出する算出手段と、前記算出手段による算出の結果から前記濃度を示す値を検出する検出手段とを含むこと特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【００５６】
［付記１０］ 前記濃度検出ステップは、所定のサンプリング期間で光学センサの出力をサンプリングするサンプリングステップと、サンプリングされた複数タイミングにおけるサンプリング結果の平均を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおける算出の結果から前記濃度を示す値を検出する検出ステップとを含むこと特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る画像形成装置によれば、異なる条件設定で形成された複数の線画パターンの線幅や、複数の描画パターンの濃度を検出して、条件の設定と線幅、濃度との関係を求めて、理想的な線幅、濃度となるような条件設定を決定し、文字画像かハーフトーン画像かを示す情報に基いて条件設定を切り替えるようにしているので、例えば感光体表面の膜厚の変化などに起因してエッジ効果が変化した場合でも、文字画像やハーフトーン画像のいずれに対しても好ましい画像を形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図を示す図である。
【図２】本実施の形態の制御部１００の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態で形成される２種類の基準トナーパターンの例を示す図である。
【図４】一般的な文字画像の線密度の一例を示す図である。
【図５】３ドット＊３ドットサイズのマトリックスにより画像処理したイメージの例を表したものである。
【図６】第１パターンを構成する一本のライン状トナーパターンを、所定のサンプリング周期でサンプリングした場合の検出結果の一例を示す図である。
【図７】レーザ光量（μＷ）と検出される線幅（μｍ）との関係の一例を示す図である。
【図８】第２パターンを所定のサンプリング周期でサンプリングした場合の検出結果の一例を示す図である。
【図９】レーザ光量（μＷ）と濃度（ＩＤ）との関係の一例を示す図である。
【図１０】画像情報信号のオン・オフと画像領域に応じて、文字画像用レーザ光量、ハーフトーン画像用レーザ光量、及びバイアス光量を切り替えるイメージの一例を示す図である。
【図１１】主走査線ごとにレーザ光量を切り替える場合の露光装置の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
１１ レーザダイオード
２１ 感光体ドラム
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０６ 画質調整部
１０７ 画像処理部
１０８ 露光装置
１０８１ スイッチ回路
１０８２ ドライブ回路
１０９ ネットワークＩＦ部
２００ プリントサーバ
２０１〜２０３ 線画パターン
２０４〜２０６ 描画パターン
３００ ＰＣ
５００ ＬＡＮ
ＳＥ１ 光学センサ

Claims (5)

1. 像担持体にトナーを付着させて基準トナーパターンを形成し、形成された基準トナーパターンを光学センサにて検出した結果に基づいて画像形成条件を調整する画像形成装置において、
   複数の線画パターンが、文字画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第１の基準トナーパターンを、所定の画像形成条件について前記線画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第１の基準トナーパターン形成手段と、
   複数の描画パターンが、ハーフトーン画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第２の基準トナーパターンを、前記画像形成条件について前記描画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第２の基準トナーパターン形成手段と、
   前記第１の基準トナーパターンに含まれる複数の線画パターンのそれぞれの線幅を示す値を検出する線幅検出手段と、
   前記第２の基準トナーパターンに含まれる複数の描画パターンのそれぞれの濃度を示す値を検出する濃度検出手段と、
   前記線幅検出手段により検出された線幅を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第１の設定を決定する第１の条件設定決定手段と、
   前記濃度検出手段により検出された濃度を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第２の設定を決定する第２の条件設定決定手段と、
   形成すべき画像について、前記第１及び第２の設定のいずれを用いるかを示す情報を取得する画像情報取得手段と、
   前記画像情報取得手段が取得した情報に基いて、前記第１の設定と前記第２の設定とを切り替える切り替え手段とを備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の前記線画パターンを配置する間隔は、１インチあたり１本以上５０本以下、配置される割り合い（線密度１ｌｐｉ以上５０ｌｐｉ以下）であり、
   前記描画パターンの線密度は１００ｌｐｉ以上、（副走査解像度（ｄｐｉ）の値／２）ｌｐｉ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の基準トナーパターンと前記複数の描画パターンとを構成するラインの幅はそれぞれ作像可能な最小ライン幅以上であって、ラインの幅（ｄｏｔ数）×線密度（ｌｐｉ）÷副走査解像度（ｄｐｉ）＜０．７の関係を満たす
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成条件は、像担持体を露光する際のレーザ光量であり、
   前記第１の条件設定決定手段は、
   前記線幅検出手段により検出された線幅を示す値から、レーザ光量と検出線幅との対応関係を取得する第１の取得手段と、
   前記第１の取得手段により取得された対応関係から、前記第１の基準トナーパターンに含まれるそれぞれの線画パターンにて検出されるべき所定の線幅に対応する第１のレーザ光量を決定する第１の光量決定手段とを含み、
   前記第２の条件設定決定手段は、
   前記濃度検出手段により検出された濃度を示す値から、レーザ光量と濃度との対応関係を取得する第２の取得手段と、
   前記第２の取得手段により取得された対応関係から、前記第２の基準トナーパターンに含まれるそれぞれの描画パターンにて検出されるべき濃度に対応する第２のレーザ光量を決定する第２の光量決定手段とを含む
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 像担持体にトナーを付着させて基準トナーパターンを形成し、形成された基準トナーパターンを光学センサにて検出した結果に基づいて画像形成条件を調整する画像形成装置における画像形成方法であって、
   複数の線画パターンが、文字画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第１の基準トナーパターンを、所定の画像形成条件について前記線画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第１の基準トナーパターン形成ステップと、
   前記第１の基準トナーパターンに含まれる複数の線画パターンのそれぞれの線幅を示す値を検出する線幅検出ステップと、
   前記線幅検出ステップにおいて検出された線幅を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第１の設定を決定する第１の条件設定決定ステップと、
   複数の描画パターンが、ハーフトーン画像の線密度（ｌｐｉ）に対応する形態で配置された第２の基準トナーパターンを、前記画像形成条件について前記描画パターンのそれぞれを形成する際の設定を変えて形成する第２の基準トナーパターン形成ステップと、
   前記第２の基準トナーパターンに含まれる複数の描画パターンのそれぞれの濃度を示す値を検出する濃度検出ステップと、
   前記濃度検出ステップにおいて検出された濃度を示す値に基づいて、前記画像形成条件についての第２の設定を決定する第２の条件設定決定ステップと、
   形成すべき画像について、前記第１及び第２の設定のいずれを用いるかを示す情報を取得する画像情報取得ステップと、
   前記画像情報取得ステップにて取得した情報に基いて、前記第１の設定と前記第２の設定とを切り替える切り替えステップとを有する
   ことを特徴とする画像形成方法。

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