JP2010266594A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光ドラム、帯電装置、現像装置の交換が行われた場合、記録媒体上に形成された濃度パッチの濃度検出結果に基づくコントラスト電位の調整及びγＬＵＴの作成が行われないと、交換前に用いられていたコントラスト電位及びγＬＵＴを用いて画像形成されるため、原稿画像の濃度及び階調性と出力画像の濃度及び階調性とにズレが生じてしまう。
【解決手段】 感光ドラム４、帯電装置８、現像装置３が交換されてから画像データが入力されるまでに記録媒体上に形成された濃度パッチの濃度検出結果に基づくコントラスト電位の調整及びγＬＵＴの作成が行われない場合、中間転写体５上に濃度パッチを形成し、コントラスト電位の調整及びγＬＵＴの作成を行う。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像形成部の部品を交換可能な電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来の電子写真方式の画像形成装置は、以下のようなプロセスで画像形成が行われる。まず帯電装置によって感光ドラム表面を一様に帯電する。原稿画像の濃度階調性と出力画像の濃度階調製とを一致させるために画像形成装置に記憶された入力画像データを変換するためのガンマ・ルックアップテーブル（γ Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ、以下、γＬＵＴ）などを用いて原稿画像の画像データ（入力画像信号）を変換する。変換された画像データに基づいてレーザ光源を点灯させて一様に帯電された感光ドラム表面に静電潜像を形成する。この静電潜像をトナーによって現像し、感光ドラム上のトナー像を記録媒体に転写、定着し、画像形成が完了する。カラー画像形成装置の場合、各色について上記の画像形成プロセスが行われる。各色のトナー像は転写工程において中間転写体又は記録媒体上で重畳されることによってカラー画像が形成される。

上記の電子写真方式の画像形成装置においては、温度や湿度の変化や画像形成枚数が累積されることにより感光ドラムの感度、帯電特性、現像特性や帯電装置、現像装置の装置の特性などの画像形成特性が変化する。そのため、帯電バイアス、露光量、現像バイアス等の画像形成条件が同一であっても、温度や湿度の変化前後、画像形成枚数の累積前後の感光ドラムへのトナーの付着量が変化する。これは、画像形成条件が画像形成特性の変化に対応していないために生じる課題である。

このような課題に対して、画像形成特性の変化に応じてコントラスト電位及びγＬＵＴを補正することによって出力画像濃度を調整する画像濃度制御方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この画像濃度制御方法では、ユーザにより出力画像濃度の調整が指示されると、画像形成装置はコントラスト電位を調整するためのパッチ（濃度検出用画像）を記録媒体に形成する。ユーザはその記録媒体を画像形成装置に備えられる画像読取装置に読み取らせる。画像形成装置は画像読取装置によって読み取られた結果に基づいて、パッチの濃度を算出する。そして、このパッチが目標濃度で形成されるように、パッチの濃度と目標濃度との差分からトナーに印加される現像バイアスと露光部の電位との電位差であるコントラスト電位を設定する。その後、出力画像の階調性を補正するために設定されたコントラスト電位に基づいて、複数の濃度パッチからなる階調テストパターンを記録媒体上に形成する。この階調テストパターンは、出力画像の階調性が原稿画像の階調性と一致するように入力画像データを変換する前述のγＬＵＴを作成するためのパターンである。この階調テストパターンの各パッチの濃度が目標濃度で形成されるように（画像形成装置の出力特性を理想とする階調特性と一致するように）、入力画像データを変換するためのγＬＵＴを作成する。入力画像データは、作成されたγＬＵＴに基づいてデータ変換され、変換されたデータに基づいて画像形成される。

このようにコントラスト電位の設定やγＬＵＴの作成を適宜行うことにより、その時々における画像形成特性に対応したコントラスト電位及びγＬＵＴによって画像が形成されるため、出力画像の濃度及び階調性を原稿画像に近いものにすることができる。画像品質を高めるためにはコントラスト電位の設定やγＬＵＴをその時々の装置特性や環境に対応させれば良い。そのため、上記の画像濃度制御を頻繁に行うことが好ましく、特に、画像形成装置のメンテナンスにより感光ドラム、帯電装置、現像装置等を交換した後には上記の画像濃度制御を行うことが望ましい。

特開２０００−２３８３４１号公報

しかしながら、画像形成装置のメンテナンスにより感光ドラム、帯電装置、現像装置等を交換可能な画像形成装置では以下のような課題が生じる。特許文献１に記載された画像濃度制御は、ユーザの指示により行われ、濃度検出用画像が形成された記録媒体を画像読取装置に読み込ませる作業をユーザが行わなければならない。そのため、ユーザがその作業を煩わしいと思ったり画像濃度制御を行う時間的余裕がなかったりした場合、交換された感光ドラム、帯電装置、現像装置に対応したコントラスト電位の設定またはγＬＵＴの作成がなされずに画像形成が行われることになる。従来の装置では、感光ドラム、帯電装置、現像装置の交換後にコントラスト電位の設定またはγＬＵＴの作成がなされなかった場合、交換前の画像形成に用いられていたコントラスト電位やγＬＵＴを用いて画像形成を行っていた。このコントラス電位及びγＬＵＴは交換後の画像形成特性に対応していないため、交換後の出力画像の濃度が原稿画像の濃度と異なってしまうという課題が生じていた。

特に、感光ドラム、帯電装置、現像装置等を一体化して画像形成装置本体に着脱可能としたプロセスカートリッジを交換するような画像形成装置では、感光ドラム、帯電装置、現像装置が同時に交換されることになる。また、このような装置は、装置知識が豊富なサービスマンではなく一般ユーザがプロセスカートリッジの交換を行うことになるため、上記画像濃度制御が必ず行われる補償はない。そのため、プロセスカートリッジを交換するタイプの画像形成装置においては、出力画像の濃度及び階調性と原稿画像の濃度及び階調性とのズレが顕著に現れるおそれがある。

そこで、本発明は、感光ドラム、帯電装置、現像装置が交換され、記録媒体に形成される濃度パッチの濃度検出結果に基づくコントラスト電位の設定及びγＬＵＴの作成が行われない場合であっても画像形成手段の画像形成条件の調整を自動的に行う画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体を帯電する帯電手段と前記帯電手段によって帯電された像担持体を画像データに基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と前記静電潜像をトナーで現像する現像手段とを含む画像形成手段を備え、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写することによって画像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が交換可能な前記画像形成装置において、前記画像形成手段によって前記記録媒体に形成される濃度検出用画像を読み取る第１の読取手段と、前記画像形成手段によって前記像担持体に形成される濃度検出用トナー像の濃度を読み取る第２の読取手段と、前記第１の読取手段の読取結果から求められる前記濃度検出用画像の濃度に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を調整する第１の制御、及び、前記第２の読取手段の読取結果から求められる前記濃度検出用トナー像の濃度に基づいて前記画像形成条件を調整する第２の制御を実行可能な制御手段と、前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が装着されたことを検知する装着検知手段と、を有し、前記制御手段は、前記装着検知手段により前記像担持体、前記帯電手段または前記現像手段の装着が検知されてから前記画像データに基づく画像形成が行われるまでに前記第１の制御が行われない場合、前記画像データに基づく画像形成を行う前に前記第２の制御を行うことを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体、帯電手段、または現像手段が交換されてから画像データに基づく画像形成が行われるまでに記録媒体上に形成される濃度検知用画像に基づく画像形成条件の調整（第１の制御）が行われない場合であっても、像担持体上に濃度検出用トナー像を形成し、その濃度検出用トナー像の濃度に基づいて画像形成条件を設定する（第２の制御）。これによって、像担持体、帯電手段及び現像手段交換後に記録媒体に形成される濃度検出用画像の濃度検出結果に基づく画像形成条件の設定が行われない場合であっても、その時点における環境や画像形成特性に応じた画像形成条件の設定が自動的に行われる。そのため、像担持体、帯電手段、または現像手段の交換後の出力画像の濃度及び階調性と原稿画像の濃度及び階調性とのズレを抑制することができる。

実施例１及び実施例２における画像読取装置が備えられた画像形成装置の概略図である。 実施例１及び実施例２における画像形成装置のブロック図である。 入力画像信号と出力画像濃度との関係を示す図（ａ）及び入力画像信号と出力画像信号との関係を示す図（ｂ）である。 第１の制御の制御フローである。 記録媒体上に形成される濃度パッチ及び階調テストパターンを示す図である。 実施例１における第２の制御の制御フローである。 実施例２における第３の制御の制御フローである。

本実施形態では、感光ドラム、帯電装置、現像装置などの出力画像の濃度に関わる要素が交換可能な装置において、感光ドラム、帯電装置、現像装置が交換される前後の出力画像濃度及び階調性を補償する画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置本体の感光ドラムの装着部には装着検知センサが設けられる。ユーザまたはサービスマンによって感光ドラムが交換される場合、新しい感光ドラムが装着部に装着されると画像形成装置に備えられたＣＰＵは、感光ドラムが装着されたと認識する。装着が認識された後、画像データが入力されるまでに記録媒体上に形成される濃度検出用画像像に基づいて露光装置、帯電装置、現像装置の画像形成条件が設定されない場合、感光ドラムまたは中間転写体上に濃度検出用トナー像を形成する。そして感光ドラムまたは中間転写体上に形成された濃度検出用画像または濃度検出用トナーパターンの濃度検出結果に基づいて露光装置、帯電装置、現像装置を含む画像形成手段の画像形成条件を調整する。一方、感光ドラム、帯電装置、または現像装置の出力画像の濃度に関わる要素の装着が検知された後、画像データが入力されるまでに濃度検出用画像に基づいての画像形成条件が調整された場合、その条件によって画像形成を行う。

記録媒体上に形成される画像の濃度は、画像形成に関わる要素全体の状態やその環境において記録媒体が含む水分量等の影響を受ける。そのため、実際に記録媒体上に形成される濃度検出用画像の濃度を検出した結果に基づいて画像形成条件を調整する方が、感光ドラムや中間転写体といった像担持体上に形成される濃度検出用トナー像の濃度検出結果に基づいて画像形成条件を調整するよりも出力画像の濃度を原稿画像の濃度に近づけることができる。

しかしながら、上述した通り、感光ドラム、帯電装置、または現像装置が交換された後に記録媒体に形成される濃度検出用画像の濃度検出結果に基づいたコントラスト電位の設定及びγＬＵＴの作成が行われないことがある。本実施形態ではこの課題を解決する方法について説明する。以下の実施例において、感光ドラム、帯電装置、現像装置を一体化したプロセスカートリッジを着脱可能なタイプの画像形成装置を例に実施形態の説明を行う。

まず、図１を用いて本実施例における画像形成装置及び画像読取装置について説明する。図１は本実施例における画像形成装置１００と画像読取装置１０１を示す断面図である。

まず第１の読取手段としての画像読取装置１０１について説明する。原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿Ｇは光源によって照射される。原稿Ｇによって反射した光は、光学レンズや反射ミラー等の光学系を介してＣＣＤ１０５に結像される。ＣＣＤ１０５は３列に配置されたレッド、グリーン、ブルーのＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサ毎にレッド、グリーン、ブルーの成分信号を生成する。原稿台ガラス１０２に置かれた原稿Ｇは、読取光学ユニットを図１中に示す矢印の方向に走査させることにより原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。ＣＣＤ１０５により得られた画像信号は、画像処理部１０８に送られ画像処理される。

次に画像形成装置１００について説明する。各色イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ、以下Ｋ）に対応する画像ステーションにおいて同一番号の装置は同一機能を果たす。番号の後ろのアルファベットは各色に対応した装置であることを示している。図１に示す画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の複数色のトナーを用いて画像を形成する。各色に対応する画像ステーションにおいて、感光ドラム４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）にトナー像を形成し、各色のトナー像をベルト状の中間転写体５上で重畳させるタンデム方式の画像形成装置である。本実施例における画像形成装置は、画像形成手段としての露光装置１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）、帯電装置８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）、現像装置３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）を備える。また、本実施例の画像形成装置１００は、感光ドラム（像担持体４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）、クリーニング装置９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを装着するための装着部を有する。プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、各色の帯電装置８、現像装置３、感光ドラム４、クリーニング装置９のうちの２つ以上を一体化した画像形成ユニットである。帯電装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋはローラ帯電器であり、バイアスを印加することでそれぞれの感光ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの表面を一様に負極性に帯電させる。各色の現像装置３に保持されるトナーが使い尽くされると、ユーザは消費された色のプロセスカートリッジ２０を交換することによってその後の画像形成を可能にする。装着部近傍にはそれぞれのプロセスカートリッジが装着部に装着されたか否かを判定する装着検知センサ２１０（２１０Ｙ、２１０Ｍ、２１０Ｃ、２１０Ｋ）が備えられている（装着検知センサ２１０は後述の図２参照）。

以下、画像形成プロセスについて説明する。各色に対応する画像ステーションにおいて同一番号の装置および部材は同一の機能を果たすものであるため、以下説明を簡易にするために、必要に応じて番号の後ろに記載の色を表すアルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの記載を省略する。

画像読取装置１０１あるいはコンピュータなどの情報処理装置から画像形成装置に入力される入力画像データは、画像処理部１０８によって画像処理が行われる。画像処理部１０８から出力される画像データに基づいてレーザドライバ（後述する露光量制御部）は露光手段としてのレーザ光源（図示せず）を発光させる。レーザ光源から出射されたレーザ光は、露光装置１に設けられた図示しない回転多面鏡（以下、ポリゴンミラー）によって偏向走査され、光学レンズ、反射ミラーなどの光学系を経て感光ドラム４上に結像される。レーザ光の走査により潜像が形成される感光ドラム４は、図中に示す矢印Ａの方向に回転する。

回転する感光ドラム４の表面は、帯電装置８によってそれぞれ一様に帯電される（たとえば本実施例における帯電電位は−５００Ｖ）。次に、入力画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光装置により感光ドラム４の露光走査がなされ、第１色目（本実施例ではイエロー）の静電潜像（本実施例における静電潜像の電位は約−１５０Ｖ）がプロセスカートリッジ２０Ｙの感光ドラム４Ｙに形成される。この静電潜像は、イエロートナー（−極性）を内包したイエロー現像装置３Ｙによって現像、可視像化される。このとき、トナーには現像装置３Ｙの図示しない現像スリーブ（現像剤担持体）によって現像バイアスとして例えば−３５０Ｖが印加される。このときの現像バイアス（−３５０Ｖ）と露光部の電位（−１５０Ｖ）との電位差である２００Ｖがコントラスト電位である。このコントラスト電位を制御することによって感光ドラムへのトナーの付着量、即ち画像濃度を調整（制御）することができる。

この可視像化されたトナー像は、感光ドラム４Ｙの周速度と略等速の速度（本実施例にあっては１４０ｍｍ／ｓ）をもって矢印Ｄ方向へ回転駆動される中間転写体５とのニップ部において、中間転写体５上に一次転写される。その他の各色のトナー像はそれぞれのニップ部において中間転写体５上に転写される。

一次転写工程の際に中間転写体５に転写されずに感光ドラム４上に残ったトナーは、感光ドラム４に圧接されたクリーニング装置９に備えられるクリーニングブレードにより掻き取られ、廃トナー容器（不図示）に回収される。

各プロセスカートリッジ２０の感光ドラム４から各色のトナー像が中間転写体５上に順次転写、積層された後、給紙ユニットＰから給紙された記録媒体６に一括で二次転写し、定着器７による定着工程を経て機外に排出され、フルカラープリントとなる。

図２は画像形成装置及び画像形成装置に備えられる画像読取装置のブロック図である。画像読取装置１０１に備えられるＣＣＤ１０５により読み込まれた原稿画像の輝度信号は、画像処理部１０８に入力される。まず、画像処理部１０８のＡ／Ｄ変換部２０１に入力され、デジタル信号に変換される。このデジタル輝度信号はシェーディング部２０２に送られ、ＣＣＤ１０５個々の素子の感度に関するバラツキによる光量ムラがシェーディング補正される。画像データをシェーディング補正することにより、ＣＣＤ１０５の画像読取の精度が向上する。シェーディング部２０２で補正された輝度信号は、更にＬＯＧ変換部２０３によりＬＯＧ変換される。続いて、ＬＯＧ変換された信号は、γ特性補正部２０４に送られ、プリンタ装置が理想とする濃度特性と出力画像の濃度特性とが一致するように作成されたγＬＵＴによって画像信号を変換する（詳しくは後述する）。こうして変換された画像信号は露光量制御部２０５に送信され、その画像信号に基づいて露光装置２０６（レーザ光源、ＬＥＤなど）が発光し、感光ドラム４上に静電潜像が形成される。

図２中のパターンジェネレータ２０７（ＰＧ２０７）は、画像形成装置１００に記録媒体上に濃度検出用画像、或いは中間転写体や感光ドラムなどの像担持体上に濃度検出用トナー像を形成させる。濃度検出用画像及び濃度検出用トナー像は複数の濃度パッチで構成される。また、濃度検出用画像及び濃度検出用トナー像は、コントラスト電位を設定するためのパターン（以下、濃度パッチ）と階調性を補正するためのパターン（以下、階調テストパターン）に大別される。

ＣＰＵ２０８は、γ特性補正部２０４、露光量制御部２０５、発光部１０及び受光部１１を備えるフォトセンサ４０（第２の読取手段）、現像バイアス制御部２０９、装着検知センサ２１０、帯電バイアス制御部２１３等を司り、メモリ２１２に記憶された後述の制御フローを実行する。現像バイアス制御部２０９及び帯電バイアス制御部２１３は、プロセスカートリッジ２０に備えられる現像装置３及び帯電装置８が現像スリーブ及び感光ドラムに印加する現像バイアス及び帯電バイアスを制御する。

なお、図２に示すように、本実施例の画像形成装置における装着検知センサ２１０は、プロセスカートリッジ２０が画像形成装置本体に装着されたか否かを検知する。また、操作パネル２１１は、ユーザが画像形成装置に各種の指示を行うためのものである。

以下に、図３を参照して、画像読取装置１０１と画像形成装置１００の双方を含む系の出力画像の濃度及び階調性を補正するための制御について説明する。図３（ａ）の横軸は原稿画像に対応する入力画像信号（入力画像データ）、縦軸は出力画像濃度を示している。図３（ｂ）は入力画像信号の値に対する出力画像信号の値を示している。図３（ｂ）の横軸は入力画像信号、縦軸は出力画像信号を示している。

図３（ａ）の点線３０１ａ（理想階調特性３０１ａ）は入力画像信号に対して出力画像の濃度が理想的に出力されている場合を示している。入力画像信号の最大値に対して出力画像の濃度が最大になっている。また、入力画像信号と出力画像濃度とがリニア（１次関数）な関係であるため階調特性が急激に変化することにより原稿画像にはない輪郭（疑似輪郭）などが発生せず、出力画像の階調性は良好になる。

階調特性３０２ａは、記録媒体に形成される濃度パッチ及び階調テストパターンから得られる入力画像信号と出力画像の濃度との対応関係を示している。階調特性３０３ａは、中間転写体５に形成される濃度パッチ及び階調テストパターンから得られる入力画像信号（画像データ）と出力画像の濃度との対応関係を示している。

電子写真方式の画像形成装置においては、入力画像信号を補正せずに出力し、画像を形成すると図３（ａ）の階調特性３０２ａのような階調で画像形成される。即ち、入力画像信号に対して階調特性３０２ａに沿った濃度で画像が出力される。例えば、出力画像信号Ｘによって画像を形成すると、出力画像の濃度は理想の濃度ＤｘではなくＤｙとなる。

このような濃度のズレを抑制するために、電子写真画像形成装置では、γ特性補正部２０４において入力画像信号Ｘを入力したときに理想濃度Ｄｘが出るように補正データ（変換テーブル）に基づいて入力画像信号を補正する処理を行う。

図３（ｂ）の３０１ｂは入力画像信号を変換せずに出力した場合の入力画像信号と出力画像信号との対応関係を示している。図３（ｂ）のγＬＵＴ３０２ｂは、画像形成装置から出力される画像が理想の濃度で出力されるように入力画像信号を変換する変換テーブルである。γＬＵＴ３０２ｂは、記録媒体に形成された濃度検出用トナー像の濃度を検知した結果である階調特性３０２ａから作成される。γＬＵＴ３０３ｂは、画像形成装置から出力される画像が理想の濃度で出力されるように入力画像信号を変換する変換テーブルである。γＬＵＴ３０３ｂは、中間転写体５に形成された濃度検出用トナー像の濃度を検知した結果（階調特性３０３ａ）から作成される。γＬＵＴ３０２ｂ及びγＬＵＴ３０３ｂの作成方法の１つとしては、階調特性３０２ａ及び３０３ａを理想階調特性３０１ａに対応する線分３０１ｂに関して逆変換する方法が挙げられる。

上述した通り、γＬＵＴ３０２ｂは記録媒体上に形成される濃度パッチ及び階調テストパターンの濃度検出結果である階調特性３０２ａに基づいて作成される。階調特性３０２ａには、転写装置、定着装置の状態や記録媒体が含有する水分量等の画像濃度への影響が含まれる。そのため、γＬＵＴ３０２ｂはγＬＵＴ３０３ｂよりも環境及び装置に適した濃度で画像を出力するための画像信号の変換を行えるγＬＵＴである。したがって、画像形成装置から出力される画像濃度及び階調性を原稿画像の濃度及び階調性近いものにするためには、常にγＬＵＴ３０２ｂが設定されていることが望ましい。

なお、図示をしていないが、入力画像信号の最大値と出力画像の濃度の最大値とが対応していない場合がある。その際は、所望の濃度より高い濃度の画像が出力されたり、低い濃度の画像が出力されたりする。その場合、入力画像信号の最大値を入力したときに出力画像の濃度が最大値になるようにコントラスト電位を制御する。

電子写真方式の画像形成装置では、以上のようなコントラスト電位の制御、及び入力画像信号の補正を行っている。しかしながら、出力画像濃度及び階調性は、環境変動（温度、湿度の変動）及びその時点における装置の画像形成特性の影響を受けて変化する。そのため、環境変動及びその時点における装置の画像形成特性に対応させるべくコントラスト電位の設定及びγＬＵＴの更新をし、原稿画像に近い濃度及び階調性で画像が出力されるように制御を行う必要がある。

従来の画像形成装置では、まず、最大入力画像信号に対応する出力画像が目標濃度で形成されるように帯電バイアス、現像バイアス、露光量を制御する。帯電バイアス、現像バイアス、露光量を調整することによって現像バイアスと露光部の電位との電位差であるコントラスト電位が調整される。その後、調整されたコントラスト電位の下で階調テストパターンを形成し、階調テストパターンの検知結果に基づいて出力画像の階調性を補正するためのγＬＵＴ３０２ｂを作成する（図３（ｂ）参照）。作成されたγＬＵＴはメモリ２１２に記憶され、入力画像信号はγ特性補正部２０４においてこのγＬＵＴによって変換処理される。露光装置のレーザ光源は、γＬＵＴによって変換された画像データに基づいて発光量が調整される。なお、露光量の調整とは、画素毎に露光する際の光の強度を異ならせる調整、または光源を発光させるための信号のパルス幅を調整することにより１画素あたり露光面積を調整することを指す。いずれの調整方法によっても画像の濃度調整がなされる。

以下において、コントラスト電位の調整方法及びγＬＵＴの作成方法について図４のフローチャートを用いて具体的に説明する。画像濃度制御はユーザが表示部から指示をすることによって開始される。画像濃度制御が開始されると、ＣＰＵ２０８はテストプリント１（図示せず）を出力する（ステップＳ４０１）。このとき、ＣＰＵ２０８は、帯電バイアス、現像バイアス、露光量のうち少なくとも１つを変化させながら、記録媒体上にコントラスト電位を調整するための複数の濃度パッチを形成させる。ＣＰＵ２０８は、操作パネル２１１からのユーザの指示に基づいてユーザによって画像読取装置により読取可能な位置に載置されたテストプリント１を読み取る（ステップＳ４０２）。続いて、読取結果に基づいて算出される各パッチの濃度と目標濃度とを比較し、目標濃度に近い濃度で濃度パッチを形成した画像形成条件（帯電バイアス、現像バイアス、露光量）を設定する（ステップＳ４０３）。以上の制御により以降の画像形成で用いるコントラスト電位が調整される。

続いて、ＣＰＵ２０８は中間調の制御を行うためのγＬＵＴ３０２ｂの作成を行う。まず、ＣＰＵ２０８は、設定されたコントラスト電位の下で複数のパッチからなる、γＬＵＴ３０２ｂを作成するための階調テストパターン（テストプリント２、図５参照）を出力する（ステップＳ４０４）。ＣＰＵ２０８は、操作パネル２１１からのユーザの指示に基づいてユーザによって画像読取装置により読取可能な位置に載置されたテストプリント２を読み取る（ステップＳ４０５）。この階調テストパターンを形成するための画像データは、記録媒体に階調テストパターンを形成するための画像データである。例えば、記録媒体に形成する階調テストパターンは、各色９６階調のパッチから構成される。

続いて、ＣＰＵ２０８は、画像読取装置の読取結果に基づいて階調テストパターンの各パッチの濃度を検出する（ステップＳ４０６）。ＣＰＵ２０８は、各パッチの濃度検出結果に基づいてγＬＵＴ３０２ｂを作成する（ステップＳ４０７）。このとき、ＣＰＵ２０８は、画像形成装置の理想とするターゲット階調特性３０１ａに一致するように入力画像データ（入力画像信号）を変換するためのγＬＵＴ３０２ｂを作成する。そして、ＣＰＵ２０８は作成されたγＬＵＴ３０２ｂをメモリ２１２に保存する（ステップＳ４０８）。このとき、ＣＰＵ２０８は、その濃度検出結果に基づいてγＬＵＴ（変換データ）を作成するγＬＵＴ作成部としての機能を果たす。γＬＵＴ３０２ｂは、以降に入力される画像データの変換処理に用いられ、ＣＰＵ２０８は、変換された画像データに基づいて露光装置の発光光量（露光量）を調整する。ＣＰＵ２０８は、作成されたγＬＵＴに基づいて画像データを変換し感光ドラム上を露光する露光量を調整することによって画像濃度を調整する濃度調整部としての機能を果たす。以降、説明を簡易にするためにこの制御を第１の制御とする。なお、本実施例におけるγＬＵＴは画像信号と露光量とを対応付けた変換テーブルとする。

このようにγＬＵＴ３０２ｂを適宜作成することにより、その時々における装置特性や環境に対応したγＬＵＴによって入力画像データが変換されるようになる。

しかしながら、上記の画像濃度制御を行うことができる画像形成装置１００において、プロセスカートリッジ２０が交換された場合、次のような課題が生じる。即ち、第１の制御はユーザの指示及び作業を伴う制御であるため、すべてのユーザがプロセスカートリッジ２０の交換後に上記の第１の制御を行う保障はない。そのため、プロセスカートリッジ２０交換後に第１の制御が行われなかった場合の画像形成は、プロセスカートリッジ２０交換前のコントラスト電位またはγＬＵＴを用いて行われることになる。しかしながら、新品のプロセスカートリッジと長期に亘って使用されたプロセスカートリッジとでは感光ドラムや現像剤、帯電装置８、現像装置３の状態が異なる。そのため、プロセスカートリッジ交換後にプロセスカートリッジ交換前のコントラスト電位またはγＬＵＴを用いて画像を形成すると、各階調の画像濃度が所望の値で出力されない上に画像の階調性も低下する。

そこで、本実施例の画像形成装置１００は、プロセスカートリッジ交換後に第１の制御が行われなかった場合、コントラスト電位を調整するための濃度パッチまたはγＬＵＴを作成するために階調テストパターンを感光ドラム上又は中間転写体上に自動的に形成する。そして、それらの濃度検出結果に基づいてコントラスト電位の調整及びγＬＵＴ３０３ｂの作成を行う（第２の制御）ことを特徴とする。

以下、本実施例の特徴部分である、第２の制御について説明する。本実施例におけるＣＰＵ２０８は、第１の制御または第２の制御を実行可能な制御手段である。図６（ａ）及び（ｂ）は、プロセスカートリッジが交換された後、本実施例における画像形成装置のＣＰＵ２０８が行う制御のフローを示す図である。プロセスカートリッジ２０が装着されたと装着検知センサ２１０によって検知された後、ＣＰＵ２０８は画像読取部１０１またはＰＣなどの外部の装置から画像データが入力されたか否かを判定する（ステップＳ６０１）。画像データが入力されたか否かを判定する画像データが入力された場合、ＣＰＵ２０８は、プロセスカートリッジ２０が装着されてから画像データに基づく画像形成が行われるまでに、第１の制御が行われたか否かを判定する（ステップＳ６０２）。即ち、ＣＰＵ２０８は、記録媒体上に形成された濃度パッチ及び階調テストパターンに基づいて画像形成条件の設定が行われたか否かを判定する。第１の制御が行われていないと判定された場合、ＣＰＵ２０８は第２の制御を実行する（ステップＳ６０３）。

以下、図６（ｂ）において第２の制御について説明する。ＣＰＵ２０８はＰＧ２０７に所定の画像データに基づいて帯電バイアス、現像バイアス、露光量のうち少なくとも１つを変化させながら、中間転写体５上に複数の濃度パッチを形成させる（ステップＳ６０４）。続いて、ＣＰＵ２０８は、中間転写体５上に形成された複数の濃度パッチを中間転写体５に対向して設けられるフォトセンサ４０に読み取らせる（ステップＳ６０５）。その読取結果に基づいて算出される各パッチの濃度と目標濃度とを比較し、目標濃度に対応した画像形成条件（帯電バイアス、現像バイアス、露光量）を設定する（ステップＳ６０６）。以上の制御によりコントラスト電位が調整される。

続いて、ＣＰＵ２０８は中間調の制御を行うためのγＬＵＴ３０３ｂの作成を行う。ＣＰＵ２０８はＰＧ２０７を制御して、ステップＳ６０６において設定されたコントラスト電位の下で中間転写体５上にそれぞれの濃度が異なる複数のパッチからなる階調テストパターンを形成させる（ステップＳ６０７）。この階調テストパターンは、画像形成装置の階調特性３０３ａを検出するためのものである。そのため、このときの画像データはプロセスカートリッジ交換前にメモリ２１２に記憶されたγＬＵＴ３０２ｂによる変換は行われない。本実施例では、複数のパッチはそれぞれ、０〜２５５（８ビット）の数値で表される濃度領域の濃度レベル１６、３２、６４、９２、１２８、１６０、１９２、２５５に対応する画像データに基づいて形成される。

続いて、ＣＰＵ２０８は、フォトセンサ４０に階調テストパターンを読み取らせ（ステップＳ６０８）、フォトセンサ４０で読み取られた結果から階調テストパターンの各階調パッチの濃度を算出する（ステップＳ６０９）。装置が理想的な状態であれば、各パッチの濃度は、濃度レベル１６、３２、６４、９２、１２８、１６０、１９２、２５５の画像データに対応した濃度で検出される。しかしながら、画像形成装置１００の各種特性により各パッチは画像データに対応する濃度で形成されない。

上記のように所望の画像濃度と実際に形成される画像濃度とでは差異が生じるので、その濃度差を補正するために以下の制御を行う。ＣＰＵ２０８は、各階調における画像データと階調テストパターンとの濃度の差分を求め、階調テストパターンが理想の画像濃度で出力されるようにγＬＵＴ３０３ｂを作成する（ステップＳ６１０）。そして、ＣＰＵ２０８は、作成されたγＬＵＴ３０３ｂをメモリ２１２に保存する（ステップＳ６１１）。

ステップＳ６０２において、画像データの入力までに第１の制御が行われている場合、メモリ２１２には既に第１の制御で作成されたγＬＵＴ３０２ｂが記憶されている。そのため、第２の制御を行わず第１の制御で作成されたγＬＵＴ３０２ｂによって入力画像データを変換し、画像形成を行う。

なお、本実施例における原稿読取装置に備えられるＣＣＤ１０５を第１の読取部、フォトセンサ４０を第２の読取部とする。

本実施例では、プロセスカートリッジ２０交換後に中間転写体５に各色の濃度パッチ及び階調テストパターンを形成する例について説明した。しかしながら、ひとつの色のプロセスカートリッジのみを交換した場合にすべての色の画像濃度制御を行うと制御時間やトナーの消費量が増加してしまう。そこで、本実施例の画像形成装置においては交換されたプロセスカートリッジ２０の色のみの濃度パッチ及び階調テストパターンを中間転写体５に形成するようにしてもよい。これによって、交換されていないプロセスカートリッジの色に関してはトナーパターンが形成されないため、トナー消費量を抑制することができる。

また、本実施例では、第２の制御においてコントラスト電位を設定するために画像形成条件を異ならせて複数の濃度パッチを形成する例を説明した。それに対して、コントラスト電位としてプロセスカートリッジ交換前に設定されたコントラスト電位を継続して使用し、階調テストパターンのみを形成してもよい。この場合、コントラスト電位を設定するための濃度パッチを形成しないため、濃度制御に要する時間を短くすることができる。

また、本実施例では、プロセスカートリッジを例に画像形成に用いられる部品を交換した場合における画像濃度制御について説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、感光ドラム、帯電装置、現像装置などを個々に交換するタイプの画像形成装置においても上記の制御を適用することができる。この装置においては、感光ドラム、帯電装置、現像装置の各装着部の少なくともひとつに装着検知センサを設置する。制御の方法は上記の通りである。

また、本実施例では、ＣＰＵ２０８は、ステップＳ６０１において画像データが入力されたか否かを判定する構成としたが、画像データが入力され、その画像データに基づく画像形成を行うタイミングになったか否かを判定するようにしても良い。

また、本実施形態では複数の感光ドラム４に形成されたトナー像を中間転写体５に転写する構成を例に説明したが、装置構成はこれに限られるものではない。例えば、１つの感光ドラムに対して複数の色のトナー像が順次形成され、中間転写体上で各色のトナーが重畳される画像形成装置でも良い。

実施例１では、プロセスカートリッジが交換されてから画像形成が開始されるまでの間に第１の制御が行われなかった場合、中間転写体５上に濃度パッチ及び階調テストパターンを形成する例について説明した。本実施例では、第１の実施例とは異なる制御フローでプロセスカートリッジ交換後のコントラスト電位の設定及びγＬＵＴの作成を行う方法について説明する。なお、本実施例では第１の実施例と重複する箇所の説明を省略する。

本実施例では、ＣＰＵ２０８は、プロセスカートリッジ２０が装着されたことに応じて第２の制御を行う。その後、プロセスカートリッジ２０装着されてから入力画像データに基づく画像形成が行われるまでに第１の制御が行われない場合、その後の画像形成では第２の制御によって調整されたコントラスト電位及びγＬＵＴ３０３ｂを用いて画像形成を行う。プロセスカートリッジ２０装着されてから画像データに基づく画像形成行われるまでに第１の制御が行われた場合、その後の画像形成では第１の制御によって調整されたコントラスト電位及びγＬＵＴ３０２ｂを用いて画像形成を行う。

図７は、本実施例におけるプロセスカートリッジ２０交換時における制御フローである。プロセスカートリッジ２０が装着されたか否かを判定する（ステップＳ７０１）。プロセスカートリッジ２０が装着されたとＣＰＵ２０８が判定した場合、ＣＰＵ２０８は、第２の制御を行う（ステップＳ７０２）。第２の制御については図６（ｂ）と同様のフローであるので説明を省略する。

その後、ＣＰＵ２０８は、記録媒体に画像を形成するための画像データが画像形成装置に入力された否かを判定する（ステップＳ７０３）。ステップＳ７０９において画像データが入力されたと判定された場合、ＣＰＵ２０８はプロセスカートリッジ２０装着後に第１の制御が行われたか否かを判定する（ステップＳ７０４）。ステップＳ７１０において第１の制御が行われていないと判定された場合、ＣＰＵ２０８は、その後の画像形成において中間転写体５上に形成された濃度パッチ及び階調テストパターンに基づいて設定されたコントラスト電位及びγＬＵＴ３０３ｂを画像形成条件として設定する（ステップＳ７０５）。

一方、ステップＳ７１０においてプロセスカートリッジ２０が装着されてから画像データが入力されるまでに第１の制御が行われたと判定された場合、γＬＵＴ３０２ｂが作成されていることになる。ＣＰＵ２０８は、その後の画像形成において第１の制御によって設定されたコントラスト電位及びγＬＵＴ３０２ｂを画像形成条件として設定する（ステップＳ７０６）。その後の画像形成において、入力画像データはγＬＵＴ３０２ｂによって変換される。

以上の制御を行うことにより、プロセスカートリッジ２０交換前後の画像形成装置の出力特性の変化の影響を受けずに安定した階調の画像を提供することが可能となる。

また、実施例１の制御は、プロセスカートリッジ２０が交換されてから画像データに基づく画像形成が行われるまでに第１の制御によるγＬＵＴ３０２ｂの作成が行われなかった場合、中間転写体５上に濃度パッチ及び階調テストパターンを形成する。そして、中間転写体５上の濃度パッチ及び階調テストパターンの濃度情報に基づいてγＬＵＴ３０３ｂを作成する。実施例１の制御では、記録媒体に画像を形成するためにユーザによって画像データが入力されてから中間転写体５上に濃度パッチ及び階調テストパターンを形成するため、画像データが入力されてから実際に記録媒体が出力されるまでに時間がかかる。しかしながら、本実施例の制御によれば、その画像データ入力時には既にγＬＵＴ３０３ｂがメモリ２１２に記憶されているので、プロセスカートリッジ２０交換後に第１の制御が行われない場合であっても第１の実施例に比べて画像データ入力後に生じるダウンタイムを低減することができる。

１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ 露光装置
４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ 感光ドラム
５ 中間転写体
６ 記録媒体
２０Ｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ プロセスカートリッジ
４０ フォトセンサ
１００ プリンタ部（画像形成部）
１０１ 画像読取部
２０１ ＣＣＤ
２０７ パターンジェネレータ（ＰＧ）
２０８ ＣＰＵ
２１０ 装着検知センサ

Claims (8)

1. 像担持体を帯電する帯電手段と前記帯電手段によって帯電された像担持体を画像データに基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と前記静電潜像をトナーで現像する現像手段とを含む画像形成手段を備え、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写することによって画像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が交換可能な前記画像形成装置において、
   前記画像形成手段によって前記記録媒体に形成される濃度検出用画像を読み取る第１の読取手段と、
   前記画像形成手段によって前記像担持体に形成される濃度検出用トナー像の濃度を読み取る第２の読取手段と、
   前記第１の読取手段の読取結果から求められる前記濃度検出用画像の濃度に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を調整する第１の制御、及び、前記第２の読取手段の読取結果から求められる前記濃度検出用トナー像の濃度に基づいて前記画像形成条件を調整する第２の制御を実行可能な制御手段と、
   前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が装着されたことを検知する装着検知手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記装着検知手段により前記像担持体、前記帯電手段または前記現像手段の装着が検知されてから前記画像データに基づく画像形成が行われるまでに前記第１の制御が行われない場合、前記画像データに基づく画像形成を行う前に前記第２の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体を帯電する帯電手段と前記帯電手段によって帯電された像担持体を画像データに基づいて露光して静電潜像を形成する露光手段と前記静電潜像をトナーで現像する現像手段とを含む画像形成手段を備え、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写することによって画像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が交換可能な前記画像形成装置において、
   前記画像形成手段によって前記記録媒体に形成される濃度検出用画像を読み取る第１の読取手段と、
   前記画像形成手段によって前記像担持体に形成される濃度検出用トナー像の濃度を読み取る第２の読取手段と、
   前記第１の読取手段の読取結果から求められる前記濃度検出用画像の濃度に基づいて前記画像形成手段の画像形成条件を調整する第１の制御、及び、前記第２の読取手段の読取結果から求められる前記濃度検出用トナー像の濃度に基づいて前記画像形成条件を調整する第２の制御を実行可能な制御手段と、
   前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が装着されたことを検知する装着検知手段と、を有し、
   前記装着検知手段により前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段が装着されたことに応じて前記第２の制御を行い、前記第２の制御が行われてから前記画像データに基づく画像形成が行われるまでに前記第１の制御が行われた場合、前記第１の制御によって調整された前記画像形成条件に基づいて画像形成を行い、前記第２の制御が行われてから前記画像データが入力されるまでに前記第１の制御が行われない場合、前記第２の制御によって調整された前記画像形成条件に基づいて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は複数色のトナーによって画像形成を行う画像形成装置であって、前記制御手段は、前記装着検知手段が前記複数色のトナーに対応する前記露光手段、前記現像手段、または前記帯電手段のうちいずれかが装着されたと判定した際に、前記装着検知手段が前記露光手段、前記現像手段、または前記帯電手段が装着されたと検知しなかった色については前記第２の制御を行わず、前記装着検知手段が前記露光手段、前記現像手段、または前記帯電手段が装着されたと検知した色について前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記静電潜像の電位と前記現像手段がトナーに印加する現像バイアスとの電位差を制御するバイアス制御手段を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記露光手段が前記像担持体を露光する露光量を制御する露光量制御手段を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記像担持体上の濃度検出用トナー像の濃度検出結果に基づいて前記画像データを変換するための変換データを作成し、前記露光量制御手段は前記変換データに基づいて前記画像データを変換することによって前記露光量を調整することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段によって作成された変換データと前記制御手段が前記第２の制御を行う際に前記濃度検出用トナー像を形成するための画像データとを記憶する記憶手段を有し、
   前記制御手段は、前記像担持体、前記帯電手段、または前記現像手段のいずれかの装着が検知されてから画像データが入力されるまでに前記第１の制御が行われない場合、前記制御手段は、前記濃度検出用トナー像を形成するための画像データを前記変換データによって変換せずに、前記画像形成手段に前記濃度検出用トナー像を形成させることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成手段は、前記像担持体と前記帯電手段と前記現像手段とが一体化されたプロセスカートリッジであり、前記装着検知手段は、前記プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着されたことを検知することを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の画像形成装置。