JP3525684B2 - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、像担持体に形成
された静電潜像を現像装置によって現像するようにした
複写機やプリンタ等の画像形成装置及びその制御方法に
係り、特に、面積階調法によって階調表現を行なうよう
にした画像形成装置及びその制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ等の画像形成装置にお
いて、形成する画像の階調表現を行なうにあたっては、
従来より複数のドットによって画素を形成し、この画素
中における所定のドット部分に現像剤を供給して階調表
現を行なう面積階調法を利用した画像形成装置が知られ
ている。

【０００３】ここで、このような面積階調法を利用した
画像形成装置においては、適切な階調表現が得られるよ
うにするため、図１に実線で示すように、画素中におい
て現像剤を供給させるドットの比率（網点面積率）の増
加に伴って形成された画像の画像濃度（出力画像濃度）
が一定の条件で増加するようにその現像条件を設定して
いた。

【０００４】しかし、このような面積階調法を利用した
画像形成装置においては、その使用環境の変化によって
階調特性が変化してしまうという問題があり、例えば、
低温低湿環境下や高温高湿環境下において使用した場
合、図１に示すように、網点面積率の増加に伴う出力画
像濃度の変化が上記の実線で示したものとは異なってし
まい、低温低湿環境下においては、出力画像濃度が所望
の濃度よりも低下する一方、高温高湿環境下においては
出力画像濃度が所望の濃度よりも上昇し、何れの場合に
おいても、網点面積率が５０％程度の画像を形成する場
合に出力画像濃度が大きく変化した。

【０００５】そして、このような使用環境の変化に基づ
く出力画像濃度の変化は、特に、画像の解像度が高いほ
ど敏感に現れた。

【０００６】そこで、本出願人は、先の出願である特開
平８−９５３７０号において、使用環境の変化に基づく
出力画像濃度の変化が大きい網点面積率５０％程度にお
いてその影響が大きい高解像度の検知パターンと、同じ
網点面積率であって環境変化の影響が殆どない低解像度
の基準パターンとを用い、検知パターンの出力画像濃度
が基準パターンの出力画像濃度と略同一にするように現
像条件を調整し、使用環境の変化によって階調特性が変
化するのを抑制することを開示した。

【０００７】しかし、上記のように使用環境の変化によ
って画像形成装置における階調特性が変化するのを抑制
するようにした場合においても、網点面積率の増加に伴
って出力画像濃度が一定の条件で増加せず、良好な階調
特性が得られない場合が生じた。

【０００８】例えば、現像剤担持体により現像剤を像担
持体と対向する現像領域に搬送させて像担持体に形成さ
れた静電潜像を現像する現像装置において、この現像装
置における現像剤担持体を像担持体と所定の現像ギャッ
プを介して対向させるにあたり、この現像ギャップが変
動した場合、図２に示すように、網点面積率の変化に伴
う出力画像濃度の変化に変曲点が生じ、現像ギャップが
小さくなると、低い網点面積率において出力画像濃度が
所定値よりも低くなる一方、高い網点面積率において出
力画像濃度が所定値よりも高くなり、逆に現像ギャップ
が大きくなると、低い網点面積率において出力画像濃度
が所定値よりも高くなる一方、高い網点面積率において
出力画像濃度が所定値よりも低くなった。

【０００９】ここで、これらの何れの場合においても網
点面積率が５０％程度における出力画像濃度はほぼ所定
値に対応した値になっているため、上記のような方法で
はこのような階調特性の変化を適切に補正することがで
きず、良好な階調表現が行なえないという問題があっ
た。

【００１０】また、上記のような現像装置において、上
記の現像剤担持体を像担持体と接触するように設けた場
合においても、像担持体に静電潜像を形成するのに用い
たレーザービームのビーム径が変化すると、これに伴っ
て画像形成装置における階調特性が変化し、図３に示す
ように、ビーム径が５０μｍのレーザービームを用いて
画像形成を行なった場合に、網点面積率の増加に伴って
出力画像濃度が一定の条件で増加するように制御してい
ても、このレーザービームのビーム径が６５μｍになる
と、この画像形成装置における階調特性が変化し、網点
面積率の変化に伴う出力画像濃度の変化に変曲点が生
じ、低い網点面積率において出力画像濃度が所定値より
も低くなる一方、高い網点面積率において出力画像濃度
が所定値よりも高くなるが、網点面積率が５０％程度に
おける出力画像濃度はほぼ所定値に対応した値になって
いるため、上記の場合と同様に、このような階調特性の
変化を適切に補正することができず、良好な階調表現が
行なえないという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、面積階調
法によって階調表現を行なうようにした画像形成装置に
おける上記のような様々な問題を解決することを課題と
するものであり、現像剤担持体により現像剤を像担持体
と対向する現像領域に搬送させて像担持体に形成された
静電潜像を現像する現像装置において、現像剤担持体と
像担持体との間の現像ギャップが変動したり、また現像
剤担持体を像担持体と接触するように設けた場合におい
て、像担持体に静電潜像を形成するのに用いたレーザー
ビームのビーム径が変化して、網点面積率の変化に伴う
出力画像濃度の変化に変曲点が生じた場合においても、
この画像形成装置における階調特性の変化を適切に補正
して良好な階調表現が安定して行なえるようにすること
を課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にお
ける画像形成装置においては、上記のような課題を解決
するため、像担持体に形成された静電潜像を現像装置に
より現像して画像形成を行なうにあたり、面積階調法を
用いて階調表現を行なうようにした画像形成装置におい
て、網点面積率を変化させた入力画像を現像して出力画
像濃度の変化を求め、出力画像濃度の変化に変曲点があ
るかを検知する第１検知手段と、この第１検知手段によ
って出力画像濃度の変化に変曲点が検知された場合に、
この変曲点をなくすように現像条件を調整する第１補正
手段と、同じ網点面積率で解像度を変化させた入力画像
を現像して出力画像濃度の濃度差を求め、この出力画像
濃度の濃度差が所定値より大きいかを検知する第２検知
手段と、この第２検知手段によって出力画像濃度の濃度
差が所定値より大きいと検知された場合に、この出力画
像濃度の濃度差を減少させるように現像条件を調整する
第２補正手段とを設けるようにしたのである。

【００１３】また、この発明の請求項１における画像形
成装置において、像担持体に形成された静電潜像を現像
装置によって現像するにあたり、この現像装置において
現像剤を保持する現像剤担持体を像担持体と所要間隔を
介するように設け、この現像剤担持体と像担持体との間
に直流電圧が重畳された交番電圧を作用させて現像を行
なう場合には、請求項２に示すように、上記の第１補正
手段によって現像条件を調整するにあたり、上記の交番
電圧の周波数、振幅値の少なくとも１つを調整するよう
にすると共に、上記の第２補正手段によって現像条件を
調整するにあたり、上記の交番電圧のデュティ（Ｄｕｔ
ｙ）比と、上記の直流電圧値の少なくとも１つを変化さ
せるようにした。

【００１４】また、この発明の請求項１における画像形
成装置において、像担持体に形成された静電潜像を現像
装置によって現像するにあたり、この現像装置において
現像剤を保持する現像剤担持体を像担持体と接触するよ
うに設け、この現像剤担持体と像担持体との間に直流電
圧が重畳された交番電圧を作用させて現像を行なう場合
には、請求項３に示すように、上記の第１補正手段によ
って現像条件を調整するにあたり、上記の交番電圧の振
幅値を変化させるようにすると共に、上記の第２補正手
段によって現像条件を調整するにあたり、上記の直流電
圧値を変化させるようにした。

【００１５】また、請求項４に示す画像形成装置の制御
方法においては、上記の請求項１〜３に示した画像形成
装置において、その現像条件を調整するにあたり、網点
面積率を変化させた入力画像を現像して、上記の第１検
知手段により出力画像濃度の変化に変曲点があるかを検
知し、この第１検知手段によって出力画像濃度の変化に
変曲点が検知された場合には、上記の第１補正手段によ
り変曲点をなくすように現像条件を調整し、その後、同
じ網点面積率で解像度を変化させた入力画像を現像し
て、上記の第２検知手段により出力画像濃度の濃度差が
所定値より大きいかを検知し、この第２検知手段によっ
て出力画像濃度の濃度差が所定値より大きいことが検知
された場合に、上記の第２補正手段によりこの出力画像
濃度の濃度差を減少させるように現像条件を調整し、上
記の出力画像濃度の変化に変曲点が検知されなくなると
共に、上記の出力画像濃度の濃度差が所定値より小さく
なるまで、上記の操作を繰り返して行なうようにしたの
である。

【００１６】そして、上記の請求項１〜３に示した画像
形成装置において、請求項４に示すようにして画像形成
装置を制御すると、前記のように現像装置における現像
剤担持体を像担持体と所定の現像ギャップを介して対向
させる場合において、この現像ギャップが変動したり、
また現像剤担持体を像担持体と接触するように設けた場
合において、像担持体に静電潜像を形成するのに用いた
レーザービームのビーム径が変化したりして、網点面積
率の変化に伴う出力画像濃度の変化に変曲点が生じたと
しても、この変曲点が上記の第１検知手段によって検知
され、これに基づいて、上記の第１補正手段により現像
条件が調整されて、このような変曲点がなくなる。

【００１７】そして、このように変曲点をなくすように
現像条件を調整した後、同じ網点面積率で解像度を変化
させた入力画像を現像して出力画像濃度の濃度差を求
め、この出力画像濃度の濃度差が所定値より大きくなっ
ていると、これが上記の第２検知手段によって検知さ
れ、これに基づいて上記の第２補正手段により現像条件
が調整されて、この出力画像濃度の濃度差が所定値以下
に減少し、網点面積率の増加に伴う出力画像濃度の増加
が一定の条件になるように調整される。

【００１８】また、このように第２補正手段によって現
像条件を調整した結果、網点面積率の変化に伴う出力画
像濃度の変化に変曲点が生じることがあるが、請求項４
に示すように出力画像濃度の変化に変曲点が検知されな
くなると共に、出力画像濃度の濃度差が所定値より小さ
くなるまで、上記のような操作を繰り返して行なうと、
最終的には、画像形成装置における階調特性の変化が適
切に補正され、良好な階調表現が安定して行なえるよう
になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施形態に係
る画像形成装置及びその制御方法を添付図面に基づいて
具体的に説明する。

【００２０】（実施形態１）この実施形態における画像
形成装置においては、図４に示すように、ドラム状にな
った像担持体１の周囲に、この像担持体１の表面を所定
の表面電位になるように帯電させる帯電チャージャ２
と、所定の表面電位になった像担持体１の表面に入力画
像に基づく光を照射して静電潜像を形成するレーザー光
源３と、像担持体１の表面に現像剤（トナー）を供給し
て上記のように形成された静電潜像を現像する現像装置
４と、像担持体１の表面に形成されたトナー像の濃度を
光学的に検出する光学濃度センサ５と、像担持体１の表
面に形成されたトナー像を用紙７に転写させる転写チャ
ージャ６と、転写後における像担持体１の表面に残留す
るトナーを除去するクリーニング装置８とが設けられて
いる。

【００２１】そして、この画像形成装置においては、上
記のドラム状になった像担持体１を回転させ、この像担
持体１の表面を帯電チャージャ２によって所定の表面電
位に帯電させた後、この像担持体１の表面にレーザー光
源３から入力画像に基づく光を照射して静電潜像を形成
し、このように像担持体１の表面に形成された静電潜像
に現像装置４からトナーを供給して静電潜像を現像し、
像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成
するようにしている。

【００２２】ここで、この画像形成装置においては、上
記のように像担持体１の表面に形成された静電潜像を現
像装置４によって現像するにあたり、ローラ状になった
現像剤担持体４１を像担持体１と所定の現像ギャップを
介して対向するように設けている。

【００２３】そして、この現像剤担持体４１を回転させ
ると共に、この現像剤担持体４１の表面に現像装置内に
おけるトナーを供給ローラ４２により供給し、このトナ
ーを現像剤担持体４１の表面に保持させて像担持体１側
に搬送させると共に、この現像剤担持体４１の表面に規
制部材４３を接触させ、現像剤担持体４１によって搬送
されるトナーの量をこの規制部材４３により規制した
後、このように規制されたトナーを現像剤担持体４１に
よって像担持体１と対向する現像領域に搬送し、この現
像剤担持体４１に、電源装置４４から現像バイアス電圧
として直流電圧を重畳した交番電圧を作用させて現像を
行ない、像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー
像を形成するようにしている。

【００２４】また、このようにして像担持体１の表面に
トナー像を形成した後は、この像担持体１の回転によっ
てトナー像を転写チャージャ６と対向する位置に導き、
この転写チャージャ６によって像担持体１の表面に形成
されたトナー像を用紙７に転写させ、この用紙７を定着
装置（図示せず）に導き、転写されたトナー像を用紙７
に定着させる一方、転写後における像担持体１の表面に
残留するトナーをクリーニング装置８によって除去する
ようにしている。

【００２５】そして、この実施形態における画像形成装
置においては、上記のようにして画像形成を行なう前
に、上記の現像装置４における現像条件を適切に制御す
るようにしている。

【００２６】ここで、このように現像装置４における現
像条件を適切に制御するにあたり、この実施形態におけ
る画像形成装置においては、その制御部を図５に示すブ
ロック図のように構成している。

【００２７】この画像形成装置における制御部は、図５
に示すように、入出力ポート９１を備えたＣＰＵ９が中
心に構成され、このＣＰＵ９には、シーケンス制御に係
るプログラムが格納されている第１ＲＯＭ９２ａと、プ
リント時に使用される濃度階調データが格納されている
第２ＲＯＭ９２ｂと、現像条件を調整するにあたって使
用する同一解像度で網点面積率を変化させた網点面積率
データ及び同じ網点面積率で解像度を変化させた解像度
データを格納する第３ＲＯＭ９２ｃと、現像条件を調整
するにあたって予め変化させる交番電圧の周波数や振幅
値やＤｕｔｙ比及び直流電圧の値を格納させた第４ＲＯ
Ｍ９２ｄと、種々のデータ等を記憶するためのＲＡＭ９
３とが接続されている。

【００２８】一方、上記の入出力ポート９１には、レー
ザー光源３を駆動するためのレーザー駆動回路９４と、
現像装置４における上記の現像剤担持体４１に現像バイ
アス電圧を印加させる電源装置４４を調整するためのバ
イアス制御回路９５と、光学濃度センサ５の検出動作を
制御するための濃度センサ制御回路９６と、像担持体１
を回転させる駆動モータ（図示せず）等のその他の駆動
部やセンサ部等を制御するためのその他の制御回路９７
とが接続されている。なお、ＣＰＵ９は入出力ポート２
３を介してホストコンピュータ（図示せず）からの情報
を受け、さらにホストコンピュータに対して情報を出力
するようになっており、ホストコンピュータから受ける
情報としては、プリントすべき画像データ、プリント指
令等の制御データがある。

【００２９】ここで、この実施形態における画像形成装
置において画像形成を行なうにあたり、上記のＣＰＵ９
が行なう画像形成動作に関わる制御のメインルーチンを
図６に示したフローチャートに基づいて説明する。

【００３０】電源がオンされてスタートすると、先ずス
テップＳ１において、初期設定として、上記の第１ＲＯ
Ｍ９２ａ，第２ＲＯＭ９２ｂ及び第３ＲＯＭ９２ｃの内
容がチェツクされ、各種フラグを初期化し、さらに現像
バイアス電圧等の現像条件の初期値が設定される。

【００３１】次に、ステップＳ２においては、図７に示
す現像条件調整のサブルーチンに従って現像バイアス電
圧等の現像条件の調整が行なわれる。なお、この現像条
件調整のサブルーチンについては後述する。

【００３２】そして、ステップＳ３において、画像形成
の動作時間を規定する内部タイマーがスタートし、次の
ステップＳ４において、ホストコンピュータからのプリ
ント指令がなされたか否かが判別される。

【００３３】ここで、プリント指令があった場合は、ス
テップＳ５においてプリント動作が行なわれ、次いでス
テップＳ６において、内部タイマーのタイムアウトを待
ってステップＳ３に戻る。なお、プリント動作のサブル
ーチンについては後述する。一方、上記のステップＳ４
において、プリント指令がない場合には、ステップＳ５
をスキップし、内部タイマーの終了を待ってステップＳ
３に戻る。

【００３４】次に、図７に示す現像条件調整のサブルー
チンについて説明する。

【００３５】ここで、前記のように網点面積率を変化さ
せた入力画像を現像した場合に、出力画像濃度の変化に
変曲点があるかを検知するにあたっては、その入力画像
として前記の第３ＲＯＭ９２ｃに格納されている同一解
像度で網点面積率の異なる網点面積率データを用いる一
方、同じ網点面積率で解像度を変化させた入力画像を現
像した場合に、出力画像濃度の濃度差が所定値より大き
いかを検知するにあたっては、その入力画像として前記
の第３ＲＯＭ９２ｃに格納されている同一網点面積率で
解像度の異なる解像度データを用いるようにした。

【００３６】そして、この現像条件調整のサブルーチン
においては、ステップＳ２１において、現像条件調整情
報を保持するフラグを”１”に初期化し、次いで、ステ
ップＳ２２において、前記の第３ＲＯＭ９２ｃに格納さ
れている上記の網点面積率データにおける画像データの
パターン数Ｎｍａｘを読み出す。

【００３７】次いで、ステップＳ２３においてカウンタ
Ｎを０にセットし、ステップＳ２４において、カウンタ
Ｎに対応した第Ｎパターンの画像データを前記の第３Ｒ
ＯＭ９２ｃから読み出し、ステップＳ２５において、読
み出された第Ｎパターンの画像データを前記のレーザー
光源３により像担持体１に露光して第Ｎパターンの画像
データに対応した静電潜像を形成する。

【００３８】そして、次のステップＳ２６において、像
担持体１に形成された第Ｎパターンの静電潜像を現像
し、ステップＳ２７において、このように像担持体１に
現像された第Ｎパターンの画像濃度Ｄ_N を前記の光学濃
度センサ５によって測定する。なお、このようにして光
学濃度センサ５により像担持体１に現像された第Ｎパタ
ーンの画像濃度Ｄ_N を測定した後、この第Ｎパターンの
画像を用紙７に転写させることなく、前記のクリーニン
グ装置８によって除去するようにしている。

【００３９】次いで、ステップＳ２８において上記のカ
ウンタＮの値を１つ増加させ、ステップＳ２９におい
て、１つ増加されたカウンタＮの値がパターン数Ｎｍａ
ｘに達したかを判断し、このカウンタＮの値がパターン
数Ｎｍａｘに達していない場合には上記のステップＳ２
４に戻り、カウンタＮの値がパターン数Ｎｍａｘに達す
るまで上記のステップＳ２４〜ステップＳ２９までのル
ーチンを繰り返す。

【００４０】そして、カウンタＮの値がパターン数Ｎｍ
ａｘに達した場合には、次のステップＳ３０に進み、こ
のステップＳ３０において、出力画像濃度の変化を示す
出力特性に変曲点があるかを判断する。

【００４１】ここで、この実施形態の画像形成装置にお
いては、上記の網点面積率データにおける画像データと
して、例えば、６００ＤＰＩの解像度を持つプリンタに
おいて、図８に示すように、４×４ドットを１ハーフト
ーン画素として面積階調を行なう１５０線の解像度に相
当するものであって、その網点面積率が２／１６、４／
１６、６／１６、８／１６、１０／１６、１２／１６に
なった各画像データを用いるようにしている。

【００４２】そして、上記のステップＳ３０において、
出力特性に変曲点があるかを判断するにあたっては、上
記の各網点面積率の画像データを現像して光学濃度セン
サ５により測定した各画像濃度Ｄ_N に基づき、網点面積
率の増加に伴う画像濃度Ｄ_Nの変化を示す各差分データ
を求め、このように求めた差分データの変化が、表１や
表２に示すように、増加から減少に変化したり、減少か
ら増加に変化した場合には、出力特性に変曲点が存在す
ると判断する一方、表３や表４に示すように、単調増加
や単調減少している場合には、出力特性に変曲点がない
と判断するようにしている。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】ここで、上記のステップＳ３０において、
出力特性に変曲点が存在する場合にはステップＳ３１に
進み、このステップＳ３１において、第１補正手段によ
り上記の変曲点をなくすように現像条件を調整する一
方、出力特性に変曲点がない場合にはステップＳ３３へ
進む。

【００４８】そして、上記のステップＳ３１において、
第１補正手段により上記の変曲点をなくすように現像条
件を調整するにあたり、この実施形態においては、前記
の電源装置１３から現像剤担持体４１に印加させる現像
バイアス電圧における交番電圧の周波数又は振幅値の少
なくとも１つを変更させるようにしている。

【００４９】ここで、上記の交番電圧の周波数の変化に
よる上記の出力特性の変化を調べると、例えば、図９に
示すように、周波数が２ｋＨｚにおいては出力特性に変
曲点が存在していても、この周波数を減少させて０．２
ｋＨｚにした場合においては出力特性に変曲点が存在し
なくなり、また上記の交番電圧の振幅値の変化による上
記の出力特性の変化を調べると、例えば、図１０に示す
ように、振幅値が１．０ｋＶにおいて出力特性に変曲点
が存在していても、この振幅値を増加させて１．５ｋＶ
や２．０ｋＶにした場合には出力特性に変曲点が存在し
なくなる。

【００５０】また、交番電圧の周波数と振幅値を変化さ
せた場合における出力特性の変化を比較すると、全体的
なＳ字形状を補正するためには周波数を調整させること
が好ましい一方、低濃度部での変曲点を持つ形状を補正
のためには振幅値を調整することが好ましいことがわか
る。

【００５１】なお、このように交番電圧の周波数や振幅
値を変化させるにあたっては、上記の第４ＲＯＭ９２ｄ
に予め格納しておいた所定の値だけこれらを変化させる
ようにすることも、上記のように検出された差分データ
を基準にして第４ＲＯＭ９２ｄに予め格納させておいた
テーブルを参照しながらこれらを調整することも可能で
ある。

【００５２】このようにしてステップＳ３１において、
変曲点をなくすように現像条件を調整した後は、次のス
テップＳ３２においてフラグを”１”にして、前記のス
テップＳ２３に戻る。そして、画像特性における変曲点
がなくなるまで前記のステップＳ２３〜ステップＳ３２
までのルーチンを繰り返す。

【００５３】そして、出力特性に変曲点がなくなると、
前記の出力特性に変曲点がない場合と同様にステップＳ
３３に進み、このステップＳ３３においては、上記のフ
ラグが”０”であるかを判断し、このフラグが”０”で
ある場合は、上記の出力特性に変曲点がなく、また出力
画像濃度の濃度差も所定値より小さくなっている場合で
あるためメインルーチンに戻る。なお、この点について
は後述する。

【００５４】一方、このフラグが”０”でなければ、出
力画像濃度の濃度差の調整を行なうため、ステップＳ４
２に進んで前記の出力画像濃度の濃度差の制御を行なう
ようにする。ここで、現像条件調整のサブルーチンの初
期においては、前記のようにステップＳ２１においてフ
ラグを”１”に初期化しているため、必ずステップＳ４
２に進み、また上記のようにステップＳ３１において変
曲点をなくすように現像条件を調整した後、ステップＳ
３２においてフラグを”１”にしているため、変曲点を
なくすように現像条件を調整した場合には、必ずステッ
プＳ４２に進むようになる。

【００５５】そして、ステップＳ４２においては、前記
の第３ＲＯＭ９２ｃに格納されている同一網点面積率で
解像度の異なる解像度データにおける画像データのパタ
ーン数Ｍｍａｘを読み出す。

【００５６】次いで、ステップＳ４３においてカウンタ
Ｍを０にセットし、ステップＳ４４において、カウンタ
Ｍに対応した第Ｍパターンの画像データを前記の第３Ｒ
ＯＭ９２ｃから読み出し、ステップＳ４５において、読
み出された第Ｍパターンの画像データを前記のレーザー
光源３により像担持体１に露光して第Ｎパターンの画像
データに対応した静電潜像を形成する。

【００５７】そして、次のステップＳ４６において、像
担持体１に形成された第Ｍパターンの静電潜像を現像
し、ステップＳ４７において、このように像担持体１に
現像された第Ｍパターンの画像濃度Ｄ_M を前記の光学濃
度センサ５によって測定する。なお、このようにして光
学濃度センサ５により像担持体１に現像された第Ｍパタ
ーンの画像濃度Ｄ_M を測定した後は、これを用紙７に転
写させることなく、前記のクリーニング装置８によって
除去するようにしている。

【００５８】次いで、ステップＳ４８において上記のカ
ウンタＭの値を１つ増加させ、ステップＳ４９におい
て、１つ増加されたカウンタＭの値がパターン数Ｍｍａ
ｘに達したかを判断し、このカウンタＭの値がパターン
数Ｍｍａｘに達していない場合には上記のステップＳ４
４に戻り、カウンタＭの値がパターン数Ｍｍａｘに達す
るまで上記のステップＳ４４〜ステップＳ４９までのル
ーチンを繰り返す。

【００５９】そして、カウンタＭの値がパターン数Ｍｍ
ａｘに達した場合には、次のステップＳ５０に進み、こ
のステップＳ５０において、上記の画像濃度Ｄ_M の濃度
差が所定値以下になっているかを判断する。

【００６０】ここで、この実施形態の画像形成装置にお
いて、上記の解像度データにおける画像データとして
は、例えば、図１１に示すように、高解像度の画像と低
解像度の画像とにおける出力画像濃度の濃度差が生じや
すい網点面積率が５０％になった画像であって、４×４
ドットを１ハーフトーン画素として面積階調を行なう２
１２線の解像度に相当するものと、８×８ドットを１ハ
ーフトーン画素として面積階調を行なう１０６線の解像
度に相当するものとを用いるようにしている。

【００６１】そして、上記のステップＳ５０において、
上記の２つの画像データに基づいて現像された画像濃度
Ｄ_M の濃度差が所定値以下になっているかを判断し、画
像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値以下でない場合にはステッ
プＳ５１に進み、このステップＳ５１において、第２補
正手段により上記の画像濃度Ｄ_M の濃度差を減少させる
ように現像条件を調整する一方、画像濃度Ｄ_M の濃度差
が所定値以下の場合にはステップＳ５３へ進む。

【００６２】そして、上記のステップＳ５１において、
第２補正手段により現像条件を調整して画像濃度Ｄ_M の
濃度差を減少させるにあたり、この実施形態において
は、前記の電源装置１３から現像剤担持体４１に印加さ
せる現像バイアス電圧における直流電圧の値又は交番電
圧におけるデュティ（Ｄｕｔｙ）比の少なくとも１つを
変更させるようにしている。

【００６３】ここで、上記の直流電圧の値の変化と高解
像度の画像における画像濃度Ｄ_M の変化との関係を調べ
ると、例えば、図１２に示すように、直流電圧の値を変
化させることによって網点面積率の増加に伴う画像濃度
Ｄ_M の増加状態が変化し、直流電圧の値を−３５０Ｖに
した場合よりも−２５０Ｖと−１５０Ｖとの間に設定し
た場合に、画像濃度Ｄ_M が網点面積率の増加に伴って直
線的に増加するようになる。また、上記の交番電圧にお
けるＤｕｔｙ比の変化と上記の画像濃度Ｄ_M の変化との
関係を調べると、例えば、図１３に示すように、Ｄｕｔ
ｙ比が１：１の交番電圧を用いた場合に比べ、Ｄｕｔｙ
比が１：２の交番電圧を用いた場合には画像濃度Ｄ_M が
網点面積率の増加に伴って直線的に増加するようにな
り、高解像度の画像における画像濃度Ｄ_M と低解像度の
画像における画像濃度Ｄ_M との差が少なくなる。

【００６４】なお、このように直流電圧の値や交番電圧
におけるＤｕｔｙ比を変化させるにあたっては、前記の
第４ＲＯＭ９２ｄに予め格納しておいた所定の値だけこ
れらを変化させるようにしたり、上記のように検出され
た画像濃度Ｄ_M の濃度差を基準にして第４ＲＯＭ９２ｄ
に予め格納させておいたテーブルを参照しながらこれら
を変化させることも可能である。

【００６５】このようにしてステップＳ５１において、
画像濃度Ｄ_M の濃度差を減少させるように現像条件を調
整した後は、次のステップＳ５２において、前記のフラ
グを”０”にして、前記のステップＳ４３に戻る。そし
て、上記の画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値以下になるま
で、前記のステップＳ４３〜ステップＳ５２までのルー
チンを繰り返す。

【００６６】そして、画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値以
下になると、前記の画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値以下
の場合と同様にステップＳ５３に進み、このステップＳ
５３においては、上記のフラグが”１”であるかを判断
し、このフラグが”１”の場合には、前記の第１補正手
段により出力特性における変曲点がなくなると共に、上
記の第２補正手段により画像濃度Ｄ_M の濃度差を減少さ
せるように現像条件を調整するステップＳ５１の操作を
行なうことなく、画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値より小
さくなっている場合であり、出力特性における変曲点が
なく、画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値より小さくなって
いるためメインルーチンに戻る。

【００６７】一方、このフラグが”１”でない場合は、
画像濃度Ｄ_M の濃度差を減少させるステップＳ５１の操
作が行なわれて、ステップＳ５２においてフラグが”
０”になっている場合であり、上記の第２補正手段によ
る現像条件の調整によって出力特性に変曲点が発生して
いる場合があるため、前記のステップＳ２２に戻り、前
記のステップＳ２２〜ステップＳ２９の操作を行ない、
前記のステップＳ３０において出力特性に変曲点がある
かを判断する。

【００６８】そして、このステップＳ３０において出力
特性に変曲点がないと判断された場合には、前記のよう
にステップＳ３３に進み、このステップ３３においてフ
ラグが”０”であるか判断され、この場合には、前記の
ようにステップＳ５２においてフラグが”０”になって
いるためメインルーチンに戻る。

【００６９】一方、上記のステップＳ３０において出力
特性に変曲点があると判断された場合には、前記のよう
にステップＳ３１に進み、出力特性における変曲点がな
くなると共に、画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値より小さ
くなるまで、前記のような操作を繰り返して行なった
後、メインルーチンに戻る。

【００７０】なお、この実施形態における画像形成装置
においては、図１に示すように、光学濃度センサ５によ
り像担持体１に形成された画像の画像濃度を測定するよ
うにしたが、像担持体１の表面に形成された画像を中間
転写体（図示せず）に転写した後、この中間転写体から
画像を用紙７に転写する画像形成装置においては、上記
光学濃度センサ５によって中間転写体に転写された画像
の画像濃度を検出するようにしても良い。

【００７１】次に、この実施形態における画像形成装置
のプリント動作の一例を図１４に示したフローチャート
に基づいて説明する。

【００７２】プリント動作に入ると、ステップＳ６１に
おいて、前記の第２ＲＯＭ９２ｂからプリント用パター
ンが読み出される。

【００７３】次いで、ステップＳ６２においてホストコ
ンピューターから送られてきた画像データをこのプリン
ト用パターンを用いて２値化処理し、次のステップＳ６
３において、プリント動作に関わるその他の動作を行な
った後、メインルーチンに戻る。

【００７４】また、先の現像条件の調整から既に長い時
間経過した結果、最適な現像条件が変化している可能性
もあるため、このような場合においては、図１５に示す
フローチャートに従ったプリント動作を行なうことが好
ましい。

【００７５】ここで、このプリント動作を図１５に示す
フローチャートに基づいて説明すると、プリント動作に
入ると、ステップＳ７１において、前回の現像条件の調
整から所定時間が経過したかを判断し、所定時間が経過
した場合にはステップＳ７２に進み、このステップＳ７
２において前記の図７に示した現像条件調整のサブルー
チンに従って現像条件を調整して、次のステップＳ７３
に進む一方、所定時間が経過していない場合には、ステ
ップＳ７２をスキップしてステップＳ７３に進む。

【００７６】その後は、上記の図１４に示したフローチ
ャートと同様に、このステップＳ７３において、前記の
第２ＲＯＭ９２ｂからプリント用パターンを読み出し、
次のステップＳ７４において、ホストコンピューターか
ら送られてきた画像データをこのプリント用パターンを
用いて２値化処理し、ステップＳ７５において、プリン
ト動作に関わるその他の動作を行なった後、メインルー
チンに戻る。

【００７７】このようにすると、プリント動作と次のプ
リント動作との間において、環境条件等が変化していて
も、現像条件を適切に調整して次のプリントが行なわれ
るようになり、より精度の高い濃度調整が可能となる。

【００７８】なお、上記のように前回の現像条件の調整
から所定時間が経過した場合においては、環境条件の変
動が主で、現像ギャップの変動は少ないと考えられるた
め、前記のステップＳ７２において現像条件を調整する
にあたっては、前記の図７に示した現像条件調整のサブ
ルーチンにおけるステップＳ４２〜ステップＳ５１の操
作だけを行ない、前記の画像濃度Ｄ_M の濃度差が所定値
以下になるように制御するだけであってもよい。

【００７９】（実施形態２）この実施形態における画像
形成装置も、図１６に示すように、上記の実施形態１に
おける画像形成装置とほぼ同様に構成されているため、
実施形態１における画像形成装置と同じ構成については
説明を省略する。

【００８０】ここで、この実施形態２における画像形成
装置においては、像担持体１の表面に形成された静電潜
像を現像装置４によって現像するにあたり、ローラ状に
なった現像剤担持体４１を像担持体１と接触するように
設け、この現像剤担持体４１に電源装置４４から現像バ
イアス電圧として直流電圧を重畳した交番電圧を作用さ
せて現像を行ない、像担持体１の表面に静電潜像に対応
したトナー像を形成するようにしている。

【００８１】そして、この実施形態２における画像形成
装置のように、現像剤担持体４１を像担持体１と接触す
るように設けて現像を行なうようにした場合において、
その現像条件を調整するにあたっても、前記の図７に示
したサブルーチンに従ってその現像条件を調整するよう
にしている。

【００８２】ここで、この実施形態２における画像形成
装置においては、図７に示した現像条件調整のサブルー
チンにおいて、前記のステップＳ３０において出力特性
に変曲点が存在すると判断された場合において、前記の
ステップＳ３１において、第１補正手段により上記の変
曲点をなくすように現像条件を調整するにあたり、前記
の電源装置１３から現像剤担持体４１に印加させる現像
バイアス電圧における交番電圧の振幅値を変化させるよ
うにする。

【００８３】これは、上記のように現像剤担持体４１を
像担持体１に接触させて現像を行なうようにしたこの実
施形態２の画像形成装置の場合、上記の実施形態１の画
像形成装置とは異なり、図１７に示すように、電源装置
１３から現像剤担持体４１に印加させる現像バイアス電
圧における交番電圧の周波数を０．１〜２．０ｋＨｚの
範囲で変更させても上記の変曲点をなくすことができな
い一方、電源装置１３から現像剤担持体４１に印加させ
る現像バイアス電圧における交番電圧の振幅値を変化さ
せた場合には、図１８に示すように、上記の実施形態１
の画像形成装置と同様に上記の変曲点をなくすことがで
きるためである。

【００８４】また、この実施形態２における画像形成装
置においては、前記の図７に示した現像条件調整のサブ
ルーチンにおけるステップＳ５０において、画像濃度Ｄ
_M の濃度差が所定値以下になっていないと判断された場
合に、次のステップＳ５１において、第２補正手段によ
り現像条件を調整して上記の画像濃度Ｄ_M の濃度差を減
少させるにあたり、前記の電源装置１３から現像剤担持
体４１に印加させる現像バイアス電圧における直流電圧
の値を変更させるようにする。

【００８５】これは、上記のように現像剤担持体４１を
像担持体１に接触させて現像を行なうようにしたこの実
施形態２の画像形成装置の場合、上記の実施形態１の画
像形成装置とは異なり、電源装置１３から現像剤担持体
４１に印加させる現像バイアス電圧における交番電圧の
Ｄｕｔｙ比を変化させても、上記の画像濃度Ｄ_M の濃度
差を減少させることができない一方、電源装置１３から
現像剤担持体４１に印加させる現像バイアス電圧におけ
る直流電圧の値を変更させた場合には、図１９に示すよ
うに、上記の実施形態１の画像形成装置と同様に、画像
濃度Ｄ_M が網点面積率の増加に伴って直線的に増加する
ようになり、高解像度の画像における画像濃度Ｄ_M と低
解像度の画像における画像濃度Ｄ_M との差が少なくなる
ためである。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
画像形成装置及びその制御方法においては、像担持体に
形成された静電潜像を現像装置により現像して画像形成
を行なうと共に、面積階調法を用いて階調表現を行なう
場合において、その現像条件を調整するにあたり、網点
面積率を変化させた入力画像を現像し、第１検知手段に
より出力画像濃度の変化に変曲点があるかを検知し、こ
の第１検知手段によって出力画像濃度の変化に変曲点が
検知された場合には、第１補正手段により変曲点をなく
すように現像条件を調整し、その後、同じ網点面積率で
解像度を変化させた入力画像を現像して、第２検知手段
により出力画像濃度の濃度差が所定値より大きいかを検
知し、この第２検知手段によって出力画像濃度の濃度差
が所定値より大きいことが検知された場合に、第２補正
手段により出力画像濃度の濃度差を減少させるように現
像条件を調整し、上記の出力画像濃度の変化に変曲点が
検知されなくなると共に、上記の出力画像濃度の濃度差
が所定値より小さくなるまで、上記の操作を繰り返して
行なうようにした。

【００８７】このため、この発明の画像形成装置及びそ
の制御方法を用いると、現像装置における現像剤担持体
を像担持体と所定の現像ギャップを介して対向させる場
合において、この現像ギャップが変動したり、また現像
剤担持体を像担持体と接触するように設けた場合におい
て、像担持体に静電潜像を形成するのに用いたレーザー
ビームのビーム径が変化したりしても、網点面積率の変
化に伴う出力画像濃度の変化が抑制され、また使用環境
の変化による階調特性の変化も抑制されて、良好な階調
表現が安定して行なえるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】面積階調法を用いて階調表現を行なう画像形成
装置において、環境の変動によって網点面積率と出力画
像濃度との関係が変化する状態を示した図である。

【図２】面積階調法を用いて階調表現を行なう画像形成
装置において、現像ギャップの変動によって網点面積率
と出力画像濃度との関係が変化する状態を示した図であ
る。

【図３】面積階調法を用いて階調表現を行なう画像形成
装置において、レーザービームのビーム径の変動によっ
て網点面積率と出力画像濃度との関係が変化する状態を
示した図である。

【図４】この発明の実施形態１に係る画像形成装置の概
略断面図である。

【図５】上記の実施形態１に係る画像形成装置の制御部
の構成を示したブロック図である。

【図６】上記の実施形態１に係る画像形成装置におい
て、ＣＰＵが行なう画像形成動作に関わる制御のメイン
ルーチンを示した図である。

【図７】上記の実施形態１に係る画像形成装置におい
て、現像条件を調整するサブルーチンを示した図であ
る。

【図８】上記の実施形態１に係る画像形成装置におい
て、出力特性に変曲点があるかを判断するのに使用した
同一解像度で網点面積率が異なる画像データを示した図
である。

【図９】上記の実施形態１の画像形成装置において、現
像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス電圧に
おける交番電圧の周波数を変化させた場合において、網
点面積率と出力画像濃度との関係が変化する状態を示し
た図である。

【図１０】上記実施形態１の画像形成装置において、現
像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス電圧に
おける交番電圧の振幅値を変化させた場合において、網
点面積率と出力画像濃度との関係が変化する状態を示し
た図である。

【図１１】上記の実施形態１に係る画像形成装置におい
て、出力画像濃度の濃度差を検知するのに使用した網点
面積率が５０％で、解像度の異なる画像データを示した
図である。

【図１２】上記実施形態１の画像形成装置において、現
像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス電圧に
おける直流電圧の値を変化させた場合において、網点面
積率と出力画像濃度との関係が変化する状態を示した図
である。

【図１３】上記実施形態１の画像形成装置において、現
像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス電圧に
おける交番電圧のＤｕｔｙ比を変化させた場合におい
て、網点面積率と出力画像濃度との関係が変化する状態
を示した図である。

【図１４】上記の実施形態１に係る画像形成装置におい
て、プリント動作のサブルーチンを示した図である。

【図１５】上記の実施形態１に係る画像形成装置におい
て、プリント動作の変更例のサブルーチンを示した図で
ある。

【図１６】この発明の実施形態２に係る画像形成装置の
概略断面図である。

【図１７】上記の実施形態２に係る画像形成装置におい
て、現像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス
電圧における交番電圧の周波数の変化が、網点面積率と
出力画像濃度との関係に及ぼす影響を調べた図である。

【図１８】上記の実施形態２に係る画像形成装置におい
て、現像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス
電圧における交番電圧の振幅値を変化させた場合におい
て、網点面積率と出力画像濃度との関係が変化する状態
を示した図である。

【図１９】上記実施形態２の画像形成装置において、現
像装置の現像剤担持体に印加させる現像バイアス電圧に
おける直流電圧の値を変化させた場合において、網点面
積率と出力画像濃度との関係が変化する状態を示した図
である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 帯電チャージャ ３ レーザー光源 ４ 現像装置 ５ 光学濃度センサ ９ ＣＰＵ ４１ 現像剤担持体 ４４ 電源装置 ９２ａ 第１ＲＯＭ ９２ｂ 第２ＲＯＭ ９２ｃ 第３ＲＯＭ ９２ｄ 第４ＲＯＭ ９４ レーザー駆動回路 ９５ 現像バイアス制御回路 ９６ 濃度センサ制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 秀一 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大 阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−202092（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−328364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 115 B41J 2/52 G03G 15/00 303 G03G 15/06 101 H04N 1/407

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に形成された静電潜像を現像装
   置により現像して画像形成を行なうにあたり、面積階調
   法を用いて階調表現を行なうようにした画像形成装置に
   おいて、網点面積率を変化させた入力画像を現像して出
   力画像濃度の変化を求め、出力画像濃度の変化に変曲点
   があるかを検知する第１検知手段と、この第１検知手段
   によって出力画像濃度の変化に変曲点が検知された場合
   に、この変曲点をなくすように現像条件を調整する第１
   補正手段と、同じ網点面積率で解像度を変化させた入力
   画像を現像して出力画像濃度の濃度差を求め、この出力
   画像濃度の濃度差が所定値より大きいかを検知する第２
   検知手段と、この第２検知手段によって出力画像濃度の
   濃度差が所定値より大きいと検知された場合に、この出
   力画像濃度の濃度差を減少させるように現像条件を調整
   する第２補正手段とが設けられたことを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体に形成された静電潜像を現像装
   置によって現像するにあたり、この現像装置において現
   像剤を保持する現像剤担持体を像担持体と所要間隔を介
   するように設け、この現像剤担持体と像担持体との間に
   直流電圧が重畳された交番電圧を作用させて現像を行な
   う請求項１に記載した画像形成装置において、上記の第
   １補正手段によって現像条件を調整するにあたり、上記
   の交番電圧の周波数と振幅値の少なくとも１つを変化さ
   せるようにすると共に、上記の第２補正手段によって現
   像条件を調整するにあたり、上記の交番電圧のデュティ
   （Ｄｕｔｙ）比と上記の直流電圧値の少なくとも１つを
   変化させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 像担持体に形成された静電潜像を現像装
   置によって現像するにあたり、この現像装置において現
   像剤を保持する現像剤担持体を像担持体と接触するよう
   に設け、この現像剤担持体と像担持体との間に直流電圧
   が重畳された交番電圧を作用させて現像を行なう請求項
   １に記載した画像形成装置において、上記の第１補正手
   段によって現像条件を調整するにあたり、上記の交番電
   圧の振幅値を変化させるようにすると共に、上記の第２
   補正手段によって現像条件を調整するにあたり、上記の
   直流電圧値を変化させるようにしたことを特徴とする画
   像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項に記載した画
   像形成装置の制御方法において、その現像条件を調整す
   るにあたり、網点面積率を変化させた入力画像を現像し
   て、上記の第１検知手段により出力画像濃度の変化に変
   曲点があるかを検知し、この第１検知手段によって出力
   画像濃度の変化に変曲点が検知された場合には、上記の
   第１補正手段により変曲点をなくすように現像条件を調
   整し、その後、同じ網点面積率で解像度を変化させた入
   力画像を現像して、上記の第２検知手段により出力画像
   濃度の濃度差が所定値より大きいかを検知し、この第２
   検知手段によって出力画像濃度の濃度差が所定値より大
   きいことが検知された場合に、上記の第２補正手段によ
   り出力画像濃度の濃度差を減少させるように現像条件を
   調整し、上記の出力画像濃度の変化に変曲点が検知され
   なくなると共に、上記の出力画像濃度の濃度差が所定値
   より小さくなるまで、上記の操作を繰り返して行なうこ
   とを特徴とする画像形成装置の制御方法。