JP2019070743A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置により形成される画像の階調特性を補正するためのダウンタイムを低減する。【解決手段】 本発明の画像形成装置は、階調補正条件に基づいて画像データに画像処理を実行する画像処理手段と、前記画像処理手段により画像処理が実行された画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、環境情報を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記環境情報に基づいて画像形成条件を更新する更新手段と、前記更新手段により更新された前記画像形成条件に基づいて前記階調補正条件を補正する補正手段と、を有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置により形成される画像の階調補正制御に関する。

画像形成装置は、装置が設置される環境の変動に起因する短期的な変動や部品の消耗に起因して出力画像の濃度が変化してしまう。そこで、画像形成装置は、出力画像の階調特性が理想的な階調特性となるように、階調補正条件を補正する必要がある。

階調補正条件を補正する処理はキャリブレーションと称される。キャリブレーションが実行されると、画像形成装置は、異なる画像信号値に基づいて複数のパターン画像を形成し、測定手段を用いてパターンを測定し、パターン画像の測定結果に基づいて階調補正条件を補正する（特許文献１参照）。

特開２０００−２３８３４１号公報

しかしながら、従来のキャリブレーションでは以下のような問題が発生する。すなわち、従来のキャリブレーションは、実際にパターン画像を形成し、パターン画像を測定するのでダウンタイムが生じてしまう。

近年、画質の安定性と同時に、ユーザビリティの向上、特に待機時間やダウンタイムの削減による生産性の向上に対する要求が高まっており、キャリブレーション制御に対しても、より短時間に階調特性を補正することが求められている。

そこで、本発明の目的は、画像形成装置により形成される画像の階調特性を補正するためのダウンタイムを低減することにある。

上記課題を解決するための、本発明の画像形成装置は、階調補正条件に基づいて画像データに画像処理を実行する画像処理手段と、前記画像処理手段により画像処理が実行された画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、環境情報を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記環境情報に基づいて画像形成条件を更新する更新手段と、前記更新手段により更新された前記画像形成条件に基づいて前記階調補正条件を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置により形成される画像の階調特性を補正するためのダウンタイムを低減できる。

画像形成装置の概略断面図 画像形成装置の制御ブロック図 予測濃度算出部の制御ブロック図 自動階調補正のフローチャート図 最大トナー載り量補正用チャートの模式図 自動階調補正における露光強度の決定方法を説明するための模式図 自動階調補正における階調補正テーブルの生成方法を説明するための模式図 補正ＬＵＴの作成方法を示すフローチャート図 予測濃度から求めた濃度カーブの模式図 修正用ＬＵＴの模式図 修正された後の階調補正テーブルの模式図 予測濃度の算出方法を示すフローチャート図 感光体の電位減衰特性を示す模式図 感光体の電位減衰特性を規格化した模式図 露光強度の違いによる入力信号値と出力画像の濃度との対応関係を示す模式図 画像濃度予測モデルを作成するための測定データの一例 画像濃度予測モデルを作成するための測定データの一例 画像濃度予測モデルを作成するための測定データ（変動量）の一例 画像濃度予測モデルを作成するための測定データ（変動量）の一例 本実施形態の画像濃度予測モデルと比較例の誤差を示す表 本実施形態の画像濃度予測モデルと比較例のパラメータの一例 本実施形態の画像濃度予測モデルと比較例との予測誤差の遷移図

（画像形成装置）
（リーダー部）
図１に示すように、画像形成装置１００は、リーダー部Ａを有する。リーダー部Ａの原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿は光源１０３によって照らされ、原稿１０１からの反射光は光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像する。ＣＣＤセンサ１０５は、三列に配置されたレッド、グリーンおよびブルーのＣＣＤラインセンサ群からなり、ラインセンサ毎にレッド、グリーンおよびブルーの色成分信号を生成する。これら読取光学系ユニットは図１に示す矢印の方向に移動され、原稿１０１の画像をライン毎の電気信号に変換する。原稿台ガラス１０２上には、原稿１０１の一辺を当接させて原稿１０１の斜め配置を防ぐ位置決め部材１０７、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定し、ＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディング補正を行うための基準白色板１０６が配置されている。ＣＣＤセンサ１０５によって得られる画像信号は、リーダー制御部１０８によってＡ／Ｄ変換、基準白色板１０６の読取信号を用いたシェーディング補正、色変換がされてプリンタ部に送られ、プリンタ制御部で処理される。また、リーダー部Ａには、オペレーターがコピー開始や各種設定等の操作するための操作部２０および操作パネル２１８が接続されている。

（プリンタ部）
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト６に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト６のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト６に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト６に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されてシートＰへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写されたシートＰは、定着装置１１で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。

中間転写ベルト６は、テンションローラ６１、駆動ローラ６２、及び対向ローラ６３に掛け渡して支持され、駆動ローラ６２に駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

シートカセット６５から引き出されたシートＰは、分離ローラ６６で１枚ずつに分離して、レジストローラ６７へ送り出される。レジストローラ６７は、停止状態でシートＰを受け入れて待機させ、中間転写ベルト６のトナー像にタイミングを合わせてシートＰを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

二次転写ローラ６４は、対向ローラ６３に支持された中間転写ベルト６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ６４に正極性の直流電圧が印加されることによって、負極性に帯電して中間転写ベルト６に担持されたトナー像がシートＰへ二次転写される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的にほぼ同一に構成される。なお、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには非磁性のトナーと磁性体としてのキャリアとを含む二成分現像剤が蓄積されている。以下では、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用のものであることを示すために符号に付した添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

図１に示すように、画像形成部は、感光ドラム１の周囲に、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ７、クリーニング装置８を配置している。

感光ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に負極性の帯電極性を持たせた感光層が形成され、所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。感光ドラム１は、近赤外光（９６０ｎｍ）の反射率が約４０％のＯＰＣ感光体である。しかし、反射率が同程度であるアモルファスシリコン系の感光体などであっても構わない。

帯電装置２は、スコロトロン帯電器を用いており、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１に照射して、感光ドラム１の表面を一様な負極性の電位に帯電する。スコロトロン帯電器は、高圧電圧が印加されるワイヤと、アースにつながれたシールド部と、所望の電圧が印加されたグリッド部とを有する。帯電装置２のワイヤには、帯電バイアス電源（図示せず）から、所定の帯電バイアスが印加される。帯電装置２のグリッド部には、グリッドバイアス電源（図示せず）から、所定のグリッドバイアスが印加される。ワイヤに印加される電圧にも依存するが、感光ドラム１は、ほぼグリッド部に印加された電圧に帯電する。

露光装置３は、レーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１の表面に画像の静電潜像を書き込む。現像装置４は、感光ドラム１の静電潜像にトナーを付着させてトナー像に現像する。

一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６の内側面を押圧して、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間に一次転写部Ｔ１を形成する。正極性の直流電圧が一次転写ローラ７に印加されることによって、感光ドラム１に担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト６へ一次転写される。

画像濃度センサ（パッチ検センサ）４００は、中間転写ベルトに対向させて配置し、未定着のトナーの画像濃度を測定する。なお、本実施例中では中間転写ベルトに対向させて配置した構成であるが、感光ドラムに対向させて配置する構成も含め適宜配置することが可能である。また、感光ドラムや中間転写ベルト上等に配置した画像濃度センサは、未定着のトナーの画像濃度を測定するセンサである。しかしながら、定着後のパターン画像を測定する画像濃度センサを定着装置下流に配置する構成であってもよい。

クリーニング装置８は、感光ドラム１にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト６への転写を逃れて感光ドラム１に残った転写残トナーを回収する。

ベルトクリーニング装置６８は、中間転写ベルト６にクリーニングブレードを摺擦させて、シートＰへの転写を逃れて二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト６に残った転写残トナーを回収する。

（画像処理部）
図２は、本発明におけるプリントシステム構成を示す図である。ホストコンピュータ３０１及び画像形成装置１００は通信線を介して通信可能に接続されている。

画像形成装置１００において、プリンタコントローラ３００はプリンタ全体の動作を制御する。ホストＩ／Ｆ部３０２は、ホストコンピュータ３０１との入出力を司るインターフェースである。入出力バッファ３０３は、ホストＩ／Ｆ部３０２からの制御コードや各通信手段からデータの送受信を行う。プリンタコントローラＣＰＵ３１３は、プリンタコントローラ３００全体の動作を制御する。プログラムＲＯＭ３０４は、プリンタコントローラＣＰＵ３１３によって実行される制御プログラムや制御データが記憶されている。ＲＡＭ３０９はシステムワークメモリである。画像情報生成部３０５は、ホストコンピュータ３０１から受信したデータに基づいて画像オブジェクトを生成する。ＲＩＰ部３１４は、画像オブジェクトをビットマップ画像へ展開する。色処理部３１５は、ビットマップ画像に色変換処理を実行する。階調補正部３１６は、各色の階調特性を理想的な階調特性にするため、画像データの画像信号値を変換する画像処理を実行する。擬似中間調処理部３１７は、画像データに中間調処理を実行する。エンジンＩ／Ｆ部３１８は、画像データを画像形成エンジン部へ転送するためのインターフェースである。

プリンタコントローラ３００は、上記画像形成だけではなく各種制御演算も司る。そのための制御プログラムをプログラムＲＯＭ３０４内に持ち、最大濃度調整を行なう最大濃度条件決定部３０６、センサからの出力値等により濃度を予測する予測濃度算出部３０７、濃度階調補正を行う階調補正テーブル生成部（γＬＵＴ）３０８を有する。なお、プリンタコントローラ内の各種制御演算に関する詳細説明は後述する。

テーブル格納部３１０は演算結果などを一時的に格納するメモリである。操作パネル２１８は、タッチパネルディスプレイと印刷指示を入力するためのボタンを有する。パネルＩ／Ｆ部３１１は操作パネル２１８とプリンタコントローラ３００とをつなぐインターフェースである。外部メモリ部１８１は、印字データや様々な印刷装置の情報等を保存するメモリである。メモリＩ／Ｆ部３１２は、コントローラ３００と外部メモリ部１８１とを繋ぐインターフェースである。システムバス３１９は、各ユニットが通信可能に接続される通信線として機能する。

（濃度予測部）
次に、図３を用いて、プリンタコントローラ内での予測濃度算出部について説明する。

画像形成装置が備えるセンサ２００、タイマー２０１、カウンター２０２からの各種信号値、及び、画像形成条件２０３が、プリンタコントローラ内の予測濃度算出部３０７に入力される。この時、予測濃度算出部内の入力信号値処理部３２０に信号値が入力される。この入力信号値処理部は、基本となる信号値を記憶しておく信号値記憶部３２１と、入力された信号値と信号値記憶部３２１に記憶されている信号値との差分を算出する、差分算出部３２２とからなる。なお、画像形成条件２０３は、例えば、現在の露光強度ＬＰＷ、帯電バイアスＶｄである。

センサ２００は、画像形成装置１００が設置されている環境や画像形成装置１００の内部環境を示す環境情報（例：温度や湿度、絶対水分量）を検知するセンサである。タイマー２０１は、画像形成装置１００による画像形成が終了すると計時を開始することで、画像形成装置１００が画像を形成していない時間（放置時間）を計時する。カウンター２０２は、現像装置４にトナーが補給された回数をカウントするカウンターである。画像形成装置１００は、不図示の補給機構を有している。補給機構は１回の補給動作において現像装置４００へ補給するトナーの量が予め決まっている。従って、プリンタコントローラ３００は、カウンター２０２のカウント値から現像装置４００へのトナーの補給量を予測する。

入力信号値処理部から処理された信号値は、濃度予測部３３０に入力される。濃度予測部は、基本となる濃度を記憶しておく濃度記憶部３３１と、入力信号処理部からの入力値から、濃度を予測する予測関数部３３２とからなる。予測関数部は、入力値から基本となる濃度からの濃度変化量を算出する画像濃度予測モデルを有し、ここで算出された濃度変化量と、濃度記憶部に記憶されている基本濃度とを足し合わせて、現在の予測濃度を算出する。なお、画像濃度予測モデルについては後述する。また、基本となる信号値の取得、基本となる濃度の取得についても後述する。

算出された予測濃度は、階調補正テーブル生成部３０８に入力され、階調補正部３１６に入力するためのγＬＵＴを作成する。なお、階調補正方法については後述する。

（キャリブレーションのフローチャート）
図４はプリンタコントローラ３００が実行する自動階調補正を示すフローチャートである。プリンタコントローラ３００は、例えば、ユーザーが操作パネル２１８から自動階調補正の実行指示を入力した場合に、プログラムＲＯＭ３０４に格納された自動階調補正のプログラムに基づいて以下の処理を実行する。

自動階調補正が実行された場合、プリンタコントローラ３００は、まず、電位制御を実行する（Ｓ２０１）。電位制御とは、帯電バイアスＶｄ、及び現像バイアスＶｄｃを決定する処理である。ステップＳ２０１において、プリンタコントローラ３００は、環境センサにより取得された環境情報（例：温度や湿度、絶対水分量）に応じて帯電バイアスＶｄ、及び現像バイアスＶｄｃを決定する。電位制御は周知技術であるので、その詳細な説明は省略される。

次に、プリンタコントローラ３００は、ステップＳ２０１における電位制御で決定した帯電バイアスＶｄと、現像バイアスＶｄｃとを用いてトナーの最大載り量を調整するためのパッチ画像をシートＰに形成する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２において、帯電バイアスＶｄ、及び現像バイアスＶｄｃが決定された画像形成装置１００は、最大載り量を調整するために図５のような色毎に５つのパッチ画像（（１）〜（５））を形成する。なお、パッチ画像の数は、５つに限定されるものではない。５つのパッチ画像を形成するための露光強度は、左から順にＬＰＷ１、ＬＰＷ２、ＬＰＷ３、ＬＰＷ４、ＬＰＷ５である。露光強度は以下のような関係となっている。ＬＰＷ１＜ＬＰＷ２＜ＬＰＷ３＜ＬＰＷ４＜ＬＰＷ５。

パッチ画像はユーザーによってリーダー部Ａの原稿台ガラス１０２に載せられ、リーダー部Ａによってパッチ画像の濃度が検出される（Ｓ２０３）。このとき、プリンタコントローラ３００は、リーダー部Ａから出力されたパッチ画像の読取データを変換テーブルに基づいて濃度値へ変換する。図６は、各パッチ画像の濃度値とＬＰＷの関係を示す図である。最大濃度条件決定部３０６は、検出された濃度値を目標とする濃度ターゲット値（以下、「最大載り量ターゲット濃度値」ともいう）となるように露光強度ＬＰＷを決定する。

プリンタコントローラ３００は、最大載り量の調整が終了すると、次に階調特性の補正を行う。ここでは、先に決定した帯電バイアスＶｄ、現像バイアスＶｄｃ、及び露光強度ＬＰＷを用いて、各色６４階調のパッチ画像をシートＰに形成する（Ｓ２０４）。なお、パッチ画像の階調数についてはこれに限定されるものではない。

出力されたパッチ画像はユーザーによってリーダー部Ａの原稿台ガラス１０２に載置され、リーダー部Ａによってパッチ画像の濃度が検出される（Ｓ２０５）。このとき、プリンタコントローラ３００は、リーダー部Ａから出力されたパッチ画像の読取データを変換テーブルに基づいて濃度値へ変換する。階調補正テーブル生成部３０８は、６４階調のパッチ画像から得られた濃度に基づいてエンジンγ特性を求める。そして、階調補正テーブル生成部３０８は、エンジンγ特性が理想的な階調特性となるように、画像データの画像信号値を変換するための階調補正テーブルを生成する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６において、階調補正テーブル生成部３０８は、図７に示すように、階調ターゲットに対して一致するようにエンジンγ特性に逆変換処理を行って階調補正テーブルを作成する。これによって、シートＰに形成される出力画像の濃度が目標濃度に補正される。

次いで、プリンタコントローラ３００は基本濃度を記憶する。プリンタコントローラ３００は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫを制御して各色１０階調のパターン画像を形成する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０７において、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫはステップＳ２０１において決定された帯電バイアスＶｄ、及び現像バイアスＶｄｃと、ステップＳ２０３において決定された露光強度ＬＰＷに基づいて制御される。そして、プリンタコントローラ３００は、パッチ検センサ４００を制御して各パターン画像を測定し（Ｓ２０８）、各パターン画像の濃度値を濃度記憶部３３１に保存する（Ｓ２０９）。ステップＳ２０９において濃度記憶部３３１に記憶された濃度値は基本濃度値である。

なお、画像濃度予測モデルは中間転写ベルト６上のパターン画像の濃度の変化を予測するモデルとしたので、基本濃度値は中間転写ベルト６上で測定された濃度値と保存した。しかしながら、例えばシートＰ上のパッチ画像の濃度の変化を予測するモデルであれば、基本濃度値はシートＰ上のパッチ画像の濃度として保存すればよい。

次に、プリンタコントローラ３００は、自動階調補正を行った際のセンサ２００の値、タイマー２０１の値、カウンター２０２の値、帯電バイアスＶｄ、現像バイアスＶｄｃ、及び露光強度ＬＰＷを、信号値記憶部３２１に保存する（Ｓ２１０）。ステップＳ２１０において信号値記憶部３２１に記憶されたセンサ２００の値、タイマー２０１の値、カウンター２０２の値、帯電バイアスＶｄ、現像バイアスＶｄｃ、及び露光強度ＬＰＷは基本信号値である。

階調補正テーブルが作成されたときから時間が経過するにつれて温度、及び湿度は変化する。そして、プリンタコントローラ３００は、予め記憶された環境テーブルを参照し、帯電バイアスＶｄ、現像バイアスＶｄｃ、露光強度ＬＰＷをセンサ２００の検知結果に基づいて更新する。しかしながら、帯電バイアスＶｄ、現像バイアスＶｄｃ、露光強度ＬＰＷが更新されても、出力画像の最大濃度が目標最大濃度となるだけで、出力画像の階調特性が理想的な階調特性から乖離してしまう可能性があった。つまり、環境の変化に応じて階調補正テーブルも修正する必要がある。そこで、本実施形態の画像形成装置１００は、パターン画像を形成せずに、パターン画像の濃度を予測して階調補正テーブルを修正する。例えば、電源ＯＮ時、スリープ復帰時、環境変動時、予め設定された任意のタイミングで予測濃度値を取得し、予測濃度値に基づいて階調補正テーブル（合成補正ＬＵＴ）を作成する。以下、階調補正テーブル（合成補正ＬＵＴ）の作成方法を、図８、図９、図１０及び図１１を用いて説明する。

図８は合成補正ＬＵＴ作成のフローチャート図である。

まず、予測濃度算出部３０７は、各色１０階調のパターン画像の予測濃度値を算出する（Ｓ３０１）。次に、階調補正テーブル生成部３０８は、１０階調のパターン画像の予測濃度値に基づいて濃度カーブ（破線）を作成する（Ｓ３０２）。階調補正テーブル生成部３０８は、この予測濃度値の濃度カーブを初期濃度カーブに補正するために逆変換を行い、図１０の長破線で示すような修正用テーブル（予測時ＬＵＴ）を作成する（Ｓ３０３）。そして、階調補正テーブル生成部３０８は、修正用テーブル（予測時ＬＵＴ）と、自動階調補正において生成された階調補正テーブル（初期補正ＬＵＴ）を掛け合わせて図１１の長２点鎖線に示すような階調補正テーブル（合成補正ＬＵＴ）を生成（Ｓ３０４）する。なお、濃度カーブの作成方法は、１０点を結ぶような近似式を用いる等、一般的に使用される近似方法で構わない。

次に、図８のステップＳ３０１に示す予測濃度値の算出処理を、図１２を用いて説明する。なお、基本信号値は自動階調補正が実行されたときに信号値記憶部３２１に記憶されたセンサ２００の値、タイマー２０１の値、カウンター２０２の値、帯電バイアスＶｄ、現像バイアスＶｄｃ、及び露光強度ＬＰＷである。また、基本濃度は自動階調補正が実行されたときに濃度記憶部３３１に記憶された各色１０階調のパターン画像の濃度値である。

画像形成装置１００が画像形成可能な状態へ復帰すると、予測濃度算出部３０７は、センサ２００、タイマー２０１、カウンター２０２から、環境情報、放置時間、トナー補給回数の情報と、画像形成条件の情報とを取得する（Ｓ４０１）。次に、予測濃度算出部３０７は、ステップＳ４０１において取得した信号値と基本信号値との差分を算出する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２において、予測濃度算出部３０７は、環境情報の変化量、画像形成条件の変更量を求める。ここで、基準となる画像形成条件は、自動階調補正において決定された画像形成条件に対応する。そして、画像形成条件の変更量は、自動階調補正において決定された帯電バイアスＶｄに対する現在の帯電バイアスＶｄの変更量、自動階調補正において決定された露光強度ＬＰＷに対する現在の露光強度ＬＰＷの変更量を含む。そして、予測濃度算出部３０７は、ステップＳ４０２において算出された差分値、放置時間、トナー補給回数を画像濃度予測モデル式に代入し（Ｓ４０３）、基本濃度からの変動量を予測する（Ｓ４０４）。予測濃度算出部３０７は、予測変動量と基本濃度値とを合算して現時点での予測濃度値を算出する（Ｓ４０５）。

ここで、画像濃度予測モデルは、画像の濃度変動に相関のある情報を入力情報とし、画像濃度情報を出力情報として、実験によって求めている。入力情報とは、画像形成装置の電源投入直後や復帰直後にセンサ２００から入手できる環境情報、タイマー２０１から入手できる放置時間、カウンター２０２から入手できるトナー補給回数や空回転回数、画像形成条件２０３である。ここで、電源投入直後の入力情報としての画像形成条件２０３とは、画像形成装置１００の電源が切られる前の画像形成条件である。また、復帰直後の入力情報としての画像形成条件２０３とは、画像形成装置が放置される前の画像形成条件である。

（画像形成条件と濃度変動の関係）
ここで、画像形成条件が変更になった場合に、環境の変化に対する濃度の変化量が変化することについて説明する。図１３は、感光ドラム（感光体）の電位減衰特性を示した図である。縦軸に感光体上の表面電位、横軸に露光強度を示している。感光体が露光されることによって、感光体の表面電位の絶対値は減衰する。また、図中破線、実線、一点鎖線は感光体の表面電位をそれぞれ８５０Ｖ、６００Ｖ、４５０Ｖにした時の露光に対する電位減衰特性を示している。図からわかるように、感光体の露光に対する電位減衰特性は、非線形な関係となっている。

ここで、画像形成条件を変更する場合の一例として、感光体の表面電位を６００Ｖに設定し、ＬＰＷを９６レベル（６０Ｈ）（図１３中Ａ点）から１２８レベル（８０Ｈ）（図１３中Ｂ点）に変更する場合について説明する。なお、前記ＬＰＷレベルは、最大を２５６レベルとして規格化して扱ったものである。

まず、感光体表面電位を６００Ｖに帯電させて、ＬＰＷが９６レベルの露光を行う場合、潜像のコントラストは図１３中の潜像ＶｃｏｎｔＡを使用することになる。

一方、ＬＰＷが９６レベルから１２８レベルに変更になると、潜像コントラスト（露光部と非露光部との電位差）は図１３中の潜像ＶｃｏｎｔＢになる。

図１４は使用するＬＰＷレベルに対して電位減衰特性を規格化したものである。ＬＰＷレベルを上げると、電位減衰特性のより傾きが小さい領域までを使用することになるため、ＬＰＷレベルが小さいものよりもより下凸の大きな特性を持つことになる。この時、ある中間調レベルＸの潜像コントラストを考えた場合、ＬＰＷレベルを上げたほうが潜像のコントラストが大きくなることが分かる。

図１５はＬＰＷレベル９６とＬＰＷレベル１２８における、画像信号値に対する濃度の関係を示している。ＬＰＷレベルを上げたほうがコントラストが大きいために、中間調濃度が大きくなっていることが分かる。

すなわち、ＬＰＷレベルを９６から１２８に変更することにより、潜像コントラストの変化に対する濃度の変化量が異なることになる。これは、使用するＬＰＷに応じて、図１３の電位減衰特性の使用する領域が変化するためである。図１３に示すように電位減衰特性は設定する暗部電位（ＬＰＷ０における電位）に応じても変わるため、ＬＰＷを変化させた場合のみならず、帯電バイアスＶｄによっても同じように濃度変化量が変化する。

従って、画像形成条件に応じた濃度変動量のモデルを使用する必要がある。

（画像形成条件変動時の予測精度効果検証）
本実施例においては、センサ２００、タイマー２０１、カウンター２０２から取得される各パラメータと、１０階調のトナーパッチの中間転写体上で検出した濃度との間での相関を示す予測濃度モデルを用いている。パラメータとしては、現像装置４の温度、現像装置４の湿度、放置時間、トナー補給量などである。しかしながら、パラメータは本実施例に限定されず、現像装置４に蓄積された現像剤のトナー濃度、現像装置４の水分量、機内環境温度、機内環境湿度、機内環境水分量、機外環境温度、機外環境湿度、機外環境水分量、積算画像出力枚数などであってもよい。なお、トナー濃度とは、現像剤に対するトナーの割合である。

本実施例においては、上記条件のうち、画像形成条件としてＶｄ、ＬＰＷ、環境変動値として、現像装置４のトナー濃度、機内環境温度を用いて濃度値との間の相関を示す予測濃度モデルを作成した。また、比較例として、画像形成条件を含まないモデルとして、現像装置４内のトナー濃度、機内環境温度、機外環境温度、積算トナー補給量を用いたモデルを作成した。

図１６、及び図１７は、本実施例にて説明した方法で取得した測定データの一例である。図１６は環境条件、及び画像形成条件でのデータである。図１７は画像濃度のデータである。この測定データを同定用データと検証用データとにわける。また、図１８、及び図１９は、環境変動と画像濃度変動のデータである。

図２０は、図１６、及び図１７のデータに基づいてカーブフィットを行ったときの結果で、同定用データを用いて演算した予測誤差の二乗和と、検証用データを用いて演算した予測誤差の二乗和との総和である。また、カーブフィットの際に算出された入力値に係る係数は、図２１に示す。

図２０からわかるように、本実施例のように、画像形成装置の環境変動と￥画像形成装置の画像形成条件変動がある場合は、画像形成条件を含めた予測濃度モデルを作成する方が、より予測誤差が小さくなることが分かる。これは前述したように、濃度の変化は、環境変動による濃度変動とは別に、各々の画像形成条件における濃度変動への感度変化が合わさって発生するためである。

図２２に、本実施例で作成した濃度予測モデルを用いた時の、予測濃度の変化の一例を示す。図２２中点線は実測の濃度データ、実線は本実施例中で画像形成条件を組み込んだ濃度予測モデルを用いて予測した予測濃度、長破線は比較例として画像形成条件を組み込まずに作成した濃度予測モデルを用いて予測した予測濃度である。なお、図２２の横軸は、図１６、及び図１７の濃度測定データにおいて、一日の中での濃度変動をサンプル取得順に表記してある。

図２２からもわかるように、本実施例で説明したように画像形成条件を濃度予測モデルに組み込むことによって、より実測濃度に近づき、予測精度が向上することが分かる。

ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ 画像形成部
２００ センサ
３０８ 階調補正テーブル生成部
３１６ 階調補正部

Claims (20)

1. 階調補正条件に基づいて画像データに画像処理を実行する画像処理手段と、
   前記画像処理手段により画像処理が実行された画像データに基づいて画像を形成する画像形成手段と、
   環境情報を検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知された前記環境情報に基づいて画像形成条件を更新する更新手段と、
   前記更新手段により更新された前記画像形成条件に基づいて前記階調補正条件を補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記画像形成手段が画像を形成できない第１の状態から、前記画像形成手段が画像を形成できる第２の状態へ切り替わった場合に、前記更新手段により更新された前記画像形成条件に基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補正手段は、前記更新手段により更新された前記画像形成条件の変更量に基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記検知手段により検知された前記環境情報と前記更新手段により更新された前記画像形成条件とに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、前記更新手段により更新された前記画像形成条件に基づいて前記画像形成手段により形成される異なる階調の画像の濃度を決定し、前記決定された濃度に基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 基準となる画像形成条件を記憶する記憶手段をさらに有し、
   前記補正手段は、前記基準となる画像形成条件と前記更新手段により更新された前記画像形成条件とに基づいて前記変更量を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記補正手段は、前記検知手段により検知された前記環境情報と前記変更量とに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記補正手段は、前記検知手段により検知された前記環境情報と前記変更量とに基づいて前記画像形成手段により形成される異なる階調の濃度を決定し、前記決定された濃度に基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 原稿を読み取る読取手段と、
   前記画像形成手段を制御してシートにパッチ画像を形成させ、前記読取手段から出力された前記パッチ画像の読取データに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、をさらに有し、
   前記基準となる画像形成条件は、前記生成手段により前記階調補正条件が生成されたときの画像形成条件に対応することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
10. 前記生成手段は、前記画像形成手段を制御してシートに他のパッチ画像を形成させ、前記読取手段から出力された前記他のパッチ画像の読取データに基づいて前記基準となる画像形成条件を決定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成手段は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、静電潜像を形成するために前記帯電された感光体を露光する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを含み、
    前記画像形成条件は、前記帯電手段の帯電バイアスに対応することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. 原稿を読み取る読取手段と、
    前記画像形成手段を制御してシートにパッチ画像を形成させ、前記読取手段から出力された前記パッチ画像の読取データに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、をさらに有し、
    前記補正手段は、前記生成手段が前記階調補正条件を生成したときの帯電バイアスと前記更新手段により更新された帯電バイアスとに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記画像形成手段は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、静電潜像を形成するために前記帯電された感光体を露光する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを含み、
    前記画像形成条件は、前記露光手段の露光強度に対応することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
14. 原稿を読み取る読取手段と、
    前記画像形成手段を制御してシートにパッチ画像を形成させ、前記読取手段から出力された前記パッチ画像の読取データに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、をさらに有し、
    前記補正手段は、前記生成手段が前記階調補正条件を生成したときの露光強度と前記更新手段により更新された露光強度とに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記画像形成手段は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、静電潜像を形成するために前記帯電された感光体を露光する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを含み、
    前記画像形成条件は、前記帯電手段の帯電バイアスと前記露光手段の露光強度とを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
16. 原稿を読み取る読取手段と、
    前記画像形成手段を制御してシートにパッチ画像を形成させ、前記読取手段から出力された前記パッチ画像の読取データに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、をさらに有し、
    前記補正手段は、前記生成手段が前記階調補正条件を生成したときの帯電バイアス及び露光強度と、前記更新手段により更新された帯電バイアス及び露光強度と、に基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記画像形成手段は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、静電潜像を形成するために前記帯電された感光体を露光する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像する現像手段とを含み、
    前記現像手段に蓄積された前記現像剤を検知する他の検知手段をさらに有し、
    前記補正手段は、前記他の検知手段による検知結果と、前記更新手段により更新された前記画像形成条件とに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
18. 前記他の検知手段による基準となる検知結果を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記補正手段は、前記他の検知手段による検知結果と前記基準となる検知結果と前記更新手段により更新された前記画像形成条件とに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 原稿を読み取る読取手段と、
    前記画像形成手段を制御してシートにパッチ画像を形成させ、前記読取手段から出力された前記パッチ画像の読取データに基づいて前記階調補正条件を生成する生成手段と、をさらに有し、
    前記基準となる検知結果は、前記生成手段により前記階調補正条件が生成されたときの前記他の検知手段の検知結果に対応することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
20. 前記補正手段は、前記画像形成手段が画像を形成していない放置時間と、前記更新手段により更新された前記画像形成条件とに基づいて前記階調補正条件を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。