JP3576709B2

JP3576709B2 - 画像形成装置及び方法

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Publication number: JP3576709B2
Application number: JP19258496A
Authority: JP
Inventors: 聡福島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2016-07-22
Also published as: JPH1039555A; US6115561A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式等を用いた複写機、プリンタ装置等の画像形成装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式あるいは静電記録方式等を用いた画像形成装置においては、特定パターンを像但持体上に形成し、この形成されたパターンの濃度を読み取り、濃度補正、階調補正を行い、画像品質の安定性を向上させる手法が知られている。また、特定パターンを記録材上に形成し、この形成されたパターンの濃度を読み取り、濃度補正、階調補正を行い、画像品質の安定性を向上させる手法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述ようなそれぞれの補正手法だけでは、環境変動等に起因する短期的画像濃度、階調再現性の変動と、感光体や現像剤耐久変動等に起因する長期的画像濃度、階調再現性の変動との双方を良好に補正制御することが困難であった。
【０００４】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、環境変動等に起因する短期的な画像濃度や階調再現性の変動と、感光体や現像剤耐久変動等に起因する長期的な画像濃度や階調再現性の変動との双方を良好に補正制御可能な画像形成装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
種々のパターンを表わすデータを発生するパターン発生手段と、
前記パターン発生手段からのデータに基づいて像坦持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤で現像し、現像像を記録材上に転写する画像形成手段と、
前記パターン発生手段から第１のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により記録材上に該第１のパターンを形成する第１形成手段と、
前記第１のパターンの濃度を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段によって検出された濃度に基づいて可視画像形成時の処理条件を設定する第１制御手段と、
前記パターン発生手段から第２のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により像但持体上に該第２のパターンを形成する第２形成手段と、
前記第２のパターンの濃度を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段によって検出された濃度が第１の目標値となるように現像剤の補給量を制御する第２制御手段と、
前記第１制御手段により設定された処理条件に基づいて前記第２形成手段により前記第２のパターンを形成させ、前記第２検出手段により前記第２のパターンの濃度を検出させ、検出された濃度値に応じた値に前記第２制御手段による前記第１の目標値を更新する第１の調整手段とを備える。
【０００７】
また、上記の目的を達成するための本発明の画像形成方法は、
種々のパターンを表わすデータを発生するパターン発生手段と、前記パターン発生手段からのデータに基づいて像坦持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤で現像し、現像像を記録材上に転写する画像形成手段とを備えた画像形成装置におけるが造形性方法であって、
前記パターン発生手段から第１のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により記録材上に該第１のパターンを形成する第１形成工程と、
前記第１のパターンの濃度を検出する第１検出工程と、
前記第１検出工程によって検出された濃度に基づいて可視画像形成時の処理条件を設定する第１制御工程と、
前記パターン発生手段から第２のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により像但持体上に該第２のパターンを形成する第２形成工程と、
前記第２のパターンの濃度を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程によって検出された濃度が所定の目標値となるように現像剤の補給量を制御する第２制御工程と、
前記第１制御工程より設定された処理条件に基づいて前記第２形成工程により前記第２のパターンを形成させ、前記第２検出工程により前記第２のパターンの濃度を検出させ、検出された濃度値に応じた値に前記第２制御工程による前記所定の目標値を更新する調整工程とを備える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下では、本発明を複数の感光ドラムを有する電子写真方式のカラー複写機に適用する実施形態を説明するが、これに限らず、単一の感光ドラムを有するものなど各種方式の電子写真複写機、あるいはプリンタ、モノカラー方式や、電子写真以外の画像形成装置にも適用できることは言うまでもない。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態によるカラー複写機の構成を示す図である。まず、図１を参照して本実施形態のフルカラーの画像形成方法について説明する。
【００１１】
原稿台ガラス１０２上に置かれた原稿１０１は、光源１０３によって照射され、その反射光は光学系１０４を介してＣＣＤセンサ１０５に結像される、ＣＣＤセンサ１０５は、３列に配置されたレッド（Ｒ），グリーン（Ｇ），ブルー（Ｂ）のＣＣＤラインセンサ群により、ラインセンサごとにＲ，Ｇ，Ｂの色成分信号を生成する。以上の光源１０３、光学系１０４及びＣＣＤセンサ１０５を有する読取光学系ユニットは、矢印の方向に走査することにより、原稿画像をライン毎の電気信号データ列に変換する。
【００１２】
また、原稿台ガラス１０２の面上には、ＣＣＤセンサ１０５の白レベルを決定するため、及びＣＣＤセンサ１０５のスラスト方向のシェーディングを行うための、基準白色板１０６が配置されている。ＣＣＤセンサ１０５により得られた画像信号は、リーダ画像処理部１０８にて画像処理された後、プリンタ部Ｂに送られ、プリンタ制御部１０９によってレーザビームに変換される。
【００１３】
図２Ａ及び図２Ｂはリーダ画像処理部１０８における画像信号の流れを示すブロック図である。同図に示すように、ＣＣＤセンサ１０５より出力される画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、まずアナログ信号処理部２０１に入力され、でゲイン調整、オフセット調整が施される。アナログ信号処理部２０１よりの出力信号は、Ａ／Ｄ変換部２０２で各色信号毎に８ｂｉｔのデジタル画像信号（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）に変換される。デジタル画像信号（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）は、シェーディング補正部２０３に入力され、色毎に基準白色板１０６の読み取り信号を用いた、公知のシェーディング補正が施され、画像信号（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）が出力される。
【００１４】
ラインディレイ部２０４は、各色のラインデータの遅延を制御し、ＣＣＤラインセンサ１０５における各色の空間的なずれを補正する。すなわち、ＣＣＤセンサ１０５の各色に対応したラインセンサは、相互に所定の距離を隔てて配置されているため、ラインディレイ部２０４において、副走査方向の空間的ずれを補正する。ラインディレイ部２０４の出力信号（Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３）は入力マスキング部２０５へ入力される。
【００１５】
入力マスキング部２０５は、ＣＣＤセンサのＲ，Ｇ，Ｂフィルタの分光特性で決まる読取色空間を、ＮＴＳＣの標準色空間に変換する部分であり、３×３のマトリックス演算を行う。光量／濃度変換部（ＬＯＧ変換部）２０６はルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＡＭにより構成され、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の輝度信号をＹ０，Ｍ０，Ｃ０の濃度信号に変換する。ライン遅延メモリ２０７では、所定数のラインデータを保持し、以下の各処理部に対してライン遅延されたデータを提供する。
【００１６】
マスキング・ＵＣＲ部２０８は、入力されたＹ１，Ｍ１，Ｃ１の３原色信号より黒信号（Ｂｋ）を抽出し、さらに、プリンタ部Ｂでの記録色材の色濁りを補正する演算を施して、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２の信号を各読取動作の度に順次所定のビット幅（８ｂｉｔ）で出力する。
【００１７】
空間フィルタ処理部（出力フィルタ）２０９は、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２に対してエッジ強調またはスムージング処理を行い、Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３として出力する。また、画像メモリ部２１０は上記のように出力されたＹ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３を一旦記憶し、プリンタの画像形成に同期してＬＵＴ２１１に送り出す。ＬＵＴ２１１は、リーダ部Ａにおいてプリンタ部Ｂの理想的な階調特性に合わせるべく濃度補正を行う。ＬＵＴ２１１から出力された信号（Ｙ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｋ５）は、プリンタ制御部１０９へ順次送られる。ＬＵＴ２１１の内容は、ＣＰＵ２１４が書き換えることができる。
【００１８】
２１３は外部入力部であり、例えばホストコンピュータよりＲＧＢデータを入力する事が可能である。この結果、本実施形態のカラー複写機は、カラープリンタとしても動作する。
【００１９】
更に、リーダ画像処理部１０８は、パターンジェネレータ２１２、ＣＰＵ２１４、ＲＡＭ２１５、ＲＯＭ２１６、操作部２１７が設けてある。パターンジェネレータ２１２には、図７、図８で後述するテストプリント用のパターンが登録されており、ＬＵＴ２１１の各色の入力アドレスに直接信号を渡すことができるようになっている。
【００２０】
２１４はＣＰＵであり、ＲＯＭ２１６に格納された制御プログラムに従って各種の制御を実行する。２１５はＲＡＭであり、ＣＰＵ２１４が各種の処理を実行する際の作業領域を提供する。２１６はＲＯＭであり、ＣＰＵ２１４が実行する各種制御プログラムを格納する。２１７は操作部であり、ユーザによる各種の設定、処理指示が与えられる。
【００２１】
次に、プリンタ部Ｂの説明を行う。図２Ｃはプリンタ制御部１０９の構成を示すブロック図である。３０１はパルス幅変調器であり、プリンタ制御部１０９に送られた画像信号（Ｃ５、Ｍ５、Ｙ５、Ｋ５）に基づいた信号幅を有するパルスを生成する。３０２はレーザドライバであり、パルス幅変調器３０１によってパルス幅変調された信号に基づいてレーザビームを発生する。
【００２２】
図１において、１１０はポリゴンスキャナで、前記レーザビームを走査して、画像形成部１２０〜１５０の感光ドラム１２１〜１５１を照射する。１２０はイエロー色（Ｙ）画像形成部、１３０はマゼンタ色（Ｍ）画像形成部、１４０はシアン色（Ｃ）画像形成部、１５０はブラック色（Ｂｋ）画像形成部で、それぞれ対応する色の画像を形成する。画像形成部１２０〜１５０は略同一なので、以下にＹ画像形成部１２０の詳細を説明して、他の画像形成部の説明は省略する。Ｙ画像形成部１２０において、１２１は感光ドラムで、ポリゴンスキャナ１１０からのレーザビームによってその表面に静電潜像が形成される。１２２は１次帯電器で、感光ドラム１２１の表面を所定の電位に帯電させて静電潜像形成の準備を施す。１２３は現像器で、感光ドラム１２１上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。１２４は転写ブレードで、転写ベルト１１１の背面から放電を行い、感光ドラム１２１上のトナー画像を転写ベルト１１１上の記録紙等へ転写する。
【００２３】
転写後の感光ドラム１２１は、クリーナ１２７でその表面を清掃され、補助帯電器１２９で除電され、さらに前露光ランプ１２８で残留電荷が消去されて、再び１次帯電器１２２によって良好な帯電が得られるようにされる。
【００２４】
また、トナー像が転写された記録紙等は転写ベルト１１１によって搬送され、以降Ｍ，Ｃ，Ｂｋの順に、順次それぞれの画像形成部にて形成された各色のトナー像が転写され、４色の画像がその表面に形成される。Ｂｋ画像形成部を通過した記録紙等は、転写ベルト１１１からの分離を容易にするため、除電帯電器１１２で除電された後、転写ベルト１１１から分離される。分離された記録紙などは、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器１１３で帯電された後、定着器１１４でトナー画像が定着される。他方、記録紙などが分離された転写ベルト１１１は、転写ベルト除電帯電器１１５で除電され、さらに、ベルトクリーナ１１６で清掃されて、再び記録紙などを吸着する準備が施される。
【００２５】
本実施形態では、濃度及び階調が安定したフルカラー画像を形成するために、２種類の画像濃度・階調制御を行う。以下、これら２種類の画像濃度・階調制御を第１の濃度階調制御、第２の濃度階調制御という。本実施形態は、第１の濃度階調制御の結果に基づいて第２の濃度階調制御を調整することを特徴の一つとするものである。以下に、本実施形態の画像濃度・階調制御を説明する。
【００２６】
最初に、第１の濃度階調制御を説明する。図３は本実施形態による第１の濃度階調制御の手順を示すフローチャートである。なお、以下のフローチャートで示される制御手順を実現する制御プログラムは、例えばＲＯＭ２１６に格納され、ＣＰＵ２１４によって実行される。
【００２７】
操作部２１７よりの指示により、第１の濃度階調制御がスタートすると、ステップＳ１０１においてテストプリント１を上述した画像形成プロセスに従って出力する。このとき、テストプリント１を形成するために必要な用紙の有無をＣＰＵ２１４が判断し、無い場合は警告表示を行う。また、このテストプリント１の画像形成時のコントラスト電位（後述）は、環境に応じた標準状態のものを初期値として登録しておき、これを用いるものとする。
【００２８】
ＣＰＵ２１４がパターンジェネレータ２１２に対してテストパターン１の出力を指示すると、パターンジェネレータ２１２からは図７に示すようなテストパターンがＬＵＴ２１１に対して出力される。なお、テストパターン１は、図７に示されるように、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色分の中間階調濃度からなる帯パターン５１とＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の最大濃度パッチ（濃度信号２５５レベル）からなるパッチパターン５２で形成される。ここで帯パターン５１は、テストパターン１上のパッチパターン５２の位置を特定するために用いられる。
【００２９】
次に、ステップＳ１０２で出力されたテストプリント１を原稿台ガラス１０２に載せて読み取り、得られたＲＧＢ値はＬＯＧ変換部２０６において、ＬＯＧ変換用のＬＵＴを用いて光学濃度に換算される。このＬＵＴには、下記の式（２）を用いて算出した係数が予め設定されている。すなわち、
Ｃ＝−ｋｃ×ｌｏｇ１０（Ｒ／２５５）
Ｍ＝−ｋｍ×ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５）
Ｙ＝−ｋｙ×ｌｏｇ１０（Ｂ／２５５）
Ｂｋ＝−ｋｂ×ｌｏｇ１０（Ｇ／２５５） …（２）
ここで、補正係数（ｋ）は光学濃度が得られるように調整されている。
【００３０】
こうして得られた濃度情報は、ＣＰＵ２１４に提供される。次に、このようにして得られた濃度情報から、コントラスト電位を適切に設定し最大濃度を補正する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）方法を説明する。図４は相対感光ドラム表面電位と上述の演算により得られた画像濃度の関係を示す図である。ここで、相対感光ドラム表面電位とは、現像バイアス電位と、潜像形成後の感光ドラムの表面電位との差である。
【００３１】
さて、図４に示されているように、テストプリント１を行った時点で用いたコントラスト電位（一次帯電された後に各色の半導体レーザ３１１，３１２，３１３，３１４の最大レベルを発光した時の感光ドラム１２１，１３１，１４１，１５１の表面電位と現像バイアス電位との差）がａであり、この設定で得られた最大濃度がＤａであった場合を考える。最大濃度の濃度域では、相対感光ドラム表面電位に対して画像濃度が実線Ｌに示すようにリニアに変化する場合がほとんどである。但し、現像剤としてトナーとキャリアを用いた二成分現像系では、現像器内のトナー濃度が変動して下がってしまった場合、破線Ｎのように最大濃度の濃度域で非線形特性になってしまう場合がある。従って、本例では、最終的な最大濃度の目標値は１．６としているが、これに０．１のマージンを見込んで１．７を最大濃度の目標値とした。以下、この最大濃度を得るためのコントラスト電位ｂを算出し、算出されたコントラスト電位をｂに合わせるよう制御する。
【００３２】
本例では、コントラスト電位ｂを以下の式（３）、
ｂ＝（ａ＋ｋａ）×１．７／Ｄａ（３）
用いて求めている。ここで、ｋａは補正係数であり、現像方式の種類によって値を最適化するのが好ましい（ステップＳ１０３）。
【００３３】
次に、（３）式で求めたコントラスト電位ｂに基づいて、グリッド電位と現像バイアス電位を設定する。以下、１次帯電器１２２のグリッドに印加される電位であるグリッド電位と、現像スリーブに印加される電圧のＤＣ成分である現像バイアス電位の決定方法について説明する。
【００３４】
図５はグリッド電位と感光ドラム表面電位の関係の１例を示す図である。図５においては、グリッド電位を−３００Ｖに設定して、半導体レーザ３１１，３１２，３１３，３１４の発光パルスレベルを最小にして走査した時の表面電位Ｖｄ、半導体レーザ３１１，３１２，３１３，３１４の発光パルスレベルを最大にした時の表面電位Ｖｌを表面電位計（不図示）で測定した結果のプロットが×によって示されている。同様にグリッド電位を−５００Ｖに設定した時のＶｄ，Ｖｌの測定結果が×でプロットされている。そして、グリッド電位が−３００ＶのときのＶｄ，Ｖｌと−５００ＶのときのＶｄ，Ｖｌをそれぞれ直線で補間、外挿することで、グリッド電位と感光ドラム表面電位の関係を求めることができる。この電位データを求めるための制御を電位測定制御と呼ぶ。
【００３５】
Ｖｄから画像上にカブリトナーが付着しないように設定されたＶｂａｃｋ（ここでは１５０Ｖに設定）の差を設けて現像バイアスＶｄｃが設定される。コントラスト電位Ｖｃｏｎｔは現像バイアスＶｄｃとＶｌとの差分電圧であり、このＶｃｏｎｔが大きい程最大濃度が大きくとれるのは上述した通りである。
【００３６】
さて、Ｖｃｏｎｔを上述の（３）式によって計算で求められたコントラスト電位ｂにするために、何ボルト（Ｖ）のグリッド電位が必要であり、何Ｖの現像バイアス電位が必要であるかは、図５の関係より計算で求めることができることは明らかである。
【００３７】
以上の様にして、Ｖｃｏｎｔ＝ｂとなるようなグリッド電位と現像バイアス電位（Ｖｄｃ）が得られる。この結果，最大濃度を最終的な目標値より０．１高くするようにコントラスト電位ｂを求め、そのコントラスト電位ｂが得られるようなグリッド及び現像バイアス電位が設定されることになる（Ｓ１０４）。
【００３８】
次に、ＬＵＴ２１１を最適化する、階調補正制御（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）を実行する。以下、ＬＵＴ２１１の役割及び階調補正制御について説明する。
【００３９】
図６は原稿画像の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。同図において、第Ｉ領域は、原稿濃度を濃度信号に変換する画像読み取り装置の特性を示し、第 II 領域は濃度信号をレーザ出力信号に変換するためのＬＵＴ２１１の特性を示している。また、第III領域はレーザ出力信号から出力濃度に変換するプリンタの特性を示している。第IV領域は原稿濃度と記録濃度の関係を示しており、この特性は実施形態の複写機における全体的な階調特性を表している。
【００４０】
なお、本例では、階調数は８ｂｉｔのデジタル信号で処理しているので、２５６階調である。また、最大濃度を最終目標値より高めに設定する最大濃度制御により第ＩＩＩ象限のプリンタ特性図は、実線Ｊのようになる。もし仮に、このような制御を行わない時、破線Ｈのような目標濃度１．６に達しないプリンタ特性になる可能性がある。ＬＵＴ２１１は最大濃度を上げる能力は持ち合わせていないので、破線Ｈのプリンタ特性の場合には、ＬＵＴ２１１をどのように設定しても、濃度ＤＨと１．６の間の濃度は再現不可能となる。
【００４１】
この画像形成装置では、第IV領域の階調特性を線形にするために、第III領域のプリンタ部の記録特性が曲がっている分を第II領域のＬＵＴ２１１によって補正している。なお、ＬＵＴ２１１は第III領域の特性の入出力関係を入れ換えることで作成できる。以下、ＬＵＴ２１１の最適化手順について説明する。
【００４２】
まず、テストプリント２を出力する（ステップＳ１０５）。なお、テストプリント２を出力する際は、ＬＵＴ２１１は作用させないで画像形成を行う。これは、例えば、ＬＵＴ２１１をスルーにする信号線を設けたり、ＬＵＴ２１１の内容をγ＝１に書き換えることによって実現する。図８はテストプリント２のパターン例を示す図である。テストプリント２は図８に示すように、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色、４列１６行の全部で６４階調分のグラデーションのパッチ群により構成される。ここで、６４階調パッチは、全部で２５６階調あるうちの、低濃度領域を重点的に割り当てている。このようにすることで、ハイライト部における階調特性を良好に調整することができる。また、図８において、６１は解像度２００ｌｐｉ（ｌｉｎｅｓ／ｉｎｃｈ）のパッチ、６２は４００ｌｐｉのパッチである。各解像度の画像を形成するためには、パルス幅変調器３０１において、各色毎に、処理の対象となっている画像データとの比較に用いられる三角波の周期を複数用意することによって実現できる。なお、本画像形成装置は、階調画像は２００ｌｐｉの解像度で、文字等の線画像は４００ｌｐｉの解像度で作成している。この２種類の解像度で同一の階調レベルのパターンを出力しているが、解像度の違いで階調特性が大きく異なる場合には、解像度に応じて先の６４階調の階調レベルを設定するのがより好ましい。
【００４３】
また、出力したテストプリント２は前述した最大濃度補正制御と同様の手順によってリーダ部Ａにおいて読み取られ、各階調毎の濃度データが得られる。このようにしてリーダ部Ａで読み取って得られた濃度値は、各階調パターンの作成位置と各階調のレーザ出力レベルに従って、レーザ出力レベルと対応付けられてＲＡＭ２１５に書き込まれる（ステップＳ１０６）。
【００４４】
この段階で、図６の第III領域に示したプリンタ特性を求めることができ、プリンタ特性の入出力関係を入れ換えることにより、このプリンタのＬＵＴ２１１を決定することができる。そして、この結果をＬＵＴ２１１として設定する（ステップＳ１０７）。なお、ＬＵＴ２１１を計算で求める際に、パッチパターンの階調パターン数しかデータが存在しない。よって、濃度信号の０から２５５まで全レベルに対してレーザ出力レベルが対応できるように、途中の不足しているデータについては、補間を行うことによりデータを生成している。
【００４５】
以上のような第１の濃度階調制御によって適切な最大濃度値を与えるコントラスト電位と、適切な階調特性を与えるＬＵＴが設定される。次に、第２の濃度階調制御について説明する。本実施形態における第２の濃度階調制御は、現像剤の濃度を適切に保つことにより、再生画像の濃度を保持するものである。以下、本実施形態の第２の濃度階調制御に関してイエロー色（Ｙ）を例として詳細に説明する。
【００４６】
図９は本実施形態のイエロー用の現像器１２３の詳細構成を示す図である。また、図１０は本実施形態の第２の濃度階調制御の概要を説明する図である。
【００４７】
図９に示すように、現像器１２３は感光体ドラム１２１に対向して配置されており、その内部は垂直方向に延在する隔壁３１によって、第１室（現像室）３２と第２室（攪拌室）３３とに区画されている。第１室３２には矢印方向に回転する非磁性の現像スリーブ３４が配置されており、この現像スリーブ３４内にマグネット３５が固定配置されている。
【００４８】
また、現像器１２３の上部には、図１０に示されるように、補給用トナー４３を収容したトナー補給槽４０が取り付けられ、このトナー補給槽４０内の下部にはトナー搬送スクリュー４２が配置されている。ギア列４９を介して接続したモータ４８でトナー搬送スクリュー４２を回転駆動することにより、補給槽４０内のトナー４３が搬送されて現像器１２３内に供給される。搬送スクリュー４２によるトナーの供給及びその供給量は、ＣＰＵ２１４がモータ駆動回路４７を介してモータ４８の回転を制御することにより制御される。ＣＰＵ２１４に接続されたＲＡＭ２１５には、モータ駆動回路４７に供給する制御データ等が記憶されている。
【００４９】
再び図９において、第１室３２および第２室３３には、それぞれ現像剤撹拌スクリュー３８および３９が配置されている。スクリュー３８は第１室３２中の現像剤を撹拌搬送し、またスクリュー３９は、トナー補給槽４０（図１０）からの搬送スクリュー４２の回転によって供給されたトナー４３と、すでに現像器１２３内にある現像剤４４とを撹拌搬送し、現像剤４４のトナー濃度を均一化する。隔壁３１には図９に於ける手前側と奥側の端部において、第１室３２と第２室３３とを相互に連通させる現像剤通路（図示せず）が形成されており、上記スクリュー３８、３９の搬送力により現像によってトナーが消費されてトナー濃度が低下した第１室３２内の現像剤が一方の通路から第２室３３へ移動し、第２室３３内でトナー濃度の回復した現像剤が他方の通路から第１室３２内へ移動するように構成されている。
【００５０】
現像器１２３内の二成分現像剤４４は、マグネット３５の磁力により現像スリーブ３４上に担持され、次いでブレード３６により層厚を規制されて、現像スリーブ３４の回転にともない感光体ドラム１２１と対向した現像領域に搬送される。そして現像領域において現像剤４４が感光体ドラム１２１上の潜像の現像に供される。現像効率、即ち潜像へのトナー付与率を向上させるために現像スリーブ３４には、電源３７から直流電圧を交流電圧に重畳した現像バイアス電圧が印加される。
【００５１】
さて、静電潜像の現像を行うことにより現像器１２３内現像剤４４のトナー濃度が低下するため、現像性の低下が起こる。また、周囲環境の変化、現像プロセスの繰り返し等によっても現像性の変化が起こり、結果として、画像濃度及び階調性の変動が発生する。
【００５２】
本実施形態においては、前記画像濃度及び階調の変動をおさえ、安定に制御するため、第２の濃度階調制御をおこなう。この制御方法としては、感光体ドラム１２１上にテストパターンを作像し、その濃度を感光体ドラム１２１に対向設置した画像濃度センサ７０１により検知し、検知された濃度に基づいて現像剤４４の濃度を制御する方式（画像濃度検知制御方式）をとる。ここで、画像濃度センサ７０１は、発光部であるＬＥＤ及び受光部であるフォトダイオードから構成される。この画像濃度検知制御方式は、ＹＭＣＫの４色全てについて適用される。また、有彩色であるイエロー、マゼンタ、シアンの３色の画像形成に関しては、それぞれの現像器内にトナー濃度センサ６７７を設け、現像器１２３内の現像剤４４のトナー濃度を検知して現像剤４４の濃度を制御する方式（光学式現像剤濃度検知制御）を併用する。なお、トナー濃度センサ６７７は、発光部であるＬＥＤ及び受光部であるフォトダイオードから構成される。
【００５３】
また、本実施形態では、有彩色の現像工程、即ちＹ，Ｍ，Ｃの画像形成においては、画像濃度検知制御によって出力された信号を、光学式現像剤濃度検知制御の補正に使用する。以下、イエロー色を１例として光学式現像剤濃度検知制御の補正方法について説明する。
【００５４】
上述のように、現像器１２３内には、発光部であるＬＥＤおよび受光部であるフォトダイオードからなるトナー濃度センサ６７７が設けられている。このトナー濃度センサ６７７は、２成分現像剤中のトナーが赤外光を反射し、逆にキャリアーが赤外光を吸収する特性を用いて現像剤の濃度を検出するものである。すなわち、現像器１２３内の現像剤４４にＬＥＤによりの赤外光を照射し、反射された赤外光の反射量をフォトダイオードにより検知する。この検知された反射量に基づいて現像剤４４のトナー濃度を算出し、トナー補給制御を行うことにより、画像濃度が制御される。ここで、トナー濃度センサ６７７が検出するのは、トナーとキャリアの成分比に基づくものとなるので、トナー濃度センサ６７７による制御のみでは、トナー自体の濃度変動に対応できない。よって、画像濃度検知制御方式による成分比の目標値の調整が必要となる。更に図１０及び図１１を参照して詳細に説明すると、以下の通りである。なお、図１１は本実施形態における第２の濃度階調制御の手順を示すフローチャートである。
【００５５】
現像剤４４を現像器１２３に投入し、未使用の状態での、現像剤の反射光量によるフォトダイオードからの出力ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙを測定し、この値を第１基準値としてＲＡＭ２１５に格納する。次に、複写プロセスが開始され、現像剤４４の使用が開始されると（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）、１画像の複写毎に現像剤濃度制御を開始する（ステップＳ２０３）。そして、そのときのトナー濃度センサ６７７からの出力ＳＩＧ＿ＣＡＬ＿Ｙを測定し、メモリに格納されている第１基準値（ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙ）との差分ΔＳＩＧ＿Ｙを計算する。
【００５６】
ΔＳＩＧ＿Ｙは、
ΔＳＩＧ＿Ｙ＝（ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙ）−（ＳＩＧ＿ＣＡＬ＿Ｙ） … （４）
で表され、（４）式と予め測定されたトナー濃度１ｗｔ％変動当たりの出力感度値ＲＡＴＥにより、その時のトナー濃度の初期からのずれ量ΔＤを算出する。
【００５７】
ΔＤ＝ΔＳＩＧ＿Ｙ／ＲＡＴＥ … （５）
上記ΔＤの計算値により、現像器１２３内に補給されるトナー量が決定される（ステップＳ２０４）。つまり、トナー濃度の初期からのずれ量がマイナスの場合はそのずれ量に見合う分のトナー量を補給し、また、プラスの場合は、補給を停止する。例えば、ΔＤ＝−１ｗｔ％の時は、１ｗｔ％相当のトナーを補給し、また、ΔＤ＝＋１ｗｔ％の時は補給をしない。このようにして、初期のトナー濃度を維持するような制御が行われる。
【００５８】
次に、画像濃度検知制御について説明する。画像濃度検知制御は所定のタイミングで作動される。本実施形態では、所定毎数分のコピーを実行した後に実行される（ステップＳ２０６）。
【００５９】
ステップＳ２０６において、設定された枚数のコピーが実行されたと判定されるとステップＳ２０７へ進み、画像濃度制御を開始し、感光体ドラム１２１上に濃度検知用の参照画像としてパッチ画像を形成する。パッチ画像の形成は、予め定められた濃度に対応する信号レベルを有するパッチ画像信号をパターンジェネレータ２１２から発生し、このパッチ画像信号をＬＵＴ２１１を経てパルス幅変調回路３０１に供給する。そして、レーザドライバ３０２により、予め定められた濃度に対応するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスをＹ用半導体レーザ３１３に供給し、半導体レーザ３１３をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させ、感光体ドラム１２１を走査する。これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ静電潜像を感光体ドラム１２１上に形成し、このパッチ静電潜像を現像器１２３により現像する。なお、このとき、ＬＵＴ２１１の内容は、第１の濃度階調制御（記録紙上へのパッチ形成に基づく）により設定されたものである。
【００６０】
上記パッチ画像の濃度は、図４に代表される現像特性を最も制御しやすい濃度（パッチに基づき、確実に現像特性を制御できる濃度）に設定されている。例えば、有彩色については、２５６レベル中の１２８レベル、黒については、５０レベルの濃度のパッチを用いる。これによって、以下に述べる制御により、画像濃度のみならず、階調性をも所望の特性に制御することが可能である。
【００６１】
次いで、上記のようにして得られた感光ドラム１２１上のパッチ画像（トナー画像）に、画像濃度センサ７０１の発光部であるＬＥＤから光を照射し、その反射光を受光部であるフォトダイオードで受光し、当該パッチ画像の実際の画像濃度を検知する。この検知されたパッチ画像濃度は、現像器１２３内の現像剤４４のトナー濃度に対応する。
【００６２】
上記のフォトダイオードによって実際のパッチ画像濃度を検知して得られた出力信号Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｙは、比較器７０４の一方の入力に供給される。この比較器７０４の他方の入力には、基準電圧信号源７０５からパッチ画像の規定濃度（初期濃度）に対応する基準信号Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｙ（第２基準値）が入力されている。比較器７０４はパッチ画像濃度と第２基準値とを比較してその濃度差を求め、濃度差の出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿ＹをＣＰＵ２１４に供給する（ステップＳ２０８）。この濃度差の出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙは、上述の光学式現像剤濃度検知制御における、現像器１２３内へのトナー補給制御の補正に使用する。なお、本例では基準電圧信号源７０５を用いたが、ＲＡＭ２１５にＳ＿ＩＮＩＴ＿Ｙを格納して、ＣＰＵ２１４によって濃度差信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙを得るようにしてもよい。
【００６３】
一般に現像剤のトナー濃度が高くなると、画像濃度が濃くなり、逆に現像剤のトナー濃度が低くなる画像濃度が薄くなる。また、環境変動あるいは耐久劣化等により現像効率の変化が発生する。従って、光学式現像剤濃度検知制御のみでは一定の画像濃度が保証できないため、本実施形態においては画像濃度検知制御により出力された濃度差の出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙに基づいて、光学式現像剤濃度検知制御の目標値ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙを調整している。
【００６４】
すなわち、ＣＰＵ２１４では、濃度差の出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙに基づいてパッチ画像濃度を一定に保つための過剰又は不足トナー濃度を算出する（ステップＳ２０９）。そして、上記現像剤濃度制御によるトナーの供給が過剰であると判定されると、ステップＳ２１０からＳ２１１へ進み、ＲＡＭ２１５内の第１基準値（ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙ）を過剰トナー濃度分だけ減少させる。一方、上記現像剤濃度制御によるトナーの供給が不足していると判定されると、ステップＳ２１０からＳ２１２へ進み、不足トナー濃度分だけ第１基準値を増加させる。
【００６５】
例えば、初期の現像剤４４のトナー濃度が６ｗｔ％であるとする。トナー濃度センサ６７７の出力に基づき、トナー濃度が６ｗｔ％となるように制御された状態で現像剤濃度検知制御を行ったところ、画像濃度が初期に比べて下がっており、予め設定されている、パッチ画像濃度とトナー濃度の相関関係から、初期濃度に戻すにはトナー濃度を１ｗｔ％増加させる必要があると算出されたとする。この結果に基づいて、現像剤濃度検知制御の目標値を６ｗｔ％から新規目標値（ＳＩＧ＿ＴＧＴ＿Ｙ）７ｗｔ％に変え、今後この目標値で現像剤濃度検知制御を行う。これにより、画像濃度を所望の値に保つことができる。
【００６６】
上述した、第２の濃度階調制御を用いて、現像剤のトナーの濃度を目標値に制御し、さらに、感光ドラム上の基準パッチ画像の濃度を、前記トナー濃度の目標値を補正することにより、現像特性の変動をおさえ、形成される画像の濃度及び階調性を安定に保持することが可能である。
【００６７】
しかしながら、形成される画像の濃度及び階調性は、現像性のみならず、感光ドラムの光減衰特性の変化、感光ビームの強度変化、装置の機械的精度の変動、露光ビームの強度変化その他、さまざまな要因で変動する。上記第２の濃度階調制御のみでは、これらの変動を吸収し、画像の濃度及び階調性を安定に保持することはできない。一方、第１の濃度階調制御によれば、これらの変動を補正することは可能である。しかしながら、その際に、第２の濃度階調制御の条件が変化してしまうため、その後において、所望の制御性能が得られないばかりか、第１の濃度階調制御にて補正した分を、その後の第２の濃度階調制御によって、補正前の状態へ逆制御をかけることになり、悪影響を及ぼしてしまう。
【００６８】
本実施形態においては、上記第１の濃度階調制御と第２の濃度階調制御を効果的に適用するために、第１の濃度階調制御の結果に基づいて、第２の濃度階調制御を調整している。以下Ｙ色を１例として、具体的に説明する。
【００６９】
上記画像濃度検知制御において、パッチ画像は、階調性を保証するために予め決められた最適な濃度で出力される。即ち、前記パターンジェネレータ２１２からのパッチ画像信号はＬＵＴ２１１へ送られ、所望の画像が得られるようにγ変換された後、上述したとおり感光ドラム上に形成される。
【００７０】
ここで、ＬＵＴ２１１は、第１の濃度階調制御を行うことにより、適宜変更されることは、上述した通りである。従って、感光ドラム上に形成されるパッチ濃度は、第１の濃度階調制御を行うことにより、最適の濃度に調整されることになる。
【００７１】
従って、この第１の濃度階調制御を行った際に、新たに設定されたＬＵＴ２１１を使用して、パッチ画像を形成し、検知した画像濃度Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｙと基準値Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｙから求まる濃度差出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙを基準値補正値Ｓ＿ＡＤＪ＿ＹとしてＲＡＭ２１５に保存する。そして、これ以降は、基準値Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｙに補正値Ｓ＿ＡＤＪ＿Ｙを加減した新たな補正基準信号Ｓ＿ＡＩＮＴ＿Ｙを濃度目標値として、画像濃度検知制御を行う。これによって、第１の画像濃度・階調制御によって補正された、所望の画像濃度と最適な階調特性を画像濃度検知制御を用いて維持することが可能となる。
【００７２】
更に、第１の濃度階調制御を行った際には、現像剤４４のトナー濃度が制御の過渡期にあり、画像濃度検知制御によって設定された目標値ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙ（ＳＩＧ＿ＴＧＴ＿Ｙ）に収束していない場合がほとんどである。本実施形態では、第１の制御を行い、適切なコントラスト電位、ＬＵＴを設定した後に、前記トナー濃度センサ６７７にて、トナー濃度ＳＩＧ＿ＣＡＬ＿Ｙを算出し、これを新たな目標値ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙと置き換える。これによって、第１の制御によって補正された、所望の画像濃度と最適な階調特性を現像剤濃度制御を用いて維持することが可能となる。
【００７３】
以上の処理について図１２及び図１３を用いて更に説明する。図１２は、第２の濃度階調制御のための基準値更新処理の手順を示すフローチャートである。また、図１３は第２の濃度階調制御のための基準値更新処理を説明するブロック図である。
【００７４】
ステップＳ３０１において、図３のフローチャートで示したような第１の濃度階調制御を実行し、適切なコントラスト電位、ＬＵＴを設定する。続いて、ステップＳ３０２において、トナー濃度センサ６７７により現像器１２３内の現像剤４４の濃度を検出する（ステップＳ３０２）。そして、基準値更新部２１４３は、この検出信号ＳＩＧ＿ＣＡＬ＿Ｙでもって、ＲＡＭ２１５内の第１基準値（ＳＩＧ＿ＩＮＩＴ＿Ｙ）を更新する（ステップＳ３０３）。
【００７５】
続いて、所定濃度のパッチ画像を、上記第１の濃度階調制御で設定されたＬＵＴを用いて感光体ドラム１２１上に形成し（ステップＳ３０４）、その濃度を画像濃度センサ７０１にて検出する（ステップＳ３０５）。画像濃度センサ７０１よりの検出値Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｙと基準電圧信号源７０５よりの第２基準値Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｙとの差信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙが比較器７０４によって獲得されると、基準値更新部２１４３はこの差信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙでもって補正値２１５２のＳ＿ＡＤＪ＿Ｙを更新する（ステップＳ３０６）。以後、第２の濃度階調制御を行う際には、Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｙに対してＳ＿ＡＤＪ＿Ｙを作用させて第１基準値を更新する。すなわち、第２基準値が、上記ステップＳ３０５で検出された濃度値に対応した値に更新されたことと等価となる。
【００７６】
以上の様にして更新された、第１基準値，第２基準値を用いて、更新制御部２１４１、トナー補給制御部２１４２による上述の第２の濃度階調制御が実行される。ここで、トナー補給制御部２１４２は上述の現像剤濃度制御（ステップＳ２０３〜Ｓ２０５）を、更新制御部２１４１は上述の画像濃度制御（ステップＳ２０７〜Ｓ２１２）を実行するものである。
【００７７】
なお、図１３では、比較器７０４、基準電圧信号源７０５を用いてＳ＿ＣＡＬ＿Ｙを得るが、これらの構成をＣＰＵ２１４とＲＡＭ２１５で達成する様にしてもよいことは明らかである。この場合、ＲＡＭ２１５に補正後の第２基準値として、Ｓ＿ＩＮＩＴ＿ＹとＳ＿ＡＤＪ＿Ｙを加算した結果を保持するようにしてもよい。
【００７８】
上述したように、本実施形態によれば、第１の濃度階調制御および第２の濃度階調制御を行うとともに、第１の濃度階調制御の結果に基づいて第２の濃度階調制御が調整されることになる。この結果、濃度および階調が安定したフルカラー画像を形成することが可能になる。
【００７９】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態における、画像形成装置の構成、フルカラー画像形成方法は、上記の第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００８０】
本第２の実施形態においては、画像濃度および階調の変動をおさえ、安定に制御するため、第１の実施形態と同様に、第１の濃度階調制御を行う。また、第２の濃度階調制御としては、有彩色の画像形成に関しては各現像器内に設置した発光部であるＬＥＤおよび受光部であるフォトダイオードからなるトナー濃度センサにより、現像器内の現像剤のトナー濃度を検知して現像剤の濃度を制御する（光学式現像剤濃度検知制御）。
【００８１】
また、ブラック色（Ｂｋ）についての第２の濃度階調制御としては、感光体ドラム上にテストパターンを作像し、その濃度を感光体ドラムに対向設置した画像濃度センサにより検知して制御する方式（画像濃度検知制御）、更には、ビデオカウンタ７２０からの画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要なトナー量を演算して制御する方式（ビデオカウント制御）を備えている。
【００８２】
以下、黒画像形成部における第２の濃度階調制御を説明する。図１４は第２の実施形態における黒画像形成部の濃度階調制御を説明するブロック図である。
【００８３】
まず、画像濃度検知制御について説明する。
【００８４】
画像濃度検知制御は所定のタイミングで作動され、感光体ドラム１５１上に濃度検知用の参照画像としてパッチ画像を形成する。パッチ画像の形成方法は第１の実施形態と同様である。また、パッチ画像の濃度は、現像特性を最も制御しやすい濃度に設定されている。これによって、以下に述べる制御により、画像濃度のみならず、階調性をも所望の特性に制御することが可能である。
【００８５】
次いで、上記のようにして得られたパッチ画像の実際の画像濃度を画像濃度センサ７０１ｋを用いて検知する。この検知したパッチ画像濃度は、現像器内の現像剤のトナー濃度に対応する。
【００８６】
比較器７０４ｋは、画像濃度センサ７０１ｋよりのパッチ画像濃度を示す出力信号Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｋと、基準電圧信号源７０５ｋに保持されている第２基準値（Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｋ）とを比較して濃度差を求め、濃度差の出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿ＫをＣＰＵ２１４に供給する。トナー補給制御部２１４５は、この濃度差の出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｋの値に応じてモータ駆動回路４７ｋを制御し、現像器１５３内の現像剤へのトナー補給を制御する。即ち、Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｋが大きい即ちパッチ濃度が高い時はトナー補給を行わず、Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｋが小さいすなわち濃度が低い場合には、Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｋの値に応じてトナー補給を行うことによって、パッチ画像濃度を目標値に収束させる。結果として、画像濃度、階調が制御される。
【００８７】
しかしながら、前記画像濃度検知制御は、毎画像形成サイクル毎に１度しか行えないために、同一画像を連続的に形成する場合の制御が必要となる。ブラック現像剤に対しては反射光を用いた光学式現像剤濃度検知制御の適用が困難であるため、第２の実施形態においては、画素ごとのデジタル画像信号の出力レベルから必要トナー量を積算して、ビデオカウント制御による現像剤へのトナー補給制御を行っている。すなわち、ＬＵＴ２１１より出力される黒画像のデータ（Ｋ５）をビデオカウンタ７１０に取り込み、そのカウント値がＣＰＵ２１４のトナー補給制御部２１４５へ供給される。トナー補給制御部２１４５は、ビデオカウンタ７１０よりのカウント値を、変換ゲイン値２１５５（ＳＵＰ＿ＧＡＩＮ）によってトナー供給量に変換し、トナー供給制御を行う。この結果、モータ駆動回路４７ｋが駆動されて、トナー補給槽４０ｋより現像器１５３へのトナー供給が行われる。
【００８８】
さらに、上記画像濃度検知制御における、濃度出力信号Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｋに応じて更新制御部２１４７が前記ビデオカウント制御における変換ゲイン値ＳＵＰ＿ＧＡＩＮを補正している。即ち、Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｋが小さい場合は、画像濃度が低く、従って、同一出力レベルに対するトナー消費量も少なくなるため、それに対応して前記ゲインＳＵＰ＿ＧＡＩＮ低くし、逆にＳ＿ＳＩＧ＿Ｋが大きい場合は前記ゲインを高くする。これによって、常にトナー消費に見合った最適なトナー補給が可能になる。
【００８９】
さらに、本第２の実施形態においても、上記第１の濃度階調制御と第２の濃度階調制御を効果的に適用するために、第１の濃度階調制御の結果に基づいて、第２の濃度階調制御を調整している。以下この調整方法を説明する。
【００９０】
まず、画像濃度検知制御において、パッチ画像は、階調性を保証するために予め決められた最適な濃度で出力される。即ち、パターンジェネレータ２１２からのパッチ画像信号はＬＵＴ２１１へ送られ、所望の濃度が得られるようにγ変換された後、感光ドラム１５１上に形成される。
【００９１】
さて、ＬＵＴ２１１は、第１の濃度階調制御を行うことにより、適宜変更されることは上述した通りである。従って、感光ドラム１５１上に形成されるパッチ濃度は、第１の濃度階調制御を行うことにより予め設定された最適の濃度に調整されることになる。このように、新たに設定されたＬＵＴを使用してパッチ画像を形成し、基準値調整部２１４６は検知した画像濃度Ｓ＿ＳＩＧ＿Ｋと基準信号Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｋから求まる濃度差出力信号Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｋを基準信号補正値２１５６（Ｓ＿ＡＤＪ＿Ｋ）としてＲＡＭ２１５に保存する。
【００９２】
そして、トナー補給制御部２１４５は、Ｓ＿ＣＡＬ＿Ｋに補正値Ｓ＿ＡＤＪ＿Ｋを加減した値に基づいて、トナー補給量を決定する。これは、基準信号Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｋに補正値Ｓ＿ＡＤＪ＿Ｋを加減した新たな補正基準信号Ｓ＿ＡＩＮＩＴ＿Ｋを濃度目標値として、画像濃度検知制御を行うのと同等である。これによって、所望の画像濃度と最適な階調特性を、第１の濃度階調制御によって補正された画像濃度検知制御を用いて維持することが可能となる。
【００９３】
さらに、第１の制御を行った際には、前記基準信号Ｓ＿ＩＮＩＴ＿Ｋに補正値Ｓ＿ＡＤＪ＿Ｋを加減した新たな補正基準信号Ｓ＿ＡＩＮＴ＿Ｋが濃度目標値として設定される。このため基準値調整部２１４６は、ビデオカウント制御による現像剤へのトナー補給量への変更ゲイン値ＳＵＰ＿ＧＡＩＮを初期値に戻す。これによって、第１の制御によって補正された所望の画像濃度と最適な階調特性を現像剤濃度制御を用いて維持することが可能となる。
【００９４】
上述したように、本実施形態においては、第１の濃度階調制御および第２の濃度階調制御を行い、さらに、第１の濃度階調制御の結果に基づいて第２の濃度階調制御を調整することにより、濃度および階調が安定した画像を形成することが可能となる。
【００９５】
なお、上記各実施形態においては、感光体ドラム上にテストパターンを作像し、画像濃度センサにより検知して制御する方式（ドラム上画像濃度検知制御）、有彩色の画像形成に関しては、さらに現像器内に設置した光学式トナー濃度センサにより、現像剤のトナー濃度を検知して制御する方式（光学式現像剤濃度検知制御）、また、黒色画像形成に関しては、ビデオカウント制御によってトナー濃度を制御する方式について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば画像濃度検知制御としては、搬送ベルトあるいは中間転写体上、記録材上等にテストパターンを作像し、その濃度を画像濃度センサにより検知して制御するようにしてもよい。また、現像器内の現像剤濃度検知についても、現像器内に設置したインダクタンス検知方式のトナー濃度センサにより現像剤のトナー濃度を検出するようにしてもよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、４ドラム方式フルカラー複写機について、説明してあるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式のフルカラー複写機、モノカラー／マルチカラー複写機、電子写真以外の複写機あるいは、スキャナ等の画像読み取り装置を備えた方式を問わず各種画像形成装置に適用できるものである。また、上記実施形態は、第２濃度階調制御における画像濃度検知制御は、感光ドラム上にパッチ画像を形成するものだが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＰＥＴ材料等を用いた透明な記録材但持体である転写ベルトを挟むように、発光素子ととしてＬＥＤを、受光素子としてフォトダイオードを配置した画像濃度検知部を設け、感光ドラム上に形成したパッチ画像を、この転写ベルトに転写した後、上記画像濃度検知部にて、パッチ画像の透過濃度を検出することによっても可能である。
【００９７】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００９８】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００９９】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１００】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１０１】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０２】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、環境変動等に起因する短期的な画像濃度や階調再現性の変動と、感光体や現像剤耐久変動等に起因する長期的な画像濃度や階調再現性の変動との双方を良好に補正制御することが可能となる。
【０１０４】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態によるカラー複写機の構成を示す図である。
【図２Ａ】リーダ画像処理部１０８における画像信号の流れを示すブロック図である。
【図２Ｂ】リーダ画像処理部１０８における画像信号の流れを示すブロック図である。
【図２Ｃ】プリンタ制御部１０９の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態による第１の濃度階調制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】相対感光ドラム表面電位と上述の演算により得られた画像濃度の関係を示す図である。
【図５】グリッド電位と感光ドラム表面電位の関係の１例を示す図である。
【図６】原稿画像の濃度が再現される特性を示す特性変換チャートである。
【図７】テストプリント１のパターン例を示す図である。
【図８】テストプリント２のパターン例を示す図である。
【図９】本実施形態のイエロー用の現像器１２３の詳細構成を示す図である。
【図１０】本実施形態の第２の濃度階調制御の概要を説明する図である。
【図１１】本実施形態における第２の濃度階調制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】第２の濃度階調制御のための基準値更新処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の濃度階調制御のための基準値更新処理を説明するブロック図である。
【図１４】第２の実施形態における黒画像形成部の濃度階調制御を説明するブロック図である。

Claims

種々のパターンを表わすデータを発生するパターン発生手段と、
前記パターン発生手段からのデータに基づいて像坦持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤で現像し、現像像を記録材上に転写する画像形成手段と、
前記パターン発生手段から第１のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により記録材上に該第１のパターンを形成する第１形成手段と、
前記第１のパターンの濃度を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段によって検出された濃度に基づいて可視画像形成時の処理条件を設定する第１制御手段と、
前記パターン発生手段から第２のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により像但持体上に該第２のパターンを形成する第２形成手段と、
前記第２のパターンの濃度を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段によって検出された濃度が第１の目標値となるように現像剤の補給量を制御する第２制御手段と、
前記第１制御手段により設定された処理条件に基づいて前記第２形成手段により前記第２のパターンを形成させ、前記第２検出手段により前記第２のパターンの濃度を検出させ、検出された濃度値に応じた値に前記第２制御手段による前記第１の目標値を更新する第１の調整手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
前記第１制御手段は、前記第１検出手段によって検出された前記第１パターンの濃度に基づいて可視画像形成時の画像濃度もしくは階調特性を設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。
前記第１制御手段は、前記パターン発生手段が発生した前記第１パターンを表すデータの信号レベルと、前記第１検出手段によって検出された前記第１パターンの濃度とに基づいて階調制御のためのルックアップテーブルを設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。
前記画像形成手段は現像剤の濃度を検知する現像剤濃度検知手段を有する現像器を含み、
前記現像剤濃度検知手段で検知された検出信号と設定された目標現像剤濃度を表わす第２の目標値に基づいて現像剤の補給量を制御する第３制御手段と、
前記第２検出手段で検出される濃度が前記第１の目標値となるように、前記第２の目標値を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
画像形成時の画像データをカウントすることに基づいて現像剤の使用量を検出し、検出された使用量を補給量に変換するための係数を該使用量に作用させて得られた補給量に基づいて現像剤の補給量を制御する第４制御手段と、
前記第２検出手段で検出された濃度値と前記第１の目標値との差に応じて、前記第４制御手段における係数を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
種々のパターンを表わすデータを発生するパターン発生手段と、前記パターン発生手段からのデータに基づいて像坦持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤で現像し、現像像を記録材上に転写する画像形成手段とを備えた画像形成装置におけるが造形性方法であって、
前記パターン発生手段から第１のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により記録材上に該第１のパターンを形成する第１形成工程と、
前記第１のパターンの濃度を検出する第１検出工程と、
前記第１検出工程によって検出された濃度に基づいて可視画像形成時の処理条件を設定する第１制御工程と、
前記パターン発生手段から第２のパターンを表わすデータを発生させ、前記画像形成手段により像但持体上に該第２のパターンを形成する第２形成工程と、
前記第２のパターンの濃度を検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程によって検出された濃度が所定の目標値となるように現像剤の補給量を制御する第２制御工程と、
前記第１制御工程より設定された処理条件に基づいて前記第２形成工程により前記第２のパターンを形成させ、前記第２検出工程により前記第２のパターンの濃度を検出させ、検出された濃度値に応じた値に前記第２制御工程による前記所定の目標値を更新する調整工程とを備えることを特徴とする画像形成方法。