JP2013125190A - 画像形成装置および画像形成条件変更方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理時間を短縮するとともに消費するトナーを減らしつつ、最高濃度以外の特定濃度について入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させる画像形成装置および画像形成条件変更方法を提供する。
【解決手段】最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度の階調パッチ４４０を感光体ドラム４１３に形成する画像形成部４０と、画像形成部４０により感光体ドラム４１３に形成された階調パッチ４４０の濃度を検出する濃度検出センサー４１６と、濃度検出センサー４１６により検出された濃度に基づいて、現像ローラー４３０の回転速度を変更することによって、画像形成部４０が特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部７０とを備える。これにより、入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させるために使用する階調パッチは、ユーザが所望する濃度の階調パッチ４４０だけで済む。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成条件変更方法に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置であるプリンター、複写機、ファクシミリ等は、帯電した感光体ドラムに対して、画像データに基づくレーザー光を照射することにより静電潜像を形成し、この静電潜像に着色粒子であるトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着部において加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

このような画像形成装置では、装置環境（温度、湿度）の変化、前回の印刷時からの休止時間、現像剤の経時的な劣化、過去に印刷された印刷画像パターンの種類等によって現像特性が徐々に変化し、用紙に形成された出力画像の画質が変化するという問題がある。具体的には、入力画像の階調が出力画像に忠実に再現されないという現象が生じる。そこで、従来の画像形成装置では、入力画像の階調を出力画像に安定して再現させるための画像安定化制御が行われる。

画像安定化制御としては、像担持体としての感光体ドラムに形成されたＣＭＹＫの各色トナーパターンの濃度を濃度検出センサーで検出し、この検出結果（階調特性）に基づいて階調補正データを生成し、帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件にフィードバックさせる階調補正（ガンマ補正）等がある（例えば、特許文献１を参照）。

また、像密度の高い画像を出力し続けた後でも、最高濃度の出力設定を変更するユーザ操作によって、その後出力される最高濃度の画像について良好な画質を得ることができるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平５−３３６３６７号公報 特開２００４−１０９３１８号公報

ところで、ある程度決まった枚数の用紙に画像を連続的に形成させる場合、最高濃度以外の特定濃度について入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させたい場合がある。例えば、低濃度の入力画像であるウォーターマーク等の階調、または、中濃度の入力画像であるロゴ等の階調を出力画像に忠実に再現させたい場合である。

従来の階調補正技術によれば、高濃度から低濃度までの幅広い入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させることができる。しかし、従来の階調補正技術では階調補正用の階調パッチを多数形成する必要がある。そのため、階調補正に要する処理時間が多くなり、階調パッチの形成に消費するトナー量も多くなる問題があった。

また、上記特許文献２に記載の技術は、最高濃度の入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させることに主眼を置いた技術であるため、最高濃度以外の特定濃度について入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させたいという上記要望には応えられない。

本発明は、処理時間を短縮するとともに消費するトナーを減らしつつ、最高濃度以外の特定濃度について入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させる画像形成装置および画像形成条件変更方法を提供する。

本発明に係る画像形成装置は、
最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度の階調パッチを像担持体に形成する画像形成部と、
前記画像形成部により前記像担持体に形成された前記階調パッチの濃度を検出する濃度検出部と、
前記濃度検出部により検出された前記濃度に基づいて、前記画像形成部が前記特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部と、
を備える。

また、本発明に係る画像形成条件変更方法は、
画像形成部が、最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度の階調パッチを像担持体に形成する第１のステップと、
濃度検出部が、前記第１のステップにより前記像担持体に形成された前記階調パッチの濃度を検出する第２のステップと、
制御部が、前記第２のステップにより検出された前記濃度に基づいて、前記画像形成部が前記特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する第３のステップと、
を有する。

本発明によれば、処理時間を短縮するとともに消費するトナーを減らしつつ、最高濃度以外の特定濃度について入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させる画像形成装置および画像形成条件変更方法を提供することができる。

本発明に係る実施の形態を示す画像形成装置の縦断面図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成装置の制御ブロック図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成部の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態を示す階調パッチの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成条件変更処理を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成条件変更処理の実験結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成条件変更処理の実験結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成条件変更処理の実験結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態を示す画像形成条件変更処理の実験結果を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置の例である。

画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色のトナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、搬送部５０、定着部６０および制御部７０を備えている。

制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７３等を備える。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ７３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を制御する。このとき、記憶部８２に格納されている各種データが参照される。記憶部８２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）またはハードディスクドライブにより構成される。記憶部８２には、画像形成装置１に与えられた印刷ジョブに関する印刷ジョブ情報が記憶される。印刷ジョブ情報には、例えば、印刷出力の部数情報、仕分け（ソート）情報、両面プリント指定情報等が含まれる。

制御部７０は、通信部８１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部７０は、例えば、外部装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成させる。通信部８１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードにより構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置（スキャナー）１２等を備えている。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄの画像を連続して読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネルを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）により構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部７０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。

操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備える。操作部２２は、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、その入力操作に対応する操作信号を制御部７０に出力する。なお、操作信号は、通信部８１を介して外部装置から制御部７０に出力される場合もある。

本実施の形態では、操作部２２は、各種の動作モードを選択するための選択キーを備えている。動作モードの例としては、写真画像の階調を忠実に再現するための写真モード、ウォーターマーク画像の階調を忠実に再現するためのウォーターマークモード等がある。ユーザは、自己が希望する動作モードを選択キーにより選択することができる。選択された動作モードを示す動作モード情報は、記憶部８２に記憶される印刷ジョブ情報に含まれる。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備えている。画像処理部３０は、制御部７０の制御を受けて、階調補正データにより階調補正テーブルを生成して階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正等の各種補正処理または、圧縮処理等を行う。これらの処理が行われた画像データに基づいて、画像形成部４０は制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋおよび中間転写ユニット４２等を備えている。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、使用するトナーの色を除いて同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

次に、画像形成ユニット４１の構成を画像形成ユニット４１Ｙにより説明する。画像形成ユニット４１Ｙは、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、クリーニング装置４１５および濃度検出センサー４１６等を備えている。なお、感光体ドラム４１３は、本発明の像担持体として機能する。また、濃度検出センサー４１６は、本発明の濃度検出部として機能する。

感光体ドラム４１３は、例えば、アルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーにより構成され、感光体ドラム４１３に対してＹ成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差によりＹ成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、Ｙ成分の現像剤を収容している。現像剤は、例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤である。現像装置４１２は、図３に示すように、現像ローラー４３０を回転駆動させることによって感光体ドラム４１３の表面にＹ成分のトナーを付着させる。これにより、現像装置４１２は、静電潜像を可視化してトナー像を形成する。なお、トナーは、１成分トナーであっても良い。

クリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有する。一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニングブレードによって除去される。

濃度検出センサー４１６は、図３に示すように、トナー像が中間転写ベルト４２１に一次転写される一次転写位置Ｐ１よりも感光体ドラム４１３の回転方向上流側で、現像装置４１２による現像位置Ｐ２よりも下流側に、感光体ドラム４１３に対向して配置される。つまり、現像装置４１２によって感光体ドラム４１３に形成されたトナー像が中間転写ベルト４２１に一次転写される前に、このトナー像の濃度を検出できるように濃度検出センサー４１６は配置される。濃度検出センサー４１６は、例えば、感光体ドラム４１３の主走査方向略中央に配置される。

濃度検出センサー４１６は、入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させるための画像安定化制御を行う際に用いられる。濃度検出センサー４１６は、感光体ドラム４１３に形成された階調パッチ４４０の濃度を検出し、検出した濃度を制御部７０に出力する。

階調パッチ４４０は、図４に示すように、感光体ドラム４１３の回転によって濃度検出センサー４１６と対向するように、感光体ドラム４１３の主走査方向の略中央に形成される。本実施の形態では、各画像間の非画像形成領域に階調パッチ４４０を形成する。階調パッチ４４０の大きさは、例えば、主走査方向２０ｍｍ×副操作方向１８ｍｍである。

濃度検出センサー４１６には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの発光素子と、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）などの受光素子とを備え、階調パッチ４４０の濃度を検出する反射型の光センサーを適用することができる。階調パッチ４４０の濃度は、階調パッチ４４０への入射光量をＩ₀、階調パッチ４４０からの反射光量をＩとしたとき、−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）で表される。この式から明らかなように、感光体ドラム４１３上に形成された階調パッチ４４０の濃度が高いほど反射光量Ｉは小さく、濃度検出センサー４１６から出力されるセンサー出力値（濃度）は大きくなる。逆に、感光体ドラム４１３上に形成された階調パッチ４４０の濃度が低いほど反射光量Ｉは大きく、濃度検出センサー４１６から出力されるセンサー出力値は小さくなる。

なお、濃度検出センサー４１６の配置位置は上述した態様に限定されない。つまり、感光体ドラム４１３上に形成された階調パッチ４４０の濃度を検出できるように配置されればよい。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５およびクリーニング装置４２６等を備えている。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４および従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、中間転写ベルト４２１が二次転写ローラー４２３によって用紙Ｓに圧接されると、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレードを有する。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニングブレードによって掻き取られ、除去される。

定着部６０は、ベルト加熱方式により構成される。定着部６０は、定着ニップ部を形成する上側加圧部と下側加圧部とを有する。上側加圧部は、加熱ローラーと定着ローラーとを有する。加熱ローラーと定着ローラーとの間には、無端状の定着ベルトが所定のベルト張力で張架されている。下側加圧部は、加圧ローラーを有する。加圧ローラーは定着ベルトを介して定着ローラーに所定の定着荷重で押圧される。このようにして、定着ローラーと加圧ローラーとの間には、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップ部が形成される。定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップ部で加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。

搬送部５０は、給紙部５１、搬送機構５２および排紙部５３等を備えている。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、用紙の坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（例えば、規格用紙または特殊用紙等）が予め設定された種類ごとに収容される。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー５２ａ等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構５２により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー５２ａが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの画像形成面に一括して二次転写され、定着部６０において定着処理が行われる。定着処理が行われた用紙Ｓは、排紙ローラー５３ａを備えた排紙部５３により画像形成装置１の外に排紙される。

制御部７０は、最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度について入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させるため、画像形成部４０が特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する。具体的には、制御部７０は、感光体ドラム４１３に形成された特定濃度の階調パッチ４４０の濃度検出センサー４１６による濃度検出結果に基づいて画像形成条件を変更する。

より詳細には、図５に示すフローチャートに従って、画像形成条件変更処理が行われる。図５に示す画像形成条件変更処理は、例えば画像形成装置１の電源が投入されることに伴い、ＣＰＵ７１がＲＯＭ７２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。ここでは、画像形成装置１がプロダクションプリント市場で使用されることを想定し、特定の印刷物が大量に印刷される場合において、所定枚数の印刷物が印刷される毎に実行される画像形成条件変更処理について説明する。以下では、Ｋ成分のトナーによる画像を形成する画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、特定濃度の階調パッチ４４０を感光体ドラム４１３上に形成させる例について説明する。

まず、制御部７０は、画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、操作部２２を介して選択された動作モードに応じた特定濃度の階調パッチ４４０を感光体ドラム４１３に形成させる（ステップＳ１００）。具体的には、画像形成ユニット４１Ｋは、記憶部８２に記憶されている印刷ジョブ情報に含まれる動作モード情報に基づいて、ユーザが所望する特定濃度を特定し、その特定した特定濃度の階調パッチ４４０を形成する。階調パッチ４４０の画像データは、例えばＲＯＭ１２に記憶されている。例えば、写真モードが選択された場合、制御部７０は、７０％濃度の階調パッチを感光体ドラム４１３に形成させる。８ビットの２５６階調（０〜２５５）で表すと、７０％濃度の階調値は１７９である。また、ウォーターマークモードが選択された場合、制御部７０は、１５％濃度の階調パッチを感光体ドラム４１３に形成させる。８ビットの２５６階調で表すと、１５％濃度の階調値は３８である。

次に、制御部７０は、濃度検出センサー４１６により検出された感光体ドラム４１３上の階調パッチ４４０の濃度を取得する（ステップＳ１２０）。取得された濃度は、一時的にＲＡＭ７３に記憶される。感光体ドラム４１３に形成された階調パッチ４４０は、濃度検出センサー４１６の検出領域を通過した後、クリーニング装置４１５により除去される。

次に、制御部７０は、ステップＳ１２０において取得された階調パッチ４４０の濃度から、階調パッチ４４０の出力階調値を算出する（ステップＳ１４０）。具体的には、制御部７０は、濃度検出センサー４１６により検出された濃度を、８ビットの２５６階調で表した出力階調値に変換する変換テーブルを参照することにより、階調パッチ４４０の濃度から出力階調値を算出する。変換テーブルは、例えば、ＲＯＭ７２に記憶されている。

次に、制御部７０は、ステップＳ１４０において算出された出力階調値が、選択された動作モードに応じた特定濃度の階調値（入力階調値）より小さいか否かについて判定する（ステップＳ１６０）。もし、特定濃度の階調値より小さいと制御部７０にて判定された場合（ステップＳ１６０にてＹＥＳ）、制御部７０は、画像形成部４０の現像装置４１２が有する現像ローラー４３０の回転速度を速くする（すなわち、感光体ドラム４１３へのトナーの付着量を多くする）ことによって、画像形成部４０が特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１８０における処理が完了することによって、画像形成装置１は、図５における画像形成条件変更処理を終了する。

一方、特定濃度の階調値より小さくないと判定された場合（ステップＳ１６０にてＮＯ）、制御部７０は、ステップＳ１４０において算出された出力階調値が、特定濃度の階調値より大きいか否かについて判定する（ステップＳ２００）。もし、特定濃度の階調値より大きいと制御部７０にて判定された場合（ステップＳ２００にてＹＥＳ）、制御部７０は、現像ローラー４３０の回転速度を遅くする（すなわち、感光体ドラム４１３へのトナーの付着量を少なくする）ことによって、画像形成部４０が特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０における処理が完了することによって、画像形成装置１は、図５における画像形成条件変更処理を終了する。

一方、特定濃度の階調値より大きくない（つまり、出力階調値が特定濃度の階調値と同じである）と判定された場合（ステップＳ２００にてＮＯ）、制御部７０は、選択された動作モードに応じた特定濃度について入力画像の階調が出力画像に忠実に再現されていると判断し、画像形成部４０が特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更しない。そして、画像形成装置１は、図５における画像形成条件変更処理を終了する。

次に、本発明者が行った、本発明の有効性を確認する実験の結果について説明する。実験では、画像形成装置１として、モノクロ高速機「ＯＮ ＤＥＭＡＮＤ ＰＵＢＬＩＳＨＥＲ １２００Ｐ」（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）を改造して用いた。

具体的には、画像安定化制御用の階調パッチを最高濃度（１００％濃度）の他に７０％濃度および１５％濃度で作成できるようにした。また、それぞれの濃度で濃度検出センサー４１６が高い感度を持つように濃度検出センサー４１６用のセンサー回路を３種類搭載した。７０％濃度の階調パッチおよび１５％濃度の階調パッチをそれぞれ用い、操作部２２を介して、最高濃度、７０％濃度および１５％濃度の何れの階調パッチを感光体ドラム４１３に形成するかについて選択できるようにした。階調パッチは、主走査方向２０ｍｍ×副操作方向１８ｍｍの大きさのもの１個を、それぞれの濃度毎に設定した印刷枚数毎の紙間に形成した。濃度検出センサー４１６は、発光ダイオード（ＬＥＤ）により発光された入射光を感光体ドラム４１３上の階調パッチに照射し、階調パッチから反射された反射光の光量を測定する。測定結果から得られる階調パッチの濃度を、選択された基準濃度（最高濃度、７０％濃度または１５％濃度）と比較し、濃いか薄いかを判断する。

画像形成条件の１つである現像性を決定する条件としては、感光体ドラム４１３の電位特性を測定し、露光電位がある閾値以下になる光量を、露光装置４１１が書き込むための光量として設定した。さらに、露光電位がある閾値以下になるときの露光電位を基準として、現像電界が５００Ｖとなるように現像ローラー４３０に電圧を印加した。さらに、未露光の感光体ドラム４１３の電位については現像ローラー４３０の電位よりも１００Ｖマイナス側に高くなるように設定した。画像形成条件変更処理では、階調パッチの濃度と選択された基準濃度との比較結果に基づいて、現像ローラー４３０の回転速度を変更する（すなわち、感光体ドラム４１３へのトナーの付着量を変更する）ことによって、階調パッチの濃度が基準濃度となるように制御を行った。

例えば、７０％濃度の階調パッチを用いた場合には、トナー付着量が２．８〜３．２ｇ／ｍ^２に対応した濃度検出センサー４１６の出力値に対し、階調パッチの反射光量による出力値を比較する。そして、比較結果に基づいてトナー付着量が少ないと判断した場合には現像ローラー４３０の回転速度を３０ｍｍ／ｓ速くする制御を行った。逆にトナー付着量が多いと判断した場合には現像ローラー４３０の回転速度を３０ｍｍ／ｓ遅くする制御を行った。他の濃度の場合についても同様の制御を行った。

上記画像形成条件変更処理を行ったことによる効果の確認は、図６，８に示すように、現像剤の劣化度合いを示す現像剤履歴、印刷画像パターンのカバレッジ（印字面積率）、使用環境（温度・湿度）をそれぞれ変えた各条件において、選択された濃度について入力画像の濃度の再現性を比較した。具体的には、各条件において、２０００枚のＡ４用紙に印刷画像パターンを連続的に印刷した後、選択された濃度の階調パッチを標準紙に形成した。そして、反射濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて階調パッチの濃度をセンサー出力値として検出した。

まず、入力画像の階調を出力画像に忠実に再現する対象として写真画像を想定し、７０％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理を行った場合、１００％濃度の再現性を重視した従来の画像安定化制御を行った場合について、階調パッチの濃度を確認した。次に、入力画像の階調を出力画像に忠実に再現する対象としてウォーターマークを想定し、１５％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理を行った場合、１００％濃度の再現性を重視した従来の画像安定化制御を行った場合について、階調パッチの濃度を確認した。

なお、以下に説明する実験結果から明らかなように、従来の画像安定化制御を行った場合、選択された濃度が７０％濃度であるか１５％濃度であるかによって、条件（現像剤履歴、カバレッジ、使用環境）の違いによる階調パッチの濃度のばらつき度合いが異なった。具体的には、７０％濃度の方が１５％濃度に比べて、階調パッチの濃度のばらつき度合いが大きかった。そこで、画像形成条件変更処理後の階調パッチの濃度のばらつき度合いをなるべく小さくするために、画像形成条件変更処理を行うタイミング（つまり、階調パッチを形成するタイミング）について、各条件において２０００枚のＡ４用紙に印刷画像パターンを連続的に印刷する過程において７０％濃度は１０枚毎、１５％濃度は２０枚毎に設定した。これにより、ユーザが所望する濃度に応じて、階調パッチの形成に消費するトナーを最小限に抑えつつ、条件の違いによる出力画像の濃度のばらつき度合いをなるべく小さくすることができる。

図６は、７０％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理および１００％濃度の再現性を重視した画像安定化制御を行った場合において、反射濃度計が７０％濃度の階調パッチを検出した際のセンサー出力値を示す。図６に示すように、画像形成条件変更処理を行った後の方が、画像安定化制御を行った後よりも条件の違いによる濃度のばらつき度合いを小さく抑えることができた。これは、画像形成条件変更処理を行うタイミングを１０枚毎に設定したことに起因するものと考えられる。

図７（ａ）は、図６に示した各条件のうち、基準条件（現像剤履歴：新しい、カバレッジ：３０％、使用環境：２０℃／５０％）において画像形成条件変更処理を行った場合、評価条件１（現像剤履歴：古い、カバレッジ：３０％、使用環境：２０℃／５０％）において画像形成条件変更処理および画像安定化制御を行った場合、階調特性（入力画像の濃度と出力画像の濃度との関係）を示す図である。１００は、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す実線である。１０１は、評価条件１において画像安定化制御を行った場合の階調特性を示す点線である。１０２は、評価条件１において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す一点鎖線である。図７（ａ）に示すように、１００％濃度の再現性を重視した画像安定化制御（点線１０１）に対し、７０％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理（実線１００、一点鎖線１０２）では、入力画像の７０％濃度に対して出力画像の濃度が忠実に再現されていることが確認できた。さらに、基準条件と評価条件１との違いによる出力画像の濃度のばらつき度合いがほとんどない。

図７（ｂ）は、図６に示した各条件のうち、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合、評価条件２（現像剤履歴：新しい、カバレッジ：１％、使用環境：１０℃／２０％）において画像形成条件変更処理および画像安定化制御を行った場合、階調特性を示す図である。１０３は、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す実線である。１０４は、評価条件２において画像安定化制御を行った場合の階調特性を示す点線である。１０５は、評価条件２において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す一点鎖線である。図７（ｂ）に示すように、１００％濃度の再現性を重視した画像安定化制御（点線１０４）に対し、７０％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理（実線１０３、一点鎖線１０５）では、入力画像の７０％濃度に対して出力画像の濃度が忠実に再現されていることが確認できた。さらに、基準条件と評価条件２との違いによる出力画像の濃度のばらつき度合いがほとんどない。

図８は、１５％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理および１００％濃度の再現性を重視した画像安定化制御を行った場合において、反射濃度計が１５％濃度の階調パッチを検出した際のセンサー出力値を示す。図８に示すように、画像形成条件変更処理を行った後の方が、画像安定化制御を行った後よりも条件の違いによる濃度のばらつき度合いを小さく抑えることができた。これは、画像形成条件変更処理を行うタイミングを２０枚毎に設定したことに起因するものと考えられる。

図９（ａ）は、図８に示した各条件のうち、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合、評価条件１において画像形成条件変更処理および画像安定化制御を行った場合、階調特性を示す図である。１１０は、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す実線である。１１１は、評価条件１において画像安定化制御を行った場合の階調特性を示す点線である。１１２は、評価条件１において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す一点鎖線である。図９（ａ）に示すように、１００％濃度の再現性を重視した画像安定化制御（点線１１１）に対し、１５％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理（実線１１０、一点鎖線１１２）では、入力画像の１５％濃度に対して出力画像の濃度が忠実に再現されていることが確認できた。さらに、基準条件と評価条件１との違いによる出力画像の濃度のばらつき度合いがほとんどない。

図９（ｂ）は、図８に示した各条件のうち、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合、評価条件２において画像形成条件変更処理および画像安定化制御を行った場合、階調特性を示す図である。１１３は、基準条件において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す実線である。１１４は、評価条件２において画像安定化制御を行った場合の階調特性を示す点線である。１１５は、評価条件２において画像形成条件変更処理を行った場合の階調特性を示す一点鎖線である。図９（ｂ）に示すように、１００％濃度の再現性を重視した画像安定化制御（点線１１４）に対し、７０％濃度の再現性を重視した画像形成条件変更処理（実線１１３、一点鎖線１１５）では、入力画像の１５％濃度に対して出力画像の濃度が忠実に再現されていることが確認できた。さらに、基準条件と評価条件２との違いによる出力画像の濃度のばらつき度合いがほとんどない。

以上詳しく説明したように、本実施の形態では、最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度の階調パッチ４４０を感光体ドラム４１３に形成する画像形成部４０と、画像形成部４０により感光体ドラム４１３に形成された階調パッチ４４０の濃度を検出する濃度検出センサー４１６と、濃度検出センサー４１６により検出された濃度に基づいて現像ローラー４３０の回転速度を変更することによって、画像形成部４０が特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部７０とを備えている。

このように構成した本実施の形態によれば、特定濃度の階調パッチ４４０を使用した画像形成条件変更処理を行うことにより、特定濃度の入力画像の階調を出力画像に忠実に再現させることができる。さらに、画像形成条件変更処理において使用する階調パッチは、特定濃度の階調パッチ４４０だけで済むため、多くの階調パッチを使用する必要がなく、画像形成条件変更処理にかかる処理時間を短縮するとともに階調パッチの形成に消費するトナーを減らすことができる。

なお、上記実施の形態では、現像ローラー４３０の回転速度を変更することによって画像形成条件を変更する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ユーザが所望する特定濃度付近複数の階調パッチを形成し、当該複数の階調パッチの濃度検出結果に基づいて階調補正データを生成して帯電電位、現像電位、露光量等の画像形成条件を変更するようにしても良い。この場合でも、画像形成条件の変更に使用される階調パッチは、特定濃度付近の階調パッチのみで済む。そのため、多くの階調パッチを使用する必要がなく、画像形成条件変更処理にかかる処理時間を短縮するとともに階調パッチの形成に消費するトナーを減らすことができる。

また、上記実施の形態では、操作部２２を介してユーザが動作モードを選択することによって当該ユーザが所望する特定濃度を間接的に選択する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ユーザが所望する特定濃度を直接的に選択するようにしても良い。また、ユーザが所望する特定濃度を操作部２２を介して選択するのではなく、当該特定濃度が画像形成装置１にあらかじめ設定されていても良い。

また、上記実施の形態では、ユーザが所望する特定濃度として選択可能な濃度は、７０％濃度または１５％濃度の２つである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ユーザが所望する特定濃度として選択可能な濃度は、１つまたは３つ以上でも良い。

また、上記実施の形態では、Ｋ成分のトナーによる画像を形成する画像形成ユニット４１Ｋを制御することにより、特定濃度の階調パッチ４４０を感光体ドラム４１３上に形成させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、画像形成ユニット４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙの何れかを制御することにより、特定濃度の階調パッチ４４０を感光体ドラム４１３上に形成させるようにしても良い。

また、上記実施の形態では、感光体ドラム４１３が本発明の像担持体として機能する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間転写ベルト４２１または用紙Ｓが像担持体として機能するようにしても良い。また、本発明は、単色画像を形成するモノクロ画像形成装置に適用することもできる。モノクロ画像形成装置において、ある特定濃度の入力画像が忠実に再現されることの要求は高いが、特定濃度以外の濃度については再現性が多少悪くても見た目には影響が少ない場合も多い。そのことを鑑みると、本発明は、特定濃度以外の濃度についても再現性が要求される傾向にあるカラー画像形成装置に適用するよりも、モノクロ画像形成装置に適用する場合の効果が大きいと考えられる。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１Ｋ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ユニット
５０ 搬送部
６０ 定着部
７０ 制御部
８１ 通信部
８２ 記憶部
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム（像担持体）
４１４ 帯電装置
４１５ クリーニング装置
４１６ 濃度検出センサー（濃度検出部）
４４０ 階調パッチ

Claims (8)

1. 最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度の階調パッチを像担持体に形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により前記像担持体に形成された前記階調パッチの濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部により検出された前記濃度に基づいて、前記画像形成部が前記特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記画像形成部は、前記特定濃度に応じて、前記階調パッチを前記像担持体に形成する頻度を変更する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記濃度検出部により検出された前記濃度に基づいて、前記画像形成部が有する現像ローラーの回転速度を変更することによって、前記画像形成条件を変更する請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記特定濃度の選択を受け付ける操作部を備え、
   前記画像形成部は、前記操作部を介して選択された濃度の階調パッチを前記像担持体に形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記特定濃度として、前記操作部を介して選択可能な濃度は１つである請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成部は、印刷ジョブ情報に基づいて前記特定濃度を特定し、その特定した特定濃度の階調パッチを前記像担持体に形成する請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記階調パッチの色はブラックである請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 画像形成部が、最高濃度以外の濃度のうちユーザが所望する特定濃度の階調パッチを像担持体に形成する第１のステップと、
   濃度検出部が、前記第１のステップにより前記像担持体に形成された前記階調パッチの濃度を検出する第２のステップと、
   制御部が、前記第２のステップにより検出された前記濃度に基づいて、前記画像形成部が前記特定濃度の画像を形成する際の画像形成条件を変更する第３のステップと、
   を有する画像形成条件変更方法。

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