JP2019074604A

JP2019074604A - 画像形成装置

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Publication number: JP2019074604A
Application number: JP2017199609A
Authority: JP
Inventors: 太一竹村; Taichi Takemura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: JP7146380B2

Abstract

【課題】濃度予測制御の予測精度の低下を抑制する。【解決手段】センサ２００の検出値と基準濃度とに基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置は以下を備える。プリンタコントローラ３００と、シートＰに形成されたパターン画像を読み取るリーダＡと、中間転写ベルト６に形成されたパッチ画像を測定する画像濃度センサ４００。プリンタコントローラ３００は、リーダＡによるパターン画像の読取結果に基づいて画像形成条件が生成された場合、パッチ画像を画像濃度センサ４００によって測定して基準濃度を取得する。そして、プリンタコントローラ３００は、他のタイミングにおいても、パッチ画像を画像濃度センサ４００によって測定して基準濃度を更新する。【選択図】図１３

Description

本発明は、出力画像の濃度を予測する濃度予測制御に関する。

電子写真技術を活用した画像形成装置は、装置が設置される環境の変化や、各部材の劣化などが原因となって出力画像の濃度が目標濃度とならない可能性がある。そこで、画像形成装置は、出力画像の濃度を目標濃度に制御するため、測定用画像を形成し、測定用画像の測定結果に基づいて画像形成条件を補正している。

しかしながら、画像形成装置は、出力画像の形成を中断して測定用画像を形成すると、生産性が低下してしまう。そこで、近年の画像形成装置には、画像形成装置に設けられたセンサの検出値から出力画像の濃度を補正するものがある（特許文献１）。このような画像形成装置は、予めモデル式が設計されており、センサの検出値からモデル式に基づいて、画像形成条件を補正している。

特開２０１０−１０２３１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、大量に画像を形成したり、現像剤の消費量が極端に少なかったり過剰に多い場合、濃度予測制御の予測精度が低下する可能性があった。

そこで、本発明の目的は、出力画像の濃度の予測精度が低下することを抑制することにある。

上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段に設けられたセンサと、前記センサから出力された検出値と基準濃度とに基づいて画像形成条件を決定する決定手段と、測定用画像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された前記測定用画像を測定する第１測定手段と、前記第１測定手段の測定結果に基づいて前記基準濃度を取得する取得手段と、前記シートに形成されたパターン画像を測定する第２測定手段と、前記画像形成手段によって前記シートに前記パターン画像を形成させ、前記第２測定手段によって前記パターン画像を測定させ、前記第２測定手段による前記パターン画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を生成する生成手段と、を有し、前記取得手段は、前記画像形成手段が前記シートに前記パターン画像を形成する場合、前記画像形成手段によって前記像担持体に第１測定用画像を形成させ、前記第１測定手段によって前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記基準濃度を取得し、前記取得手段は、前記画像形成手段によって前記像担持体に第２測定用画像を形成させ、前記第１測定手段によって前記第２測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第２測定用画像の測定結果に基づいて前記基準濃度を取得することを特徴とする。

本発明によれば、濃度予測制御の予測精度の低下を抑制できる。

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機能ブロック図自動階調補正のフローチャート図パターン画像１の模式図パターン画像２の模式図階調補正テーブルの生成方法の説明図中間転写ベルト上に形成されたパッチ画像の模式図予測補正ＬＵＴの作成処理のフローチャート図画像信号値と濃度変動量との対応関係を示す図濃度特性（階調特性）を示す図初期補正ＬＵＴと予測補正ＬＵＴとを示す図基準濃度と基本信号値の更新処理のフローチャート図モデル係数の一例を示す表ＵＩ画面の概略図

図１は画像形成装置１００の概略断面図である。画像形成装置１００は、リーダＡ、プリンタ１０１、操作パネル２０を備える。さらに、画像形成装置１００は、プリンタコントローラ３００（図２）、及び画像処理部１１０（図２）も備える。

プリンタ１０１はシートＰに画像を形成する。プリンタ１０１は、異なる色の画像を形成する画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫと、画像をシートＰに定着する定着器１１とを備える。本実施形態のプリンタ１０１は、さらに、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫと、定着器１１とを制御するためのＣＰＵ１２０（図２）を備える。

画像形成部ＰＹはイエローの画像を形成し、画像形成部ＰＹはマゼンタの画像を形成し、画像形成部ＰＣはシアンの画像を形成し、画像形成部ＰＫはブラックの画像を形成する。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに収容された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、実質的に同一の構成である。以下では、特に区別しない場合、添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。

感光ドラム１は、アルミニウムシリンダの外周面に感光層（感光体）が形成された感光体である。感光ドラム１は、所定の速度で矢印Ｒ１方向に回転駆動される。帯電器２は感光ドラム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である。帯電器２は、電源ユニット（不図示）からワイヤに帯電電圧が印加され、電源ユニット（不図示）グリッド部材にグリッドバイアスが印加される。

露光部３は帯電した感光ドラム１の表面を露光する。これによって、感光ドラム１の表面には静電潜像が形成される。現像器４は、トナーとキャリアとを含む現像剤を蓄積する。露光部３は、例えば、光源と回転多面鏡とを備えるレーザスキャナ、又は、複数のＬＥＤがライン状に並んだレーザスキャナである。

現像器４は、現像剤を担持して感光ドラム１へトナーを供給する現像スリーブ、現像器４に蓄積された現像剤を撹拌するために回転する回転部材、及び現像器へ現像剤を補給する補給機構を備える。現像スリーブには不図示の電源ユニットから現像バイアスが供給される。現像器４は、現像スリーブと感光ドラム１との電位差によって現像スリーブに担持された現像剤を感光ドラム１に付着させる。これによって、感光ドラム１に形成された静電潜像は顕像化される。また、現像器４は、当該現像器４に蓄積された現像剤のトナー濃度を検知するインダクタンスセンサ２００を備える。ここで、トナー濃度とは、現像剤の量に対するトナーの量の比率を示すパラメータである。補給機構は現像剤を補給するために回転する補給スクリューを備える。

中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１、テンションローラ６２、及びローラ６３にかけ回されたベルトである。中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１が回転することによって、矢印Ｒ２方向へ移動する。また、一次転写ローラ７は、中間転写ベルト６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。一次転写ローラ７に転写電圧が印加されると、一次転写部Ｔ１において感光ドラム１に担持されたトナー像が中間転写ベルト６に転写される。これは、一次転写と呼ばれる。また、クリーニング装置６８は、中間転写ベルト６を摺擦するクリーニングブレードを有し、中間転写ベルト６から記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト６に残ったトナーを清掃する。

二次転写ローラ６４は、中間転写ベルト６に対してローラ６３の反対側に配置される。二次転写ローラ６４は、二次転写ローラ６４と中間転写ベルト６との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ６４に転写電圧が印加されることによって、中間転写ベルト６に担持されたトナー像が記録材Ｐへ転写される。これは、二次転写と呼ばれる。

画像濃度センサ４００は、中間転写ベルト６に担持された測定用画像を測定する。画像濃度センサ４００は、例えば、発光素子と受光素子とを有し、測定用画像からの反射光を測定する光学センサである。測定用画像のトナー付着量に応じて測定用画像からの反射光の強度又は光量が変化する。画像形成装置１００は、例えば、測定用画像からの反射光の強度と測定用画像の濃度との変換テーブルに基づいて、測定用画像の濃度を検出できる。

シートカセット６５はシートＰを収容する。シートカセット６５の周囲には環境センサ１９９が配置される。環境センサ１９９は環境情報を検知する。環境情報は、例えば、湿度（相対湿度）である。なお、環境情報は相対湿度に限られず、環境情報は温度であってもよく、あるいは、温度と相対湿度の両方であってもよい。また、環境情報は絶対湿度であってもよい。

給送ローラ６６は、シートカセット６５から１枚ずつシートＰを分離し、シートＰを搬送する。レジストレーションローラ６７は、給送ローラ６６によって搬送されたシートＰが二次転写部Ｔ２に到達するタイミングを制御するために、シートＰを搬送しながらシートＰの送り出しタイミングを調整する。

定着器１１はローラ対とヒータとを有する。定着器１１はシートＰがローラ対のニップ部を通過している間にヒータによってシートＰを加熱する。これによって、シートＰ上のトナー像が溶融し、シートＰに定着される。排出トレイ１０９には定着器１１を通過したシートＰが排出される。給送ローラ６６、レジストレーションローラ６７、定着器１１は、シートを搬送するための搬送経路を形成する。

リーダＡは、原稿台１０２、光源１０３、レンズ１０４、ミラー１０５、ＣＣＤセンサ１０８を備える。光源１０３、レンズ１０４、及びミラー１０５は所定方向へ移動するキャリッジを構成する。

原稿Ｇの読取動作について以下に説明する。ユーザは原稿台１０２に原稿Ｇを載置し、操作パネル２０から読取指示を入力する。読取指示が入力された場合、光源１０３が発光しながらキャリッジが所定方向へ移動する。原稿Ｇからの反射光は、レンズ１０４、ミラー１０５を介してＣＣＤセンサ１０８に結像される。そして、ＣＣＤセンサ１０８が原稿Ｇの読取データをプリンタコントローラ３００（図２）へ転送する。テストチャートの読取動作も同様である。

操作パネル２０は液晶ディスプレイ２１８を有している。ユーザは、操作パネル２０を介して画像の印刷枚数や片面印刷か両面印刷かの指定等の印刷情報を入力できる。プリンタ１０１は、操作パネル部２０から入力された印刷情報に基づいて画像形成処理を行う。また、ユーザは、操作パネル２０を介してリーダＡを制御できる。また、ユーザは、操作パネル２０を介してプリンタＢのキャリブレーションを実行できる。

次に、プリンタ１０１がシートＰに画像を形成する画像形成処理について説明する。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫは画像データに基づき順次画像を形成する。そして、一次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、及び７Ｋが、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫによって形成されたトナー像を、中間転写ベルト６において重なるように転写する。これによって、中間転写ベルト６にはフルカラーのトナー像が形成される。

一方、給送ローラ６６は、シートカセット６５に収容されたシートＰをレジストレーションローラ６７へ向けて搬送する。レジストレーションローラ６７は、中間転写ベルト６に形成されたトナー像が二次転写部Ｔ２に到達するタイミングにシートＰが二次転写部Ｔ２に到達するタイミングが合うように、シートＰを搬送する。そして、二次転写ローラ６４は、中間転写ベルト６上のトナー像をシートＰに転写する。不図示の搬送ローラはトナー像が転写されたシートＰを定着器１１へ搬送する。シートＰが定着器１１を通過する際、定着器１１は熱と圧力とによってシートＰに転写されたトナー像をシートＰに定着する。そして、トナー像が定着されたシートＰは排出トレイ１０９へ排出される。

図２は、画像形成装置１００の制御ブロック図である。画像形成装置１００は、プリンタコントローラ３００、プログラムＲＯＭ３０４、ＲＡＭ３０９、画像処理部１１０を備える。プリンタコントローラ３００のＣＰＵ３１３は、画像形成装置１００を統括的に制御するプロセッサである。プログラムＲＯＭ３０４は、ＣＰＵ３１３が実行する各種の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。画像処理部１１０は画像データに画像処理を実行するためのＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）である。

画像処理部１１０は、ＲＩＰ（ＲａｓｔｅｒＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）３１４、色処理部３１５、階調補正部３１６、中間調処理部３１７を有する。ＲＩＰ３１４は、画像データをビットマップ形式の画像データに変換する。色処理部３１５は、入力された画像データの色情報をプリンタ１０１に適した色情報へ変換する。色処理部３１５は、例えば、レッド、グリーン、及びブルーの画像データをイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの画像データへ変換する。

階調補正部３１６は、プリンタ１０１によって形成される画像の階調特性（濃度特性とも呼ばれる）を、理想的な階調特性に補正するため、画像データに含まれる画像信号値を変換する。階調補正部３１６は、例えば、入力画像信号値と出力画像信号値との対応関係を示す階調補正テーブル（γＬＵＴと称す。）を参照して、画像データに含まれる画像信号値を変換する。階調補正テーブルは、出力画像の階調特性を理想的な階調特性に補正するための階調補正条件である。階調補正テーブル（γＬＵＴ）は１次元の変換テーブルである。階調補正テーブル（γＬＵＴ）は色毎に不図示のメモリに記憶されている。なお、階調補正部３１６は、階調補正テーブルに限られず、例えば、変換式に基づいて画像信号値を変換する構成としてもよい。中間調処理部３１７は、プリンタ１０１に入力される画像データを生成するため、画像データにディザ処理を施す。

プリンタ１０１は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫと、定着器１１とを備える。ＣＰＵ１２０は画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、及びＰＫと、定着器１１とを制御するプロセッサである。ＣＰＵ１２０は、ＣＰＵ３１３から入力される印刷コマンドに従ってプリンタ１０１を制御する。プリンタ１０１は、リーダＡから転送された画像データに基づいて画像を形成したり、不図示のサーバ又はＰＣから転送された画像データに基づいて画像を形成する。さらに、プリンタ１０１は、後述の画像形成条件を制御するため、測定用画像データ（測定用画像信号値）に基づいてパッチ画像（図８）を形成したり、パターン画像データ（パターン画像信号値）に基づいてパターン画像（図５、及び図６）を形成する。パッチ画像は画像濃度センサ４００により測定される測定用画像である。一方、パターン画像はシートＰに形成される測定用画像である。

プリンタコントローラ３００は、最大濃度条件決定部３０６、予測濃度算出部３０７、階調補正テーブル生成部３０８を有する。最大濃度条件決定部３０６はプリンタ１０１により形成される画像の最大濃度を調整するための画像形成条件を決定する。プリンタ１０１により形成される画像の最大濃度を調整するための画像形成条件は、例えば、露光部３が感光ドラム１を露光する光の強度（露光強度）である。

なお、最大濃度を調整するための画像形成条件は、帯電器２が感光ドラム１を帯電するための帯電電圧やグリッドバイアスであってもよい。あるいは、最大濃度を調整するための画像形成条件は、現像器４の現像スリーブに印加される現像バイアスであってもよい。

予測濃度算出部３０７は図３に基づいて後述する。階調補正テーブル生成部３０８は、プリンタ１０１により形成される画像の階調特性を理想的な階調特性に調整するための画像形成条件を生成する。プリンタ１０１により形成される画像の階調特性を理想的な階調特性に調整するための画像形成条件は、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（γＬＵＴ）である。

リーダＡ、環境センサ１９９、インダクタンスセンサ２００、操作パネル２０は図１において説明しているので、ここでの説明は省略される。また、タイマ２０１は、プリンタ１０１の各ユニットが駆動している時間を計測する。タイマ２０１は、例えば、プリンタ１０１が画像を形成していない放置時間を計測する。ここで、放置時間は、例えば、現像器４の現像スクリューが回転していない時間であってもよい。カウンタ２０２は、補給機構の補給スクリューの回転回数を計測する。補給スクリューの回転回数は補給回数に相当する。補給スクリューが１回転することで現像器４へ供給されるトナーの量は予め決まっている。つまり、カウンタ２０２は、現像器４へ補給されるトナーの量を計測すると言い換えることができる。あるいは、カウンタ２０２は、回転部材の回転回数を計測する構成としてもよい。回転部材の回転回数に応じて現像器４に蓄積されたトナーが摩擦帯電される。つまり、回転部材の回転回数はトナーの帯電量を予測するためのパラメータである。

本実施形態のプリンタコントローラ３００は、プリンタ１０１により形成される出力画像の濃度を予測する予測濃度算出部３０７を有する。本実施形態の予測濃度算出部３０７は、環境センサ１９９の検出値、及びインダクタンスセンサ２００の検出値に基づいて、基準濃度からの濃度変動量を予測し、出力画像の予測濃度を求める。そして、階調補正テーブル生成部３０８は、予測濃度算出部３０７により予測された濃度（予測濃度）に基づいて、階調補正テーブルを調整する。

プリンタコントローラ３００は、測定用画像を形成することなく、予測濃度算出部３０７により予測された濃度に基づいて画像形成条件を制御する。つまり、本実施形態のプリンタコントローラ３００は、画像形成装置１００の主電源がＯＮされた場合に、測定用画像を形成することなく出力画像の濃度を予測して画像形成条件を制御するので、出力画像が形成されるまでのダウンタイムを短縮できる。また、本実施形態のプリンタコントローラ３００は、画像形成装置１００がスリープモードからスタンバイモードへモードを移行した場合にも、同様に、出力画像が形成されるまでのダウンタイムを短縮できる。

図３は、図２に示した予測濃度算出部３０７の詳細を示す制御ブロック図である。予測濃度算出部３０７は、環境センサ１９９とインダクタンスセンサ２００とから取得した検出値と基準検出値との差を求め、予め記憶されているモデル式に基づいて前述の差から濃度変動量を算出する。そして、予測濃度算出部３０７は、予め記憶された基準濃度と濃度変動量とから出力画像の濃度を予測する。

予測濃度算出部３０７は、信号値記憶部３２１、及び差分算出部３２２を有する入力信号値処理部３２０と、濃度記憶部３３１、及び予測部３３２を有する濃度予測部３３０とを備える。入力信号値処理部３２０は、環境センサ１９９とインダクタンスセンサ２００との各々から出力される検出値が入力される。信号値記憶部３２１は、環境センサ１９９の基準検出値と、インダクタンスセンサ２００の基準検出値とを格納する。差分算出部３２２は、環境センサ１９９の検出値と環境センサ１９９の基準検出値との差分を算出する。濃度記憶部３３１は基準濃度を記憶する。予測部３３２は、画像濃度予測モデル式に基づいて、基準濃度に対する濃度変動量を算出し、濃度記憶部３３１に記憶された基準濃度と濃度変動量とに基づいて出力画像の濃度を予測する。

ここで、本実施形態の予測濃度算出部３０７は、例えば、１０個の画像信号値に対応する予測濃度を求める。１０個の画像信号値は、例えば、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、及び１００％とする。これは、例えば、画像信号値１０％に基づき形成される画像の濃度の変動量は、画像信号値９０％に基づき形成される画像の濃度の変動量と異なるためである。予測濃度算出部３０７は、複数の予測濃度を求めることによって、画像形成装置１００の階調特性を予測できる。そのため、本実施形態の予測濃度算出部３０７は画像濃度予測モデル式が１０個必要である。階調補正テーブル生成部３０８は、予測濃度算出部３０７により算出された１０個の予測濃度に基づいて階調補正テーブル（γＬＵＴ）を補正する。予測濃度から階調補正テーブル（γＬＵＴ）を補正する方法は、図９乃至図１２を用いて後述する。

また、本実施形態のモデル式はインダクタンスセンサ２００の検出値（トナー濃度）に係数を掛けた値と、環境センサ１９９の検出値（環境湿度）に係数を掛けた値との２つを入力値とする。画像信号値毎の係数を図１４に例示する。

次に、信号値記憶部３２１に記憶される基準検出値と、濃度記憶部３３１に記憶される基準濃度との取得方法について説明する。プリンタコントローラ３００は自動階調補正が実行された場合に基準検出値と基準濃度を取得する。自動階調補正とは、プリンタ１０１を用いてシートＰにパターン画像を形成し、リーダＡによってパターン画像を読み取った結果に基づいて画像形成条件を補正するキャリブレーションである。以下では画像形成装置１００が実行する自動階調補正を図４乃至図７に基づいて説明する。

図４は、自動階調補正のフローチャート図である。例えば、ユーザが操作パネル２０から自動階調補正の実行コマンドを入力すると、ＣＰＵ３１３はプログラムＲＯＭ３０４に記憶された自動階調補正の制御プログラムを実行する。

自動階調補正が実行されると、ＣＰＵ３１３は、プリンタ１０１を制御してシートＰにパターン画像１を形成する（Ｓ２０１）。ＣＰＵ３１３はパターン画像１に対応するパターン画像データをＣＰＵ１２０へ転送する。ＣＰＵ１２０は、パターン画像１に対応するパターン画像データに基づいてプリンタ１０１を制御してシートＰにパターン画像１を形成する。パターン画像１の模式図を図５に示す。パターン画像１は、色毎に１０個のパターン画像を含む。パターン画像１は、例えば、露光部３が感光ドラム１を露光する光の強度（露光強度）が異なる１０個のパターン画像を含む。以降、露光部３の露光強度をＬＰＷと称す。

ＣＰＵ３１３は、パターン画像１を読み取る（Ｓ２０２）。ユーザは、排出トレイ１０９に出力されたパターン画像１の形成されたシートＰを原稿台１０２へ載置し、操作パネル２０の読取ボタンを押す。リーダＡは読取動作を実行してパターン画像１の読取データをＣＰＵ３１３へ転送する。これによって、ＣＰＵ３１３は、リーダＡから出力されたパターン画像１の読取データを取得する。

ＣＰＵ３１３は、パターン画像１の読取データに基づいてＬＰＷを決定する（Ｓ２０３）。ステップＳ２０３において、最大濃度条件決定部３０６は、読取データから各パターン画像１の濃度を求め、色毎のパターン画像１の濃度を線形補間して濃度とＬＰＷとの対応関係を求め、目標濃度に対応するＬＰＷを決定する。最大濃度条件決定部３０６は目標濃度の画像を形成するためのＬＰＷを色毎に決定する。

次いで、ＣＰＵ３１３は、プリンタ１０１を制御してパターン画像２をシートＰに形成する（Ｓ２０４）。ＣＰＵ３１３はパターン画像２に対応するパターン画像データをＣＰＵ１２０へ転送する。ＣＰＵ１２０は、パターン画像２に対応するパターン画像データに基づいてプリンタ１０１を制御してシートＰにパターン画像２を形成する。このとき、ＣＰＵ１２０は、プリンタ１０１の画像形成条件を、ステップＳ２０３において決定されたＬＰＷに基づいて制御する。パターン画像２の模式図を図６に示す。パターン画像２は、色毎に６４階調のパターン画像を含む。つまり、パターン画像２に対応するパターン画像データは、色毎に６４個の画像信号値を含む。このとき、帯電電圧、グリッドバイアス、ＬＰＷ、現像バイアスは変更しない。なお、パターン画像２は、後述のパッチ画像１、及びパッチ画像２の画像信号値を含む。

ＣＰＵ３１３は、パターン画像２を読み取る（Ｓ２０５）。ユーザは、排出トレイ１０９に出力されたパターン画像２の形成されたシートＰを原稿台１０２へ載置し、操作パネル２０の読取ボタンを押す。リーダＡは読取動作を実行してパターン画像２の読取データをＣＰＵ３１３へ転送する。これによって、ＣＰＵ３１３は、リーダＡから出力されたパターン画像２の読取データを取得する。

ＣＰＵ３１３は、パターン画像２の読取データに基づいて階調補正テーブル（初期補正ＬＵＴ）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、読取データから各パターン画像２の濃度を求め、色毎のパターン画像２の濃度を線形補間してプリンタ１０１の階調特性を取得する。そして、階調補正テーブル生成部３０８は、図７に示すように、プリンタ１０１の階調特性（エンジンγ特性）が理想的な階調特性（階調ターゲット）となるように、画像信号値を変換するための初期補正ＬＵＴを生成する。これによって、プリンタ１０１によってシートＰに形成される画像の濃度は目標濃度に制御される。

次いで、ＣＰＵ３１３は基準濃度と基準信号値の取得を行う。ＣＰＵ３１３は、プリンタ１０１を制御してパッチ画像１を形成する（Ｓ２０７）。つまり、プリンタ１０１は、パターン画像２とパッチ画像１とを連続して形成する。ＣＰＵ３１３はパッチ画像１に対応する測定用画像データをＣＰＵ１２０へ転送する。ＣＰＵ１２０は、パッチ画像１に対応する測定用画像データに基づいてプリンタ１０１を制御して中間転写ベルト６にパッチ画像１を形成する。このとき、ＣＰＵ１２０は、プリンタ１０１の画像形成条件を、ステップＳ２０３において決定されたＬＰＷに基づいて制御する。パッチ画像１の模式図を図８に示す。パッチ画像１は、例えば、各色１０階調のパッチ画像を含む。パッチ画像１を形成するための画像信号値は、例えば、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、及び１００％とする。このとき、帯電電圧、グリッドバイアス、ＬＰＷ、現像バイアスは変更しない。

ＣＰＵ３１３は、画像濃度センサ４００によってパッチ画像１を測定する（Ｓ２０８）。ステップＳ２０８において、ＣＰＵ３１３は、画像濃度センサ４００の測定結果からパッチ画像１の濃度を求め、このパッチ画像１の濃度を基準濃度として濃度記憶部３３１に記憶する。濃度記憶部３３１には、１０個の画像信号値に対応する基準濃度が記憶される。なお、本実施形態の画像濃度予測モデル式は中間転写ベルト６上のパッチ濃度の濃度変動量を求めるための式なので、基準濃度は中間転写ベルト６上のパッチ画像の濃度としている。しかしながら、例えば、シートＰ上のパッチ濃度の濃度変動量を予測するモデル式とする場合には、プリンタ１０１がシートＰにパッチ画像１を形成し、シートＰ上のパッチ濃度の濃度を基準濃度として記憶すればよい。

ＣＰＵ３１３は、自動階調補正を実行した場合、環境センサ１９９から出力された検出値とインダクタンスセンサ２００から出力された検出値とを基準検出値として信号値記憶部３２１に記憶する（Ｓ２０９）。これによって、基準濃度と基準検出値とが取得される。そして、ＣＰＵ３１３は、自動階調補正の処理を終了する。

自動階調補正が実行されて初期補正ＬＵＴが生成された後、しばらくは出力画像の濃度が目標濃度に制御される。しかしながら、経過時間や環境（温度及び湿度）の変化が原因となって出力画像の濃度が変化してしまう。特に、画像形成装置１００がしばらく放置された後に画像を形成する場合には、出力画像の濃度が目標濃度から乖離してしまう可能性が高い。

そこで、本実施形態の画像形成装置１００は、予測濃度算出部３０７によって出力画像の濃度変動量を予測し、出力画像の濃度が目標濃度となるように階調補正テーブルを補正している。以下では、予測濃度から階調補正テーブル（γＬＵＴ）を補正する方法について図９乃至図１２を用いて説明する。

図９は、測定用画像を形成することなく、出力画像を目標濃度に補正するための予測補正ＬＵＴの作成処理のフローチャート図である。例えば、画像形成装置１００の主電源がＯＮされた直後に画像を形成する場合、ＣＰＵ３１３はプログラムＲＯＭ３０４に記憶された予測補正ＬＵＴの作成処理の制御プログラムを実行する。

予測補正ＬＵＴの作成処理が実行されると、ＣＰＵ３１３は環境センサ１９９の検出値とインダクタンスセンサ２００の検出値とを取得する（Ｓ１０１）。次に、差分算出部３２２は、信号値記憶部３２１に記憶された基準信号値とステップＳ１０１において取得された検出値との差分を算出する（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２において、差分算出部３２２は、環境センサ１９９の基準検出値と環境センサ１９９の検出値との差分、及び、インダクタンスセンサ２００の基準検出値とインダクタンスセンサ２００の検出値との差分を算出する。

予測部３３２は、ステップＳ１０２において算出された差分から画像濃度予測モデル式に基づいて濃度変動量を予測する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３において、予測部３３２は、１０個の画像信号値に対応する濃度変動量を予測する。図１０は濃度変動量を線形補間して求めた画像信号値と濃度変動量との対応関係を示す図である。以下では、濃度が低下したものと仮定して説明する。濃度予測部３３０は、予測部３３２により予測された濃度変動量と濃度記憶部３３１に記憶された基準濃度とを合算して予測濃度を算出し、予測濃度特性を作成する（Ｓ１０４）。図１１は、基準濃度の濃度特性（基準濃度特性）と予測濃度の濃度特性（予測濃度特性）とを比較した図である。基準濃度に対して予測濃度は全体的に低下している。

そして、階調補正テーブル生成部３０８は、ステップＳ１０４において作成された予測濃度特性が目標濃度特性（理想的な階調特性）となるように、予測補正ＬＵＴを生成する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５において、予測補正ＬＵＴの生成方法は、初期補正ＬＵＴの生成方法と同じである。図１２は、初期補正ＬＵＴと予測補正ＬＵＴとを示す図である。基準濃度に対して予測濃度が低下したので、予測補正ＬＵＴは初期補正ＬＵＴよりも出力信号値が大きくなる変換テーブルである。そして、ＣＰＵ３１３は予測補正ＬＵＴの生成処理を終了する。

次に、基本濃度を補正する必要性について説明する。

発明者の実験によれば、大量に画像を形成した場合に、予測濃度値が実際の濃度値よりも低下してしまった。これは、例えば、現像器４に蓄積された現像剤が劣化したことが原因であると考えられる。さらに、発明者の実験によれば、大量に画像を形成した場合であっても、濃度の絶対値は変化するが濃度の変動量の遷移は変化していないことが分かった。このことから、本実施形態の画像形成装置１００は、例えば、基準濃度が前回設定されてから１万ページ分の画像が形成された場合、基準濃度と基準検出値を更新する。

以下、基準濃度と基準検出値とを更新する更新処理を図１３に基づいて説明する。なお、図１３に示す更新処理では、シートＰに測定用画像を形成しないので、シートＰの無駄な消費を抑えることができ、さらに、ユーザがシートＰをリーダＡに読み取らせる煩わしさもない。ＣＰＵ３１３は、画像形成装置の主電源がＯＮされている間、プログラムＲＯＭ３０４に記憶された更新処理の制御プログラムを実行する。

ＣＰＵ３１３は、まず、基準濃度が濃度記憶部３３１に前回記憶されてからプリンタ１０１が１ページ分の画像を形成した数（画像形成枚数）が所定数に達したか否かを判定する（Ｓ５０１）。ステップＳ５０１において、所定数は例えば１万頁とする。ＣＰＵ３１３は、ステップＳ５０１において画像形成枚数が所定数未満ならば、本処理を終了させる。

ＣＰＵ３１３は、画像形成枚数が所定数に達した場合、プリンタ１０１を制御してパッチ画像２を形成する（Ｓ５０２）。ステップＳ５０２において、ＣＰＵ３１３は、パッチ画像２に対応する測定用画像データをＣＰＵ１２０へ転送する。なお、本実施形態のパッチ画像２に対応する測定用画像データは、前述のパッチ画像１に対応する測定用画像データと同じとする。ＣＰＵ１２０は、パッチ画像２に対応する測定用画像データに基づいてプリンタ１０１を制御して中間転写ベルト６にパッチ画像２を形成する。このとき、ＣＰＵ１２０は、プリンタ１０１の画像形成条件を、自動階調補正によって決定されたＬＰＷに基づいて制御する。

ＣＰＵ３１３は、画像濃度センサ４００によってパッチ画像２を測定する（Ｓ５０３）。ステップＳ５０３において、ＣＰＵ３１３は、画像濃度センサ４００の測定結果からパッチ画像２の濃度を求める。そして、ＣＰＵ３１３は、パッチ画像２の濃度を基準濃度として濃度記憶部３３１に記憶する（Ｓ５０４）。これによって、濃度記憶部３３１に記憶された１０個の画像信号値に対応する基準濃度が更新される。ＣＰＵ３１３は、さらに、環境センサ１９９から出力された検出値とインダクタンスセンサ２００から出力された検出値とを基準検出値として信号値記憶部３２１に記憶する（Ｓ５０５）。これによって、信号値記憶部３２１に記憶された基準検出値が更新される。

ＣＰＵ３１３は、ステップＳ５０４、及びＳ５０５において基準濃度と基準信号値とが更新された後、画像形成枚数の値を０に設定し、更新処理を終了させる。また、ＣＰＵ３１３は、自動階調補正が実行された場合も同様に、画像形成枚数の値を０に設定する。つまり、ＣＰＵ３１３は、基準濃度が更新されずに画像形成枚数が所定数に達した場合、基準濃度を更新する。同様に、ＣＰＵ３１３は、基準信号値が更新されずに画像形成枚数が所定数に達した場合、基準信号値を更新する。

また、本実施形態のＣＰＵ３１３は画像形成枚数が所定数に達した場合に更新処理を実行する構成としたが、更新処理が実行されるタイミングは本構成に限定されない。例えば、ＣＰＵ３１３は、画像データを解析して取得したシートＰに対する画像の割合（画像比率）を累積した値が所定値を超えた場合に更新処理を実行してもよい。あるいは、ＣＰＵ３１３は、画像形成装置１００の主電源がＯＮされてからＯＦＦされるまでの時間が所定時間に達する度に更新処理を実行してもよい。あるいは、ＣＰＵ３１３は、画像形成装置１００の主電源がＯＮされていた時間の累積が所定時間に達する度に更新処理を実行してもよい。つまり、ＣＰＵ３１３は、所定条件が満たされた場合、基準濃度と基準検出値を更新するためにプリンタ１０１によってパッチ画像２を形成して更新処理を実行する。

また、本実施形態の更新処理は、ユーザが操作パネル２０から実行指示を入力する構成としてもよい。図１５は液晶ディスプレイ２１８に表示された簡易キャリブレーションの画面である。

ユーザが操作パネル２０においてユーザモードボタンを押すと、ＣＰＵ３１３は液晶ディスプレイ２１８に簡易キャリブレーション画面を表示する。この画面では、ユーザが更新処理の実行を指示することができる。さらに、この画面には、次回更新処理が実行されるまでの残りの画像形成枚数を示すステータス４５１が表示されている。ステータス４５１は、累積画像形成枚数が１万頁になるタイミングを基準濃度の更新タイミングとしている。図１５に示すステータス４５１は８０％である。つまり、画像形成装置１００は、約８０００頁分の画像をこれから印刷する予定である。

このように、液晶ディスプレイ２１８は基準濃度の更新処理が必要になるまでのパラメータが表示するので、ユーザに大まかに更新タイミングを通知することができる。さらに、簡易キャリブレーション画面には、更新タイミング前であっても、ユーザの都合によって更新処理を実行するタイミングを変更することもできる。ユーザがＯＫボタン４５２を押すと、累積画像形成枚数が所定数に達していなくても、ＣＰＵ３１３は更新処理を実行する。これによって、ユーザが所望のタイミングで更新処理を実行することができる。なお、ユーザがキャンセルボタン４５３を押すと、液晶ディスプレイ２１８には、簡易キャリブレーション画面とは異なる別の画面が表示される。

また、本実施形態のモデル式は環境センサ１９９の検出値とインダクタンスセンサ２００の検出値とに基づいて濃度変動量を求めるものとした。しかしながら、例えば、モデル式は、環境センサ１９９の検出値、タイマ２０１により計測された放置時間、カウンタ２０２により計測された補給回数を入力値とする構成としてもよい。あるいは、モデル式は、現像器４の温度、現像器４の湿度の入力値を加えた式としてもよい。

また、本実施形態の画像濃度センサ４００は、中間転写ベルト６に形成されたパッチ画像を測定する構成としたが、例えば、画像濃度センサ４００は、各感光ドラム１に形成されたパッチ画像を測定する構成としてもよい。つまり、画像濃度センサ４００は、像担持体である感光ドラム１（又は中間転写ベルト６）に担持された測定用画像を測定する。

また、本実施形態の画像形成装置１００は、ＣＰＵ３１３、画像処理部１１０、及びＣＰＵ１２０を備える構成としたが、プロセッサの数はこの限りではない。画像処理部１１０を制御するためのプロセッサを有する構成であってもよく、ＣＰＵ１２０を持たずにＣＰＵ３１３がプリンタ１０１を制御する構成であってもよい。あるいは、プリンタコントローラ３００の各機能が個別のＡＳＩＣによって制御される構成であってもよい。

Ａリーダ
１０１プリンタ
３００プリンタコントローラ
４００画像濃度センサ

Claims

シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段に設けられたセンサと、
前記センサから出力された検出値と基準濃度とに基づいて画像形成条件を決定する決定手段と、
測定用画像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成された前記測定用画像を測定する第１測定手段と、
前記第１測定手段の測定結果に基づいて前記基準濃度を取得する取得手段と、
前記シートに形成されたパターン画像を測定する第２測定手段と、
前記画像形成手段によって前記シートに前記パターン画像を形成させ、前記第２測定手段によって前記パターン画像を測定させ、前記第２測定手段による前記パターン画像の測定結果に基づいて前記画像形成条件を生成する生成手段と、を有し、
前記取得手段は、前記画像形成手段が前記シートに前記パターン画像を形成する場合、前記画像形成手段によって前記像担持体に第１測定用画像を形成させ、前記第１測定手段によって前記第１測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第１測定用画像の測定結果に基づいて前記基準濃度を取得し、
前記取得手段は、前記画像形成手段によって前記像担持体に第２測定用画像を形成させ、前記第１測定手段によって前記第２測定用画像を測定させ、前記第１測定手段による前記第２測定用画像の測定結果に基づいて前記基準濃度を取得することを特徴とする画像形成装置。
前記決定手段は、前記センサから出力された前記検出値に基づいて濃度変動量を決定し、前記基準濃度と前記濃度変動量とに基づいて前記画像形成条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記決定手段は、前記センサから出力された前記検出値と前記センサの基準検出値とに基づいて濃度変動量を決定し、前記基準濃度と前記濃度変動量とに基づいて前記画像形成条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記基準濃度が更新される場合に前記センサの検出値を取得し、前記センサの基準検出値を決定する他の決定手段をさらに有し、
前記決定手段は、前記センサから出力された前記検出値と前記センサの基準検出値とに基づいて濃度変動量を決定し、前記基準濃度と前記濃度変動量とに基づいて前記画像形成条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記取得手段は、所定条件が満たされた場合、前記画像形成手段によって前記像担持体に前記第２測定用画像を形成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。
前記取得手段は、前記基準濃度が更新されてから前記画像形成手段が１ページ分の画像を形成した数が所定数に達した場合、前記画像形成手段によって前記像担持体に前記第２測定用画像を形成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。
前記取得手段は、前記基準濃度が更新されてから経過した時間が所定時間を越えた後、前記画像形成手段によって前記像担持体に前記第２測定用画像を形成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。
前記画像形成手段は、前記パターン画像と前記第１測定用画像とを連続して形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記パターン画像は、前記第１測定用画像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。
前記画像形成手段は、前記パターン画像を形成するための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、
前記画像形成手段は、前記測定用画像を形成するための異なる画像信号値に基づいて複数の測定用画像を形成し、
前記複数の測定用画像の数は、前記複数のパターン画像の数より少ないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記センサは、環境情報を検知するセンサ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。
前記画像形成手段は、トナーを含む現像剤を蓄積した現像器を有し、
前記画像形成手段は、前記現像器の現像剤を用いて前記画像を形成し、
前記センサは、前記現像器に蓄積された前記現像剤のトナー濃度を検知するセンサ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。
前記決定手段は、前記センサから出力された前記検出値に基づいて異なる画像信号値に対応する濃度変動量を決定し、前記異なる画像信号値に対応する濃度変動量に基づいて前記画像形成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。
前記画像形成手段は、感光体と、静電潜像を形成するために前記感光体を露光する露光部とを有し、
前記画像形成条件は、前記露光部の露光強度であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
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をさらに有し、
前記画像形成手段は、前記画像処理手段により画像処理が実行された前記画像データに基づいて前記画像を形成し、
前記画像形成条件は、前記階調補正条件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。