JP2006145860A - 画像形成装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う場合に、良好な濃度階調特性を確実に得られるようにする。
【解決手段】 同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う画像形成装置において、淡トナーの階調特性を決定する制御を行った際に、淡トナーにより形成される淡トナー画像の最高濃度、中間調濃度が理想値と異なる場合は、淡トナーに対する濃トナーの理想状態に対応する混合開始領域をハイライト方向にシフトする。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、同一色系カラーの濃淡２種類のトナーを用いて画像を形成する画像形成装置、その制御方法、及びプログラムに関する。

従来、感光体上に静電潜像を形成し、電荷を帯びたトナーにより静電潜像を現像する電子写真方式の画像形成装置では、一般に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等の各色のトナーとしては、所定濃度の１種類のトナーを使用していた。しかしながら、これら濃度が１種類のトナーを用いた場合は、ハイライト部（低濃度部）でトナー量が少なくなり、画像データに対する階調（濃度階調）の再現性に難があったので、近年、同一色系カラーのトナーとして濃トナーと淡トナーを用いた電子写真方式の画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、液体のインクを記録用紙に吹き付けて作像するインクジェット方式の画像形成装置では、濃インクと淡インクを用いた作像方式が実現されている。
特開２００１−２９０３１９

上記のように、同一色系カラートナーとして濃淡２種類のトナーを用いた電子写真方式の画像形成装置が提案されてはいるが、感光体の特性変化により、ハイライト部の中間調を左右する淡トナーの出力濃度が理想的な出力濃度とならない等の理由により、製品化するまでには至っていない。

そこで、本発明は、同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う場合に良好な階調特性を確実に得ることが可能な画像形成装置、その制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う画像形成装置において、淡トナー画像の階調特性を決定するための階調制御を行う制御手段と、前記制御手段による階調制御で淡トナー画像の階調特性が理想状態となるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により理想状態とならないと判別された場合に、理想状態に対応する淡トナーに対する濃トナーの混合開始領域を変更する変更手段とを有している。

本発明によれば、同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行うに当たって、淡トナーの階調特性を決定する制御を行った結果、淡トナーにより現像される淡トナー画像が理想状態とならない場合は、理想状態に対応する淡トナーに対する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向にシフトするように構成したので、同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う場合に良好な階調特性を確実に得ることが可能な画像形成装置、その制御方法、及びプログラムを提供することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、本画像形成装置は、同色系の濃淡２種類のトナーを用いて電子写真方式により画像を形成するものである。

図１において、１００は画像形成装置本体（以下、画像形成装置という）であり、リーダ１０１で読み取られた原稿画像の画像データに基づいて、１２０〜１２３の給紙段から給紙される記録用紙に画像を形成する。１０２〜１０７は、感光体上に静電潜像を形成し、電荷を帯びた所定色のトナーにより静電潜像を現像する現像ステーションであり、１０２はブラック、１０３はイエロー、１０４は淡色マゼンダ、１０５は濃色マゼンダ、１０６は淡色シアン、１０７は濃色シアンのトナーに係る現像ステーションとなっている。

なお、本画像形成装置１００は、リーダ１０１で読み取られた原稿画像の画像データだけでなく、パーソナルコンピュータ（図示省略）から出力された画像データに基づいて画像を形成することも可能であるが、ここでは、リーダ１０１で読み取られた原稿画像の画像データに基づいて画像を形成する場合を想定して説明する。また、以下の説明では、各現像ステーション１０２〜１０７の構成を代表して、ブラックの現像ステーション１０２について説明する。

リーダ１０１で読み取られた原稿画像の画像データを図３で後述される回路により色分解して得られたブラックの画像データに基づいて、レーザスキャナユニット１０９から出射するレーザビーム光が変調される。このレーザビーム光は、ミラー１１０で反射され、感光体１１１に照射される。

この際、感光体１１１は、一次帯電器１０８により一様に所定の電位に帯電されており、画像データに基づいて変調されたレーザビーム光が照射されることにより静電潜像が形成される。この感光体１１１上の静電潜像は現像器１１２によりブラックトナーで現像される。そして、ブラックトナーで現像されたトナー画像は、一次転写ローラ１１３により感光体１１１から中間転写ベルト１１５へと転写される。他の色に係る各現像ステーション１０３〜１０７においても、同様の過程を辿ることにより、各色のトナー画像が中間転写ベルト１１５に転写される。

この際、各現像ステーション１０２〜１０７は、各現像ステーション１０２〜１０７で現像される各色のトナー画像が中間転写ベルト１１５上の同一位置に転写されるようなタイミングで、それぞれ、静電潜像の形成、静電潜像の現像、及び現像されたトナー画像の中間転写ベルト１１５への転写を行うことにより、各色のトナー画像を重ね合わせたカラー画像を中間転写ベルト１１５上に形成する。

一方、記録用紙の搬送、記録用紙への画像転写等は、次のように行われる。例えば、給紙段１２０に積載されている記録用紙にトナー画像を転写する場合には、ピックアップローラ１２４によって１枚の記録用紙がピックアップされる。この記録用紙は、引き抜きローラ１２５、及び縦パス搬送路１１９上の縦パスローラ１２６により搬送されて、レジストローラ１１８に突入され、記録用紙の先端部がレジストローラ１１８に突入された状態で当該レジストローラ１１８の回転が一時停止される。

そして、中間転写ベルト１１５上に転写されたトナー画像の先端が所定の位置に達した時点で、レジストローラ１１８を回転して記録用紙の搬送を再開すると共に、二次転写ローラ１１７により転写バイアスをかけることにより、中間転写ベルト１１５上に転写されたトナー画像を記録用紙に転写する。このトナー画像が転写された記録用紙は、さらに搬送路１２７上で搬送されて定着器１２８へと送り込まれる。

定着器１２８は、トナーが溶融する温度まで不図示のヒータで暖められた上部の定着ローラ１２９と下部の定着ベルト１３０により、記録用紙を挟み込んで搬送しつつ記録用紙上のトナー画像のトナーを溶融して用紙に定着させる。そして、定着処理が施された記録用紙は、フラッパ１３１により、外排紙搬送路１３２、または両面／反転搬送路１３３に送り込まれる。何れの搬送路に送出するかは、図２で説明される操作部２００やＰＤＬ画像のプリントドライバ上での搬送モードの設定（片面／両面、ソート／ノンソートなど）や両面／反転搬送路１３３に送ることができない記録用紙の設定に応じた搬送モードで決定される。

記録用紙は、外排紙搬送路１３２に送出される片面モード等の場合には、外排紙ローラ１３７へ送り込まれ、画像形成装置１００の機外へと排紙される。また、記録用紙は、両面／反転搬送路１３３に送出された場合には、一旦、両面反転パス１３５に送り込まれる。

そして、記録用紙を反転させて機外へ排出する反転排紙モードの場合には、両面／反転切替フラッパ１３４により、再び両面／反転搬送路１３３へと戻され、外排紙ローラ１３７へと送出される。また、両面モードの場合には、両面／反転切替フラッパ１３４は、両面／反転パス１３５上の記録用紙を両面搬送路１３６へ送出するように切り替えられる。両面搬送路１３６の記録用紙は、裏面に画像を転写するために、縦パス搬送路１１９に送り込まれる。

なお、本画像形成装置１００は、より高品位の画像を得るために、各現像ステーション１０２〜１０７の一次帯電器や一次転写ローラ１１３の電圧値を調整してトナー画像の階調性を決定するための画像濃度の最高濃度を決定するＤＭＡＸ制御、階調性を実現する階調補正制御からなる自動調整機能を備え、この自動調整機能を実行するために作像された所定の濃度とサイズのパッチ画像（図８参照）を読み取るパッチ検知センサ１１６を備えている。この自動調整機能では、パッチ検知センサ１１６により各色のパッチ画像の濃度を読み取り、各色のトナーで現像されたトナー画像の濃度がそれぞれ最適になるようにする調整が行われる。

図２は、画像形成装置１００の上面に設けられた操作パネル２００を示している。図２において、２０１は、画像形成装置１００のモード設定や状態表示などを行うタッチパネル式のＬＣＤ表示部である。２０２は、置数キー群であり、０から９までの数字を入力する置数キーと、設定をデフォルト値に戻すためのクリアキーが配備されている。２０９は、ユーザモードキーであり、画像形成装置１００の各機能のデフォルト値やユーザが任意に行いたい調整項目を実行する調整モードの設定、さらにＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）など各種ネットワークのアドレス設定などを行うことができる。

２０３は、スタートキーであり、コピー機能やスキャン機能などのジョブを開始させるキーである。２０４は、ストップキーであり、コピー機能やプリント機能、スキャン機能などのジョブを中止させるキーである。２０５は、ソフト電源キーであり、モータなどへの電源供給は停止させるが、ＣＰＵやネットワークなどへの電源供給は維持させるキーである。２０６は、節電モードキーであり、定着器１２８の温調制御をユーザモードで設定されたレベルで温調制御させるためのキーである。

２０７は、リセットキーであり、ＬＣＤ表示部２０１や置数キー２０２などで設定された機能をデフォルト値にリセットするためのキーである。２０８は、ガイドキーであり、ＬＣＤ表示部２０１において設定される各コピー機能やプリント機能、スキャン機能、ユーザモードキー２０９で表示され、設定／実行される各ユーザモードの説明を表示させるためのキーである。

図３は、画像形成装置１００の制御回路の構成を示した回路ブロック図である。図３において、３００は、図２の操作パネル２００を制御するためのパネル操作部であり、ジョブ制御部３０１に接続されている。パネル操作部３００は、操作パネル２００の操作状況をジョブ制御部３０１の制御の下に監視し、操作パネル２００の操作により入力されたデータやコマンドをジョブ制御部３０１に転送する。

ジョブ制御部３０１は、画像形成装置１００を制御するためのプログラムが書き込まれたＲＯＭやプログラムが展開されるＲＡＭ、またそのプログラムを実行するＣＰＵなどを含む回路である。ジョブ制御部３０１は、プログラムを実行することにより、操作パネル２００からのコマンドやデータに基づいてコピージョブ、スキャンジョブ等を生成する。

また、ジョブ制御部３０１は、リーダ制御通信Ｉ／Ｆ３０６、ＰＤＬ制御通信Ｉ／Ｆ３０７、画像制御部３０２、プリント制御部３１１、画像処理部３１２に接続されており、画像形成装置１００の全体の制御を行っている。また、画像制御部３０２は、ジョブ制御部３０１の他に、ＰＤＬ制御通信Ｉ／Ｆ３０７、画像メモリ３０３、画像処理部３１２、色分解部３１３に接続され、さらに、画像セレクタ３１０を介してＰＤＬ画像Ｉ／Ｆ３０８、リーダ画像Ｉ／Ｆ３０９に接続されており、ジョブ制御部３０１で生成されたジョブに従って画像処理全体の制御を行っている。

リーダ制御通信Ｉ／Ｆ３０６は、原稿画像を読み取るリーダ１０１を制御する不図示のＣＰＵ回路との通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）であり、このリーダ制御通信Ｉ／Ｆ３０６の制御により、リーダ画像Ｉ／Ｆ３０９を介してリーダ画像が本制御回路に入力される。また、ＰＤＬ制御通信Ｉ／Ｆ３０７は、不図示のパソコンなどから送られてくるＰＤＬ画像データをビットマップ画像に展開する不図示のＰＤＬ画像制御部のＣＰＵ回路との通信Ｉ／Ｆであり、このＰＤＬ制御通信Ｉ／Ｆ３０７の制御により、ＰＤＬ画像Ｉ／Ｆ３０８を介してＰＤＬ画像データが本制御回路に入力される。

画像制御部３０２は、入力されたＰＤＬ画像データやリーダ画像データを上記の各現像ステーション１０２〜１０７に送出するための画像処理を制御する。この際、画像制御部３０２は、画像セレクタ３１０の設定を切換えることにより、ＰＤＬ画像データ、リーダ画像データの何れの画像データを画像メモリ３０３に取り込むかを決定する。

また、画像制御部３０２は、画像圧縮伸長部３０４、画像蓄積部３０５、画像処理部３１２、色分解部３１３に対して各種の設定を行うことにより、これらデバイスの動作を制御する。なお、画像制御部３０２は、画像メモリ３０３に取り込まれたＰＤＬ画像データをビットマップ画像データに変換する処理も行っている。

画像圧縮伸長部３０４は、画像制御部３０２の制御の下に、画像メモリ３０３上のビットマップ画像データを圧縮して画像蓄積部３０５に蓄積したり、画像蓄積部３０５に蓄積された圧縮画像データを伸長して再び画像メモリ３０３に格納したりする。画像処理部３１２は、画像メモリ３０３からカラー画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ画像データ）を読み出し、色バランス補正処理（色味の微調整）、ガンマ補正処理等の画像処理を行う。

色分解部３１３は、画像処理部３１２で画像処理が施されたＲ，Ｇ，Ｂ画像データ
をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色に色分解する。また、シアン濃淡分解部３２９は、色分解部３１３で得られたシアン色の画像データをさらに淡色シアン、濃色シアンの２色に色分解し、マゼンタ濃淡分解部３３０は、色分解部３１３で得られたマゼンタ色の画像データをさらに淡色マゼンダ、濃色マゼンダの２色に色分解する。

プリント制御部３１１は、用紙搬送制御部３１４、プリント画像制御部３１５を制御することにより、実際のプリント動作を全体的に制御する。用紙搬送制御部３１４は、前述の記録用紙の搬送動作を制御する。プリント画像制御部３１５は、前述の電子写真方式のプリント動作における記録用紙の搬送動作以外の動作を制御する。この際プリント画像制御部３１５は、淡色シアン、濃色シアン、淡色マゼンタ、濃色マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の現像ステーション１０２〜１０７の感光体の感度特性が反映されているＬＵＴ（ルックアップテーブル）３１６〜３２１の設定も行う。

このＬＵＴ３１６〜３２１は、感光体の感度特性、レーザ露光量、一次帯電器による感光体の帯電量などが変化することによって前述のパッチ画像の濃度が理想の濃度にならない場合に、入力される画像データに対して画像濃度を変化させ、理想の濃度が出るようにするために利用される。なお、パッチ画像の濃度は、パッチ検知センサ３２８（図１のパッチ検知センサ１０６に相当）により検知される。また、ルックアップテーブル３１６〜３２１としては、後で詳細に説明するが、現像ステーション１０２〜１０７毎に複数種のルックアップテーブルを有している。

［濃淡混合画像の濃度の階調制御］
次に、本実施の形態に特有な濃淡混合画像の階調制御について、詳細に説明する。なお、上記のように、濃淡の２色の画像データとしては、シアン系とマゼンタ系の２系統のものがあり、これら２系統において同様の階調制御が行われるが、原則として、これら２系統を区別せずに説明する。

図４は、濃淡画像比率補正テーブルの内容例を示す図である。図４において、４０１はシアン濃淡分解部３２９、又はマゼンタ濃淡分解部３３０での色分解処理により得られた淡トナー用の画像データを示し、４０２はシアン濃淡分解部３２９、又はマゼンタ濃淡分解部３３０での色分解処理により得られた濃トナー用の画像データを示しており、これら画像データ４０１，４０２は、同色系の画像データである。

各現像ステーション１０２〜１０７では、この淡トナー用画像データ４０１と濃トナー用画像データ４０２によって、同色系の濃淡２色のトナーが混合された濃淡混合画像が生成される。そこで、図４の濃淡画像比率補正テーブルには、濃淡２つのトナー用画像データ４０１，４０２の比率を補正して混合画像の濃度階調の適正化を図るための濃淡２つのトナー用画像データの比率がマッピングされている。

この濃淡画像比率補正テーブルでは、濃淡２つのトナー用画像データ４０１，４０２の合計のデータ値（すなわち、濃淡混合画像におけるトナーのトータルの載り量）の上限値が、図４に示した４０３の領域に示すように「２５５」となるように規制している。この理由は、画像データ値の大きさは、そのまま感光体に吸着されるトナー量に反映されるので、濃淡２つのトナー用画像データ４０１，４０２の合計値が「２５５」を超えると、１色だけのトナー（本実施の形態では、ブラックとイエロー）に対して、トナーの載り量が多くなってしまい、トナー画像を中間転写ベルト１１５や記録用紙に転写する際の転写性や、記録用紙に転写されたトナー画像の定着性に悪影響を及ぼす可能性が高くなるためであり、さらに、トナーの消費量を低減することも意図している。

図５は、濃淡混合画像の濃度を示した濃淡混合画像濃度テーブルである。ここでは、説明を簡略化するために、（淡トナー濃度）＝（濃トナー濃度の１／２）という比率を想定している。このため、図５では、濃トナー画像データ４０２が「２５５」のときの濃トナー画像濃度４０５は「２５６」となっているのに対し、淡トナー画像データ４０１が「２５５」のときの淡トナー画像濃度４０４は半分の「１２８」となっている。

本実施の形態では、淡トナー用画像データ４０１により淡トナーの最高濃度が「１２８」まで出ている理想状態の場合には、図６の矢印４０６に示したように、淡トナーの濃度が最高の「１２８」に達するまでの画像領域では、淡トナーのみで現像している。そして、「１２８」を越える画像領域に入った段階で、図６の矢印４０７に示したように濃トナーによる現像が開始され、濃度「２５５」の画像領域まで淡トナーと濃トナーにより現像される。

図７は、図６の矢印４０６，４０７のように現像する場合の淡トナー用画像データ４０１と濃トナー用画像データ４０２の関係をグラフ化した図である。図７の横軸は濃度値を示し、縦軸は画像データ値を示している。

また、図７の実線は、淡トナーに係るグラフを示し、一点鎖線は、濃トナーに係るグラフを示し、破線は、淡トナーと濃トナーの混合トナーに係るグラフを示している。なお、上記のように、（淡トナー濃度）＝（濃トナー濃度の１／２）という比率なので、同一濃度に対応する淡トナーに係る画像データ値は混合トナーに係る画像データ値より大きくなっている。

なお、図４の濃淡画像比率補正テーブルと図５の濃淡混合画像濃度テーブルは、シアン濃淡分解部３２９とマゼンダ濃淡分解部３３０に含まれる濃淡画像分解テーブル（図示省略）に反映される。

以上の説明では、淡トナー用画像データ４０１により淡トナーの最高濃度が「１２８」まで出ている理想状態の場合の濃淡混合画像の濃度階調制御について説明したが、画像形成装置１００の設置環境、使用状況等により、現像ステーション１０２〜１０７の感光体の感光特性等が変化し、上記の淡トナー用画像データ４０１に基づく淡トナーの濃度が、濃淡トナー用画像データ４０２に基づく濃トナーの濃度の１／２となる状態が維持されていたとても、淡トナー用画像データ４０１が「２５５」のときに、淡トナーの濃度が最高の「１２８」となるとは限らない。

そこで、一般的に、ＤＭＡＸ（Ｄｅｎｓｉｔｙ ＭＡＸ）制御により、感光体の帯電電位、トナー画像を中間転写ベルトベルト１１５に転写するための１次転写電圧等を所定範囲内で変化させ、最高濃度のトナー画像濃度が出るようにしている。

［ＤＭＡＸ制御］
ＤＭＡＸ制御では、最高階調（２５５）の画像データを所定サイズのパッチ画像として各色のトナーで現像し、図８に示したように、中間転写ベルト１１５上の主走査方向では同一の位置、副走査方向では異なる位置に転写する。図８に示した５０１は、図１の中間転写ベルト１１５に相当し、これを上面から見た状態を示している。また、５０２は、図１のパッチ検知センサ１１６、図３のパッチ検知センサ３２８に相当する。各色のパッチ画像の主走査方向の配置位置を同一としたのは、１つのパッチ検知５０２により各色のパッチ画像を読み取るためであり、各色のパッチ画像の副走査方向の配置位置が異なるようにしたのは、各色のパッチ画像が重ならないようにするためである。

図８に示したように、各色のパッチ画像５０３〜５０８は、（Ｍｐ：淡色マゼンタ）、（Ｍ：濃色マゼンタ）、（Ｙ：イエロー）、（Ｃｐ：淡色シアン）、（Ｃ：濃色シアン）、（Ｋ：ブラック）の配置順で中間転写ベルト５０１上に転写され、パッチ検知センサ５０２で順次読み取られる。

パッチ検知センサ５０２で読み取られた画像データ「２５５」に対応する或る色のパッチ画像の出力濃度が最高濃度の「２５５」に達していない、或いは超えている場合は、図１０のテーブルに示したような、現像ステーション１０２〜１０７に含まれる一次帯電器の出力電圧［淡い現像濃度に係る感光体の帯電電位ＶＬ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｉｇｈｔ）と、濃い現像濃度に係る感光体の帯電電位ＶＤ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄａｒｋ）とに対応するものとがある］を変化させ、理想の濃度になるように制御するのがＤＭＡＸ制御である。

このＤＭＡＸ制御を図９のフローチャートに基づいて説明する。なお、このＤＭＡＸ制御も各色の現像ステーション１０２〜１０７ごとに実行されるが、ここでは、或る１色についてのみのフローを示してある。

プリント画像制御部３１５は、ＤＭＡＸ制御を開始すると（ステップＳ５００）、まず、基準となるＶＬであるＶＬ［０］とＶＤ［０］を電位制御により決定する（ステップＳ５０１）。この電位制御は、一般的に行われているため詳述しないが、感光体上の複数のポイントで帯電電位をサンプリングし、基準となる一次帯電器の出力電圧とレーザ光量を決定する制御である。

次に、プリント画像制御部３１５は、ステップＳ５０１の電位制御により決定したＶＬ［０］とＶＤ［０］を用いて、感光体から中間転写ベルト１１５上へトナーで現像した画像を転写する際の１次転写電圧を決定する１転ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う（ステップＳ５０２）。この１転ＡＴＶＣを行って、トナーを中間転写ベルト１１５上に確実に転写できる１次転写電圧が決定したところで、プリント画像制御部３１５は、ＤＭＡＸ制御に入り、実際に測定した回数を計るインデックスであるｉを「０」に初期化する（ステップＳ５０３）。

このとき、電位制御によるＶＬ［０］もＶＤ［０］もデフォルト値であり、１転ＡＴＶＣもデフォルト値であったとすると、図１０のｉ＝０のＶＤ［０］とＶＬ［０］がそのまま使用され、ＶＤ［０］＝５００Ｖ、ＶＬ［０］＝２０００Ｖからスタートする。もし、デフォルト値でなければ、図１０の電位テーブル値にステップＳ５０１の電位制御で測定されたＶＬ［０］とＶＤ［０］との差分を加えた値を持つ、図１０の電位テーブルに相当する電位テーブルを作成し、この差分を加えた値をｉ＝０の値としてセットする（ステップＳ５０３）。

次に、ＶＬ［ｉ］、ＶＤ［ｉ］を設定することにより、再度、一次帯電器の出力電圧を設定する（ステップＳ５０４）。次に、最高濃度「２５５」（ただし、濃色マゼンタ、イエロー、濃色シアン、及びブラックの場合であり、淡色マゼンタ、淡色シアンの場合は「１２８」である）に対応する画像データ「２５５」（ＦＦＨ）に基づいて感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像し、このトナー像をパッチ画像として中間転写ベルト１１５上に形成する（ステップＳ５０５）。

次に、このパッチ画像の濃度をパッチ検知センサにより読み取り、Ｄ［ｉ］とする（ステップＳ５０６）。このＤ［ｉ］が理想の最高濃度Ｄｔ（濃色マゼンタ、イエロー、濃色シアン、及びブラックの場合は「２５５」、淡色マゼンタ、淡色シアンの場合は「１２８」）と等しい場合には、ＤＭＡＸ制御が成功したことを意味するので、ＤＭＡＸＮＧフラグをＦＡＬＳＥとする（ステップＳ５０７，Ｓ５０８）。

一方、パッチ画像濃度Ｄ［ｉ］が理想の最高濃度Ｄｔと異なる場合には、一次帯電器の出力電圧を変えるためにステップＳ５０９に進む。このステップＳ５０９では、インデックスｉが−５＜ｉ＜５であるか否かを判別する。その結果、−５＜ｉ＜５であり、一次帯電器の出力電圧を制御できる範囲内である場合には、パッチ画像濃度Ｄ［ｉ］が理想の最高濃度Ｄｔより濃いか否かを判別する（ステップＳ５１０）。

その結果、パッチ画像濃度Ｄ［ｉ］が理想の最高濃度Ｄｔより濃い場合には、インデックスｉをデクリメントして（ステップＳ５１１）、ステップＳ５０４に戻ることにより、一次帯電器のＴＲＵＥ出力電圧を下げる。一方、パッチ画像濃度Ｄ［ｉ］が理想の最高濃度Ｄｔより淡い場合には、インデックスｉをインクリメントして（ステップＳ５１２）、ステップＳ５０４に戻ることにより、一次帯電器の出力電圧を上げる。

ステップＳ５０９において、−５＜ｉ＜５ではなく、一次帯電器の出力電圧を制御できない範囲である場合には、一次帯電器の出力電圧の制御だけでトナー画像の濃度補正を行うＤＭＡＸ制御は失敗したことを意味するので、ＤＭＡＸＮＧフラグをＴＲＵＥとし、ＤＭＡＸ制御に失敗した際の最高画像濃度であるＤ［５］またはＤ［−５］をＤｎｇとして保存しておく（ステップＳ５１３）。

このＤＭＡＸ制御が終了した時点で、ＤＭＡＸＮＧフラグがＴＲＵＥ（失敗）またはＦＡＬＳＥ（成功）となり、ＴＲＵＥ（失敗）の場合にはＤｎｇにその失敗に係る最高画像濃度が保存されている。

図１１は、ＤＭＡＸ制御が失敗した場合のシアン用の画像データと淡色シアンのトナー画像濃度の関係を例示した図である。

濃淡混合画像の濃度の階調制御を行う際のＤＭＡＸ制御において求めるべきものは、最高の画像データ（本実施の形態では「２５５」）で淡トナーの最高画像濃度（淡色なので１２８）が得られる一次帯電器の電圧であるが、図１１は、ＤＭＡＸ制御に失敗し、一次帯電器の電圧制御だけでは淡シアンの最高トナー画像濃度としてＤｎｇ＝１１２しか得られなかったことを示している。

ＤＭＡＸ制御に成功した場合（前述の理想状態の場合）は、濃淡トナー混合画像において理想の最高トナー画像濃度が得られ、良好な濃度階調特性を実現できるが、ＤＭＡＸ制御に失敗した場合は、濃淡トナー混合画像において理想の最高トナー画像濃度が得られず、良好な濃度階調特性を実現できなくなる。

そこで、本実施の形態では、ＤＭＡＸ制御に成功した場合は、淡トナー画像濃度が「１２９」の時点から濃トナー画像の形成を開始していたのに対し、ＤＭＡＸ制御に失敗した場合は、淡トナー画像濃度が「１２９」よりも淡い時点から濃トナー画像の形成を開始するようにしている。

この制御例を図１２に基づいて説明する。図１２は、ＤＭＡＸ制御を行って失敗したときの淡トナーの最高画像濃度（画像データは「２５５」）が「１１２」までしか得られなかった場合の淡トナー用画像データと淡トナーの画像濃度との関係を示したものである。

図１２に示したように、淡トナー用画像データが「２５５」のとき、ＤＭＡＸ制御では、淡トナーの最高画像濃度として理想の「１２８」（点ａ）が得られず、「１１２」（＝Ｄｎｇ、点ｂ）しか得られず、ＤＭＡＸ制御に失敗したとする。

この場合は、ＤＭＡＸ制御に失敗した際の淡トナーの最高画像濃度である点ｂに対応する理想的な淡トナーの最高画像濃度のグラフ上の点（点ｃ）から、濃トナーと淡トナーとによる混合トナー画像の形成を開始する。この場合、混合開始点（点ｃ）の画像データＩｒは、次の数式１により求めることができる。

［数１］
Ｉｒ＝２５５×（Ｄｎｇ／１２８）
また、混合開始点（点ｃ）における現実の淡トナーの濃度は９８（＝Ｄｐ、点ｄ）であり、このＤｐは、次の関係式から求めることができる。

［数２］
Ｄｐ＝Ｄｎｇ×（Ｉｒ／２５５）
従って、同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行うに際し、この淡トナーにより形成される淡トナー画像の最高濃度が規定値（理想値：１２８）に満たない場合は、淡トナーだけでの現像を画像データ「２２４」まで行い、淡トナー画像の濃度が現実の最高濃度である「９８」になった時点から濃トナーとの混合トナー画像を形成していくことにより、混合画像の良好な濃度階調特性が得られる。

すなわち、淡トナーの階調特性を決定するＤＭＡＸ制御において、淡トナー画像の理想の最高濃度が得られない場合には、淡トナーに対する濃トナーの混合開始濃度領域を低濃度階調方向（すなわち、ハイライト方向）にシフトすることにより、画像データに対する混合画像の濃度階調の再現性を向上させることが可能となる。

このシフト状況を図１２と対応づけて示したのが図１４である。なお、図１４では、横軸の画像データのスケールは、図１２の半分となっている。

この図１４では、ＤＭＡＸ制御により淡トナー画像の最高濃度が理想値の「１２８」に達する場合には、淡トナーだけでの現像を画像データ「１２８」の領域まで行うが、ＤＭＡＸ制御では淡トナー画像の最高濃度が理想値の「１２８」に達せず「９８」にしかならない場合には、淡トナーだけでの現像は、現実の最高濃度である「９８」が得られる画像データ「１１２」の領域までしか行わないことが、左向きの矢印で示されている。

上記の数式１、数式２に基づいて、画像データに対する濃画像データ、淡画像データの関係を表したのが、図１５の濃淡画像データ分解テーブルである。

プリント画像制御部３１５は、ＤＭＡＸ制御を行った後、図１５の濃淡画像データ分解テーブルを、図３のシアン濃淡分解部３２９、マゼンタ濃淡分解部３３０に設定する。また、プリント画像制御部３１５は、図１３の濃淡画像比率補正テーブルに基づいて、濃淡色分解を開始する領域を設定する。

このプリント画像制御部３１５の処理を図１６のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

プリント画像制御部３１５は、プリント制御部３１１を介してジョブ制御部３０１からＤＭＡＸ制御を含む濃度階調制御のジョブが投入されると（ステップＳ８００）、まず、前述のＤＭＡＸ制御を行う（ステップＳ８００１）。次に、プリント画像制御部３１５は、ＤＭＡＸ制御の結果として、ＤＭＡＸＮＧフラグがＴＲＵＥになっている場合、すなわち、ＤＭＡＸ制御が失敗し、淡トナー画像の最高濃度が規定の「１２８」ではなかった場合は、混合画像濃度領域の補正処理を行う（ステップＳ８０２，Ｓ８０３）。

混合画像濃度領域の補正処理としては、ＤＭＡＸ制御で得られた淡トナー画像の現実の最高濃度Ｄｎｇに基づいて、理想の最高濃度が得られたと仮定した場合に現実の最高濃度Ｄｎｇと同じ濃度が得られるはずの画像データである「Ｉｒ」を求める。また、「Ｉｒ」は、淡トナーだけで現像する場合の画像データであるため、濃淡に色分解する前の画像データである「Ｉｒ’」を淡トナーと濃トナーの濃度比率に合わせて算出する。

本実施の形態例では、前述のように、（淡トナー濃度）＝（濃トナー濃度／２）という濃度比率にすることを想定しているので、Ｉｒ’＝Ｉｒ／２としている。さらに、淡画像データテーブルを作成するために、上記の理想の最高濃度に係る画像データ「Ｉｒ」に対する現実の淡トナーの濃度Ｄｐを求める。

プリント画像制御部３１５は、これらの値を算出した後、図１５の淡画像データテーブルと濃画像データテーブルを作成し（ステップＳ８０４、Ｓ８０５）、これら淡画像データテーブル、濃画像データテーブルを対応する色のシアン濃淡分解部３２９、又はマゼンタ濃淡分解部は３３０に設定し、濃淡の色分解を行う画像濃度領域（画像データ領域）を変更する（ステップＳ８０６）。

なお、これまでは、淡トナー画像の最高濃度を決定する濃度階調制御（ＤＭＡＸ制御）に対する混合画像濃度補正処理について説明してきたが、他の濃度階調制御に対しても同様の混合画像濃度補正処理を行うことが可能である。

他の濃度階調制御の１つとして、中間調を決定するＤＨＡＬＦ制御がある。簡単に述べると、ＤＨＡＬＦ制御で検出した中間調の画像濃度が理想の画像濃度に達しない場合に、その中間調の画像濃度のズレ量に基づいて濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させる。

例えば、淡トナーの画像データ「１２８」で淡トナーの画像濃度「６４」が得られるのが理想の出力濃度であるが、現実の出力濃度Ｄｎｇが「５６」である場合には、ＤＭＡＸの場合と同様の数式１において、描いた画像データと理想の画像濃度をそれぞれ「１２８」、「６４」とすることにより、Ｉｒ＝１２８×（５６／６４）＝１１２というＤＭＡＸ制御の場合と同じ結果を得ることができる。

また、ＤＭＡＸ制御やＤＨＡＬＦ制御を行うことなく、淡トナーによる複数濃度のパッチ画像を形成し、これら複数のパッチ画像の濃度をセンサで検知した場合の各検知濃度の傾き（階調特性）が複数のパッチ画像の濃度の理想の傾き（階調特性）と一致するように制御し、この制御により理想の階調特性が得られない場合に、上記制御で得られた理想の階調特性に最も近い階調特性と理想の階調特性とのズレ量に基づいて、濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることも可能である。

さらに、ＤＭＡＸ制御、ＤＨＡＬＦ制御などにおいては、複数回のパッチ画像検知を行う必要があるため、何度もパッチ画像検知を行ってしまうと、画像形成装置の生産性に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、プリントジョブを実行中にプリント画像間に１つの淡トナーのパッチ画像を形成して検知し、混合画像濃度テーブルへ反映することも可能である。

このようなパッチ画像検知であれば、プリント画像間で少なくとも１つ以上のパッチ画像を検知できれば、その画像濃度を測定し、図１６のステップＳ８０３のパラメータを算出することができ、ステップＳ８０４の淡画像データテーブル、ステップＳ８０５の濃画像データテーブルを作成することができ、プリントジョブ実行中に濃淡混合画像データの補正を行うことが可能となり、画像形成装置の生産性を損ねることはなくなる。

以上説明したように、本実施に形態によれば、同一色系カラーの濃淡トナーを用いて現像を行うことにより、画像データに対するハイライト部分の階調再現性を確保すると共に、感光体の劣化による淡トナーの最高濃度が求める濃度に達しないときでも、濃トナーにより補正することができるため、中間調の再現性を一定に保つことが可能となる。

また、どのような階調制御を行う場合でも、淡トナーのパッチ画像の濃度を測定するという簡単な処理で、濃淡混合画像データ領域を補正することができるため、印刷部数の多いプリントジョブであっても、中間調の再現性を保ちつつ、生産性の低下を防止することが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、例えば、２系統の同一色の２種類の濃淡トナーを用いる場合だけでなく、３系統以上の同一色の３種類以上の濃淡トナーを用いる場合にも本発明を適用することが可能である。

また、本発明の目的は、上記実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）をシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行されることによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施に形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに備わる機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した実施の形態の機能に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 画像形成装置の操作パネルを示す図である。 画像形成装置の制御回路の回路ブロック図である。 濃淡画像比率補正テーブルの内容例を示す図である。 濃淡混合画像濃度テーブルの内容例を示す図である。 淡トナー画像濃度が理想状態の場合の濃トナーの混合を説明するための図（濃淡混合画像濃度テーブル）である。 淡トナー画像濃度が理想状態の場合の濃トナーの混合開始方法を説明するための図である。 パッチ画像の形成状態を示す図である。 ＤＭＡＸ制御を示すフローチャートである。 感光体の電位制御に用いる電位テーブルを示す図である。 淡シアントナーに係るＤＭＡＸ制御で理想の最高濃度が得られない場合（ＤＭＡＸ制御失敗）の画像データとトナー画像濃度の関係を示す図である。 ＤＭＡＸ制御に失敗した場合の画像データと淡トナー画像濃度の関係を説明するための図である。 ＤＭＡＸ制御に失敗した場合に用いる濃淡画像比率補正テーブルを説明するための図である。 ＤＭＡＸ制御に失敗した場合の濃トナーの混合開始領域のシフト状態を示す図である。 ＤＭＡＸ制御に失敗した場合に用いる濃淡画像データ分解テーブルの内容例を示す図である。 ＤＭＡＸ制御に失敗した場合に行うテーブル設定処理等を示すフローチャートである。

符号の説明

１００…画像形成装置、１０２〜１０７…現像ステーション、１０８…一次帯電器、１１１…感光体、１１２…現像器、１１３…一次転写ローラ、１１６、３２８，５０２…パッチ検知センサ、３０１…ジョブ制御部、３１１…プリント制御部、３１３…色分解部、３１５…プリント画像制御部、３１６〜３２１…ルックアップテーブル、３２９…シアン濃淡分解部、３３０…マゼンタ濃淡分解部

Claims (9)

1. 同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う画像形成装置において、
   淡トナー画像の階調特性を決定するための階調制御を行う制御手段と、
   前記制御手段による階調制御で淡トナー画像の階調特性が理想状態となるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により理想状態とならないと判別された場合に、理想状態に対応する淡トナーに対する濃トナーの混合開始領域を変更する変更手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記階調制御として淡トナー画像の最高濃度を決定する制御を行い、前記判別手段は、当該階調制御で決定された淡トナー画像の最高濃度が理想の最高濃度になるか否かを判別し、前記変更手段は、前記判別手段により前記理想の最高濃度にならないと判別された場合に、理想状態に対応する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記階調制御として淡トナー画像の所定の中間調の濃度を決定する制御を行い、前記判別手段は、当該階調制御で決定された淡トナー画像の所定の中間調の濃度が理想の濃度になるか否かを判別し、前記変更手段は、前記判別手段により前記理想の濃度にならないと判別された場合に、理想状態に対応する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記階調制御として、淡トナーによる複数濃度のパッチ画像を形成し、これら複数のパッチ画像の濃度をセンサで検知した場合の検知濃度の階調特性が理想の階調特性になるように制御し、前記判別手段は、前記検知濃度の階調特性が理想の階調特性になるか否かを判別し、前記変更手段は、前記判別手段により理想の階調特性にならないと判別された場合に、理想状態に対応する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 同一色系カラーの淡トナーと濃トナーを用いて現像を行う画像形成装置の制御方法において、
   淡トナー画像の階調特性を決定するための階調制御を行う制御工程と、
   前記制御工程による階調制御で淡トナー画像の階調特性が理想状態となるか否かを判別する判別工程と、
   前記判別工程により理想状態とならないと判別された場合に、理想状態に対応する淡トナーに対する濃トナーの混合開始領域を変更する変更工程と、
   を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
6. 前記制御工程は、前記階調制御として淡トナー画像の最高濃度を決定する制御を行い、前記判別工程は、当該階調制御で決定された淡トナー画像の最高濃度が理想の最高濃度になるか否かを判別し、前記変更工程は、前記判別工程により前記理想の最高濃度にならないと判別された場合に、理想状態に対応する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置の制御方法。
7. 前記制御工程は、前記階調制御として淡トナー画像の所定の中間調の濃度を決定する制御を行い、前記判別工程は、当該階調制御で決定された淡トナー画像の所定の中間調の濃度が理想の濃度になるか否かを判別し、前記変更工程は、前記判別工程により前記理想の濃度にならないと判別された場合に、理想状態に対応する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置の制御方法。
8. 前記制御工程は、前記階調制御として、淡トナーによる複数濃度のパッチ画像を形成し、これら複数のパッチ画像の濃度をセンサで検知した場合の検知濃度の階調特性が理想の階調特性になるように制御し、前記判別工程は、前記検知濃度の階調特性が理想の階調特性になるか否かを判別し、前記変更工程は、前記判別工程により理想の階調特性にならないと判別された場合に、理想状態に対応する濃トナーの混合開始領域をハイライト方向に変化させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置の制御方法。
9. 請求項５〜８の何れか１項に記載の画像形成装置の制御方法を実行するプログラム。

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