JP2005258040A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 経時で現像能力が変動した場合であっても、階調特性や画像濃度が安定化した画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持体２１上に形成された潜像を現像するための現像能力を検出する検出手段４１、４３、７０と、入力画像に基いて出力画像の階調を補正する階調補正手段２、５５、７０と、階調補正手段２、５５、７０による階調補正をおこなうための指令信号を入力する操作部７７と、操作部７７における操作に係わる情報を表示する表示部７６と、を備える。そして、検出手段４１、４３、７０の検出結果に応じて、階調補正手段２、５５、７０による階調補正をおこなうように表示部７６に表示する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、階調補正をおこなう画像形成装置に関するものである。

従来から、カラー複写機等の画像形成装置においては、出力画像における階調再現性及び画像濃度を安定化することを目的として、階調や作像条件の補正がおこなわれている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１等には、カラー複写機等の画像形成装置において、複数のテストプリント（テスト画像）を出力して、それらのテストプリントに基いて、階調と作像条件とを補正する技術が開示されている。

詳しくは、まず、テストプリント１を出力する。そして、出力したテストプリント１の画像情報を原稿読込部（スキャナ）で読み込んで、そこから得られる濃度情報によりコントラスト電位の補正係数を最適化する。そして、最適化したコントラスト電位が得られるようにグリッド電位（帯電電位）及び現像バイアスを設定する（作像条件の補正である。）。
次に、テストプリント２を出力する。そして、出力したテストプリント２の画像情報を原稿読込部で読み込む。そして、そこから得られる濃度情報から露光部のレーザ出力と画像濃度との関係を求めて、ガンマ特性を設定する（階調補正である。）。

特開平１１−７５０６７号公報

上述した従来の画像形成装置は、階調補正及び画像濃度補正をおこなうために、ユーザーが２種類のテストプリントを出力してそれらを別々に原稿読込部で読み込ませる必要があって、ユーザーにとっての作業効率が低かった。

すなわち、ユーザーは、階調補正及び画像濃度補正をおこなう際に、テストプリント１を用いてコントラスト電位を設定する作業と、テストプリント２を用いてガンマ特性を画像処理で補正する作業とを、順次おこなう必要があった。したがって、ユーザーにとって、階調補正及び画像濃度補正に係わる作業の手間がかかっていた。

このような問題を解決するために、テストプリントの出力と読み込みとをおこなうことなく、像担持体上のトナー付着量を検出して作像条件の補正（プロセスコントロールともいう。）をおこなうことで、コントラスト電位の補正をおこなう方策が考えられる。
すなわち、像担持体上にトナー像（パッチパターン）を形成して、そのトナー像のトナー付着量を検出する。そして、その検出結果と、トナー像を形成するための現像ポテンシャル（潜像電位と現像バイアスとの差分である。）とから、現像ガンマを求める。さらに、求めた現像ガンマに基づいて、最適な作像条件（帯電電位、露光電位、現像バイアスである。）となるように補正する。

この場合、作像条件を補正した後に、テスト画像（テストプリント）を出力して、出力したテスト画像の画像情報を原稿読込部で読み込む。そして、そこから得られる濃度情報から階調補正をおこなうことになる。

このように作像条件の補正はテスト画像の出力をおこなわずに実施して、階調補正のみをテスト画像の出力をおこなって実施することで、階調補正及び画像濃度補正に係わる作業が簡略化される。
ところが、現像工程で用いる現像剤における帯電量等の特性が経時で変化した場合や、像担持体の特性が経時で変化した場合等に、像担持体上に形成した潜像を現像する能力（現像能力である。）が変動して、補正した階調特性や画像濃度が不安定になってしまう。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、経時で現像能力が変動した場合であっても、階調特性や画像濃度が安定化した画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像を現像するための現像能力を検出する検出手段と、入力画像に基いて出力画像の階調を補正する階調補正手段と、前記階調補正手段による階調補正をおこなうための指令信号を入力する操作部と、前記操作部における操作に係わる情報を表示する表示部と、を備え、前記検出手段の検出結果に応じて前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１記載の発明において、前記検出手段の検出結果と前記階調補正手段による階調補正の実行履歴とを記憶する記憶手段をさらに備えたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像能力が所定の範囲内にないときに前記階調補正手段による階調補正がおこなわれた場合であって、前記検出手段によって前記現像能力が所定の範囲内に復帰したことが検出された場合に、前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示するものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記検出手段によって前記現像能力が所定の範囲内にないことが検出されたときに、前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示するものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記階調補正手段によって階調補正をおこなったときに前記検出手段によって検出された前回の前記現像能力に対して、前記検出手段によって検出された前記現像能力が所定値以上変動したときに、前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示するものである。

また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記検出手段は、出力画像を所定枚数出力するたびに前記現像能力を検出するものである。

また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記現像能力を、現像ガンマとしたものである。

また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項７に記載の発明において、前記現像ガンマは、前記像担持体上に形成したトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段の検出結果と当該トナー像を形成するために印加される現像バイアスとに基いて求められるものである。

また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項８に記載の発明において、前記現像ガンマは、前記トナー像を形成するために前記像担持体上に形成した潜像電位を検出する電位検出手段の検出結果に基いて求められるものである。

また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記像担持体上における作像条件を補正する作像条件補正手段を備え、前記入力画像を、前記作像条件補正手段によって作像条件が補正された後に出力されたテスト画像としたものである。

また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１０に記載の発明において、前記作像条件を、帯電電位と露光電位と現像バイアスとのうち少なくとも１つとしたものである。

また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記階調補正手段を、前記入力画像の画像情報を読み込む読み込み手段における入力階調に対して前記出力画像における出力階調を適正化する手段としたものである。

本発明は、経時で現像能力が変動した場合であっても、その変動を検出して必要に応じて階調補正をおこなうようにユーザーに告知しているため、階調特性や画像濃度が安定化した画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は画像情報に基づいたレーザ光を発する露光部（書込み部）、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収納された像担持体としての感光体ドラム、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。

また、２７は各色のトナー像が重ねて転写される像担持体としての中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色のトナー像が重ねて転写された被転写材Ｐを搬送する転写ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む読み込み手段としての原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の被転写材Ｐが収納される給紙部、６６は被転写材Ｐ上の未定着画像を定着する定着部を示す。

ここで、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。同様に、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫも、現像剤の寿命等に基いて、装置本体１に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号の強度レベルをもとにして画像処理部で色変換処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報は、露光部２（書込部）に送信される。そして、露光部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
露光部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム１２表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、電位センサ４３（図２を参照できる。）との対向位置を通過した後に、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、フォトセンサ４１（図２を参照できる。）との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト２７との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、図中の矢印方向に走行して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、被転写材Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の被転写材Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、被転写材Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された転写紙Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した被転写材Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が被転写材Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の被転写材Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２及び図３にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図２は作像部を示す断面図であり、図３はその現像部を示す長手方向（図２の紙面垂直方向である。）の断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、像担持体としての感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。

現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、で構成される。現像部２３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。図３を参照して、現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネット２３ａ１と、マグネット２３ａ１の周囲を回転するスリーブ２３ａ２と、で構成される。

先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｇは、図３に示すように、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図３中の破線矢印方向の循環である。）。そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。

現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ２３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界（現像電界）によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーボトル３３と、トナーボトル３３を保持・回転駆動するとともに現像部２３にフレッシュトナーＴを補給するトナーホッパ部３４と、で構成されている。また、トナーボトル３３内には、トナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナーボトル３３の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、感光体ドラム２１に対向する反射型フォトセンサ４１によって間接的に検知される。また、補給口２３ｆは、第２搬送スクリュ２３ｃの長手方向（図３の左右方向である。）の一端であって、第２搬送スクリュ２３ｃの上方に設けられている。

また、図２を参照して、トナー付着量検出手段としてのフォトセンサ４１は、感光体ドラム２１に対向する位置に配設されている。フォトセンサ４１は、発光ダイオード等の発光素子と、フォトダイオード等の受光素子と、からなる。そして、フォトセンサ４１によって、所定のタイミングで、感光体ドラム２１上に形成される複数のパッチパターン（トナー像）におけるトナー付着量や、感光体ドラム２１上の地肌部におけるトナー付着量が検出される。
詳しくは、フォトセンサ４１によってパッチパターンのトナー付着量を検出して、その検出結果（受光量に応じた電圧出力である。）に基いて、感光体ドラム２１上における作像条件、すなわち、現像バイアス、帯電電位、露光電位（露光量）が最適に調整制御される。

電源部８２は、現像部２３の現像ローラ２３ａに現像バイアスを供給する。現像バイアスの大きさは、制御部７０によって可変できるようになっている。
電源部８１は、帯電部２２に帯電電圧を供給する。帯電電圧の大きさは、制御部７０によって可変できるようになっている。これにより、感光体ドラム２１上の帯電電位も可変される。
露光部２から発せられるレーザ光の出力は、制御部７０によって可変できるようになっている。これにより、感光体ドラム２１上の露光電位も可変される。

図２を参照して、電位検出手段としての電位センサ４３は、感光体ドラム２１に対向する位置に配設されている。電位センサ４３によって、所定のタイミングで、感光体ドラム２１上に形成される複数のパッチパターン（潜像）における潜像電位（露光電位）が検出される。

次に、図４〜図１１にて、本実施の形態において特徴的な制御である、階調補正について説明する。
図４は、階調補正に係わる制御を示すフローチャートである。
まず、装置本体１の主電源がオンされると（ステップＳ１）、作像条件補正手段としての制御部７０によって作像条件の補正がおこなわれ、そのときの現像ガンマが制御部７０のメモリ（記憶手段）に格納される（ステップＳ２）。

詳しくは次の通りである。
まず、先に説明した作像プロセスによって、感光体ドラム２１上に複数のパッチパターンを作成する。
具体的には、図５を参照して、感光体ドラム２１上の、フォトセンサ４１及び電位センサ４３に対向する位置に、レーザ光の出力を変化させながら段階的に濃度（厳密には、潜像電位である。）が異なるパッチパターンＲ１、Ｒ２を形成する。作成するパッチパターンの数は、例えば、１２個の階調数とすることができる。

次に、電位センサ４３によって、各パッチパターンＲ１、Ｒ２上の潜像電位を検出する。この電位センサ４３で検出した電位データは、制御部７０に送信され保持される。

次に、複数のパッチパターンＲ１、Ｒ２が、それぞれ、現像部２３で顕像化される。そして、フォトセンサ４１との対向位置に達した複数のパッチパターンＲ１、Ｒ２は、それぞれ、フォトセンサ４１により反射光量が検出される。
このときのパッチパターンの数に対応した複数の検出値に基づき、トナー付着量が求められる。

具体的には、フォトセンサ４１の出力値に基づき、制御部７０内に予め格納されているトナー付着量に係わるデータとの比較がおこなわれる。このトナー付着量に係わるデータは、フォトセンサの出力の規格化値とトナー付着量との関係をテーブル化したものであり、このテーブルより単位面積当たりのトナー付着量に換算して、そのデータを制御部７０に格納する。

次に、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係を示す直線近似式が算出される。
詳しくは、制御部７０に格納したトナー付着量のデータと、潜像電位（露光電位）のデータとから、図６に示す直線近似式（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を算出する。ここで、図６を参照して、Ｘ軸は、露光電位から、そのときに印加した現像バイアスを減じた値、すなわち、現像ポテンシャルを示す。Ｙ軸は、単位面積当たりのトナー付着量を示す。

そして、制御部７０に格納された上述のデータに基づき、パッチパターンの数に対応した数だけ、Ｘ−Ｙ平面上にデータがプロットされる。そして、そのプロットされた複数のデータから、直線近似をおこなうＸ−Ｙ平面上の区間を決定する。その後、その区間内で、最小自乗法をおこなって直線近似式（Ｙ＝Ａ×Ｘ＋Ｂ）を得る。

また、このとき直線近似式に基づいて、現像ガンマと現像開始電圧Ｖ_Kが算出される。
具体的には、現像ガンマγは直線近似式の傾きとして算出され（γ＝Ａである。）、現像開始電圧Ｖ_Kは直線近似式とＸ軸との交点として算出される（Ｖ_K＝−Ｂ／Ａである。）。こうして、画像形成装置における現像能力（定量化された値である。）が算出される。

次に、算出された現像ガンマは制御部７０のメモリに格納される。また、求めた現像ガンマに基づいて、作像条件が補正される。
具体的には、求めた現像ガンマに最適な、帯電電位、露光電位、現像バイアスとなるように、それぞれが調整制御される。

なお、本実施の形態では、現像能力を検出する検出手段として、フォトセンサ４１、電位センサ４３、制御部７０を用いた。すなわち、感光体ドラム２１上に形成するパッチパターンに係わる、潜像電位の検出結果とトナー付着量の検出結果と現像バイアスとに基いて現像ガンマを求めた。
これに対して、感光体ドラム２１上に形成するパッチパターンに係わる、トナー付着量の検出結果と現像バイアスとに基いて現像ガンマを求めることもできる。すなわち、電位センサ４３を用いずに、フォトセンサ４１のみを用いて現像ガンマを求めて、作像条件を補正することができる。この場合、露光部２におけるレーザ出力を、潜像電位に係わるデータとして代用することができる。

図４を参照して、ステップＳ２の後には、自動階調補正がおこなわれる（ステップＳ３）。
図７に、階調補正の操作フローを示す。
まず、ユーザーが自動階調補正を選択した場合に、テスト画像の出力をおこなう（ステップＳ１１）。ここで、テスト画像の出力は、装置本体１の操作表示パネル７５の操作部７７のボタンを押すことで実行される（指令信号の入力である。）。

図８を参照して、テスト画像ＴＰには、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の１６階調のパターンＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢが形成されている。テスト画像ＴＰは、先に説明した作像プロセスを経て、装置本体１から出力される。なお、テスト画像ＴＰを形成するための画像情報は、原稿Ｄによるものではなくて、制御部７０に予め格納された画像情報に基づくものである。

その後、ユーザーによって、出力したテスト画像が原稿搬送部５１の原稿台に載置されると、テスト画像は原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に搬送される。そして、原稿読込部５５でテスト画像の画像情報が読み込まれる（ステップＳ１２）。
詳しくは、画像読込部５５の照明ランプ（スキャナランプ）が点灯して、テスト画像のスキャンが開始されて、テスト画像のＲＧＢデータが取得される。ここで、データは、白が１０２４値、黒が０値として読み込まれる。また、黒単色にはＧのデータを用いて、２５値程度を最も濃い状態とする。このようにして、最終的に４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の階調特性（入力階調）を読み取る。

その後、読み込んだテスト画像（入力画像）の画像情報に基いて、階調補正手段としての画像処理部で出力画像の階調補正（ガンマ補正）がおこなわれる（ステップＳ１３）。
詳しくは、図９を参照して、不適正なガンマ特性Ｍ１が得られた場合に、最適なガンマ特性Ｍ０となるように、原稿読込部５５及び露光部２及び画像処理部を調整制御する。ここで、ガンマ特性とは、入力階調に対する出力階調をいう。すなわち、入力画像と出力画像との間に階調がどのように伝達されているかをあらわすものである。
こうして、作像条件及び階調再現性の補正が終了した後に、図１〜図３で説明した画像形成プロセスがおこなわれる。これにより、階調特性及び画像濃度が安定した出力画像を得ることができる。なお、階調補正の実行履歴は、制御部７０のメモリに記憶される。

その後、図４に示すように、所定の間隔で現像ガンマが検出される（ステップＳ４）。ここで、現像ガンマの検出は、ステップＳ２と同様に、検出手段４１、４３、７０にておこなわれる。現像ガンマの検出間隔は、画像形成に係わるプリント枚数（コピー枚数）が所定枚数（例えば、１５０枚である。）に達するごとにおこなわれる。なお、現像ガンマの検出間隔は、所定のプリント枚数ごとではなくて、所定の稼働時間（例えば、感光体ドラム２１の回転時間である。）ごとにおこなうこともできる。

その後、検出した現像ガンマに応じて、ステップＳ２と同様に、作像条件の補正と、現像ガンマのメモリへの格納と、がおこなわれる（ステップＳ５）。
そして、現像ガンマが１よりも大きいかが判別される（ステップＳ６）。すなわち、ステップＳ５でメモリに格納された現像ガンマと、ステップＳ２でメモリに格納された現像ガンマと、の差の絶対値が１よりも大きいかが判別される。その結果、現像ガンマの変動が１以下であると判別された場合には、そのまま本フローを終了する（ステップＳ８）。

これに対して、現像ガンマの変動が１よりも大きいと判別された場合には、階調補正をおこなうようにユーザーに告知する（ステップＳ７）。
具体的に、ステップＳ２で現像ガンマが３．０（ｍｇ／ｃｍ²）／ｋＶであったものが、所定枚数の通紙後にステップＳ５で現像ガンマが１．５（ｍｇ／ｃｍ²）／ｋＶに変動したとする。このとき、階調補正をおこなうメッセージが表示部７６に表示される。

図１０は、そのときの操作表示パネル７５の状態を示す図である。
ここで、操作表示パネル７５は、ＴＦＴ液晶の表示部７６とタッチパネル式の操作部７７とからなり、装置本体１の上方であって原稿搬送部５１の近傍に配設されている。
図１０に示すように、操作表示パネル７５の表示部７６には、「自動階調補正をおこなうことをおすすめします。自動階調補正をおこなう場合、テスト画像を出力してください。」との表示がされる。

また、操作表示パネル７５上には、テスト画像を出力する指令信号を入力するための「テスト画像出力」操作ボタン７７ａと、それを取り消すための「キャンセル」操作ボタン７７ｂと、が表示される。
そして、ユーザーが「テスト画像出力」操作ボタン７７ａを押すことで、装置本体１から図８に示すテスト画像ＴＰが出力される。

テスト画像の出力がされると、操作表示パネル７５の表示は、階調補正をおこなうための表示に切り替わる。
詳しくは、図１１に示すように、操作表示パネル７５の表示部７６には、「テスト画像を原稿台にセットした後に、階調補正実行ボタンを押してください。」との文字情報が表示がされる。また、テスト画像のセット方法を示す図面情報も表示される。
さらに、操作表示パネル７５上には、階調補正をおこなう指令信号を入力するための「階調補正実行」操作ボタン７７ｃと、それを取り消すための「キャンセル」操作ボタン７７ｄと、が表示される。

そして、ユーザーが原稿台にテスト画像ＴＰをセットして、「階調補正実行」操作ボタン７７ｃを押すことで、先に図７で説明した手順と同様に階調補正がおこなわれる。
こうして、変動した現像ガンマに基いて階調補正がおこなわれた後に、本フローが終了する（ステップＳ８）。そして、図１〜図３で説明した画像形成プロセスが再びおこなわれる。

このような制御をおこなうことで、例えば、ユーザーが装置本体１の電源をオンした後に階調補正をおこなったときの現像ガンマに対して、その後に通紙をおこなって現像ガンマが大きく変動した場合であっても、階調特性及び画像濃度の変動を軽減することができる。

具体的に、電源オン時に画像濃度が濃すぎる場合には、階調補正をおこなうことで画像濃度が薄くなる方向に補正される。また、電源オン時に画像濃度が薄すぎる場合には、階調補正をおこなうことで画像濃度が濃くなる方向に補正される。その一方で、画像濃度が濃くなるように補正しても、実際の現像能力以上に画像濃度が濃くならないこともある。そして、経時において現像ガンマが変動すると、階調特性や画像濃度も変動する。このような場合には、経時でおこなわれる補正によって作像条件が狙いのものになっても、出力画像の画像濃度が薄くなり過ぎたり濃くなり過ぎたりすることになる。このようなときには、再び階調補正をおこなう必要がある。

以上説明したように、本実施の形態によれば、経時で現像能力が変動した場合であっても、その変動を検出して必要に応じて階調補正をおこなうようにユーザーに告知しているため、常に階調特性及び画像濃度が安定した出力画像を提供することができる。また、階調補正に係わる一連の操作は、１種類のテスト画像を出力するにとどまるために、操作手順が比較的簡易であって、確実な補正をおこなうことができる。

なお、本実施の形態では、検出手段４１、４３、７０によって検出された現像ガンマが前回検出されたものに対して所定値（１（ｍｇ／ｃｍ²）／ｋＶである。）以上変動したときに、階調補正手段による階調補正をおこなうようにユーザーに告知した。
これに対して、検出手段４１、４３、７０によって検出された現像ガンマが所定の範囲（例えば、１．５〜２．５（ｍｇ／ｃｍ²）／ｋＶである。）内にないときに、階調補正手段による階調補正をおこなうようにユーザーに告知することもできる。
さらに、現像ガンマが所定の範囲（例えば、１．５〜２．５（ｍｇ／ｃｍ²）／ｋＶである。）外にある状態で階調補正が実行された後に、現像ガンマが所定の範囲内に復帰したことが検出手段４１、４３、７０によって検出されたときに、階調補正手段による階調補正をおこなうようにユーザーに告知することもできる。
これらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、複数の感光体ドラム２１にそれぞれ各色のトナー像を形成する、タンデム方式のカラー画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることはない。例えば、１つの感光体ドラムに対して各色のトナー像を順次形成して、感光体ドラムに対向する中間転写ベルト上に各色のトナー像を重ねた後に被転写材上に転写する、リボルバ方式（１ドラム方式）のカラー画像形成装置であっても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像部を示す断面図である。 図２の作像部における現像部を示す断面図である。 図１の画像形成装置でおこなわれる制御を示すフローチャートである。 感光体ドラム上に複数のパッチパターンを形成した状態を示す斜視図である。 現像ガンマを求める際に用いられる直線近似式を示すグラフである。 階調補正の操作手順を示すフローチャートである。 テスト画像を示す概略図である。 階調補正を示すグラフである。 操作表示パネル上の表示を示す概略図である。 図１０に続く操作表示パネル上の表示を示す概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、 ２ 露光部（書込み部）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２２ 帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像部、
２４ 転写バイアスローラ、 ２５ クリーニング部、 ２７ 中間転写ベルト、
２９ 中間転写ベルトクリーニング部、
３２、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫ トナー補給部、
４１ フォトセンサ（トナー付着量検出手段）、
４３ 電位センサ（電位検出手段）、 ５１ 原稿搬送部、
５５ 原稿読込部（読み込み手段）、 ７５ 操作表示パネル、 ７６ 表示部、
７７ 操作部、 ＴＰ テスト画像（入力画像）。

Claims (12)

1. 像担持体上に形成された潜像を現像するための現像能力を検出する検出手段と、
   入力画像に基いて出力画像の階調を補正する階調補正手段と、
   前記階調補正手段による階調補正をおこなうための指令信号を入力する操作部と、
   前記操作部における操作に係わる情報を表示する表示部と、を備え、
   前記検出手段の検出結果に応じて前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出手段の検出結果と前記階調補正手段による階調補正の実行履歴とを記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像能力が所定の範囲内にないときに前記階調補正手段による階調補正がおこなわれた場合であって、前記検出手段によって前記現像能力が所定の範囲内に復帰したことが検出された場合に、前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出手段によって前記現像能力が所定の範囲内にないことが検出されたときに、前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記階調補正手段によって階調補正をおこなったときに前記検出手段によって検出された前回の前記現像能力に対して、前記検出手段によって検出された前記現像能力が所定値以上変動したときに、前記階調補正手段による階調補正をおこなうように前記表示部に表示することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記検出手段は、出力画像を所定枚数出力するたびに前記現像能力を検出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記現像能力は、現像ガンマであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記現像ガンマは、前記像担持体上に形成したトナー像のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段の検出結果と当該トナー像を形成するために印加される現像バイアスとに基いて求められることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記現像ガンマは、前記トナー像を形成するために前記像担持体上に形成した潜像電位を検出する電位検出手段の検出結果に基いて求められることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体上における作像条件を補正する作像条件補正手段を備え、
    前記入力画像は、前記作像条件補正手段によって作像条件が補正された後に出力されたテスト画像であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記作像条件は、帯電電位と露光電位と現像バイアスとのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記階調補正手段は、前記入力画像の画像情報を読み込む読み込み手段における入力階調に対して前記出力画像における出力階調を適正化する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
    

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