JP2013226656A - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な調整手順で安定した階調性が得られるように作像条件の調整を行うことができる画像形成装置及びその画像形成装置の制御方法を提供する。
【解決手段】パラメータの値及びそのパラメータの値を用いて出力される画像の階調曲線を対応付けて記録したパラメータ調整用のデータと、パラメータの制御目標値とが記憶された記憶手段と、パラメータ調整用のデータに基づいてパラメータの制御目標値を調整するパラメータ調整手段とを備える。パラメータ調整手段は、記憶手段に記憶されたパラメータ調整用のデータから、基準画像の階調曲線に最も近い基準階調曲線と、その基準階調曲線と交差しない調整用階調曲線とを選択し、パラメータ調整用のデータから、前記基準階調曲線に対応するパラメータの値と前記調整用階調曲線に対応するパラメータの値とを選択し、選択されたパラメータの値それぞれに基づいて、パラメータの制御目標値を調整する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ＦＡＸなどの画像形成装置及びその画像形成装置の制御方法に関するものである。

従来、所定のタイミングに作像条件を調整する制御を実施する画像形成装置が知られている。この作像条件の調整制御は、例えば電子写真方式の画像形成装置において、像担持体としての感光体上にトナーパターン像の潜像を形成し、この潜像形成時における潜像電位を電位センサで検知し、その潜像を現像したトナーパターン像の画像濃度を光学的な濃度センサで検知し、これらの電位センサ及び濃度センサの検知結果に基づいて常に狙いの画像濃度が得られるように行われる。

また、特許文献１には、帯電電位制御手段によって変更される２水準以上の帯電電位と露光パワー制御手段によって変更される３水準以上の露光パワーとを組み合わせてテストパターンを作像し、最適な帯電電位及び露光パワーの組み合わせを求め、前記最適な帯電電位に対応する現像バイアスの設定値を算出するように作像条件の調整制御を行う画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、現像剤のトナー濃度がほぼ所定値であるのに画像濃度が低下又は上昇した場合、帯電手段及び露光手段を制御して静電潜像のポテンシャルレンジを予め設定した所定値から変更し、画像濃度が所定レベルに復帰した後にポテンシャルレンジを元の所定値に戻すように作像条件の調整制御を行う画像形成装置（画像記録装置）が開示されている。

しかしながら、上記作像条件の調整制御を行う従来の画像形成装置では、濃度が濃いベタ領域から濃度が薄い領域まで変化する画像濃度の特性である階調性が安定して得られないおそれがある。また、上記従来の画像形成装置において階調性が安定するように作像条件の調整制御を行おうとすると、複数の画像濃度について、テストパターンの形成及び画像濃度の検知を繰り返し行ったり、静電潜像のポテンシャルレンジの変更を繰り返し行ったりするなど、多数回の調整手順が必要になってくる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡易な調整手順で安定した階調性が得られるように作像条件の調整を行うことができる画像形成装置及びその画像形成装置の制御方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、画像形成装置であって、パラメータの値及び該パラメータの値を用いて出力される画像の階調曲線を対応付けて記録したパラメータ調整用のデータと、パラメータの制御目標値とが記憶された記憶手段と、前記パラメータ調整用のデータに基づいて前記パラメータの制御目標値を調整するパラメータ調整手段と、を備え、前記パラメータ調整手段は、前記記憶手段に記憶された前記パラメータ調整用のデータから、基準画像の階調曲線に最も近い基準階調曲線と、該基準階調曲線と交差しない調整用階調曲線とを選択し、前記パラメータ調整用のデータから、前記基準階調曲線に対応する前記パラメータの値と前記調整用階調曲線に対応する前記パラメータの値とを選択し、前記選択されたパラメータの値それぞれに基づいて、該パラメータの制御目標値を調整することを特徴とするものである。

本発明によれば、基準画像と階調曲線が等しくなるように調整されたパラメータの制御目標値に基づいて、画像形成時のパラメータを制御することにより、その後に出力される画像の階調特性を基準画像の階調曲線に近づけるように作像条件を調整することができる。しかも、その作像条件の調整に、複数の画像濃度についてテストパターンの形成及び画像濃度の検知を繰り返し行ったり静電潜像のポテンシャルレンジの変更を繰り返し行ったりするなどの多数回の調整手順を行う必要がない。従って、簡易な調整手順で安定した階調性が得られるように作像条件の調整を行うことができる。

本実施形態に係る複写機の全体構成の一例を示す概略構成図。 複写機本体の構成の一例を示す拡大図。 中間転写ベルトに形成される各色の基準画像としてのトナーパターンと濃度センサとの関係の一例を示す説明図。 第二濃度センサの構成の一例を示す模式図。 第一濃度センサの構成の一例を示す模式図。 画像形成ユニットの構成例を示す拡大図。 本実施形態に係る複写機の制御系の主要部構成の一例を示すブロック図。 パラメータ調整用のデータに含まれる複数の階調曲線の例を示すグラフ。 複数の出力画像の階調性が一様になった場合の階調曲線の例を示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ複数色の出力画像の階調性が一様でない場合の階調曲線の例を示すグラフ。 本実施形態の複写機で実行されるキャリブレーションの一例を説明するブロック図。 パラメータ調整の手順の一例を示すフローチャート。 パラメータの近似式の算出例を示すグラフ。 パラメータの制御目標値の選択例を示すグラフ。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、本発明を画像形成装置としてのタンデム型フルカラー電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した例について説明する。

まず、本実施形態に係る複写機７００全体の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機７００の全体構成の一例を示す概略構成図である。複写機７００は、画像形成を行う複写機本体１００と、この複写機本体１００が上方に載置され複写機本体１００に対して記録媒体（記録体）としての転写紙５の供給を行う記録媒体供給手段としての給紙装置２００とを備える。さらに、複写機本体１００の上方に取り付けられ原稿画像を読み取る画像読取手段としてのスキャナ３００と、このスキャナ３００の上部に取り付けられた原稿供給手段としての原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。また、複写機本体１００には、転写紙５を手差し給紙させるための手差しトレイ６、及び、画像形成済みの転写紙５が排紙される排紙トレイ７が設けられている。

図２は、複写機本体１００の構成の一例を示す拡大図である。複写機本体１００には、中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０の材料には、ベルト伸びによる位置ずれを防止するために、機械的特性に非常に優れた材料であるポリイミドが採用されている。さらに、この材料に、中間転写ベルト１０の高画質高安定化のため、すなわち、温湿度環境に依存せず常に安定した転写性能が得られるようにするため、抵抗調整剤としてカーボンを分散させている。そのために、ベルト色は黒色となっている。中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラである第一支持ローラ１４、第二支持ローラ１５、及び、第三支持ローラ１６に張架されている。中間転写ベルト１０が張架された状態で、駆動源としての不図示のモータが駆動し、３つの支持ローラのうちの少なくとも一つが駆動ローラとして回転駆動することによって、図２中の時計回り方向に回転駆動される。

図２に示すように、３つの支持ローラのうち、第一支持ローラ１４と第二支持ローラ１５との間のベルト張架部分には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応した４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋが並んで配置されている。また、中間転写ベルト１０の第一支持ローラ１４に巻き付いている部分に対向するように、中間転写ベルト１０上に形成された濃度パッチ（トナーパターン）を検出するための画像濃度検知手段としての濃度センサ３１０が取り付けられている。濃度センサ３１０は、中間転写ベルト１０の第一支持ローラ１４と第三支持ローラ１６との間のベルト張架部分に対向するように取り付けてもよい。

図３は、中間転写ベルト１０に形成される各色の基準画像としてのトナーパターンと濃度センサ３１０（３１０ａ、３１０ｂ）との関係の一例を示す説明図である。濃度センサ３１０は、図３に示すように、図中矢印Ｗで示す感光体２０の長手方向と平行な方向（以下「ベルト幅方向Ｗ」という。）に対してセンサユニット３０５の２箇所に設けられている。また、図中矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト１０には各色（Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ）の基準画像としてのトナーパターンＴｙ，Ｔｃ，Ｔｍ，Ｔｋが形成される。なお、図３では各色１０個のトナーパターンが示されているが、本実施形態では各色１８個のトナーパターンが形成される。また、図３に示すように、中間転写ベルト１０のベルト幅方向Ｗについて、二つの濃度センサ３１０（３１０ａ、３１０ｂ）に対応した２つの位置にトナーパターンが形成される。中間転写ベルト１０の奥側（図３では上側）の位置には、黒のトナーパターンＴｋが形成される。一方、中間転写ベルト１０の手前側（図３では下側）の位置には、マゼンタのトナーパターンＴｍ、シアンのトナーパターンＴｃ、及び、イエローのトナーパターンＴｙが順次形成される。そして、センサユニット３０５の手前側に配置された第一濃度センサ３１０ａはカラートナーパターン検知用として、一方、奥側の第二濃度センサ３１０ｂは黒トナーパターン検知用として設けられている。

図４は、第二濃度センサ３１０ｂの構成の一例を示す模式図であり、図５は、第一濃度センサ３１０ａの構成の一例を示す模式図である。図４及び図５中のＴｐはトナーパターンを示す。
黒トナーパターンを検知する第二濃度センサ３１０ｂは、図４に示すように、ＬＥＤ３１５と正反射受光素子３１６とを備えた正反射型センサである。一方、カラートナーパターンを検知する第一濃度センサ３１０ａは、図５に示すようにＬＥＤ３１５、正反射受光素子３１６、及び拡散反射受光素子３１７を備えた正反射＋拡散反射型センサである。なお、カラートナーパターンを検知するセンサとしては、ＬＥＤ３１５と拡散反射受光素子３１７とを備えた拡散反射型センサを用いてもよい。

第一濃度センサ３１０ａ及び第二濃度センサ３１０ｂはともに、発光素子であるＬＥＤ３１５にはピーク発光波長：λｐ＝９５０［ｎｍ］のＧａＡｓ赤外発光ダイオードを、また受光素子にはピーク受光感度：８００［ｎｍ］のＳｉフォトトランジスタを使用している。また、各センサ３１０ａ、３１０ｂは、検知対象面である中間転写ベルト１０との距離（検出距離）が５［ｍｍ］となるように配置されている。

図１及び図２に示す画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの上方には、図１に示すように露光装置２１が設けられている。この露光装置２１は、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて、レーザ制御部（図示せず）により、光源としての半導体レーザ（ＬＤ）などからなる面発光レーザ（図示せず）を駆動して書込光を出射し、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋに設けられる像担持体としての感光体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に静電潜像を形成するためのものである。以下、露光装置２１の光源のパワーを「ＬＤＰ」という。なお、書込光の照射する光源は、面発光レーザに限るものではなく、端面発光レーザまたはＬＥＤアレイであってもよい。

次に、画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成について説明する。以下の説明では、黒色のトナー像を形成する画像形成ユニット１８Ｋを例に挙げて説明するが、他の画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍも同様の構成を有する。

図６は、互いに隣り合う２つの画像形成ユニット１８Ｍ，１８Ｋの構成例を示す拡大図である。なお、図中の符号では、色の区別を示す「Ｍ」及び「Ｋ」の記号を省略しており、以下の説明でも記号は適宜省略する。
画像形成ユニット１８には、感光体２０の周囲に、帯電手段としての帯電装置６０、現像手段としての現像装置６１、像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置６３、及び像担持体除電手段としての除電装置６４が設けられている。また、感光体２０に対して中間転写ベルト１０を介して対向する位置には、一次転写手段としての一次転写装置６２が設けられている。

帯電装置６０は、帯電ローラを採用した接触帯電方式のものであり、感光体２０に接触して直流の電圧（以下「帯電ＤＣバイアス」という。）を印加することにより感光体２０の表面を一様に帯電する。この帯電装置６０には、非接触のスコロトロンチャージャなどを採用した非接触帯電方式のものも採用できる。

また、現像装置６１では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を使用している。なお、現像剤としては一成分現像剤を使用してもよい。この現像装置６１は、現像ケース７０内に設けられた攪拌部６６と現像部６７とに大別できる。

攪拌部６６では、二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての後述する現像スリーブ６５上に供給される。この攪拌部６６は、平行な２本のスクリュー６８が設けられている。また、２本のスクリュー６８の間には、スクリュー６８の軸線方向の両端部で２本のスクリュー６８を配置した空間が互いに連通するように仕切るための仕切り板が設けられている。また、現像ケース７０には現像装置６１内の現像剤のトナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ７１が取り付けられている。

一方、現像部６７では、現像スリーブ６５が担持する現像剤のうちのトナーが感光体２０に転移される。この現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体２０と対向する現像スリーブ６５が設けられており、その現像スリーブ６５内には図示しないマグネットが固定配置されている。また、現像スリーブ６５に先端が接近するように現像剤規制手段としてのドクタブレード７３が設けられている。本実施形態では、このドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔が所定間隙（例えば、０．３５［ｍｍ］）となるように設定されている。

現像装置６１では、現像剤を２本のスクリュー６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げて保持される。現像スリーブ６５に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ６５の回転に伴って搬送され、ドクタブレード７３により適正な量に規制される。なお、規制された現像剤は攪拌部６６に戻される。このようにして感光体２０と対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブ６５に印加されている現像電位（現像バイアス）により、現像剤中のトナーを感光体２０上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体２０上の静電潜像部分に転移し、感光体２０上の静電潜像は可視像化され、トナー像が形成される。

現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブ６５から離れ、攪拌部６６に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１が検出し、その検出結果に基づいて攪拌部６６にトナーが補給される。

一次転写装置６２は、一次転写ローラが採用されており、中間転写ベルト１０を挟んで感光体２０に押し当てるようにして設置されている。一次転写装置６２は、ローラ形状のものでなくても、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。

感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体２０に押し当てられるように配置される、例えばポリウレタンゴム製のクリーニング部材としてのクリーニングブレード７５を備えている。また、本実施形態では、クリーニング性能を高めるために感光体２０に接触する導電性のクリーニング部材としてのファーブラシ７６を併用している。そして、クリーニングブレード７５やファーブラシ７６により感光体２０から除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３の内部に収容される。

除電装置６４は、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体２０の表面電位を初期化する。

また、画像形成ユニット１８には、各感光体２０に対応させて、表面電位検知手段としての電位センサ３２０が設けられている。この電位センサ３２０は、感光体２０に対向するように設けられ、感光体２０の長手方向のセンサ取付位置は、図３に示す濃度センサ３１０と長手方向（図３のベルト幅方向Ｗ）の位置が同じとなるような位置にそれぞれ配置されている。これらの電位センサ３２０は感光体２０の表面の電位を検出する。

画像形成ユニット１８のより具体的な構成の設定例は次のとおりである。
感光体２０の直径は６０［ｍｍ］であり、感光体２０を２８２［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動している。
また、現像スリーブ６５の直径は２５［ｍｍ］であり、現像スリーブ６５を５６４［ｍｍ／ｓ］の線速で駆動している。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−（マイナス）１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲となるのが好適である。また、感光体２０と現像スリーブ６５との間隙である現像ギャップは、０．５〜０．３［ｍｍ］の範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。
また、感光体２０の感光層の厚みは３０［μｍ］であり、露光装置２１の光学系のビームスポット径は５２×５５［μｍ］であり、その光量は約０．０７５［ｍＷ］である。一例として帯電装置６０により、感光体２０の表面は−７００［Ｖ］に一様帯電され、露光装置２１によりレーザが照射された静電潜像部分の電位は、−２５０［Ｖ］となる。これに対して、現像バイアスの電圧を−５５０［Ｖ］とし、３００［Ｖ］の現像ポテンシャルを確保する。このようなプロセス条件は電位制御の結果によって適時変更される。

以上の構成をもつ画像形成ユニット１８では、感光体２０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体２０の表面を一様に帯電する。次いで、スキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて露光装置２１からレーザによる書込光を照射し、感光体２０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、一次転写装置６２により中間転写ベルト１０上に一次転写される。一次転写後に感光体２０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置６３により除去され、その後、感光体２０の表面は、除電装置６４により除電されて、次の画像形成に供される。

次いで、図２に示すように、支持ローラのうちの第三支持ローラ１６に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ２４が設けられている。そして、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写紙５上に二次転写する際には、二次転写ローラ２４を第三支持ローラ１６に巻回された中間転写ベルト１０部分に押し当てて二次転写を行う。また、二次転写ローラ２４には、二次転写ローラ２４に付着したトナーをクリーニングするローラクリーニング部９１が当接している。なお、二次転写手段は、二次転写ローラ２４を用いた構成ではなく、例えば転写ベルトや非接触の転写チャージャを用いた構成であってもよい。

また、二次転写ローラ２４の転写紙搬送方向下流側には、２つのローラ２３ａ，２３ｂ間に無端ベルト状の搬送ベルト２２が張架した構成を有する。また、このさらに搬送方向下流側には、転写紙５上に転写されたトナー像を定着させるための定着手段としての定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。また、中間転写ベルト１０の支持ローラのうちの第二支持ローラ１５に対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１７が設けられている。このベルトクリーニング装置１７は、転写紙５に中間転写ベルト１０上のトナー像を転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するためのものである。

また、複写機本体１００には、図１に示すように、給紙装置２００から給紙された転写紙５を、二次転写ローラ２４を経由して排紙トレイ７に案内する搬送路４８が設けられており、この搬送路４８に沿って、搬送ローラ４９ａ、レジストローラ４９ｂ、排出ローラ５６などが設けられている。搬送路４８における定着装置２５と排出ローラ５６との間には、転写後の転写紙５の搬送方向を排紙トレイ７に向かう方向又は用紙反転装置９３に向かう方向に切り替える記録材搬送方向切り替え手段としての切替爪５５が設けられている。用紙反転装置９３は、転写紙５を反転させて再び二次転写ローラ２４に向けて送り出すものである。さらに、複写機本体１００には、手差しトレイ６から搬送路４８へ合流する手差し給紙路５３が設けられ、この手差し給紙路５３の上流側には、手差しトレイ６にセットされた転写紙５を一枚ずつ給紙するための手差し給紙ローラ５０及手差し分離ローラ５１が設けられている。

給紙装置２００は、転写紙５を収納する複数の給紙カセット４４、これらの給紙カセット４４に収納された転写紙を一枚ずつ送り出す給紙ローラ４２及び分離ローラ４５、送り出された転写紙を給紙路４６に沿って搬送する搬送ローラ４７などから構成されている。給紙路４６は、複写機本体１００の搬送路４８に接続している。

図７は本実施形態に係る複写機の制御系の主要部構成の一例を示すブロック図である。
図７に示すように、本実施形態の複写機７００は、例えばマイクロコンピュータ等のコンピュータ装置で構成され複写機７００内の各部を制御する制御手段としてのメイン制御部５００を備えている。このメイン制御部５００は、パラメータ調整用のデータに基づいて、作像条件を変化させるパラメータの制御目標値を調整するパラメータ調整手段としても機能する。

メイン制御部５００は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１と、ＣＰＵ５０１にバスライン５０２を介して接続された記憶手段としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０３及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０４と、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５とを備えている。ＣＰＵ５０１は、予め組み込まれているコンピュータプログラムとしての制御プログラムを実行することにより、各種演算や各部の駆動制御を実行する。ＲＯＭ５０３は、コンピュータプログラムや制御用のデータ等の固定的データを予め記憶する。ＲＡＭ５０４は、各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能する。

メイン制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、複写機本体１００の濃度センサ３１０や電位センサ３２０等の各種センサが接続されている。ここで、複写機本体１００の濃度センサ３１０及び電位センサ３２０は、各センサで検出した情報をメイン制御部５００に送り出す。また、メイン制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、帯電装置６０に所定の帯電ＤＣバイアスを印加する帯電ＤＣバイアス設定部（帯電バイアス電源）３３０、現像装置６１の現像ローラに所定の現像電位（現像バイアス）を印加する現像電位設定部（現像バイアス電源）３４０、及び露光装置２１の光源に所定の電圧を印加したり所定の電流を供給したりするＬＤＰ設定部（光源電源部）３５０が接続されている。更に、メイン制御部５００には、Ｉ／Ｏインターフェース部５０５を介して、給紙装置２００、スキャナ３００、原稿自動搬送装置４００が接続されている。

ＲＯＭ５０３には、濃度センサ３１０の出力値に対する単位面積当りのトナー付着量への換算に関する情報を記憶した換算テーブル（図示せず）が格納されている。また、ＲＯＭ５０３には、本実施形態の複写機７００における作像条件を変化させるパラメータの調整に用いられる複数組の階調曲線とパラメータの値との関係を記録したパラメータ調整用のデータ６００が格納されている。

なお、メイン制御部５００は、マイクロコンピュータ等のコンピュータ装置ではなく、例えば本実施形態の複写機７００における制御用に作製された半導体回路素子としてのＩＣなどを用いて構成してもよい。

図８は、本実施形態の複写機７００のＲＯＭ５０３に保存されているパラメータ調整用のデータ６００に含まれる複数の階調曲線の例を示すグラフである。図８中の各階調曲線は、本実施形態の複写機７００の４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋで再現することができる互いに異なる複数色それぞれの出力画像及び作像条件に関係するパラメータの複数の値の組み合わせについて、出力画像における網点率と測色値との関係を示している。図８の縦軸は出力画像におけるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の明度（Ｌ^＊）であり、横軸は出力画像の濃度に対応する網点率である。ここで、「網点率」とは、「ハーフトーン率（Ｈａｌｆｔｏｎｅ Ｒａｔｉｏ）」とも呼ばれ、出力画像における網点の面積率［％］であり、網点率１００％の画像はベタ画像に対応する。また、図８では、一つの出力画像につき一本の階調曲線を描くことにより、出力画像の階調性を視覚化している。また、図８の例では、縦軸の出力画像の測色値として、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系におけるシアン色の明度（Ｌ^＊）を用いている。このようにシアン色の明度（Ｌ^＊）を用いたのは、シアンの網点率を変化させた場合に、シアン色の明度（Ｌ^＊）の値がＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系で最も大きく値が変化し、出力画像の濃度の変化を示す指標とすることができるからである。

図９は、作像条件に関係するパラメータがある値に設定されているときに複数の出力画像の階調性が一様になった場合の階調曲線の例を示すグラフである。図９に示すように、複数色の出力画像の階調性が一様になった場合は、各出力画像の階調曲線は互いに交差しておらず、また、互いに隣り合う階調曲線の明度方向の間隔（例えば、図中の網点率９４［％］におけるＩ_１〜Ｉ_５）が明度方向に均等になっている。

次の式１及び式２は、複数の階調曲線がどれくらい等間隔であるかを定量的に評価する均等性の指標を算出する式であり、各網点率で互いに隣り合う階調曲線における明度方向の間隔から標準偏差σ_ｋを算出する式である。ここで、ｎは階調曲線の間隔の個数であり、Ｉｉは各網点率での階調曲線の間隔であり、文字の上に「￣」（バー）を付したＩは各網点率での間隔の平均である。各網点率で得られた標準偏差σ_ｋを平均した値（式（２）のＨ．Ｉ．Ｉ．の値）を、均等性の指標とする。この均等性の指標では階調性が一様なほど低い値を示す。式（２）中のｍは、測色値（シアン色の明度（Ｌ^＊））を求めた網点率の個数である。

図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、パラメータがある値に設定されているときに出力画像の階調性が一様でない場合の階調曲線の例を示すグラフである。ここで、出力画像の階調性が一様とは、パラメータをある値に設定して形成した複数色の出力画像が示す階調曲線が交差しないで等間隔となることを意味する。例えば同一の画像データから画像を２枚出力し、１枚目の画像の階調曲線と２枚目の画像の階調曲線とが互いに交差する状況を考える。このような状況では、１枚目の画像に対して、２枚目の画像の画像濃度が濃い部分は薄く変化し、薄い部分は逆に濃く変化するので、ベタ領域から薄い領域まで画像濃度の変化が一様にならず、つまり階調性が一様とならない。また、同一の画像データから画像を２枚出力し、１枚目の画像の階調曲線と２枚目の画像の階調曲線との間の明度方向の間隔が均等でない状況を考える。このような状況では、１枚目の画像に対して、２枚目の画像のベタ領域で変化した明度の量と、薄い部分で変化した明度の量との間に差が生じ、２枚の画像でベタ領域から薄い領域まで画像濃度の変化が一様とならず、つまり階調性が一様とならない。

図１１は、本実施形態に係る複写機７００で実行されるキャリブレーションの一例を説明するブロック図である。出力画像の階調性が経時においても一定となるように行うパラメータの制御目標値（設定値）の調整は、前述のメイン制御部５００により、複写機７００のキャリブレーション６１０として実行される。このキャリブレーション６１０は、例えば単一の印刷ジョブ（画像形成ジョブ）中で１００枚以上の転写紙に印刷したタイミングに実行される。また、キャリブレーション６１０におけるパラメータ調整には、前述のＲＯＭ５０３に保存されている階調曲線とパラメータの値との関係を示すパラメータ調整要のデータ６００と、基準画像の情報６２０と、比較対象画像の情報６３０と、前述の階調曲線評価式（式１、式２）とが用いられる。また、キャリブレーション６１０で調整された調整後のパラメータの値は、実際の画像形成時の制御に用いられるパラメータの制御目標値として設定される。ここで、基準画像としては、上記単一の印刷ジョブの１枚目の出力画像を用い、比較対象画像としては、１００枚目から最も印刷枚数が近く且つ１枚目と同じ画像データが出力された別の出力画像を用いることができる。また、図１１の例では、調整対象のパラメータが、作像条件の一つである感光体の表面電位に関係する３つのパラメータである、帯電ＤＣバイアス、現像電位（現像バイアス）、及び、露光装置２１から出射される書込光のパワーであるＬＤＰ（光源のパワー）の場合について示している。

図１２は、メイン制御部５００により、図１１のキャリブレーションの実行タイミングにキャリブレーションの一部として実行されるパラメータ調整の手順の一例を示すフローチャートである。
ＳＴＥＰ１では、キャリブレーションモードが実行されたときに、基準画像の情報６２０から得られる基準画像（印刷ジョブの１枚目の画像）の測色値と、比較対象画像の情報６３０から得られる比較対象画像（１００枚目から最も印刷枚数が近く且つ１枚目と同じ画像データが出力された別の出力画像）の側色値との間の色差を計測する。ここで、画像中の注目する点で色差が濃い方向に若しくは薄い方向に所定値（図１２の例では「３」）以上となった場合は次のＳＴＥＰ２に進み、それ以外の場合はキャリブレーションモードの実行を完了する。なお、上記画像中の注目する点は、予めユーザーが決定してもよいし、複写機７００のメイン制御部５００が画像情報に基づいて自動的に判断してもよい。

ＳＴＥＰ２では、ＲＯＭ５０３に予め保存されているパラメータ調整用のデータ６００に記録されている複数の階調曲線の中から、基準画像の階調曲線に最も形状が近い階調曲線を、基準階調曲線として抽出する。なお、メイン制御部５００は、キャリブレーションモードが実行されたときの階調曲線とパラメータとの関係を示すデータを新たに記録し、上記データ６００の代わりに用いてもよい。また、上記階調曲線とパラメータとの関係を示すデータを新たに記録する方式としては、予め決められたパッチ画像を出力する方法以外にも、ユーザーが出力した出力画像のデータを集める方法でもよい。また、上記抽出方法としては、例えば、所定の網点率についてそれぞれ明度の差分の絶対値を算出し、その絶対値の差分の合計が最も少ない階調曲線を抽出する方法を用いることができる。

ＳＴＥＰ３では、前述の階調曲線評価式（式１、式２）を用いて、ＳＴＥＰ２で抽出された基準階調曲線（基準画像の階調曲線に最も形状が近い階調曲線）を基準とし、その基準階調曲線に交差せず且つ間隔が均等な複数の調整用階調曲線を探索して抽出（選択）する。例えば、複数の網点率における標準偏差σ_ｋの算出値の平均値（式（２）のＨ．Ｉ．Ｉ．の値）が所定値以下になるように、複数の調整用階調曲線を探索して抽出（選択）する。そして、この調整用階調曲線の探索・抽出を、データ６００に記録された階調曲線にうち、基準画像の階調曲線から、最も濃い若しくは薄い方向にある階調曲線まで同様に繰り返す。

ＳＴＥＰ４では、ＳＴＥＰ２及びＳＴＥＰ３で抽出された複数の階調曲線（基準階調曲線及び調整用階調曲線）それぞれを出力するパラメータ（帯電ＤＣバイアス、現像電位、ＬＤＰ）の複数組の値を、上記パラメータ調整用のデータ６００から読み出す。読み出したパラメータのテーブル（以下「電位テーブル」という。）の例を表１に示す。

ＳＴＥＰ５では、上記読み出したパラメータ（帯電ＤＣバイアス、現像電位、ＬＤＰ）の値と画像濃度との関係から、各パラメータに対応する３本の近似式（画像濃度を変数とした各パラメータの関数を示す式）を算出する。この算出した近似式を図１３に例示する。図１３では算出した近似式を点線で表し、縦軸は帯電ＤＣバイアス、現像電位、ＬＤＰのそれぞれの値を示し、横軸は画像濃度を示す。図中の「◆」（帯電ＤＣバイアス：Ｃｄｃ）、「■」（現像電位：Ｖｂ）及び「▲」（ＬＤＰ）のプロットは、階調曲線１本につき１つずつ図示している。

ＳＴＥＰ６では、ＳＴＥＰ５の近似式を用いて決定したパラメータの値を、複写機７００における制御目標値として設定し、画像を出力する。ここで、比較対象画像の階調曲線に最も近い階調曲線を前記出力した画像の階調曲線から選び出し、電位テーブルにおける現在のテーブル番号（表１における「番号」の欄の値）を決定する。

ＳＴＥＰ７では、電位テーブルにおけるＳＴＥＰ６で決定した現在のテーブル番号から一つ濃い方向、若しくは薄い方向の濃度を選択する。この濃度の選択は、出力画像の濃度の経時的な変化の傾向を相殺するように行われる。例えば、出力画像の濃度が薄くなるような経時的な変化の傾向がある場合は、その濃度の経時的な低下傾向を相殺するように、ＳＴＥＰ６で決定した現在のテーブル番号から一つ濃い方向の濃度を選択する。一方、出力画像の濃度が濃くなるような経時的な変化の傾向がある場合は、その濃度の経時的な上昇傾向を相殺するように、ＳＴＥＰ６で決定した現在のテーブル番号から一つ薄い方向の濃度を選択する。なお、図１４は、ＳＴＥＰ６で決定した現在のテーブル番号から一つ濃い方向の濃度を選択した例を示している。図１４において、基準画像を出力したときのパラメータの値は濃度１１に対応した点の値であり、ＳＴＥＰ７で選択されたパラメータの値は濃度１０に対応する点の値である。

なお、上記図１２のＳＴＥＰ３では、基準階調曲線に交差せず且つ間隔が均等な複数の調整用階調曲線の探索・抽出に、前述の階調曲線評価式（式１、式２）を用いているが、各階調曲線の２次近似式を用いてもよい。より具体的には、パラメータ調整用のデータ６００に記録されている複数の階調曲線それぞれを２次関数の近似式（２次近似式）で表す。この２次近似式における２次の項の係数が、基準階調曲線を基準にして所定範囲内にある複数の階調曲線、すなわち基準階調曲線と近い階調曲線を、パラメータ調整用のデータ６００から集める。そして、この集めた複数の階調曲線から、所定の網点率において互いに隣り合う階調曲線における明度方向の間隔が一定の間隔になる階調曲線を、前記調整用階調曲線として抽出（選択）する。例えば、集められた複数の階調曲線から網点率１００％の点で一定の間隔となるように（例えばΔＬ^＊＝１）階調曲線を抽出（選択）する。
また、上記実施形態では、基準画像として、印刷ジョブの１枚目の画像を用いているが、メイン制御部５００にパラメータ調整用として予め保存されているものを用いてもよい。また、上記実施形態では、作像条件を変化させるパラメータが帯電ＤＣバイアス、現像電位及びＬＢＰであり、これらのパラメータの制御目標値を設定変更する例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、他のパラメータの制御目標値を設定変更する場合に同様に適用することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
複写機７００等の画像形成装置であって、帯電ＤＣバイアス、現像電位、ＬＢＰ等のパラメータの値及びそのパラメータの値を用いて出力される画像の階調曲線を互いに対応付けて記録したパラメータ調整用のデータ６００と、パラメータの制御目標値とが記憶されたＲＯＭ５０３等の記憶手段と、パラメータ調整用のデータ６００に基づいてパラメータの制御目標値を調整するメイン制御部５００などのパラメータ調整手段と、を備え、パラメータ調整手段は、記憶手段に記憶されたパラメータ調整用のデータ６００から、基準画像の階調曲線に最も近い基準階調曲線と、基準階調曲線と交差しない調整用階調曲線とを選択し、パラメータ調整用のデータ６００から、基準階調曲線に対応するパラメータの値と調整用階調曲線に対応する前記パラメータの値とを選択し、選択されたパラメータの値それぞれに基づいて、パラメータの制御目標値を調整する。これによれば、上記実施形態について説明したように、基準画像と階調曲線が等しくなるように調整されたパラメータの制御目標値に基づいて、画像形成時のパラメータを制御することにより、その後に出力される画像の階調特性を基準画像の階調曲線に近づけるように作像条件を調整することができる。しかも、その作像条件の調整に、複数の画像濃度についてテストパターンの形成及び画像濃度の検知を繰り返し行ったり静電潜像のポテンシャルレンジの変更を繰り返し行ったりするなど、パラメータ毎に多数回の調整手順を行う必要がない。従って、簡易な調整手順で安定した階調性が得られるように作像条件の調整を行うことができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記パラメータ調整手段は、前記調整用階調曲線として、前記基準階調曲線と交差せず且つ間隔が均等な複数の調整用階調曲線を選択する。これによれば、上記実施形態について説明したように、間隔が均等な複数の調整用階調曲線に対応する複数のパラメータの値に基づいてパラメータの制御目標値を調整することができるので、単数の調整用階調曲線を用いる場合に比較して、パラメータの制御目標値の調整における精度を高めることができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、前記階調曲線は、画像の互いに異なる複数の網点率と各網点率における該画像の明度との関係を示す曲線であり、前記パラメータ調整手段は、複数の網点率それぞれにおいて互いに隣り合う階調曲線における明度方向の間隔の値の標準偏差σ_ｋを算出し、その複数の網点率における標準偏差σ_ｋの算出値の平均値が所定値以下になるように、複数の調整用階調曲線を選択する。これによれば、上記実施形態について説明したように、間隔が均等な複数の調整用階調曲線をより確実に選択することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｂにおいて、前記階調曲線は、画像の互いに異なる複数の網点率と各網点率における該画像の明度との関係を示す曲線であり、前記パラメータ調整手段は、パラメータ調整用のデータ６００に記録されている複数の階調曲線それぞれを２次関数の近似式で表し、その２次関数の近似式における２次の項の係数が所定範囲内にある複数の階調曲線をパラメータ調整用のデータ６００から集め、その集めた複数の階調曲線から、所定の網点率において互いに隣り合う階調曲線における明度方向の間隔が一定の間隔になる階調曲線を、前記調整用階調曲線として選択する。これによれば、上記実施形態について説明したように、パラメータ調整用のデータ６００に記録されている複数の階調曲線が網点率に関して非線形である場合でも、間隔が均等な複数の調整用階調曲線をより確実に選択することができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかの態様において、前記パラメータ調整手段は、前記パラメータの選択された複数の値と画像濃度との関係を示す近似式を決定し、その近似式に基づいて前記パラメータの制御目標値を調整する。これによれば、上記実施形態について説明したように、前記パラメータの選択された複数の値に、画像濃度に関する１次式や２次式などの単一の式から外れるようなバラツキがある場合でも、パラメータの制御目標値の調整を確実に行うことができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかの態様において、前記パラメータ調整手段は、複数の記録媒体に画像を形成する画像形成ジョブにおける所定枚数以上の記録媒体への画像形成が終了したときに、前記パラメータ調整用のデータに基づく前記パラメータの制御目標値の調整を実行し、前記画像形成ジョブの１枚目の記録媒体に形成する画像を、前記基準画像とする。これによれば、上記実施形態について説明したように、複数の記録媒体に画像を形成する画像形成ジョブを実行する場合においても安定した階調性が得ることができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｆにおいて、前記パラメータ調整手段は、前記画像形成ジョブにおける前記所定枚数に最も画像形成枚数が近く且つ前記基準画像と同じ画像データを用いて出力された画像を、比較対象画像とし、前記基準画像中の所定の注目点における明度と前記比較対象画像中の該注目点における明度との差が所定値以上のときに、前記パラメータ調整用のデータに基づく前記パラメータの制御目標値の調整を実行する。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成ジョブにおける前記所定枚数に最も画像形成枚数が近く且つ前記基準画像と同じ画像データを用いて出力された画像を、比較対象画像とすることにより、基準画像からの階調性の変化を精度よく判断することできる。しかも、基準画像中の所定の注目点における明度と比較対象画像中の該注目点における明度との差が所定値以上という、階調性の変化が発生した可能性が高いタイミングに、上記パラメータの制御目標値の調整を実行することにより、無駄な調整処理を回避することができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ａ乃至Ｇのいずれかの態様において、前記パラメータ調整手段は、前記パラメータの選択された複数の値に基づいて、出力画像の濃度の経時的な変化の傾向を相殺するように、パラメータの制御目標値を調整する。これによれば、上記実施形態について説明したように、より確実に出力画像の濃度の安定化を図ることができる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかの態様において、前記パラメータ調整手段は、画像形成装置のキャリブレーションを行うタイミングに、パラメータの制御目標値の調整を実行する。これによれば、上記実施形態について説明したように、パラメータの制御目標値の調整をキャリブレーションと異なるタイミングで別途行う場合に比較して、通常の画像形成動作への影響を低減することができる。
（態様Ｊ）
複写機７００等の画像形成装置の制御方法であって、帯電ＤＣバイアス、現像電位、ＬＢＰ等のパラメータの値及びそのパラメータの値を用いて出力される画像の階調曲線を記録したパラメータ調整用のデータ６００から、基準画像の階調曲線に最も近い基準階調曲線と、基準階調曲線と交差しない調整用階調曲線とを選択するステップと、パラメータ調整用のデータ６００から、基準階調曲線に対応するパラメータの値と調整用階調曲線に対応するパラメータの値とを選択するステップと、選択されたパラメータの値それぞれに基づいて、パラメータの制御目標値を調整するステップと、を含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、調整後のパラメータの制御目標値に基づいてパラメータを制御することにより、その後に出力される画像の階調特性を基準画像の階調曲線に近づけるように作像条件を調整することができる。しかも、その作像条件の調整に、複数の画像濃度についてテストパターンの形成及び画像濃度の検知を繰り返し行ったり静電潜像のポテンシャルレンジの変更を繰り返し行ったりするなど、パラメータ毎に多数回の調整手順を行う必要がない。従って、簡易な調整手順で安定した階調性が得られるように作像条件の調整を行うことができる。

５ 転写紙
１０ 中間転写ベルト
１４〜１６ 支持ローラ
１８（１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋ） 画像形成ユニット
２０（２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ） 感光体
２１ 露光装置
２４ 二次転写ローラ
２５ 定着装置
６０ 帯電装置
６１ 現像装置
６２ 一次転写装置
６３ 感光体クリーニング装置
６４ 除電装置
１００ 複写機本体
２００ 給紙装置
３００ スキャナ
３１０（３１０ａ、３１０ｂ） 濃度センサ
３２０ 電位センサ
３３０ 帯電ＤＣバイアス設定部
３４０ 現像電位設定部
３５０ ＬＤＰ設定部
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５００ メイン制御部
７００ 複写機

特開２００９−２２３２１５号公報 特開平５−２８９４６１号公報

Claims (10)

1. パラメータの値及び該パラメータの値を用いて出力される画像の階調曲線を対応付けて記録したパラメータ調整用のデータと、パラメータの制御目標値とが記憶された記憶手段と、
   前記パラメータ調整用のデータに基づいて前記パラメータの制御目標値を調整するパラメータ調整手段と、を備え、
   前記パラメータ調整手段は、
   前記記憶手段に記憶された前記パラメータ調整用のデータから、基準画像の階調曲線に最も近い基準階調曲線と、該基準階調曲線と交差しない調整用階調曲線とを選択し、
   前記パラメータ調整用のデータから、前記基準階調曲線に対応する前記パラメータの値と前記調整用階調曲線に対応する前記パラメータの値とを選択し、
   前記選択されたパラメータの値それぞれに基づいて、該パラメータの制御目標値を調整することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記パラメータ調整手段は、前記調整用階調曲線として、前記基準階調曲線と交差せず且つ間隔が均等な複数の調整用階調曲線を選択することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記階調曲線は、画像の互いに異なる複数の網点率と各網点率における該画像の明度との関係を示す曲線であり、
   前記パラメータ調整手段は、前記複数の網点率それぞれにおいて互いに隣り合う階調曲線における明度方向の間隔の値の標準偏差σ_ｋを算出し、その複数の網点率における標準偏差σ_ｋの算出値の平均値が所定値以下になるように、前記複数の調整用階調曲線を選択することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２の画像形成装置において、
   前記階調曲線は、画像の互いに異なる複数の網点率と各網点率における該画像の明度との関係を示す曲線であり、
   前記パラメータ調整手段は、前記パラメータ調整用のデータに記録されている複数の階調曲線それぞれを２次関数の近似式で表し、該２次関数の近似式における２次の項の係数が所定範囲内にある複数の階調曲線を該パラメータ調整用のデータから集め、その集めた複数の階調曲線から、所定の網点率において互いに隣り合う階調曲線における明度方向の間隔が一定の間隔になる階調曲線を、前記調整用階調曲線として選択することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置において、
   前記パラメータ調整手段は、前記パラメータの選択された複数の値と画像濃度との関係を示す近似式を決定し、その近似式に基づいて前記パラメータの制御目標値を調整することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかの画像形成装置において、
   前記パラメータ調整手段は、
   複数の記録媒体に画像を形成する画像形成ジョブにおける所定枚数以上の記録媒体への画像形成が終了したときに、前記パラメータ調整用のデータに基づく前記パラメータの制御目標値の調整を実行し、
   前記画像形成ジョブの１枚目の記録媒体に形成する画像を、前記基準画像とすることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６の画像形成装置において、
   前記パラメータ調整手段は、
   前記画像形成ジョブにおける前記所定枚数に最も画像形成枚数が近く且つ前記基準画像と同じ画像データを用いて出力された画像を、比較対象画像とし、
   前記基準画像中の所定の注目点における明度と前記比較対象画像中の該注目点における明度との差が所定値以上のときに、前記パラメータ調整用のデータに基づく前記パラメータの制御目標値の調整を実行することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかの画像形成装置において、
   前記パラメータ調整手段は、前記パラメータの選択された複数の値に基づいて、出力画像の濃度の経時的な変化の傾向を相殺するように、該パラメータの制御目標値を調整することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかの画像形成装置において、
   前記パラメータ調整手段は、当該画像形成装置のキャリブレーションを行うタイミングに、前記パラメータの制御目標値の調整を実行することを特徴とする画像形成装置。
10. パラメータの値及び該パラメータの値を用いて出力される画像の階調曲線を対応付けて記録したパラメータ調整用のデータから、基準画像の階調曲線に最も近い基準階調曲線と、該基準階調曲線と交差しない調整用階調曲線とを選択するステップと、
    前記パラメータ調整用のデータから、前記基準階調曲線に対応する前記パラメータの値と前記調整用階調曲線に対応する前記パラメータの値とを選択するステップと、
    前記選択されたパラメータの値それぞれに基づいて、該パラメータの制御目標値を調整するステップと、
    を含む画像形成装置の制御方法。