JP2005148716A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成動作の生産性の低下や、現像剤の余剰な消費を招くことなく、常に濃度変動や色味変動の小さい、良好な画像形成が実施できる画像形成装置を提供する
【解決手段】 画像信号に基づいて、像担持体上にトナー像を形成する像形成手段と、像担持体上のトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、を有する画像形成装置について、像形成手段により形成された通常画像中に、濃度検知を行うべき検知領域があるかどうかを判断し、検知領域があった場合には、濃度検知手段による検知領域の検知結果に基づいて、画像形成条件を制御する制御手段を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式或いは静電記録方式を用いて、画像形成工程に従って画像形成を行う画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式を採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置では、同一の画像データに対して一定の濃度の画像が転写材上に再現されることが望まれる。

このため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、画像形成工程の前の画像形成準備段階、つまり前回転中に、特定のパターンである濃度検出用現像像（パッチ）を感光体ドラム等の像担持体上に形成し、そして、形成されたパターンの濃度を読み取り、読み取った濃度値に基づき、画像形成装置の帯電量、露光量、画像情報変換テーブル所謂ルックアットテーブル（以下、「ＬＵＴ」と称す。）、現像電界、現像剤補給量、等の画像形成条件を決定する各種パラメータを変更して、形成される画像の品質を安定させる画像制御（前回転画像制御）が実施されている。

更に、この前回転画像制御を行うことで、環境条件の変動により、画像形成装置の階調特性が変化した場合も、再度、パッチを像担持体上に形成し、読み取り、再び、画像形成条件を決定する各種パラメータにフィードバックすることで、環境条件の変動に応じて画像品質を安定させることができる。

ところが、上記画像形成方法では、例えば一日で、長時間に亘り画像形成を行うと、刻々と変化する画像形成装置の特性、例えば、画像を担持する感光体ドラム等の像担持体の暗部／明部電位の変化や、像担持体上の潜像を現像するための現像剤の電荷量の変化等に対応できず、画像の濃度が変化することがある。特に、高品質の画像形成実施が求められるカラー画像形成装置においては、画像濃度の変化は色味の変化として顕著に現れる。

この上、上記の前回転画像制御は、制御に時間と手間がかかるため頻繁に実行することが困難である。

そこで、この問題の対策として、特許文献１に記載されたように、画像形成工程を繰り返した後に、所定枚数毎に、パッチとして所定の階調パターンを一つ、あるいは複数像担持体上に形成し、その諧調パターンの濃度を読み取り、その値に応じて各種パラメータを制御する方法、所謂後回転画像制御が知られている。

又、特許文献２に記載されたような、画像形成を複数枚連続して行う連続画像形成時の画像形成間、いわゆる紙間に、上記と同様に所定の階調パターンを一つ、あるいは複数像担持体上に形成し、その階調パターンの濃度を読み取り、その値に応じて各種パラメータを制御する方法、所謂紙間画像制御も知られている。

しかしながら、上記の後回転画像制御においては、所定枚数後に画像制御が実行されるため、実行中は画像形成を実行することができず、ユーザの生産性を低下させることとなる。

又、上記の紙間画像制御においては、紙間にパッチを形成するため、その分の紙間時間を長くとる必要があり、同一の処理速度で生産できる画像形成枚数を低下させる要因となっていた。

又、どちらの画像制御方法においても、パッチとして、画像形成工程によって形成する、ユーザが所望している形成画像とは別の画像パターンを形成するため、現像剤の余剰な消費、及び画像形成装置内の汚れ等を増長する原因となっていた。
特開２０００−２３８３４１号公報 特開２００３−２０２７１１号公報

本発明の目的は、画像形成動作の生産性の低下や、現像剤の余剰な消費を招くことなく、常に濃度変動や色味変動の小さい、良好な画像形成が実施できる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、画像信号に基づいて、像担持体上にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体上のトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、を有する画像形成装置について、
前記像形成手段により形成された通常画像中に、濃度検知を行うべき検知領域があるかどうかを判断し、該検知領域があった場合には、前記濃度検知手段による該検知領域の検知結果に基づいて、画像形成条件を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明の画像形成装置は、生産性の低下を生じることなく、且つ、余剰な現像剤の消費も生じることなく、濃度や色味変動が小さい良好な画像を常に提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は本発明の実施例１に係る画像形成装置としてのフルカラープリンタを示すものである。

ここで、画像形成装置１００は、リーダ部２００と接続されているか、一体化されている。そして、リーダ部２００は、外部情報を画像信号に変える装置であり、外部の画像原稿を読み取る画像装置や、パソコン等であり、例えば画像装置に読み取られた原稿画像の輝度信号や、パソコン等から転送された画像信号が、画像形成を実施する画像形成装置１００に送信される。

図１に示される画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、「プリンタ」と称す。）１００における画像形成は、像担持体としての感光体ドラム１を備え、この感光体ドラム１に作用して、リーダ部２００からの画像情報に基づいて、ドラム１上に現像剤にて現像像（トナー像）を形成するまでの、帯電工程、潜像形成工程、現像工程、そして感光体ドラム１から転写材Ｐにトナー像を転写する転写工程、そして、転写材Ｐにトナー像を定着させる定着工程を基本とする画像形成工程に従って実施される。

これらの画像形成工程を実施する像形成手段として、プリンタ１００は、帯電工程にて、帯電バイアスを印加して感光体ドラム１の表面を所定の電位に一様に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、及び、潜像形成工程にて、レーザ書き込みユニットであって、リーダ部２００からのイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報に応じて順次レーザ光Ｌを照射する露光手段３を有する。帯電工程にて一様に所定電位に帯電された感光体ドラム１を、潜像形成工程即ちここでは露光工程にて、レーザ光Ｌを照射することによって、照射部分の感光体ドラム１表面電位が変更され、その部分が静電像となる。

そして、プリンタ１００は、現像手段として、トナーとキャリアを所定比率で混合した現像剤を、それぞれの現像剤色毎に収容した複数の現像器４、ここでは、イエロー現像剤を内包したイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像剤を内包した現像器４Ｍ、シアン現像剤を内包した現像器４Ｃ、ブラック現像剤を内包した現像器４Ｂｋを有し、この４台の現像器４はロータリ現像ユニット４１に具備される。現像工程においては、これらの現像器４が順に、感光体ドラム１上に形成された潜像部分に現像剤を転移させて、感光体ドラム１にトナー像を形成する。

ひとつの現像器４によって感光体ドラム１上にトナー像が形成されると、転写工程にて、転写手段である一次転写ローラ５Ｂによって、顕在化されたトナー像を、中間転写体である中間転写体ベルト５Ａに転写する。その後、別の現像器４によって形成されたトナー像が、先のトナー像に重ねて転写され、中間転写体ベルト５Ａ上には、上記４台の現像器４によって形成された４色のトナー像が重ねられる。転写工程では、更に、二次転写ローラ６によって、中間転写ベルト５Ａ上に感光体ドラム１から転写されたトナー像が所望の転写材Ｐに転写される。転写材Ｐ上に形成されたこの未定着のトナー像は、定着工程にて、定着手段である、定着装置８によって定着される。

以上の画像形成工程において、感光体ドラム１上に残留したトナー等は、クリーナ７Ａによって清掃され、中間転写体ベルト５Ａ上に残留したトナー等は、クリーナ７Ｂによって清掃され、前に形成されたトナー像を除去した後に次の画像形成が実施される。

ここで、以上の画像形成工程にて使用される像担持体である感光体ドラム１、像形成手段としての、帯電手段である帯電ローラ２、潜像形成手段である露光手段３、現像手段である現像器４、転写手段である中間転写体ベルト５Ａ、一次転写ローラ５Ｂ、及び二次転写ローラ６、それぞれについて、詳しく説明する。

感光体ドラム１：本実施例においては、感光体ドラム１は直径８０ｍｍ、長さ３２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いている。

アルミニウム等の導電性ドラム基体と、その外周面に形成した感光層（光導電層）で構成された負帯電極性の感光体（ネガ感光体）であり、各々矢印の方向に１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動されている。

帯電ローラ２：帯電ローラ２は中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成した弾性導電層と、更にその外周面に形成した抵抗層と、から構成される複合層構造のローラである。

弾性導電層は、例えば、１０⁴Ωｃｍ以下の導電性ゴムなどの単層あるいは複合層であり、抵抗層は１０⁷〜１０¹¹Ωｃｍ、厚さ１００μｍ程度以下の導電性ゴム等の単層あるいは複合層である。

帯電ローラ２は、その芯金の両端部を不図示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、不図示の押圧手段で感光体ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接しており、本例の場合は感光体ドラム１の回転駆動に伴い従動回転する。

又、不図示の電源により帯電ローラ２の芯金に所定のバイアス電圧である帯電バイアスが印加され、感光体ドラム１の外周面が均一に帯電される。本実施例では、この帯電バイアスの印加方法としては、電位収束性に優れるＡＣ帯電方式を用いた。ＡＣ帯電方式とは、ＡＣバイアスにＤＣバイアスを重畳させたもので、ＡＣバイアスが所定電界以上であれば、感光体ドラム１の表面電位はＤＣバイアスに略同等に収束するものである。

本実施例では画像形成時の帯電バイアスとしては、ＡＣバイアスとして、周波数１２００Ｈｚ、Ｖｐｐ１．７ｋＶの正弦波を用い、ＤＣバイアスとしては−６２０Ｖを印加することで、感光体ドラム１表面電位として、−６００Ｖを得ることができた。

露光手段３：レーザ光Ｌを発光（露光）するための、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、原稿の画像をリーダ部２００の画像読取装置（不図示）によって読み取ったものか、あるいはパソコン等から転送されたものであり、これらの４色の画像情報を基に、リーダ部２００に設置された画像処理部２０２（図７）によって所定の画像処理を施した画像データであり、これらの４色の画像データは、リーダ部２００における画像読取装置（不図示）の読み取り動作に同期して、露光手段であるレーザ書込みユニット３に転送されるようになっている。

本実施例においては、このレーザ書き込みユニット３から発光されるレーザ光Ｌによって、各色とも、画像データにおける、べた画像部の感光体ドラム１の表面電位が−１８０Ｖになるように露光量が調整されている。つまり、レーザ光Ｌによって、潜像部分におけ表面電位を、上記の帯電ローラ２による帯電面の−６００Ｖの表面電位を（−方向の大きさを）下げる。この感光体ドラム１の表面電位が変更された部分が潜像となる。

尚、本実施例では、潜像形成手段は露光手段であったが、静電記録方式にても、画像部の感光体ドラム１の表面電位を変更して、潜像形成を実施することは可能である。

現像器４：ロータリ現像ユニット４１に配される各色の現像器４Ｍ、４Ｙ、４Ｃ、４Ｂｋは、全て二成分方式の現像方式であり、現像剤は、所定の比率でトナーと磁性粒子（キャリア）が混合された二成分現像剤である。

各現像器４においては、マグネット（不図示）を内包した現像剤担持体である現像スリーブ４２上に現像剤を拘束し、不図示の現像バイアスによって、感光体ドラム１上に現像剤中のトナーが移動し、所望の濃度の画像形成が実行されるよう設定されている。又、本実施例の現像剤に含まれるトナーは全て負極性（ネガトナー）である。

本実施例では、画像形成時の現像バイアスとしては、ＡＣバイアスとしては、周波数２４００Ｈｚ、Ｖｐｐ２．０ｋＶの矩形波を、ＤＣバイアスとしては、−４５０Ｖを重畳させたものを用いた。

又、各色の最大濃度が１．８（光学濃度）となるように、各現像器４内の現像剤のトナーとキャリアの比率（以後「Ｔ／Ｃ比」と称す。）が設定されている。本実施例では、Ｔ／Ｃ比が各色１０％に設定されている。

転写手段：中間転写体ベルト５Ａは、感光体ドラム１の転写部を含む領域に渡って平坦に保持された中間転写体であり、感光体ドラム１上に、上記の現像器４によって形成されたトナー像が、順次重ねた状態に転写される。

この中間転写体ベルト５Ａの周長は、感光体ドラム１の周長の整数倍（例えば、２〜５倍）となっている。本実施例では、２×８０×π（ｍｍ）の周長に設定されている。又、中間転写体ベルト５Ａは単層の導電性ゴムで形成され、厚みが１００μｍ、抵抗が１×１０⁹Ωで構成されている。

又、この中間転写体ベルト５Ａは、図示しない駆動機構により駆動される駆動ローラ５Ｃを含む３つのローラ５Ｃ、５Ｄ、５Ｅによって、感光体ドラム１の回転に同期してこれらの回転速度（周速）と同一の速度で矢印方向に沿って循環移動可能となっている。

感光体ドラム１上に形成された各色のトナー像を中間転写体ベルト５Ａ上に転写する一次転写手段としては、一次転写ローラ５Ｂが、中間転写ベルト５Ａの感光体ドラム１との対向面の裏側、即ち転写部に設けられている。この一次転写ローラ５Ｂは、中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成した中抵抗の弾性層とで構成される。本実施例における一次転写ローラ５Ｂは、抵抗が５×１０⁶Ω、直径１６ｍｍの導電性ゴムローラである。

この転写ローラ５Ｂの芯金部に、不図示の電源より一次転写バイアスとなる、トナー像と逆極性の所定のバイアス、本実施例ではプラス側のバイアスを印加し、中間転写体ベルト５Ａに感光体ドラム１上に形成された各色のトナー像の転写を実行する。

又、中間転写体ベルト５Ａに転写、坦持されたトナー像を所望の転写材Ｐに転写する二次転写手段としての二次転写ローラ６は、中心の芯金と、その外周に同心一体にローラ状に形成した中抵抗の弾性層とで構成される。本実施例における二次転写ローラ６は、抵抗が５×１０⁸Ω、直径１６ｍｍの導電性ゴムローラである。

この二次転写ローラ６の芯金部に不図示の電源よりトナー像と逆極性の所定の二次転写バイアス、本実施例ではプラス側のバイアスを印加し、中間転写体ベルト５Ａに形成された各色のトナー像の転写材Ｐへの転写を実行する。トナー像が転写された転写材Ｐは定着装置８に搬送され、転写材Ｐ上に定着され、一連の画像形成が終了する。

本実施例の画像形成装置は、以上に説明した、像形成手段を使用した画像形成工程に従って、画像形成を行うが、プリンタ１００のような電子写真方式の画像形成装置は、周囲の環境、使用状況等によって、その特性が変化しやすく、固定の画像形成条件では、常に色味の安定した画像を出力することは難しい。そこで、感光体ドラム１のような像担持体上等に形成されたトナー像の濃度を検出し、その情報によって、所望の階調特性が得られるように、上記の像形成手段が各画像形成工程を実施する画像形成条件の制御即ち画像制御が行われている。画像形成条件としては、具体的には、例えば、帯電量、露光量、現像バイアス、現像剤補給量の変更等がなされている。

ここで、本実施例の画像制御にて使用された濃度検知手段について、説明する。

図２に、感光体ドラム１上に形成されたトナー像の濃度を検出する、本実施例における濃度検知手段であるコンタクトイメージセンサ（ＣＩＳ）（ラインセンサ）１０の概略図を示す。

本実施例では、ラインセンサ１０は、感光体ドラム１の表面から５ｍｍの位置にガラス面１３を配し、発光素子１１から発光した光が、感光体ドラム１表面を反射し、ガラス１３及び受光レンズ１２を介し、受光素子（光電変換素子）１４上で結像するような構成とされる。本実施例では、発光素子１１として白色ＬＥＤを用いている。又、受光素子１４は、感光体ドラム１の回転方向と略直交する方向に複数並置されており、下記に図３を用いて説明される電気回路でＲＧＢの色分解を行うことで各色の反射光より得られる濃度を検出している。

次に、図３にＣＩＳ１０の電気回路構成に関する図を示す。ＣＩＳ１０は、図２にも示すように、感光体ドラム１の回転方向に略直交する方向に並べられた、受信した光信号を画像濃度信号に変換する複数のＣｈｉｐ１０ａ、即ちＣｈｉｐ１０₁〜１０_nで構成され、それぞれのＣｈｉｐ１０ａにて変換された信号を選択するセレクタ１７、及び出力部であるエミッタフォロワ回路２１、で構成され、各Ｃｈｉｐ１０ａそれぞれは、複数の受光素子１４である受光素子群１９及びシフトレジスタ２０にて構成されている。又、特に図示していないがこの他に電源ＶＣＣおよびＧＮＤ入力、発光素子であるＬＥＤがある。

各Ｃｈｉｐ１０ａにて、受光素子群１９によって、センサ１０が受光した光エネルギー１８をアナログデータ（電位）に変換し、外部から入力されるロード信号１６をトリガとして、Ｃｈｉｐ１０₁〜１０_nまでの全データは、それぞれのＣｈｉｐ１０ａが有するシフトレジスタ２０にロードされる。

シフトレジスタ２０は、セットされたデータを、外部ＣＬＫ１５に同期させて、出力側にシフトしていく。各Ｃｈｉｐ１０ａの出力信号は、セレクタ１７に接続されており、制御部からのセレクタ信号２２に応じて、出力すべき領域に相当するＣｈｉｐ１０ａが選択され、そのデータは出力部２１に出力される。

セレクタ信号２２の変更がない限り、出力されるデータは選択された各Ｃｈｉｐ１０ａのものとなり、繰り返し出力される。

又、２つ以上の複数のＣｈｉｐ１０ａにまたがる領域の検出を行う場合も、セレクタ信号２２を切り替え制御することで容易に実行できる。

又、本実施例のＣＩＳ１０は、感光体ドラム１の回転方向と直交する方向の長さが３１０ｍｍであり、感光体ドラム１表面からガラス面１３までの距離が前述のように５ｍｍの位置に配接し、読み取り解像度は６００ｄｐｉ即ち７３３０画素の素子群から構成されるものである。

そして、本実施例では、上記のＣＩＳ１０の検出結果に基づいた画像制御を前回転にて行う、所謂前回転画像制御方法が実施されている。

前回転制御方法では、先ず、画像形成装置のウォーム終了後に、図４に示すように、濃度検出用現像像（パッチ）として、各色最大濃度を得るためのパターンを形成する。即ち、入力濃度データを２５５とした画像を感光体ドラム１上に形成する。

この図４に示すパッチを形成する際は、各種パラメータ、例えば、レーザ露光量を変化させて、複数のパターンを形成する。本実施例では各色、初期の露光量の設定値から２％刻みで上下１０％、即ち各色１１個の濃度パターンを５×５ｍｍの大きさで形成し、画像形成装置本体に設けられた、感光体ドラム１上の画像濃度を検出する濃度検知手段としてのラインセンサ（ＣＩＳ）１０で、それらの濃度を読み込み、転写材Ｐ上で最大濃度である所望の濃度（１．８）となるように、制御値を内挿、あるいは外挿することで露光量の調整、所謂最大濃度制御を行う。本実施例の構成では、露光量を増加させるにつれ画像濃度も増大してく特性である。

即ち、目標濃度が露光量の−１０〜＋１０％の領域にあるときは、目標濃度を挟む２点間の露光量より、目標濃度となるように、露光量を濃度との線形補間等によって決定して内挿する。

又、−１０〜＋１０％の領域外、目標濃度に足りない時は、＋１０％と＋８％、及び必要であれば他の露光時の露光量と濃度の傾きを算出し、目標濃度となる露光量を線形補間等で外挿する。逆に目標濃度を超えている場合には、−１０％と−８％、及び他の露光時の露光量と濃度の傾きの関係から、目標濃度となる露光量を同時に線形補間等で外挿するものである。

又、この時点で決定された光量を次回、前回転制御における基準光量とする。本実施例では、露光量で最大濃度を制御しているが、帯電量や現像バイアス、現像剤の補給量（Ｔ／Ｃ比）、後に説明するＬＵＴ等で制御してもよいのは勿論である。

こうした最大濃度制御の後に、図５に示すようなパッチとしての階調パターン、本実施例では、各色５％ずつ印字率を変化させた階調濃度パターン２０個を、５×５ｍｍの大きさで形成し、ＣＩＳ１０で読み込み、所望の階調特性となるように、ＬＵＴを書き換える、所謂階調制御を行う。

つまり、本実施例では、濃度階調性を所望のものとするために、リーダ部２００からの画像信号をエンジンの特性にあった信号値に変換する、つまり、形成画像の画像濃度信号に変換するルックアップテーブル（ＬＵＴ）を設定して保持する画像情報変換手段を有する。このＬＵＴは、カラー複写機の場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について、それぞれ備えられ、それぞれの色毎に最適化することで、所望のフルカラー画像を出力できるようにしている。つまり、ＬＵＴは、画像情報変換手段への、外部情報からの画像データによる画像信号である入力画像濃度信号と、それに対応した、画像情報変換手段による、形成画像濃度としての出力画像濃度信号と、の関係つまり入力画像信号から出力画像信号への変換条件を示した画像情報変換テーブルである。

そして、上記の画像制御としては、感光体ドラム１上等に形成された階調パターンの濃度を検出し、その検出結果に基づいて、ＬＵＴを補正することがなされている。

ここで、画像形成におけるＬＵＴによる画像処理について説明する。

図６に本実施例の代表的な各色のＬＵＴを示す。このように、ＬＵＴは、８ビットのディジタル信号で処理するとして、階調数が２５６階調の場合を示している。即ち入力濃度信号Ｄｉｎ及び出力濃度信号Ｄｏｕｔは各々２５６階調に規格化されている。即ちＤｏｕｔ＝ＬＵＴ（Ｄｉｎ）の関係がＤｉｎに対して一対一となっている。

ここで、画像形成工程の際、このＬＵＴに従って、画像濃度を適正化する階調制御が行われる。図７は、ＬＵＴによって濃度が適正化された画像として再現される階調画像を得るための画像情報変換手段３０を含む回路構成例を示すブロック図である。前記に説明した、外部情報から画像を読み取り部であるリーダ部２００において、例えば画像装置やパソコン等２０１から得られた外部情報からの画像信号が、画像処理部２０２において順次形成画像における濃度信号に変換される。リーダ部２００における変換後の濃度信号は、初期設定時のプリンタ１００のガンマ特性に応じた信号になるように、つまり原画像の濃度と出力画像の濃度とが一致するように、画像情報変換手段３０が有するＬＵＴ３１によって特性が補正される。

ここで、本実施例では、画像情報変換手段３０において、ＬＵＴ３１による補正を施された画像信号は、パルス幅変調回路３２によって、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＢｋの全色ともに６００ラインのパルス幅変調（ＰＷＭ）されて、露光手段３へと発振される。ここで、本実施例では、ＰＷＭによる階調再現方法を用いているが、他のライン数やディザ処理等、別の階調再現法を用いてもよいのは勿論である。

そして、露光手段３のレーザ光源から出力されるレーザ光Ｌの走査によって、感光体ドラム１上には、ドット面積の変化により階調が制御された、所定の階調特性を有する静電潜像が形成され、現像、転写及び定着という過程を経て、この階調画像が再生され、画像形成において、濃度が適正化された画像が得られる。

そして、階調制御では、階調パターンであるパッチにおける濃度検出結果に基づいて、均等に階調を増加あるいは減少させてＬＵＴを変更するが、これに限定されるものではなく、所望の階調領域をより細かく形成したり、階調数を増減させてもよいのは勿論である。又、本実施例では、ＬＵＴで階調を制御しているが、露光量や帯電量、現像バイアス、現像剤の補給量（Ｔ／Ｃ比）等で制御してもよいのは勿論である。

ここでは、感光体ドラム１上に形成されたパッチにおける濃度を検出しているが、例えば転写材Ｐ上に形成されたパッチにおける濃度検出を結果に基づいて行う方式でも同様な効果が得られるのは勿論である。

こうした前回転画像制御に引き続き、画像形成工程を長時間続けた際、従来例では後回転制御又は紙間画像制御がなされていたが、ユーザが所望している画像とは別の画像パターンを形成するため、現像剤の余剰な消費、及び画像形成装置内の汚れ等を増長する原因となっていた。

従来は、後回転時（通常の画像形成終了後、スタンバイとなるまでの期間）や紙間時（通常の画像形成時において先行する画像と次の画像との間）に、即ち、通常の画像形成時とは違う期間に上述したパッチ画像を形成し、それに伴う各種制御が行われている。

そこで、本発明では、テストパターンとしてのパッチ画像を別途作成することなく、通常の画像形成時に形成された、転写材に転写すべきトナー像、つまり通常画像の濃度を検出し、この検出結果に基づいて各種制御も行う。

次に、本発明のポイントであるこの画像制御方法について説明する。

画像形成時には、形成画像情報である、リーダ部２００から送られてくる、画像データが所定の濃度情報、本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に色分解され、各色のＬＵＴで変換が行われ、露光手段３に転送される。

即ち各色が色分解された時点で、所望の濃度が判定可能となる。図８に各色の濃度とＣＩＳである濃度検知手段１０の出力レベルの関係を示す。出力レベルとしては、濃度０の時に５Ｖ出力、濃度無限（完全ダーク）の時に０Ｖ出力となるように、調整されている。この関係を基に、濃度検知手段１０の検出結果である光学反射濃度（Ｏ．Ｄ）を検出濃度信号Ｄｄｅｔに変換、及び２５６階調に規格化している。

本実施例では、濃度検知手段１０による各色の色分解後の濃度が、所定の濃度領域で、所定幅（所定量あるいは所定画素）以上の濃度情報が入力された時点、本実施例では、濃度領域（光学反射濃度）がＩ：０．３〜０．６、ＩＩ：０．７〜１．０、ＩＩＩ：１．６〜１．８の濃度で、レーザ光Ｌが走査される方向である主走査方向幅において、幅が５画素以上で、主走査方向に連続して、前記３段階のそれぞれの濃度領域の濃度情報が得られた時点で、その濃度情報が得られた画像領域に対して、濃度検知手段１０で画像濃度の検出を行う。

そして、所望の濃度であれば各種パラメータの変更は行わず、所望の濃度ではない濃度情報が所定量より多ければ、ＬＵＴの変更を行うこととした。

ここで、濃度領域を３段階に区分したのは、プリンタ１００においては、上記３段階の濃度を制御できれば他の濃度領域もほぼ同様の安定性で制御可能なためである。濃度領域の段階数や、濃度領域はこれに限定されるものではなく、画像形成装置の特性により適宜変更して良いのは勿論である。

又、画像データが５画素以上連続としたのは、１画素単位でも検出可能であるが、より高精度の検出が可能なため５画素を規定した。つまり、画素同士が隣接した状態となっていれば、孤立画素のみを検知するよりも検知精度の向上が図れる。よって、画素の隣接性については、主走査方向に限ったものではなく、副走査方向であっても良い。あるいは、斜め方向に隣接していても良い。ところで、本実施例の画像処理法は、１インチあたり６００ラインのＰＷＭ制御のものであるが、こうした画像処理法に応じて、濃度情報の所定幅を変更することが望ましい。

又、５画素の画像濃度が均一でなくても、全ていずれかの濃度領域幅、例えば０．３〜０．６に入っていれば、その平均値を５画素の濃度として扱ってもよい。

又、濃度検知手段の読み取り解像度が画像形成装置の基本解像度と異なる場合にも、同様に濃度情報の所定幅を変更することが望ましい。

上記構成において、本実施例では所望の濃度領域から５％以上ずれた場合、例えば入力濃度が反射濃度０．４（Ｄｉｎ＝５７）の時、検出濃度が反射濃度０．３８（Ｄｄｅｔ＝５４）以下、もしくは反射濃度０．４２（Ｄｄｅｔ＝５９）以上になった時、ＬＵＴの補正制御を行った。

以上の説明からわかるように、本実施例においては、画像制御用のパッチを形成するのではなく、画像形成中に形成される通常画像によって、画像制御を行うので、パッチを形成する必要がない。

以上の様な、画像形成装置の制御は、制御手段５０（図１）によって行われる。

ここで、上記の画像制御を図９のフローチャートを用いて説明する。

画像形成信号が発信されて（Ｓ１）、リーダ部２００から送信されてくる画像データにおいて、０．３〜０．６の反射濃度領域Ｉ（Ｄｉｎ：４２〜８５）、０．７〜１．０の反射濃度領域ＩＩ（Ｄｉｎ：９９〜１４２）、若しくは、１．６〜１．８の反射濃度領域ＩＩＩ（Ｄｉｎ：２２６〜２５５）の濃度情報が５画素以上連続で含まれるエリアがあるかどうかを入力画像信号より判断し（Ｓ２）、ない場合はＬＵＴの変更を行わず（Ｓ３ａ）、ある場合は、その部分の濃度を濃度検知手段１０によって検出する（Ｓ３）。

Ｓ３の濃度検出結果が入力濃度の差分が所定値以上かどうかを判断し（Ｓ４）、差分が所定値未満の場合はＬＵＴの変更は行わず（Ｓ５ａ）、差分が所定値以上の場合は、その濃度領域におけるＬＵＴを部分的に変更する（Ｓ５ｂ）。

ＬＵＴの変更について詳しく説明すると、各濃度領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、のいずれかにおいて、各入力濃度と出力濃度が５％以上ずれた時（Ｓ１〜Ｓ４）、ステップＳ５ｂにおいて、入力濃度信号Ｄｉｎと検出濃度信号Ｄｄｅｔの信号の差分ΔＤ＝Ｄｉｎ−Ｄｄｅｔの値に応じて、出力濃度信号Ｄｏｕｔに対する補正値ΔＤｏｕｔの値を式（１）から求めて、式（２）が成立するように、ＬＵＴの補正を行った。

ΔＤｏｕｔ＝ＩＮＴ（Ａ＊ΔＤ／Ｄｉｎ＊ＬＵＴ（Ｄｉｎ）） （１）
ＬＵＴａ（Ｄｉｎ）＝ＬＵＴ（Ｄｉｎ）＋ΔＤｏｕｔ （２）

ここで、ＬＵＴは補正前の状態、ＬＵＴａは補正後の状態、ＩＮＴ（Ｎ）は、Ｎである数値を超えない最大の整数を表す関数、である。そして、Ａは各濃度領域で異なる係数であり、濃度領域ＩではＡ＝０．５、濃度領域ＩＩではＡ＝０．６、濃度領域ＩＩＩではＡ＝０．８に設定している。

本実施例において、濃度領域によって、補正の重み付けを変えているのは、低濃度部を補正しすぎると見た目の変化が大きくなるのを防ぐためである。勿論濃度領域において、例えばＡ＝１として補正を行って良いのは勿論である。

Ｄｉｎの入力画像信号の近傍に対応する出力濃度信号Ｄｏｕｔの補正方法としては、検出濃度の中心値に対して、前後２０レベルのＬＵＴがリニアに変化するように補正を行った。つまり、ＬＵＴの一部を補正することになる。図１０に各入力濃度信号Ｄｉｎ（Ｎ）に対応する出力濃度信号の補正分ΔＤｏｕｔ（Ｎ）の関係を示す。ただし各補正分は全て整数に規格化（先のＩＮＴ、または四捨五入等でもよい。）している。

本実施例の画像形成中制御を用いて画像形成を実行したところ、Ａ４横で５，０００枚の画像形成中でも各濃度領域の濃度の振れ幅は５％以下でかつ、色味を表現する色度（ＣＩＥのＬ＊、ａ＊、ｂ＊）の変動（色度の差分）を表すΔＥ７６も全色域内で３以下に収めることができた。

ここで、ΔＥ７６とは、ある色の色度をＬ₁＊、ａ₁＊、ｂ₁＊、他の色の色度をＬ₂＊、ａ₂＊、ｂ₂＊とすると、その距離、即ち＝（（Ｌ₁＊−Ｌ₂＊）²＋（ａ₁＊−ａ₂＊）²＋（ｂ₁＊−ｂ₂＊）²）^1/2であらわされるものである。

ところで、比較例として、上記の画像形成中に画像制御を行わない系では、濃度の最大振れ幅が４０％、ΔＥ７６の最大値も１２を超え、画像均一性を大きく乱してしまった。又、従来例の後回転制御、紙間制御を用いた系においても、本実施例とほぼ同様の結果を得ることはできたが、後回転制御の場合は、５００枚に一度制御を実行、紙間制御の場合は、本実施例よりも紙間を２０ｍｍ多く取らなければならないため、本実施例に比べ各々８８％、９１％の生産性しか得ることができなかった。また両制御方式とも本実施例にくらべて、過剰のトナーを消費する結果となってしまった。具体的には各色Ａ４で１枚あたり約０．５ｍｇ余剰にトナーを消費してしまった。

ところで、本実施例の前回転画像制御方法における、最大濃度制御、階調制御はいずれか一つが実行される構成であっても良いのは勿論である。

更には、前回転制御が実行されない構成であっても構わないのは勿論である。これらの実行する／しないの判断をユーザやサービスマンが選択できるような構成をとっても構わない。

実施例２
実施例１においては、制御をＬＵＴの補正のみで実行したが、ある濃度領域に対しては補正不可能な場合があった。

具体的には高濃度領域ＩＩＩ：１．６〜１．８において、画像形成装置の濃度が低下した場合、例えば、一日の画像形成中に極端な環境、温度や湿度の変化が生じた際に、明部電位Ｖｌが所定幅以上増加したり、現像剤の電荷量が高くなりすぎることで、出力画像信号Ｄｏｕｔが２５５で最大濃度１．８の出力が不可能になることがあった。

そこで、本実施例では、濃度領域に応じて、制御する条件を変更して画像形成を行った。詳しくは、濃度領域ＩＩＩ：１．６〜１．８の濃度領域においては、露光手段の露光量を変化させ、濃度領域Ｉ、ＩＩにおいては、実施例１と同様にＬＵＴの補正を行った。

図１１に露光量と最大濃度の関係を示す。これより濃度領域ＩＩＩにおいて、所定幅以上濃度がずれた場合は、レーザパワーＬｐを式（３）を用いてΔＬｐ分補正し、Ｌｐ＋ΔＬｐを新たな露光量として画像形成を行った。

ΔＬｐ＝Ｂ＊ΔＤ／Ｄｉｎ＊Ｌｐ （３）

ここで、Ｂは図１１の関係から算出されるもので、本実施例ではＢ＝０．８としたが、これに限定されるものではない。

例えば、入力濃度信号Ｄｉｎが２５５（反射濃度が１．８）で、検出濃度信号Ｄｄｅｔが２４１（反射濃度が１．７）の時、本実施例の感光体ドラム１面上の光量が０．５ｍＷ（静止光量）であるので、式（４）、（５）より、露光量ＬＰを、０．５２ｍＷ（＝０．５＋０．０２）となるように、露光量を制御し、画像形成を行ったところ。高濃度部の低下も生じることなく、良好な画像を提供することができた。

ΔＬｐ＝０．８×（２５５−２４１）／２５５×０．５＝０．０２ （４）
ＬＰ＝０．５＋０．０２＝０．５２ （５）

又、この時点で決定された露光量を次回の前回転制御時の露光量の基準値に設定することとする。

ここでは、図１２に示すフローチャートに示されるように、まず、通常画像において濃度領域ＩＩＩに５画素以上連続で含まれるエリアがあるかどうかを判断し（Ｓ２）、ない場合は、濃度領域Ｉ又はＩＩについて、実施例１の同様の画像制御を行う（Ｓ３〜Ｓ６ａ、Ｓ６ｂ）。

そして、図１２にてステップＳ２で５画素以上連続で含まれるエリアがあり、且つ他の領域に５画素以上あるかないかを検出して（Ｓ１１）、ない場合は、濃度領域ＩＩＩの画素エリアにおける濃度を濃度検知手段１０で検出し（Ｓ２１）、その結果が入力濃度との差分が所定値以上かどうかを判断し（Ｓ２２）、差分が所定値未満の場合は露光手段３の露光量、ＬＵＴの変更は行わず（Ｓ２３ａ）、差分が所定値以上の時は、上記に説明したように、露光手段３の露光量Ｌｐを、上記式（３）を用いて、ΔＬｐ分補正して、画像制御を行った（Ｓ２３ｂ）。

又、濃度領域ＩＩＩと、他の濃度領域ＩとＩＩのいずれか又は両方と、が同時に補正が必要な場合は、各濃度領域における濃度検出を行い（Ｓ１２）、濃度領域ＩＩＩについて濃度検知結果が入力濃度との差分が所定値以上であった場合は（Ｓ１３）、上記同様に露光手段３の露光量Ｌｐを、上記式（３）を用いて、ΔＬｐ分補正して、画像制御を行った（Ｓ１４ｂ）。

Ｓ１３で、濃度領域ＩＩＩについて濃度検知結果が入力濃度との差分が所定値未満である場合、濃度領域ＩかＩＩにて、濃度検出結果が入力濃度の差分が所定値以上かどうかを判断し（Ｓ１４ａ）、差分が所定値未満の場合は露光量、ＬＵＴの変更は行わず（Ｓ１５ａ）、差分が所定値以上の場合は、その濃度領域におけるＬＵＴを部分的に変更する（Ｓ１５ｂ）。

上記の画像制御において、濃度領域ＩＩＩにおける濃度検知結果により露光手段３の露光量を変える画像制御を優先するのは、濃度の変動分は小さいものの、露光量を変化させることで、濃度領域Ｉ、ＩＩの濃度も若干変化するためである。すなわち、露光量を補正するということは、先の実施例の様にＬＵＴの一部を補正するのとは異なり、濃度領域全体の特性を変化させることになる。

図１６は、光量を変えた時の、入力濃度信号（Ｄｉｎ）と画像の光学濃度との関係を表している。図１６に示したように、光量を変える事で、入力濃度信号と光学濃度との関係が、全体的に変化する。そして、入力濃度信号に対する光学濃度の変動量は、入力濃度信号が大きい領域ほど、大きくなっている。

図１２のフローチャートにおいて、各フローの一番最後に到達した場合には、再び（Ｓ１）に戻り、フローに従う事になる。よって、例えば、（Ｓ２３ｂ）において露光量の補正を行ったのち、（Ｓ１）に戻り、その後、必要に応じて濃度領域ＩまたはＩＩの領域のＬＵＴを補正していくことになる。

ところで、本実施例では濃度領域ＩＩＩの補正手段として、露光量を制御することとしたが、図１３〜１５に各々の変化量に応じた濃度領域ＩＩＩの変化の関係を用いて、帯電量、現像バイアス、現像剤補給量によるＴ／Ｃ比を適宜制御しても構わない。

また、このような露光量、帯電量、現像バイアス、現像剤補給量の制御は、濃度領域ＩＩＩに限られるものではなく、他の濃度領域の補正に用いてもよいのは勿論である。

実施例１、２の実施形態において、１ドラム方式の画像形成装置について説明したが、複数ドラム、例えば４ドラム方式の画像形成装置の適用可能なのは勿論である。

又、以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る濃度検知手段の一例を示す概略構成斜視図である。 本発明に係る濃度検知手段の一例における動作を示すブロック図である。 前回転画像制御に使用する濃度検出用現像像の一例を示す正面図である。 前回転画像制御に使用する濃度検出用現像像の他の例を示す正面図である。 本発明に係る画像情報変換テーブルの一例である。 本発明に係る画像情報変換手段の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例１における濃度検知手段出力レベルと光学濃度との関係を示すグラフである。 本発明に係る画像制御の一例を示すフローチャートである。 実施例１における画像形成制御における入力濃度信号と出力濃度信号補正分との関係を示すグラフである。 本発明に係る露光手段の露光量と画像濃度との関係テーブルである。 本発明に係る画像制御の他の例を示すフローチャートである。 本発明に係る画像濃度と現像剤のＴ／Ｃ比との関係テーブルである。 本発明に係る画像濃度と帯電手段による帯電バイアスとの関係テーブルである。 本発明に係る画像濃度と現像バイアスとの関係テーブルである。 露光量を変化させた時の入力濃度信号と光学濃度との関係を表したグラフである。

符号の説明

１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
３ 露光手段
４ 現像器（現像手段）
１０ ラインセンサ（濃度検知手段）
２５ ＬＵＴ（画像情報変換テーブル）
２００ 画像情報変換手段
１００ プリンタ（画像形成装置）

Claims (10)

1. 画像信号に基づいて、像担持体上にトナー像を形成する像形成手段と、前記像担持体上のトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、を有する画像形成装置について、
   前記像形成手段により形成された通常画像中に、濃度検知を行うべき検知領域があるかどうかを判断し、該検知領域があった場合には、前記濃度検知手段による該検知領域の検知結果に基づいて、画像形成条件を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記通常画像の画像信号を用いて、前記検知領域があるかどうかを判断することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記通常画像の画像信号が、所定濃度範囲内のものが所定数以上隣接して存在する場合、前記検知領域であると判断することを特徴とする請求項２の画像形成装置。
4. 入力画像信号を変換し、出力画像信号として前記像形成手段へ出力する変換手段、を更に有し、
   前記制御手段は、前記入力画像信号から前記出力画像信号への変換条件を制御することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記検知領域における前記濃度検知手段の検知結果と、前記検知領域における画像信号に関する情報とを比較した結果に基づいて、前記画像形成条件を制御することを特徴とする請求項３の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記所定濃度範囲を複数有し、該複数の所定濃度範囲の各々において前記検知領域を判断し、該各検知領域における前記濃度検知手段の検知結果に基づいて、前記画像形成条件を制御する請求項３の画像形成装置。
7. 前記像形成手段は、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像をトナーで現像する現像手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記複数の所定濃度範囲のうち特定の所定濃度範囲における検知領域の検知結果に基づいて前記画像形成条件を制御する場合には、前記露光手段の露光条件を制御すること特徴とする請求項６の画像形成装置。
8. 入力画像信号を変換し、出力画像信号として前記像形成手段へ出力する変換手段、を更に有し、
   前記制御手段は、前記特定の所定濃度範囲以外の所定濃度範囲における検知領域の検知結果に基づいて前記画像形成条件を制御する場合には、各検知領域における前記入力画像信号から前記出力画像信号への変換条件を制御することを特徴とする請求項７の画像形成装置。
9. 前記像形成手段は、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像をトナーで現像する現像手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記帯電手段の帯電条件、前記露光手段の露光条件、前記現像手段の現像条件、のうち、少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
10. 前記濃度検知手段は、前記像担持体の移動方向と略直交する方向に並置された複数の光電変換素子を有することを特徴とする請求項１の画像形成装置。